李琳光， 張 偉

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司, 北京 100038)

1 前言

近些年，由于國家在政策上禁止開采河砂，礦山的的砂石骨料項(xiàng)目很多。砂石骨料從開采到最終被建筑業(yè)使用，需要經(jīng)歷多個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，通常在運(yùn)輸至終端客戶使用之前會(huì)在堆場內(nèi)進(jìn)行倉儲(chǔ)。這種砂石骨料堆場規(guī)模大小不一，有的就近建設(shè)在破碎篩分產(chǎn)線附近，有的建立在城市邊緣便于服務(wù)客戶，有的考慮水路運(yùn)輸?shù)牡土杀径ㄔO(shè)在沿岸碼頭。

本文以國內(nèi)某大型砂石骨料項(xiàng)目為研究背景，以砂石骨料堆場現(xiàn)狀為分析切入點(diǎn)，提取我國砂石骨料倉儲(chǔ)堆場的共性。同時(shí)分析本項(xiàng)目可行的骨料堆場方案，最終研究并提出服務(wù)于大運(yùn)量多種類的砂石骨料堆場的矩陣式倉儲(chǔ)及輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過進(jìn)一步的需求調(diào)整，還可以服務(wù)于煤炭、鋼鐵、有色金屬原料等散料倉儲(chǔ)堆場。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)年運(yùn)輸?shù)V石量為4 000×104t，地處九嶺山低山丘陵地區(qū)，地貌以低山丘陵為主，海拔高度為10～300 m。綜合考慮各方面因素，砂石的運(yùn)輸主要存在三個(gè)難點(diǎn)：一是運(yùn)輸量大，最大年礦石運(yùn)輸量為4 000×104t；二是運(yùn)輸路線所經(jīng)過之處地形較復(fù)雜，給運(yùn)輸路線布置帶來較大難度；三是周邊限制條件多，現(xiàn)有工廠、駐軍部隊(duì)、國家公益林等。因此，如何選擇砂石的骨料堆場方案對整個(gè)項(xiàng)目來說至關(guān)重要。

2 骨料堆場方案

本項(xiàng)目需要考慮附近的多個(gè)礦山的礦石需要通過礦石運(yùn)輸廊道運(yùn)往碼頭，礦石種類為建筑石料用灰?guī)r礦，礦石規(guī)格多達(dá)6種，幾種物料的規(guī)格分別為0～5 mm，5～16 mm，12～13 mm，20～30 mm，20～50 mm，50～80 mm。為平衡礦山生產(chǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng)能力以及與碼頭的銜接，考慮在碼頭附近建設(shè)骨料堆場。

本項(xiàng)目共考慮3種骨料堆場方案，分別是堆料機(jī)+受料坑方案、條形料場+受料坑方案以及矩陣式鋼筋砼料倉方案。由于碼頭共有5個(gè)泊位，所以從堆場出去的上料膠帶機(jī)至少要有5條，才能滿足5個(gè)泊位同時(shí)裝船的要求。

2.1 堆料機(jī)+受料坑方案

本方案采用3臺(tái)回轉(zhuǎn)式懸臂堆料機(jī)，每臺(tái)能力4 000 t/h，功率280 kW。堆場下面共設(shè)6條上料膠帶機(jī)，每臺(tái)膠帶運(yùn)輸機(jī)的輸送能力3 000 t/h，帶寬1.4 m，帶速3.15 m/s，長度250 m，電機(jī)功率132 kW。每個(gè)料堆下面設(shè)20臺(tái)放礦機(jī)，共120臺(tái)，每臺(tái)放礦機(jī)能力800～1 000 t/h，功率7.5 kW/臺(tái)。此方案占地共3跨，每跨長度200 m、寬度70 m，中間留有推土機(jī)的工作位置，總占地面積約230 m×200 m，3個(gè)料場均設(shè)置封閉式頂棚，具體配置如圖1所示。

圖1 堆料機(jī)+受料坑方案(單位：mm)

