某灰岩矿开拓运输系统的优化探究

某灰岩矿开拓运输系统的优化探究

吴刚 曾思宏 张立杰 张晓航 梁小康

（金隅冀东凤翔环保科技有限公司，陕西宝鸡721400）

来源：《新世纪水泥导报》

0引言

工业化进程的快速发展对原材料的需求越来越大。灰岩作为一种重要的水泥生产原材料，其开采主要以露天开采为主，运输系统也随着开采方式以及地质、地形的特点进行调整。现阶段，随着人们环保意识的不断提高以及各级政府对环保问题的严格监管，露天开采所面临的环保压力越来越大，如何减少扬尘污染，确保环保要求达标，成为了现阶段所有露天矿山面临的一个难题。

某灰岩矿因顶板黄土覆盖层较厚，特划分为Ⅰ期和Ⅱ期进行开采，现Ⅰ期开拓运输系统为公路+斜溜槽联合开拓运输，但面对日益严峻的环保督查，该矿山已完成斜溜槽部分的升级改造，增加雾炮处理，但实际效果不显著。同时，因分期开采，面对紧张的生产需求，该矿山的运输系统已无法满足现有的生产和环保要求，急需对该矿山开拓运输系统进行优化改造，减少扬尘对环境的影响，提高采矿效率和降低成本，以适应露天开采变化的新状况，实现整体矿山的可持续发展。

1矿山概况

根据该灰岩矿矿体埋藏特点和开采技术条件，综合考虑该矿山采用露天开采方式，以提高生产效率、降低生产成本。建设初期，经过勘探，确认该矿顶板为第四系更新统黄土，其覆盖率高达81%，覆盖厚度平均达到57.3 m，在wt1206处黄土覆盖最深达到108 m。如果集中对黄土进行剥离，则需很大的投入与较长的时间。为了降低基建投资，争取时间进行黄土层的剥离，尽快投入生产，将矿山开采分为Ⅰ期和Ⅱ期进行。

该露天矿Ⅰ期采用公路+斜溜槽联合开拓运输方案，由矿车运输至斜溜槽系统，卸矿至853 m平台溜槽底部矿仓，再经二次装载运输至破碎站，经破碎后通过胶带机输送至预均化堆场。

经过多年开采，现已形成7个开采台段，9个剥离台段。在矿区西南部，于850 m平台处设置破碎站卸料平台。矿山运矿道路均为矿山开采时预留于台段间，双车道，道路宽12 m，联络道路现已修筑至1 066 m平台。

因矿山地形受限，同时考虑该矿山顶盖为风成黄土，具有湿陷性，不利于公路运输，而利用矿石的自重运输，其经营费用仅为汽车运输的20%~50%，结合地质地形可得出溜槽运输具有较大的优越性。特此，该矿山Ⅰ期现有开拓运输系统为公路+斜溜槽联合开拓运输，见图1所示。

2矿山面临的难题

从公司运营现状看，该矿山面临能力不足、环保不达标的难题。

该灰岩矿目前仅取得了Ⅳ-Ⅵ勘探线的《安全生产许可证》，开采范围仅限制在Ⅰ期，但Ⅰ期可采矿量约800万t，并且夹杂有次料，对于厂区后期生产具有一定的影响，Ⅱ期建设与Ⅰ期开采的有序衔接，是保证厂区生产的重中之重。

其次，Ⅰ期Ⅳ-Ⅵ勘探线开采范围是整个矿区范围内黄土覆盖厚度最薄的区域，平均厚度仅为15 m，首采时基建工程量和矿山剥离量少。目前Ⅱ期建设过程中，覆土量较大，黄土覆盖厚度平均达到57.3 m，最大厚度可达108 m，矿山剥离量极大，运输困难。

同时，Ⅰ期采用的公路+斜溜槽联合运输系统，其中斜溜槽系统存在扬尘大、安全系数低等问题，已满足不了现阶段环保要求。前期，公司针对斜溜槽系统进行升级改造，对其增加雾炮抑尘，取得了一定效果，但仍不能满足环保要求。

针对该矿山存在的以上问题，公司决定对整个矿山开拓运输系统进行优化改造，一是解决日益严峻的环保压力，二是缓解Ⅱ期剥离量大带来的运输困难问题。Ⅱ期剥离运输问题解决后，Ⅰ期与Ⅱ期的衔接问题就能迎刃而解，从而实现水泥生产厂区原材料的保供。

