庙子沟铁矿开拓运输方案优选*

2022-11-04赵京林张春阳

现代矿业 2022年10期

赵京林张春阳王星

（1.龙佰集团攀枝花矿产品有限公司；2.武汉理工大学资源与环境工程学院；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室）

开拓运输是矿山生产环节的重要枢纽，开拓运输的设计与选择与矿山生产成本息息相关，目前开拓运输的方案研究也是矿山工作者关注的重要内容之一。李忠元等［1］为缓解矿山溜槽扬尘的问题，提出将公路+斜溜槽联合开拓运输系统变更为公路开拓运输系统；张建忠等［2］针对3类运输方案进行了优选，认为溜槽+公路开拓方案更适合于鸭溪顺发采石场的运输环境，并布置了合理开拓方案；王斌等［3］确定了矿石半移动破碎站—胶带机开拓运输系统的最佳工艺布置方式；李延飞等［4］提出了胶带斜井开拓运输方案，该方案有助于深井矿山建设。

此外，陈峰等［5］针对某凹陷露天矿，提出了半移动破碎站+地表胶带方案；孟兴国等［6］对全国典型大型凹陷露天矿最经济合理的运输方式进行过全面技术经济分析；赵运涛［7］认为公路—平硐—溜井联合开拓运输方案相较于公路—汽车开拓运输方案在经济效益上有明显的优越性；傅新华等［8］经过合理设计，最后确定出东露天矿合理运输系统。这些相关成果不仅解决了相应矿山开拓运输问题，另一方面也为本项目提供了参考。

红格北矿区被分割为2个相邻的采矿权，即红格铁矿和庙子沟铁矿。随着浅部资源的日益枯竭，尽快开采庙子沟铁矿资源成为当前公司的紧迫工作。此外，根据《四川省矿产资源总体规划（2021—2025年）》，红格矿区被划定为四川省钒钛磁铁矿重点开采区。综上分析，为了推进红格北矿区资源持续开发，开展庙子沟铁矿开拓运输方案优选研究具有重要的经济和社会意义。

1 矿区概况

庙子沟铁矿属于四川省凉山彝族自治州会理市小黑箐乡管辖，与四川省攀枝花市盐边县攀西红格铁矿无边界相邻，矿权经多次变更后被龙佰集团四川矿冶有限公司收购，红格铁矿现已开采多年，形成年开采能力1 500万t（其中表内矿800万t）的大型露天钒钛磁铁矿，具有完整的矿石和岩石开拓运输系统。矿山现有2座破石站、2座破矿站，1座预分选厂，破石站采用胶带与热水塘排土场相连，直接形成排土能力，破矿站采用胶带与二选厂相连，可直接供矿，预分选与一选厂采用汽车运输，运距约1.3 km。庙子沟铁矿属于新建矿山，在红格铁矿的上部，目前尚未进行任何建设。由于2个矿山挨在一起，因此，本研究将结合已开采的红格铁矿，设计庙子沟铁矿开拓运输系统。

矿区平面分布详见图1，2个矿区挨在一起，排土场位于东南侧，因此，岩石（废石）从矿区东南侧运输到排土场，一共有2条运输系统，岩石运输系统的运输能力包含了目前已有的运输系统在内。选厂主要位于西南方，因此，矿石从西南侧运至选厂，运输能力也包含了目前已有运输系统。

红格铁矿原有矿石运输系统包括三部分，即汽车→矿石破碎站→胶带运输系统，汽车→预分选厂→汽车运输系统和全汽车运输系统；现有岩石运输系统包括两部分，即汽车→1#岩石破碎站→胶带运输系统和汽车→2#岩石破碎站→胶带运输系统。

庙子沟铁矿开拓运输方案选取需明确以下原则：①利用红格铁矿现有各类系统和设备；②生产工艺简单、可靠，技术先进；③基建工程量小，施工方便，确保新建工程尽早投入使用；④基建投资少，尤其初期投资少；⑤生产经营费低，经济效益好。基于上述要求，设计将综合考虑与已有各类系统、设备的衔接，同时兼顾经济效益，这也是本次设计的难点。

2 开拓运输方案设计

矿山的开拓运输方案设计需要结合选厂的位置考虑，目前庙子沟矿共有2座选矿厂，其中一选厂位于露天采场西南，通过道路与预分选厂连通，与预分选厂直线距离1.3 km；二选厂位于露天采场西侧，通过胶带与矿石破碎站连通，与矿石破碎站直线距离2.0 km。目前矿山正规划三选厂，位于露天采场西南，与露天采场直线距离5.0 km。

矿山生产过程中，采场矿石包括主采场区域矿石和扩帮区域矿石，矿石主要集中在+1 820～+1 505m。矿山现有矿石破碎站卸矿平台标高为+1 633 m，预分选厂卸矿平台标高为+1 655 m。开拓运输方案设计要充分利用已有系统、设备，经济效益最好，总的运输费用最低。

基于矿石开拓运输系统现状，结合露天采场上盘扩帮特点，在初步排产的基础上，结合红格矿已有开拓运输现状，考虑多个矿石开拓运输方案，最终推荐出2个运输方案参与比较，分别是方案一的破碎+胶带运输，以及方案二的汽车运输。

2.1 矿石开拓运输系统设计

2.1.1 破碎+胶带运输方案

矿石运输系统最大运输量3 000万t/a。在现有1#和2#矿石破碎站、预分选厂基础上，新建3#矿石破碎胶带运输系统。现有运输系统承担1 700万t/a的矿石运输任务，因此，3#矿石破碎胶带运输系统承担1 300万t/a矿石运输任务。

