澳大利亞某鐵礦總圖運輸設(shè)計

胡軍鋒

(西安有色冶金設(shè)計研究院)

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澳大利亞某鐵礦總圖運輸設(shè)計

胡軍鋒

(西安有色冶金設(shè)計研究院)

通過對澳大利亞某鐵礦采選聯(lián)合工程的總圖運輸設(shè)計進行分析，探討了經(jīng)濟合理的礦山總體布置方案，闡述了各工業(yè)場地廠址選擇和鐵精礦的運輸方式，總結(jié)了礦山設(shè)計過程的注意事項，為類似礦山總圖運輸設(shè)計提供參考。

總圖運輸設(shè)計總體布置運輸方式礦山設(shè)計

礦山總圖運輸設(shè)計是一項復雜的系統(tǒng)工程，所涉及的因素較多，在設(shè)計過程中應統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和妥善處理各方面關(guān)系，合理組織礦山內(nèi)外部運輸，對礦山進行統(tǒng)籌規(guī)劃。合理的礦山總體布置方案對礦山長期生產(chǎn)的經(jīng)濟效益以及礦山的后續(xù)發(fā)展可發(fā)揮重要作用。合理的總體布置設(shè)計可達到礦山生產(chǎn)流程順暢、節(jié)省建設(shè)投資、降低生產(chǎn)費用、美化環(huán)境的效果[1-5]。本研究通過澳大利亞某鐵礦采選聯(lián)合工程的總圖運輸設(shè)計實踐，探討經(jīng)濟合理的礦山總體布置及運輸方案，使礦山內(nèi)所有建(構(gòu))筑物的布置與工藝流程形成一個有機整體，滿足礦山生產(chǎn)、生活需要，提高礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

1　項目概況

澳大利亞某鐵礦位于西澳A城市(港口城市)以東233 km，礦區(qū)東距B城市約110 km，南側(cè)有A城市至B城市的高速公路通過，距最近的鐵路177 km，該鐵路線可至A城市。礦區(qū)礦帶SN走向，長27 km以上，本研究僅開發(fā)北部，區(qū)內(nèi)海拔315～495 m，相對高差180 m，地勢較平緩。礦區(qū)地勢西高東低、北高南低，礦體西傾，礦區(qū)東側(cè)有明顯的自然沖溝。礦山設(shè)計內(nèi)容包括采礦系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、尾礦系統(tǒng)及相應公輔設(shè)施等，生產(chǎn)規(guī)模為1 500萬t/a的礦石處理量，服務年限35 a。

2　礦區(qū)總體布置

該鐵礦分為南北2個露天采場，礦區(qū)組成部分包括露天采礦場、采礦工業(yè)場地、選礦廠、供電設(shè)施、供水設(shè)施、爆破材料庫、排土場、尾礦庫、行政福利區(qū)、采礦運輸?shù)缆芳拜o助運輸?shù)缆?。礦山總體布置根據(jù)露天采場規(guī)模、總出入溝口位置、標高及相應的礦區(qū)主聯(lián)絡(luò)道線路走向、位置，采取生產(chǎn)場地集中、輔助場地分散布置的原則。相對集中布置采、選工業(yè)場地，而尾礦設(shè)施、炸藥庫等輔助場地則因地制宜進行分散布置。各功能區(qū)以礦區(qū)主聯(lián)絡(luò)道路為紐帶，形成功能明確、連接便捷、物流順向、互不干擾的總體格局，便于礦山生產(chǎn)和生活管理。該礦采用公路開拓運輸方式，廢石采用汽車運輸至排土場自卸，原礦采用汽車運輸至選礦廠自卸至原礦倉，礦石在選礦廠經(jīng)破碎、磨礦、磁選、脫水后得到鐵精粉，鐵精粉由鐵路運至港口，尾礦通過管道輸送至尾礦庫排放。礦山總體布置為，露天采礦場分為一采區(qū)和二采區(qū)，其中一采區(qū)規(guī)模為1 200萬t/a，二采區(qū)規(guī)模為300萬t/a。一、二采區(qū)南北總跨度約7.6 km。礦山設(shè)有1#、2#排土場，并在各排土場旁設(shè)置表土堆場和氧化礦堆場。1#排土場位于一采區(qū)東側(cè)約400 m 處；2#排土場位于二采區(qū)東側(cè)約450 m處；采礦工業(yè)場地位于一采區(qū)東側(cè)，西距一采區(qū)約0.35 km；選礦廠布置于一采區(qū)東側(cè)約0.8 km處，與一、二采區(qū)聯(lián)系均較方便；尾礦庫位于選礦廠西北側(cè)約2.5 km處；總變電站布置于選礦廠西南角；生產(chǎn)用水采用打井取水；項目配套爆破材料庫位于二采區(qū)東側(cè)約1.45 km處；行政福利區(qū)布置于選礦廠南側(cè)約500 m處。礦區(qū)總體布置見圖1。

