1、高岭土露天矿技改设计中运输系统的选择第 l2 卷第 3 期2003 年 9 月矿冶MININGMETALLURGYVo1.12.No.4December2003文章编号:10057854(2003)04 001105高岭土露天矿技改设计中运输系统的选择王建文(北京矿冶研究总院,北京 100044)摘要:介绍了龙岩高岭士公司矿石和废石运输的原设计方案 ,生产现状和技改设计中须解决的问题.根据矿山的实际情况,推荐了矿石和废石运输的可行方案,并阐述了它们的优缺点.同时,从工艺技术,征地,基建投资,运行费用等技术经济方面分别对可行的矿石和废石运输系统进行了详细的比较.最终确定,公路一胶带联合运输和公路
2、运输分别为矿石和废石运输的最佳方案.关键词:露天矿;矿山运输;汽车运输;胶带输送机;技术改造中图分类号:TD873.2;TD57 文献标识码:ASELECTIONOFTRANSPORTSYSTEMINPLANOFTECHNOLOGICALTRANSFORMATIONOFKAOLINOPENCUTWANGJianwen(BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing100044,China)ABSTRACT:Thispaperdealswithoriginalschemesoforeandrockhaulage,exist
3、ingproductionsituationandtheproblemsnecessarytobesolvedinplanoftechnologicaltransformationinLongyanKaolinCo.Onbasisofactualconditionsinkaolinopencut,thefeasibleschemesoforeandrockhaulagearerecommendedandtheiradvantagesandshortagesareexpounded.Atthesametime,thefeasibleoreandrockhaulagesystemsare,inde
4、tail,comparedinrespectsoftechnologicalprocess,landrequisition,capitalinvestment,operationCOSt,etc.Ultimately,thetruck.beltconveyorhaulageandthemotorhaulagearedecidedasoptimalschemesoforeandrockhaulagere?-spectively.KEYWORDS:Opencut;Minehaulage;Motorhaulage;Beltconveyor;Technologicaltransformation1 矿
5、山概况龙岩高岭土公司是我国大型沉积型软质高岭土矿山,属于低山区典型的山坡露天矿,以露天开采为主.原设计圈定境界内一期最高开采水平为 510m,最低为 400m,开采垂直高差为 110m.境界内矿石量为 343.1 万 m(720.51 万 t),剥离量为 324.34万 m,平均剥采比为 0.95,年采矿能力为 20 万 t,废石剥离量为 34.3 万 t.工作制度为年工作 260d,每天 2 班工作,每班 8h.露采二期已作规划,向下收稿日期:200212 一 O4作者简介:王建文,工程设计院高级工程师.延伸开采至 360m 水平.1.1 原设计开拓运输方案根据矿床和地形条件,采用山坡露天单
