吳翔偉

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)大規(guī)模建設(shè)，江河湖泊的天然砂石資源枯竭，有些地區(qū)超量開采，導(dǎo)致部分地區(qū)生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞[1]。近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入，在一系列政策的指引下，大力整頓和關(guān)閉傳統(tǒng)的砂石企業(yè)，機(jī)制砂石骨料礦山及設(shè)備正在成為一個(gè)新型龐大的市場(chǎng)[2]。

在有色金屬礦、黑色金屬礦、煤礦等方面，礦山總體布置及總平面布置已經(jīng)有學(xué)者及技術(shù)工作者進(jìn)行了大量的研究，但是機(jī)制砂石骨料礦山規(guī)?；l(fā)展較晚。參考類似礦山因地制宜開展礦山布置，本文以汨羅某花崗巖礦總圖布置為例，結(jié)合常見的影響因素、工藝條件、地形特點(diǎn)，對(duì)礦山總體布置、破碎加工場(chǎng)地總平面布置、運(yùn)輸?shù)缆吩O(shè)計(jì)等方面進(jìn)行探討和分析。

1 礦山總體布置

通過對(duì)區(qū)域內(nèi)地理交通、建設(shè)條件、整體規(guī)劃、用地布置、投資估算等多方面的調(diào)研分析，初步確定在川山坪鎮(zhèn)三子村和青江村范圍內(nèi)建設(shè)建筑用花崗巖破碎及加工生產(chǎn)線。礦區(qū)位于汨羅市的南部，離城區(qū)約35 km，有簡(jiǎn)易公路通往川山坪鎮(zhèn)，川山坪鎮(zhèn)有省道S201 經(jīng)過，附近有京廣鐵路線川山坪站，交通便利。

礦山生產(chǎn)規(guī)模為300×104t/a，分二期開采，一期開采對(duì)象為采礦許可證范圍內(nèi)東南側(cè)的花崗巖礦體，最終產(chǎn)品為20～31.5 mm、10～20 mm、5～10 mm 建筑石料和0～5 mm 的機(jī)制砂。

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求、地形及運(yùn)輸條件，礦山分為露天采場(chǎng)、破碎加工場(chǎng)地、排土場(chǎng)、水源地、35 kV 變電站、辦公場(chǎng)地等6 個(gè)功能分區(qū)?？傮w布置堅(jiān)持節(jié)約用地，堅(jiān)持多用荒山、不占國(guó)家生態(tài)林地；盡量縮短運(yùn)輸距離，利用地形高差重力運(yùn)輸，節(jié)約能源的原則[3-4]。

露天開采分為兩期建設(shè)，一期為山坡露天開采，最高臺(tái)階標(biāo)高+280 m，最低臺(tái)階標(biāo)高+115.0 m，爆破警戒范圍300 m。礦區(qū)西側(cè)有青龍湖生態(tài)公園，離礦山一期開采爆破警戒范圍約520 m，礦區(qū)開采境界300 m 范圍內(nèi)有民房、電力設(shè)施、村級(jí)公路等設(shè)施。一期爆破警戒范圍內(nèi)居民樓主要分布在礦區(qū)東側(cè)、西側(cè)，約24 戶，均為磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)全部搬遷；爆破警戒范圍內(nèi)的電力設(shè)施，為普通的居民用電，無高等級(jí)輸電線路，已由當(dāng)?shù)仉娏Σ块T實(shí)施改線或拆除，通過以上措施保證了一期300 m 爆破警戒范圍內(nèi)無居民和電力設(shè)施。對(duì)爆破警戒范圍內(nèi)的芙佳洞水庫、村級(jí)公路、青龍湖生態(tài)公園、破碎加工場(chǎng)地等設(shè)施采取防護(hù)措施，爆破時(shí)設(shè)立專門的爆破警戒小組，對(duì)警戒范圍內(nèi)的各道路口實(shí)行警戒，并采取控制爆破，控制飛石及沖擊波對(duì)周邊建構(gòu)筑物的影響，通過以上措施保證采場(chǎng)爆破安全。

