某露天矿山300万t跳汰场供料方式设计方案对比

罗正华，杨应鸿

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663701）

1 方案背景

为保证矿山可持续发展，提高资源的利用率，经济高效回收废石资源，公司启动了300万t废石综合回收项目的建设，根据项目初步设计，需要300万t/a～450万t/a废石资源才能满足项目年生产需求；其中一部分将由采场产出并直供，另一部分由1090堆场供料，由于300万t废石综合回收项目设计和360万t初步设计均未未包括相应的废石资源供料方案，所以本方案旨在建立一套从1090废石资源堆场料至300万t跳汰厂1095m粗碎站处进行粗碎处理的废石资源输送流程，提高矿山生产化水平，降低企业的生产投入成本。

2 废石资源堆场概况

2.1 堆存量

截止2019年8月，1090废石资源堆场一共堆存有1088.96万t废石资源，其中含铜废石资源409.67万t，含锌废石资源679.29万t，堆场最低标高1090m，最高标高1132m，占地面积约0.11km2（150亩）。

2.2 废石资源的物理力学性质

（1）松散系数：1.59。

（2）f系数1～ 7。

（3）矿石散料实方比重2.83t/m3，松方比重2.02t/m3。

（4）自然安息角：37°～38°。

2.3 废石资源组分

锌锡废石中所含矿石的类型、矿物组成、物理力学性质与工业矿石相近，但锌、锡、铜品位有明显差距，锌锡废石的密度也相对较小（平均2.8t/m3～2.9t/m3）。

3 采场供给能力预测

废石资源量连年相比有所上升，但在一定的时间段有所降低，2019年6月份～8月份逐月降低并维持在一定范围内，总体上维持在70万t左右，预计未来几年内会稳定于40万t/月～60万t/月，根据2018年～2019年废石资源数据趋势可推断采场可供的废石资源约为400±100万t/a。

由往年采场产出废石资源数据分析可得，采场废石资源产出集中在早班和中班，目前产出的废石资源约35.31%供给回收车间和废石中试厂，64.69%运往堆场或做其他用途；且早班处理废石资源的时间占比约为37.5%，中班50%，除去回收车间和废石中试厂部分，采场产出废石资源早班供给量为15.46%，中班26.38%，因此可预测直供300万t项目的废石资源量约占总产出量的15.46%×37.5%+26.38%×50%=18%，预测采场直供量为400万t/a×18%=72万t/a（平均供给量150t/h）堆场供给450万t/a-72万t/a=378万t/a（平均供给量787.5t/h）。

4 设计装运方案

由于堆场高差大于40m，需要分层铲装，根据露天矿山设备能力，分层高度为15m，1090堆场分三次进行装运，废石资源量及运距见表1。

表1 分层铲装工程量及运距

4.1 方案一（装载机）设备配置

使用额定载重量40823（kg）装载机往返装运废石资源，从1120m高程处修筑道路开始进行分层铲装。

参数计算如式（1）（2），设备配置如下表1所示。铲装时间20s，卸载时间8s，入换时间12s一个循环时间T1：

式中：

m——装载机载重量，满斗系数0.9，40.8t×0.85=36.72t。

N——小时装卸次数，12次。

为满足生产，堆场年供料量378万t，即787.5t/h，装载机生产能力440.64t/h，可得设备台数n1：

共需2台额定载重40823kg的装载机装运废石资源才能满足生产。

生产能力校核：440.64t/h×2×16×300=423.01万t＞378万t，可满足生产需要。使用2台额定载重40823kg的装载机装运废石资源，可参考选用勒图尔勒L-1350电动装载机。

4.2 方案二（挖机+矿用卡车）设备配置

使用挖机+矿用卡车搬运废石资源，挖机进行分层铲装，矿用卡车运输废石资源至粗碎站，可基本满足跳汰厂生产需求。

日生产能力1.5万t/d＜5万t/d，挖机斗容参数计算如下经验公式（3）：

式中：

B——基量系数，3～4，取4。

P——增量系数，取2.5。

V1=B+P（Q-1）=4+2.5×（1-1）=4，结合公司露天矿挖机生产能力，可选用4.5m3挖掘机，额定载重量89600kg，配合目前矿山使用的60t矿用卡车进行装运。

实测装车时间2.5min，由于堆场作业环境相对于采场较好，装车时间预计减少20%左右，所以装车时间较实测数据计算了0.8的系数即2.5×0.8=2min；入换时间25s，卸载时间：65s，运输车辆速度为600m实测60t卡车平均数据16.2km/h，挖机+运输车辆一次循环所需时间T2：

根据一个循环时间，可得车辆一小时装运7次，由360万t初设资料可得60t车满斗系数0.88，由（2）式计算得运输车辆运输能力Q2：

车辆运距0.59km，运输车辆计划的运输能力91.48m3.km/h，运输车辆生产能力校核：Q车=336.34t/h×3×16h×300=484.33万t＞378万t，

挖机铲装能力校核：Q装=10×7×8.96×0.85×8/2.02=2111.23m3/台.班＞（387.5/300/24/2.02×8=）2104.29m3/台.班。可满足生产需要。可使用1台4.5m3徐工XE900D挖机+3台60t车辆配合进行装运作业。

表2 成本计算

4.3 方案三（电动机械铲+矿用卡车）设备配置

使用矿用电动机械铲+矿用卡车装运废石资源，电铲进行分层铲装，矿用卡车运输废石资源至粗碎站。

铲装设备选型如式（5）计算结果，设备斗容V≥4m3，可基本满足跳汰厂生产需求；装车时间2.75min，入换时间25s，卸载时间：65s，运输车辆速度为600m实测60t卡车平均数据16.2km/h，一个循环所用时间T3：

根据一个循环时间，可得车辆一小时装运6次，由360万t初设资料可得60t车满斗系数0.88，由（2）式计算得运输车辆运输能力Q3：Q3=mN=6×54.6t×0.88 = 288.3t/h （10）所需车辆台数n3如下式（11）：

车辆运距0.59km，运输车辆计划的运输能力78.41m3.km/h，运输车辆生产能力校核：Q车=288.3t/h×3×16h×300=415.15万t＞378万t，可满足生产需要。

铲装能力校核：Q装=10×7×9t×0.85×8h/2.02=2120.79m3/台.班＞2103.29m3/台.班，采用1台4m3电动机械铲+3台60t车辆配合进行装运作业。可参考选用太原重工WK-4D型电铲。

5 方案对比

三个方案成本计算如表2所示。

6 结论

方案缺点对比选择：方案一：40t装载机的缺点：①搬运距离长，设备作业效率低，作业强度大，且存在设备交叉作业，有安全隐患。②设备购置投入大，单位成本过高。③若设备损坏维修，则无替代设备作业，导致无法供应生产。④由于是大型设备，维护困难，设备故障率高。

方案二：4.5m3挖机+60t矿用卡车的缺点：中后期运输距离短，运输车辆待装时间长。

方案三：矿用电动机械铲60t矿用卡车的缺点：①设备操作方式与挖机相比有部分区别，需要进行相关专业操作和安全培训。②由于车间无同类设备，所以设备管理不便，备件工作繁琐，与车间设备不具备通用性。

综合3个方案的优缺点，推荐300万t跳汰场供料方式选取方案三。