高曉軍

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 前言

選礦廠廠址選擇，就是企業(yè)對(duì)用于工程建設(shè)的廠址進(jìn)行多方案的比較論證，選出投資省、建設(shè)快、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，具有最佳經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益的場(chǎng)地位置。

選礦廠廠址選擇是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的工作，除了滿足當(dāng)?shù)匾?guī)劃、用地面積、地形、工程地質(zhì)的基本要求外，也要考慮物料運(yùn)輸、外部交通、供水、供電、環(huán)境保護(hù)、企業(yè)協(xié)作等因素，更要關(guān)注廠址的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)廠址還要避開(kāi)不適宜建廠的地段。

對(duì)于高山地區(qū)的大型選礦廠，由于溝谷狹窄、地形陡峭，一般很難找到適宜建設(shè)的大面積場(chǎng)地，而且在高山地區(qū)建廠往往也意味著巨大的土石方工程量、高昂的建設(shè)投資和較高的運(yùn)輸成本，同時(shí)還要盡量避免滑坡、垮塌、泥石流、山洪等工程風(fēng)險(xiǎn)，因此在高山地區(qū)選擇廠址是有一定難度的，也是在工程設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)內(nèi)容。

對(duì)于一座大型露天礦山，選礦廠只是其中的一個(gè)組成部分，除了露天采礦場(chǎng)、選礦廠外，露天礦山一般還有粗碎站、采礦工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)、炸藥庫(kù)、尾礦庫(kù)等工業(yè)場(chǎng)地，各工業(yè)場(chǎng)地之間存在著有機(jī)的聯(lián)系，它們一起協(xié)同作業(yè)，完成整個(gè)礦山的生產(chǎn)任務(wù)，各場(chǎng)地的相互位置和聯(lián)系共同構(gòu)成了礦山的總體布置。礦山總體布置往往決定著礦山的總體生產(chǎn)、物料流程，其合理性對(duì)礦山長(zhǎng)期生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益以及企業(yè)的后續(xù)發(fā)展起到非常重要的作用。

選礦廠承擔(dān)著將礦石加工成精礦的任務(wù)，是礦山總體生產(chǎn)流程的重要環(huán)節(jié)，也是礦山總體布置的重要組成部分，在進(jìn)行選礦廠廠址選擇的同時(shí)，也要關(guān)注其上下游生產(chǎn)設(shè)施的布置和相關(guān)物料的運(yùn)輸方案，以保證礦山總體布置的經(jīng)濟(jì)合理。

2 項(xiàng)目概況

某大型銅金屬礦山，是一座露天采礦+選礦的工程項(xiàng)目，日處理礦石6萬(wàn)t/d，主產(chǎn)品為銅精礦。礦區(qū)的場(chǎng)地組成包括露天采礦場(chǎng)、排土場(chǎng)、采礦工業(yè)場(chǎng)地、炸藥庫(kù)、粗碎站、選礦廠、尾礦庫(kù)、居住區(qū)、水源地、防排洪設(shè)施等。

礦區(qū)地處高山地區(qū)，山勢(shì)雄偉，地形陡峻，懸崖峭壁多見(jiàn)，溝谷切割強(qiáng)烈，礦區(qū)海拔標(biāo)高600～1 900m，山坡地形坡度多在40°以上。

露天采礦場(chǎng)根據(jù)礦體的賦存條件，建在南北走向的一條山谷的溝底，溝底北高南低，采場(chǎng)邊界范圍約2km2，地形標(biāo)高905～1 250m，采場(chǎng)最深底標(biāo)高530m。

采礦作業(yè)采用傳統(tǒng)的電鏟裝載+礦用卡車運(yùn)輸?shù)姆绞?，剝離的廢石由290t電動(dòng)輪礦用卡車送排土場(chǎng)堆放，開(kāi)采出的原礦由同樣的礦用卡車送至粗碎站，破碎后的礦石通過(guò)膠帶運(yùn)輸至選礦廠。

選礦廠產(chǎn)出的成品銅精礦通過(guò)道路運(yùn)輸外銷，產(chǎn)出的尾礦通過(guò)管道輸送至尾礦庫(kù)。選礦廠日處理礦石6萬(wàn)t/d，廠區(qū)用地面積約2.5×105m2。

