某磷礦運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化

高 新，鄒多利，呂中友，周 勇，曾文平，羅建中

(化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院， 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

某磷礦運(yùn)輸系統(tǒng)優(yōu)化

高 新，鄒多利，呂中友，周 勇，曾文平，羅建中

(化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院， 湖南 長(zhǎng)沙 410000)

宜昌某磷礦擴(kuò)大產(chǎn)能需要提高運(yùn)輸能力，為此，提出了2種運(yùn)輸方案，方案1為汽車+膠帶運(yùn)輸，方案2為汽車運(yùn)輸。通過詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，對(duì)該礦的中段運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析。分析對(duì)比結(jié)果表明：方案1不僅基建投資少，而且后期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和人工費(fèi)用都較少，因此，最終選擇方案1：汽車+膠帶運(yùn)輸作為礦山的運(yùn)輸系統(tǒng)。

磷礦；膠帶運(yùn)輸；技術(shù)經(jīng)濟(jì)

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類礦石資源的需求成倍增長(zhǎng)。磷礦作為磷肥的原料也是增長(zhǎng)迅速，很多礦山相繼擴(kuò)產(chǎn)擴(kuò)能以滿足日趨增長(zhǎng)的需求。宜昌某磷礦現(xiàn)階段年產(chǎn)量80萬t，中段運(yùn)輸采用汽車，井下空氣污染大，后期準(zhǔn)備擴(kuò)大產(chǎn)能至100萬t/a，單純?cè)黾悠囯y以滿足生產(chǎn)需求。利用膠帶運(yùn)輸代替汽車運(yùn)輸是井下礦山發(fā)展的趨勢(shì)，膠帶運(yùn)輸能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)輸，安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)輸效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)輸能力強(qiáng)，因此利用膠帶運(yùn)輸替代原來的汽車運(yùn)輸有很大的優(yōu)勢(shì)[1-2]。

1 采礦技術(shù)條件

宜昌某磷礦賦存條件為礦體平均傾角8°，平均厚度3 m，是比較具有代表性的緩傾斜薄礦體，礦體和圍巖大多比較穩(wěn)固，原設(shè)計(jì)采礦方法為房柱法，該礦資源整體較好。礦山采用主膠帶斜井運(yùn)輸?shù)V石，利用輔助斜坡道運(yùn)送人員、設(shè)備、材料。當(dāng)前礦山年產(chǎn)能為80萬t礦層賦存于震旦系陡山沱組地層中，為隱伏礦，斷層、褶皺構(gòu)造不發(fā)育，僅在礦區(qū)外東北角有一條較大斷層對(duì)礦層具有破壞作用，但對(duì)采礦權(quán)范圍內(nèi)的采礦活動(dòng)無影響。礦體開采標(biāo)高為560～787 m，區(qū)內(nèi)最大埋深超過1000 m，為了節(jié)省初期基建投資，盡快投產(chǎn)，盡早產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，在確保主提升運(yùn)輸、輔助提升運(yùn)輸、通風(fēng)、排水等礦山控制性工程能有較長(zhǎng)服務(wù)年限的前提下，根據(jù)礦體賦存特點(diǎn)、現(xiàn)有坑探工程布置情況，結(jié)合地質(zhì)勘探控制程度、井下排水條件以及中段標(biāo)高的布置，礦山分兩期開采，一期開采700 m標(biāo)高以上礦體，二期開采700 m標(biāo)高以下礦體。為了便于產(chǎn)能分配和通風(fēng)管理，礦山以主膠帶斜井落平點(diǎn)為起點(diǎn)沿南部方向作直線將一期工程分為東、西兩個(gè)采區(qū)，直線以西為西采區(qū)，直線以東為東采區(qū)。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，礦山從下到上發(fā)育有兩層工業(yè)磷礦層Ph1和Ph2，因此開采對(duì)象為Ph1和Ph2礦層。Ph1礦層資源儲(chǔ)量為37383 kt，平均厚度2.5 m，平均傾角5.5°；Ph2礦層資源儲(chǔ)量為40358 kt，平均厚度3.0 m ，平均傾角5.5°； Ph1與Ph2礦層平均相距8.45 m。

2 運(yùn)輸方案比選

礦山一期首采區(qū)域?yàn)?20～740 m中段。采場(chǎng)采用鏟運(yùn)機(jī)將礦石運(yùn)送到脈內(nèi)切割巷處的臨時(shí)堆場(chǎng)，然后鏟運(yùn)機(jī)將礦石直接鏟裝到卸礦口處的汽車，再由汽車經(jīng)中段平巷運(yùn)出。礦山當(dāng)前中段運(yùn)輸全部采用汽車，汽車運(yùn)到中段平巷后直接通過盤區(qū)沿脈斜坡道運(yùn)到主膠帶斜井井底車場(chǎng)處的卸礦溜井，卸載到底部卸礦膠帶上面，再轉(zhuǎn)運(yùn)至主膠帶斜井運(yùn)出地表。

