某用地困難露天建材礦山總平面布置方案優(yōu)化

彭樂平

（廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司）

隨著珠三角經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)市場對建材的需求與日俱增。雖然廣東省建材礦分布廣、儲(chǔ)量大、開采的礦點(diǎn)多，但隨著國家各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)、法令的強(qiáng)化執(zhí)行，特別是自然資源部門明令規(guī)劃公路、河道和城鎮(zhèn)周邊礦產(chǎn)資源禁采區(qū)范圍以后，一大批影響景觀、污染環(huán)境、治理落后的建材廠礦開始從城鎮(zhèn)周邊向外圍發(fā)展。由于廣東省是經(jīng)濟(jì)大省，工業(yè)較發(fā)達(dá)，土地資源緊張，且一般城市外圍、鄉(xiāng)鎮(zhèn)礦產(chǎn)資源可采區(qū)周邊劃定了基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、生態(tài)林等，同時(shí)礦山開采在考慮爆破警戒線影響后，剩余可用地范圍較少。

本文以廣東省某建材礦山為例，探討在周邊環(huán)境復(fù)雜且征地困難的條件下，通過采取合理選用生產(chǎn)工藝、綜合利用剝離物、合理設(shè)置內(nèi)部排土場、分區(qū)布置破碎加工廠等方法，在保證生產(chǎn)流程順暢的前提下，優(yōu)化礦山總平面布置。

1 礦山建設(shè)條件及生產(chǎn)工藝

1.1 礦山建設(shè)條件

該礦山為大型建材礦山，礦區(qū)屬于丘陵區(qū)地貌，周邊環(huán)境復(fù)雜，地勢總體為東、北部高，中部和西南低。東部、北部及東北部地勢較高且外部為林地，交通不便，西北側(cè)、西南側(cè)外圍為基本農(nóng)田及村莊。受爆破警戒線及基本農(nóng)田及村莊的限制，礦山僅西側(cè)有部分林地可用，可用地面積較小，無法滿足布置礦山工業(yè)場地、輔助生產(chǎn)設(shè)施區(qū)及辦公生活區(qū)的要求。

礦區(qū)有3 km簡易公路連接縣道，經(jīng)縣道往北約4.5 km連接省道，距高速出口約8 km，經(jīng)高速到達(dá)縣城運(yùn)距約17 km。礦區(qū)屬于丘陵區(qū)地貌，地勢總體為東、北部高，中部和西南低，礦區(qū)范圍內(nèi)標(biāo)高最低+65.5 m，最高為+298 m，最大高差為232.5 m，地形坡度為15°～35°。臨近礦區(qū)有2個(gè)村莊，分別位于礦區(qū)西北側(cè)約330 m及南側(cè)約350 m處；礦區(qū)范圍外西北側(cè)及西南側(cè)為基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)，其中西北側(cè)礦區(qū)范圍界線距基本農(nóng)田保護(hù)界線僅10.38 m。礦床開采技術(shù)條件屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等、工程地質(zhì)復(fù)雜程度中等和地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等的復(fù)合類型。

1.2 礦山生產(chǎn)工藝

1.2.1 采礦工藝

礦山采用露天開采方式，生產(chǎn)規(guī)模為170萬m3/a，采區(qū)采場的推進(jìn)方向自上而下，各臺(tái)階由主運(yùn)輸?shù)缆烽_拓位置向兩側(cè)方向推進(jìn)。礦山開采表土及全風(fēng)化層臺(tái)階高度≤8 m，平臺(tái)寬度為3 m，臺(tái)階坡面角45°；中風(fēng)化巖臺(tái)階高度為10 m，平臺(tái)寬度為4 m，臺(tái)階坡面角60°；微風(fēng)化及未風(fēng)化巖臺(tái)階高度為15 m，平臺(tái)寬度為5 m，臺(tái)階坡面角70°。每隔2～3個(gè)安全平臺(tái)設(shè)置1個(gè)清掃平臺(tái)，清掃平臺(tái)寬8 m，礦山終了幫坡角＜48°。

