高海拔敏感環(huán)境下某金銅礦集中運(yùn)輸方案優(yōu)選*

譚 卓 任衛(wèi)東

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司）

綠色礦山建設(shè)是礦山可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路，高海拔礦山在建設(shè)過程中，一旦植被遭到破壞，其恢復(fù)難度較低海拔區(qū)域更大，面臨的問題更多。因此，針對環(huán)境優(yōu)美型高海拔礦山開采提出了更高的要求［1-3］。

礦山開采中，運(yùn)輸是必不可少的一環(huán)，合理的運(yùn)輸方式不僅與礦山規(guī)模、開拓系統(tǒng)布置相關(guān)，還與地表環(huán)境緊密聯(lián)系，同時還要兼顧項(xiàng)目投資、成本、生產(chǎn)運(yùn)營管理等多方面因素［4-6］。礦山開采運(yùn)輸主要有卡車運(yùn)輸、膠帶機(jī)運(yùn)輸、電機(jī)車運(yùn)輸3種方式，一個開拓系統(tǒng)中，往往可能幾種運(yùn)輸方式相結(jié)合。本文針對新疆某高海拔礦山，多尺度對比分析3種運(yùn)輸方式對礦山開采的影響，確定最優(yōu)運(yùn)輸方案，為環(huán)境敏感型高海拔礦山的開拓運(yùn)輸設(shè)計(jì)提供參考。

1 礦山概況

某礦區(qū)位于新疆西天山西段，屬中—高山區(qū)，地勢南北高、中間低，海拔高程為2 425～3 650 m。區(qū)內(nèi)相對高差達(dá)1 000 m以上，地形切割強(qiáng)烈，山勢陡峻，礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面為2 425 m。礦床為具斑巖特征的巖漿期后熱液型金（銅）礦床，主要賦存于F5和F62個次級斷裂構(gòu)造之間。礦體圍巖主要為二長花崗巖、花崗閃長巖、堿長花崗巖、閃長巖、閃長玢巖、灰?guī)r。

礦區(qū)環(huán)境優(yōu)美，地表植被豐富，山坡陰面基本分布有密林，植被一旦破壞，難以修復(fù)。選廠占地最大，廠址既要開闊，地形坡度也不能太大，以便選廠能夠充分結(jié)合地形布置，少破壞草場，避免破壞林地。經(jīng)過現(xiàn)場多次踏勘及對廠址進(jìn)行充分論證，最終選定在科克薩伊河?xùn)|側(cè)岸邊，地形標(biāo)高為2 500 m左右。

經(jīng)過多方案論證，選擇上下采區(qū)同時開采，開采標(biāo)高為1 860～2 945 m，中段高度為50 m。結(jié)合地表地形以2 500 m水平為界，2 500 m水平以上為上采區(qū)，采用平硐+溜井開拓運(yùn)輸方案，上采區(qū)各中段礦石采用20 t井下卡車運(yùn)輸至主溜井后下放至2 500 m主平硐。2 500 m以下為下采區(qū)，采用平硐+斜坡道開拓運(yùn)輸方案，下采區(qū)礦量絕大部分集中在2 500 m平硐以下300 m內(nèi)，采用無軌斜坡道開拓，20 t井下卡車運(yùn)輸?shù)V石和廢石。上下2個采區(qū)礦石將集中運(yùn)輸至2 500 m標(biāo)高選廠。2 500 m標(biāo)高工業(yè)場地有限、環(huán)境優(yōu)美，需要根據(jù)實(shí)際選擇最合適的出地表集中運(yùn)輸方案。

2 出地表集中運(yùn)輸方案

礦石集中通過2 500 m水平運(yùn)出地表，結(jié)合礦山現(xiàn)場地形地貌，提出3種運(yùn)輸設(shè)計(jì)方案：皮帶運(yùn)輸方案（方案Ⅰ）、井下卡車運(yùn)輸方案（方案Ⅱ）、電機(jī)車無人駕駛運(yùn)輸方案（方案Ⅲ）。