3　廠(場)址選擇

3.1廠(場)址選擇原則

(1)不壓覆有開采價值的礦體，避開露天開采爆破危險范圍。

(2)該礦礦巖運輸量及尾礦運輸量大，盡量縮短礦巖及尾礦運輸距離，注意物流順向，避免不必要的反向運輸。

圖1　礦區(qū)總體布置

(3)有利于環(huán)境保護、水土保持、減少污染，注意風向及各場地之間的相互制約和影響。居住區(qū)、排土場、尾礦庫及各廠區(qū)的選址應綜合考慮。

(4)盡量避開匯水面積大的地表徑流谷線，遠離地表沖溝。

(5)綜合考慮礦山資源分布情況、進出貨物來源與運量、產(chǎn)品的流向。

(6)盡量節(jié)省用地，減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，并留有適當?shù)陌l(fā)展余地。

3.2廠(場)址方案選擇3.2.1排土場

由于露天礦剝離量大，加之剝離的氧化礦，每年剝離量為3 720.72萬t。因此，盡量將排土場靠近露天礦布置。一、二采區(qū)西側(cè)的場地逐漸變高，若將排土場及采礦總出入溝布置于西側(cè)，則會增加提升運輸量，且不可避免地增加運輸距離。另外，西側(cè)礦山資源尚未完全查明，若將排土場布置于上盤可能會壓覆有開采價值的礦體。因此設(shè)計將采礦總出入溝及排土場均布置于礦體下盤、露天礦東側(cè)，為一、二采區(qū)分設(shè)1#、2#排土場。1#、2#排土場在選址過程中還顧及到了露天礦東側(cè)的自然沖溝(其上游匯水面積為上百平方千米)，為保證暴雨時地表徑流暢通，設(shè)計將其適當避開，避免洪水因受到阻擋而流入露天采礦坑內(nèi)，排土場布置于礦體下盤，恰好位于采場主導風向下風側(cè)，減少排土作業(yè)對采礦作業(yè)的影響。一采區(qū)后期廢石可堆存于前期首采結(jié)束的區(qū)域，可有效縮短廢石運輸距離，減少用地，降低排巖對環(huán)境的破壞。

3.2.2采礦工業(yè)場地

該礦山一、二采區(qū)同時生產(chǎn)，根據(jù)各采區(qū)規(guī)模、生產(chǎn)年限及聯(lián)系條件，設(shè)計采用集中布置方式，靠近主要采區(qū)建設(shè)采礦工業(yè)場地，對生產(chǎn)管理和發(fā)揮設(shè)備效能有利。采礦工業(yè)場地距一、二采區(qū)最近的出入溝口分別約0.4，2.3 km，該場地不但與2個采區(qū)聯(lián)系方便，而且位于采場至選礦廠的必經(jīng)之路，相對于各服務對象均較方便。

3.2.3選礦廠

(1)方案一。靠近一采區(qū)主出入溝口，距一采區(qū)0.8 km，距二采區(qū)2.4 km，地勢平緩，坡度0.55%。優(yōu)點：①選礦廠距一、二采區(qū)均較近，并靠近一采區(qū)，原礦運輸距離較短；②選礦廠距采礦工業(yè)場地及生活區(qū)較近，相互之間聯(lián)系方便，便于協(xié)作管理。缺點：①與對應的尾礦庫輸送距離(4 km)較方案二遠；②鐵精礦外運距離較方案二長6 km；③一采區(qū)存在部分反向運輸；④無法兼顧遠期的南部礦體開采；⑤外部輸電線路較二方案長1.3 km。

(2)方案二?？拷蓞^(qū)布置，距一、二采區(qū)分別為5.6，1.4 km，地勢平緩，坡度0.3%。優(yōu)點：①鐵精礦外運距離較方案一短6 km；②外部輸電線路較方案一短1.3 km；③對遠期南部礦體開采有一定的兼顧；④尾礦輸送距離3.7 km。缺點：①原礦運距大；②各工業(yè)場地布置分散，協(xié)作性差，不便于管理。

方案一的基建費用為2 232.5萬元，年運營費用為2 521.7萬元；方案二的基建費用為2 120.0萬元，年運營費用為4 255.4萬元。方案一基建費雖略高于方案二，但由于方案一靠近主要礦體，其年運營費較方案二大幅度降低，且方案一與各場地之間的協(xié)作條件較好，便于礦山運營管理。盡管方案一無法較好地兼顧遠期的南部礦體開采，但考慮到選廠設(shè)計壽命與礦山本期開采年限基本吻合，也可接受遠期搬遷或重新建廠方案。綜合分析，設(shè)計采用了方案一。

