某特大型露天矿山开拓运输方案比选

赵运涛

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

某新建露天矿山位于池州市贵池区境内，为独立山体，呈北东—南西向展布，地势总体特征为中部高，向周边逐渐降低，最高点标高+408.6 m，最低点标高为+27.6 m，最大相对高差为381.03 m，相对高差较大，坡角一般为15°～34°，长4.5 km，宽1.5 km，面积约4.7 km2，总储量约18亿t，开采矿种为水泥用灰岩。矿区属低山丘陵地貌，矿床属裸露的岩溶充水矿床，层状，水文地质条件简单；矿体为坚硬、半坚硬碳酸盐岩，工程地质条件中等；地质环境现状良好，未发现较大规模崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害现象。矿山计划生产矿石6 000万t/a，总服务年限约30 a，项目投资约66.2亿元。由于矿山资源量大，投资多，投资方在规划开采时对矿山开拓方案进行了多次优化比较，本文从技术、投资以及后期运营三方面对开拓运输方案进行比较选择，确定最优方案。

1 开拓运输方案

由于规划限制，矿石深加工区设置于采场北侧，排土场位于矿体南侧，矿区总平面布置见图1。

图1 矿区总平面布置

加工车间和排土场分别位于露天采场北部和南部，按公路展线布置计算，采场至加工车间与排土场的平均运距均分别为4.5，2.1 km。

矿山为露天开采，开拓运输方法较多，包含公路开拓、铁路开拓、平硐溜井开拓、公路溜槽联合开拓等。考虑到环保、投资、运营成本等因素，本矿山初步选择的开拓运输方案有公路-平硐-溜井联合开拓运输(方案Ⅰ)、公路-汽车开拓运输(方案Ⅱ)。

2 开拓运输方案比选

2.1 技术比较

2.1.1 方案Ⅰ

在采场靠近北侧山坡由东向西平行设置4条溜井(φ8 m)，溜井间距为620～800 m不等，同时在矿山北侧修筑9 m宽辅助开拓道路。溜井底部设置粗破碎，并通过平硐与加工区相连。矿石在采场内用汽车装载，然后由工作面分别运至4条溜井卸矿，经溜井底部破碎机粗碎后，再由平硐内胶带转运至加工区。表土及剥离风化层由汽车经矿山北侧的道路直接运至排土场堆排。该方案适用于比高较大的矿山，利用矿石自重溜放，可减少运输设备和运输线路工程量，并且汽车运距短(采场内平均单程运距450 m，平硐运距760 m)，矿石生产成本较低。但溜井平峒基建工程量较大(开凿井巷、硐室约25.4万m3)，施工工期较长，且生产运输环节多、管理复杂，采场内溜井降段技术要求严格[1]。

2.1.2 方案Ⅱ

在矿山南侧布置一条17 m宽上山开拓道路，由地面+60 m标高通往山顶+355 m标高，+355 m标高以上修筑约4.5 km简易道路。采场内矿石和表土及剥离风化层均采用汽车运至加工车间和排土场。采用公路-汽车开拓运输方案的优点是适应性强、运输工艺简单、机动灵活、 生产环节少、易于管理等，缺点是道路基建工程量大(挖填方约22.7万m3)、汽车投入量较大、车辆调度复杂、运输距离长(平均单程运距接近4.5 km)、道路维护繁琐、生产运营成本较高。

2种开拓运输方案技术比较见表1。

表1 开拓运输方案技术比较

由表1看出，公路-平硐-溜井联合开拓运输方案和公路-汽车开拓运输方案均存在优点和不足，但都适用于本矿山，需要从其他角度进行分析比较。

2.2 投资比较

2.2.1 基建工程投资

方案Ⅰ的基建工程主要包括4套溜破系统和辅助道路，其中溜破系统主要包括主溜井(φ8 m)、下部矿仓(12 m×10 m)、给矿机硐室、破碎硐室、风机硐室、变电硐室、胶带平硐、运输平硐(运输破碎设备并作为安全出口)组成，共投资16 451万元。方案Ⅱ的基建工程主要为17 m宽开拓道路，共投资2 180万元，2种开拓方案基建投资比较见表2。

表2 基建投资比较 万元

2.2.2 设备投资

两方案都需采用破碎设备，不计入本次比较。方案Ⅰ、方案Ⅱ设备区别主要是运输汽车、运输胶带及破碎硐室辅助设施等。

方案Ⅰ设备投资主要包括运输汽车、运输胶带及破碎硐室辅助设施，共23 534万元。方案Ⅱ设备投资主要是运输汽车，约25 800万元。2种开拓方案设备投资比较见表3。

表3 设备投资比较 万元

由表2、表3看出，方案Ⅰ与方案Ⅱ建设投资差额为12 005万元，但矿山运行时汽车运输与胶带机运输费用及维护成本不同，因此，需对矿山运营期费用进行比较。

2.2.3 运营期费用

根据采场采剥进度计划，计算每年的矿石运距及经营费。汽车运费为1.0元/( t·km)，胶带机运费为0.5元/( t·km)。2种方案可比经营费计算结果及净现值见表4。

通过表4发现，年制造成本方案Ⅰ比方案Ⅱ低27 370万元，按照运输车辆10 a一个折旧周期考虑，在基准收益率10%的前提下，方案Ⅰ费用净现值为78 664万元，方案Ⅱ费用净现值为207 316万元，在整个评价期内，方案Ⅰ较方案Ⅱ节省128 652万元。在技术可行的前提下，方案Ⅰ在经济效益上明显更优。

2.3 方案确定

相较于公路开拓运输，溜井卸矿虽然可能会发生堵井、跑矿等现象，存在井壁支护困难、磨损严重等问题，但是采取严控入井矿石块度、防止放空等管理措施[2]，上述一系列问题是可以降低或避免的。我国大型露天矿山采用溜井、平硐较多，如紫金山金铜矿、本钢南芬露天矿、太钢尖山铁矿、攀钢兰尖铁矿等大型、特大型矿山，都取得了很好的效益。因此，经过技术和经济综合比较后选用公路-平硐-溜井联合开拓方案[3]。

表4 可比经营费计算结果经费及现值比较

3 开拓运输系统布置

4 结 语

通过对某矿山开拓运输方案进行技术、建设投资、后期运营方面比较，在技术可行的情况下，后期运营费用更是优势，故选择公路-平硐-溜井联合开拓运输方案。露天矿山开拓运输方案选择是一个相对复杂的工作，需全面分析矿山自然地形、地质情况、区域气候等因素，对多种方案进行技术可行性、投资额度、运营期费用等方面比较，从而选择投资少、运营费用低、技术成熟的方案，最大限度地降低投资风险等。