3#矿石破碎布置在露天采场西北端（图1），破碎机选择进口54-75型旋回破碎机，系统能力1 300万t/a，破碎站卸矿平台标高+1 610 m，胶带平台标高+1 592 m。矿石在采场工作面爆破后，由液压挖掘机装入自卸汽车，运至+1 610 m矿石破碎站，破碎后通过斜井胶带转运至三选厂。该方案第6年建成，第7年投入使用，服务至露天开采结束。

矿山+1 505 m（图1）坑底南北长1.2 km，东西宽0.58 km，下部矿量较大，考虑到后期深部矿石运输需求，3#矿石破碎站采用半移动破碎站布置形式，便于后期移设。

2.1.2 汽车运输方案

与破碎+胶带运输方案类似，汽车运输方案也需要充分利用现有1#和2#矿石破碎站、预分选厂，但不新建矿石破碎胶带运输系统，现有破碎站处理能力以外的矿石可采用汽车运输。要求现有运输系统承担2 200万t/a的矿石运输任务，其中全汽车运输承担800万t/a的矿石运输任务。

2.2 废石开拓运输系统设计

2.2.1 破碎胶带运输方案

废石运输系统最大运输量4 000万t/a。在现有1#和2#岩石破碎站基础上，新建3#岩石破碎胶带运输系统。现有运输系统承担1 800万t/a的岩石运输任务，3#岩石破碎胶带运输系统承担2 200万t/a的岩石运输任务。

3#岩石破碎布置在露天采场东南端（图1），破碎机选择进口63-89型旋回破碎机，系统处理能力2 200万t/a，破碎站卸矿平台标高+1 820 m，胶带平台标高+1 799 m。岩石在采场工作面爆破后，由液压挖掘机装入自卸汽车，运至+1 820 m岩石破碎站，破碎后通过斜井胶带转运至热田排土场。该方案第3年建成，第4年投入使用，共服务19 a。

2.2.2 全汽车运输方案

岩石运输系统最大运输量为4 000万t/a。充分利用现有1#和2#岩石破碎站，不新建岩石破碎胶带运输系统，现有破碎站处理能力以外的岩石采用汽车运输。现有运输系统承担1 800万t/a的岩石运输任务，全汽车运输承担2 200万t/a的岩石运输任务。

3 方案比选结果

3.1 矿石运输系统选择

针对上述2个方案进行技术经济比较。一选厂为老选厂，原矿处理能力为500万t/a；二选厂为近些年新建选厂，原矿处理能力为1 700万t/a。当矿山增产至原矿3 000万t/a后，现有选厂将难以满足矿山生产需求，富余的原矿或由新建的三选厂处理（方案一），或直接外销（方案二）。

如采用方案一，受矿区周边地形及矿权等限制，矿区周边只有规划中的三选厂位置具备建设新选厂条件，但距离矿区较远，采用胶带运输运距约为5.0 km。新建三选厂需要增加矿石破碎站与胶带运输系统投资。如采用方案二，矿石外销渠道与目的地还未明确，采场外运输距离未知。综上所述，本次方案对比仅比较矿石运往各破碎站运距，并对3#矿石破碎胶带运输系统投资进行评估，综合评估比选后，确定推荐方案。

因此，技术经济比较的内容为方案一新建3#矿石破碎站及汽车运送矿石至各破碎站的费用，以及方案二矿石运往各破碎站费用。方案比较采用投资费用累计现值比较法。因方案一中矿石经3#矿石破碎站破碎后的外部运输情况尚不明确，因此3#矿石破碎胶带运输系统未纳入方案比较范围。

将各方案年汽车运输成本与各年运输车辆投资折现后，进行累计现值比较，结果见表1。3#矿石半移动破碎胶带运输系统工程费用为20 886.48万元。根据对比结果可以看出，方案一采场内运输系统累计投资费用现值较低，因此，方案一较优。

如选择方案二，矿石外销运输的外部道路已经承担了精矿运输任务，再增加富余矿石运输任务实施难度大。为了保证矿山获得最大经济效益，兼顾矿山中长期发展需求，建议矿山新建三选厂，对应矿石运输采用方案一的破碎+胶带运输方案。

3.2 废石运输系统选择

矿山废石排弃至现有的热水塘排土场和新设计的热田排土场。热水塘排土场位于露天采场南侧，与露天采场直线距离1.6 km；热田排土场同样位于露天采场南侧，热水塘排土场上部，与露天采场直线距离1.1 km。

矿山生产过程中，采场废石包括主采场区域废石和扩帮区域废石，废石主要集中在+2 000～+1 505 m。矿山现有1#岩石破碎站卸矿平台标高为+1 725 m，2#岩石破碎站卸矿平台标高为+1 630 m。矿山采剥废石规模为4 000万t/a。基于岩石开拓运输系统现状，结合采场上盘扩帮特点，在初步排产基础上，考虑多个岩石开拓运输方案，最终推荐2个运输方案参与比较，分别是破碎+胶带运输方案（方案一）和汽车运输方案（方案二）。

方案对比内容为现有系统运输能力以外的2 200万t/a岩石运输方案，其中方案一为新建3#破碎胶带运输系统，方案二为全汽车运输。方案比较计算范围包括岩石破碎胶带系统投资、运输车辆投资、汽车运输成本以及胶带运输成本。将各方案年汽车运输成本与各年运输车辆投资折现后，进行累计现值比较，比较结果见表2。