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联合运输开拓

2011-12-17 15:38:21 来源:采矿手册 点击数:0次 评论(0)
我国黑色冶金矿山按产量90%为露天开采。其中铁路运输占60%之多,有13座大型露天矿采用。其中铁路运输占60%之多,有13座大型露天矿采用铁路运输开拓……
    一、铁路-公路联合运输开拓

    我国黑色冶金矿山按产量90%为露天开采。其中铁路运输占60%之多,有13座大型露天矿采用。其中铁路运输占60%之多,有13座大型露天矿采用铁路运输开拓,具备约12亿吨的运输能力。随着露天矿采场的延深,目前有十多个大中型露天矿转入深部开采,有的深度已达100多米。大孤山铁矿、眼前山铁矿、大冶铁矿、白云鄂博东矿、南山铁矿凹限开采,这些矿的设计开采深度一般为300m以上,采场长1~2km,宽0.7~1.2km,具有短而深的特点。采
场逐渐变深而窄,运输距离增加,超过单一铁路运输经济合理开采深度,运输效率降低,运输成本提高,而且展线困难。在该条件下,采用公路-铁路联合运输是较为适宜的一种开拓方式。

    由于采场内保持汽车最佳经济运输距离,周转速度快,生产效率高。采用公路一铁路联合运输开拓的经济效益比用单一铁路运输开拓提高13~16%,挖掘机效率提高20~25%,从而提高了开采强度。

    采场上部采用铁路运输开拓,下部采用公路运输开拓,中间设置倒装站,矿石和岩石倒装站分别设在不同标高上,因岩石运量较大,一般将岩石倒装站设置在下部,而矿石倒装站在其上部,见图1。
 
 
图1  矿(岩)仓转载示意图
 
1-贮矿(岩)仓;2-漏矿(岩)口;3-重型板式给矿机

    (一)铁路一公路联合运输开拓转载站

    公路一铁路联合运输时,转载站是中间环节。一般是采用转载平台、矿仓和中间堆场三种方式进行转载。选取转载方式的主要原则是:工艺简单、生产可靠;有利于提高劳动生产率和减轻劳动强度;能充分发挥设备效率和提高经济效益;符合安全环保要求。对于设在露天矿深部转载站的主要要求是:紧凑,转载工作平台宽度不大,保证受矿、装载和转载车辆的入换时间最少。

    1、转载平台转载

    汽车在转载平台上直接向铁路车辆转载(见表1)。表中列出汽车直接向铁路车辆内转载的三种情况以及转载平台宽度。此种转载方式的优点是:作业简单、基建投资少;其缺点是汽车和铁路车辆运输相互影响,汽车卸载时掉块多,清道工作量大,且砸车严重等。这种方式转载一般应用较少。
 
表1  转载平台宽度
 

    2、倒装站单斗挖掘机转载

    其优点是可以避免汽车和铁路车辆之间互相影响,生产可靠,清理铁路上的掉块量少;一般堆存矿量多,利于调节生产均衡性。白云露天矿、金川镍矿等矿在实践中都将转载平台转载改为倒装站挖掘机转载,倒装站设在采场内可利用上下的台阶高差进行布置,如图2所示。倒装站的缺点是经营费用高。
 
 
图2  挖掘机转载示意图

    (1)转载矿(岩)堆高度按挖掘机最大挖掘高度H max来定。在采场内其高度与采场工作面台阶高度一致。

    (2)挖掘机装车平台宽度(B 1
B 1≤R 1+fR 2     (1)
式中:R 1——挖掘机站立水平挖掘半径,m;
      R 2——挖掘机最大卸载半径,m;
      f——铲杆长度利用系数,f =0.8~0.9。

    (3)挖掘机倒装最小工作宽度(B 2
B 2≥2R 3   (2)
式中:R 3——挖掘回转半径,m。

    (4)倒装线长度(L)
L=L 1+L 2    (3)
式中:L 1——贮矿场长度,一般为3L3,m;
      L 3——卸矿、装车时待装的最小长度,一般取40m;
      L 2——装车线长度,m;
L 2=nl+c
 
      n——翻斗车辆数,载重100t的翻斗车取6台;60t翻斗车取8台;
      l——翻斗车长度,m;
      c——附加长度,一般取5m;