礦區(qū)覆蓋層中第四系殘坡積層及全風(fēng)化層主要采用挖掘機(jī)直接挖裝至60 t自卸汽車運(yùn)輸，作業(yè)平臺(tái)不足的位置采用2 m3挖掘機(jī)輔助剝離；中風(fēng)化層及礦體采用φ115 mm潛孔鉆鑿巖，大型炸藥混裝車裝藥，深孔爆破工藝，采用逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)、電子數(shù)碼雷管爆破網(wǎng)絡(luò)爆破，爆破警戒線按300 m設(shè)置，爆破后大塊石采用車載液壓振動(dòng)錘二次破碎，再用5 m3挖掘機(jī)裝至60 t自卸汽車運(yùn)輸。

1.2.2 破碎加工工藝

礦山建材產(chǎn)品為規(guī)格碎石、機(jī)制砂、水洗砂及副產(chǎn)尾泥。此外，對殘坡積層、強(qiáng)風(fēng)化層及中風(fēng)化巖進(jìn)行綜合利用，其中強(qiáng)風(fēng)化層及中風(fēng)化巖需進(jìn)破碎加工生產(chǎn)線，具體破碎工藝如下。

建筑用碎石破碎加工工藝采用三段一閉路破碎篩分流程。礦石經(jīng)采場道路運(yùn)輸至粗碎卸料平臺(tái)，粗碎后的物料經(jīng)給料皮帶輸送進(jìn)入中碎；中碎產(chǎn)品通過皮帶輸送機(jī)輸送至細(xì)碎中間緩沖礦倉；中間礦倉物料通過給礦機(jī)，經(jīng)給料皮帶輸送進(jìn)入細(xì)碎；細(xì)碎產(chǎn)品經(jīng)過皮帶輸送機(jī)，送入檢查篩分車間；產(chǎn)品經(jīng)檢查篩分后由皮帶機(jī)輸送至成品堆場分別堆存。

機(jī)制砂加工工藝采用立軸沖擊式破碎機(jī)與高速立軸沖擊破碎機(jī)聯(lián)合制砂工藝。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)制砂時(shí)，半成品料經(jīng)給料皮帶至立軸沖擊破碎機(jī)，與篩分行程閉路循環(huán)，分級篩分取+2.36 mm粒級物料，經(jīng)給料皮帶輸送進(jìn)入高速立軸沖擊破碎機(jī)，分級篩分取-4.75 mm粒級物料與高速立軸沖擊破碎機(jī)排礦直接進(jìn)入輪式洗砂機(jī)，排礦通過皮帶輸送機(jī)輸送至成品堆場堆存。輪式洗砂機(jī)水流直接進(jìn)入水處理系統(tǒng)。

水洗砂加工工藝主要處理含砂全風(fēng)化層。含砂風(fēng)化層通過汽車運(yùn)輸至粗碎卸料平臺(tái)，由礦倉通過給料機(jī)皮帶機(jī)輸送進(jìn)入反擊式破碎機(jī)，與篩分行程閉路循環(huán)，分級篩分部分取+2.36 mm粒級物料，經(jīng)給料皮帶輸送返回反擊式破碎機(jī)，分級篩分取-4.75 mm粒級物料與高速立軸沖擊破碎機(jī)排礦直接進(jìn)入輪式洗砂機(jī)，排礦通過皮帶輸送機(jī)輸送至成品堆場堆存。輪式洗砂機(jī)水流直接進(jìn)入水處理系統(tǒng)。

中風(fēng)化層經(jīng)采場道路運(yùn)輸至粗碎卸料平臺(tái)，通過礦倉進(jìn)入粗碎，粗碎后的物料由運(yùn)輸皮帶輸送進(jìn)入成品堆場堆存。

