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白云西矿露天采矿场联合运输方式的研究与选择
发布时间：2013-07-24 07:56 来源：未知
1、联合运输方案研究的内容及意义
在露天矿开采中，运输系统投资一般占总投资的60%左右，由于开采时剥离岩土运输量大，其运输成本占总成本的50%左右；尤其在矿山将进入露天深凹开采阶段，面临着卡车运距不断增加，生产成本不断加大，运输系统急需改造的问题。因此，露天矿开拓运输系统历来是露天矿山设计和生产需要解决主要问题。
近年来，矿山设备发展的大型化带来运输方式的改变，如大吨位的自卸卡车、大型排土机和破碎机、大功率电机车、大功率长距离胶带机等等，为（卡车一破碎机一带式输送机一排土机）联合运输方式的使用提出了更多要求。从目前国内的设计和生产实践来看，采用联合运输成为大型露天矿技术发展主要内容之一。如正在建设的袁家村铁矿（2200万t/a）、司家营铁矿二期（1500万t/a）、白云西矿（1500万t/a），计划改造的白云主东矿(1000万t/a)矿石运输系统、已经改造完成的首钢水厂铁矿矿岩运输系统等均采用了联合运输方式。
从首钢水厂铁矿矿岩运输实践结果中可以看出，与联合运输相比，采用单一的运输方式无论从技术上还是从经济上都无法取得较好的效益，而采用联合运输则可以解决这一问题。因此也可以说在大型露天矿中采用联合运输是解决露天矿的开拓运输最有效的方式。
联合运输方式是将有效的大型设备进行优化组合，保证矿山进行有效的生产并产生良好的经济效益。这种工艺技术含量高，既可发挥卡车运输机动灵活、适应性强、短途运输经济、有利于强化开采的长处，又可以发挥带式输送机运输的能力大、爬坡能力强、运营费用低的优势，两者联合可以达到最佳的经济效益。从而更好的为露天矿开采提供高效、有益的服务。
2、白云西矿联合运输方案研究
2.1矿山现状
目前矿山已按1500万Ua设计建成东（含南、北采�。⑽髁礁雎短觳煽蟪〉目笫脱沂卦耸湎低�。两采场均用公路开拓卡车运输。
东露天开拓深度已达1608m水平，矿石总出入沟位于南、北采场之间，岩石总出入沟位于北采场中部。
西露天开拓深度已达1608m水平，矿石总出入沟位于采场南部，岩石总出入沟位于采场北部。
采场北侧露天开采境界100 m外排土场的排土初始路堤已经筑成，分岩性的排土工作面已经初步形成。
由于采用陡帮开采方式，采场工作台阶多，工作线不规则，变化多，不适合采用铁路运输。
2.2露天采矿场
露天采矿场长4700m，宽1100m左右。在1536 m标高以下，以26—28勘探线中间位置为界分为东、西两个露天采场，东采场1512 m标高以下又分为南、北采场，南采场露天底标高1416m，北采场露天底标高1212m；西采场露天底标高1152m。
东采场生产规模确定为600万t/a，西采场生产规模确定为900万t/a，合计I500万t/a。
东、西采场年剥离废石9750万t，采剥总量11250万t，生产剥采比6.5t/t。
2.3联合运输方案选择
由于东、西采场的排土场和首站破碎站均位于露天开采境界附近，距离不远，初期仍然有必要使用单一卡车作为矿岩运输的开拓运输方式。随着开采深度的不断增加和排土场不断扩大，卡车运输矿岩的运距将会逐步加长，这时应逐渐过渡到以联合运输方式。
为了说明联合运输方式是如何解决露天矿的开拓运输的问题，本文将通过对白云西矿联合运输方案与全卡车运输方案的研究、比较，全面介绍联合运输方案的技术要求、特点和取得的效果，目的是说明联合运输方式是露天矿的开拓运输有效的方式，同时，通过研究比较可以获得单一卡车运输的合理运距和联合开拓运输系统使用时间。
2.4联合运输方式的比较选择
在与卡车直接运输进行比较以前，首先进行东西采场矿岩联合运输方式的比较，确定采用那一种联合运输方式，然后再与单一卡车进行比较，以确定使用卡车一破碎机一带式输送机一排土机联合运输方式的使用时间。比较采用费用现值比较法进行。
2.4.1 东采场矿石联合运输
联合运输系统能力为600万t/a。由于开始采用联合开拓运输时，采场内工作线全部是移动帮，没有形成固定帮，因此无法在边帮上布置胶带运输机道。只能采用溜井、斜井胶带运输机组成联合开拓运输方法。
对于矿石来讲，有两个联合开拓运输方案：
方案I:采场内卡车一井上半移动破碎机组一溜井一斜井胶带运输机一地表破碎站。选择主要的设备规格如下：载重100 t级卡车、LT160型破碎机组（颚式），配备2台XZClI振动给料机；溜井直径∮3m；胶带运输机带宽1200 mm。