6、壁堑沟汽车运输直进式开拓系统.就矿石运输系统而言,采矿场 460m 水平以上各阶段矿石,由汽车爬坡上至 502.7m 双壁堑沟越岭,分别运至选矿厂矿棚和外销原矿堆场;对于450m 水平以下各阶段矿石,考虑到运矿汽车重载爬坡,油料消耗过大,拟在采矿场境界以南 200m,标高460m 处,朝西偏南方向开凿一条 370 长的单行矿石运输隧道,通过越岭隧道将矿石运至选矿厂或外运贮矿场.就废石运输系统而言,生产期各阶段从采场北矿冶端出线,450m 水平以上各阶段废石用自卸汽车重载上坡运至 2 号废石场,对于 440m 以下各阶段废石,考虑到运送至 3 号废石场,运距超过 3km,拟在采矿场境界以北 30
7、0m,标高 450m 处,朝北偏西方向开凿一条 460m 长的单行隧道,通过该隧道将废石运至 3 号废石场.矿石和废石运输设备均采用 9t 自卸汽车.运输道路等级为露天矿山三级,泥结碎石路面,双车道,路面宽度 6.5m,最小转弯半径 15m,最大纵坡8%.1.2 生产现状高岭土公司一期工程于 1994 年下半年完成.由于产品质量好,市场需求量很大,经过公司几年来的努力,到 1999 年末已形成露采年产 40 万 t 原矿的生产能力,年剥离量已达 50 万 m,已远超过原一期设计能力.2000 年初已开采至 460m 水平,剥离至 450m.矿石运输系统,470m 以上台阶运输线路依照一期设计;
8、460m 台阶的运输线路,公司已对设计作了修改,通过增加回头弯,将线路并入 470m 台阶运输线路,然后再爬坡至 502.7m 双壁堑沟越岭,运至选矿厂矿棚和外销贮矿棚.废石运输系统,470m 台阶以上依照一期设计线路进入 2 号废石场,460m 水平的运输线路作了修改,在 460m 和 470m 水平废石线路之间增加了回头弯,将 460m 水平线路并入470m,而 450m 水平的剥离废石,通过修建在采场边沿 450460m 台阶之间且与 460m 运输线路沟通的便道,由汽车爬坡运输至 2 号废石场.2 运输系统技改设计需解决的问题(1)改变原设计隧道运输方案.随着矿山生产能力加大,矿山服务
9、年限相应缩短,2000 年已开采至 460m 水平,一期设计的矿石 450m 水平以下,废石 440m 水平以下运输隧道方案需要提前建设.但根据当时实际测算,满足生产能力的隧道方案仅370m 矿石和 460m 废石运输隧道的直接工程投资将分别达到 740 万元和 920 万元,工程量较大,投资高,况且原设计单行道已不能满足当时的生产能力的要求,故隧道方案的实施已不现实,必须考虑替代方案.(2)减小运输系统受气候影响.原设计工作制度为年工作 260d,但几年来的生产实践证明,受雨季影响,矿山生产仅能进行大约 200d,对外供矿严重不均衡.(3)尽量少征地,降低运输成本.从原设计开采的 500m
10、水平至 400m 水平全部采用汽车运输,随开采水平的下降,运输汽车重载爬坡距离越来越长,运输成本将会逐渐加大,且新修公路征地将越来越困难.(4)适应废石场的变化.考虑到要节约用地,公司暂不打算征用 3 号废石场,而采取对 2 号废石场加高扩容措施,因此废石运输应作相应的调整.3 露采运输系统技改设计构思3.1 运输系统方案根据高岭土公司生产实际情况和对技改设计的要求,此次技改设计主要考虑 450m 水平至 400m 水平,并兼顾二期开采衔接的可能性.(1)矿石运输系统:首先将矿石运至双壁堑沟西南的外运贮矿棚,然后再分别转运至选矿厂和外销堆矿场.(2)废石运输系统:将各生产水平剥离的废石 ,表土
11、以及矿石开采中的夹石运输至加高扩容后的 2号废石场.3.2 运输系统选择中,小型露天矿常用的开拓运输方法及其优缺点如下:(1)公路开拓运输:适应范围广 ,适用于地形条件复杂,矿石分散的矿山;经济运距较短,一般以3km 以内较为合适;生产组织机动灵活.主要缺点为油料和轮胎消耗量大,运输成本相对较高.(2)公路一斜坡提升联合开拓运输:分为矿车组型和箕斗型.矿车组型生产设备简易,投资少,但生产能力小,劳动强度大,劳动生产率低,人工摘挂钩不太安全.箕斗型生产能力较大,但运输环节较多,矿岩需要转载,需设置装载栈桥.(3)公路一平硐溜井联合开拓运输:适用于比较高大的,矿种单一的高山矿床,可节省运输设备和运