1.3 影響總平面圖布置的因素

礦山建設(shè)條件中的地理位置、周邊環(huán)境以及生產(chǎn)條件限制是影響工業(yè)場地、輔助生產(chǎn)設(shè)施及辦公生活區(qū)等總平面布置的直接因素。

礦山采礦工藝產(chǎn)生的剝離物較多，受限于礦山進(jìn)礦道路的運(yùn)輸能力，無法在短期內(nèi)運(yùn)出礦區(qū)，且礦區(qū)及其周邊用地緊張，因此，剝離物的堆放是影響總平面的關(guān)鍵因素。

礦山破碎加工工藝涉及建筑用碎石破碎加工、機(jī)制砂加工及水洗砂加工共3個(gè)工藝流程。破碎加工生產(chǎn)線涉及規(guī)格碎石、機(jī)制砂及水洗砂3類生產(chǎn)線。產(chǎn)品方案涉及規(guī)格碎石（含精品骨料）、機(jī)制砂、水洗砂及中風(fēng)化一段破碎后的塊石等8類產(chǎn)品。礦山破碎工藝流程、生產(chǎn)線類別、產(chǎn)品堆場數(shù)量均較多，同時(shí)產(chǎn)品產(chǎn)量較大，進(jìn)礦道路運(yùn)輸能力有限，因此，各破碎加工生產(chǎn)線的布置是影響總平面布置的重要因素。

綜上所述，如何充分利用現(xiàn)有用地、妥善處置剝離物及合理布置破碎加工生產(chǎn)線是優(yōu)化總平面布置考慮的關(guān)鍵因素。

2 總平面布置方案

2.1 布置原則

（1）總平面布置需考慮近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合［1］，考慮節(jié)約用地的方針，盡量少占或不占農(nóng)田。

（2）廠房布置盡可能滿足生產(chǎn)工藝要求。

（3）需注意利用地形，減少土方工程量。

（4）確保安全可靠，避免設(shè)在山坡崩塌、有滑坡危險(xiǎn)及山洪危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)。

（5）需在爆破影響范圍外。

（6）需確保礦區(qū)內(nèi)外交通運(yùn)輸方便［2］。

2.2 布置難點(diǎn)分析

（1）礦區(qū)屬于丘陵區(qū)地貌，東部、北部及東北部地勢較高且外部為林地，交通不便，均不適宜建設(shè)工業(yè)場地。西北側(cè)、西南側(cè)外圍為基本農(nóng)田及村莊，僅西側(cè)有部分地可用，因此，礦區(qū)周邊用地緊張，可用地面積較少，無法將工業(yè)場地、輔助生產(chǎn)設(shè)施及辦公生活區(qū)全部集中布置在礦區(qū)周邊。

（2）礦山在基建期產(chǎn)生大量的剝離物，雖然后期可轉(zhuǎn)運(yùn)至破碎加工生產(chǎn)線及外運(yùn)出售，但在基建期由于進(jìn)礦道路運(yùn)輸能力限制，且破碎加工生產(chǎn)線未運(yùn)行，因此，基建期產(chǎn)生大量的剝離物需合理堆排。

（3）礦山進(jìn)礦道路兩側(cè)分布有居民區(qū)，礦山如采用汽車運(yùn)輸，由于礦山生產(chǎn)規(guī)模為大型，運(yùn)輸量較大，對周邊居民生活及出行造成一定的影響，汽車運(yùn)輸擾民的問題難以解決。