2.2 條形料場+受料坑方案

本方案共設(shè)5個(gè)條形料堆，每個(gè)料堆上方設(shè)置一條來料膠帶機(jī)，共5條，每條膠帶輸送能力4 000 t/h，帶寬1.6 m，帶速4 m/s，長度220 m，電機(jī)功率200 kW/臺(tái)。在料堆下方共設(shè)10條上料膠帶機(jī)，每臺(tái)膠帶機(jī)輸送能力3 000 t/h，帶寬1.4 m，帶速3.15 m/s，長度250 m，電機(jī)功率132 kW/臺(tái)。每個(gè)料堆下面設(shè)20臺(tái)放礦機(jī)，共200臺(tái)，每臺(tái)放礦機(jī)能力800～1 000 t/h，功率7.5 kW/臺(tái)。此方案占地共5跨，每跨長度200 m、寬度30 m，總占地面積約200 m×150 m。料堆為全封閉的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，具體配置如圖2所示。

圖2 條形料場+受料坑方案

2.3 矩陣式鋼筋砼料倉方案

本方案由60個(gè)陣列整齊的鋼筋砼料倉組成，5個(gè)儲(chǔ)料倉排成一排，共12排，每個(gè)儲(chǔ)料倉的尺寸為16 m×8 m×22 m(高)，整個(gè)系統(tǒng)的占地體積為105 m×85 m×40 m(高)。每個(gè)儲(chǔ)料倉下面配置2臺(tái)振動(dòng)放礦機(jī)分別給倉下膠帶機(jī)供料，共120臺(tái)，放礦機(jī)能力1 500～2 000 t/h，功率2×7.5 kW/臺(tái)。倉頂布置2臺(tái)10 t的電動(dòng)單梁起重機(jī)，總功率3 kW/臺(tái)。倉下5條膠帶機(jī)均水平布置，長度按160 m考慮，配置參數(shù)均相同，運(yùn)量3 000 t/h，帶寬1 400 mm，帶速3.15 m/s，功率110 kW。共5跨，每跨長度105 m，總占地面積約85 m×105 m，具體配置如圖3所示。

3個(gè)方案的可比部分投資比較見表1。

表1 骨料堆場方案比較 單位：萬元

根據(jù)方案比較的結(jié)果，矩陣式鋼筋砼料倉方案投資最高，條形料場+受料坑方案投資最低，但前三個(gè)方案都需要很大的占地面積。

從系統(tǒng)的整體性來看，整個(gè)系統(tǒng)涉及多種礦石、多個(gè)粒級礦石的存儲(chǔ)、運(yùn)輸及碼頭外運(yùn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，條形料場+受料坑方案對幾十種物料的適應(yīng)性較差，很難滿足生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)多樣性的需求。同時(shí)，江濤采石場距離碼頭500 m，從料場到碼頭的運(yùn)輸成本還要增加不少。而矩陣式鋼筋砼料倉方案結(jié)構(gòu)緊湊，60個(gè)料倉可以滿足幾十種物料的分料和儲(chǔ)存，且可以利用地形優(yōu)勢，建設(shè)在山腰附近，從而節(jié)省投資。金絲村位置就在碼頭附近，與生產(chǎn)的銜接更緊密。

綜上所述，骨料堆場方案推薦矩陣式鋼筋砼料倉方案。

3 矩陣式倉儲(chǔ)及運(yùn)輸系統(tǒng)

矩陣式倉儲(chǔ)及運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn)：

(1)該系統(tǒng)由上部進(jìn)配料系統(tǒng)、中間多物料集群儲(chǔ)存?zhèn)}(堆)、下部外運(yùn)系統(tǒng)組成。

(2)上部進(jìn)配料系統(tǒng)共有2個(gè)方案：①由一條帶多點(diǎn)卸料功能的給料膠帶、一條或多條與上述給料膠帶銜接的帶多點(diǎn)卸料功能的給料膠帶組成，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種物料對群儲(chǔ)存?zhèn)}中各個(gè)倉的選擇性裝料；②由一條帶多點(diǎn)卸料功能的給料膠帶來料，將物料轉(zhuǎn)載到結(jié)合行車運(yùn)行的整體移動(dòng)式卸料膠帶機(jī)上，通過這一種設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)各種物料對群儲(chǔ)存?zhèn)}中各個(gè)倉的選擇性裝料。