    当汽车卸载和铁路在同一标高时,单斗挖掘机在转载沟中上装车作业。这种形式适用于场地狭窄不需贮矿(岩)或贮矿(岩)少的条件。

    3、 矿(岩)仓转载

    它具有装卸迅速,生产率高,成本低等优点。但构筑费用较高,需控制大块,否则易堵塞,一般应用较少。

    (1)矿(岩)仓结构图1所示。

    (2)转载能力。重型板式给矿机理论生产能力很大,但受调车等因素影响,其实际生产能力应按理论值50~60%选取。

    (3)转载矿仓数量按年产量和矿种来定。

    (4)转载矿仓平台布置,见图3。受矿口a、b的尺寸应与选用的转载矿仓设备规格相适应,转载平台宽度B依调车法和在平台上的转载方式确定,两矿仓的间距依铁路车辆宽度和允许的线路最小间距决定。
 
 
图3  矿仓上部转载平台示意图
 
a-受矿口长度,m;b-受矿口宽度,m;
c-两受矿口中心线间距,m;B-转载平台宽度,m
    
   (二)实例

    大冶铁矿东露天采场设计采用公路一铁路联合运输开拓。±0m以上用准轨铁路运输,±0m以下用汽车运输。
该矿矿石历年产量200万吨左右,1973年达471万吨,矿岩量的1573万吨/年。到1979年底,原设计露天采场只剩矿石1366万吨。1980年做了扩建设计,将最终露天底由原-96m延深至-168m。扩建后的开拓方式为上部、深部用公路运输,中部用铁路运输的联合运输开拓见图4。
 
图4  大冶铁矿冻露天采场铁路一公路联合运输开拓示意图(设计资料)
 
1-选矿厂粗碎;2-选矿厂中碎;3-露天开采境界;4-公路;5-铁路;
6-±0m水平岩石转载站;7-+48m水平矿石转载站;8-排土场

    采场由底帮向顶帮推进,在象鼻山+48m水平设有矿石倒装站,有效装车线长度220m,贮矿高度12m,有效倒装矿量11.5万吨,该站生产能力250万吨/年。采场±0m水平为废石倒装高度11m,倒装站生产能力为500万吨/年。

     二、公路-破碎站-带式输送机运输开拓

    该开拓方式是借助于设在露天采场内或者设置在露天开采境界外的斜井带式输送机、把矿岩从露天采场运出。采场内主要用公路运输。对于原为铁路运输开拓的露天矿,也可用铁路运输向破碎站运送矿岩,并逐步向公路-破碎站-带式输送机运输开拓过渡。

   (一)公路-破碎站-带式输送机运输开拓适用条件及优缺点(见表2)。
 
表2  不同开拓运输方式的应用条件
露天矿床开拓方式
露天矿参数
适用条件
主要优缺点
面积
深度或比高(m)
运距(km)
坡度(%)
曲线半径(m)
公路运输开拓
受限
<150
(普通自卸汽车)
<250
(电动轮汽车)
<2~3
(普通自卸汽车)
4~5
(电动轮汽车)
≤8
特殊情况短距离可达12
≥15
(小吨位汽车)
≥30
(大吨位汽车)
任意地形条件的露天矿;运距不超过露天矿参数中的限值;修建铁路不经济;要求分采分运的露天矿
优点:机动灵活,转弯半径小,爬坡能力大,线路工程工程量小,基建时间短,基建投资少,便于采用分期、分区开采,有利于采用移动坑线开拓和分散的排土场,掘沟方法较铁路运输的掘沟方法简单,掘沟速度及延深速度快
缺点:易受气候条件影响,燃油,轮胎消耗量及道路养护工作量大,运输成本高,每延深100m运输成本增加50~60%,故经济合理运距短,汽车噪音和废气污染较大
准轨铁路运输开拓
面积大
100~150,牵引机组达250~300
>4
2~4
≥120
地形不复杂,矿体形态应满足线路平面、纵剖面要求的大型露天矿
优点:运输量大,运输成本低(0.08~0.12元/吨·公里),经济合理运距长,气候条件的影响较公路运输小,运输设备坚固
缺点:线路工程量大,基建时间长,基建投资多,采场和排土场的线路移设工作量大,运行组织管理工作复杂,要求采场尺寸大,铁路运输掘沟时,掘沟速度慢,新水平准备时间长,延深速度慢
窄轨铁路运输开拓
 
 
~3
 
 
中小型露天矿
优点:投资少,见效快,占地少,设备简单等
缺点:运量少,运输成本高,生产效率低
带式输送机运输开拓
不限
>80
>3
35<(16°~18°)
 