2.3 布置內(nèi)容

結(jié)合項(xiàng)目總平面布置難點(diǎn)，對項(xiàng)目總平面主要內(nèi)容布置如下。

（1）破碎生產(chǎn)線。礦區(qū)西側(cè)可用地范圍較小，工業(yè)場地、輔助生產(chǎn)設(shè)施及辦公生活區(qū)無法展開布置，可將卸礦平臺(tái)、粗碎車間及中碎車間設(shè)置在礦區(qū)西側(cè)附近，以減少原礦運(yùn)輸距離；細(xì)碎、制砂加工場地布置在礦區(qū)西北側(cè)直線距離約3 km處，靠近縣道，距省道口2.5 km，距高速口5.5 km，便于成品外運(yùn)出售；破碎及制砂加工場地之間采用長皮帶運(yùn)輸，長皮帶運(yùn)輸不僅解決了占地問題，而且解決了大量采用汽車運(yùn)輸存在效率偏低、擾民的問題［3］。

（2）輔助生產(chǎn)設(shè)施區(qū)。輔助生產(chǎn)設(shè)施工業(yè)場地布置在縣道及進(jìn)礦道路口，布置有油脂庫、生產(chǎn)設(shè)備停放區(qū)、綜合維修間、材料庫等，采用租用已有場地方式，輔助生產(chǎn)場地位于粗碎車間、中碎車間與細(xì)碎、制砂加工廠之間，可以做到首尾兼顧，且便于停放車輛及機(jī)械設(shè)備檢修。此外，租用已有場地既操作便利，又較好地解決礦山用地困難的問題。

（3）辦公生活區(qū)。包括綜合辦公樓、宿舍樓、食堂、醫(yī)務(wù)室、救護(hù)站及文體活動(dòng)設(shè)施等，布置在細(xì)碎及洗砂加工場地東側(cè)，靠近縣道及鄉(xiāng)鎮(zhèn)，生活便利。

（4）臨時(shí)排土場。充分考慮剝離物的綜合利用，先從源頭上減少剝離物堆排，解決堆排占地問題。礦山對于含砂全風(fēng)化巖土經(jīng)簡易破碎后通過皮帶運(yùn)輸至細(xì)碎、制砂加工場地制砂；中風(fēng)化巖經(jīng)一段破碎后通過皮帶運(yùn)輸至細(xì)碎、制砂加工場地后外運(yùn)出售。殘坡積土除部分在基建期堆存于總出入溝附近的臨時(shí)排土場外，剩余殘坡積土外運(yùn)出售。為解決基建期剝離物堆排問題，在礦區(qū)西側(cè)總出入溝附近設(shè)置坑內(nèi)臨時(shí)排土場，在基建期后凹陷露天開采之前將坑內(nèi)排土場剝離物處置。臨時(shí)排土場位置選擇既無需另外征地［4］，減少礦山征地成本，又縮短了剝離物的運(yùn)距，節(jié)約了礦山運(yùn)輸成本。

綜上所述，破碎生產(chǎn)線粗加工區(qū)布置靠近采場原礦點(diǎn)，減少原礦運(yùn)輸距離，精品加工區(qū)布置縣道旁，更利于產(chǎn)品外運(yùn)出售；輔助生產(chǎn)設(shè)施租用已有場地更加靈活；辦公生活區(qū)臨近鄉(xiāng)鎮(zhèn)，為企業(yè)員工生活提供便利；設(shè)內(nèi)部臨時(shí)排土場，減少了礦山用地的同時(shí)，縮短了剝離物的運(yùn)距。對礦山總平面布置的優(yōu)化，使礦山布置與生產(chǎn)工藝密切聯(lián)系起來，在解決礦山企業(yè)用地困難的同時(shí)，滿足生產(chǎn)和生活的要求。礦區(qū)總平面布置圖如圖1所示。

3 結(jié)語

根據(jù)采礦工藝、礦巖運(yùn)輸及破碎加工工藝等使用要求，結(jié)合礦區(qū)建設(shè)條件，對礦山地面各個(gè)組成部分進(jìn)行全面規(guī)劃與布置，使得各個(gè)組成部分之間相互聯(lián)系、相互作用，形成彼此協(xié)調(diào)的綜合有機(jī)總體，較好地解決了周邊環(huán)境復(fù)雜、征地較難、用地緊張的建材礦山總平面布置問題。