澳大利亚总图运输设计理念

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收藏文章 赞一个 已赞 2016-10-18 矿业澳洲


【矿业澳洲点评】矿山设计中一项重要的设计为运输设计,怎么样优化运输设计为矿山减少运输成本,加快采选进度是每个矿山寻求的一项基本概念。澳大利亚具有上百年的矿山经营经验——尤其大型矿山设计和开采经验,现如今它拥有了一套完整的矿山设计理念,通过对澳洲某铁矿设计分析来总结澳大利亚矿山设计的特点和借鉴经验。

澳大利亚某铁矿总图运输设计》

矿山总图运输设计是一项复杂的系统工程,所涉及的因素较多,在设计过程中应统筹协调和妥善处理各方面关系,合理组织矿山内外部运输,对矿山进行统筹规划。合理的矿山总体布置方案对矿山长期生产的经济效益以及矿山的后续发展可发挥重要作用。合理的总体布置设计可达到矿山生产流程顺畅、节省建设投资、降低生产费用、美化环境的效果。本研究通过澳大利亚某铁矿采选联合工程的总图运输设计实践,探讨经济合理的矿山总体布置及运输方案,使矿山内所有建(构)筑物的布置与工艺流程形成一个有机整体,满足矿山生产、生活需要,提高矿山企业的经济效益和社会效益。

【1 项目概况】澳大利亚某铁矿位于西澳A城市(港口城市)以东233km,矿区东距B城市约110km,南侧有A城市至B城市的高速公路通过,距最近的铁路177km,该铁路线可至A城市。矿区矿带南北走向,长27km以上,本研究仅开发北部,区内海拔315~495m,相对高差180m,地势较平缓。矿区地势西高东低、北高南低,矿体西倾,矿区东侧有明显的自然冲沟。矿山设计内容包括采矿系统、选矿系统、尾矿系统及相应公辅设施等,生产规模为1500万吨/a的矿石处理量,服务年限35年。

【2 矿区总体布置】该铁矿分为南北2个露天采场,矿区组成部分包括露天采矿场、采矿工业场地、选矿厂、供电设施、供水设施、爆破材料库、排土场、尾矿库、行政福利区、采矿运输道路及辅助运输道路。矿山总体布置根据露天采场规模、总出入沟口位置、标高及相应的矿区主联络道线路走向、位置,采取生产场地集中、辅助场地分散布置的原则。相对集中布置采、选工业场地,而尾矿设施、炸药库等辅助场地则因地制宜进行分散布置。各功能区以矿区主联络道路为纽带,形成功能明确、连接便捷、物流顺向、互不干扰的总体格局,便于矿山生产和生活管理。该矿采用公路开拓运输方式,废石采用汽车运输至排土场自卸,原矿采用汽车运输至选矿厂自卸至原矿仓,矿石在选矿厂经破碎、磨矿、磁选、脱水后得到铁精粉,铁精粉由铁路运至港口,尾矿通过管道输送至尾矿库排放。矿山总体布置为,露天采矿场分为一采区和二采区,其中一采区规模为1200万吨/年,二采区规模为300万吨/年。一、二采区南北总跨度约7.6km。矿山设有1#、2#排土场,并在各排土场旁设置表土堆场和氧化矿堆场。1#排土场位于一采区东侧约400m处;2#排土场位于二采区东侧约450m处;采矿工业场地位于一采区东侧,西距一采区约0.35km;选矿厂布置于一采区东侧约0.8km处,与一、二采区联系均较方便;尾矿库位于选矿厂西北侧约2.5km处;总变电站布置于选矿厂西南角;生产用水采用打井取水;项目配套爆破材料库位于二采区东侧约1.45km处;行政福利区布置于选矿厂南侧约500m处。矿区总体布置见图1。


【3 厂(场)址选择】【3.1 厂(场)址选择原则】(1) 不压覆有开采价值的矿体,避开露天开采爆破危险范围。

(2) 该矿矿岩运输量及尾矿运输量大,尽量缩短矿岩及尾矿运输距离,注意物流顺向,避免不必要的反向运输。

(3) 有利于环境保护、水土保持、减少污染,注意风向及各场地之间的相互制约和影响。居住区、排土场、尾矿库及各厂区的选址应综合考虑。

(4) 尽量避开汇水面积大的地表径流谷线,远离地表冲沟。

(5) 综合考虑矿山资源分布情况、进出货物来源与运量、产品的流向。

(6) 尽量节省用地,减少对自然生态环境的破坏,并留有适当的发展余地。

【3.2 厂(场)址方案选择】【3.2.1 排土场】由于露天矿剥离量大,加之剥离的氧化矿,每年剥离量为3720.72万吨。因此,尽量将排土场靠近露天矿布置。一、二采区西侧的场地逐渐变高,若将排土场及采矿总出入沟布置于西侧,则会增加提升运输量,且不可避免地增加运输距离。另外,西侧矿山资源尚未完全查明,若将排土场布置于上盘可能会压覆有开采价值的矿体。因此设计将采矿总出入沟及排土场均布置于矿体下盘、露天矿东侧,为一、二采区分设1#、2#排土场。1#、2#排土场在选址过程中还顾及到了露天矿东侧的自然冲沟(其上游汇水面积为上百平方千米),为保证暴雨时地表径流畅通,设计将其适当避开,避免洪水因受到阻挡而流入露天采矿坑内,排土场布置于矿体下盘,恰好位于采场主导风向下风侧,减少排土作业对采矿作业的影响。一采区后期废石可堆存于前期首采结束的区域,可有效缩短废石运输距离,减少用地,降低排岩对环境的破坏。

