攀枝花鐵礦巖石破碎站第二站移設(shè)位置方案論證

張國(guó)兵 謝代洪 馬 濤 錢永聰 彭壽星

（攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司攀枝花鐵礦，四川攀枝花617011）

攀枝花鐵礦是攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司所屬礦山企業(yè)，由原蘭尖鐵礦和朱家包包鐵礦2個(gè)礦山整合而成，尖山采場(chǎng)露天開采已經(jīng)閉坑，現(xiàn)轉(zhuǎn)入地下開采，原蘭尖鐵礦所屬的蘭營(yíng)徐露天采場(chǎng)和原朱家包包鐵礦所屬的朱家包包露天采場(chǎng)，合并為一個(gè)統(tǒng)一采場(chǎng)，統(tǒng)稱朱蘭露天采場(chǎng)。攀枝花鐵礦是一個(gè)生產(chǎn)了近50 a的老礦山，采出礦石約3.6億t，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。目前，礦山進(jìn)入開采后期。

朱蘭采場(chǎng)原采用鐵路—公路—溜井聯(lián)合開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，隨著采場(chǎng)的不斷下降延伸，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)已經(jīng)不再適應(yīng)礦山運(yùn)輸需要。2010年，中冶北方工程技術(shù)有限公司對(duì)朱、蘭采場(chǎng)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)改造進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，將原來(lái)的鐵路—公路—溜井聯(lián)合開拓運(yùn)輸系統(tǒng)改為了鐵路—汽車—破碎膠帶聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)。在《攀鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司朱、蘭采場(chǎng)朱蘭采場(chǎng)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)改造工程初步設(shè)計(jì)》（以下簡(jiǎn)稱“初步設(shè)計(jì)”）中，隨著礦山生產(chǎn)的發(fā)展，巖石破碎站將4次建站3次移設(shè)。在采場(chǎng)內(nèi)1 240 m水平建巖石破碎站第一站，使用5 a后，巖石破碎站下移到1 225 m水平，建巖石破碎站第二站；巖石破碎站第二站使用2 a后下移到1 180 m水平，建巖石破碎站第三站；巖石破碎站第三站使用1 a后下移到1 150 m水平，建巖石破碎站第四站，直至露天開采結(jié)束［1］。

由于受采場(chǎng)多次滑坡的影響，礦石破碎站沒有按原初步設(shè)計(jì)的時(shí)間和空間進(jìn)行建設(shè)，導(dǎo)致采場(chǎng)空間發(fā)生了較大變化。對(duì)照初步設(shè)計(jì)，巖石破碎站和礦石破碎站的移設(shè)在時(shí)間和空間上也發(fā)生了較大變化。同時(shí)，由于破碎站建在采場(chǎng)內(nèi)，如果不及時(shí)進(jìn)行移設(shè)，破碎站占用的采場(chǎng)空間將會(huì)隨著開采深度的降深而不斷加大，造成采場(chǎng)作業(yè)空間越來(lái)越小，采場(chǎng)推進(jìn)越來(lái)越困難，并且汽車運(yùn)輸距離也越來(lái)越長(zhǎng)，生產(chǎn)成本升高，嚴(yán)重制約企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)發(fā)展。因此對(duì)巖石破碎站第二站移設(shè)位置進(jìn)行方案論證，顯得十分必要［2-3］。

