晉寧磷礦采區(qū)至大柳樹運輸?shù)缆吩O(shè)計研究與實現(xiàn)

田大明 柏樹豐 王智能

（云南磷化集團有限公司，云南 昆明650600）

1 引言

晉寧磷礦1981年建礦，礦山投產(chǎn)以后又經(jīng)過技術(shù)改造，目前實際采選能力可達200萬t／a以上，其開采范圍主要在6號坑。采區(qū)至大柳樹排土場運輸?shù)缆罚擁椖恐饕?wù)于晉寧磷礦大柳樹排土場的排土運輸。由晉寧磷礦自主選線、設(shè)計、施工。2012年7月晉寧磷礦確定大柳樹村旁往大河水庫向峽谷段為排土場，8月并進行該段地形測量，9月組織相關(guān)人員進行排土場初步方案設(shè)計，經(jīng)過礦及公司相關(guān)部門充分論證，最終確定采用該地段作為采區(qū)的排土場。排土場詳細設(shè)計委托昆明理工大學(xué)，采區(qū)到采排土場運輸?shù)缆酚蓵x寧磷礦負責(zé)，包括選線、設(shè)計、施工及租用土林地等相關(guān)事宜。

線路走向為東北向，西起晉寧礦6號坑114線東擴境界開始（K0+000），東至大柳樹村口左側(cè)處終止（K2+742.22），路線全長2.7422km。大柳樹運輸?shù)缆返某晒嵤?，滿足了晉寧磷礦深部開采排土運輸?shù)男枰矠榻窈蟛蓞^(qū)外道路設(shè)計及施工提供了理論依據(jù)及技術(shù)支撐，積累了實踐經(jīng)驗，具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。

2 現(xiàn)場條件

2.1 氣候條件

根據(jù)三十年氣象觀測資料統(tǒng)計，年平均氣溫14.6℃，年平均降雨量為925.4毫米，日最大降雨量為165.4毫米，年平均相對濕度73%，年平均蒸發(fā)量1874毫米。雨季多集中在6～10月份，占全年降雨量的80%以上，11月至次年5月為干季，四季多西南風(fēng)，秋冬季節(jié)時有東北風(fēng)天氣出現(xiàn)。

2.2 地形、地質(zhì)條件

據(jù)地質(zhì)資料描述，場地屬于第四系沖洪積層。上部為褐黃色粘土夾粉砂、細砂沖擊層，其下為細晶白云巖夾翠綠色頁巖和細-中晶白云巖、礫巖、石英砂巖、含礫石英砂巖。

2.3 地震烈度

根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》和《云南省各地縣地震烈度分區(qū)》，全線位于7度區(qū)，橋涵及其它構(gòu)造物按8度進行抗震設(shè)防。

2.4 現(xiàn)場水、電、路

施工現(xiàn)場可充分利用礦區(qū)現(xiàn)有的水、電、路生產(chǎn)系統(tǒng)和輔助生產(chǎn)系統(tǒng)。

3 多方案選線及優(yōu)化比選

3.1 路線方案選線

根據(jù)礦山運輸?shù)缆返膶嶋H情況，確定公路等級為四級，時速20km／h，最大縱坡為10%。我們考慮在符合礦山發(fā)展需要的前提下，結(jié)合自然條件選定合理的路線，達到行車迅速、安全、舒適并使筑路費用與使用質(zhì)量得到正確的統(tǒng)一。在設(shè)計組選線中，我充分利用地形地勢，回避不良地段，正確運用技術(shù)標準，保證線形的均衡性，從行車安全、暢通和施工，養(yǎng)護的經(jīng)濟、方便，使路線平、縱、橫三個面結(jié)合，力求平面短捷舒順，縱斷面平緩均勻，橫斷面穩(wěn)定經(jīng)濟，并注意山、水、林、路的綜合治理，做到少占耕地，始終貫徹工程經(jīng)濟與運營經(jīng)濟相結(jié)合的原則。

