某露天礦開拓運輸系統(tǒng)優(yōu)化布置及移設研究

王 斌 白 俊 臧 龍

(太鋼集團嵐縣礦業(yè)公司，山西 呂梁 033504)

0 引言

某露天鐵礦位于山西省呂梁境內，設計服務年限39年，穩(wěn)產34年，礦石規(guī)模2 200萬t/年。為了兼顧礦山前期山坡露天開采與后期深凹露天開采的礦石運輸，在設計礦石開拓運輸系統(tǒng)時，采用汽車—半移動破碎—膠帶機聯(lián)合開拓運輸方式，對于生產初期采場距離選廠遠、礦石運輸高差大問題效果良好，符合該礦大型化、高度集成化的設計理念。

結合礦山實際生產運行情況，通過多方案類比和全面技術經濟比較，確定礦石半移動破碎—膠帶機合理工藝布置及礦石半移動破碎站最佳移設方式，保證供礦的可靠性，提高移設的經濟性。

1 設計概況

礦石開拓運輸系統(tǒng)由一臺63-89半移動破碎站和一條主運礦膠帶組成。前期山坡露天開采時卸礦平臺首先布置在采場內1 650m，該位置膠帶標高1 629m(破碎站高差21m)，膠帶直接運到選礦廠儲礦倉，儲礦倉卸礦膠帶標高1 516m。隨著采場標高下降，破碎機向下移設，卸礦平臺標高分別為1 595m、1 530m。

進入深凹露天開采時，新建一套礦石主膠帶機，該膠帶機一端連接選礦廠儲礦倉，另一端初期布置在采場總出入溝附近，標高1 455m。隨著采場的延深，將破碎機向采場內移設，主膠帶機布置在采場中部固定幫上，最終移動破碎機卸礦平臺固定在1 176m水平[1,2]。儲礦倉采用礦堆的結構型式，礦堆底部直徑54m，頂部集中布料。設計有效容積1.25萬m3，儲礦2.65萬t，約為選礦1.2天的用量。為了解決生產前期因破碎站檢修造成選礦供礦中斷的問題，投產時提前建設了1 595m破碎站，與1 650m礦石站交替作業(yè)，共同保礦。

采礦第五年，1 650m破碎站移至采場下盤作為巖石站，新建運礦主膠帶與巖石站的聯(lián)絡膠帶。在1 595m礦石站檢修期間，下盤巖石站兼顧為選廠供礦[3-5]，見圖1。

圖1 礦石開拓運輸總圖

1-前期礦石膠帶；2-后期礦石膠帶；3-后期礦石轉運膠帶；4-1#礦巖聯(lián)絡膠帶；5-2#礦巖聯(lián)絡膠帶；6-前期巖石膠帶；7-1650m礦石站；8-1595m礦石站；9-1530m礦石站；10-1568m巖石站。

2 生產中存在的問題說明

——原礦料倉實際周轉活料僅為設計的37.7%。生產上為了確保供礦的可靠性，料倉必須設定安全料位≮4m，安全料量≮2000t；同時，為了滿足入選礦石配料粒度和品位的要求，需要7個料嘴必須均衡拉料，導致原礦料倉的實際周轉活料遠比設計值低，約為10 000t，僅可滿足選礦10.5個小時連續(xù)生產。

——設計中采用下盤巖石開拓運輸系統(tǒng)作為備用供礦方案，僅考慮了破碎機檢修動、定錐襯板占用的時間，而未考慮破碎機移設所需時間。從生產角度出發(fā)，若僅考慮動、定錐襯板檢修，其占用巖石開拓系統(tǒng)下礦的時間約為25%；若同時考慮檢修和移設，則巖石膠帶系統(tǒng)下礦時間占比將上升到31%，對膠帶排巖系統(tǒng)作業(yè)時長及作業(yè)量影響較大；另外，破碎機一次移設需要20～25天左右，集中時間段下礦不剝巖，亦不利于采場生產組織及均衡推進。

——實際生產中，因過鐵、片石等情況造成破碎機故障較為頻繁，平均小時處理量無法達到設計值4 500t/h，約為4 200t/h左右，并由此導致破碎及供礦膠帶系統(tǒng)作業(yè)時間整體延長，作業(yè)率升高至63%左右，維護、保養(yǎng)時間相應減少。另外，破碎機長期超出設計作業(yè)持續(xù)運轉，也會縮短設備使用壽命。

——前期設計時，計劃1 650m礦石半移動破碎站選用63-110E旋回式破碎機，在采礦第五年移至下盤作為巖石站使用。而在實際生產中，為改善破礦效果，1 650m礦石站選用了更為可靠的克虜伯63-89旋回式破碎機，1 598m礦石站選用60-110E旋回式破碎機。由此造成礦石站移設節(jié)奏與新建下盤巖石破碎—膠帶運輸系統(tǒng)的時機不匹配，使得1 650m礦石站在后期不能移至下盤作為巖石站使用。

