大型露天矿汽车－胶带机联合开拓运输方案优化

鲍海文

（中国黄金集团公司， 北京 100011）

大型露天矿汽车－胶带机联合开拓运输方案优化

鲍海文

（中国黄金集团公司， 北京 100011）

以乌努格吐山铜钼矿二期扩建工程为背景，在分析该矿二期开拓方式的基础上，详细论证了二期露天矿开拓系统采用的汽车－胶带机联合开拓运输方案，研究结论对我国大型露天矿山开拓系统选择具有借鉴意义。

露天矿山；开拓系统；汽车－胶带机联合运输

1 矿山开采技术条件现状

乌努格吐山铜钼矿（简称乌山矿）隶属于中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，是我国目前正在开发的低品位大型多金属矿床，主要矿产为铜，伴生矿产为钼、银、金等。

根据整体规划、分步实施的原则，设计对本区资源分二期露天开采。一期设计采选规模为30000 t／d，采用单一汽车运输开拓方式，总投资28亿元，2008年底建成投产，实际采选处理能力达到40000 t／d。目前露天采场形成810，825，840，855m四个工作台阶。矿山主要装备为：穿孔采用250mm牙轮钻机，爆破采用15t炸药混装车装药，铲装采用10m3电铲，运输采用91t自卸汽车，辅助作业采用165～240kW推土机。

一期工程开采范围为北矿段的（位于F7断层以北）520～710勘探线之间；开采对象为A1号铜矿体和A2号钼矿体。

二期工程设计按照矿山发展规划，继续采用露天开采方式。矿山二期扩建生产能力为日采选矿石量4.5万t，扩建后矿山总的生产能力为日采选矿石量7.5万t，年采选矿石量2475万t。

2 资源条件

乌山矿床属于受火山机构控制的陆相次火山斑岩型铜钼矿床，以次斜长花岗斑岩体为中心形成空心环状铜钼矿体。矿体东南部被晚期侵入的次英安质角砾熔岩所破坏，中部又受成矿后期F7断层错动，将矿体分为南北2个矿段。北矿段位于F7断层以北520～710号勘探线，铜矿体编号为A1，钼矿体为A2。铜钼矿平面面积比接近于3∶5。南矿段位于F7断层以南420～560号勘探线。铜矿体编号为B1、钼矿体编号为B2。铜钼矿平面面积比近于1∶2。矿体平面投影如图1所示。

图1 矿体平面投影

乌山矿是目前国内已经探明的第四大铜钼伴生矿，地质储量为150829万t，其中铜金属储量267万t，伴生钼金属储量54万t。铜平均品位为0.18%，钼平均品位为0.036%。二期设计利用地质资源储量为：铜钼矿石总量65797万t，铜平均品位0.176%、铜金属量115.72万t；钼平均品位0.043%、钼金属量28.54万t。为综合利用地质资源，设计将低品位铜矿石量15349万t作为设计利用储量。二期设计利用的铜钼矿石总量81146万t，铜金属量154.67万t，钼金属量30.99万t。

3 二期露天矿境界

设计以境界剥采比不大于经济合理剥采比为原则初定露天矿境界，以平均剥采比小于经济合理剥采比原则校核露天矿境界，总体经济效益最大原则化校定最终露天矿境界。二期露天矿境界参数详见表1。

表1 二期露天矿境界参数

4 开拓方式的选择

乌山矿区属低山丘陵地带，地形坡度缓。矿体呈半环形产出，倾角60°～85°，故所圈出的露天采场是1个“S”状的露天矿，且年采剥矿岩总量达12000万t，为特大型露天矿山。根据国内、外特大型金属露天矿山的实践经验，能满足特大型金属露天矿山运输能力要求的运输方式，目前仅有单一汽车运输和汽车－胶带机联合运输2种。

自卸汽车运输具有机动灵活、爬坡能力强、转弯半径小、线路工程量少、挖掘机效率高、年下降速度大、生产能力有保障、初期投资小、建设时间短、管理简单等优点。但是，随着开采水平的加深，运输距离超过3～4km后，运输成本迅速增加，企业经济效益急剧下降。经论证比较，当矿岩运输距离超过3～4km时，采用汽车－胶带机联合运输方案是合理的。国内的水厂铁矿、齐大山铁矿、白云鄂博铁矿、南芬铁矿、大孤山铁矿，紫金山金矿、德兴铜矿等矿山，初期运距为3～4km时，均采用单一汽车运输或铁路运输，而中后期运距超过3～4km时，均采用汽车－胶带机联合运输方式［1－2］。

因此，矿山二期工程在生产前5年，矿岩运输采用单一汽车运输方式，第6年开始采用汽车－胶带机联合运输方式。

5 汽车－胶带机联合开拓运输方案比选［3－5］

5.1 岩石联合开拓运输方案的选择

露天采场周边地形比较平缓，排土场位于露天采场的南部，距露天采场南部0.3km，其初始标高为828.0m。露天采场呈“S”形，剥离工作在冬季3个多月受－30℃以下的严寒影响，不能正常进行。根据这些特点，可选择的开拓方案有如下3个：

