某用地困难露天建材矿山总平面布置方案优化

2022-11-04彭乐平

现代矿业 2022年10期

彭乐平

（广东省冶金建筑设计研究院有限公司）

随着珠三角经济的迅猛发展，基础建设市场对建材的需求与日俱增。虽然广东省建材矿分布广、储量大、开采的矿点多，但随着国家各项环保法规、法令的强化执行，特别是自然资源部门明令规划公路、河道和城镇周边矿产资源禁采区范围以后，一大批影响景观、污染环境、治理落后的建材厂矿开始从城镇周边向外围发展。由于广东省是经济大省，工业较发达，土地资源紧张，且一般城市外围、乡镇矿产资源可采区周边划定了基本农田保护区、生态林等，同时矿山开采在考虑爆破警戒线影响后，剩余可用地范围较少。

本文以广东省某建材矿山为例，探讨在周边环境复杂且征地困难的条件下，通过采取合理选用生产工艺、综合利用剥离物、合理设置内部排土场、分区布置破碎加工厂等方法，在保证生产流程顺畅的前提下，优化矿山总平面布置。

1 矿山建设条件及生产工艺

1.1 矿山建设条件

该矿山为大型建材矿山，矿区属于丘陵区地貌，周边环境复杂，地势总体为东、北部高，中部和西南低。东部、北部及东北部地势较高且外部为林地，交通不便，西北侧、西南侧外围为基本农田及村庄。受爆破警戒线及基本农田及村庄的限制，矿山仅西侧有部分林地可用，可用地面积较小，无法满足布置矿山工业场地、辅助生产设施区及办公生活区的要求。

矿区有3 km简易公路连接县道，经县道往北约4.5 km连接省道，距高速出口约8 km，经高速到达县城运距约17 km。矿区属于丘陵区地貌，地势总体为东、北部高，中部和西南低，矿区范围内标高最低+65.5 m，最高为+298 m，最大高差为232.5 m，地形坡度为15°～35°。临近矿区有2个村庄，分别位于矿区西北侧约330 m及南侧约350 m处；矿区范围外西北侧及西南侧为基本农田保护区，其中西北侧矿区范围界线距基本农田保护界线仅10.38 m。矿床开采技术条件属水文地质条件复杂程度中等、工程地质复杂程度中等和地质环境质量中等的复合类型。

1.2 矿山生产工艺

1.2.1 采矿工艺

矿山采用露天开采方式，生产规模为170万m³/a，采区采场的推进方向自上而下，各台阶由主运输道路开拓位置向两侧方向推进。矿山开采表土及全风化层台阶高度≤8 m，平台宽度为3 m，台阶坡面角45°；中风化岩台阶高度为10 m，平台宽度为4 m，台阶坡面角60°；微风化及未风化岩台阶高度为15 m，平台宽度为5 m，台阶坡面角70°。每隔2～3个安全平台设置1个清扫平台，清扫平台宽8 m，矿山终了帮坡角＜48°。

矿区覆盖层中第四系残坡积层及全风化层主要采用挖掘机直接挖装至60 t自卸汽车运输，作业平台不足的位置采用2 m3挖掘机辅助剥离；中风化层及矿体采用φ115 mm潜孔钻凿岩，大型炸药混装车装药，深孔爆破工艺，采用逐孔起爆网络、电子数码雷管爆破网络爆破，爆破警戒线按300 m设置，爆破后大块石采用车载液压振动锤二次破碎，再用5 m³挖掘机装至60 t自卸汽车运输。

1.2.2 破碎加工工艺

矿山建材产品为规格碎石、机制砂、水洗砂及副产尾泥。此外，对残坡积层、强风化层及中风化岩进行综合利用，其中强风化层及中风化岩需进破碎加工生产线，具体破碎工艺如下。

建筑用碎石破碎加工工艺采用三段一闭路破碎筛分流程。矿石经采场道路运输至粗碎卸料平台，粗碎后的物料经给料皮带输送进入中碎；中碎产品通过皮带输送机输送至细碎中间缓冲矿仓；中间矿仓物料通过给矿机，经给料皮带输送进入细碎；细碎产品经过皮带输送机，送入检查筛分车间；产品经检查筛分后由皮带机输送至成品堆场分别堆存。

机制砂加工工艺采用立轴冲击式破碎机与高速立轴冲击破碎机联合制砂工艺。当生产机制砂时，半成品料经给料皮带至立轴冲击破碎机，与筛分行程闭路循环，分级筛分取+2.36 mm粒级物料，经给料皮带输送进入高速立轴冲击破碎机，分级筛分取-4.75 mm粒级物料与高速立轴冲击破碎机排矿直接进入轮式洗砂机，排矿通过皮带输送机输送至成品堆场堆存。轮式洗砂机水流直接进入水处理系统。

水洗砂加工工艺主要处理含砂全风化层。含砂风化层通过汽车运输至粗碎卸料平台，由矿仓通过给料机皮带机输送进入反击式破碎机，与筛分行程闭路循环，分级筛分部分取+2.36 mm粒级物料，经给料皮带输送返回反击式破碎机，分级筛分取-4.75 mm粒级物料与高速立轴冲击破碎机排矿直接进入轮式洗砂机，排矿通过皮带输送机输送至成品堆场堆存。轮式洗砂机水流直接进入水处理系统。