3开拓运输系统优化方案比选

开拓运输系统是露天矿的中心环节[3]。采矿场、排土场、选矿厂三者构成露天矿山的三大骨架，连接采矿场与排土场的排岩运输系统，连接采矿场与选矿厂之间的矿石运输系统则是矿山的动力血液循环系统；露天矿防洪排水、环保、水土保持治理则是排泄系统。三大骨架和两大系统的合理布置，决定着矿山的生产能力和经济效益[4]。基于此，开展开拓运输系统优化方案的比选工作。

3.1方案一：密闭处理溜槽系统

保留公路+斜溜槽联合开拓运输系统，对溜槽系统进行密闭处理。根据现有地形特点，预设计屋面顶高约12 m，檐口高9.5 m，溜槽上梁底平齐，建筑面积约2 650 m2须棚化密闭，投资预算为315万元。堆矿平台封闭工程采用分段设计，挡墙以上坡面基础设置在溜槽侧边山体之上，净高约9.3 m，溜槽正对面爆破清理出基础平台直接搭接，靠两侧山体之间设置截水沟及排水沟，防止雨水对密封棚的影响。整个结构，上部采用钢网架结构，单层压型钢板封闭，测算费用投资为1 611万元，合计溜槽系统密闭方案前期基建投资为1 926万元。通过测算，该方案涉及到的溜槽上口卸料、堆矿平台铲装，综合运输成本为1.53元/t。

3.2方案二：实施单纯的公路开拓运输系统

放弃公路+斜溜槽联合开拓运输系统，实施单纯的公路开拓运输系统。破碎站至912 m开采平台运矿，按照露天矿山三级道路标准设计，四类车宽双车道，整个运矿道路的建设费用为355万元。同时，更改为公路运输后，需增加矿用自卸汽车，其费用为560万元，此方案合计投资915万元，并且，变更为公路运输后，运输成本为1.61元/t。

3.3优化方案比较分析

对以上两种可行性方案的对比（见表1所示）：经济方面，公路开拓运输相比于溜槽系统密闭，基建投资可节省1 011万元，运输成本则增加0.08元/t；安全可靠性方面，溜槽系统密闭方案高度及跨度较大，施工难度大；同时，Ⅱ期矿山覆土剥离量巨大，溜槽实际运行中，底部堆积大量黄土，如若封闭，其处理难度加大，人员安全风险较之前提升，矿山爆破产生的飞石会对密封棚的安全产生一定的影响。而公路开拓运输具有较高的灵活机动性，对装载地点经常变动的露天矿开采作业有极强的适应性[5]。综合考虑后，将开拓运输系统由公路+斜溜槽联合开拓运输变更为单纯的公路开拓运输。

4结束语

公司利用单纯的公路开拓运输系统对矿山开拓运输系统进行了优化改进，目前已彻底解决了溜槽放矿时的扬尘问题，满足了水泥生产厂区对矿石的需求。总结该项目的实践，结论如下：

（1）提高了采矿运输效率，确保了厂区生产原材的供应。经过对运输系统的优化改进，不再需要矿车将矿石运输至斜溜槽口放料后再经过倒运才可达到破碎系统，直接将矿石通过矿车运输至破碎系统，减少中间倒运环节，即可减少铲装作业设备以及放料停歇时间，提高了采矿运输效率，进而有效提高了整体采矿效率，降低了采矿成本。

（2）减少了对环境的影响，确保环保要求 达标[6]。取消斜溜槽运输后，从根源上解决了在放 矿过程中的扬尘问题，减少了对环境的影响，保证 了环保的相关要求。在单纯的公路运输系统中，运 矿道路两旁增加了喷淋系统，增加了道路洒水频 次，能将车辆通行扬尘控制在最低状态。

（3）优化采矿成本，实现降本增效。通过对 开拓运输系统的优化改造，在保证环保达标的前 提下，减少了改造初期的成本投入，节省1 011万 元，运输成本每吨增加0.08元，该矿山按年生产能 力190万t计算，每年运输成本增加15.2万元，开采 年限按30年计算，则整体采矿结束需增加运输成本 仅456万元。综合计算，本次优化节省成本500余万 元，为企业降低了生产成本。

（4）实现矿山可持续运营。实施优化措施 后，保证了在Ⅰ期矿山开采的同时，Ⅱ期矿山建设 活动持续进行，确保了矿山整个生产接续进行，保 证了厂区内水泥生产对原材料的需求。

总之，该矿山开拓运输系统的优化，不仅优化了采矿效率和运营成本，还减少了生产对环境的 影响，实现了矿山的可持续运营。

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