某礦新建選礦廠廠址方案優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

武尚榮，何皇兵

(昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650061)

0 引 言

以采礦為核心的礦業(yè)系統(tǒng)工程已成為各行業(yè)系統(tǒng)工程中開展較為充分、應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一大分支。礦業(yè)工程作為一個系統(tǒng)工程，選礦廠廠址的確定對新建礦山投資及生產(chǎn)期的運(yùn)營費(fèi)用控制都起著至關(guān)重要的作用，是礦山項(xiàng)目投資的重要組成部分。礦山工程項(xiàng)目選礦廠廠址方案的選擇，應(yīng)通過詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，滿足政策、法規(guī)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求。

某地下礦山為國內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的大型銅礦山，資源儲量大，地表相對平坦起伏不大，見圖1。在進(jìn)行該礦山項(xiàng)目可行性研究分析時，對選礦廠位置的研究成為可研工作首要研究的重中之重。

圖1 礦區(qū)地表(青色)和礦體(綠色)三維空間模型

1 選礦廠廠址選擇設(shè)計(jì)分析原則

1.1 自然條件對選礦廠廠址選擇的制約

1.1.1 工程地質(zhì)條件

廠址選擇應(yīng)避免斷層、滑坡、巖溶、泥石流等影響廠房建筑和設(shè)備基礎(chǔ)的安全的工程地質(zhì)條件。且嚴(yán)禁布置于采礦移動(崩落)線范圍以內(nèi)、尾礦庫下方或洪水位以下的區(qū)域內(nèi)。

1.1.2 方便運(yùn)輸

選礦廠廠址應(yīng)盡可能與外部道路相通或方便連接。同時，在廠址內(nèi)部盡量利用地形上的有利條件，有利于降低運(yùn)輸費(fèi)用。

1.1.3 有利于工藝設(shè)備布置

盡可能按自然地形實(shí)現(xiàn)山坡建廠，使礦漿自流輸送，不占或少占良田。充分體現(xiàn)工藝流程的特點(diǎn)和要求，并為生產(chǎn)的機(jī)械化、自動化和設(shè)備維修創(chuàng)造條件。

1.2 選礦廠廠址與礦井、尾礦庫的相互聯(lián)系

1.2.1 選礦廠廠址與礦井的相互聯(lián)系

選礦廠廠址應(yīng)盡可能靠近開拓系統(tǒng)的主運(yùn)輸?shù)V井，以縮短礦石出地表后運(yùn)輸至選礦廠原礦堆場的距離，以降低運(yùn)輸費(fèi)用。同時井下礦石運(yùn)輸方向應(yīng)與地表精礦與原礦的運(yùn)輸方向相一致，以保證運(yùn)輸?shù)捻槙?，避免往返運(yùn)輸以減少運(yùn)輸費(fèi)用。

1.2.2 選礦廠廠址與尾礦庫的相互聯(lián)系

選礦廠廠址布置應(yīng)近可能靠近尾礦庫，以降低選礦廠排出的尾礦輸送成本。同時選礦廠在可能條件下應(yīng)盡可能設(shè)于尾礦庫上方，實(shí)現(xiàn)尾礦自流，以降低成本。

1.3 公輔配套設(shè)施與選礦廠的關(guān)系

各類動力供應(yīng)設(shè)施，如變電所、鍋爐房、空壓機(jī)房等，應(yīng)靠近負(fù)荷中心或接近主要用戶。

建筑物、構(gòu)筑物布置力求緊湊，綜合考慮公用設(shè)施，在可能條件下，各種管線以共桿、共溝設(shè)置，以做到投資省、建設(shè)快、生產(chǎn)安全并符合環(huán)保要求。

1.4 選礦廠廠址應(yīng)考慮的其他因素

(1)選礦廠廠址布置與主提升(運(yùn)輸)礦井的布置，應(yīng)考慮風(fēng)向，以確保工業(yè)場地不受污風(fēng)影響。

(2)預(yù)留必要的發(fā)展場地，對近期發(fā)展做出具體安排，遠(yuǎn)期發(fā)展僅留場地。

(3)應(yīng)符合企業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃要求，合理處理礦區(qū)有關(guān)設(shè)施間的關(guān)系。盡可能縮短物料運(yùn)行路線，避免物料倒流。

2 選礦廠廠址方案優(yōu)化分析

礦山工程項(xiàng)目選礦廠廠址確定是項(xiàng)目咨詢設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一，如果選址不當(dāng)將可能會造成建設(shè)項(xiàng)目不可行或部分功能和生產(chǎn)運(yùn)營帶來難以彌補(bǔ)的缺陷，嚴(yán)重時可能要推到重來，將直接影響企業(yè)的正常安全生產(chǎn)、經(jīng)營，嚴(yán)重影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，必須根據(jù)礦體和地形的特點(diǎn)和采礦的要求，對選礦廠廠址進(jìn)行深入細(xì)致的現(xiàn)場踏勘，并進(jìn)行研究分析，進(jìn)行多點(diǎn)、多方案優(yōu)化比較后選定推薦的廠址。