中风化层经采场道路运输至粗碎卸料平台，通过矿仓进入粗碎，粗碎后的物料由运输皮带输送进入成品堆场堆存。

1.3 影响总平面图布置的因素

矿山建设条件中的地理位置、周边环境以及生产条件限制是影响工业场地、辅助生产设施及办公生活区等总平面布置的直接因素。

矿山采矿工艺产生的剥离物较多，受限于矿山进矿道路的运输能力，无法在短期内运出矿区，且矿区及其周边用地紧张，因此，剥离物的堆放是影响总平面的关键因素。

矿山破碎加工工艺涉及建筑用碎石破碎加工、机制砂加工及水洗砂加工共3个工艺流程。破碎加工生产线涉及规格碎石、机制砂及水洗砂3类生产线。产品方案涉及规格碎石（含精品骨料）、机制砂、水洗砂及中风化一段破碎后的块石等8类产品。矿山破碎工艺流程、生产线类别、产品堆场数量均较多，同时产品产量较大，进矿道路运输能力有限，因此，各破碎加工生产线的布置是影响总平面布置的重要因素。

综上所述，如何充分利用现有用地、妥善处置剥离物及合理布置破碎加工生产线是优化总平面布置考虑的关键因素。

2 总平面布置方案

2.1 布置原则

（1）总平面布置需考虑近期建设和远期发展相结合［1］，考虑节约用地的方针，尽量少占或不占农田。

（2）厂房布置尽可能满足生产工艺要求。

（3）需注意利用地形，减少土方工程量。

（4）确保安全可靠，避免设在山坡崩塌、有滑坡危险及山洪危险区内。

（5）需在爆破影响范围外。

（6）需确保矿区内外交通运输方便［2］。

2.2 布置难点分析

（1）矿区属于丘陵区地貌，东部、北部及东北部地势较高且外部为林地，交通不便，均不适宜建设工业场地。西北侧、西南侧外围为基本农田及村庄，仅西侧有部分地可用，因此，矿区周边用地紧张，可用地面积较少，无法将工业场地、辅助生产设施及办公生活区全部集中布置在矿区周边。

（2）矿山在基建期产生大量的剥离物，虽然后期可转运至破碎加工生产线及外运出售，但在基建期由于进矿道路运输能力限制，且破碎加工生产线未运行，因此，基建期产生大量的剥离物需合理堆排。

（3）矿山进矿道路两侧分布有居民区，矿山如采用汽车运输，由于矿山生产规模为大型，运输量较大，对周边居民生活及出行造成一定的影响，汽车运输扰民的问题难以解决。

2.3 布置内容

结合项目总平面布置难点，对项目总平面主要内容布置如下。

（1）破碎生产线。矿区西侧可用地范围较小，工业场地、辅助生产设施及办公生活区无法展开布置，可将卸矿平台、粗碎车间及中碎车间设置在矿区西侧附近，以减少原矿运输距离；细碎、制砂加工场地布置在矿区西北侧直线距离约3 km处，靠近县道，距省道口2.5 km，距高速口5.5 km，便于成品外运出售；破碎及制砂加工场地之间采用长皮带运输，长皮带运输不仅解决了占地问题，而且解决了大量采用汽车运输存在效率偏低、扰民的问题［3］。

（2）辅助生产设施区。辅助生产设施工业场地布置在县道及进矿道路口，布置有油脂库、生产设备停放区、综合维修间、材料库等，采用租用已有场地方式，辅助生产场地位于粗碎车间、中碎车间与细碎、制砂加工厂之间，可以做到首尾兼顾，且便于停放车辆及机械设备检修。此外，租用已有场地既操作便利，又较好地解决矿山用地困难的问题。

（3）办公生活区。包括综合办公楼、宿舍楼、食堂、医务室、救护站及文体活动设施等，布置在细碎及洗砂加工场地东侧，靠近县道及乡镇，生活便利。

（4）临时排土场。充分考虑剥离物的综合利用，先从源头上减少剥离物堆排，解决堆排占地问题。矿山对于含砂全风化岩土经简易破碎后通过皮带运输至细碎、制砂加工场地制砂；中风化岩经一段破碎后通过皮带运输至细碎、制砂加工场地后外运出售。残坡积土除部分在基建期堆存于总出入沟附近的临时排土场外，剩余残坡积土外运出售。为解决基建期剥离物堆排问题，在矿区西侧总出入沟附近设置坑内临时排土场，在基建期后凹陷露天开采之前将坑内排土场剥离物处置。临时排土场位置选择既无需另外征地［4］，减少矿山征地成本，又缩短了剥离物的运距，节约了矿山运输成本。

综上所述，破碎生产线粗加工区布置靠近采场原矿点，减少原矿运输距离，精品加工区布置县道旁，更利于产品外运出售；辅助生产设施租用已有场地更加灵活；办公生活区临近乡镇，为企业员工生活提供便利；设内部临时排土场，减少了矿山用地的同时，缩短了剥离物的运距。对矿山总平面布置的优化，使矿山布置与生产工艺密切联系起来，在解决矿山企业用地困难的同时，满足生产和生活的要求。矿区总平面布置图如图1所示。