4　鐵精粉運輸方案比較

該礦鐵精粉每年運輸總量為409.22萬t，鐵精粉由選礦廠運至A城市港口后裝船運回中國。選礦廠至A城市港口公路里程約249.5 km，現(xiàn)僅有公路運輸，選礦廠距最近的鐵路線177 km，該鐵路可通至A城市港口。根據(jù)礦山實際情況，選礦廠至A城市港口的鐵精粉運輸有公路、鐵路、管道運輸3種方式。①管道運輸方案，鐵精礦漿濃縮后由管道輸送至A城市附近脫水，生產(chǎn)回水需建回水管道返回礦山利用，由于管道輸送距離大，技術(shù)難度高，建設(shè)投資大，且管理復雜，尤其是存在輸送管道泄漏的風險，不利于環(huán)保，且脫水后的精礦還需二次轉(zhuǎn)運至港口，因此，管道輸送方案不予考慮；②公路運輸方案，將鐵精礦漿在選礦廠脫水得到鐵精粉，使用現(xiàn)有的公路，外委專業(yè)運輸公司將精礦粉運至A城市港口，采用公路列車運輸，該方案企業(yè)無需較多的基建投資，運輸方式較鐵路靈活，但運營費用較高；③鐵路運輸方案，將鐵精粉從選礦廠運至A城市港口，需建長177 km鐵路與現(xiàn)有鐵路接軌，并委托鐵路運營公司將鐵精粉運至A城市港口，該方案企業(yè)建設(shè)成本高，須經(jīng)當?shù)卣?guī)劃部門立項、可行性論證，準備及建設(shè)周期長，但該方案運營費用較低。

經(jīng)分析比較可知，公路運輸方案基建投資較鐵路運輸方案少214 400萬元，但年經(jīng)營費用較鐵路運輸方案高42 518.37萬元。若采用鐵路運輸方案，生產(chǎn)5 a節(jié)省的運營費用基本與鐵路的基建費用持平。因此，從礦山長遠發(fā)展考慮，采用鐵路運輸鐵精粉方案具有明顯優(yōu)勢。

5　討　論

(1)礦山總圖運輸設(shè)計首先應滿足澳大利亞的法律、法規(guī)和技術(shù)標準。總圖運輸設(shè)計工作由工藝、土建、管道等專業(yè)分別設(shè)計相關(guān)部分，對于總圖設(shè)計人員全面了解各行業(yè)規(guī)范中與總圖相關(guān)的規(guī)定有一定的困難，需要總圖設(shè)計人員大量搜集并閱讀其他相關(guān)專業(yè)的規(guī)范，并找出與總圖設(shè)計相關(guān)的條款。

(2)澳大利亞地處熱帶和亞熱帶，降水從北、東、南三面沿海向內(nèi)陸作半環(huán)狀遞減，植物帶也相應呈半環(huán)狀分布，由沿海的森林帶向內(nèi)陸逐漸過渡為草原帶、沙漠帶。本項目位于澳大利亞西部，具有荒漠地區(qū)特點，故應結(jié)合當?shù)刈匀坏乩項l件進行設(shè)計。

(3)澳大利亞政府對生態(tài)環(huán)境保護和工人生活及生產(chǎn)環(huán)境均較重視，如廠區(qū)內(nèi)需設(shè)置環(huán)境水池，將場地雨水集中排放至環(huán)境水池，經(jīng)沉淀后再利用，不得直接排放，廠址選擇應避開需要保護的自然遺跡，對于職工營地要求有良好的生活和娛樂空間，各種配套設(shè)施應齊全，配有健身房、酒吧、急救中心，配套電視、電話、網(wǎng)絡(luò)等。礦區(qū)一般應設(shè)置簡易機場跑道，供緊急醫(yī)療救治、緊急物資運輸時飛機起降。本項目數(shù)千米外的城鎮(zhèn)有可供使用的機場，因而無需另行建設(shè)機場跑道。

(4)澳大利亞人力成本較高，建設(shè)、生產(chǎn)、維護等過程多用機械設(shè)備，在廠區(qū)道路設(shè)計、通道設(shè)置等環(huán)節(jié)，應充分熟悉各類車輛裝備的技術(shù)參數(shù)和作業(yè)空間，保證設(shè)計的適用性。

[1]雷明.工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計[M].西安：陜西科學技術(shù)出版社，1998.

[2]雷明.廠址選擇[M].北京：科學出版社，1992．

[3]周理.西藏某大型銅礦選礦廠廠址選擇設(shè)計[J].采礦技術(shù)，2012(4)：121-124.

[4]蔣蔭麟.選礦廠設(shè)計中的總圖布局與選礦工藝的關(guān)系[J].有色金屬設(shè)計，2003，30(2)：23-25.

[5]代紅坤，王沖.有色冶金工廠廠址選擇的方法與實踐[J].中國有色冶金，2013，42(4)：18-21.

2016-06-26)

胡軍鋒(1982—)，男，工程師，710001 陜西省西安市南大街10號。