大型露天礦汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案優(yōu)化

鮑海文

（中國(guó)黃金集團(tuán)公司， 北京 100011）

大型露天礦汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案優(yōu)化

鮑海文

（中國(guó)黃金集團(tuán)公司， 北京 100011）

以烏努格吐山銅鉬礦二期擴(kuò)建工程為背景，在分析該礦二期開(kāi)拓方式的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論證了二期露天礦開(kāi)拓系統(tǒng)采用的汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案，研究結(jié)論對(duì)我國(guó)大型露天礦山開(kāi)拓系統(tǒng)選擇具有借鑒意義。

露天礦山；開(kāi)拓系統(tǒng)；汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸

1 礦山開(kāi)采技術(shù)條件現(xiàn)狀

烏努格吐山銅鉬礦（簡(jiǎn)稱烏山礦）隸屬于中國(guó)黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，是我國(guó)目前正在開(kāi)發(fā)的低品位大型多金屬礦床，主要礦產(chǎn)為銅，伴生礦產(chǎn)為鉬、銀、金等。

根據(jù)整體規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，設(shè)計(jì)對(duì)本區(qū)資源分二期露天開(kāi)采。一期設(shè)計(jì)采選規(guī)模為30000 t／d，采用單一汽車運(yùn)輸開(kāi)拓方式，總投資28億元，2008年底建成投產(chǎn)，實(shí)際采選處理能力達(dá)到40000 t／d。目前露天采場(chǎng)形成810，825，840，855m四個(gè)工作臺(tái)階。礦山主要裝備為：穿孔采用250mm牙輪鉆機(jī)，爆破采用15t炸藥混裝車裝藥，鏟裝采用10m3電鏟，運(yùn)輸采用91t自卸汽車，輔助作業(yè)采用165～240kW推土機(jī)。

一期工程開(kāi)采范圍為北礦段的（位于F7斷層以北）520～710勘探線之間；開(kāi)采對(duì)象為A1號(hào)銅礦體和A2號(hào)鉬礦體。

二期工程設(shè)計(jì)按照礦山發(fā)展規(guī)劃，繼續(xù)采用露天開(kāi)采方式。礦山二期擴(kuò)建生產(chǎn)能力為日采選礦石量4.5萬(wàn)t，擴(kuò)建后礦山總的生產(chǎn)能力為日采選礦石量7.5萬(wàn)t，年采選礦石量2475萬(wàn)t。

2 資源條件

烏山礦床屬于受火山機(jī)構(gòu)控制的陸相次火山斑巖型銅鉬礦床，以次斜長(zhǎng)花崗斑巖體為中心形成空心環(huán)狀銅鉬礦體。礦體東南部被晚期侵入的次英安質(zhì)角礫熔巖所破壞，中部又受成礦后期F7斷層錯(cuò)動(dòng)，將礦體分為南北2個(gè)礦段。北礦段位于F7斷層以北520～710號(hào)勘探線，銅礦體編號(hào)為A1，鉬礦體為A2。銅鉬礦平面面積比接近于3∶5。南礦段位于F7斷層以南420～560號(hào)勘探線。銅礦體編號(hào)為B1、鉬礦體編號(hào)為B2。銅鉬礦平面面積比近于1∶2。礦體平面投影如圖1所示。

圖1 礦體平面投影

烏山礦是目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)探明的第四大銅鉬伴生礦，地質(zhì)儲(chǔ)量為150829萬(wàn)t，其中銅金屬儲(chǔ)量267萬(wàn)t，伴生鉬金屬儲(chǔ)量54萬(wàn)t。銅平均品位為0.18%，鉬平均品位為0.036%。二期設(shè)計(jì)利用地質(zhì)資源儲(chǔ)量為：銅鉬礦石總量65797萬(wàn)t，銅平均品位0.176%、銅金屬量115.72萬(wàn)t；鉬平均品位0.043%、鉬金屬量28.54萬(wàn)t。為綜合利用地質(zhì)資源，設(shè)計(jì)將低品位銅礦石量15349萬(wàn)t作為設(shè)計(jì)利用儲(chǔ)量。二期設(shè)計(jì)利用的銅鉬礦石總量81146萬(wàn)t，銅金屬量154.67萬(wàn)t，鉬金屬量30.99萬(wàn)t。