3 礦石開拓運輸系統(tǒng)工藝布置優(yōu)化方案

3.1 前期方案

針對上述存在的問題，生產初期確定了采用兩套礦石站“交替作業(yè)，共同保礦”[6]的作業(yè)方式，同時建成1#礦石站(1 650m)和2#礦石站(1 598m)，分別布置在采場西翼山梁上。在滿足主運礦膠帶上行坡度要求的情況下，礦石站盡可能貼近山頂主采場布置，服務采場1 800m～1 605m標高范圍礦石運輸，將汽車運距控制在基準運距以內，解決運輸高差大的問題。

采礦第五年，1 650m礦石站向下移設初步選取了三個備選方案，具體布置見圖2。比較三個方案時主要考慮第3～15年的礦石運輸距離見表1和投資運營成本見表2。

方案比較時采用的主要參數如下：當運距<2km時，按24.1元/m3計算；當運距在2～3km之內時，增加2.73元/m3。

圖2 1 650m礦石站移設方案布置圖

表1 采場到各破碎站的礦石運距

表2 1 650m礦石站移設方案可比投資經營費

由以上比較結果可知，方案一投資雖然最低，但經營費較高；方案二投資、經營費用均為最高；方案三投資經營費合計最低，且破碎站位于采場靠中間部位，位于露天開采境界外，如破碎站移到此處，新膠帶與主膠帶連接部位為平膠帶，連接位置較好。因此，確定1 650m礦石站移至1 515m最優(yōu)，新建1-1#聯(lián)絡膠帶與主運礦膠帶相連。

采礦第九年，1 598m礦石站需要移設，考慮與深部礦石開拓運輸系統(tǒng)的銜接，初步選取了兩個備選方案，移設方案布置見圖3。

方案一：移至1 515m標高與現1#礦石破碎站并排布置，1-1#膠帶機延長108m。

方案二：移至采場北側總出入溝附近1 455m標高，需提前新建后期礦石轉運膠帶。

圖3 1 598m礦石站移設方案布置圖

兩方案的移設位置均位于境界外，不影響采場的正常生產，區(qū)別在于移設位置不同而造成的礦石運距的不同。經比較，從投資經費方面來看，方案二移設至境界北側總出入溝投資經營費與方案一相比多4 695萬元，見表3，經濟上方案一更優(yōu)。從技術方面來看，方案二需要建設長距離高架膠帶通廊，工程周期較長，施工難度較大；方案一只需要將1-1#膠帶機延長，工程建設較為簡便。此外，除了運距占優(yōu)，方案一將兩破碎站放置在同一區(qū)域，使得生產管理和檢修維護方面也更加便利，因此，技術上方案一也明顯優(yōu)于方案二。

表3 1 598m礦石站移設方案可比投資經營費

3.2 后期方案

進入深凹露天階段，采礦第十五年礦石站開始向坑內交替移設，供礦膠帶的布置初步選取了三個備選方案，具體布置見圖4。

圖4 深凹露天階段礦石開拓運輸方案總圖

方案一：利舊現有1#主運礦膠帶及1-1#礦石轉運膠帶，延長1-1#膠帶機至境界邊緣并在尾部設置轉運站，深部膠帶機沿最終邊幫向下布置，連接深部采場礦石破碎站。

方案二：利舊現有1#主運礦膠帶及1-1#礦石轉運膠帶，延伸現有的1-1#膠帶運輸機至境界邊緣并設置轉運站，在境界北側總出入附近設置轉運站，設置礦石轉運連接兩臺轉運站，深部延深膠帶與原設計一致。

方案三：即原初步設計確定的深部開拓系統(tǒng)方案，在境界北端部1 455m置設置轉運站，重新布置一臺主運礦膠帶機，直接連接選礦廠內的貯礦場，膠帶機向境界深部延伸。

方案比較見表4。

表4 方案優(yōu)缺點比較

通過比較，從膠帶布置及礦石站移設步距上分析，方案二與采場下降節(jié)奏同步性最好，并且能夠充分利用現有主運礦膠帶，不需要新建后期膠帶，投資少，施工難度小，方案優(yōu)，因此采用方案二。

4 半移動破碎站移設方式優(yōu)化

目前國內常規(guī)破碎站移設方式主要有[8]：履帶移設車整體移設、破碎站組件解體移設、上部解體-預設基座移設三種。通過優(yōu)化，采用軸線自行式液壓模塊車，實現中架體以下整體移設，見圖5。不僅移設周期縮短，移設費用也相應降低。

(a)分體示意圖 (b)實景

各移設方式優(yōu)缺點對比見表5。

表5 各移設方式優(yōu)缺點比較

5 結語

——針對料倉實際周轉活料、破碎機小時能力小于設計的問題，通過優(yōu)化確定了兩套礦石站“交替作業(yè)，共同保礦”的供礦方式。

——增大山坡露天階段破碎站移設步距，由65m增加至80m，1 650m礦石站移設至1 515m標高，解決了1 530m位置與已有1 598m破碎站距離太近，連續(xù)壓制采場的問題，實現了礦石站移設與采場下降同步協(xié)調發(fā)展。

——充分考慮與深部礦石膠帶系統(tǒng)的銜接，優(yōu)化1 598m礦石站移設至境界中部1 515m標高，兩臺礦石站并排布置，實現已有礦石地表膠帶的充分利用，減少后期新建礦石轉運膠帶的投資。

——采用軸線自行式液壓模塊車，實現中架體以下整體移設，移設周期縮短至15天左右，移設費用低。