武尚榮,何皇兵
(昆明有色冶金設計研究院股份公司,云南 昆明 650061)
以采礦為核心的礦業(yè)系統(tǒng)工程已成為各行業(yè)系統(tǒng)工程中開展較為充分、應用相當廣泛的一大分支。礦業(yè)工程作為一個系統(tǒng)工程,選礦廠廠址的確定對新建礦山投資及生產(chǎn)期的運營費用控制都起著至關重要的作用,是礦山項目投資的重要組成部分。礦山工程項目選礦廠廠址方案的選擇,應通過詳細的技術經(jīng)濟比較,滿足政策、法規(guī)、技術和經(jīng)濟要求。
某地下礦山為國內新發(fā)現(xiàn)的大型銅礦山,資源儲量大,地表相對平坦起伏不大,見圖1。在進行該礦山項目可行性研究分析時,對選礦廠位置的研究成為可研工作首要研究的重中之重。
圖1 礦區(qū)地表(青色)和礦體(綠色)三維空間模型
1.1.1 工程地質條件
廠址選擇應避免斷層、滑坡、巖溶、泥石流等影響廠房建筑和設備基礎的安全的工程地質條件。且嚴禁布置于采礦移動(崩落)線范圍以內、尾礦庫下方或洪水位以下的區(qū)域內。
1.1.2 方便運輸
選礦廠廠址應盡可能與外部道路相通或方便連接。同時,在廠址內部盡量利用地形上的有利條件,有利于降低運輸費用。
1.1.3 有利于工藝設備布置
盡可能按自然地形實現(xiàn)山坡建廠,使礦漿自流輸送,不占或少占良田。充分體現(xiàn)工藝流程的特點和要求,并為生產(chǎn)的機械化、自動化和設備維修創(chuàng)造條件。
1.2.1 選礦廠廠址與礦井的相互聯(lián)系
選礦廠廠址應盡可能靠近開拓系統(tǒng)的主運輸?shù)V井,以縮短礦石出地表后運輸至選礦廠原礦堆場的距離,以降低運輸費用。同時井下礦石運輸方向應與地表精礦與原礦的運輸方向相一致,以保證運輸?shù)捻槙?,避免往返運輸以減少運輸費用。
1.2.2 選礦廠廠址與尾礦庫的相互聯(lián)系
選礦廠廠址布置應近可能靠近尾礦庫,以降低選礦廠排出的尾礦輸送成本。同時選礦廠在可能條件下應盡可能設于尾礦庫上方,實現(xiàn)尾礦自流,以降低成本。
各類動力供應設施,如變電所、鍋爐房、空壓機房等,應靠近負荷中心或接近主要用戶。
建筑物、構筑物布置力求緊湊,綜合考慮公用設施,在可能條件下,各種管線以共桿、共溝設置,以做到投資省、建設快、生產(chǎn)安全并符合環(huán)保要求。
(1)選礦廠廠址布置與主提升(運輸)礦井的布置,應考慮風向,以確保工業(yè)場地不受污風影響。
(2)預留必要的發(fā)展場地,對近期發(fā)展做出具體安排,遠期發(fā)展僅留場地。
(3)應符合企業(yè)發(fā)展總體規(guī)劃要求,合理處理礦區(qū)有關設施間的關系。盡可能縮短物料運行路線,避免物料倒流。
礦山工程項目選礦廠廠址確定是項目咨詢設計的核心內容之一,如果選址不當將可能會造成建設項目不可行或部分功能和生產(chǎn)運營帶來難以彌補的缺陷,嚴重時可能要推到重來,將直接影響企業(yè)的正常安全生產(chǎn)、經(jīng)營,嚴重影響項目的經(jīng)濟效益和社會效益。因此,必須根據(jù)礦體和地形的特點和采礦的要求,對選礦廠廠址進行深入細致的現(xiàn)場踏勘,并進行研究分析,進行多點、多方案優(yōu)化比較后選定推薦的廠址。
經(jīng)過對礦山現(xiàn)場的踏勘,確定可以考慮的廠址共有3個。分別為1#廠址方案、2#廠址方案和3#廠址方案。
2.1.1 1#廠址方案
1#選廠廠址位距礦區(qū)東側約2.0 km處,距離新建尾礦庫相對較遠。該廠址占地約150畝,海拔1 900 m左右,地形坡度約11度,地勢較平緩,適合布置選礦廠工業(yè)廠房,但該廠址為梯田,四周農田環(huán)繞,離村莊較近,征地可行性差。1#廠址方案現(xiàn)場,見圖2。