3 二期露天礦境界

設(shè)計(jì)以境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比為原則初定露天礦境界，以平均剝采比小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比原則校核露天礦境界，總體經(jīng)濟(jì)效益最大原則化校定最終露天礦境界。二期露天礦境界參數(shù)詳見(jiàn)表1。

表1 二期露天礦境界參數(shù)

4 開(kāi)拓方式的選擇

烏山礦區(qū)屬低山丘陵地帶，地形坡度緩。礦體呈半環(huán)形產(chǎn)出，傾角60°～85°，故所圈出的露天采場(chǎng)是1個(gè)“S”狀的露天礦，且年采剝礦巖總量達(dá)12000萬(wàn)t，為特大型露天礦山。根據(jù)國(guó)內(nèi)、外特大型金屬露天礦山的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能滿足特大型金屬露天礦山運(yùn)輸能力要求的運(yùn)輸方式，目前僅有單一汽車運(yùn)輸和汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸2種。

自卸汽車運(yùn)輸具有機(jī)動(dòng)靈活、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、線路工程量少、挖掘機(jī)效率高、年下降速度大、生產(chǎn)能力有保障、初期投資小、建設(shè)時(shí)間短、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是，隨著開(kāi)采水平的加深，運(yùn)輸距離超過(guò)3～4km后，運(yùn)輸成本迅速增加，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益急劇下降。經(jīng)論證比較，當(dāng)?shù)V巖運(yùn)輸距離超過(guò)3～4km時(shí)，采用汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方案是合理的。國(guó)內(nèi)的水廠鐵礦、齊大山鐵礦、白云鄂博鐵礦、南芬鐵礦、大孤山鐵礦，紫金山金礦、德興銅礦等礦山，初期運(yùn)距為3～4km時(shí)，均采用單一汽車運(yùn)輸或鐵路運(yùn)輸，而中后期運(yùn)距超過(guò)3～4km時(shí)，均采用汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方式［1－2］。

因此，礦山二期工程在生產(chǎn)前5年，礦巖運(yùn)輸采用單一汽車運(yùn)輸方式，第6年開(kāi)始采用汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方式。

5 汽車－膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案比選［3－5］

5.1 巖石聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案的選擇

露天采場(chǎng)周邊地形比較平緩，排土場(chǎng)位于露天采場(chǎng)的南部，距露天采場(chǎng)南部0.3km，其初始標(biāo)高為828.0m。露天采場(chǎng)呈“S”形，剝離工作在冬季3個(gè)多月受－30℃以下的嚴(yán)寒影響，不能正常進(jìn)行。根據(jù)這些特點(diǎn)，可選擇的開(kāi)拓方案有如下3個(gè)：

（1）方案1：挖掘機(jī)＋移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)＋排巖機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸；

（2）方案2：汽車＋半移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)＋排巖機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸；

（3）方案3：汽車＋半固定破碎機(jī)＋膠帶機(jī)＋排巖機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸。

方案1受露天采場(chǎng)“S”形狀及采剝工藝等方面的限制，難以布置可移動(dòng)的膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，技術(shù)上不可行，因此不宜采用；方案2、方案3在技術(shù)上均可行，但在采場(chǎng)內(nèi)部可布置空間、破碎站移動(dòng)搬遷、破碎站施工建設(shè)、逐次搬遷增加的投資總額等方面，經(jīng)論證，方案2均優(yōu)于方案3。因此，設(shè)計(jì)采用方案2，即汽車＋半移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案。

