周 瑞 趙亞軍

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；2.包鋼集團(tuán)礦山研究院)

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某露天礦山膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)合理位置選擇

周 瑞1,2趙亞軍1

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)礦業(yè)與煤炭學(xué)院；2.包鋼集團(tuán)礦山研究院)

某礦露天采場(chǎng)礦巖石的平均汽車運(yùn)距均已超出經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)距，急需增加膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。根據(jù)2013年完成的采場(chǎng)邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)礦巖膠帶系統(tǒng)部分安裝位置的邊坡穩(wěn)定性差，需要進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合采場(chǎng)實(shí)際情況，提出2個(gè)改選方案，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，最終確定了合理、安全、穩(wěn)定的安裝位置，保證了礦山安全穩(wěn)產(chǎn)。

膠帶運(yùn)輸系統(tǒng) 穩(wěn)定性 方案比較

某礦山已按照初步設(shè)計(jì)建成東(含南、北采場(chǎng))、西2個(gè)露天采場(chǎng)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。兩采場(chǎng)均采用公路開拓、汽車運(yùn)輸，平均運(yùn)距均已超過4 km，行駛高差約150 m。若繼續(xù)采用單一汽車運(yùn)輸，隨著采場(chǎng)向下延伸，其礦巖石運(yùn)距將逐年增加，運(yùn)輸成本急劇上升，嚴(yán)重影響礦山的安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。因此，采場(chǎng)深部改用汽車-破碎機(jī)-膠帶聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)已迫在眉睫。

1 膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)介紹

礦山初步設(shè)計(jì)在東、西采場(chǎng)共安排5套膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。西采場(chǎng)有一套礦石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位于采場(chǎng)南幫E邊坡分區(qū)，由前期溜井、XKC平硐膠帶機(jī)、XK2斜井膠帶機(jī)、后期溜井、XK1和XK2斜井膠帶機(jī)組成，上部會(huì)料口高程為1 614.40 m；第一套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位于采場(chǎng)北幫B邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機(jī)XYⅠ3自采場(chǎng)北幫東端的1 643 m向西南延伸至采場(chǎng)中的1 440 m平臺(tái)處，與XYⅠ2膠帶機(jī)連接，XYⅠ2膠帶機(jī)在1 428 m平臺(tái)處與邊幫膠帶機(jī)XYⅠ1連接，XYⅠ1向采場(chǎng)東南延伸至東端的1 248 m平臺(tái)；第二套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位于南幫E邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機(jī)XYⅡ1自采場(chǎng)南幫西端的1 616 m向東北延伸至采場(chǎng)中的1 392 m平臺(tái)。東采場(chǎng)有一套礦石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，位于采場(chǎng)南幫E邊坡分區(qū)，由溜井、DK1和DK2斜井膠帶機(jī)組成，上部會(huì)料口高程為1 617.40 m；一套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位于采場(chǎng)東端幫H邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機(jī)DY1布置在北采場(chǎng)東端，膠帶機(jī)底標(biāo)高為1 469 m，巖石最終卸礦標(biāo)高為1 488 m。原設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)布置見圖1。

圖1 原設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)布置

2 原設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問題

2013年該礦對(duì)露天采場(chǎng)邊坡分區(qū)內(nèi)邊坡巖體類型、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造特征等工程地質(zhì)條件，邊坡巖體發(fā)育的滑坡、崩塌及斷層破碎帶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，采場(chǎng)的水文地質(zhì)特征等進(jìn)行了工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究，發(fā)現(xiàn)B邊坡分區(qū)8～12線1 396 m以上、12～19線1 224 m以上及19～24線1 260 m以上階段存在復(fù)合型破壞的可能，而西采場(chǎng)第一套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)正好經(jīng)過上述部分區(qū)域，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其他礦巖膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)所處邊坡均較穩(wěn)定。所以，著重對(duì)西采場(chǎng)第一套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位置進(jìn)行變更。

3 膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位置選擇方案

3.1 方案1

該礦露采邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究指出，西采場(chǎng)北幫總體坡有復(fù)合型破壞的可能，只能通過變更采礦設(shè)計(jì)才能達(dá)到邊坡穩(wěn)定性的要求。根據(jù)邊坡角敏感性分析的計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)B邊坡分區(qū)8～12線1 396 m以上階段坡減緩至42°，12～19線1 224 m以上階段坡減緩至43°，19～24線1 260 m以上階段坡減緩至43°時(shí)，該邊坡能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此，本方案為膠帶系統(tǒng)位置不發(fā)生改變，而將B邊坡分區(qū)上述潛在不穩(wěn)定區(qū)域按照邊坡穩(wěn)定性研究中推薦的最終邊坡角和臺(tái)階坡面角進(jìn)行擴(kuò)幫處理。最終將12～19線向北擴(kuò)幫65 m，致使1 224 m以上各臺(tái)階最終邊坡角為60°，階段坡減緩至43°；將19～24線向北擴(kuò)幫87 m，致使1 260 m以上各臺(tái)階最終邊坡角為60°，階段坡減緩至43°。經(jīng)計(jì)算，本方案共計(jì)增加巖石剝離量3 263.99萬t，將其作為基建剝巖處理。境界擴(kuò)幫后，第一套巖石膠帶系統(tǒng)所處的位置B邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，該系統(tǒng)穩(wěn)定。