方案Ⅱ：采场内卡车一溜井一井下破碎一斜井胶带运输机一地表破碎站。选择主要的设备规格如下：载重100 l级卡车、设井下破碎，C160颚式破碎机，配备I台BJ6-56-2V型振动棒条给料机和2台XZGII振动给料机，溜井直径为∮4m。
两个联合开拓运输方案可比投资见表l。
从表中可以看出，第1方案比第Ⅱ方案投资少436万元，井巷工程量少48281m3。从缩短建设周期，减少基建工程量，应采用方案I，即采场内汽车一半移动破碎机组一溜井一斜井胶带运输机一地表破碎站联合开拓运输。
2.4.2东采场岩石联合运输
岩石联合运输系统设计能力每套为3000万t／a。由于排土场距采场露天开采境界仅有100 m左右，同时排土场初始排土标高和采场封闭圈标高相差不大，如果在采场露天开采境界外建设地表固定破碎站，然后用胶带运输机把破碎后的岩石运往排土场进行排弃，不能有效降低采场内卡车运输的运距，无法发挥胶带运输机系统爬坡能力大的优势。根据采剥进度安排只有采场东段靠帮较早，采场南、北、西向工作线始终是移动帮，在采场内没有采用半固定式破碎站和布置边帮胶带机的条件。
选择了两个岩石联合运输方案：
方案l:卡车一半移动破碎机组一短溜井一斜井胶带运输机一排土机。选择主要的设备规格如下：载重220t级卡车一半移动破碎机组一短漓井一斜井胶带运输机一排土机。选用l台63-89半移动破碎机组，配备4台XZGII振动给料机。溜井直径∮4m；胶带机带宽1800mm，排土机规格4500m3/h，排土场内的长度为850m的移动胶带机经卸料小车转至排土机分别排弃。
方案Ⅱ：卡车一半移动破碎机组一边帮胶带运输机—排土机。选择主要的设备规格如下：载重220 l级卡车一半移动破碎机组一边帮胶带运输机一排土机。选用I台63 -89半移动破碎机组，配备4台XZCII振动给料机。在北采场东部狭长区域可以通过强化开采后通过局部内排岩石的方式填筑边帮胶带路堤的方式布置边帮胶带。胶带机带宽1800 mm，排土机规格4500m3/h，排土场内的长度为850 m的移动胶带机经卸料小车转至排土机分别排弃。
两个岩石联合运输方案可比投资见表2。
从表中可以看出，方案Ⅱ明显优于方案I。因此采用方案Ⅱ，即卡车一半移动破碎机组一边帑胶带运输机一排土机。
2.4.3 西采场矿石联合运输
矿石联合运输系统能力为900万t/a。选择了两个联合开拓运输方案
方案I:采场内卡车一半移动破碎机组一溜井一斜井胶带运输机一地表破碎厂。和东采场一样，由于无法在边帮上布置胶带运输机道，只能采用溜井、斜井胶带运输机组成联合开拓运输方法。
选择主要的设备规格如下：载重100 t级卡车一半移动破碎机组一溜井一斜井胶带运输机一地表破碎厂。半移动破碎机组采用l台54-75（旋回）破碎机，配备2台XZGII振动给料机。和东采场一样，由于无法在边帮上布置胶带运输机道，只能采用溜井、斜井胶带运输机组成联合开拓运输方法。
方案Ⅱ：采场内汽车一溜井一井下破碎一斜井胶带运输机一地表破碎站。
选择主要的设备规格如下：载重lOOt级卡车一溜井一井下破碎一斜井胶带运输机一地表破碎站。溜井和斜井胶带运输机和方案一相同，不同的地方是在溜井底部建破碎硐室，安装2台C160旋回破碎机，配备2台B16 -56-2V型振动棒条给料机和4台XZCII振动给料机。
和东采场一样，无法在边帮上布置胶带运输机道。只能采用溜井、斜井胶带运输机组成联合开拓运输方法，胶带运输机带宽1200 mm。
联合开拓运输方案可比投资（见表3）。
从表中可以看出，方案I由于采用可移式破碎设备，因此设备投资比Ⅱ方案投资多5932万元，但井巷工程量少71905m3，减少费用4885万元。由于井巷工程投入建设的时间比设备安装时间要早，为此计算了方案I与方案n费用现值，分别为39967万元和39267万元。从现值看两个方案相当。为缩短建设周期，减少基建工程量，故采用方案I。
2.4.4西采场岩石联合运输
岩石联合运输系统每套能力为2500.3000万t/8，（选用2套岩石运输系统）。根据联合开拓运输岩石运量，同时考虑采场东西向的长度，为有效减小采场内运岩卡车的水平运距，采用两套胶带运输机系统。选择了两个岩石联合开拓运输方案：
方案1:卡车一半移动破碎一斜井胶带运输机联合开拓运输。
第1套胶带运输机系统布置在采场北帮中部，220 t级卡车一半移动破碎机组一溜井一斜井胶带运输机（后期接边帮胶带）一排土机。选用1台63- 89半移动破碎机组，4台XZCII振动给料机。胶带机带宽1800 mm，排土机规格4500m3／h。
