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國內外超深豎井建設與開采現狀趙興東

發布時間:

編者按:借以區分“深井開采”與“深豎井”定義,包括不同國家對超深井開采界定深度,介紹國外不同國家深井開采生產基本情況與深豎井建設情況,分析國內深豎井現狀。




作者簡介


趙興東,男,漢族,1975年10月出生,遼寧省遼中縣人,,教授,博士生導師,中共黨員。


20069月進入東北大學采礦工程研究所工作,歷任助教、講師、副教授,20111月到加拿大不列顛哥倫比亞大學做訪問學者,20137月至今在東大學采礦工程研究所任教授。

獲得榮譽有中國巖石力學工程學會優秀博士論文;遼寧省“百千萬人才工程”千人層次;主編的《井巷工程》教材獲得第二屆冶金優秀教材二等獎;“十一五”期間全國黃金行業勞動模范;2010年,金青頂礦區深部采礦方法及其地壓控制方法研究(2010HJ017),中國黃金學會科技進步一等獎 (排名第2,校內排名第1) 2010年,三山島金礦采場頂板地壓活動規律及其控制方法研究 2010HJ013),中國黃金學會科技進步一等獎 (排名第3,校內排名第1)。主編《井巷工程》(高等學校規劃教材)、《采煤概論》,《工程爆破技術》等教材。

《金屬礦山》《現代礦業》雜志編委會委員,主要研究方向:巖石失穩及其控制、地下金屬礦床開采方法、三維激光數字測量技術。






1. 國外超深豎井建設現狀 

    目前,世界上開采深度超過 2 000 m 的礦山主要

集中在南非、加拿大、俄羅斯等國家,其中南非有14  

個礦區開采深度超過 2 000 m,部分礦山開采深度超  

 3 000 m , 2015 ,大約 40% 的金礦開采在  

000 m 以下。 其中開采最深的礦山是位于南非金  

山盆地西部金礦田的 Tau Tona 金礦(采深 3 900 m)  

Savuka 金礦(采深 3 900 m)  Mponeng 金礦采深  

500 m)3 座姊妹礦,其中 Tau Tona 金礦在 1957   

開鑿 2 000 m 深豎井, 1962 年投產,其井下原巖溫  

度達到 60 ℃。 開采深度超過 3 500 m 的礦山,主要  

 Kloof 金礦、Western DeepLevels 金礦、East Rand  

Proprietary 金礦采深 3 585 m)  Driefontein 金礦  

 2012 ,在南非豪登省的 South Deep 金礦花  

 7 a 時間,投資 50 億美元,開鑿了世界上最深的豎  

(井深 2991 45 m),將開采大約 4 5  t 金礦石。  

在北美,加拿大 Falconbridge 公司的 Kidd Creek 銅金  

礦開采深度 3 120 m,采用下向深孔和上向水平充填  

采礦法,日礦石產量約 7 000 t;加拿大 Goldcorp   

Red Lake 開鑿 2 195 m 深豎井;加拿大 Creighton 礦開  

拓深度達 2 550 m,采用下向深孔和上向水平充填采

人的安全,同時礦業公司能獲得經濟效益的礦山  

礦法,日產礦石量 3 000 ~ 3 500 t ;加拿大 Agnico?  

Eagle s 公司的金礦開采深度 3 048 m,其新 4 豎井井  

底深度超過 3 000 m,是世界上采用下向深孔空場嗣  

后充填法開采最深的礦山。 美國北愛達荷的 Hecla  

Lucky Friday 鉛鋅礦,開鑿直徑 5 5 m、深達 2 900 m  

的豎井。 在北歐開采最深的礦為芬蘭的 Pyh?salmi  

,其開采深度為 1 444 m;俄羅斯開采最深的礦山為

Skalistaja(BC10),其豎井提升深度為 2 100 m;  