我們采用圖紙上定線與現(xiàn)場選線相結(jié)合，最終確定三條線路，分別是方案A線、方案B線、方案C線。方案如圖1方案線路平面圖。

A線：起點→小寶山→采石場→埡口左→終點（大柳樹村左）

B線：起點→羊鍵村大溝→大柳與羊健交叉路→埡口→終點（大柳樹村左）

C線：起點→羊鍵村→羊健村北山腳→埡口右→終點（大柳樹村右上方）

3.2 路線方案優(yōu)化比選

路線各備選方案比選中，既要考慮到評價研究的任務(wù)，也要符合客觀現(xiàn)象本身的特點和性質(zhì)及其運動規(guī)律。對每一個評價對象是公平的、可比的，既要考慮研究的目的和需要，也要照顧到客觀條件的可能性，是否具有可操作性。方案比選工作深入細致與否，很大程上體現(xiàn)了勘測設(shè)計人員路線設(shè)計水平和工程項目技術(shù)經(jīng)濟等指標的合理性。鑒于以上考慮，為避免在路線評選過程中的盲目性、片面性和主觀性，我們對確定的三條線路進行科學(xué)的評判。各方案主要經(jīng)濟指標（如表1所示）。

表1 主要經(jīng)濟指標

基于上述比選原則分析，三個方案各有所長，其特點如下：

A方案，路線長2.91km優(yōu)點是占用耕地最少，施工不影響附近村民生活，絕大部分線路無需租用土林地，建造成本居中，缺點是線路通過9號坑，下部壓礦；

B方案，路線長2.74km，優(yōu)點是施工和營運不影響附近村民生活，線路短，營運成本低，可作為9號坑備用公路，可操作性強，工期短。缺點是占用耕地多；

C方案，路線長3.05km，優(yōu)點是占用耕地少，缺點是施工及運營易影響羊健村民生活，終點段右上方挖邊坡，對左下方大柳樹村存在安全隱患。

數(shù)字電子地形圖的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的礦山測圖模式［3］。其抓住空間數(shù)據(jù)的本質(zhì)特征，以數(shù)據(jù)為核心，從數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換的各個環(huán)節(jié)進行有效的控制，使數(shù)據(jù)一次性輸入后，不僅能在測繪的各個應(yīng)用層面進行共享，同時也能夠順利地與各種其他同類軟件和GIS系統(tǒng)進行無損數(shù)據(jù)交換。

以地理信息系統(tǒng)為平臺，通過選線、設(shè)計參數(shù)、線形設(shè)計道路設(shè)計理論，我們對每個選線方案進行優(yōu)化比選。結(jié)合礦山目前的實際情況，設(shè)計組最終確定B方案線路為首選線路。西起K0+000晉寧磷礦6號坑114線東擴境界開始，東至K2+742.22的大柳樹。路線于K0+650跨越羊鍵村門口大溝，于K1+500交匯羊鍵村與大柳樹村機耕路交叉口，沿大柳樹村老路布線，過埡口K2+000至大柳樹終點。

4 道路設(shè)計

設(shè)計主要技術(shù)指標：路面寬20m，路拱1.5%，填方邊坡1∶1.5，挖土方邊坡1∶1，行車時速20km／小時，碎石土路面?？v線最大地面高程為2319.70m，最小高程為2250.16m。

設(shè)計組對公路的平、縱、橫三個面應(yīng)進行綜合設(shè)計，保證路線的整體協(xié)調(diào)，做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理，考慮車輛行駛的安全舒適性以及駕駛?cè)藛T的視覺和心理反應(yīng)，引導(dǎo)駕駛?cè)藛T的視線，保持線形的連續(xù)性，避免采用長直線，并注意與當(dāng)?shù)丨h(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)；路線盡量避免穿過地質(zhì)不良地區(qū)，最大限度減少挖填工程量，道路各項技術(shù)指標滿足排土運輸要求。充分發(fā)揮選進技術(shù)的優(yōu)勢，利用計算機以數(shù)字地面模型儲存的實測數(shù)據(jù)，進行全套的路線自動化設(shè)計。設(shè)計流程［1］平面設(shè)計系統(tǒng)的流程圖（如圖2所示）、縱斷面設(shè)計系統(tǒng)的流程圖（如圖3所示）、橫斷面設(shè)計系統(tǒng)的流程圖（如圖4所示），主要設(shè)計圖紙有平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖，運輸?shù)缆菲娇v縮略圖（如圖5所示）。

