胡軍鋒

(西安有色冶金設計研究院)

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澳大利亞某鐵礦總圖運輸設計

胡軍鋒

(西安有色冶金設計研究院)

通過對澳大利亞某鐵礦采選聯(lián)合工程的總圖運輸設計進行分析，探討了經濟合理的礦山總體布置方案，闡述了各工業(yè)場地廠址選擇和鐵精礦的運輸方式，總結了礦山設計過程的注意事項，為類似礦山總圖運輸設計提供參考。

總圖運輸設計總體布置運輸方式礦山設計

礦山總圖運輸設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，所涉及的因素較多，在設計過程中應統(tǒng)籌協(xié)調和妥善處理各方面關系，合理組織礦山內外部運輸，對礦山進行統(tǒng)籌規(guī)劃。合理的礦山總體布置方案對礦山長期生產的經濟效益以及礦山的后續(xù)發(fā)展可發(fā)揮重要作用。合理的總體布置設計可達到礦山生產流程順暢、節(jié)省建設投資、降低生產費用、美化環(huán)境的效果[1-5]。本研究通過澳大利亞某鐵礦采選聯(lián)合工程的總圖運輸設計實踐，探討經濟合理的礦山總體布置及運輸方案，使礦山內所有建(構)筑物的布置與工藝流程形成一個有機整體，滿足礦山生產、生活需要，提高礦山企業(yè)的經濟效益和社會效益。

1　項目概況

澳大利亞某鐵礦位于西澳A城市(港口城市)以東233 km，礦區(qū)東距B城市約110 km，南側有A城市至B城市的高速公路通過，距最近的鐵路177 km，該鐵路線可至A城市。礦區(qū)礦帶SN走向，長27 km以上，本研究僅開發(fā)北部，區(qū)內海拔315～495 m，相對高差180 m，地勢較平緩。礦區(qū)地勢西高東低、北高南低，礦體西傾，礦區(qū)東側有明顯的自然沖溝。礦山設計內容包括采礦系統(tǒng)、選礦系統(tǒng)、尾礦系統(tǒng)及相應公輔設施等，生產規(guī)模為1 500萬t/a的礦石處理量，服務年限35 a。

2　礦區(qū)總體布置

該鐵礦分為南北2個露天采場，礦區(qū)組成部分包括露天采礦場、采礦工業(yè)場地、選礦廠、供電設施、供水設施、爆破材料庫、排土場、尾礦庫、行政福利區(qū)、采礦運輸?shù)缆芳拜o助運輸?shù)缆?。礦山總體布置根據(jù)露天采場規(guī)模、總出入溝口位置、標高及相應的礦區(qū)主聯(lián)絡道線路走向、位置，采取生產場地集中、輔助場地分散布置的原則。相對集中布置采、選工業(yè)場地，而尾礦設施、炸藥庫等輔助場地則因地制宜進行分散布置。各功能區(qū)以礦區(qū)主聯(lián)絡道路為紐帶，形成功能明確、連接便捷、物流順向、互不干擾的總體格局，便于礦山生產和生活管理。該礦采用公路開拓運輸方式，廢石采用汽車運輸至排土場自卸，原礦采用汽車運輸至選礦廠自卸至原礦倉，礦石在選礦廠經破碎、磨礦、磁選、脫水后得到鐵精粉，鐵精粉由鐵路運至港口，尾礦通過管道輸送至尾礦庫排放。礦山總體布置為，露天采礦場分為一采區(qū)和二采區(qū)，其中一采區(qū)規(guī)模為1 200萬t/a，二采區(qū)規(guī)模為300萬t/a。一、二采區(qū)南北總跨度約7.6 km。礦山設有1#、2#排土場，并在各排土場旁設置表土堆場和氧化礦堆場。1#排土場位于一采區(qū)東側約400 m 處；2#排土場位于二采區(qū)東側約450 m處；采礦工業(yè)場地位于一采區(qū)東側，西距一采區(qū)約0.35 km；選礦廠布置于一采區(qū)東側約0.8 km處，與一、二采區(qū)聯(lián)系均較方便；尾礦庫位于選礦廠西北側約2.5 km處；總變電站布置于選礦廠西南角；生產用水采用打井取水；項目配套爆破材料庫位于二采區(qū)東側約1.45 km處；行政福利區(qū)布置于選礦廠南側約500 m處。礦區(qū)總體布置見圖1。

