某露天礦山膠帶運輸系統(tǒng)合理位置選擇

周 瑞 趙亞軍

(1.內(nèi)蒙古科技大學礦業(yè)與煤炭學院；2.包鋼集團礦山研究院)

?

某露天礦山膠帶運輸系統(tǒng)合理位置選擇

周 瑞1,2趙亞軍1

(1.內(nèi)蒙古科技大學礦業(yè)與煤炭學院；2.包鋼集團礦山研究院)

某礦露天采場礦巖石的平均汽車運距均已超出經(jīng)濟合理運距，急需增加膠帶運輸系統(tǒng)。根據(jù)2013年完成的采場邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)原設計礦巖膠帶系統(tǒng)部分安裝位置的邊坡穩(wěn)定性差，需要進行調(diào)整。結(jié)合采場實際情況，提出2個改選方案，經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較，最終確定了合理、安全、穩(wěn)定的安裝位置，保證了礦山安全穩(wěn)產(chǎn)。

膠帶運輸系統(tǒng) 穩(wěn)定性 方案比較

某礦山已按照初步設計建成東(含南、北采場)、西2個露天采場開拓運輸系統(tǒng)。兩采場均采用公路開拓、汽車運輸，平均運距均已超過4 km，行駛高差約150 m。若繼續(xù)采用單一汽車運輸，隨著采場向下延伸，其礦巖石運距將逐年增加，運輸成本急劇上升，嚴重影響礦山的安全經(jīng)濟生產(chǎn)。因此，采場深部改用汽車-破碎機-膠帶聯(lián)合運輸系統(tǒng)已迫在眉睫。

1 膠帶運輸系統(tǒng)介紹

礦山初步設計在東、西采場共安排5套膠帶運輸系統(tǒng)。西采場有一套礦石膠帶運輸系統(tǒng)位于采場南幫E邊坡分區(qū)，由前期溜井、XKC平硐膠帶機、XK2斜井膠帶機、后期溜井、XK1和XK2斜井膠帶機組成，上部會料口高程為1 614.40 m；第一套巖石膠帶運輸系統(tǒng)位于采場北幫B邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機XYⅠ3自采場北幫東端的1 643 m向西南延伸至采場中的1 440 m平臺處，與XYⅠ2膠帶機連接，XYⅠ2膠帶機在1 428 m平臺處與邊幫膠帶機XYⅠ1連接，XYⅠ1向采場東南延伸至東端的1 248 m平臺；第二套巖石膠帶運輸系統(tǒng)位于南幫E邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機XYⅡ1自采場南幫西端的1 616 m向東北延伸至采場中的1 392 m平臺。東采場有一套礦石膠帶運輸系統(tǒng)，位于采場南幫E邊坡分區(qū)，由溜井、DK1和DK2斜井膠帶機組成，上部會料口高程為1 617.40 m；一套巖石膠帶運輸系統(tǒng)位于采場東端幫H邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機DY1布置在北采場東端，膠帶機底標高為1 469 m，巖石最終卸礦標高為1 488 m。原設計膠帶運輸系統(tǒng)布置見圖1。

圖1 原設計膠帶運輸系統(tǒng)布置

2 原設計膠帶運輸系統(tǒng)存在的問題

2013年該礦對露天采場邊坡分區(qū)內(nèi)邊坡巖體類型、結(jié)構及構造特征等工程地質(zhì)條件，邊坡巖體發(fā)育的滑坡、崩塌及斷層破碎帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，采場的水文地質(zhì)特征等進行了工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究，發(fā)現(xiàn)B邊坡分區(qū)8～12線1 396 m以上、12～19線1 224 m以上及19～24線1 260 m以上階段存在復合型破壞的可能，而西采場第一套巖石膠帶運輸系統(tǒng)正好經(jīng)過上述部分區(qū)域，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其他礦巖膠帶運輸系統(tǒng)所處邊坡均較穩(wěn)定。所以，著重對西采場第一套巖石膠帶運輸系統(tǒng)位置進行變更。

3 膠帶運輸系統(tǒng)位置選擇方案

3.1 方案1

該礦露采邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究指出，西采場北幫總體坡有復合型破壞的可能，只能通過變更采礦設計才能達到邊坡穩(wěn)定性的要求。根據(jù)邊坡角敏感性分析的計算結(jié)果可知，當B邊坡分區(qū)8～12線1 396 m以上階段坡減緩至42°，12～19線1 224 m以上階段坡減緩至43°，19～24線1 260 m以上階段坡減緩至43°時，該邊坡能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，本方案為膠帶系統(tǒng)位置不發(fā)生改變，而將B邊坡分區(qū)上述潛在不穩(wěn)定區(qū)域按照邊坡穩(wěn)定性研究中推薦的最終邊坡角和臺階坡面角進行擴幫處理。最終將12～19線向北擴幫65 m，致使1 224 m以上各臺階最終邊坡角為60°，階段坡減緩至43°；將19～24線向北擴幫87 m，致使1 260 m以上各臺階最終邊坡角為60°，階段坡減緩至43°。經(jīng)計算，本方案共計增加巖石剝離量3 263.99萬t，將其作為基建剝巖處理。境界擴幫后，第一套巖石膠帶系統(tǒng)所處的位置B邊坡達到穩(wěn)定狀態(tài)，該系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2 方案2