2.1 皮帶運(yùn)輸方案

上采區(qū)生產(chǎn)能力為2 000～3 000 t/d，礦石在中段內(nèi)通過井下卡車轉(zhuǎn)運(yùn)至15勘探線位置主溜井（基建期2 600～2 450 m），通過主溜井破碎硐室內(nèi)破碎機(jī)破碎后下放至2 450 m皮帶裝礦水平，通過皮帶斜井（傾角10°）+皮帶平硐內(nèi)皮帶運(yùn)輸至選廠。下采區(qū)礦石通過20 t井下卡車經(jīng)斜坡道運(yùn)輸至主溜井2 500 m卸礦水平，將礦石卸載于主溜井（27勘探線附近），礦石經(jīng)破碎后下放至2 450 m皮帶裝礦水平，通過皮帶斜井（傾角10°）+皮帶平硐內(nèi)皮帶運(yùn)輸至選廠。皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)（平硐+斜井）與2 500 m無軌平硐分開設(shè)置。皮帶平硐長620 m，皮帶斜井長324 m，皮帶寬1 m，配套電機(jī)功率為250 kW。皮帶運(yùn)輸方案線路布置見圖1。

2.2 井下卡車運(yùn)輸

考慮到上下采區(qū)中段采用全無軌開拓，礦石采用汽車運(yùn)輸，粗碎設(shè)在地表，與選廠其他車間統(tǒng)一設(shè)置。

上采區(qū)生產(chǎn)能力為2 000～3 000 t/d，礦石通過溜井下放至2 500 m集中運(yùn)輸主平硐，采用4臺20 t井下卡車通過2 500 m集中運(yùn)輸主平硐將礦石運(yùn)輸至選廠。2 500 m集中運(yùn)輸主平硐長1 250 m，凈寬4 m，采用單車道+錯車道布置形式，巷道一側(cè)設(shè)躲避硐室。

下采區(qū)生產(chǎn)能力為2 000～3 000 t/d，礦石采用20 t井下卡車進(jìn)行運(yùn)輸，卡車及人員材料等通過2 500 m無軌平硐、斜坡道進(jìn)入井下中段，礦石重車通過斜坡道、2 500 m無軌平硐口運(yùn)輸至選廠。2 500 m無軌平硐與上采區(qū)2 500 m集中運(yùn)輸主平硐平行設(shè)置，長1 350 m，凈寬4 m，采用單車道+錯車道布置型式，巷道一側(cè)設(shè)躲避硐室。井下卡車運(yùn)輸方案線路布置見圖2。

2.3 電機(jī)車無人駕駛運(yùn)輸方案

考慮采用電機(jī)車無人駕駛運(yùn)輸，粗碎設(shè)在地表。上采區(qū)生產(chǎn)能力為2 000～3 000 t/d，礦石通過溜井下放至2 500 m集中運(yùn)輸主平硐，采用CTY15/7G型蓄電池式電機(jī)車，雙機(jī)一次牽引9輛4 m3側(cè)卸式礦車運(yùn)輸?shù)V石，2列車同時運(yùn)行，礦石從中段溜井運(yùn)至2 500 m平硐外卸載，鋪軌采用33 kg/m鋼軌、762 mm軌距，最小轉(zhuǎn)彎半徑為30 m；線路平硐內(nèi)設(shè)錯車道1個，錯車道直線長度為50 m，總長為75 m。2 500 m集中運(yùn)輸采用無人駕駛技術(shù)，實(shí)現(xiàn)裝礦、運(yùn)輸、卸礦自動化運(yùn)行，遠(yuǎn)程智能調(diào)度控制。2 500 m主平硐長1 200 m，凈寬3 m。運(yùn)輸平硐內(nèi)設(shè)井下電機(jī)車機(jī)修硐室及充電硐室。

下采區(qū)礦石通過斜坡道運(yùn)輸至2 550 m中段后卸于上采區(qū)主溜井中，破碎后經(jīng)上采區(qū)2 500 m主平硐采用電機(jī)車運(yùn)出地表。下采區(qū)無軌平硐口作為下采區(qū)人員、材料進(jìn)出通道，同時兼作輔助進(jìn)風(fēng)口。