(3)集群儲(chǔ)存?zhèn)}(堆)，由多個(gè)相鄰的儲(chǔ)料倉(堆)組成，其常見結(jié)果為矩形式網(wǎng)格分布，根據(jù)需要可以一組或多組矩形儲(chǔ)料倉(堆)組成，各個(gè)儲(chǔ)料倉(堆)下部設(shè)振動(dòng)給料機(jī)、膠帶給料機(jī)或板式給料機(jī)排料。該儲(chǔ)料倉(堆)結(jié)構(gòu)緊湊、建設(shè)投資低、儲(chǔ)料有效容積高，由于四周封閉對環(huán)境粉塵污染少；集群儲(chǔ)存?zhèn)}(堆)適用于多種物料存儲(chǔ)，該集群儲(chǔ)存?zhèn)}(堆)與上部進(jìn)配料系統(tǒng)組合，可以實(shí)現(xiàn)一條主運(yùn)輸膠帶就可方便地分時(shí)段運(yùn)輸多種物料(可到達(dá)10種或近百種物料)，不同物料選擇性地進(jìn)入不同的儲(chǔ)料倉(堆)，而傳統(tǒng)對于輸送物料轉(zhuǎn)化頻繁的工況，需要采用多條膠帶輸機(jī)分別輸送不同的物料，可以大大節(jié)省主運(yùn)輸膠帶機(jī)的建設(shè)投資。儲(chǔ)料倉及儲(chǔ)料堆如圖4所示。

圖4 儲(chǔ)料倉及儲(chǔ)料堆示意圖

(4)下部外運(yùn)系統(tǒng)組成，由與集群儲(chǔ)存?zhèn)}下方給料裝備相連接的膠帶輸送系統(tǒng)組成，可以選擇不同儲(chǔ)存?zhèn)}的物料，或選擇多個(gè)儲(chǔ)存?zhèn)}的物料分別或混合運(yùn)輸。下部外運(yùn)系統(tǒng)設(shè)多個(gè)外運(yùn)接口，通過與集群儲(chǔ)存?zhèn)}組合，可以間斷作業(yè)，如轉(zhuǎn)車(汽車或者火車)、裝船等，而對上部進(jìn)配料系統(tǒng)的作業(yè)時(shí)間影響較小，可以減少上部進(jìn)配料系統(tǒng)所需設(shè)計(jì)的運(yùn)輸能力，從而降低投資。

(5)本帶儲(chǔ)料功能的多物料轉(zhuǎn)運(yùn)站，適用于碼頭、貨運(yùn)站等需要多物料存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)的工況，具有建筑占地少，投資少，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本帶儲(chǔ)料功能的多物料轉(zhuǎn)運(yùn)站與膠帶給料系統(tǒng)相配合，所需的膠帶給料系統(tǒng)投資少，一條膠帶給料機(jī)就可實(shí)現(xiàn)多物料的輸送。

圖5所示上部配料系統(tǒng)配置示意圖，圖中A～J、1～9表示儲(chǔ)料倉，圖示共81個(gè)儲(chǔ)料倉；序號(hào)①～⑨表示倉上帶多點(diǎn)卸料功能的給料膠帶機(jī)；序號(hào)⑩～表示倉下外運(yùn)膠帶機(jī)；序號(hào)～：表示倉下給料設(shè)備，如振動(dòng)給料機(jī)、膠帶給料機(jī)或板式給料機(jī)等。

圖5 上部配料系統(tǒng)配置圖

4 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，對砂石骨料堆場可能存在的幾種方案進(jìn)行分析總結(jié)，最終得出如下結(jié)論：

(1)砂石骨料項(xiàng)目應(yīng)在礦山與碼頭之間增加骨料堆場的工藝環(huán)節(jié)，用于平衡礦山生產(chǎn)、運(yùn)輸系統(tǒng)能力以及與碼頭的銜接，位置應(yīng)盡可能的靠近碼頭。

(2)對于單一骨料，或者種類不太多的骨料，其堆場形式可以根據(jù)具體項(xiàng)目的地理位置，總圖布置等因素多方案選擇，其投資概算差別不大。

(3)對于多種類砂石骨料的項(xiàng)目建議采用矩陣式鋼筋砼料倉方案，可以實(shí)現(xiàn)一條主運(yùn)輸膠帶就可方便地分時(shí)段運(yùn)輸多種物料(可到達(dá)10種或近百種物料)，不同物料選擇性地進(jìn)入不同的儲(chǔ)料倉(堆)，大大節(jié)省投資。