廟子溝鐵礦開拓運輸方案優(yōu)選*

趙京林 張春陽 王 星

（1.龍佰集團攀枝花礦產(chǎn)品有限公司；2.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室）

開拓運輸是礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要樞紐，開拓運輸?shù)脑O計與選擇與礦山生產(chǎn)成本息息相關，目前開拓運輸?shù)姆桨秆芯恳彩堑V山工作者關注的重要內容之一。李忠元等［1］為緩解礦山溜槽揚塵的問題，提出將公路+斜溜槽聯(lián)合開拓運輸系統(tǒng)變更為公路開拓運輸系統(tǒng)；張建忠等［2］針對3類運輸方案進行了優(yōu)選，認為溜槽+公路開拓方案更適合于鴨溪順發(fā)采石場的運輸環(huán)境，并布置了合理開拓方案；王斌等［3］確定了礦石半移動破碎站—膠帶機開拓運輸系統(tǒng)的最佳工藝布置方式；李延飛等［4］提出了膠帶斜井開拓運輸方案，該方案有助于深井礦山建設。

此外，陳峰等［5］針對某凹陷露天礦，提出了半移動破碎站+地表膠帶方案；孟興國等［6］對全國典型大型凹陷露天礦最經(jīng)濟合理的運輸方式進行過全面技術經(jīng)濟分析；趙運濤［7］認為公路—平硐—溜井聯(lián)合開拓運輸方案相較于公路—汽車開拓運輸方案在經(jīng)濟效益上有明顯的優(yōu)越性；傅新華等［8］經(jīng)過合理設計，最后確定出東露天礦合理運輸系統(tǒng)。這些相關成果不僅解決了相應礦山開拓運輸問題，另一方面也為本項目提供了參考。

紅格北礦區(qū)被分割為2個相鄰的采礦權，即紅格鐵礦和廟子溝鐵礦。隨著淺部資源的日益枯竭，盡快開采廟子溝鐵礦資源成為當前公司的緊迫工作。此外，根據(jù)《四川省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2021—2025年）》，紅格礦區(qū)被劃定為四川省釩鈦磁鐵礦重點開采區(qū)。綜上分析，為了推進紅格北礦區(qū)資源持續(xù)開發(fā)，開展廟子溝鐵礦開拓運輸方案優(yōu)選研究具有重要的經(jīng)濟和社會意義。

1 礦區(qū)概況

廟子溝鐵礦屬于四川省涼山彝族自治州會理市小黑箐鄉(xiāng)管轄，與四川省攀枝花市鹽邊縣攀西紅格鐵礦無邊界相鄰，礦權經(jīng)多次變更后被龍佰集團四川礦冶有限公司收購，紅格鐵礦現(xiàn)已開采多年，形成年開采能力1 500萬t（其中表內礦800萬t）的大型露天釩鈦磁鐵礦，具有完整的礦石和巖石開拓運輸系統(tǒng)。礦山現(xiàn)有2座破石站、2座破礦站，1座預分選廠，破石站采用膠帶與熱水塘排土場相連，直接形成排土能力，破礦站采用膠帶與二選廠相連，可直接供礦，預分選與一選廠采用汽車運輸，運距約1.3 km。廟子溝鐵礦屬于新建礦山，在紅格鐵礦的上部，目前尚未進行任何建設。由于2個礦山挨在一起，因此，本研究將結合已開采的紅格鐵礦，設計廟子溝鐵礦開拓運輸系統(tǒng)。

礦區(qū)平面分布詳見圖1，2個礦區(qū)挨在一起，排土場位于東南側，因此，巖石（廢石）從礦區(qū)東南側運輸?shù)脚磐翀?，一共?條運輸系統(tǒng)，巖石運輸系統(tǒng)的運輸能力包含了目前已有的運輸系統(tǒng)在內。選廠主要位于西南方，因此，礦石從西南側運至選廠，運輸能力也包含了目前已有運輸系統(tǒng)。

紅格鐵礦原有礦石運輸系統(tǒng)包括三部分，即汽車→礦石破碎站→膠帶運輸系統(tǒng)，汽車→預分選廠→汽車運輸系統(tǒng)和全汽車運輸系統(tǒng)；現(xiàn)有巖石運輸系統(tǒng)包括兩部分，即汽車→1#巖石破碎站→膠帶運輸系統(tǒng)和汽車→2#巖石破碎站→膠帶運輸系統(tǒng)。

廟子溝鐵礦開拓運輸方案選取需明確以下原則：①利用紅格鐵礦現(xiàn)有各類系統(tǒng)和設備；②生產(chǎn)工藝簡單、可靠，技術先進；③基建工程量小，施工方便，確保新建工程盡早投入使用；④基建投資少，尤其初期投資少；⑤生產(chǎn)經(jīng)營費低，經(jīng)濟效益好?；谏鲜鲆螅O計將綜合考慮與已有各類系統(tǒng)、設備的銜接，同時兼顧經(jīng)濟效益，這也是本次設計的難點。

