羅河鐵礦環(huán)形井底車場柔性化設(shè)計改進

何曉文

(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責任公司)

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羅河鐵礦環(huán)形井底車場柔性化設(shè)計改進

何曉文

(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責任公司)

摘要馬鋼羅河鐵礦針對車場運輸能力不足，環(huán)形車場生產(chǎn)與基建、維修之間的剛性制約等問題，采取加大曲線半徑、新增獨立空車道、創(chuàng)新設(shè)計“柔性組合式井底車場”等措施，消除了原車場各穿脈運輸平巷的剛性弱點，提高了車場的整體運輸能力。

關(guān)鍵詞井底車場環(huán)形折返式柔性設(shè)計

羅河鐵礦為新建特大型井下礦山，于2007年1月經(jīng)國家發(fā)改委核準，被列入安徽省“861”行動計劃重點工程建設(shè)項目。羅河鐵礦位于安徽省合肥市廬江縣境內(nèi)，采礦權(quán)面積為4.76 km2，批準儲量為3.4億t，礦床平均全鐵品位為34.47%。礦體形態(tài)為不規(guī)則似層狀，走向長1 911 m，寬1 099 m，厚度2.03～141.68 m，平均59.66 m，埋深445～813 m，傾角10°～12°。礦山規(guī)劃規(guī)模為1 000萬t/a，分期開發(fā)。一期開采規(guī)模為300萬t/a，產(chǎn)品為全鐵品位為65%的鐵精礦96.87萬t和硫品位為43%的硫精礦26.5萬t。礦山采用豎井開拓、階段或分段空場嗣后充填采礦法，井底車場為有底部結(jié)構(gòu)環(huán)形車場，在基建及試運行階段發(fā)現(xiàn)線路設(shè)計技術(shù)標準偏低，運輸能力不足等問題。為此，根據(jù)礦山規(guī)劃發(fā)展總體要求，東區(qū)井底車場按照530萬t/a進行了柔性化設(shè)計改進，改進后滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)要求。

1井底車場原設(shè)計存在的問題

1.1原設(shè)計方案

(1)總體平面設(shè)計。車場整體平面結(jié)構(gòu)為大環(huán)形狀、近南北向布置，主副井及調(diào)車場位于車場北部，車場南部共設(shè)7條運輸穿脈(以下簡稱1#～7#穿)，穿脈北端設(shè)運輸聯(lián)道(以下簡稱北環(huán))將其連通，空車道與1#穿連接，重車道與北環(huán)連接；穿脈南端設(shè)運輸聯(lián)道(以下簡稱南環(huán))將各穿連通；進風井石門與南環(huán)垂直連接，車場東側(cè)布置井下炸藥庫。

(2)車場縱向設(shè)計。以“水倉入口～車場水窩”為軸線，南北高、中間底，東南區(qū)局部反坡。

(3)線路設(shè)計。軌距為900 mm，最小曲線半徑為45 m，1/6道岔，38 kg/m鋼軌，線路坡度為3‰～5‰，直流550 V架空線路供電。

(4)運輸方式設(shè)計。車列受礦后，電機車牽引10 m3礦車至礦石主溜井、1.2 m3礦車至副井，主溜井卸載站與副井調(diào)車場平行布置，采用環(huán)形順時針單向運輸方式，信集閉控制(見圖1)。

圖1　改進前-560 m階段運輸井底車場平面布置

1.2原設(shè)計存在的問題

(1)車場運輸能力不足，設(shè)計缺乏柔性。重車道、空車道及1#穿、南環(huán)、北環(huán)等外環(huán)任何一條運輸巷發(fā)生故障時，礦山面臨全線停產(chǎn)威脅。

(2)基建時間長，投資大。該礦溜井共有72條，礦山投產(chǎn)只需22條溜井，其他非當期放礦漏斗安裝閑置。

(3)排水成本較高。1#穿及東南部礦坑水匯集到車場水窩后，需泵送至水倉。

(4)線路設(shè)計技術(shù)標準偏低，運輸效率較低，易發(fā)生掉道故障。

2技術(shù)改進方案

根據(jù)礦山規(guī)劃發(fā)展總體要求，東區(qū)井底車場最大運能按照530萬t/a進行柔性化設(shè)計改進，技術(shù)改進方案如下：

(1)保持“重下空上、安全經(jīng)濟”的設(shè)計原則，即：確保重車下行、自然流水，且重車下行2.5‰≤坡度≤5‰、空車上行坡度≤7‰。

(2)提高有軌線路技術(shù)標準。保持軌距900 mm不變，最小曲線半徑由45 m加大至60 m，道岔型號由原1/6加大至1/7，軌型型號由原38 kg/m加大至43 kg/m。