由于西采場北幫總體坡存在復合型破壞的可能，本方案將西采場第一套巖石膠帶運輸系統(tǒng)安裝位置更改到西采場西邊幫。更改后，西采場進入深部開采時，采場內(nèi)巖石采用2套汽車—半移動破碎站—邊幫膠帶機—排土機運輸系統(tǒng)。第一套膠帶運輸機系統(tǒng)布置在采場西幫，邊幫膠帶機XYⅠ5自采場西幫北端的1 600 m向西南延伸至采場中1 476 m 平臺，XYⅠ4膠帶機通過轉(zhuǎn)載設施連接，XYⅠ4膠帶機在1 440 m平臺處與邊幫膠帶機XYⅠ3連接，XYⅠ3膠帶機在1 416 m平臺處與邊幫膠帶機XYⅠ2連接，XYⅠ2膠帶機在1 368 m平臺處與邊幫膠帶機XYⅠ1連接，邊幫膠帶機XYⅠ1向采場東北延伸至采場西端1 248 m平臺。第二套膠帶運輸系統(tǒng)位于南幫邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機XYⅡ1自采場南幫西端的1 616 m向東北延伸至采場中1 392 m 平臺。方案2膠帶運輸系統(tǒng)布置見圖2。

圖2 方案2膠帶運輸系統(tǒng)布置

西采場修改后的巖石膠帶系統(tǒng)位于A、B、E2邊坡分區(qū)。經(jīng)分析，XYⅠ1～XYⅠ5巖石邊幫膠帶系統(tǒng)沒有經(jīng)過B邊坡分區(qū)的不穩(wěn)定區(qū)域，A、E2邊坡分區(qū)屬穩(wěn)定組合關系，且沒有斷層經(jīng)過，因此，該巖石膠帶運輸系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 方案比較

3.3.1 技術比較

方案1需要進行擴幫，巖石剝離量較原設計增加較多,基建投資較高,生產(chǎn)組織難度高；膠帶運距長,坑內(nèi)汽車運距短。

方案2坑內(nèi)道路發(fā)生變化，巖石剝離量較原設計減少,基建投資較低,生產(chǎn)組織方便,膠帶運距短,坑內(nèi)汽車運距長。

3.3.2 投資比較

將方案1的擴幫剝巖量作為基建剝巖處理，2個方案投資費用的區(qū)別主要體現(xiàn)在擴幫巖石剝離費用、排土場清理費用、道路改造費用及膠帶機建設投資費用上。經(jīng)計算，方案1較方案2多投資50 234萬元。2個方案投資比較見表1。

表1 2個方案投資比較 萬元

3.3.3 經(jīng)營比較

由于兩方案破碎站配置、移設及系統(tǒng)運量等基本一致，只對巖石加權運距及運營成本方面差異進行比較。根據(jù)所編排的采掘進度計劃，2個方案的靜態(tài)比較結(jié)果見表2。

綜上比較可以看出，首先，在經(jīng)營成本方面，方案1由于采場內(nèi)巖石運輸距離較短而在膠帶系統(tǒng)投入使用的前期具有一定的優(yōu)勢，而剝離高峰期后，這一優(yōu)勢將逐漸減弱；其次，由于方案1需要進行擴幫，從而導致了西采場北幫12～24勘探線的采場境界向北擴大，致使采場北側(cè)已經(jīng)形成的部分土場及道路路段因已位于新境界之內(nèi)而受到影響，需要將其進行清理和改造，使得方案1的生產(chǎn)組織難度和基建投資費用都較方案2高；再次，方案2所選擇的膠帶系統(tǒng)位于西采場西端幫，屬A、E2邊坡分區(qū)，這2個邊坡都沒有較大斷層出現(xiàn)，且邊坡穩(wěn)定性較好。基于上述原因，認為將西采場北幫巖石邊幫膠帶系統(tǒng)的位置更改至采場西端幫更為合理。

表2 方案運輸經(jīng)營費靜態(tài)比較

4 結(jié) 論

基于某礦露天采場礦巖平均汽車運距不斷增加，經(jīng)濟不合理，根據(jù)露采邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究成果，結(jié)合采場實際情況，優(yōu)化了原設計膠帶運輸系統(tǒng)的位置，避開了不穩(wěn)定邊坡區(qū)域，建立在安全、可靠的巖體內(nèi)，對礦山實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)具有積極的意義。

2016-08-10)

周 瑞(1985—)，女，工程師，014030 內(nèi)蒙古包頭市稀土高新區(qū)曙光路16號。