2 開拓運輸方案設計

礦山的開拓運輸方案設計需要結合選廠的位置考慮，目前廟子溝礦共有2座選礦廠，其中一選廠位于露天采場西南，通過道路與預分選廠連通，與預分選廠直線距離1.3 km；二選廠位于露天采場西側，通過膠帶與礦石破碎站連通，與礦石破碎站直線距離2.0 km。目前礦山正規(guī)劃三選廠，位于露天采場西南，與露天采場直線距離5.0 km。

礦山生產(chǎn)過程中，采場礦石包括主采場區(qū)域礦石和擴幫區(qū)域礦石，礦石主要集中在+1 820～+1 505m。礦山現(xiàn)有礦石破碎站卸礦平臺標高為+1 633 m，預分選廠卸礦平臺標高為+1 655 m。開拓運輸方案設計要充分利用已有系統(tǒng)、設備，經(jīng)濟效益最好，總的運輸費用最低。

基于礦石開拓運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結合露天采場上盤擴幫特點，在初步排產(chǎn)的基礎上，結合紅格礦已有開拓運輸現(xiàn)狀，考慮多個礦石開拓運輸方案，最終推薦出2個運輸方案參與比較，分別是方案一的破碎+膠帶運輸，以及方案二的汽車運輸。

2.1 礦石開拓運輸系統(tǒng)設計

2.1.1 破碎+膠帶運輸方案

礦石運輸系統(tǒng)最大運輸量3 000萬t/a。在現(xiàn)有1#和2#礦石破碎站、預分選廠基礎上，新建3#礦石破碎膠帶運輸系統(tǒng)?，F(xiàn)有運輸系統(tǒng)承擔1 700萬t/a的礦石運輸任務，因此，3#礦石破碎膠帶運輸系統(tǒng)承擔1 300萬t/a礦石運輸任務。

3#礦石破碎布置在露天采場西北端（圖1），破碎機選擇進口54-75型旋回破碎機，系統(tǒng)能力1 300萬t/a，破碎站卸礦平臺標高+1 610 m，膠帶平臺標高+1 592 m。礦石在采場工作面爆破后，由液壓挖掘機裝入自卸汽車，運至+1 610 m礦石破碎站，破碎后通過斜井膠帶轉運至三選廠。該方案第6年建成，第7年投入使用，服務至露天開采結束。

礦山+1 505 m（圖1）坑底南北長1.2 km，東西寬0.58 km，下部礦量較大，考慮到后期深部礦石運輸需求，3#礦石破碎站采用半移動破碎站布置形式，便于后期移設。

2.1.2 汽車運輸方案

與破碎+膠帶運輸方案類似，汽車運輸方案也需要充分利用現(xiàn)有1#和2#礦石破碎站、預分選廠，但不新建礦石破碎膠帶運輸系統(tǒng)，現(xiàn)有破碎站處理能力以外的礦石可采用汽車運輸。要求現(xiàn)有運輸系統(tǒng)承擔2 200萬t/a的礦石運輸任務，其中全汽車運輸承擔800萬t/a的礦石運輸任務。

2.2 廢石開拓運輸系統(tǒng)設計

2.2.1 破碎膠帶運輸方案

廢石運輸系統(tǒng)最大運輸量4 000萬t/a。在現(xiàn)有1#和2#巖石破碎站基礎上，新建3#巖石破碎膠帶運輸系統(tǒng)?，F(xiàn)有運輸系統(tǒng)承擔1 800萬t/a的巖石運輸任務，3#巖石破碎膠帶運輸系統(tǒng)承擔2 200萬t/a的巖石運輸任務。

3#巖石破碎布置在露天采場東南端（圖1），破碎機選擇進口63-89型旋回破碎機，系統(tǒng)處理能力2 200萬t/a，破碎站卸礦平臺標高+1 820 m，膠帶平臺標高+1 799 m。巖石在采場工作面爆破后，由液壓挖掘機裝入自卸汽車，運至+1 820 m巖石破碎站，破碎后通過斜井膠帶轉運至熱田排土場。該方案第3年建成，第4年投入使用，共服務19 a。

2.2.2 全汽車運輸方案

巖石運輸系統(tǒng)最大運輸量為4 000萬t/a。充分利用現(xiàn)有1#和2#巖石破碎站，不新建巖石破碎膠帶運輸系統(tǒng)，現(xiàn)有破碎站處理能力以外的巖石采用汽車運輸?，F(xiàn)有運輸系統(tǒng)承擔1 800萬t/a的巖石運輸任務，全汽車運輸承擔2 200萬t/a的巖石運輸任務。