3 本項(xiàng)目的主要特點(diǎn)

(1) 礦山地處高山地區(qū)，地形陡峭，溝谷狹窄，廠址選擇難度較大。

(2) 礦山的生產(chǎn)規(guī)模大，選礦廠用地面積大。

(3) 物料的運(yùn)輸量大，而且采場(chǎng)是位于溝底的凹陷型露天礦，礦石要重車上坡運(yùn)輸，運(yùn)輸費(fèi)用高。

(4) 廠址選擇對(duì)物料運(yùn)輸?shù)挠绊懘蟆?/p>

4 廠址選擇的主要矛盾及解決方案

廠址選擇是一項(xiàng)多廠址比較論證的工作，對(duì)于本項(xiàng)目選礦廠的廠址選擇，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)問(wèn)題：①選礦廠的廠址方案；②在礦山總體布置中，選廠的相關(guān)聯(lián)系；③礦石運(yùn)輸方案；④廠址的綜合經(jīng)濟(jì)比較。

4.1 選礦廠的廠址方案

在場(chǎng)地條件許可的情況下，礦山項(xiàng)目為了盡可能減少礦石運(yùn)輸費(fèi)用，通常將選礦廠靠近粗碎站、露天采場(chǎng)塹溝口布置。但是對(duì)于本項(xiàng)目而言，露天采場(chǎng)是位于溝底的凹陷型露天采場(chǎng)，塹溝口開(kāi)口于溝底側(cè)邊，附近的溝谷狹窄、兩側(cè)山坡坡度>40°，不存在大面積適宜建設(shè)選礦廠的場(chǎng)地，因此在塹溝口附近布置選礦廠是不現(xiàn)實(shí)的，只能在更大的范圍內(nèi)選擇廠址[1]。

通過(guò)對(duì)地形圖的研究分析并多次現(xiàn)場(chǎng)勘探，初步確定了兩個(gè)廠址方案。選廠廠址方案Ⅰ(選廠Ⅰ)位于露天采礦場(chǎng)西北約3.2km的近東西走向的山脊上，廠址和采場(chǎng)之間有山脊相隔，地勢(shì)相對(duì)較平緩，地形標(biāo)高990～1 030m。選廠廠址方案Ⅱ(選廠Ⅱ)位于露天采礦場(chǎng)西北約1.2km的山脊埡口處，地形相對(duì)起伏較大，地形標(biāo)高1 200～1 270m。兩方案的技術(shù)條件比較詳見(jiàn)表1。

表1 兩廠址初步技術(shù)條件比較表

由表1的技術(shù)條件比較看出，選廠Ⅰ標(biāo)高比選廠Ⅱ低200m，土石方工程量少430萬(wàn)m3，場(chǎng)地可呈臺(tái)階式布置，有利于物料重力輸送，可以減少選廠的輸送設(shè)備投資和運(yùn)輸成本，而且廠址可用地面積和外部交通、供水、供電條件都較好，企業(yè)有發(fā)展余地。因此，單從選廠的建設(shè)條件來(lái)看，選廠Ⅰ較優(yōu)。

4.2 選礦廠的相關(guān)聯(lián)系

選礦廠承擔(dān)著將礦石加工成精礦的任務(wù)，從礦區(qū)的總體布置來(lái)看，其上游的生產(chǎn)聯(lián)系是與粗碎站(采場(chǎng))之間的礦石運(yùn)輸，其下游的生產(chǎn)聯(lián)系是與尾礦庫(kù)之間的尾礦輸送和尾礦回水。另外還要從職工生活方便的角度考慮和營(yíng)地的聯(lián)系。

從整個(gè)礦區(qū)的礦石運(yùn)輸來(lái)看，粗碎站到選礦廠的礦石膠帶運(yùn)輸只是其中的一段運(yùn)輸，另一段礦石運(yùn)輸是采場(chǎng)內(nèi)到粗碎站的礦用卡車運(yùn)輸，粗碎站處于兩段運(yùn)輸?shù)慕唤犹?，其所處位置的不同?huì)對(duì)兩段運(yùn)輸帶來(lái)投資和運(yùn)輸成本的影響[2]。因此，粗碎站的廠址選擇也是一項(xiàng)重要內(nèi)容。

