某礦新建選礦廠廠址方案優化設計分析

武尚榮，何皇兵

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650061)

0 引 言

以采礦為核心的礦業系統工程已成為各行業系統工程中開展較為充分、應用相當廣泛的一大分支。礦業工程作為一個系統工程，選礦廠廠址的確定對新建礦山投資及生產期的運營費用控制都起著至關重要的作用，是礦山項目投資的重要組成部分。礦山工程項目選礦廠廠址方案的選擇，應通過詳細的技術經濟比較，滿足政策、法規、技術和經濟要求。

某地下礦山為國內新發現的大型銅礦山，資源儲量大，地表相對平坦起伏不大，見圖1。在進行該礦山項目可行性研究分析時，對選礦廠位置的研究成為可研工作首要研究的重中之重。

圖1 礦區地表(青色)和礦體(綠色)三維空間模型

1 選礦廠廠址選擇設計分析原則

1.1 自然條件對選礦廠廠址選擇的制約

1.1.1 工程地質條件

廠址選擇應避免斷層、滑坡、巖溶、泥石流等影響廠房建筑和設備基礎的安全的工程地質條件。且嚴禁布置于采礦移動(崩落)線范圍以內、尾礦庫下方或洪水位以下的區域內。

1.1.2 方便運輸

選礦廠廠址應盡可能與外部道路相通或方便連接。同時，在廠址內部盡量利用地形上的有利條件，有利于降低運輸費用。

1.1.3 有利于工藝設備布置

盡可能按自然地形實現山坡建廠，使礦漿自流輸送，不占或少占良田。充分體現工藝流程的特點和要求，并為生產的機械化、自動化和設備維修創造條件。

1.2 選礦廠廠址與礦井、尾礦庫的相互聯系

1.2.1 選礦廠廠址與礦井的相互聯系

選礦廠廠址應盡可能靠近開拓系統的主運輸礦井，以縮短礦石出地表后運輸至選礦廠原礦堆場的距離，以降低運輸費用。同時井下礦石運輸方向應與地表精礦與原礦的運輸方向相一致，以保證運輸的順暢，避免往返運輸以減少運輸費用。

1.2.2 選礦廠廠址與尾礦庫的相互聯系

選礦廠廠址布置應近可能靠近尾礦庫，以降低選礦廠排出的尾礦輸送成本。同時選礦廠在可能條件下應盡可能設于尾礦庫上方，實現尾礦自流，以降低成本。

1.3 公輔配套設施與選礦廠的關系

各類動力供應設施，如變電所、鍋爐房、空壓機房等，應靠近負荷中心或接近主要用戶。

建筑物、構筑物布置力求緊湊，綜合考慮公用設施，在可能條件下，各種管線以共桿、共溝設置，以做到投資省、建設快、生產安全并符合環保要求。

1.4 選礦廠廠址應考慮的其他因素

(1)選礦廠廠址布置與主提升(運輸)礦井的布置，應考慮風向，以確保工業場地不受污風影響。

(2)預留必要的發展場地，對近期發展做出具體安排，遠期發展僅留場地。

(3)應符合企業發展總體規劃要求，合理處理礦區有關設施間的關系。盡可能縮短物料運行路線，避免物料倒流。

2 選礦廠廠址方案優化分析

礦山工程項目選礦廠廠址確定是項目咨詢設計的核心內容之一，如果選址不當將可能會造成建設項目不可行或部分功能和生產運營帶來難以彌補的缺陷，嚴重時可能要推到重來，將直接影響企業的正常安全生產、經營，嚴重影響項目的經濟效益和社會效益。因此，必須根據礦體和地形的特點和采礦的要求，對選礦廠廠址進行深入細致的現場踏勘，并進行研究分析，進行多點、多方案優化比較后選定推薦的廠址。

2.1 廠址方案初選

經過對礦山現場的踏勘，確定可以考慮的廠址共有3個。分別為1#廠址方案、2#廠址方案和3#廠址方案。

2.1.1 1#廠址方案

1#選廠廠址位距礦區東側約2.0 km處，距離新建尾礦庫相對較遠。該廠址占地約150畝，海拔1 900 m左右，地形坡度約11度，地勢較平緩，適合布置選礦廠工業廠房，但該廠址為梯田，四周農田環繞，離村莊較近，征地可行性差。1#廠址方案現場，見圖2。