1 礦山開采現(xiàn)狀

攀枝花鐵礦露天采場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模為1 500萬(wàn)t/a，其中，蘭營(yíng)徐采場(chǎng)生產(chǎn)能力700萬(wàn)t/a，朱家包包采場(chǎng)生產(chǎn)能力800萬(wàn)t/a。蘭營(yíng)徐采場(chǎng)露天底標(biāo)高為1 180 m水平，朱家包包采場(chǎng)露天底標(biāo)高為1 000 m。朱蘭采場(chǎng)至今已開采50 a，目前已全面進(jìn)入深凹露天開采，截止2017年3月末，蘭營(yíng)徐采場(chǎng)1 255 m以上水平全部靠固定幫，只有1 240 m、1 225 m 2個(gè)工作水平，這2個(gè)水平工作平臺(tái)寬度約50 m，1 210 m水平正在進(jìn)行新水平開拓，形成新的工作水平。朱家包包采場(chǎng)1 255 m以上水平全部靠固定幫，形成了1 150 m、1 165 m、1 180 m、1 195 m、1 210 m、1 225 m、1 240 m共7個(gè)工作水平，工作平臺(tái)寬度20～70 m不等。目前礦山采用汽車—破碎膠帶—鐵路聯(lián)合開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，其中采場(chǎng)采出的礦石一部分采用汽車運(yùn)輸?shù)? 195 m水平礦石破碎站，經(jīng)破碎后用膠帶運(yùn)輸?shù)轿髂蠋? 290 m倒裝礦倉(cāng)，再經(jīng)板式給礦機(jī)放礦到鐵路，再由鐵路運(yùn)輸?shù)竭x礦廠；另一部分礦石用汽車運(yùn)輸?shù)教m山1 300 m水平固定倒裝站，經(jīng)振動(dòng)放礦到1 285 m水平鐵路，由鐵路運(yùn)輸?shù)竭x礦廠［4-5］。剝離的巖石一部分采用汽車運(yùn)輸?shù)? 240 m巖石破碎站，經(jīng)破碎后用膠帶運(yùn)輸?shù)脚磐翀?chǎng)1 310 m水平，由排巖機(jī)進(jìn)行排棄；另一部分采用汽車運(yùn)輸?shù)轿髂蠋? 290 m固定倒裝礦倉(cāng)，經(jīng)板式給礦機(jī)放礦到鐵路，再由鐵路運(yùn)輸至鐵路排土場(chǎng)1 230 m水平、1 270 m水平2個(gè)排土水平，由電鏟進(jìn)行排棄。

2 原初步設(shè)計(jì)中巖石破碎站設(shè)計(jì)概況

原初步設(shè)計(jì)中，在朱蘭采場(chǎng)中部87#勘探線附近設(shè)巖石破碎站第一站，破碎后巖石用膠帶直接運(yùn)到鐵路排土場(chǎng)，然后用排土機(jī)排棄。破碎系統(tǒng)能力為1 500萬(wàn)t/a。

巖石破碎站移設(shè)過程：第3 a（2012年）在采場(chǎng)內(nèi)西南幫87#勘探線附近1 240 m水平建設(shè)巖石破碎站第一站，第4 a開始使用，上口卸礦標(biāo)高為1 240 m水平，出礦標(biāo)高1 225 m水平，巖石破碎站第一站使用5 a時(shí)間；第8 a（2017年）移到營(yíng)盤山下盤89#勘探線1 225 m水平，設(shè)巖石破碎站第二站，上口卸礦標(biāo)高1 225 m水平，出礦標(biāo)高1 210 m水平，巖石破碎站第二站使用3 a時(shí)間；第11 a（2020年）移到1 180 m水平，設(shè)巖石破碎站第三站，上口卸礦標(biāo)高1 180 m水平，出礦標(biāo)高1 165 m水平，巖石破碎站第三站使用1 a時(shí)間；第12 a（2021年）移到1 150 m水平，設(shè)巖石破碎站第四站，上口卸礦標(biāo)高1 150 m水平，出礦標(biāo)高1 135 m水平，之后巖石破碎站不再下移，一直服務(wù)到露天開采結(jié)束［1］，初步設(shè)計(jì)破碎站第一站位置見圖1所示。

3 朱蘭采場(chǎng)礦巖結(jié)存情況

朱蘭采區(qū)到2017年3月末結(jié)存礦石量14 495萬(wàn)t，品位30.05%，其中1 150 m水平以上有礦石量6 229萬(wàn)t，品位29.39%，巖石10 853萬(wàn)t（其中表外礦5 769萬(wàn)t），剝采比0.75 t/t。各臺(tái)階礦巖結(jié)存量見表1［2］。

4 巖石破碎站第二站移設(shè)方案

根據(jù)“初步設(shè)計(jì)”，巖石破碎站第二站在2017年進(jìn)行移設(shè)，移設(shè)位置在采場(chǎng)西南幫89#勘探線1 225 m水平，上口卸礦標(biāo)高1 225 m水平，出礦標(biāo)高1 210 m水平。

