柴 立，趙 崢

(中國恩菲工程技術有限公司，北京 100038)

1 前言

露天礦是一個以采掘為中心，以運輸為紐帶的大型生產系統(tǒng)。生產計劃指標和任務的完成，生產過程的組織、實施是通過采、運、排，尤其是對運輸系統(tǒng)的實時調度來進行的，運輸系統(tǒng)是否合理，將直接影響露天礦整個生產系統(tǒng)的生產效率和經濟效益[1]。

現(xiàn)有正在生產的露天礦山隨著采場開采標高的下降，部分已進入凹陷開采階段，礦巖運輸距離不斷增加，將破碎站布置在采場內，采用汽車—破碎站—膠帶機的連續(xù)運輸方式成為解決該類問題的主要方案[2]。其中破碎站在采場中的選址及布置是影響運輸成本的關鍵因素，是此類項目設計的重點內容。

2 項目設計

本次以三個具有代表性的項目設計工作為基礎，對設計工作內容、工作流程等設計情況進行歸納總結，具體包括內蒙古某大型礦山，江西某大型礦山和江西某鉛鋅礦。

2.1 項目簡介和共同點分析

內蒙古某大型礦山地勢平坦，露天采場基本為凹陷，目前采場內的礦巖均采用汽車運輸?，F(xiàn)有礦石粗碎站位于采場的南部，礦石卸載標高830m，平均運距已達到3.1km。根據(jù)后續(xù)深部開采設計，礦石主要分布于505m標高以上，若采用全汽車運輸，隨著露天開采深度不斷增加礦石的運距大幅增加，會使得運輸成本不斷上升。選址如圖1所示。

圖1 內蒙古某大型礦山破碎站選址示意圖

江西某大型礦山現(xiàn)有破碎站位于采場東南角，東部大部分儲量已采完，礦石運距目前已達2.5km。后續(xù)將主要集中在西北部開采，隨著開采深度的下降，礦體中心逐漸向北偏西方向傾斜，礦體重心下移，礦石運輸距離將增加到4.5km左右，導致運輸效率急劇下降，運輸成本增加。選址方案如圖2所示。

圖2 江西某大型礦山破碎站選址方案示意圖

江西某鉛鋅礦作為一個已經生產了多年的礦山，露天坑已進入深凹開采，設計最低開采臺階標高-288m，排土場設計最終排土標高280m，露天礦剝離物采用汽車運輸，排土運輸均為重車上坡，且剝離與運輸部分外包，外包運輸車輛載重較小，車流密度大，車輛損耗加速，安全生產管理壓力大。選址方案如圖3所示。

圖3 江西某鉛鋅礦破碎站選址方案示意圖

以上三個項目均是正在生產的露天礦山，隨著采場開采標高下降，導致礦巖運輸距離大幅增加，需要研究將破碎站設置在采場內，采用膠帶運輸降低成本。

2.2 設計工作程序

破碎站在采場內位置的選擇至關重要，直接決定生產運輸成本，若位置選擇不合理，反而會影響采礦生產作業(yè)。綜合分析上述三個項目的設計工作，總結歸納了此類項目的主要設計內容及流程，主要包括以下內容。

1)境界內礦巖量分布統(tǒng)計及分析

破碎站布置在露天采場內，其本質是優(yōu)化礦巖運輸，所以首先要確定后續(xù)生產中礦巖的分布，結合剩余資源量和采剝計劃，編制臺階礦巖量表，主要包括各個臺階的礦巖量、占比及累計占比，結合平面確定礦巖分布重心，同時根據(jù)排產計劃確定采剝重心的變化趨勢。這部分工作作為破碎站選址的基礎數(shù)據(jù)，同時還需計算礦巖運至現(xiàn)有破碎站或排土場的運輸距離，用于計算破碎站布置在采場內后可節(jié)省的生產成本。

2)破碎站位置選擇

這部分是采場破碎站設計的重點內容，需要綜合考慮多方面因素，主要包括采場現(xiàn)狀、礦巖分布、采剝計劃、運距對比、建設條件及時間、膠帶線路布置等，一般是相關專業(yè)共同商討，從定性角度初步制定幾個可行的方案，然后進行詳細的技術經濟比較，選擇最優(yōu)方案。采場內破碎站位置不一定是固定的，可以隨著生產進行移設。

破碎站選址時，盡量選擇巖石條件好的區(qū)域，邊坡情況好，破碎站施工開挖量少，不會對上部臺階造成過多破壞，節(jié)省支擋工程量，卸礦棧橋長度也能盡量做短，對于卸礦卡車來說是非常有利的。

