趙京林 張春陽(yáng) 王 星

（1.龍佰集團(tuán)攀枝花礦產(chǎn)品有限公司；2.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院；3.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

開(kāi)拓運(yùn)輸是礦山生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要樞紐，開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)脑O(shè)計(jì)與選擇與礦山生產(chǎn)成本息息相關(guān)，目前開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)姆桨秆芯恳彩堑V山工作者關(guān)注的重要內(nèi)容之一。李忠元等［1］為緩解礦山溜槽揚(yáng)塵的問(wèn)題，提出將公路+斜溜槽聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)變更為公路開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)；張建忠等［2］針對(duì)3類運(yùn)輸方案進(jìn)行了優(yōu)選，認(rèn)為溜槽+公路開(kāi)拓方案更適合于鴨溪順發(fā)采石場(chǎng)的運(yùn)輸環(huán)境，并布置了合理開(kāi)拓方案；王斌等［3］確定了礦石半移動(dòng)破碎站—膠帶機(jī)開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的最佳工藝布置方式；李延飛等［4］提出了膠帶斜井開(kāi)拓運(yùn)輸方案，該方案有助于深井礦山建設(shè)。

此外，陳峰等［5］針對(duì)某凹陷露天礦，提出了半移動(dòng)破碎站+地表膠帶方案；孟興國(guó)等［6］對(duì)全國(guó)典型大型凹陷露天礦最經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)輸方式進(jìn)行過(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；趙運(yùn)濤［7］認(rèn)為公路—平硐—溜井聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方案相較于公路—汽車開(kāi)拓運(yùn)輸方案在經(jīng)濟(jì)效益上有明顯的優(yōu)越性；傅新華等［8］經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)，最后確定出東露天礦合理運(yùn)輸系統(tǒng)。這些相關(guān)成果不僅解決了相應(yīng)礦山開(kāi)拓運(yùn)輸問(wèn)題，另一方面也為本項(xiàng)目提供了參考。

紅格北礦區(qū)被分割為2個(gè)相鄰的采礦權(quán)，即紅格鐵礦和廟子溝鐵礦。隨著淺部資源的日益枯竭，盡快開(kāi)采廟子溝鐵礦資源成為當(dāng)前公司的緊迫工作。此外，根據(jù)《四川省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2021—2025年）》，紅格礦區(qū)被劃定為四川省釩鈦磁鐵礦重點(diǎn)開(kāi)采區(qū)。綜上分析，為了推進(jìn)紅格北礦區(qū)資源持續(xù)開(kāi)發(fā)，開(kāi)展廟子溝鐵礦開(kāi)拓運(yùn)輸方案優(yōu)選研究具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

1 礦區(qū)概況

廟子溝鐵礦屬于四川省涼山彝族自治州會(huì)理市小黑箐鄉(xiāng)管轄，與四川省攀枝花市鹽邊縣攀西紅格鐵礦無(wú)邊界相鄰，礦權(quán)經(jīng)多次變更后被龍佰集團(tuán)四川礦冶有限公司收購(gòu)，紅格鐵礦現(xiàn)已開(kāi)采多年，形成年開(kāi)采能力1 500萬(wàn)t（其中表內(nèi)礦800萬(wàn)t）的大型露天釩鈦磁鐵礦，具有完整的礦石和巖石開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)。礦山現(xiàn)有2座破石站、2座破礦站，1座預(yù)分選廠，破石站采用膠帶與熱水塘排土場(chǎng)相連，直接形成排土能力，破礦站采用膠帶與二選廠相連，可直接供礦，預(yù)分選與一選廠采用汽車運(yùn)輸，運(yùn)距約1.3 km。廟子溝鐵礦屬于新建礦山，在紅格鐵礦的上部，目前尚未進(jìn)行任何建設(shè)。由于2個(gè)礦山挨在一起，因此，本研究將結(jié)合已開(kāi)采的紅格鐵礦，設(shè)計(jì)廟子溝鐵礦開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)。

礦區(qū)平面分布詳見(jiàn)圖1，2個(gè)礦區(qū)挨在一起，排土場(chǎng)位于東南側(cè)，因此，巖石（廢石）從礦區(qū)東南側(cè)運(yùn)輸?shù)脚磐翀?chǎng)，一共有2條運(yùn)輸系統(tǒng)，巖石運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸能力包含了目前已有的運(yùn)輸系統(tǒng)在內(nèi)。選廠主要位于西南方，因此，礦石從西南側(cè)運(yùn)至選廠，運(yùn)輸能力也包含了目前已有運(yùn)輸系統(tǒng)。