3　廠(場)址選擇

3.1廠(場)址選擇原則

(1)不壓覆有開采價值的礦體，避開露天開采爆破危險范圍。

(2)該礦礦巖運輸量及尾礦運輸量大，盡量縮短礦巖及尾礦運輸距離，注意物流順向，避免不必要的反向運輸。

圖1　礦區(qū)總體布置

(3)有利于環(huán)境保護、水土保持、減少污染，注意風向及各場地之間的相互制約和影響。居住區(qū)、排土場、尾礦庫及各廠區(qū)的選址應綜合考慮。

(4)盡量避開匯水面積大的地表徑流谷線，遠離地表沖溝。

(5)綜合考慮礦山資源分布情況、進出貨物來源與運量、產品的流向。

(6)盡量節(jié)省用地，減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，并留有適當?shù)陌l(fā)展余地。

3.2廠(場)址方案選擇3.2.1排土場

由于露天礦剝離量大，加之剝離的氧化礦，每年剝離量為3 720.72萬t。因此，盡量將排土場靠近露天礦布置。一、二采區(qū)西側的場地逐漸變高，若將排土場及采礦總出入溝布置于西側，則會增加提升運輸量，且不可避免地增加運輸距離。另外，西側礦山資源尚未完全查明，若將排土場布置于上盤可能會壓覆有開采價值的礦體。因此設計將采礦總出入溝及排土場均布置于礦體下盤、露天礦東側，為一、二采區(qū)分設1#、2#排土場。1#、2#排土場在選址過程中還顧及到了露天礦東側的自然沖溝(其上游匯水面積為上百平方千米)，為保證暴雨時地表徑流暢通，設計將其適當避開，避免洪水因受到阻擋而流入露天采礦坑內，排土場布置于礦體下盤，恰好位于采場主導風向下風側，減少排土作業(yè)對采礦作業(yè)的影響。一采區(qū)后期廢石可堆存于前期首采結束的區(qū)域，可有效縮短廢石運輸距離，減少用地，降低排巖對環(huán)境的破壞。

3.2.2采礦工業(yè)場地

該礦山一、二采區(qū)同時生產，根據(jù)各采區(qū)規(guī)模、生產年限及聯(lián)系條件，設計采用集中布置方式，靠近主要采區(qū)建設采礦工業(yè)場地，對生產管理和發(fā)揮設備效能有利。采礦工業(yè)場地距一、二采區(qū)最近的出入溝口分別約0.4，2.3 km，該場地不但與2個采區(qū)聯(lián)系方便，而且位于采場至選礦廠的必經之路，相對于各服務對象均較方便。

3.2.3選礦廠

(1)方案一?？拷徊蓞^(qū)主出入溝口，距一采區(qū)0.8 km，距二采區(qū)2.4 km，地勢平緩，坡度0.55%。優(yōu)點：①選礦廠距一、二采區(qū)均較近，并靠近一采區(qū)，原礦運輸距離較短；②選礦廠距采礦工業(yè)場地及生活區(qū)較近，相互之間聯(lián)系方便，便于協(xié)作管理。缺點：①與對應的尾礦庫輸送距離(4 km)較方案二遠；②鐵精礦外運距離較方案二長6 km；③一采區(qū)存在部分反向運輸；④無法兼顧遠期的南部礦體開采；⑤外部輸電線路較二方案長1.3 km。

(2)方案二?？拷蓞^(qū)布置，距一、二采區(qū)分別為5.6，1.4 km，地勢平緩，坡度0.3%。優(yōu)點：①鐵精礦外運距離較方案一短6 km；②外部輸電線路較方案一短1.3 km；③對遠期南部礦體開采有一定的兼顧；④尾礦輸送距離3.7 km。缺點：①原礦運距大；②各工業(yè)場地布置分散，協(xié)作性差，不便于管理。

方案一的基建費用為2 232.5萬元，年運營費用為2 521.7萬元；方案二的基建費用為2 120.0萬元，年運營費用為4 255.4萬元。方案一基建費雖略高于方案二，但由于方案一靠近主要礦體，其年運營費較方案二大幅度降低，且方案一與各場地之間的協(xié)作條件較好，便于礦山運營管理。盡管方案一無法較好地兼顧遠期的南部礦體開采，但考慮到選廠設計壽命與礦山本期開采年限基本吻合，也可接受遠期搬遷或重新建廠方案。綜合分析，設計采用了方案一。