圖1 廠址方案圖

圖1所示為廠址方案圖。從采礦場(chǎng)和兩個(gè)選廠的平面位置來(lái)看，粗碎站(粗碎站Ⅰ)宜布置在采場(chǎng)的西北側(cè)，這樣可使得粗碎站與選礦廠之間的礦石膠帶(膠帶Ⅰ、膠帶Ⅱ)運(yùn)輸距離最短，膠帶穿越山體，敷設(shè)在隧洞中。但是該粗碎站位于采場(chǎng)上游山谷一側(cè)，場(chǎng)地標(biāo)高為980m，相對(duì)比在采場(chǎng)下游布置粗碎站來(lái)說(shuō)，采場(chǎng)內(nèi)礦用卡車的礦石運(yùn)輸費(fèi)用要增加很多。如果在采場(chǎng)下游布置粗碎站(粗碎站Ⅱ)，可布置在采場(chǎng)東南側(cè)的下游山谷一側(cè)，場(chǎng)地標(biāo)高為900m，粗碎站Ⅱ相對(duì)于上游的粗碎站Ⅰ標(biāo)高降低了80m，也就意味著，礦用卡車爬高減少80m，平均運(yùn)距減少1km，這對(duì)于降低礦用卡車的運(yùn)輸費(fèi)用非常有利，但是粗碎站Ⅱ和兩個(gè)選廠之間有采礦場(chǎng)相隔，運(yùn)礦膠帶(膠帶Ⅲ、膠帶Ⅳ)需要繞過(guò)采場(chǎng)，增加了轉(zhuǎn)運(yùn)站和礦石膠帶的運(yùn)輸距離。

綜上所述，粗碎站廠址有兩個(gè)方案，分別是位于采場(chǎng)上游的粗碎站Ⅰ和位于采場(chǎng)下游的粗碎站Ⅱ，而選礦廠也有兩個(gè)方案，這樣礦區(qū)的總體礦石運(yùn)輸方案將產(chǎn)生4個(gè)方案。

尾礦輸送：在本項(xiàng)目中尾礦庫(kù)的位置是確定的，它位于選廠Ⅰ北側(cè)的山谷中，兩個(gè)選廠的尾礦輸送都可以實(shí)現(xiàn)礦漿自流，但是選廠Ⅰ的輸送和回水管道較短；而選廠Ⅱ距尾礦庫(kù)約2km，高差超過(guò)200m，礦漿自流的壓力大，中間需設(shè)置減壓措施，同時(shí)尾礦輸送和回水管道長(zhǎng)，回水高差大、能耗大。由此可見(jiàn)在尾礦輸送方面，選廠Ⅰ明顯優(yōu)于選廠Ⅱ。

職工生活的便利性：礦區(qū)生活營(yíng)地位于選廠Ⅰ的西面直距約1.0km，兩者之間有進(jìn)礦道路相連，道路距離約1.5km；而選廠Ⅱ直距西面的營(yíng)地約3.5km，高差增加了200m，道路距離約8.3km。由此可見(jiàn)選廠Ⅰ與營(yíng)地之間的道路短捷，職工上下班方便，因此在職工生活的便利性方面，選廠Ⅰ優(yōu)于選廠Ⅱ。

4.3 礦石運(yùn)輸方案

在露天礦山的總體布置中，大宗物料的運(yùn)輸研究非常重要，這是因?yàn)樵诘V山的生產(chǎn)中，總是有大量的礦石、廢石、尾礦需要輸送，物料的運(yùn)輸費(fèi)用在整個(gè)礦山的生產(chǎn)成本中占有相當(dāng)大的比重[3]。

在露天礦山的生產(chǎn)中，由于礦用卡車運(yùn)輸具有極大的靈活性，因此采場(chǎng)內(nèi)的礦石大多采用礦用卡車運(yùn)輸，但是礦用卡車的運(yùn)輸成本是很高的，特別是對(duì)于凹陷型露天礦，由于基本上都是重車上坡，卡車油耗很大，運(yùn)輸成本更高。對(duì)于一座新建礦山，一般在滿足爆破安全規(guī)程的前提下盡量將粗碎站布置在采場(chǎng)塹溝口附近，以減少礦用卡車的運(yùn)輸距離，降低運(yùn)輸費(fèi)用。有的服務(wù)年限較長(zhǎng)、分期建設(shè)的礦山，后期的粗碎站直接布置在前期形成的采空區(qū)內(nèi)，其目的也是要降低礦用卡車的運(yùn)輸費(fèi)用。