紅格鐵礦原有礦石運(yùn)輸系統(tǒng)包括三部分，即汽車→礦石破碎站→膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，汽車→預(yù)分選廠→汽車運(yùn)輸系統(tǒng)和全汽車運(yùn)輸系統(tǒng)；現(xiàn)有巖石運(yùn)輸系統(tǒng)包括兩部分，即汽車→1#巖石破碎站→膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)和汽車→2#巖石破碎站→膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。

廟子溝鐵礦開(kāi)拓運(yùn)輸方案選取需明確以下原則：①利用紅格鐵礦現(xiàn)有各類系統(tǒng)和設(shè)備；②生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、可靠，技術(shù)先進(jìn)；③基建工程量小，施工方便，確保新建工程盡早投入使用；④基建投資少，尤其初期投資少；⑤生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)低，經(jīng)濟(jì)效益好?；谏鲜鲆螅O(shè)計(jì)將綜合考慮與已有各類系統(tǒng)、設(shè)備的銜接，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，這也是本次設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

2 開(kāi)拓運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)

礦山的開(kāi)拓運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)需要結(jié)合選廠的位置考慮，目前廟子溝礦共有2座選礦廠，其中一選廠位于露天采場(chǎng)西南，通過(guò)道路與預(yù)分選廠連通，與預(yù)分選廠直線距離1.3 km；二選廠位于露天采場(chǎng)西側(cè)，通過(guò)膠帶與礦石破碎站連通，與礦石破碎站直線距離2.0 km。目前礦山正規(guī)劃三選廠，位于露天采場(chǎng)西南，與露天采場(chǎng)直線距離5.0 km。

礦山生產(chǎn)過(guò)程中，采場(chǎng)礦石包括主采場(chǎng)區(qū)域礦石和擴(kuò)幫區(qū)域礦石，礦石主要集中在+1 820～+1 505m。礦山現(xiàn)有礦石破碎站卸礦平臺(tái)標(biāo)高為+1 633 m，預(yù)分選廠卸礦平臺(tái)標(biāo)高為+1 655 m。開(kāi)拓運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)要充分利用已有系統(tǒng)、設(shè)備，經(jīng)濟(jì)效益最好，總的運(yùn)輸費(fèi)用最低。

基于礦石開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合露天采場(chǎng)上盤擴(kuò)幫特點(diǎn)，在初步排產(chǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合紅格礦已有開(kāi)拓運(yùn)輸現(xiàn)狀，考慮多個(gè)礦石開(kāi)拓運(yùn)輸方案，最終推薦出2個(gè)運(yùn)輸方案參與比較，分別是方案一的破碎+膠帶運(yùn)輸，以及方案二的汽車運(yùn)輸。

2.1 礦石開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1 破碎+膠帶運(yùn)輸方案

礦石運(yùn)輸系統(tǒng)最大運(yùn)輸量3 000萬(wàn)t/a。在現(xiàn)有1#和2#礦石破碎站、預(yù)分選廠基礎(chǔ)上，新建3#礦石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)?，F(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)1 700萬(wàn)t/a的礦石運(yùn)輸任務(wù)，因此，3#礦石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)1 300萬(wàn)t/a礦石運(yùn)輸任務(wù)。

3#礦石破碎布置在露天采場(chǎng)西北端（圖1），破碎機(jī)選擇進(jìn)口54-75型旋回破碎機(jī)，系統(tǒng)能力1 300萬(wàn)t/a，破碎站卸礦平臺(tái)標(biāo)高+1 610 m，膠帶平臺(tái)標(biāo)高+1 592 m。礦石在采場(chǎng)工作面爆破后，由液壓挖掘機(jī)裝入自卸汽車，運(yùn)至+1 610 m礦石破碎站，破碎后通過(guò)斜井膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)至三選廠。該方案第6年建成，第7年投入使用，服務(wù)至露天開(kāi)采結(jié)束。

礦山+1 505 m（圖1）坑底南北長(zhǎng)1.2 km，東西寬0.58 km，下部礦量較大，考慮到后期深部礦石運(yùn)輸需求，3#礦石破碎站采用半移動(dòng)破碎站布置形式，便于后期移設(shè)。

