罗河铁矿环形井底车场柔性化设计改进

何晓文

(安徽马钢罗河矿业有限责任公司)



罗河铁矿环形井底车场柔性化设计改进

何晓文

(安徽马钢罗河矿业有限责任公司)

摘要马钢罗河铁矿针对车场运输能力不足，环形车场生产与基建、维修之间的刚性制约等问题，采取加大曲线半径、新增独立空车道、创新设计“柔性组合式井底车场”等措施，消除了原车场各穿脉运输平巷的刚性弱点，提高了车场的整体运输能力。

关键词井底车场环形折返式柔性设计

罗河铁矿为新建特大型井下矿山，于2007年1月经国家发改委核准，被列入安徽省“861”行动计划重点工程建设项目。罗河铁矿位于安徽省合肥市庐江县境内，采矿权面积为4.76 km2，批准储量为3.4亿t，矿床平均全铁品位为34.47%。矿体形态为不规则似层状，走向长1 911 m，宽1 099 m，厚度2.03～141.68 m，平均59.66 m，埋深445～813 m，倾角10°～12°。矿山规划规模为1 000万t/a，分期开发。一期开采规模为300万t/a，产品为全铁品位为65%的铁精矿96.87万t和硫品位为43%的硫精矿26.5万t。矿山采用竖井开拓、阶段或分段空场嗣后充填采矿法，井底车场为有底部结构环形车场，在基建及试运行阶段发现线路设计技术标准偏低，运输能力不足等问题。为此，根据矿山规划发展总体要求，东区井底车场按照530万t/a进行了柔性化设计改进，改进后满足了现场生产要求。

1井底车场原设计存在的问题

1.1原设计方案

(1)总体平面设计。车场整体平面结构为大环形状、近南北向布置，主副井及调车场位于车场北部，车场南部共设7条运输穿脉(以下简称1#～7#穿)，穿脉北端设运输联道(以下简称北环)将其连通，空车道与1#穿连接，重车道与北环连接；穿脉南端设运输联道(以下简称南环)将各穿连通；进风井石门与南环垂直连接，车场东侧布置井下炸药库。

(2)车场纵向设计。以“水仓入口～车场水窝”为轴线，南北高、中间底，东南区局部反坡。

(3)线路设计。轨距为900 mm，最小曲线半径为45 m，1/6道岔，38 kg/m钢轨，线路坡度为3‰～5‰，直流550 V架空线路供电。

(4)运输方式设计。车列受矿后，电机车牵引10 m3矿车至矿石主溜井、1.2 m3矿车至副井，主溜井卸载站与副井调车场平行布置，采用环形顺时针单向运输方式，信集闭控制(见图1)。

图1　改进前-560 m阶段运输井底车场平面布置

1.2原设计存在的问题

(1)车场运输能力不足，设计缺乏柔性。重车道、空车道及1#穿、南环、北环等外环任何一条运输巷发生故障时，矿山面临全线停产威胁。

(2)基建时间长，投资大。该矿溜井共有72条，矿山投产只需22条溜井，其他非当期放矿漏斗安装闲置。

(3)排水成本较高。1#穿及东南部矿坑水汇集到车场水窝后，需泵送至水仓。

(4)线路设计技术标准偏低，运输效率较低，易发生掉道故障。

2技术改进方案

根据矿山规划发展总体要求，东区井底车场最大运能按照530万t/a进行柔性化设计改进，技术改进方案如下：

(1)保持“重下空上、安全经济”的设计原则，即：确保重车下行、自然流水，且重车下行2.5‰≤坡度≤5‰、空车上行坡度≤7‰。

(2)提高有轨线路技术标准。保持轨距900 mm不变，最小曲线半径由45 m加大至60 m，道岔型号由原1/6加大至1/7，轨型型号由原38 kg/m加大至43 kg/m。

(3)确定“一面两点”的优化方案。即：原设计的主副井进出车场的“层面”保持不变(改进后见图2)，以“重车道与北环交叉点、车场水窝处轨道中心点”为基点，整体调整“两点”以南的施工图，尽可能实现矿坑水自流，减少车场水窝的汇水量，达到低能耗、高效率、安全可靠的规范标准。

图2　改进后-560 m阶段运输井底车场平面布置

(4)新增独立空车道，消除1#穿兼做空车道的刚性弱点。

(5)创新设计“柔性组合式井底车场”，消除原车场各穿脉运输平巷的刚性弱点。新增340 m小北环，将原车场北环与空车道连接，构成“环形+折返式” 组合型井底车场。正常生产时车列按照环形顺时针单向运行；各穿脉有故障时，车列自故障点处可折返运行；重车道、空车道有故障时，利用双车头牵引，自卸载站任何一侧均可实现折返式运行。

(6)将南部进风大巷与二期规划的8#穿脉连接，近采场处布置采区斜坡道，可辅助二期开拓工程建设。

(7)在空车道～7#穿之间新增“东西联络道”，作为井底车场布置信集闭信号及六大系统设施的联道，提高安全保障度。

(8)将其他脉外硐室尽可能地调整到矿体边缘的东北、西南角脉内，如采区变、牵引变、通风变、检修硐室等，减少废石开拓量。

3技术指标验算与评价

(1)运行效率验算。环形车场平均运距为 4 120 m(其中：直道2 500 m，慢行道1 500 m)，设计正常运行速度为250 m/min、慢行速度为100 m/min、放矿平均速度为15 min/车列、调度待车为5 min/车列，改进后每车列循环周期约为45 min。

(2)生产能力验算。改进后，柔性组合式井底车场运输能力大大提高。在车场一期矿岩总运能 >320万t/a工况下，生产组织按照15h/d、3组列车计划，满足一期工程的要求；在车场远景规划矿岩总运能>530万t/a工况下，生产组织按照19.5 h/d、3组列车计划，也能满足矿山远景规划要求。

(3)安全性验算。矿山一期采选规模 300万t/a 时，矿岩、材料运输共4列，车列平均间距1 030 m，满足安全要求；矿山远景规划采选规模达 1 000万t/a，即该车场服务采选规模为500万t/a时，矿石运输3列，废石或材料运输2列，共5列，车列平均间距为824 m，也能满足安全要求。

(4)柔性度评价。“环形+折返式”组合型井底车场在“环形运输”的基础上，扩展了折返式运输功能，大大提高了生产柔性，任何一条运输巷发生故障时，均可实现折返式放矿运输。

(5)经济合理性评价。缩短了基建时间，减少安装工程占用资金3 000万元，节省了车场排水费用，减少了脉外硐室工程开拓量1.5万m3。

4结语

马钢罗河矿业通过对环形井底车场的柔性化设计改进，保持了传统环形井底车场生产能力大、安全可靠的优点，同时具备折返式运输功能，解决了环形车场生产与基建、维修之间的刚性制约。改进设计后的车场具有逐段施工、逐步投入的机动性，在井底车场基建和维修时，可以保障基建或生产秩序正常运行，具有极为广泛的推广价值。为保证安全生产，井底车场调度系统仍需同步完善。

(收稿日期2015-12-02)

何晓文(1968—)，男，主管，高级工程师，231562 安徽省合肥市庐江县罗河镇合铜路。