（1）方案1：挖掘机＋移动破碎机＋胶带机＋排岩机联合开拓运输；

（2）方案2：汽车＋半移动破碎机＋胶带机＋排岩机联合开拓运输；

（3）方案3：汽车＋半固定破碎机＋胶带机＋排岩机联合开拓运输。

方案1受露天采场“S”形状及采剥工艺等方面的限制，难以布置可移动的胶带机运输系统，技术上不可行，因此不宜采用；方案2、方案3在技术上均可行，但在采场内部可布置空间、破碎站移动搬迁、破碎站施工建设、逐次搬迁增加的投资总额等方面，经论证，方案2均优于方案3。因此，设计采用方案2，即汽车＋半移动破碎机＋胶带机联合开拓运输方案。

5.2 矿石联合开拓运输方案的选择

选厂原矿粗碎站位于露天采场的南部，距露天采场南部0.3km，其原矿仓卸料标高为828.0m。露天采场呈“S”形。当地采暖期7个多月，其中气温在－30℃以下的时间仅3个多月，并且冬季选厂不能停车，生产设施需要保温采暖。根据这些特点，可选择的开拓方案有如下3个：

（1）方案1：挖掘机＋移动破碎机＋胶带机联合开拓运输；

（2）方案2：汽车＋半移动破碎机＋胶带机联合开拓运输；

（3）方案3：汽车＋溜井＋固定破碎机＋胶带机联合开拓运输。

方案1受露天采场“S”形状及采剥工艺等方面的限制，难以布置可移动的胶带机运输系统，技术上不可行，因此不宜采用。方案2在采场的东端帮设置移动破碎站和运输胶带，运输胶带总长度2048 m，配备63mm×89mm移动破碎站1台，矿石通过胶带输送到选厂原矿破碎站；方案3在采场的中部340m标高设置固定破碎站，放矿溜井布置在矿体中，胶带总长度2287m，配备2台54mm×75mm旋回破碎机，矿石通过胶带斜井运送到选厂原矿破碎站。

方案2、方案3在技术上均可行，但各有其优缺点：

（1）在取暖期7个多月的漫长冬季，方案3相对不用保暖和供暖，而方案2必须投入大量的设施和资金进行保暖和供暖；

（2）方案3随着采矿标高的下降，设备不用移动，仅需溜井降段，可连续生产供矿，而方案2需移动设备，影响供矿7～10d；同时换衬板每年还要影响供矿8～10d；

（3）方案3中矿石溜井位于矿体中，接近矿石质量重心，而方案2中破碎站由矿体的端部逐渐向矿石质量重心移动，其矿石运距比方案2增加0.6～1.2km；

（4）方案3施工周期长，而方案2施工周期短；

（5）方案3存在大块矿石堵塞溜井的可能，而方案2不存在此种可能；

（6）方案3存在冬季长时间停车，有发生矿石冻结堵塞溜井的可能，而方案2不存在此种可能。

经以上综合比较，在技术上，方案3优于方案2。技术经济比较详见表2。

表2 矿石运输系统方案技术经济对比

从表2可知，方案3比方案2多投资7617.8万元，但方案3比方案2每年运费少4500万元，生产期10年内节省运费4.5亿元，经济效益明显优于方案2。因此，推荐方案3，即汽车＋溜井＋固定破碎机＋胶带机联合开拓运输方案。

6 结 论

乌努格吐山铜钼矿是典型的低品位、特大型铜钼多金属矿，二期开拓系统是矿山整体方案的关键。本文经方案论证和技术经济比较，得出了二期推荐开拓方案，即：岩石运输为汽车＋半移动破碎机＋胶带机联合开拓运输方案；矿石运输为汽车＋溜井＋固定破碎机＋胶带机联合开拓运输方案。研究成果对我国大型露天矿山开拓系统选择具有借鉴意义。

［1］杨 鹏，蔡嗣经.高等硬岩采矿学［M］.北京：冶金工业出版社，2010：1－33.

［2］于润沧.采矿工程师手册（下）［M］.北京：冶金工业出版社，2009：503－517.

［3］尚 涛，才庆祥，刘 勇，等.露天矿分区过渡期间合理开拓运输系统选择［J］.中国矿业大学学报，2004（4）.

［4］杨生飞，崔晓燕，张春峰.胜利东二号露天煤矿开拓运输系统优化研究［J］.露天采矿技术，2011（4）.

［5］李瑞祥.紫金山金矿露天采场开拓运输系统优化及改进［J］.黄金，2005（7）.

2011－11－21）

鲍海文（1963－）男，辽宁建宁人，采矿高级工程师，主要从事矿山开采技术研究与建设管理工作。