(3)確定“一面兩點”的優(yōu)化方案。即：原設(shè)計的主副井進出車場的“層面”保持不變(改進后見圖2)，以“重車道與北環(huán)交叉點、車場水窩處軌道中心點”為基點，整體調(diào)整“兩點”以南的施工圖，盡可能實現(xiàn)礦坑水自流，減少車場水窩的匯水量，達到低能耗、高效率、安全可靠的規(guī)范標準。

圖2　改進后-560 m階段運輸井底車場平面布置

(4)新增獨立空車道，消除1#穿兼做空車道的剛性弱點。

(5)創(chuàng)新設(shè)計“柔性組合式井底車場”，消除原車場各穿脈運輸平巷的剛性弱點。新增340 m小北環(huán)，將原車場北環(huán)與空車道連接，構(gòu)成“環(huán)形+折返式” 組合型井底車場。正常生產(chǎn)時車列按照環(huán)形順時針單向運行；各穿脈有故障時，車列自故障點處可折返運行；重車道、空車道有故障時，利用雙車頭牽引，自卸載站任何一側(cè)均可實現(xiàn)折返式運行。

(6)將南部進風大巷與二期規(guī)劃的8#穿脈連接，近采場處布置采區(qū)斜坡道，可輔助二期開拓工程建設(shè)。

(7)在空車道～7#穿之間新增“東西聯(lián)絡(luò)道”，作為井底車場布置信集閉信號及六大系統(tǒng)設(shè)施的聯(lián)道，提高安全保障度。

(8)將其他脈外硐室盡可能地調(diào)整到礦體邊緣的東北、西南角脈內(nèi)，如采區(qū)變、牽引變、通風變、檢修硐室等，減少廢石開拓量。

3技術(shù)指標驗算與評價

(1)運行效率驗算。環(huán)形車場平均運距為 4 120 m(其中：直道2 500 m，慢行道1 500 m)，設(shè)計正常運行速度為250 m/min、慢行速度為100 m/min、放礦平均速度為15 min/車列、調(diào)度待車為5 min/車列，改進后每車列循環(huán)周期約為45 min。

(2)生產(chǎn)能力驗算。改進后，柔性組合式井底車場運輸能力大大提高。在車場一期礦巖總運能 >320萬t/a工況下，生產(chǎn)組織按照15h/d、3組列車計劃，滿足一期工程的要求；在車場遠景規(guī)劃礦巖總運能>530萬t/a工況下，生產(chǎn)組織按照19.5 h/d、3組列車計劃，也能滿足礦山遠景規(guī)劃要求。

(3)安全性驗算。礦山一期采選規(guī)模 300萬t/a 時，礦巖、材料運輸共4列，車列平均間距1 030 m，滿足安全要求；礦山遠景規(guī)劃采選規(guī)模達 1 000萬t/a，即該車場服務(wù)采選規(guī)模為500萬t/a時，礦石運輸3列，廢石或材料運輸2列，共5列，車列平均間距為824 m，也能滿足安全要求。

(4)柔性度評價?！碍h(huán)形+折返式”組合型井底車場在“環(huán)形運輸”的基礎(chǔ)上，擴展了折返式運輸功能，大大提高了生產(chǎn)柔性，任何一條運輸巷發(fā)生故障時，均可實現(xiàn)折返式放礦運輸。

(5)經(jīng)濟合理性評價?？s短了基建時間，減少安裝工程占用資金3 000萬元，節(jié)省了車場排水費用，減少了脈外硐室工程開拓量1.5萬m3。

4結(jié)語

馬鋼羅河礦業(yè)通過對環(huán)形井底車場的柔性化設(shè)計改進，保持了傳統(tǒng)環(huán)形井底車場生產(chǎn)能力大、安全可靠的優(yōu)點，同時具備折返式運輸功能，解決了環(huán)形車場生產(chǎn)與基建、維修之間的剛性制約。改進設(shè)計后的車場具有逐段施工、逐步投入的機動性，在井底車場基建和維修時，可以保障基建或生產(chǎn)秩序正常運行，具有極為廣泛的推廣價值。為保證安全生產(chǎn)，井底車場調(diào)度系統(tǒng)仍需同步完善。

(收稿日期2015-12-02)

何曉文(1968—)，男，主管，高級工程師，231562 安徽省合肥市廬江縣羅河鎮(zhèn)合銅路。