排土場(chǎng)位于破碎加工場(chǎng)地北側(cè)山溝，運(yùn)輸距離800～2500 m，用于堆存礦山前期及破碎加工場(chǎng)地剝離的第四系表土，長(zhǎng)土用于礦山土地復(fù)墾。山溝被南北向的山脊劃分為3 部分，設(shè)計(jì)分為1 區(qū)、2區(qū)、3 區(qū)。1 區(qū)最終堆置標(biāo)高106.0 m，堆置總高度26.0 m；2 區(qū)最終堆置標(biāo)高102.0 m，堆置總高度24.0 m；3 區(qū)最終堆置標(biāo)高106.0 m，堆置總高度27.0 m。排土場(chǎng)堆置高度27 m，總?cè)莘e35.43×104m3，為三等排土場(chǎng)。

破碎加工場(chǎng)地經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次踏勘，場(chǎng)地南側(cè)為基本農(nóng)田，不宜作為工業(yè)場(chǎng)地，設(shè)計(jì)將工業(yè)場(chǎng)地布置在露天采場(chǎng)東南側(cè)山谷。山谷總體為西東走向，地形坡度為15°～26°，場(chǎng)地北側(cè)最高山頂標(biāo)高150.00 m，南側(cè)最高山頂標(biāo)高140.00 m，溝谷最低標(biāo)高72.00 m，加工場(chǎng)地占地面積83 500 m2。

水源地設(shè)置在礦區(qū)東側(cè)的河流，新建取水泵站，泵送至礦區(qū)高位水池，自流至各用水點(diǎn)。

新建一座35/10 kV 變電站，位于破碎加工場(chǎng)地東側(cè)，靠近主要用電負(fù)荷。新建變電站從礦區(qū)東南方向2 km 高坊35 kV 變電站處接線。

辦公場(chǎng)地新建一棟辦公樓和一座籃球場(chǎng)，位于骨料加工場(chǎng)地出入口東側(cè)，距離爆破警戒線最近約105 m，場(chǎng)地標(biāo)高約70.00 m。礦山總體布置如圖1所示。

圖1 礦山總體布置

2 破碎加工場(chǎng)地總平面布置

2.1 工業(yè)場(chǎng)地布置

破碎加工場(chǎng)地地形為西高東低，西側(cè)靠近露天采場(chǎng)，地形標(biāo)高+135～240 m，東側(cè)通過骨料運(yùn)輸?shù)缆愤B接省道S201，地形標(biāo)高+85～70 m；北側(cè)和南側(cè)高，中間為溝谷，溝谷地形標(biāo)高+135～70 m。

破碎加工場(chǎng)地主要布置有粗碎車間、中間礦堆、中細(xì)碎車間、礦石加工一車間、礦石加工二車間、成品庫、裝車場(chǎng)地等。建構(gòu)筑物的布置盡量沿等高線布置，可以使土石方工程量最少，建構(gòu)筑物及設(shè)備基礎(chǔ)位于同一持力層上，受力比較均勻；沿等高線布置能盡量降低場(chǎng)地平整所形成的邊坡高度；場(chǎng)地的布置要結(jié)合外部運(yùn)輸?shù)缆?，統(tǒng)籌考慮[5-6]。本項(xiàng)目破碎加工場(chǎng)地布置近似坐北朝南；原礦倉倉頂卸礦平臺(tái)設(shè)置為40m×30 m，載重60 t電動(dòng)自卸汽車在這里卸礦、調(diào)車，電動(dòng)自卸汽車?yán)蒙降叵缕碌闹苿?dòng)來發(fā)電，能耗較低；中間礦堆設(shè)計(jì)為堆場(chǎng)形式，跟傳統(tǒng)意義上的鋼筋混凝土礦倉相比，投資少、施工周期短；礦石加工一車間、二車間總計(jì)長(zhǎng)×寬為236m×68 m，廠房跨度較大，雖然造成土石方工程量略大，但是廠房整齊美觀且便于內(nèi)部設(shè)施布置；外部運(yùn)輸量為365.0×104t/a，采用載重30 t 自卸汽車，汽車運(yùn)輸量大，因此裝車場(chǎng)地是運(yùn)輸?shù)慕煌ㄒ?，從成品庫邊緣到裝車場(chǎng)地南側(cè)邊緣設(shè)計(jì)寬度70 m，可用裝車場(chǎng)地10 000 m2，長(zhǎng)×寬=200m×50 m，方便汽車在這里裝車運(yùn)輸。

