金屬礦山廢石資源綜合利用總圖運輸設計

摘要：金屬露天礦山廢石綜合利用設計是礦山建設的重要組成部分。在設計過程中，根據礦區地形條件綜合利用工業場地，采用分區選址建設的形式，以滿足場地用地需求，并利于生產設施的總平面及豎向布置；原料廢石利用排土場500 m平臺作為生產緩沖調節堆場，與露天采場剝離計劃相適應，滿足剝離高峰期廢石堆存要求；成品骨料儲運采用溜井存儲+膠帶運輸方式，充分利用地形高差，使內部物料運輸更為短捷，充分發揮總圖運輸專業設計在山區地形的技術優勢。

關鍵詞：廢石綜合利用；總圖運輸；總平面及豎向；儲料溜井；穩定性

中圖分類號：TD926.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.022

Abstract： The design of comprehensive utilization of waste rock in metal open-pit mines is an important part of mine construction. In the design process， the industrial site shall be comprehensively utilized according to the terrain conditions of the mining area， and the site selection and construction shall be carried out in different areas to meet the land demand of the site and facilitate the general plane and vertical layout of production facilities; the 500 m platform of the waste dump is used as the production buffer regulating yard for raw materials and waste rocks， which is consistent with the stripping plan of the open pit and meets the requirements for waste rock storage during the peak stripping period; the storage and transportation of finished aggregate adopts the way of chute storage + belt transportation， which makes full use of the terrain elevation difference to make the internal material transportation more convenient and give full play to the technical advantages of the general layout transportation professional design in mountainous terrain.

Keywords： comprehensive utilization of waste rock; general layout transportation; general plane and vertical; storage chute; stability

我國目前擁有大小礦山約15萬座[1]，礦山固體廢物堆存量接近700億t，其中廢石堆存量520億t[2]。松散廢石堆積形成的排土場不僅是礦山的主要危險源[3]，而且侵占了大量的土地資源[4]，帶來一系列環境問題。對礦山廢石進行綜合利用，不僅能降低礦山廢石排放的不良影響，還能提高企業經濟效益，促進企業向綠色可持續方向發展。利用廢石生產建筑骨料具有生產工藝簡單、廢石消耗量大、利用率高等特點，是目前礦山廢石綜合利用最常見且應用最廣泛的方式。本文以江西省某金屬礦山廢石資源綜合利用項目為例，分析該項目在總圖運輸方案設計方面的特點和重點，為同類型廢石綜合利用項目設計提供一些經驗參考。

1 項目概況

1.1 區域概況

項目礦區位于江西省中南部，周邊現有路網發達，陸路交通條件良好。礦區屬構造剝蝕地貌類型，形態特征為火成巖低山丘陵區，海拔為430～630 m，由晚侏羅世中粗粒黑云母花崗巖組成，風化殼厚度為10～20 m，山頂呈圓弧形，多為緩坡，谷溝呈U形或V形，山坡坡度一般為20°～30°，局部可達40°。礦區基本地震動峰值加速度的反應譜特征周期為0.35 s，地震烈度為6度。

1.2 產品方案及主要工藝

該礦山為新建采、選聯合生產礦山，廢石綜合利用項目與礦山采選同時建設，采礦-選礦生產規模為1.0萬t/d，廢石綜合利用生產規模為2.0萬t/d。廢石綜合利用產品為建筑用砂石骨料，采用常規三段一閉路破碎生產流程，產品以粗骨料為主，主要生產3種產品（粒徑10 mm以下、10～16 mm、16.0～31.5 mm）。廢石破碎生產流程如圖1所示。

2 廢石綜合利用總圖運輸設計

2.1 總平面及豎向布置

礦區地形陡峻，各工業場地布置受地形條件嚴重限制，為縮短廢石運距，設計將綜合利用項目場地分為破碎篩分工業場地和成品站工業場地兩個部分。破碎篩分工業場地位于采場西南側山頂上，設計標高為480～510 m；成品站場地布置在山下靠近省道的溝底，設計標高為345 m，兩個工業場地的高差為135 m（中細碎篩分和成品站之間的高差）。工業場地內粗碎-中細碎-篩分工段呈“一”字形布置，成品站周邊設置車輛回轉場地，方便成品外運。

2.2 內、外部運輸系統

項目運輸系統由外部運輸和內部運輸組成。外部運輸主要為廢石的運入和成品骨料的運出，廢石從露天采場用汽車直接運送至廢石粗碎站，成品骨料采用汽車運輸方式，利用現有省道銷往外部市場。

內部運輸主要為各生產工段之間的物料運輸，采用帶式輸送機運輸：廢石經粗碎站旋回破碎機破碎后，利用底部帶式輸送機送到中細碎車間，經圓錐式破碎機破碎后送往篩分車間進行篩分，篩上物料返回中細碎繼續破碎，篩下物料通過篩底短皮帶進入儲料溜井，經分時段運行的膠帶送至下游成品站裝車，受場地用地影響，成品站采用筒倉形式，存料量周期為2 d。內部運輸物料走向如圖2所示。