根據(jù)采場(chǎng)實(shí)際推進(jìn)情況和采剝計(jì)劃編制，攀枝花鐵礦對(duì)巖石破碎站第二站的移設(shè)提出了2種方案：一是保持巖石破碎站第二站位置按2010年初步設(shè)計(jì)不變，將巖石破碎站第二站移設(shè)到1 225 m水平，上口卸礦標(biāo)高1 225 m水平，出礦標(biāo)高1 210 m水平；二是將巖石破碎站移設(shè)到1 210 m水平，上口卸礦標(biāo)高1 210 m水平，出礦標(biāo)高1 195 m水平。

4.1 方案一

本方案將巖石破碎站第二站移設(shè)到西南幫89#勘探線西側(cè)1 225 m水平，上口卸礦標(biāo)高1 225 m水平，下口出礦標(biāo)高1 210 m水平，方案一的巖石破碎站位置示意圖見圖2所示。

4.1.1 巖石破碎站占用采場(chǎng)空間情況

本方案巖石破碎站位置在滿足建站、道路運(yùn)輸?shù)葪l件下，占用采場(chǎng)空間情況見表2。

從表2中可以看出，巖石破碎站下移到1 225 m水平時(shí)，占用采場(chǎng)1 225～1 210 m臺(tái)階的礦巖量為29.19萬(wàn)t，其中礦石量20.47萬(wàn)t，品位30.86%；占用1 210～1 195 m臺(tái)階礦巖量為75.94萬(wàn)t，其中礦石量52.49萬(wàn)t，品位32.87%；占用1 195～1 180 m臺(tái)階礦巖量97.66萬(wàn)t，其中礦石量73.36萬(wàn)t，品位32.74%；占用1 180～1 165 m臺(tái)階礦巖量113.11萬(wàn)t，其中礦石量60.06萬(wàn)t，品位34.22%；占用1 165～1 150 m臺(tái)歷階礦巖量138.89萬(wàn)t，其中礦石量78.42萬(wàn)t，品位32.44%。

如果巖石破碎站第二站使用4 a時(shí)間，將占用采場(chǎng)1 225 m至1 150 m共5個(gè)臺(tái)階，占用采場(chǎng)空間礦巖總量454.79萬(wàn)t，其中礦石量284.8萬(wàn)t，巖石170萬(wàn)t，礦石品位32.86%。占用的采場(chǎng)空間礦石部位均為中等磨選的Ⅷ礦帶和難磨難選的Ⅸ礦帶，其中Ⅷ礦帶240萬(wàn)t，Ⅸ礦帶44萬(wàn)t。

4.1.2 滿足巖石破碎站第二站建站空間推進(jìn)情況

根據(jù)2017年3月末現(xiàn)狀圖，建成巖石破碎站第二站，需要推進(jìn)的臺(tái)階及礦巖量見表3。

根據(jù)編制的采剝計(jì)劃，巖石破碎站第二站自建成投入使用到結(jié)束（預(yù)計(jì)使用時(shí)間）的4 a時(shí)間內(nèi)，采場(chǎng)有5 850萬(wàn)t巖石通過巖石破碎站進(jìn)入排土場(chǎng)，采場(chǎng)內(nèi)汽車平均運(yùn)輸距離為1.59 km，變動(dòng)成本1.66元/（km·t）（按2017年1－4月汽車變動(dòng)成本），汽車運(yùn)輸成本合計(jì)15 440萬(wàn)元。

4.2 方案二

本方案將巖石破碎站第二站移設(shè)到西南幫1#勘探線東側(cè)1 210 m水平，上口卸礦標(biāo)高1 210 m水平，下口出礦標(biāo)高1 195 m水平，方案二巖石破碎站位置示意圖見圖3。