3 方案比選結果

3.1 礦石運輸系統(tǒng)選擇

針對上述2個方案進行技術經(jīng)濟比較。一選廠為老選廠，原礦處理能力為500萬t/a；二選廠為近些年新建選廠，原礦處理能力為1 700萬t/a。當?shù)V山增產(chǎn)至原礦3 000萬t/a后，現(xiàn)有選廠將難以滿足礦山生產(chǎn)需求，富余的原礦或由新建的三選廠處理（方案一），或直接外銷（方案二）。

如采用方案一，受礦區(qū)周邊地形及礦權等限制，礦區(qū)周邊只有規(guī)劃中的三選廠位置具備建設新選廠條件，但距離礦區(qū)較遠，采用膠帶運輸運距約為5.0 km。新建三選廠需要增加礦石破碎站與膠帶運輸系統(tǒng)投資。如采用方案二，礦石外銷渠道與目的地還未明確，采場外運輸距離未知。綜上所述，本次方案對比僅比較礦石運往各破碎站運距，并對3#礦石破碎膠帶運輸系統(tǒng)投資進行評估，綜合評估比選后，確定推薦方案。

因此，技術經(jīng)濟比較的內容為方案一新建3#礦石破碎站及汽車運送礦石至各破碎站的費用，以及方案二礦石運往各破碎站費用。方案比較采用投資費用累計現(xiàn)值比較法。因方案一中礦石經(jīng)3#礦石破碎站破碎后的外部運輸情況尚不明確，因此3#礦石破碎膠帶運輸系統(tǒng)未納入方案比較范圍。

將各方案年汽車運輸成本與各年運輸車輛投資折現(xiàn)后，進行累計現(xiàn)值比較，結果見表1。3#礦石半移動破碎膠帶運輸系統(tǒng)工程費用為20 886.48萬元。根據(jù)對比結果可以看出，方案一采場內運輸系統(tǒng)累計投資費用現(xiàn)值較低，因此，方案一較優(yōu)。

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如選擇方案二，礦石外銷運輸?shù)耐獠康缆芬呀?jīng)承擔了精礦運輸任務，再增加富余礦石運輸任務實施難度大。為了保證礦山獲得最大經(jīng)濟效益，兼顧礦山中長期發(fā)展需求，建議礦山新建三選廠，對應礦石運輸采用方案一的破碎+膠帶運輸方案。

3.2 廢石運輸系統(tǒng)選擇

礦山廢石排棄至現(xiàn)有的熱水塘排土場和新設計的熱田排土場。熱水塘排土場位于露天采場南側，與露天采場直線距離1.6 km；熱田排土場同樣位于露天采場南側，熱水塘排土場上部，與露天采場直線距離1.1 km。

礦山生產(chǎn)過程中，采場廢石包括主采場區(qū)域廢石和擴幫區(qū)域廢石，廢石主要集中在+2 000～+1 505 m。礦山現(xiàn)有1#巖石破碎站卸礦平臺標高為+1 725 m，2#巖石破碎站卸礦平臺標高為+1 630 m。礦山采剝廢石規(guī)模為4 000萬t/a。基于巖石開拓運輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結合采場上盤擴幫特點，在初步排產(chǎn)基礎上，考慮多個巖石開拓運輸方案，最終推薦2個運輸方案參與比較，分別是破碎+膠帶運輸方案（方案一）和汽車運輸方案（方案二）。

方案對比內容為現(xiàn)有系統(tǒng)運輸能力以外的2 200萬t/a巖石運輸方案，其中方案一為新建3#破碎膠帶運輸系統(tǒng)，方案二為全汽車運輸。方案比較計算范圍包括巖石破碎膠帶系統(tǒng)投資、運輸車輛投資、汽車運輸成本以及膠帶運輸成本。將各方案年汽車運輸成本與各年運輸車輛投資折現(xiàn)后，進行累計現(xiàn)值比較，比較結果見表2。

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對比結果可以看出，方案一累計投資費用現(xiàn)值較低，方案一較優(yōu)。因此推薦廢石運輸方案采用方案一的破碎+膠帶運輸方案。此外，新增的礦巖運輸系統(tǒng)，優(yōu)化了擴幫區(qū)域礦巖運輸路徑，推薦采用汽車—破碎—膠帶運輸系統(tǒng)。

4 結 論

（1）紅格鐵礦與廟子溝鐵礦是超大型露天礦山，統(tǒng)籌考慮兩礦山實際情況后設計了廟子溝鐵礦開拓運輸系統(tǒng)，提出了2個設計方案，其中廢石破碎站采用永久性3#巖石破碎站加膠帶運輸工藝，而礦石破碎站采用半移動式的3#礦石破碎站加膠帶運輸工藝。

（2）采用投資費用累計現(xiàn)值比較法進行了方案對比分析，最終選擇方案一的破碎+膠帶運輸方案用于礦巖運輸。該方案不僅能充分利用現(xiàn)有紅格鐵礦相關系統(tǒng)和設備，而且經(jīng)濟性能更好，有助于降低開拓運輸成本，服務于廟子溝鐵礦的安全、高效開發(fā)，也可為類似礦山提供參考。