5.2 礦石聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案的選擇

選廠原礦粗碎站位于露天采場(chǎng)的南部，距露天采場(chǎng)南部0.3km，其原礦倉(cāng)卸料標(biāo)高為828.0m。露天采場(chǎng)呈“S”形。當(dāng)?shù)夭膳?個(gè)多月，其中氣溫在－30℃以下的時(shí)間僅3個(gè)多月，并且冬季選廠不能停車，生產(chǎn)設(shè)施需要保溫采暖。根據(jù)這些特點(diǎn)，可選擇的開(kāi)拓方案有如下3個(gè)：

（1）方案1：挖掘機(jī)＋移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸；

（2）方案2：汽車＋半移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸；

（3）方案3：汽車＋溜井＋固定破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸。

方案1受露天采場(chǎng)“S”形狀及采剝工藝等方面的限制，難以布置可移動(dòng)的膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)，技術(shù)上不可行，因此不宜采用。方案2在采場(chǎng)的東端幫設(shè)置移動(dòng)破碎站和運(yùn)輸膠帶，運(yùn)輸膠帶總長(zhǎng)度2048 m，配備63mm×89mm移動(dòng)破碎站1臺(tái)，礦石通過(guò)膠帶輸送到選廠原礦破碎站；方案3在采場(chǎng)的中部340m標(biāo)高設(shè)置固定破碎站，放礦溜井布置在礦體中，膠帶總長(zhǎng)度2287m，配備2臺(tái)54mm×75mm旋回破碎機(jī)，礦石通過(guò)膠帶斜井運(yùn)送到選廠原礦破碎站。

方案2、方案3在技術(shù)上均可行，但各有其優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）在取暖期7個(gè)多月的漫長(zhǎng)冬季，方案3相對(duì)不用保暖和供暖，而方案2必須投入大量的設(shè)施和資金進(jìn)行保暖和供暖；

（2）方案3隨著采礦標(biāo)高的下降，設(shè)備不用移動(dòng)，僅需溜井降段，可連續(xù)生產(chǎn)供礦，而方案2需移動(dòng)設(shè)備，影響供礦7～10d；同時(shí)換襯板每年還要影響供礦8～10d；

（3）方案3中礦石溜井位于礦體中，接近礦石質(zhì)量重心，而方案2中破碎站由礦體的端部逐漸向礦石質(zhì)量重心移動(dòng)，其礦石運(yùn)距比方案2增加0.6～1.2km；

（4）方案3施工周期長(zhǎng)，而方案2施工周期短；

（5）方案3存在大塊礦石堵塞溜井的可能，而方案2不存在此種可能；

（6）方案3存在冬季長(zhǎng)時(shí)間停車，有發(fā)生礦石凍結(jié)堵塞溜井的可能，而方案2不存在此種可能。

經(jīng)以上綜合比較，在技術(shù)上，方案3優(yōu)于方案2。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較詳見(jiàn)表2。

表2 礦石運(yùn)輸系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比

從表2可知，方案3比方案2多投資7617.8萬(wàn)元，但方案3比方案2每年運(yùn)費(fèi)少4500萬(wàn)元，生產(chǎn)期10年內(nèi)節(jié)省運(yùn)費(fèi)4.5億元，經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于方案2。因此，推薦方案3，即汽車＋溜井＋固定破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案。

6 結(jié) 論

烏努格吐山銅鉬礦是典型的低品位、特大型銅鉬多金屬礦，二期開(kāi)拓系統(tǒng)是礦山整體方案的關(guān)鍵。本文經(jīng)方案論證和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，得出了二期推薦開(kāi)拓方案，即：巖石運(yùn)輸為汽車＋半移動(dòng)破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案；礦石運(yùn)輸為汽車＋溜井＋固定破碎機(jī)＋膠帶機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案。研究成果對(duì)我國(guó)大型露天礦山開(kāi)拓系統(tǒng)選擇具有借鑒意義。

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2011－11－21）

鮑海文（1963－）男，遼寧建寧人，采礦高級(jí)工程師，主要從事礦山開(kāi)采技術(shù)研究與建設(shè)管理工作。