深度大、运距长、运量大的露天矿,工作面设移动式破碎机
优点:爬坡能力大,运输距离短,基建工程量小,运输能力大,运输成本低,每延深100m,运输成本只增加5~6%,操作简便,自动化程度高,设备容易维修
缺点:带式输送机发生故障时,将影响全矿生产,不适于输送粘性大的岩土,一次投资多,胶带磨损大
铁路一公路联合运输开拓
不限
80~250或更大
汽车1~1.5
 
 
铁路运输开拓部分,矿体形态能满足线路平面、纵剖面要求同学分采分运,公路运输开拓部分,平面尺寸小,不适于铁路运输,对载重40t以下的自卸汽车运距在1~1.5km以内,对电动轮自卸汽车运距不大于3km
优点:可充分发挥汽车运输和铁路运输的优越性,提高运营效果
缺点:需设备载站或倒装站,增加了最终边坡的扩帮量
公路一带式输送机联合运输开拓
不限
>80
汽车1~1.5,带式运输机>3
公路≤8,带式输送机≤35
 
在采深大于150~300m的露天矿,当运量大,采用单一汽车或铁路运输不能满足要求和不经济时,采用此联合运输开拓方式
优点:能充分发挥汽车和带式输送机的特长
缺点:破碎站移设工作复杂
其他优缺点同带式输送机运输开拓
公路(窄轨铁路)一箕斗联合运输开拓
受限
80<300~400
汽车1~1.5,铁路≤3
公路≤8
 
适用于深凹露天矿和高差大的山坡露天矿
优点:提升斜坡道角度大,运输距离短,基建工程量小,投资少,运营费低
缺点:采场内和地表均需转载,生产能力受到限制,转载站移设和延深工程量较大,箕斗提升系统形成后,扩大露天矿生产能力较困难,故在大型露天矿使用较少
公路(铁路)一平硐溜井联合运输开拓
 
>120
 
溜井55°~90°
 
矿山规模不限的山坡露天矿;不适用于粉矿多、粘性大的矿石
优点:基建工程量和所需设备少,节省投资,生产能力大,能源消耗少,经营费用低,有一定贮矿能力,可调节生产
缺点:放矿管理工作要求严格,否则易发生堵塞和跑矿事故

    该开拓方式可缩短汽车运距,使其保持在经济运距范围内,减少挖掘机待车时间,其生产率比采用单一公路运输开拓提高20~25%以上。
 
   (二)公路-破碎站-带式输送机联合运输的坑线布置

    深露天矿采用公路-破碎站-带式输送机运输时,常用的主要开拓方式有:堑沟开拓和斜井(溜井)开拓。用堑沟开拓时,破碎站为半固定和移动的,用斜井(溜井)开拓时,破碎站可以是固定的,也可以是半固定的。

    1、公路-破碎站-带式输送机堑沟开拓

    在使用堑沟开拓深水时,带式输送机的线路设置在边帮上(见图5)。根据露天矿平面尺寸和边坡角大小,有直交式和斜交布置。如果边坡角等于或小于带式输送机允许的坡度,带式输送机线路可用直交方式布置在露天矿最终边帮上。此种堑沟的基建工程量最小。当露天矿边坡角超过带式输送机允许的角度时,应采用斜交式布置。带式输送机在边帮上的布置,必须保证汽车到破碎站的运距和基建工程量最小。破碎站一般多布置在端帮上。
 
图5  公路-破碎站-带式输送机堑沟开拓
 
1-破碎站;2-边帮带式输送机;3-带式输送机转载点;4-地面带式输送机

    2、公路-破碎站-带式输送机运输斜井开拓

    该开拓方式的斜井是布置在开采境界的最终边帮的外部,带式输送机安装在斜井内,其建设工作不受矿山工程发展的影响,避免了带式输送机道与公路的交叉。半固定破碎站位置要与斜井位置的确定一并考虑。矿石和岩石也是分别经两条运输系统运出。在确定斜井位置时,要使其距卸载点近、穿过的岩层较稳固、不影响采场内生产(图6)。矿岩在破碎站破碎后直接或经溜井转送到带式输送机上运出。固定破碎站是设在斜井的底部。采场内的矿岩经溜井进入破碎机后由带式输送机运出。
 
 
图6  公路-破碎站-带式输送机运输斜井开拓
 
1-斜井;2-破碎站

    这种开拓方式井巷掘进工程量大,投资多,建设周期长。据苏联资料统计,1m斜井的基建费用超过1m堑沟基建费用的8~9倍。带式输送机堑沟开拓投产期限比斜井开拓少6/7~9/10。
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