第2套胶带运输机系统布置在采场北帮西段，同样选用l套半移动破碎机组，选用l台63 - 89半移动破碎机组，4台XZGI1振动给料机。胶带机带宽1800 mm排土机规格4500m3/h。
采场内剥离的岩石分别由汽车运输到东、西两套溜井系统，经平斜井胶带机运至设置在采场西北的排土场移动胶带机再转至排土机分别排弃。
方案Ⅱ：卡车一破碎一边帮胶带运输机联合开拓运输。
第1套胶带运输机系统布置在采场北帮中部，边帮胶带机自采场北帮东端向西南延伸至采场中平台。选用l台63 -89半移动破碎机组，4台XZCII振动给料机。胶带机带宽1800 mm。
第2套胶带运输机系统布置在采场南帮西侧，边帮胶带机自采场南帮西端向东北延伸至采场平台。同样选用l台63 - 89半移动破碎机组，4台XZGII振动给料机。胶带机带宽1800 mm。
两个岩石联合开拓运输方案可比投资(见表4)。
从表4中可以看出，由于井巷工程施工难度大干地面工程，方案Ⅱ井巷工程量明显小于方案I．但方案Ⅱ存在的扩帮量达到1149万m3，且为逐年进行，为此采用可比费用现值进行了计算，方案I费用现值为291567万元，方案Ⅱ费用现值为297154万元。
从费用现值结果可以看出，尽管边帮胶带方案扩帮量较大，但两个方案费用现值相差不大。边帮胶带方案管理方便、施工便利、工作条件好，因此采用方案Ⅱ，即卡车一破碎一边帮胶带运输机联合运输方案。
2.5联合运输与单一卡车运输比较
对联合运输与单一卡车运输比较的目的是初步确定采用卡车运输时间和联合运输的建设时间，分别对东采、西采的矿岩运输采用费用现值进行了计算。
东采场矿石联合运输与卡车运输费用现值（见表5）。
东采场岩石联合运输与卡车运输费用现值（见表6）。
西采场矿石联合运输与卡车运输费用现值(见表7)。
西采场岩石联合运输与卡车运输费用现值（见表8）。
从表中可以看出，随着卡车运距增加，矿山生产必须从单一卡车运输将逐步改为卡车一破碎一胶带联合运输，以节约运输费用。从计算结果看，综合费用现值、设备采购周期、施工准备时间、采场空间等多因素考虑，东采场矿岩采用单一卡车运输方式水平可达1572m，西采场可达1560m，因此建议联合运输投入使用时间见表9。随着采掘工作面的推进，不断地向露天坑深部延伸搬迁移设，减少卡车运距，进一步节约生产作业成本，特别是在目前油价不断上涨的情况下，应提前将矿岩单一卡车运输改为联合运输，提高经济效益。
3、效果及意义
3.1 联合运输和卡车运输的矿岩量
结合联合运输投入使用时间，计算出采用卡车直接运输的矿石和岩石量(见表10)。
从表中可以看出用卡车直接运输的矿石量约为9260万t，约占总矿量的21%；联合运输的矿石为34600万t，约占总矿量的79q。采用卡车直接运输的岩石为68000万t．占总岩量的37qo；联合运输的岩石为7990万t．占总岩量的63c70。
3.2 向联合运输过渡合理范围
向联合运输过渡合理范围，是露天矿生产必须解决的最重要的问题之一。
从联合运输与自卸卡车运输现值费用比较中可以看出，向联合运输过渡合理范围是采用的自卸卡车的经济运距基本在3.5—4.5km之间，也就是说采用单一卡车运输向联合运输过渡的合理深度。当测算的卡车运距超过其经济运距时，此时就应该考虑采用联合运输方式。未来随着油价的升高，卡车的经济运距将有所变化。
同样，表中也可以看出，采用的自卸卡车的规格也影响其经济运距，白云西矿矿石运输卡车采用载重100t级，测算的运距为3.5 km，岩石运输卡车采用载重220t级，运距为4.5 km。因此，自卸卡车的经济运距是随卡车载重增大而增大，载重越大其运距越长。
3.3经济效益分析
对矿山生产前20年可比费用现值进行测算。
从费用现值测算结果看，矿、岩采用联合运输与自卸卡车运输可比费用现值差值均在20%以上，不仅说明采用联合运输方式，效益非常明显；未来随着油价的升高，矿、岩运输应尽早由单一卡车运输改为联合运输，越早使用，费用节约越明显。
采用带式输送机连续输送物料，最大限度地减少自卸卡车运距，使自卸卡车始终保持在经济合理的运距内进行生产作业，同时也可以发挥自卸卡车机动性强、开采强度大和适应性强的优势。它可实现连续输送物料、自动化程度高、以电代油的生产作业。
与自卸卡车相比，带式输送机输送系统效率高，维护检修简单而工作量小、故障率低、运营成本低。社会效益和经济效益都十分显著。