基于礦山開拓現(xiàn)狀，盡量利用礦山現(xiàn)有汽車，在保證增產(chǎn)的前提下，初步提出兩種運(yùn)輸方案：即方案1，汽車+膠帶運(yùn)輸(見圖1)，在東西采區(qū)各布置一條膠帶，在西采區(qū)Ph1底板下方15 m處布置一條與主膠帶斜井呈81°的底板膠帶，在東采區(qū)在Ph1底板下方布置一條與主膠帶斜井平行的底板膠帶。東西采區(qū)各個(gè)中段采場(chǎng)內(nèi)的礦石先利用汽車運(yùn)送到中段平巷和底板膠帶搭接處的溜井，然后通過溜井下放到各自的底板膠帶上，底板膠帶直接轉(zhuǎn)運(yùn)到主膠帶斜井，再通過主斜井運(yùn)到地表[3]。

方案2為全部汽車運(yùn)輸(見圖2)。采場(chǎng)采下的礦石通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)到各個(gè)采場(chǎng)的裝礦口處裝入汽車，由汽車運(yùn)到卸礦車場(chǎng)卸礦，礦石通過主溜井下放后裝載到主膠帶斜井提升出地表。礦石中段運(yùn)量按礦石100萬t/a，東西部采區(qū)礦石加權(quán)平均運(yùn)距分別為2.5 km和1.7 km，采場(chǎng)少量廢石通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)到各個(gè)采場(chǎng)的采空區(qū)。

圖1 方案1：汽車+膠帶運(yùn)輸

圖2 方案2：汽車運(yùn)輸

綜合考慮礦巖運(yùn)輸量、巷道斷面尺寸、裝車設(shè)備、運(yùn)輸距離、卸載要求等因素后，兩個(gè)方案所需的相關(guān)設(shè)備和工程量分別如下[4-5]：

方案1：汽車+膠帶運(yùn)輸方案，在礦區(qū)西部距Ph1礦體底板15 m處從主膠帶斜井落平處(標(biāo)高700 m)附近布置一條坡度為7%,長(zhǎng)度為365 m的西部底板膠帶巷道，最后通過一段坡度為14%，長(zhǎng)度220 m的回風(fēng)斜巷與760平巷相通。同時(shí)在東采區(qū)Ph1底板下方另布置一條膠帶巷道，在720 m和740 m平巷處均布置一組溜井和卸礦平臺(tái)，礦石經(jīng)汽車從各個(gè)中段運(yùn)輸巷道運(yùn)到溜井處分別卸入布置在東部底板的主運(yùn)輸膠帶上。經(jīng)計(jì)算，需7臺(tái)汽車。膠帶運(yùn)輸巷道凈寬為3.8 m，溜井直徑2.5 m，共7個(gè)。

方案2：汽車運(yùn)輸方案，礦區(qū)東西采區(qū)均通過汽車將礦石直接運(yùn)到主斜井底部處的卸礦溜井上方，在膠帶斜井卸礦處設(shè)環(huán)形車場(chǎng)，礦石通過底部的一條短膠帶倒運(yùn)到主膠帶上礦石中段運(yùn)量按礦石100萬t/a，東西部采區(qū)礦石加權(quán)平均運(yùn)距分別為2.5 km和1.7 km，采場(chǎng)少量廢石通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)到各個(gè)采場(chǎng)的采空區(qū)。設(shè)計(jì)選用10 t坑內(nèi)汽車。100萬t/a礦石需12臺(tái)車。運(yùn)輸巷道按單車道設(shè)計(jì)，局部設(shè)錯(cuò)車道，巷道凈寬4.5 m。

兩方案的基建投資和相關(guān)費(fèi)用對(duì)比見表1。

表1 運(yùn)輸方案比較(可比部分)

從表1中可看出，方案1經(jīng)濟(jì)性最好，且膠帶運(yùn)輸利于后期礦石的分采分運(yùn)和計(jì)量，同時(shí)對(duì)井下空氣影響程度也較方案2小，所以推薦選擇方案1，在東西采區(qū)各布置一條膠帶+汽車的運(yùn)輸方案。

3 結(jié) 論

(1) 通過優(yōu)化中段運(yùn)輸方式，中段部分采用膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)V石，減少了井下汽車的數(shù)量，簡(jiǎn)化了井下調(diào)度流程，減輕了對(duì)井下空氣的污染，中段膠帶與主運(yùn)輸膠帶配合，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)高效運(yùn)輸。

(2) 膠帶運(yùn)輸替代汽車運(yùn)輸，在后期的運(yùn)行過程中，人員較少，經(jīng)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用也少，經(jīng)濟(jì)效益較好，利于礦山的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)。

(3) 膠帶運(yùn)輸?shù)V石，運(yùn)輸能力富余系數(shù)大，利于今后礦山擴(kuò)大產(chǎn)能。

[1]徐進(jìn)平.大紅山鐵礦主斜井膠帶運(yùn)輸[J].有色金屬設(shè)計(jì),2009,36(3):23-32.

[2]劉敬國(guó).程素萍,秦鵬淵,等.主礦膠帶運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)[J].金屬礦山,2008(1):146-154. [3]戰(zhàn) 凱.地下金屬礦山無軌采礦裝備發(fā)展趨勢(shì)[J].采礦技術(shù)，2006，6(3):34-38.

[4]李壽山.緩傾斜礦體井下膠帶運(yùn)輸工藝探討[J].化工礦物與加工,2016(2).

[5]吳國(guó)平.貴州開陽馬路坪礦膠帶斜井提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].化工礦物與加工,2003(10):31-32.

2017-02-09)