圖2 1#廠址現場照片

該廠址方案，單純從技術和經濟的角度看，采用膠帶斜井開拓方案是比較合理的，但膠帶開拓受到采礦權的制約，膠帶斜井要穿越沒有礦權的空白地帶，后續立項或施工圖階段法規上實施困難，因此，考慮將井巷工程移動到礦權范圍內，采用豎井開拓的方案，井下采出礦石通過箕斗豎井提升出地表，然后再采用2 km長的地表膠帶輸送至袁家灣選廠原礦倉，但比較結果，豎井開拓方案費用現值比斜井方案高6 921.67 萬元，經濟上差。

2.1.2 2#廠址方案

2#廠址選擇在礦區范圍的西側山坡上，在現有主要公路一側，交通便利，且靠近礦體，運輸距離短，地表地形走向東西，東高西低，地形標高1 905.0～1 975.0 m，東西寬度約為200.00 m，南北長度約250.00 m，地形坡地約30度。2#廠址方案現場，見圖3。

圖3 2#廠址現場照片

由于場地較平緩地段壓礦，為了避免壓礦，將廠址靠西設置，則該地形可利用區域的標高下降，利用部分地形較陡，土方工程量大，需要改造路段或展線調整的地段較多，運輸極為不便利，且地表運輸與井下中段運輸反向，選廠尾礦濃縮出口標高低，充填尾砂泵送揚程高，泵的壓力大，投資高。

2.1.3 3#廠址方案

3#廠址位于礦區東側，與主礦體空間直線距離1.0 km左右。現狀地表地形為南北走向，北側高，毗鄰主干公路，東西展線的兩側均為沖溝。沖溝兩側地勢平緩，利用區域的地勢坡度約15°，現狀地形標高1 930.0 ～1 975.0 m；東西展布約為400 m，南北展布約為175 m，選廠總體布置可以利用山脊，將西部小沖溝作為礦山堆存廢石的廢石場場址，通過填筑土石平整地東部沖溝可作為部分輔助性工業場地。選廠布置充分利用地勢，不僅可以保障選礦工藝，且節約能耗，臺階高差合理，擋墻高度約5 m，投資較低。主要建構筑物布置在挖方區域內有利于保證廠房的穩定性，東部沖溝填筑后，可作為礦山停車場，停車場地范圍大，也能為礦山后期選廠擴產留有發展的可能。3#選廠方案現狀見圖4。

圖4 3#廠址現場照片

3#選廠廠址方案采用箕斗豎井作為主提升系統。在西回風豎井附近布置西部廢石場，利用選廠西側沖溝作為東部廢石場。基建廢石排堆于東、西部兩個廢石場內，運營期該部分廢石由汽車運往充填制備站作為充填骨料。

該廠址方案優點是總圖工程量投資最為節省，總圖投資省，交通極為便利。井巷工程布置的中段運輸方向與該廠址方案地表運輸相一致，運輸順暢。

2.2 廠址方案比選

礦山3個廠址方案比選結果見表1。

表1 三個廠址方案比選結果表

由表1可見，推薦3#選礦廠廠址位置作為本礦山選礦廠廠址最終方案為優。

3 結 語

(1)礦山工程作為一個系統工程，選礦廠廠址作為采礦的下一個系統環節，在很大程度上決定了礦山工程的可行性，因此，對選礦廠廠址方案的研究方案比選是可行性研究工作的重中之重，對選礦廠廠址方案全面的優化分析，是項目決策分析的重要內容。

(2)通過對礦山現場的踏勘確定3個可采用的選礦廠廠址，并對這3個廠址從取得礦權難度、對周圍環境影響、與風向關系、地形條件、用地類型、征地難度、與主要礦體關系、外部運輸條件、供水條件、供電條件、與坑采巖移監測范圍關系、總圖工程量和建設周期等方面進行全面的技術經濟比選。并對各廠址方案的優缺點進行了歸納總結，最終推薦選取3#選礦廠廠址方案。