2.1.2 汽車運(yùn)輸方案

與破碎+膠帶運(yùn)輸方案類似，汽車運(yùn)輸方案也需要充分利用現(xiàn)有1#和2#礦石破碎站、預(yù)分選廠，但不新建礦石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，現(xiàn)有破碎站處理能力以外的礦石可采用汽車運(yùn)輸。要求現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)2 200萬(wàn)t/a的礦石運(yùn)輸任務(wù)，其中全汽車運(yùn)輸承擔(dān)800萬(wàn)t/a的礦石運(yùn)輸任務(wù)。

2.2 廢石開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 破碎膠帶運(yùn)輸方案

廢石運(yùn)輸系統(tǒng)最大運(yùn)輸量4 000萬(wàn)t/a。在現(xiàn)有1#和2#巖石破碎站基礎(chǔ)上，新建3#巖石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)?，F(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)1 800萬(wàn)t/a的巖石運(yùn)輸任務(wù)，3#巖石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)2 200萬(wàn)t/a的巖石運(yùn)輸任務(wù)。

3#巖石破碎布置在露天采場(chǎng)東南端（圖1），破碎機(jī)選擇進(jìn)口63-89型旋回破碎機(jī)，系統(tǒng)處理能力2 200萬(wàn)t/a，破碎站卸礦平臺(tái)標(biāo)高+1 820 m，膠帶平臺(tái)標(biāo)高+1 799 m。巖石在采場(chǎng)工作面爆破后，由液壓挖掘機(jī)裝入自卸汽車，運(yùn)至+1 820 m巖石破碎站，破碎后通過(guò)斜井膠帶轉(zhuǎn)運(yùn)至熱田排土場(chǎng)。該方案第3年建成，第4年投入使用，共服務(wù)19 a。

2.2.2 全汽車運(yùn)輸方案

巖石運(yùn)輸系統(tǒng)最大運(yùn)輸量為4 000萬(wàn)t/a。充分利用現(xiàn)有1#和2#巖石破碎站，不新建巖石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，現(xiàn)有破碎站處理能力以外的巖石采用汽車運(yùn)輸?，F(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)承擔(dān)1 800萬(wàn)t/a的巖石運(yùn)輸任務(wù)，全汽車運(yùn)輸承擔(dān)2 200萬(wàn)t/a的巖石運(yùn)輸任務(wù)。

3 方案比選結(jié)果

3.1 礦石運(yùn)輸系統(tǒng)選擇

針對(duì)上述2個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。一選廠為老選廠，原礦處理能力為500萬(wàn)t/a；二選廠為近些年新建選廠，原礦處理能力為1 700萬(wàn)t/a。當(dāng)?shù)V山增產(chǎn)至原礦3 000萬(wàn)t/a后，現(xiàn)有選廠將難以滿足礦山生產(chǎn)需求，富余的原礦或由新建的三選廠處理（方案一），或直接外銷（方案二）。

如采用方案一，受礦區(qū)周邊地形及礦權(quán)等限制，礦區(qū)周邊只有規(guī)劃中的三選廠位置具備建設(shè)新選廠條件，但距離礦區(qū)較遠(yuǎn)，采用膠帶運(yùn)輸運(yùn)距約為5.0 km。新建三選廠需要增加礦石破碎站與膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)投資。如采用方案二，礦石外銷渠道與目的地還未明確，采場(chǎng)外運(yùn)輸距離未知。綜上所述，本次方案對(duì)比僅比較礦石運(yùn)往各破碎站運(yùn)距，并對(duì)3#礦石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)投資進(jìn)行評(píng)估，綜合評(píng)估比選后，確定推薦方案。

因此，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的內(nèi)容為方案一新建3#礦石破碎站及汽車運(yùn)送礦石至各破碎站的費(fèi)用，以及方案二礦石運(yùn)往各破碎站費(fèi)用。方案比較采用投資費(fèi)用累計(jì)現(xiàn)值比較法。因方案一中礦石經(jīng)3#礦石破碎站破碎后的外部運(yùn)輸情況尚不明確，因此3#礦石破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)未納入方案比較范圍。

將各方案年汽車運(yùn)輸成本與各年運(yùn)輸車輛投資折現(xiàn)后，進(jìn)行累計(jì)現(xiàn)值比較，結(jié)果見(jiàn)表1。3#礦石半移動(dòng)破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)工程費(fèi)用為20 886.48萬(wàn)元。根據(jù)對(duì)比結(jié)果可以看出，方案一采場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)累計(jì)投資費(fèi)用現(xiàn)值較低，因此，方案一較優(yōu)。