方案對比中一個重要的指標為礦巖運輸距離，可以利用Minesched軟件計算不同方案的礦巖運輸噸公里數(shù)，得出破碎站最優(yōu)位置方案。

3)破碎設備選型及破碎站布置形式

首先根據(jù)生產規(guī)模及礦巖性質等因素確定破碎機設備選型，這部分工作已十分成熟，作為破碎站布置形式的依據(jù)。

根據(jù)前序工作確定的破碎站選址、服務時間(是否需要移設)、工程地質情況，選擇合適的破碎站布置形式，主要包括固定式破碎站、半固定式破碎站和半移動式破碎站。

破碎站位置和形式確定后，細化破碎站的平面及豎向布置，包括卸車平臺、檢修通道和基坑等，并根據(jù)此布置方案調整該區(qū)域采場臺階。

3與采場外部破碎站布置的不同點

3.1 與采礦生產的相互影響程度不同

采礦作業(yè)采用全汽車運輸方案時，只需設置礦石破碎站，其在采場外部的選址主要依據(jù)礦山總體布置和采礦生產計劃確定，統(tǒng)籌考慮采場適宜的礦石出口和選礦廠的廠址方案，破碎站大多靠近采場礦石出口布置，減少汽車運距，破碎站與選礦廠通過膠帶連接。破碎站固定在采場外，整個生產期與采礦生產沒有相互干擾。

露天采場內部是不斷動態(tài)變化的，采場內破碎站的布置需要與采礦生產密切結合，既要靠近采礦重心，降低汽車運距，又不能影響生產計劃，滿足一定的服務時間，避免頻繁移設，設計中需要相關專業(yè)密切配合，制定最優(yōu)的建設方案。

3.2 建設時間的影響

采場外布置的破碎站在項目基建期建設，可獨立施工，在建設條件完備的情況下即可開工，采場內破碎站需要考慮采場臺階到達設計要求位置的時間，采場是整體均衡推進的，破碎站位置的剝離不是單點工程，而是要兼顧周邊一定的區(qū)域，因此剝離往往需要時間，這將影響建設進度和效益。

在考慮項目建設時間的時候，還需兼顧現(xiàn)有采礦運輸車輛的使用情況及更新接續(xù)，最大化利用現(xiàn)有設備，也不造成新購設備的浪費。

3.3 膠帶線路對選址的影響

采場外部破碎站與選礦廠之間通過膠帶銜接，一般只需結合地形等外部條件選擇合適的膠帶走向和布置形式即可。而采場內破碎站后續(xù)的膠帶要利用采場邊幫敷設，就需要考慮邊幫是否已達到最終幫，邊幫形態(tài)關系膠帶平面走向及轉載的次數(shù)，相對高差也關系到膠帶的線路，是否需要在邊幫上往返布置以克服高差，以及膠帶基礎架設高度等問題。膠帶布置也是影響破碎站選址可行性的重要因素。

3.4 破碎站形式的不同

露天破碎站根據(jù)其設置的形式，可分為固定式、半固定式和半移動式破碎站。

固定式破碎站通常設置在露天采場境界外附近，具體位置根據(jù)可利用的地形高差及工程地質條件而定。與半固定式破碎站相比，其優(yōu)點：服務年限長，受爆破影響較小，能布置一定容量的貯礦設施來調節(jié)物料的轉運；缺點增加了礦石的運距，建、構筑物工程量大，施工時間較長，初期基建投資大。

半固定式破碎站多設在露天采場工作臺階間，隨著開采的延伸而向下移設，布置時受工作平臺寬度、高度的制約。其優(yōu)點是可縮短露天采場內礦巖的運距，建、構筑物均比較簡單，可做成鋼結構，便于搬遷；缺點是基建初期投資較高，移設時對生產會產生影響。因破碎站布置在采場內，在其周圍進行爆破作業(yè)時需要采取一定的安全措施。

半移動式破碎站在結構形式上與半固定式破碎站相似，只是布置位置在開采臺階附近，更加靠近礦石開采重心，露天采場內物料運距更近，但破碎站的移設也更加頻繁。半移動破碎站的選址可根據(jù)經濟比較結果，選擇壓礦布置或靠固定邊幫布置。若前期破碎站位置壓礦，可通過增加轉載膠帶機的形式，增加破碎站選址的靈活性，若選擇靠固定邊幫布置，可減少搬遷次數(shù)。半移動式破碎站采用鋼結構框架，由廠家整套提供，半移動式破碎站適用于需要頻繁移設的情況，移設時，可將破碎站分解成幾大模塊分步移設或采用履帶運輸車將破碎站整體移設。

4 結論

破碎站在采場內布置時需考慮的因素多，空間和時間上都要統(tǒng)籌兼顧。常規(guī)的設計工作往往只針對最終成果，而采場是隨生產不斷變化的，是兼顧過程及演變的動態(tài)設計，也包括建設和生產的全要素全周期設計。