12、输线路工程量,但不适用于黏性矿物,平硐工程量大,施工周期长.(4)公路一破碎站一胶带联合开拓运输:运输能力大,能克服较大的地形高差,矿岩运输成本低于汽车运输,适用于运距较远,垂直较深,服务年限较长的矿山,是目前国内外新建矿山应用较为普遍的新型运输系统.目前国内以在建,新建的煤矿和非金属矿山及有色金属矿山应用较多.(5)自溜一斜坡卷扬提升联合开拓运输:适用于小型矿山,设备简易,投资少,基建工程量少,但劳动王建文:高岭土露天矿技改设计中运输丕垫堑:效率低,生产能力低.根据矿床条件,地形,规模和矿山的现实情况,要求运输系统能适应地形高差大,地形复杂,黏性矿物等条件,依据基建时间短,生产工艺简单,可靠
13、,技术先进,施工方便,生产经营费用低等原则,本技改设计中分别以公路开拓运输和公路一破碎站一胶带联合运输作为矿石和废石运输的考虑方案.4 运输系统方案的比较与选择4.1 矿石运输系统矿石运输系统以原有的山坡露天单壁堑沟公路运输方案和公路一钢芯胶带联合运输方案作对比.4.1.1 公路运输方案(1)运输线路:450m 至 400m 水平各台阶均从采矿场南端出线,重载爬坡并进入原有 460m 台阶运输线路,然后通过 502.7m 双壁堑沟,至外销贮矿棚.二期开采时,开拓运输系统将重新设计.(2)运输设备: 高岭土公司 1999 年已达到年产40 万 t 矿石的能力,装运设备均能满足本次技改设计能力的要
14、求.(3)道路等级和主要技术标准.按照运输量大小,矿石运输道路等级定为露天矿三级,双车道,泥结碎石路面,宽度 7.5m.线路主要技术标准:计算行车速度 20km/h;平均纵坡6.5%,最大纵坡 8%;最小圆曲线半径15m.4.1.2 公路一钢芯胶带联合运输方案(1)运输线路:450m 以下至 400m 水平各台阶均从采矿场南端出线,分别重载下坡运送至设在距一期采矿场西南 230m 二期露采边界外,标高 400m的转运站,将矿石直接卸人钢芯胶带上装有 250mm250mm 格筛的给料仓中,经仓下的板式给矿机给入钢芯胶带,运至双壁堑沟南面山顶上标高 505m的胶带转运站,然后转到普通胶带运输机上,
15、运至标高 495m 的现有外运贮矿棚.然后,再分别用汽车下运至选矿厂或外销贮矿场.二期开采时仅需将汽车转运站下移至 360m 标高,再增加一条短距离倒运胶带即可.(2)主要设备: 短距离汽车运输利用公司现有外委运输管理方式,运距短,仅用部分原有运矿车辆即可.给矿设备选择 1000mm3000mm 型板式给矿机,最大给矿粒度 300ram,输送量 300t/h,装机功率7.5kW.胶带输送机选择 DT1I 型钢芯胶带机和普通胶带机,它们的技术性能如表 1 所示.表 1 矿石胶带输送机的性能Table1Performanceofthebeltconveyorsfororehaulage4.1.3
16、主要优缺点比较公路运输方案的优缺点:可利用现有的部分公路,能节省部分投资.运输组织比较灵活,管理与现有生产相同.随开采台阶的下降,重载爬坡运输距离越长,油料轮胎消耗大,运输成本高.征地范围大,征地范围内有农舍,农田,征地很困难.二期露天开采时,重载爬坡距离更长,最大爬坡高度达 140m 以上;道路系统需要重新设计,大范围征地,后期投资较大.公路一钢芯胶带联合运输方案的优缺点:运输成本低.爬坡能力大,对地形适应能力强.征地范围小,不占用农田和农舍.自动化程度高.投资建设高于公路方案.二期露天开采时,仅需将转运站下移至 360m 水平;新增一条短胶带,后期投资较少;短距离汽车运输均为重载下坡,轻载