圖2 1#廠址現(xiàn)場照片
該廠址方案,單純從技術和經(jīng)濟的角度看,采用膠帶斜井開拓方案是比較合理的,但膠帶開拓受到采礦權的制約,膠帶斜井要穿越?jīng)]有礦權的空白地帶,后續(xù)立項或施工圖階段法規(guī)上實施困難,因此,考慮將井巷工程移動到礦權范圍內,采用豎井開拓的方案,井下采出礦石通過箕斗豎井提升出地表,然后再采用2 km長的地表膠帶輸送至袁家灣選廠原礦倉,但比較結果,豎井開拓方案費用現(xiàn)值比斜井方案高6 921.67 萬元,經(jīng)濟上差。
2.1.2 2#廠址方案
2#廠址選擇在礦區(qū)范圍的西側山坡上,在現(xiàn)有主要公路一側,交通便利,且靠近礦體,運輸距離短,地表地形走向東西,東高西低,地形標高1 905.0~1 975.0 m,東西寬度約為200.00 m,南北長度約250.00 m,地形坡地約30度。2#廠址方案現(xiàn)場,見圖3。
圖3 2#廠址現(xiàn)場照片
由于場地較平緩地段壓礦,為了避免壓礦,將廠址靠西設置,則該地形可利用區(qū)域的標高下降,利用部分地形較陡,土方工程量大,需要改造路段或展線調整的地段較多,運輸極為不便利,且地表運輸與井下中段運輸反向,選廠尾礦濃縮出口標高低,充填尾砂泵送揚程高,泵的壓力大,投資高。
2.1.3 3#廠址方案
3#廠址位于礦區(qū)東側,與主礦體空間直線距離1.0 km左右?,F(xiàn)狀地表地形為南北走向,北側高,毗鄰主干公路,東西展線的兩側均為沖溝。沖溝兩側地勢平緩,利用區(qū)域的地勢坡度約15°,現(xiàn)狀地形標高1 930.0 ~1 975.0 m;東西展布約為400 m,南北展布約為175 m,選廠總體布置可以利用山脊,將西部小沖溝作為礦山堆存廢石的廢石場場址,通過填筑土石平整地東部沖溝可作為部分輔助性工業(yè)場地。選廠布置充分利用地勢,不僅可以保障選礦工藝,且節(jié)約能耗,臺階高差合理,擋墻高度約5 m,投資較低。主要建構筑物布置在挖方區(qū)域內有利于保證廠房的穩(wěn)定性,東部沖溝填筑后,可作為礦山停車場,停車場地范圍大,也能為礦山后期選廠擴產(chǎn)留有發(fā)展的可能。3#選廠方案現(xiàn)狀見圖4。
圖4 3#廠址現(xiàn)場照片
3#選廠廠址方案采用箕斗豎井作為主提升系統(tǒng)。在西回風豎井附近布置西部廢石場,利用選廠西側沖溝作為東部廢石場。基建廢石排堆于東、西部兩個廢石場內,運營期該部分廢石由汽車運往充填制備站作為充填骨料。
該廠址方案優(yōu)點是總圖工程量投資最為節(jié)省,總圖投資省,交通極為便利。井巷工程布置的中段運輸方向與該廠址方案地表運輸相一致,運輸順暢。
礦山3個廠址方案比選結果見表1。
表1 三個廠址方案比選結果表
由表1可見,推薦3#選礦廠廠址位置作為本礦山選礦廠廠址最終方案為優(yōu)。
(1)礦山工程作為一個系統(tǒng)工程,選礦廠廠址作為采礦的下一個系統(tǒng)環(huán)節(jié),在很大程度上決定了礦山工程的可行性,因此,對選礦廠廠址方案的研究方案比選是可行性研究工作的重中之重,對選礦廠廠址方案全面的優(yōu)化分析,是項目決策分析的重要內容。
(2)通過對礦山現(xiàn)場的踏勘確定3個可采用的選礦廠廠址,并對這3個廠址從取得礦權難度、對周圍環(huán)境影響、與風向關系、地形條件、用地類型、征地難度、與主要礦體關系、外部運輸條件、供水條件、供電條件、與坑采巖移監(jiān)測范圍關系、總圖工程量和建設周期等方面進行全面的技術經(jīng)濟比選。并對各廠址方案的優(yōu)缺點進行了歸納總結,最終推薦選取3#選礦廠廠址方案。