4.2.1 巖石破碎站占用采場(chǎng)空間情況

本方案巖石破碎站位置在滿足建站條件、道路運(yùn)輸情況下，占用采場(chǎng)空間量見表4。

從表4中可以看出，巖石破碎站下移到1 210 m水平時(shí)，占用采場(chǎng)1 210～1 195 m臺(tái)階的礦巖量為33.93萬(wàn)t，其中礦石量25.63萬(wàn)t，品位28.24%；占用1 195～1 180 m臺(tái)階礦巖量為77.38萬(wàn)t，其中礦石量59.94萬(wàn)t，品位32.02%；占用1 180～1 165 m臺(tái)階礦巖量93.86萬(wàn)t，其中礦石量54.75萬(wàn)t，品位34.39%；占用1 165～1 150 m臺(tái)階礦巖量118.42萬(wàn)t，其中礦石量77.1萬(wàn)t，品位32.26%。

如果巖石破碎站第二站使用4 a時(shí)間，將占用采場(chǎng)1 210 m至1 150 m 4個(gè)臺(tái)階，占用采場(chǎng)空間礦巖總量324萬(wàn)t，其中礦石量217萬(wàn)t，巖石107萬(wàn)t，礦石品位32.26%。占用的采場(chǎng)空間礦石部位均為中等磨選的Ⅷ礦帶和難磨難選的Ⅸ礦帶，其中Ⅷ礦帶147萬(wàn)t，Ⅸ礦帶70萬(wàn)t。

4.2.2 滿足巖石破碎站第二站建站空間推進(jìn)情況

根據(jù)2017年3月末現(xiàn)狀圖，建成巖石破碎站第二站，需要推進(jìn)的臺(tái)階及礦巖量見表5。

根據(jù)編制的采剝計(jì)劃，巖石破碎站第二站自建成投入使用到結(jié)束（預(yù)計(jì)使用時(shí)間）的4 a時(shí)間內(nèi)，采場(chǎng)有5 500萬(wàn)t巖石通過巖石破碎站進(jìn)入排土場(chǎng)，采場(chǎng)內(nèi)汽車平均運(yùn)輸距離為1.4 km，變動(dòng)成本1.66元/（km·t），汽車運(yùn)輸成本12 782萬(wàn)元。

4.3 方案比較

方案一：巖石破碎站在使用年限內(nèi)，破碎量為5 850萬(wàn)t，汽車平均運(yùn)輸距離1.59 km，破碎站空間占有量455萬(wàn)t，其中礦石量285萬(wàn)t，巖石量170萬(wàn)t，建設(shè)巖石破碎站需要推進(jìn)的采場(chǎng)空間222萬(wàn)t，汽車平均運(yùn)輸成本15 440萬(wàn)元。

方案二：巖石破碎站在使用年限內(nèi)，破碎量為5 500萬(wàn)t，汽車平均運(yùn)輸距離1.4 km，破碎站空間占有量324萬(wàn)t，其中礦石量217萬(wàn)t，巖石量107萬(wàn)t，建設(shè)巖石破碎站需要推進(jìn)的采場(chǎng)空間272萬(wàn)t，汽車平均運(yùn)輸成本12 782萬(wàn)元。

2方案比較：方案二采場(chǎng)內(nèi)汽車平均運(yùn)輸距離縮短了190 m，破碎站占用采場(chǎng)空間比方案一少，在破碎站使用年限內(nèi)，汽車運(yùn)輸成本比方案一節(jié)約2 338萬(wàn)元。在建設(shè)巖石破碎站第二站空間推進(jìn)上，方案一比方案二少50萬(wàn)t，空間準(zhǔn)備時(shí)間少2個(gè)月。綜合比較2個(gè)方案，推薦采用方案二（方案比較見表6）。

注：汽車運(yùn)輸成本按2017年1—4月平均變動(dòng)成本1.66元/（km·t）計(jì)。

5 結(jié)論

（1）礦山生產(chǎn)是復(fù)雜多變的過程，不但隨著時(shí)間發(fā)生變化，而且空間上也發(fā)生變化，因此，礦山工程不能照搬初步設(shè)計(jì)，必須根據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，從有利于礦山生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮進(jìn)行工程建設(shè)。

（2）經(jīng)過多方案比選，提出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、便于施工組織的最佳方案二，為破碎站移設(shè)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐，對(duì)降低生產(chǎn)成本具有重要意義。