4　鐵精粉運輸方案比較

該礦鐵精粉每年運輸總量為409.22萬t，鐵精粉由選礦廠運至A城市港口后裝船運回中國。選礦廠至A城市港口公路里程約249.5 km，現(xiàn)僅有公路運輸，選礦廠距最近的鐵路線177 km，該鐵路可通至A城市港口。根據(jù)礦山實際情況，選礦廠至A城市港口的鐵精粉運輸有公路、鐵路、管道運輸3種方式。①管道運輸方案，鐵精礦漿濃縮后由管道輸送至A城市附近脫水，生產回水需建回水管道返回礦山利用，由于管道輸送距離大，技術難度高，建設投資大，且管理復雜，尤其是存在輸送管道泄漏的風險，不利于環(huán)保，且脫水后的精礦還需二次轉運至港口，因此，管道輸送方案不予考慮；②公路運輸方案，將鐵精礦漿在選礦廠脫水得到鐵精粉，使用現(xiàn)有的公路，外委專業(yè)運輸公司將精礦粉運至A城市港口，采用公路列車運輸，該方案企業(yè)無需較多的基建投資，運輸方式較鐵路靈活，但運營費用較高；③鐵路運輸方案，將鐵精粉從選礦廠運至A城市港口，需建長177 km鐵路與現(xiàn)有鐵路接軌，并委托鐵路運營公司將鐵精粉運至A城市港口，該方案企業(yè)建設成本高，須經當?shù)卣?guī)劃部門立項、可行性論證，準備及建設周期長，但該方案運營費用較低。

經分析比較可知，公路運輸方案基建投資較鐵路運輸方案少214 400萬元，但年經營費用較鐵路運輸方案高42 518.37萬元。若采用鐵路運輸方案，生產5 a節(jié)省的運營費用基本與鐵路的基建費用持平。因此，從礦山長遠發(fā)展考慮，采用鐵路運輸鐵精粉方案具有明顯優(yōu)勢。

5　討　論

(1)礦山總圖運輸設計首先應滿足澳大利亞的法律、法規(guī)和技術標準?？倛D運輸設計工作由工藝、土建、管道等專業(yè)分別設計相關部分，對于總圖設計人員全面了解各行業(yè)規(guī)范中與總圖相關的規(guī)定有一定的困難，需要總圖設計人員大量搜集并閱讀其他相關專業(yè)的規(guī)范，并找出與總圖設計相關的條款。

(2)澳大利亞地處熱帶和亞熱帶，降水從北、東、南三面沿海向內陸作半環(huán)狀遞減，植物帶也相應呈半環(huán)狀分布，由沿海的森林帶向內陸逐漸過渡為草原帶、沙漠帶。本項目位于澳大利亞西部，具有荒漠地區(qū)特點，故應結合當?shù)刈匀坏乩項l件進行設計。

(3)澳大利亞政府對生態(tài)環(huán)境保護和工人生活及生產環(huán)境均較重視，如廠區(qū)內需設置環(huán)境水池，將場地雨水集中排放至環(huán)境水池，經沉淀后再利用，不得直接排放，廠址選擇應避開需要保護的自然遺跡，對于職工營地要求有良好的生活和娛樂空間，各種配套設施應齊全，配有健身房、酒吧、急救中心，配套電視、電話、網絡等。礦區(qū)一般應設置簡易機場跑道，供緊急醫(yī)療救治、緊急物資運輸時飛機起降。本項目數(shù)千米外的城鎮(zhèn)有可供使用的機場，因而無需另行建設機場跑道。

(4)澳大利亞人力成本較高，建設、生產、維護等過程多用機械設備，在廠區(qū)道路設計、通道設置等環(huán)節(jié)，應充分熟悉各類車輛裝備的技術參數(shù)和作業(yè)空間，保證設計的適用性。

[1]雷明.工業(yè)企業(yè)總平面設計[M].西安：陜西科學技術出版社，1998.

[2]雷明.廠址選擇[M].北京：科學出版社，1992．

[3]周理.西藏某大型銅礦選礦廠廠址選擇設計[J].采礦技術，2012(4)：121-124.

[4]蔣蔭麟.選礦廠設計中的總圖布局與選礦工藝的關系[J].有色金屬設計，2003，30(2)：23-25.

[5]代紅坤，王沖.有色冶金工廠廠址選擇的方法與實踐[J].中國有色冶金，2013，42(4)：18-21.

2016-06-26)

胡軍鋒(1982—)，男，工程師，710001 陜西省西安市南大街10號。