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如選擇方案二，礦石外銷運(yùn)輸?shù)耐獠康缆芬呀?jīng)承擔(dān)了精礦運(yùn)輸任務(wù)，再增加富余礦石運(yùn)輸任務(wù)實(shí)施難度大。為了保證礦山獲得最大經(jīng)濟(jì)效益，兼顧礦山中長(zhǎng)期發(fā)展需求，建議礦山新建三選廠，對(duì)應(yīng)礦石運(yùn)輸采用方案一的破碎+膠帶運(yùn)輸方案。

3.2 廢石運(yùn)輸系統(tǒng)選擇

礦山廢石排棄至現(xiàn)有的熱水塘排土場(chǎng)和新設(shè)計(jì)的熱田排土場(chǎng)。熱水塘排土場(chǎng)位于露天采場(chǎng)南側(cè)，與露天采場(chǎng)直線距離1.6 km；熱田排土場(chǎng)同樣位于露天采場(chǎng)南側(cè)，熱水塘排土場(chǎng)上部，與露天采場(chǎng)直線距離1.1 km。

礦山生產(chǎn)過(guò)程中，采場(chǎng)廢石包括主采場(chǎng)區(qū)域廢石和擴(kuò)幫區(qū)域廢石，廢石主要集中在+2 000～+1 505 m。礦山現(xiàn)有1#巖石破碎站卸礦平臺(tái)標(biāo)高為+1 725 m，2#巖石破碎站卸礦平臺(tái)標(biāo)高為+1 630 m。礦山采剝廢石規(guī)模為4 000萬(wàn)t/a?；趲r石開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)現(xiàn)狀，結(jié)合采場(chǎng)上盤擴(kuò)幫特點(diǎn)，在初步排產(chǎn)基礎(chǔ)上，考慮多個(gè)巖石開(kāi)拓運(yùn)輸方案，最終推薦2個(gè)運(yùn)輸方案參與比較，分別是破碎+膠帶運(yùn)輸方案（方案一）和汽車運(yùn)輸方案（方案二）。

方案對(duì)比內(nèi)容為現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)輸能力以外的2 200萬(wàn)t/a巖石運(yùn)輸方案，其中方案一為新建3#破碎膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，方案二為全汽車運(yùn)輸。方案比較計(jì)算范圍包括巖石破碎膠帶系統(tǒng)投資、運(yùn)輸車輛投資、汽車運(yùn)輸成本以及膠帶運(yùn)輸成本。將各方案年汽車運(yùn)輸成本與各年運(yùn)輸車輛投資折現(xiàn)后，進(jìn)行累計(jì)現(xiàn)值比較，比較結(jié)果見(jiàn)表2。

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對(duì)比結(jié)果可以看出，方案一累計(jì)投資費(fèi)用現(xiàn)值較低，方案一較優(yōu)。因此推薦廢石運(yùn)輸方案采用方案一的破碎+膠帶運(yùn)輸方案。此外，新增的礦巖運(yùn)輸系統(tǒng)，優(yōu)化了擴(kuò)幫區(qū)域礦巖運(yùn)輸路徑，推薦采用汽車—破碎—膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)。

4 結(jié) 論

（1）紅格鐵礦與廟子溝鐵礦是超大型露天礦山，統(tǒng)籌考慮兩礦山實(shí)際情況后設(shè)計(jì)了廟子溝鐵礦開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)，提出了2個(gè)設(shè)計(jì)方案，其中廢石破碎站采用永久性3#巖石破碎站加膠帶運(yùn)輸工藝，而礦石破碎站采用半移動(dòng)式的3#礦石破碎站加膠帶運(yùn)輸工藝。

（2）采用投資費(fèi)用累計(jì)現(xiàn)值比較法進(jìn)行了方案對(duì)比分析，最終選擇方案一的破碎+膠帶運(yùn)輸方案用于礦巖運(yùn)輸。該方案不僅能充分利用現(xiàn)有紅格鐵礦相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備，而且經(jīng)濟(jì)性能更好，有助于降低開(kāi)拓運(yùn)輸成本，服務(wù)于廟子溝鐵礦的安全、高效開(kāi)發(fā)，也可為類似礦山提供參考。