3.2 方案2

由于西采場(chǎng)北幫總體坡存在復(fù)合型破壞的可能，本方案將西采場(chǎng)第一套巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)安裝位置更改到西采場(chǎng)西邊幫。更改后，西采場(chǎng)進(jìn)入深部開采時(shí)，采場(chǎng)內(nèi)巖石采用2套汽車—半移動(dòng)破碎站—邊幫膠帶機(jī)—排土機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)。第一套膠帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)布置在采場(chǎng)西幫，邊幫膠帶機(jī)XYⅠ5自采場(chǎng)西幫北端的1 600 m向西南延伸至采場(chǎng)中1 476 m 平臺(tái)，XYⅠ4膠帶機(jī)通過轉(zhuǎn)載設(shè)施連接，XYⅠ4膠帶機(jī)在1 440 m平臺(tái)處與邊幫膠帶機(jī)XYⅠ3連接，XYⅠ3膠帶機(jī)在1 416 m平臺(tái)處與邊幫膠帶機(jī)XYⅠ2連接，XYⅠ2膠帶機(jī)在1 368 m平臺(tái)處與邊幫膠帶機(jī)XYⅠ1連接，邊幫膠帶機(jī)XYⅠ1向采場(chǎng)東北延伸至采場(chǎng)西端1 248 m平臺(tái)。第二套膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)位于南幫邊坡分區(qū)，邊幫膠帶機(jī)XYⅡ1自采場(chǎng)南幫西端的1 616 m向東北延伸至采場(chǎng)中1 392 m 平臺(tái)。方案2膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)布置見圖2。

圖2 方案2膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)布置

西采場(chǎng)修改后的巖石膠帶系統(tǒng)位于A、B、E2邊坡分區(qū)。經(jīng)分析，XYⅠ1～XYⅠ5巖石邊幫膠帶系統(tǒng)沒有經(jīng)過B邊坡分區(qū)的不穩(wěn)定區(qū)域，A、E2邊坡分區(qū)屬穩(wěn)定組合關(guān)系，且沒有斷層經(jīng)過，因此，該巖石膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 方案比較

3.3.1 技術(shù)比較

方案1需要進(jìn)行擴(kuò)幫，巖石剝離量較原設(shè)計(jì)增加較多,基建投資較高,生產(chǎn)組織難度高；膠帶運(yùn)距長,坑內(nèi)汽車運(yùn)距短。

方案2坑內(nèi)道路發(fā)生變化，巖石剝離量較原設(shè)計(jì)減少,基建投資較低,生產(chǎn)組織方便,膠帶運(yùn)距短,坑內(nèi)汽車運(yùn)距長。

3.3.2 投資比較

將方案1的擴(kuò)幫剝巖量作為基建剝巖處理，2個(gè)方案投資費(fèi)用的區(qū)別主要體現(xiàn)在擴(kuò)幫巖石剝離費(fèi)用、排土場(chǎng)清理費(fèi)用、道路改造費(fèi)用及膠帶機(jī)建設(shè)投資費(fèi)用上。經(jīng)計(jì)算，方案1較方案2多投資50 234萬元。2個(gè)方案投資比較見表1。

表1 2個(gè)方案投資比較 萬元

3.3.3 經(jīng)營比較

由于兩方案破碎站配置、移設(shè)及系統(tǒng)運(yùn)量等基本一致，只對(duì)巖石加權(quán)運(yùn)距及運(yùn)營成本方面差異進(jìn)行比較。根據(jù)所編排的采掘進(jìn)度計(jì)劃，2個(gè)方案的靜態(tài)比較結(jié)果見表2。

綜上比較可以看出，首先，在經(jīng)營成本方面，方案1由于采場(chǎng)內(nèi)巖石運(yùn)輸距離較短而在膠帶系統(tǒng)投入使用的前期具有一定的優(yōu)勢(shì)，而剝離高峰期后，這一優(yōu)勢(shì)將逐漸減弱；其次，由于方案1需要進(jìn)行擴(kuò)幫，從而導(dǎo)致了西采場(chǎng)北幫12～24勘探線的采場(chǎng)境界向北擴(kuò)大，致使采場(chǎng)北側(cè)已經(jīng)形成的部分土場(chǎng)及道路路段因已位于新境界之內(nèi)而受到影響，需要將其進(jìn)行清理和改造，使得方案1的生產(chǎn)組織難度和基建投資費(fèi)用都較方案2高；再次，方案2所選擇的膠帶系統(tǒng)位于西采場(chǎng)西端幫，屬A、E2邊坡分區(qū)，這2個(gè)邊坡都沒有較大斷層出現(xiàn)，且邊坡穩(wěn)定性較好?；谏鲜鲈颍J(rèn)為將西采場(chǎng)北幫巖石邊幫膠帶系統(tǒng)的位置更改至采場(chǎng)西端幫更為合理。

表2 方案運(yùn)輸經(jīng)營費(fèi)靜態(tài)比較

4 結(jié) 論

基于某礦露天采場(chǎng)礦巖平均汽車運(yùn)距不斷增加，經(jīng)濟(jì)不合理，根據(jù)露采邊坡工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性研究成果，結(jié)合采場(chǎng)實(shí)際情況，優(yōu)化了原設(shè)計(jì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的位置，避開了不穩(wěn)定邊坡區(qū)域，建立在安全、可靠的巖體內(nèi)，對(duì)礦山實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)具有積極的意義。

2016-08-10)

周 瑞(1985—)，女，工程師，014030 內(nèi)蒙古包頭市稀土高新區(qū)曙光路16號(hào)。