2.3 廢石堆場及堆存計劃

露天礦山全境界廢石量總計3 692萬m3（實方），其中全風化不能利用廢石451萬m3（實方），未風化可利用廢石3 241萬m3（實方）。綜合利用連續正常生產情況下，礦山設有1座外部山溝型排土場，設計等級一級，頂部標高為600 m，設計容積為2 000萬m3。

根據礦山生產計劃，全風化廢石剝離在基建期及生產期前6年完成，該部分廢石不能綜合利用，全部堆存在1#排土場，形成1#排土場500 m平臺。500～600 m標高容積為1 130萬m3，可作為基建期及生產期前6年多余未風化廢石的調節堆場。生產期7～14年未風化廢石剝離量小于廢石綜合利用生產規模，根據綜合利用生產需要，從上到下逐層取用。

2.4 堆場邊坡穩定性分析

廢石綜合利用排土場500 m平臺堆存，設計最大堆存標高為600 m，堆高為100 m，高度每50 m一級，分2級臺階堆存，臺階中間留30 m平臺，單臺階邊坡坡比為1.0∶1.5，廢石堆場及排土場設計綜合邊坡角（25°）。堆場屬排土場一部分，邊坡穩定性與排土場下部邊坡一并分析計算。根據規范[5]要求，采用簡化Bishop法對不同工況條件下的邊坡穩定性進行分析計算，各種工況下最危險圓弧滑動面計算結果如表1所示。

3 總圖運輸要點分析

3.1 工業場地

本項目位于山區，自然地形較陡，再加上礦區周邊林地、基本農田、水資源保護區等生態紅線范圍影響，工業場地選址可用地范圍受到嚴重制約。綜合項目的內外部條件進行選址，破碎篩分工段工業場地和成品站場地分開布置主要有以下優點：一是破碎篩分靠近露天境界廢石出口，縮短了廢石道路運輸距離；二是山頂地形狹長，相對平緩，場地空間較大，可以滿足破碎篩分工段“一”字形布置要求，避免增加轉運站皮帶折返運輸；三是山頂地形較平緩，場平土石方量小且建筑、設備基礎條件好；四是充分利用地形高差，將成品骨料存儲在山體內部，避免成品露天堆場占地大的缺點。

3.2 運輸系統

該項目靠近省道，道路交通條件良好，成品外銷充分利用區域現有道路交通條件，采用道路運輸。由于粗碎站靠近露天采場布置，廢石利用采場運廢石汽車直接運輸到粗碎站生產或廢石堆場堆存，中間無須倒運。破碎篩分工段和成品站場地的高差為135 m，采用道路運輸需要新建運輸道路，繞行約2.25 km（道路平均坡度按照6%計），運輸距離遠，而采用溜井+膠帶運輸，物料走直線運輸，運輸距離為450 m。相較于道路運輸而言，膠帶運輸線路短捷，物料無倒運環節，運營成本低。溜井儲料充分利用地形高差，節省了成品堆場占地。

3.3 廢石堆場

全風化廢石和未風化廢石在基建期和生產期前6年均有產出，前期以全風化廢石為主，排土場內廢石堆存需要做好分區堆存計劃，通過合理排土分區組織，提高排土作業效率和排土安全性。破碎篩分工業場地緊鄰排土場，利用全風化廢石形成的上部500 m平臺作為廢石堆場，廢石運距短，上游容積彈性空間大，能夠根據礦山生產剝離量靈活調整，適應礦山和綜合利用項目生產。

廢石堆場設計重點是堆置方式和堆置要素，不同的堆置方式由于堆置順序的差異可能會對穩定性產生不利或有利的影響，而堆置要素對于排土場穩定性具有決定性作用。該堆場廢石堆存采用壓坡腳式和覆蓋式相結合的方式，容積按照最大堆存量設計，臺階段高劃分及平臺寬度按規范要求設計，并需要對不同工況下邊坡穩定性進行分析，以滿足安全生產要求。

4 結語

該廢石綜合利用產品以建筑粗骨料為主，采用常規三段一閉路生產工藝，工藝流程簡潔高效，能夠高效利用廢石。工業場地充分利用自然地形高差分區布置，采用溜井儲料+膠帶運輸方式，大大縮短了運輸距離，節約項目用地。結合礦山剝離計劃，合理安排全風化廢石和未風化廢石堆存順序，提高生產效率和作業安全度。利用全風化廢石堆存形成的上部500 m平臺作為廢石的緩沖調節堆場，可以滿足露天采場剝離高峰期廢石堆存需求，在生產中后期方便取用。

參考文獻

1 何 瑜.采礦廢棄資源綜合利用對策與措施[J].建材與裝飾，2018（24）：215.

2 趙滿云，馬 斌，歐 浩.礦山固廢物主要處理方式及發展前景[J].中外企業家，2019（24）：129.

3 汪海濱，李小春，米子軍，等.排土場空間效應及其穩定性評價方法研究[J].巖土力學與工程學報，2011（10）：2103-2111.

4 姚華輝，蔡練兵，劉 維，等.我國金屬礦山廢石資源化綜合利用現狀與發展[J].中國有色金屬學報，2021（6）：1649-1660.

5 住房和城鄉建設部.有色金屬礦山排土場設計標準：GB 50421—2018[S].北京：中國計劃出版社，2018.