羅斯烏拉爾銅礦開鑿豎井深度為 1 720 m,采用 8   

落地摩擦式提升系統。 在亞洲,印度的 Kolar 金礦區  

 3 座金礦井采深超過 2 400 m,其中 Champion Reef  

金礦開拓 112 個中段,開采深度達到 3 260 m,開采誘  

發產生嚴重巖爆災害,致使該礦已停產關閉    

澳大利亞,開采最深的礦山為昆士蘭的 Mount Isa ,  

開采深度為 1 800 m

   從上述統計可以看出,世界上開采深度超過  

2 000 m 的礦山主要集中在南非和加拿大,在南非主  

要采用豎井和平巷開拓,采用充填法開采,在加拿大  

主要采用豎井和斜坡道聯合開拓,機械化程度高,  

要采用空場嗣后充填采礦方法及下向充填采礦方法。  

南非主要開采黃金、鉆石和鈾礦,在加拿大主要開采  

鎳、銅、金等貴重金屬,且其礦山品位都比較高,開采  

的礦石量不多,但其開采金屬量多,噸位礦石開采價  

值高,噸礦成本低。  

2? 國內超深豎井建設現狀  

    在國內,目前煤炭行業超過千米豎井達到 55   

,金屬非金屬礦山在建和擬建井深超過 1 000 m   

 45 ,在建或擬建開采深度超過 1500 m 的礦山主  

要有撫順紅透山銅礦、本溪思山嶺鐵礦、本溪大臺溝  

鐵礦、鞍山陳臺溝鐵礦、山東濟寧鐵礦、云南會澤鉛鋅  

礦、山東三山島金礦西嶺礦區、云南大紅山鐵礦、招金  

瑞海礦業、中金山東沙嶺金礦等。 本溪思山嶺鐵礦礦  

體埋深達到 2 000 m 以上,為有效開采深部礦體,  

共設計 7 條豎井進行開拓,包含 2 條主井(1 505 m)  

條副井(1 503 m)條進風井(1 150 m)條措施  

(1 320 m)條回風井(1  1 400 m 1 120  

m)  遼寧大臺溝鐵礦在 1 號坑建 1 250 m 深探礦  

;云南會澤鉛鋅礦探礦 3 明豎井,井口地平地表

標高 2 380 m,井底標高 854 m,井深 1 526 m,井筒  

斷面直徑為 6 5 m,井下設 4 個馬頭門,井口段采用  

鋼筋混凝土支護,厚度 1 000 mm,井筒段采用混凝土  

支護,支護厚度 400 mm,在豎井開鑿至 1 400  m  

,井壁產生巖爆現象,并出現大量涌水,嚴重影響井  

筒施工  撫順紅透山銅礦七系統探     

827 m 中段以下新開拓至?1 253 m 中段,盲豎井井  

底深度已達 1 600 m,在該盲豎井施工至 1 400  m  

(?1 137 m)深時,井筒圍巖產生巖爆現象。 三山島  

金礦西嶺礦區勘探出礦體多賦存于?700 m 以下,  

?1 800 m                

2 060 5 m,擬建 2 005 m 深豎井。 中金集團沙嶺金礦  

主井設計深度 1 598 5 m,副井設計深度 1 633 5 m  

我國磁西、萬東和史村煤礦煤層埋深 900 ~ 1 800 m,  

在磁西 1 井建成 1 320 m 深豎井。

   綜上分析可以看出,南非在 1952 年開始建設  

2000 m 深豎井,國外目前在建的豎井深度主要集中  

 2 500 ~ 3 000 m,而當前我國已經完成施工的千米  

以上豎井深度基本在 1 200 m 左右,隨著未來勘探技  

術水平的提高,深部礦體逐步被發現,在未來 15 ~ 20  

,我國超深豎井建設深度主要集中在 1 500 ~ 2 000  

m;由此可以看出,在超深豎井建設方面,我國還處于  

初步發展階段,與國外相比具有一定的差距。 國外深  

井采礦主要集中開采黃金、鉆石、鈾礦、鎳、銅等貴重、  

有色金屬,且其礦石品位高,盡管其開采規模都在

8000 t/ d 左右,但其礦山利潤高;而我國深井開采主  

要開采鐵礦石銅礦和黃金等,并且相比國外礦石品

位低,需要大功率提升機與大斷面井筒、規模化開采

來保證礦山企業經濟效益。 



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