各車間采用臺(tái)階式布置，最高處為原礦倉頂卸礦場(chǎng)地標(biāo)高+122.00 m，最低處為南側(cè)裝車場(chǎng)地標(biāo)高+89.00 m，高差23 m，場(chǎng)地之間采用鋼筋混凝土擋墻或毛石混凝土擋墻連接[7-8]。卸礦場(chǎng)地與破碎車間擋土墻高為14 m，破碎車間與礦石加工車間擋土墻高為4 m，產(chǎn)品庫與裝車場(chǎng)地之間擋土墻高為8 m，擋土墻高度控制在15 m 以內(nèi)，施工容易且造價(jià)合理。破碎加工場(chǎng)地總平面布置如圖2 所示，破碎加工場(chǎng)地I-I剖面如圖3 所示。

圖2 破碎加工場(chǎng)地總平面布置

圖3 Ⅰ-Ⅰ剖面圖（單位：m）

2.2 土石方工程量

根據(jù)實(shí)測(cè)地形圖和設(shè)計(jì)場(chǎng)地標(biāo)高，采用三維軟件計(jì)算場(chǎng)地平整土石方工程量，場(chǎng)地挖方量為48.9×104m3，填方量為6.7×104m3，余土方量為42.2×104m3。裝車場(chǎng)地的標(biāo)高受外部道路限制，最高設(shè)置在89.00 m，以此為基準(zhǔn)向上設(shè)計(jì)各場(chǎng)地的標(biāo)高；重載設(shè)備及堆場(chǎng)盡量布置在挖方地段；礦石加工一車間、二車間總計(jì)長(zhǎng)×寬為236m×68 m，廠房跨度大；可用裝車場(chǎng)地10 000 m2，以上因素雖然造成設(shè)計(jì)方案挖填方失衡，但是場(chǎng)地平整產(chǎn)生的余土中，質(zhì)地較好的巖石作為擋土墻材料或供當(dāng)?shù)亟ú氖褂?，表層砂厚?～5 m 供應(yīng)給當(dāng)?shù)刈鳛榻ú氖褂?，其余僅少量運(yùn)至排土場(chǎng)堆存。各平臺(tái)標(biāo)高滿足工藝及使用要求，場(chǎng)地平整余土能夠有效合理解決。

2.3 場(chǎng)地排洪

工業(yè)場(chǎng)地位于山溝處，在場(chǎng)地平整之前，在山溝底部修建Φ1.2 m 混凝土圓管涵，將上游匯水排至場(chǎng)地下游的沉淀池，經(jīng)沉淀后連接至骨料運(yùn)輸?shù)缆穫?cè)排水溝。圓管涵長(zhǎng)460.0 mm，采用鋼筋混凝土預(yù)制Ⅲ級(jí)企口式排水管，采用開槽法施工并安裝管道，溝槽采用砂石回填，最大粒徑不得大于25 mm，砂石壓實(shí)系數(shù)≥0.93，基礎(chǔ)采用C20 混凝土墊層，管埋深要求管頂至地面≥2.0 m。

3 運(yùn)輸?shù)缆?/h2>

3.1 原礦運(yùn)輸?shù)缆?/h3>

原礦采用挖掘機(jī)裝，汽車運(yùn)輸，4 m3挖掘機(jī)配合載重60 t 電動(dòng)自卸汽車運(yùn)輸，平均運(yùn)距2.0 km。原礦運(yùn)輸?shù)缆返燃?jí)為二級(jí)露天礦山道路，設(shè)計(jì)時(shí)速采用30 km/h，全線設(shè)計(jì)汽車荷載為公路-II 級(jí)。路基寬度10.0～11.5 m，路面寬度2×4.5 m，路肩寬度為1.25 m（填方段），0.5 m（挖方段）。