【3.2.2 采矿工业场地】该矿山一、二采区同时生产,根据各采区规模、生产年限及联系条件,设计采用集中布置方式,靠近主要采区建设采矿工业场地,对生产管理和发挥设备效能有利。采矿工业场地距一、二采区最近的出入沟口分别约0.4km,2.3km,该场地不但与2个采区联系方便,而且位于采场至选矿厂的必经之路,相对于各服务对象均较方便。

【3.2.3 选矿厂】(1)方案一。靠近一采区主出入沟口,距一采区0.8km,距二采区2.4km,地势平缓,坡度0.55%。优点:①选矿厂距一、二采区均较近,并靠近一采区,原矿运输距离较短;②选矿厂距采矿工业场地及生活区较近,相互之间联系方便,便于协作管理。缺点:①与对应的尾矿库输送距离(4km)较方案二远;②铁精矿外运距离较方案二长6km;③一采区存在部分反向运输;④无法兼顾远期的南部矿体开采;⑤外部输电线路较二方案长1.3km。

(2)方案二。靠近二采区布置,距一、二采区分别为5.6,1.4km,地势平缓,坡度0.3%。优点:①铁精矿外运距离较方案一短6km;②外部输电线路较方案一短1.3km;③对远期南部矿体开采有一定的兼顾;④尾矿输送距离3.7km。缺点:①原矿运距大;②各工业场地布置分散,协作性差,不便于管理。

方案一的基建费用为2232.5万元,年运营费用为2521.7万元;方案二的基建费用为2120.0万元,年运营费用为4255.4万元。方案一基建费虽略高于方案二,但由于方案一靠近主要矿体,其年运营费较方案二大幅度降低,且方案一与各场地之间的协作条件较好,便于矿山运营管理。尽管方案一无法较好地兼顾远期的南部矿体开采,但考虑到选厂设计寿命与矿山本期开采年限基本吻合,也可接受远期搬迁或重新建厂方案。综合分析,设计采用了方案一。

【4 铁精粉运输方案比较】该矿铁精粉每年运输总量为409.22万吨,铁精粉由选矿厂运至A城市港口后装船运回中国。选矿厂至A城市港口公路里程约249.5km,现仅有公路运输,选矿厂距最近的铁路线177km,该铁路可通至A城市港口。根据矿山实际情况,选矿厂至A城市港口的铁精粉运输有公路、铁路、管道运输3种方式。①管道运输方案,铁精矿浆浓缩后由管道输送至A城市附近脱水,生产回水需建回水管道返回矿山利用,由于管道输送距离大,技术难度高,建设投资大,且管理复杂,尤其是存在输送管道泄漏的风险,不利于环保,且脱水后的精矿还需二次转运至港口,因此,管道输送方案不予考虑;②公路运输方案,将铁精矿浆在选矿厂脱水得到铁精粉,使用现有的公路,外委专业运输公司将精矿粉运至A城市港口,采用公路列车运输,该方案企业无需较多的基建投资,运输方式较铁路灵活,但运营费用较高;③铁路运输方案,将铁精粉从选矿厂运至A城市港口,需建长177km铁路与现有铁路接轨,并委托铁路运营公司将铁精粉运至A城市港口,该方案企业建设成本高,须经当地政府规划部门立项、可行性论证,准备及建设周期长,但该方案运营费用较低。经分析比较可知,公路运输方案基建投资较铁路运输方案少214400万元,但年经营费用较铁路运输方案高42518.37万元。若采用铁路运输方案,生产5a节省的运营费用基本与铁路的基建费用持平。因此,从矿山长远发展考虑,采用铁路运输铁精粉方案具有明显优势。

【5 讨论】(1)矿山总图运输设计首先应满足澳大利亚的法律、法规和技术标准。总图运输设计工作由工艺、土建、管道等专业分别设计相关部分,对于总图设计人员全面了解各行业规范中与总图相关的规定有一定的困难,需要总图设计人员大量搜集并阅读其他相关专业的规范,并找出与总图设计相关的条款。

(2)澳大利亚地处热带和亚热带,降水从北、东、南三面沿海向内陆作半环状递减,植物带也相应呈半环状分布,由沿海的森林带向内陆逐渐过渡为草原带、沙漠带。本项目位于澳大利亚西部,具有荒漠地区特点,故应结合当地自然地理条件进行设计。

(3)澳大利亚政府对生态环境保护和工人生活及生产环境均较重视,如厂区内需设置环境水池,将场地雨水集中排放至环境水池,经沉淀后再利用,不得直接排放,厂址选择应避开需要保护的自然遗迹,对于职工营地要求有良好的生活和娱乐空间,各种配套设施应齐全,配有健身房、酒吧、急救中心,配套电视、电话、网络等。矿区一般应设置简易机场跑道,供紧急医疗救治、紧急物资运输时飞机起降。本项目数千米外的城镇有可供使用的机场,因而无需另行建设机场跑道。

(4)澳大利亚人力成本较高,建设、生产、维护等过程多用机械设备,在厂区道路设计、通道设置等环节,应充分熟悉各类车辆装备的技术参数和作业空间,保证设计的适用性。

——胡军锋

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