5 道路施工

在確定本項目由晉寧磷礦組織施工后，我們立即成立大柳樹運輸?shù)缆肥┕ゎI(lǐng)導(dǎo)小組，編制詳細施工組織設(shè)計，建立健全施工質(zhì)量審核和保證體系。

本工程嚴格按國家有關(guān)施工和驗收規(guī)范、規(guī)程及設(shè)計圖紙組織施工，施工全過程的質(zhì)量控制按照公司的《質(zhì)量手冊》、《程序文件》和《作業(yè)指導(dǎo)書》進行。

依據(jù)我們編制的施工方案和技術(shù)交底及現(xiàn)行的國家規(guī)范、標準要求，組織施工。周密精心布署，嚴格按圖紙和施工技術(shù)規(guī)范實施。堅持“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針。開展驗收監(jiān)測工作和編制驗收報告，并接受有關(guān)部門日常監(jiān)督檢查。

6 項目應(yīng)用情況及經(jīng)濟、社會效益

自主選線、設(shè)計、施工，使得道路修建成本大大降低，工程2013年4月投入使用，運行情況良好，截止2014年底，共承擔(dān)1076萬立方米運輸任務(wù)，為中藍連海設(shè)計研究院設(shè)計的《晉寧磷礦接續(xù)開采方案》的實施拉開了序幕，對礦山開采的可持續(xù)性得以充分保障，減輕了目前西采區(qū)排土場和南擴排土場巨大壓力。推廣應(yīng)用情況。

1）截止2013年底，東二采區(qū)采出一級品礦26.986萬噸，浮選礦35.3萬噸。

2）道路位于8、9號坑?xùn)|則，可作為8、9號坑外排運輸?shù)囊粋€備用道路。大柳樹排土場一期場容設(shè)計1211萬立方米，對已論證的大柳樹排土場二期、三期擴容，有望增加1000萬～2500萬立方米，所以，大柳樹運輸?shù)缆返慕ㄔO(shè)存在很大運輸潛力。

3）采區(qū)至大柳樹運輸?shù)缆返某晒嵤?，對晉寧磷礦2013年及2014年采區(qū)運輸?shù)缆吩O(shè)計優(yōu)化及施工起典范作用，包括8號、9號坑運輸?shù)缆吩O(shè)計和東一采運輸?shù)缆窚y設(shè)優(yōu)化。

7 結(jié)語

大柳樹運輸?shù)缆肥怯傻V山自主選線、設(shè)計、施工，會聚了測量、采礦、地質(zhì)三大礦山核心專業(yè)優(yōu)秀技術(shù)人員，充分發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢，完成和執(zhí)行情況良好。緩解了礦山剝離的內(nèi)排壓力，對礦山和公司的可持續(xù)性發(fā)展起到積極作用，其產(chǎn)生的社會效益與間接經(jīng)濟效益十分明顯。是典型的“大柳樹運輸?shù)缆纺Ｊ健?，該案例可在公司各礦山推廣及應(yīng)用。

（1）以測繪地理信息技術(shù)為基礎(chǔ)平臺，實現(xiàn)了基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)在礦山各個應(yīng)用領(lǐng)域大的深入融合；

（2）自主選線設(shè)計、施工，實施多方案優(yōu)化比選。借助計算機輔助成圖，效率突出，效益明顯；

（3）根據(jù)項目特點、交通特性，明確公路功能及類別；全面的施工組織設(shè)計及有效的施工管理手段；

（4）解決了人才的“多余”與“不足”、人才的培養(yǎng)與穩(wěn)定、有效的資金平衡與投入、先進設(shè)備的潛力挖掘等諸多問題，實現(xiàn)了礦山技術(shù)人員和設(shè)備服務(wù)效益最大化［8］；

（5）案例無疑對具有特殊性的礦山運輸?shù)缆窚y設(shè)探索產(chǎn)生積極影響。