從粗碎站到選礦廠之間的礦石運(yùn)輸往往采用運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸成本低的膠帶運(yùn)輸。 在本項(xiàng)目中由于山體的阻隔，部分膠帶要敷設(shè)在隧洞中。

由于選礦廠和粗碎站各有兩個(gè)廠址方案，礦區(qū)總體的礦石運(yùn)輸系統(tǒng)形成了A、B、C、D共4個(gè)方案，分別是：

方案A：選廠Ⅰ+膠帶Ⅲ+粗碎站Ⅱ+礦用卡車

方案B：選廠Ⅰ+膠帶Ⅰ+粗碎站Ⅰ+礦用卡車

方案C：選廠Ⅱ+膠帶Ⅱ+粗碎站Ⅰ+礦用卡車

方案D：選廠Ⅱ+膠帶Ⅳ+粗碎站Ⅱ+礦用卡車

4個(gè)方案的技術(shù)條件比較詳見(jiàn)表2。

表2 礦石運(yùn)輸系統(tǒng)主要技術(shù)條件比較

需要說(shuō)明的是方案A和方案D的膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)站是根據(jù)線路走向布置的；而方案C的轉(zhuǎn)運(yùn)站是一座接力轉(zhuǎn)運(yùn)站，在該方案中，選廠Ⅱ和粗碎站Ⅰ之間距離短、高差大，設(shè)計(jì)膠帶坡度已接近極限坡度，同時(shí)受電機(jī)功率的制約，不能采用一條膠帶運(yùn)輸，只能分為兩段，而且由于地形坡度陡于膠帶坡度，大部分膠帶敷設(shè)在隧洞中。

從表2技術(shù)條件比較看出，每個(gè)方案都各有特點(diǎn)，優(yōu)劣條件各不同，有的膠帶高差大，但礦用卡車爬高??；有的膠帶爬高小，但運(yùn)距比較長(zhǎng)，另外膠帶隧洞的長(zhǎng)度差別也很大。在這種情況下，方案的優(yōu)劣比選需要通過(guò)定量的綜合經(jīng)濟(jì)比較才能做出選擇。

4.4 廠址方案的經(jīng)濟(jì)比較

針對(duì)4個(gè)方案，本項(xiàng)目從礦區(qū)總體經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，對(duì)選礦廠、粗碎站、運(yùn)礦膠帶、采礦設(shè)施、尾礦設(shè)施的總體可比建設(shè)投資和可比運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行比較，采用費(fèi)用限值法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。廠址方案經(jīng)濟(jì)比較的結(jié)果見(jiàn)表3(具體數(shù)據(jù)略)。

表3 廠址方案經(jīng)濟(jì)比較表

根據(jù)優(yōu)劣排序結(jié)果，推薦方案A，即選廠Ⅰ+運(yùn)礦膠帶Ⅲ+粗碎站Ⅱ。

5 結(jié)論

在高山地區(qū)進(jìn)行廠址選擇，研究和合理利用地形是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，也是一個(gè)難點(diǎn)，適宜的廠址不僅能大幅減少土石方工程量，避免工程風(fēng)險(xiǎn)，而且也能適應(yīng)選礦的生產(chǎn)要求，但是僅關(guān)注廠址自身的建設(shè)條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更應(yīng)該關(guān)注廠址方案對(duì)礦山總體布置和總體經(jīng)濟(jì)性的影響，要使得整個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

不同項(xiàng)目的廠址選擇可能會(huì)面臨不同的難題，在本項(xiàng)目中礦石運(yùn)輸方案的論證是一個(gè)主要矛盾，但是有的選礦廠的廠址選擇，礦石運(yùn)輸簡(jiǎn)單，而尾礦庫(kù)的位置和尾礦輸送方案的論證是難點(diǎn)。在實(shí)際工作中，要具體項(xiàng)目具體分析，只要結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，抓住項(xiàng)目的主要矛盾，進(jìn)行充分的多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，雖然高山地區(qū)的廠址選擇比較困難，但也能得到合理的結(jié)果。