大型露天礦汽車－膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案優(yōu)化

鮑海文

（中國黃金集團公司， 北京 100011）

大型露天礦汽車－膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案優(yōu)化

鮑海文

（中國黃金集團公司， 北京 100011）

以烏努格吐山銅鉬礦二期擴建工程為背景，在分析該礦二期開拓方式的基礎上，詳細論證了二期露天礦開拓系統(tǒng)采用的汽車－膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案，研究結論對我國大型露天礦山開拓系統(tǒng)選擇具有借鑒意義。

露天礦山；開拓系統(tǒng)；汽車－膠帶機聯(lián)合運輸

1 礦山開采技術條件現(xiàn)狀

烏努格吐山銅鉬礦（簡稱烏山礦）隸屬于中國黃金集團內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，是我國目前正在開發(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、分步實施的原則，設計對本區(qū)資源分二期露天開采。一期設計采選規(guī)模為30000 t／d，采用單一汽車運輸開拓方式，總投資28億元，2008年底建成投產(chǎn)，實際采選處理能力達到40000 t／d。目前露天采場形成810，825，840，855m四個工作臺階。礦山主要裝備為：穿孔采用250mm牙輪鉆機，爆破采用15t炸藥混裝車裝藥，鏟裝采用10m3電鏟，運輸采用91t自卸汽車，輔助作業(yè)采用165～240kW推土機。

一期工程開采范圍為北礦段的（位于F7斷層以北）520～710勘探線之間；開采對象為A1號銅礦體和A2號鉬礦體。

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

2 資源條件

烏山礦床屬于受火山機構控制的陸相次火山斑巖型銅鉬礦床，以次斜長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斷層錯動，將礦體分為南北2個礦段。北礦段位于F7斷層以北520～710號勘探線，銅礦體編號為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號勘探線。銅礦體編號為B1、鉬礦體編號為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

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

3 二期露天礦境界

設計以境界剝采比不大于經(jīng)濟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)濟合理剝采比原則校核露天礦境界，總體經(jīng)濟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)詳見表1。

表1 二期露天礦境界參數(shù)

4 開拓方式的選擇

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是1個“S”狀的露天礦，且年采剝礦巖總量達12000萬t，為特大型露天礦山。根據(jù)國內(nèi)、外特大型金屬露天礦山的實踐經(jīng)驗，能滿足特大型金屬露天礦山運輸能力要求的運輸方式，目前僅有單一汽車運輸和汽車－膠帶機聯(lián)合運輸2種。

自卸汽車運輸具有機動靈活、爬坡能力強、轉(zhuǎn)彎半徑小、線路工程量少、挖掘機效率高、年下降速度大、生產(chǎn)能力有保障、初期投資小、建設時間短、管理簡單等優(yōu)點。但是，隨著開采水平的加深，運輸距離超過3～4km后，運輸成本迅速增加，企業(yè)經(jīng)濟效益急劇下降。經(jīng)論證比較，當?shù)V巖運輸距離超過3～4km時，采用汽車－膠帶機聯(lián)合運輸方案是合理的。國內(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，初期運距為3～4km時，均采用單一汽車運輸或鐵路運輸，而中后期運距超過3～4km時，均采用汽車－膠帶機聯(lián)合運輸方式［1－2］。

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

5 汽車－膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案比選［3－5］

5.1 巖石聯(lián)合開拓運輸方案的選擇

露天采場周邊地形比較平緩，排土場位于露天采場的南部，距露天采場南部0.3km，其初始標高為828.0m。露天采場呈“S”形，剝離工作在冬季3個多月受－30℃以下的嚴寒影響，不能正常進行。根據(jù)這些特點，可選擇的開拓方案有如下3個：

（1）方案1：挖掘機＋移動破碎機＋膠帶機＋排巖機聯(lián)合開拓運輸；

（2）方案2：汽車＋半移動破碎機＋膠帶機＋排巖機聯(lián)合開拓運輸；

（3）方案3：汽車＋半固定破碎機＋膠帶機＋排巖機聯(lián)合開拓運輸。

方案1受露天采場“S”形狀及采剝工藝等方面的限制，難以布置可移動的膠帶機運輸系統(tǒng)，技術上不可行，因此不宜采用；方案2、方案3在技術上均可行，但在采場內(nèi)部可布置空間、破碎站移動搬遷、破碎站施工建設、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，設計采用方案2，即汽車＋半移動破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案。

5.2 礦石聯(lián)合開拓運輸方案的選擇

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

（1）方案1：挖掘機＋移動破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸；

（2）方案2：汽車＋半移動破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸；

（3）方案3：汽車＋溜井＋固定破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸。

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

方案2、方案3在技術上均可行，但各有其優(yōu)缺點：

（1）在取暖期7個多月的漫長冬季，方案3相對不用保暖和供暖，而方案2必須投入大量的設施和資金進行保暖和供暖；

（2）方案3隨著采礦標高的下降，設備不用移動，僅需溜井降段，可連續(xù)生產(chǎn)供礦，而方案2需移動設備，影響供礦7～10d；同時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，其礦石運距比方案2增加0.6～1.2km；

（4）方案3施工周期長，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存在冬季長時間停車，有發(fā)生礦石凍結堵塞溜井的可能，而方案2不存在此種可能。

經(jīng)以上綜合比較，在技術上，方案3優(yōu)于方案2。技術經(jīng)濟比較詳見表2。

表2 礦石運輸系統(tǒng)方案技術經(jīng)濟對比

從表2可知，方案3比方案2多投資7617.8萬元，但方案3比方案2每年運費少4500萬元，生產(chǎn)期10年內(nèi)節(jié)省運費4.5億元，經(jīng)濟效益明顯優(yōu)于方案2。因此，推薦方案3，即汽車＋溜井＋固定破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案。

6 結 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，二期開拓系統(tǒng)是礦山整體方案的關鍵。本文經(jīng)方案論證和技術經(jīng)濟比較，得出了二期推薦開拓方案，即：巖石運輸為汽車＋半移動破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案；礦石運輸為汽車＋溜井＋固定破碎機＋膠帶機聯(lián)合開拓運輸方案。研究成果對我國大型露天礦山開拓系統(tǒng)選擇具有借鑒意義。

［1］楊 鵬，蔡嗣經(jīng).高等硬巖采礦學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2010：1－33.

［2］于潤滄.采礦工程師手冊（下）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009：503－517.

［3］尚 濤，才慶祥，劉 勇，等.露天礦分區(qū)過渡期間合理開拓運輸系統(tǒng)選擇［J］.中國礦業(yè)大學學報，2004（4）.

［4］楊生飛，崔曉燕，張春峰.勝利東二號露天煤礦開拓運輸系統(tǒng)優(yōu)化研究［J］.露天采礦技術，2011（4）.

［5］李瑞祥.紫金山金礦露天采場開拓運輸系統(tǒng)優(yōu)化及改進［J］.黃金，2005（7）.

2011－11－21）

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