礦石通過電機(jī)車運(yùn)輸至地表后卸載于礦石堆場，通過裝載機(jī)轉(zhuǎn)載至選礦原礦倉。

3 開拓方案比選

根據(jù)提出的3種礦石集中運(yùn)輸方案，從井巷工程、設(shè)備投資和地表總圖幾個方面進(jìn)行投資估算，并從經(jīng)營成本、工資及福利、材料消耗等方面進(jìn)行費(fèi)用現(xiàn)值分析，分別見表1和表2。

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根據(jù)對比結(jié)果，井下卡車運(yùn)輸方案投資最低，皮帶運(yùn)輸方案投資最高，綜合考慮經(jīng)營成本等情況下，皮帶運(yùn)輸方案費(fèi)用現(xiàn)值最低，井下卡車運(yùn)輸方案最高。

采用方案Ⅰ皮帶運(yùn)輸，礦石通過皮帶直接進(jìn)選廠，生產(chǎn)銜接好，工藝流程短，粗碎設(shè)在井下，皮帶采用皮帶廊封閉，有效解決冬季礦石結(jié)凍問題，地表占地最少，減少了對地表環(huán)境的破壞；整體運(yùn)營成本低。但是礦石集中運(yùn)輸采用皮帶平硐+皮帶斜井運(yùn)輸，礦石溜井基建至2 450 m標(biāo)高，可比基建工程量大，工程投資高，費(fèi)用現(xiàn)值大。

采用方案Ⅱ汽車運(yùn)輸，機(jī)動靈活，生產(chǎn)銜接順暢，服務(wù)期內(nèi)費(fèi)用現(xiàn)值少。明顯缺點(diǎn)為所有礦石均通過汽車運(yùn)出，年運(yùn)營成本高，隨著燃油價格的上漲，運(yùn)營成本將進(jìn)一步增高；且設(shè)地表堆場，占地大，破壞地表生態(tài)環(huán)境，礦石易結(jié)凍；井下柴油設(shè)備多，工作環(huán)境較差，特別是對進(jìn)風(fēng)污染大。

采用方案Ⅲ電機(jī)車無人駕駛運(yùn)輸，運(yùn)營成本較低，井下環(huán)境相對較好。明顯缺點(diǎn)為下采區(qū)礦石必須通過斜坡道運(yùn)輸?shù)? 550 m水平，再卸載到主溜井內(nèi)才能轉(zhuǎn)載至電機(jī)車，整體方案運(yùn)營成本較高。電機(jī)車運(yùn)輸方案地表挖填方工程量大，擋墻等工程量大，破壞地表生態(tài)環(huán)境，且邊坡較陡，滑坡風(fēng)險大，礦石卸載于地表堆場，礦石易結(jié)凍，進(jìn)選廠必須經(jīng)過倒裝，工藝環(huán)節(jié)較多。

綜合分析，結(jié)合工藝流程、工程投資、運(yùn)營成本、地表生態(tài)環(huán)境、井下生態(tài)環(huán)境等多方面進(jìn)行對比分析，推薦采用皮帶運(yùn)輸作為本工程礦山集中運(yùn)輸方案。

4 結(jié)語

針對新疆某金銅礦地處高海拔環(huán)境敏感性區(qū)域，對其開拓系統(tǒng)2 500 m集中運(yùn)輸水平提出了皮帶運(yùn)輸、汽車運(yùn)輸、電機(jī)車無人駕駛運(yùn)輸3種方案，結(jié)合工藝流程、工程投資、運(yùn)營成本、地表生態(tài)環(huán)境保護(hù)、井下生態(tài)環(huán)境等多方面進(jìn)行對比分析，確定皮帶運(yùn)輸方案最優(yōu)。皮帶運(yùn)輸方案具有生產(chǎn)銜接好，工藝流程短等優(yōu)點(diǎn)，皮帶廊封閉運(yùn)輸，有效解決冬季礦石結(jié)凍問題，地表占地最少，減少了對地表環(huán)境的破壞，整體運(yùn)營成本低。本次方案優(yōu)選為環(huán)境敏感型高海拔礦山的開拓運(yùn)輸方式選擇提供了借鑒和參考。