路面類型采用水泥混凝土路面和泥結(jié)碎石路面相結(jié)合的形式，其中礦山永久性道路采用水泥混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)缆方Y(jié)構(gòu)相同；露天采場(chǎng)內(nèi)道路為泥結(jié)碎石路面，4 cm 砂礫磨耗層，40 cm 級(jí)配碎礫石面層。

路塹邊坡坡比1:0.5，超過10 m 高邊坡，每隔10 m 高度設(shè)置一級(jí)馬道，寬2.0 m，遇坡體較破碎段，視現(xiàn)場(chǎng)開挖情況，采用噴射混凝土或錨噴支護(hù)。填方路堤沿外側(cè)路肩修筑安全防護(hù)墩，防護(hù)墩高50 cm，寬100 cm，長(zhǎng)2 m，每隔3 m 設(shè)置一道防護(hù)墩。外露面涂反光油漆，馬路油漆按40°斜紋涂紅白相間示警線。在挖方路段，沿道路內(nèi)側(cè)路肩設(shè)置寬×深為40 cm×40 cm 矩形排水溝，排水溝坡度與道路一致，每隔一段距離將排水溝引至附近天然排水沖溝。原礦運(yùn)輸主干線標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如圖4 所示。

圖4 主運(yùn)輸?shù)缆窐?biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：m）

3.2 產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)缆?/h3>

產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)缆分饕譃楣橇线\(yùn)輸?shù)缆?、骨料運(yùn)輸?shù)缆放c工業(yè)場(chǎng)地之間的連接道路兩部分。

骨料運(yùn)輸?shù)缆愤B接裝車場(chǎng)地和東側(cè)S201 省道，長(zhǎng)950 m，按三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，全線設(shè)計(jì)汽車荷載采用公路-II 級(jí)。路基整體寬度11.5 m，斷面組成為：行車道寬度2×3.5 m，雙向人行道寬度2×1.5 m，土路肩寬度2×0.75 m。

骨料運(yùn)輸?shù)缆泛凸I(yè)場(chǎng)地之間的連接道路，長(zhǎng)320 m，按三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，全線設(shè)計(jì)汽車荷載采用公路-II 級(jí)。設(shè)置為6 車道，空車4 車道，重車2 車道，路面寬度24 m，為水泥混凝土路面，路面較寬，方便車輛運(yùn)輸，同時(shí)便于運(yùn)輸車輛停放。

全線路側(cè)植物選擇鄉(xiāng)土樹種，注重喬、灌木樹種搭配，合理運(yùn)用開花植物，土路肩栽植木槿和桂花樹一行，間距1 m，木槿和桂花樹以5 m 分段交替種植。滿足綠色礦山建設(shè)中礦區(qū)專用道路兩側(cè)因地制宜設(shè)置隔離綠化帶的要求。

行車道路面結(jié)構(gòu)見表1。

表1 行車道路面結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

（1）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求、地形及運(yùn)輸條件，對(duì)汨羅某花崗巖礦露天采場(chǎng)、破碎加工場(chǎng)地、排土場(chǎng)、水源地、35 kV 變電站、辦公場(chǎng)地等6 個(gè)功能分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化布置，為礦山提供了安全、便捷的生產(chǎn)和生活環(huán)境。

（2）破碎加工場(chǎng)地近坐北朝南布置；礦石加工車間大廠房的布置形式便于內(nèi)部設(shè)施布置；1 萬m2的裝車場(chǎng)地，方便汽車裝車運(yùn)輸，破碎加工場(chǎng)地的布置功能分區(qū)明確，不僅方便生產(chǎn)、運(yùn)輸，同時(shí)廠區(qū)整體布置簡(jiǎn)潔、規(guī)整。