17、上坡,运输成本低于重载上坡.设备利用率不高.4.1.4 主要技术经济指标比较公路运输方案(运矿 1)和公路一钢芯胶带联合运输方案(运矿 2)的主要技术经济指标比较如表 2所示.从主要优缺点和主要技术经济指标的比较可知,尽管公路运输方案的投资少于公路一钢芯胶带联合运输方案,但该方案运输系统受气候影响大,征地范围内有农舍和农田,征地难度很大,运营费用远高于公路一钢芯胶带联合运输.因此,从运营成本和对二期露采矿石运输系统投资和运营效益等方面综合考虑,公路一钢芯胶带联合运输方案具有很大的优势,故对于矿石运输系统,推荐公路一钢芯胶带联合运输方案.矿冶表 2 两种运矿方案主要技术经济指标Table2Com
18、parisonbetweentwoorehaulageschemesinmaintechno-economicalindexes4.2 废石运输系统根据剥离,采矿中存在的夹石情况,废石运输系统以原有的山坡露天单壁堑沟公路运输和公路一破碎站一钢芯胶带联合运输方案作对比.4.2.1 公路运输方案(1)运输线路:450m 至 400m 水平各台阶均从采矿场北端出线,重载爬坡并人原有 460m 台阶运输线路,然后上至 515m 标高,进入 2 号废石场.(2)运输设备: 高岭土公司 1999 年已具备年剥离运输 50 万 m 废石的能力,装运设备均能满足本次技改设计对剥离运输能力的要求.(3)道路等级
19、和主要技术标准:同矿石运输系统.4.2.2 公路一(筛分) 破碎站一钢芯胶带联合运输方案(1)运输线路:450m 至 400m 各台阶均从采矿场北端出线,将二次爆破块度小于 630mm 的岩石和表土,分别重载下坡运送至设在距一期采矿场东北80m 处,标高 400m 的破碎转运站,将废石直接卸人装有 630mm630mm 格筛的矿仓,经仓下的棒条给矿机筛分给料,筛下小于 250mm 的废石和表土直接落到钢芯胶带上,筛上大于 250mm 块度的废石给人颚式破碎机,破碎至 250mm 以下的废石与筛下的表土合并,经胶带运至 2 号废石场南面山顶上标高503m 的胶带转运站,转运到普通胶带运输机上,直
20、接上运至 515m 标高的 2 号废石场内的卸料站,而后经移动胶带或推土机摊排.(2)主要设备: 短距离汽车运输利用公司现有外委运输管理方式,运距短,仅用部分原用的运矿车辆即可;给矿设备选择 GZT1535 型棒条给矿机,给矿最大粒度 700mm,输送量 300t/h,装机功率 llkW;破碎机选用 PE75106 大破碎比颚式破碎机,最大给料粒度 630mm,处理能力 200m/h,装机功率90kW;胶带输送机选用 DTII 型钢芯胶带机和普通胶带机,它们的技术性能如表 3 所示.排土场布设表 3 废石胶带输送机的性能Table1Performanceofthebeltconveyorsfo
21、rrockhaulage1 台 T180A 型推土机.4.2.3 主要优缺点比较公路运输方案主要优缺点:可利用原有的部分公路,节省部分投资.运输组织比较灵活,管理与原有生产相同.汽车运输对夹石的块度要求不严格,可直接装车运输,减少二次爆破量.废石场直接堆卸,二次摊排量少.随开采台阶的下降,重载爬坡运输距离越长,油料轮胎消耗大,运输成本高.征地范围大.公路一(筛分)破碎站一钢芷= 胶带联合运输方案的主要优缺点:胶带运输成本低.爬坡能力大,对地形适应能力强.无须征地.生产环节较多.建设投资高于公路方案,矿山夹石率高,二次爆破量大;运营成本较高.破碎站投资较高,设备利用率低;废石场需要移动胶带或推土机摊排,相应增加运营成本.4.2.4 主要技术经济指标比较