2.1 廠址方案初選

經(jīng)過對礦山現(xiàn)場的踏勘，確定可以考慮的廠址共有3個。分別為1#廠址方案、2#廠址方案和3#廠址方案。

2.1.1 1#廠址方案

1#選廠廠址位距礦區(qū)東側(cè)約2.0 km處，距離新建尾礦庫相對較遠(yuǎn)。該廠址占地約150畝，海拔1 900 m左右，地形坡度約11度，地勢較平緩，適合布置選礦廠工業(yè)廠房，但該廠址為梯田，四周農(nóng)田環(huán)繞，離村莊較近，征地可行性差。1#廠址方案現(xiàn)場，見圖2。

圖2 1#廠址現(xiàn)場照片

該廠址方案，單純從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度看，采用膠帶斜井開拓方案是比較合理的，但膠帶開拓受到采礦權(quán)的制約，膠帶斜井要穿越?jīng)]有礦權(quán)的空白地帶，后續(xù)立項(xiàng)或施工圖階段法規(guī)上實(shí)施困難，因此，考慮將井巷工程移動到礦權(quán)范圍內(nèi)，采用豎井開拓的方案，井下采出礦石通過箕斗豎井提升出地表，然后再采用2 km長的地表膠帶輸送至袁家灣選廠原礦倉，但比較結(jié)果，豎井開拓方案費(fèi)用現(xiàn)值比斜井方案高6 921.67 萬元，經(jīng)濟(jì)上差。

2.1.2 2#廠址方案

2#廠址選擇在礦區(qū)范圍的西側(cè)山坡上，在現(xiàn)有主要公路一側(cè)，交通便利，且靠近礦體，運(yùn)輸距離短，地表地形走向東西，東高西低，地形標(biāo)高1 905.0～1 975.0 m，東西寬度約為200.00 m，南北長度約250.00 m，地形坡地約30度。2#廠址方案現(xiàn)場，見圖3。

圖3 2#廠址現(xiàn)場照片

由于場地較平緩地段壓礦，為了避免壓礦，將廠址靠西設(shè)置，則該地形可利用區(qū)域的標(biāo)高下降，利用部分地形較陡，土方工程量大，需要改造路段或展線調(diào)整的地段較多，運(yùn)輸極為不便利，且地表運(yùn)輸與井下中段運(yùn)輸反向，選廠尾礦濃縮出口標(biāo)高低，充填尾砂泵送揚(yáng)程高，泵的壓力大，投資高。

2.1.3 3#廠址方案

3#廠址位于礦區(qū)東側(cè)，與主礦體空間直線距離1.0 km左右?，F(xiàn)狀地表地形為南北走向，北側(cè)高，毗鄰主干公路，東西展線的兩側(cè)均為沖溝。沖溝兩側(cè)地勢平緩，利用區(qū)域的地勢坡度約15°，現(xiàn)狀地形標(biāo)高1 930.0 ～1 975.0 m；東西展布約為400 m，南北展布約為175 m，選廠總體布置可以利用山脊，將西部小沖溝作為礦山堆存廢石的廢石場場址，通過填筑土石平整地東部沖溝可作為部分輔助性工業(yè)場地。選廠布置充分利用地勢，不僅可以保障選礦工藝，且節(jié)約能耗，臺階高差合理，擋墻高度約5 m，投資較低。主要建構(gòu)筑物布置在挖方區(qū)域內(nèi)有利于保證廠房的穩(wěn)定性，東部沖溝填筑后，可作為礦山停車場，停車場地范圍大，也能為礦山后期選廠擴(kuò)產(chǎn)留有發(fā)展的可能。3#選廠方案現(xiàn)狀見圖4。

圖4 3#廠址現(xiàn)場照片

3#選廠廠址方案采用箕斗豎井作為主提升系統(tǒng)。在西回風(fēng)豎井附近布置西部廢石場，利用選廠西側(cè)沖溝作為東部廢石場?；◤U石排堆于東、西部兩個廢石場內(nèi)，運(yùn)營期該部分廢石由汽車運(yùn)往充填制備站作為充填骨料。

該廠址方案優(yōu)點(diǎn)是總圖工程量投資最為節(jié)省，總圖投資省，交通極為便利。井巷工程布置的中段運(yùn)輸方向與該廠址方案地表運(yùn)輸相一致，運(yùn)輸順暢。

2.2 廠址方案比選

礦山3個廠址方案比選結(jié)果見表1。

表1 三個廠址方案比選結(jié)果表

由表1可見，推薦3#選礦廠廠址位置作為本礦山選礦廠廠址最終方案為優(yōu)。

3 結(jié) 語

(1)礦山工程作為一個系統(tǒng)工程，選礦廠廠址作為采礦的下一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)，在很大程度上決定了礦山工程的可行性，因此，對選礦廠廠址方案的研究方案比選是可行性研究工作的重中之重，對選礦廠廠址方案全面的優(yōu)化分析，是項(xiàng)目決策分析的重要內(nèi)容。

(2)通過對礦山現(xiàn)場的踏勘確定3個可采用的選礦廠廠址，并對這3個廠址從取得礦權(quán)難度、對周圍環(huán)境影響、與風(fēng)向關(guān)系、地形條件、用地類型、征地難度、與主要礦體關(guān)系、外部運(yùn)輸條件、供水條件、供電條件、與坑采巖移監(jiān)測范圍關(guān)系、總圖工程量和建設(shè)周期等方面進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。并對各廠址方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)，最終推薦選取3#選礦廠廠址方案。