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1、半移動式破碎站移設施工方案優化研究the optimization of Semi-mobile crusher rearrangement.李立波1 范魯豐21李立波，首鋼礦業公司，河北省遷安市，064404。Li Libo，Shougang mining company，Qianan City, Hebei Province，064404李立波，男，1982年8月出生，本科學歷，河北理工大學采礦工程專業畢業，主要從事采礦單體工程設計、年度、季度采掘計劃編制及管理工作。2范魯豐，首鋼水廠鐵礦，河北省遷安 064405Fan Lufeng，Shougang shuichang iron min2、e，Qianan City, Hebei Province，064405摘要：隨著深凹露天采場開采水平不斷下降，為充分發揮半連續運輸系統生產效率，半移動式破碎站需要根據巖石或礦石開采重心水平合理進行移設，本文以水廠鐵礦半移動式礦石破碎站移設為研究載體，對半移動破碎站移設施工方案進行優化研究，本文詳細分析了采場礦石開采重心水平，確定了礦石破碎站合理移設步距和移設時間，并依據生產實踐經驗，對破碎站基坑及K0膠帶設計參數進行了優化，既解決了破碎站移設過程中采場運輸系統正常銜接問題，又使破碎站移設空間讓位工程量最小，為破碎站安全、高效移設創造了良好條件。本文對半移動式破碎站移設具有指導意義。關鍵詞：深3、凹露天采場 半移動式破碎站 施工方案優化 Abstract: In order to make full use of the semi-continuous transportation system，a semi-mobile crusher should be rearranged in according to the gravity level of ores and rocks with the descent mining level of open pit. Thus，this paper takes the semi-mobile crusher of Shuichang i4、ron mine for an example to discuss the optimization of its rearrangement. The paper calculates the rational distance and time of rearrangement based on the detailed analysis of gravity level of the pit. Then, the design parameters of foundation pit and KO belt are optimized, which solves the connect5、ion problems and decreases the project amount to create a better condition for the safe and efficient rearrangement. In brief, the paper has its own guiding significance from this point of view.Key word： open-pit；Semi-mobile crusher；the optimization of rearrangement.1前言首鋼水廠鐵礦于1969年建礦，1990年開始礦山已逐步由山坡6、露天開采轉入深部凹陷開采，物料運輸由重載下坡變為重載上坡，運距增加，運輸效率降低，導致運輸和生產成本急劇上升，生產能力下降，傳統的汽車、鐵路及其聯合運輸方式已不能適應深凹露天開采運輸的要求1，1997年10月西排膠帶排土運輸系統建成投產，2006年3月東排膠帶排土運輸系統建成投產，2006年8月礦石膠帶運輸系統建成投產，從此礦車從電鏟工作面直接運往最終排卸地點的生產方式已經成為了歷史，國內最早全部采用汽車半移動式破碎站2膠帶運輸機半連續運輸的這一世界先進開采運輸方式的礦山誕生了。圖1 半移動式破碎站Fig.1 Semi-mobile crusher然而隨著深凹露天開采水平不斷下降，為充分發揮半7、連續運輸系統生產效率，半移動式破碎站需要根據巖石或礦石開采重心水平合理進行移設，所以半移動式破碎站一般每隔幾年就需要移設一次。2009年12月水廠鐵礦東排破碎站進行了移設，破碎站（翻卸平臺）由-20m水平移設到-50m水平,按照水廠鐵礦采場現有開采規模，半移動式破碎站每35年將需要移設一次，在對水廠鐵礦東排破碎站移設進行總結的基礎上，以水廠鐵礦礦石破碎站移設為研究載體，對半移動破碎站移設施工方案進行優化研究，為水廠鐵礦及其他礦山半移動破碎站安全、高效移設提供參考指導。2礦石破碎站移設位置選擇礦石破碎站移設位置選擇主要取決于兩方面：一是確定破碎站（翻卸平臺）移設水平標高，它由礦石綜合開采重心水平8、和礦石膠帶系統設計路由決定。二是確定連接破碎站與延伸的K2膠帶既K0膠帶位置，它由采場空間技術狀況決定。2.1確定礦石破碎站（翻卸平臺）移設水平標高2.1.1礦石綜合開采重心水平分析在2009年末采場現狀基礎上3，結合采場主要出礦部位，按照年計劃采出1000萬t礦石量計算，重點對2010年和2011年礦石綜合開采重心水平進行了分析，經分析2010年礦石綜合開采重心水平為-49m（詳見表1），2011年礦石綜合開采重心水平為-58m（詳見表2），2012年及以后礦石綜合開采重心水平將逐年下降，由于采場10m水平以下臺階設計高度為15m，而-50m水平又為設計臺階作業水平，考慮破碎站移設一次需服務9、35年時間，并結合采場按設計水平開采作業要求，初步確定此次礦石破碎站應移設至-50m水平或-50m以下水平。表1 2010年礦石綜合開采重心水平分析表Table .1 Analysis of comprehensive mining ore gravity level in 2010作業部位作業水平標高(m)2010年開采礦量（萬t）將軍墓嶺N444425 N343429 N222236 N101039 N-5-544 35#49#勘探線掛幫礦回收N9292 6 N8080 10 N6868 13 N5656 14 N4444 13 N3434 14 N2222 27 N1010 13 31#10、勘探線以北及東區N-50-50130 N-65-6550 礦石破碎站讓位N-20-205N-35-3534N-50-5089N-65-65110N-80-803231#勘探線以南低水平N-80-804N-95-9545N-110-11065N-125-125100N-140-14053綜合-49 1000 表2 2011年礦石綜合開采重心水平分析表Table.2 Analysis of comprehensive mining ore gravity level in2011作業部位作業水平標高(m)2011年開采礦量（萬t）將軍墓嶺N-20-2072 N-35-3571 N-50-5067 11、N-65-6553 35#49#勘探線掛幫礦回收N1010 20 N-5-5 44 N-20-20 43 N-35-35 127 31#勘探線以北及東區N-65-65179 N-80-80237 31#勘探線以南低水平N-125-12532N-140-14055綜合-58 1000 2.1.2礦石膠帶系統設計路由按照中煤工程設計咨詢集團沈陽設計研究院所做礦石膠帶系統設計圖，95.85m10m水平為K1膠帶路由，10m-80m水平為K2膠帶路由，-80m-200m水平為K3膠帶路由。圖2 礦石膠帶系統設計平面布置圖Fig.2 Layout chart of ore belt conveyor s12、ystem目前礦石破碎站（翻卸平臺）標高為-20m水平（破碎站高17m），K2膠帶路由已延伸至-37m水平，通過礦石膠帶系統平面布置圖可以看出，K2膠帶延伸方向與K3膠帶延伸方向相反，如果礦石破碎站（翻卸平臺）移設到-50m水平，那么-50m水平礦石破碎站將占壓K3膠帶路基，而K2膠帶延伸至-80m水平結束（詳見表3），那么下次礦石破碎站（翻卸平臺）將只能移設13m到-63m水平，不利于礦石膠帶系統效率發揮，從礦石膠帶系統應按設計路由布置考慮，此次礦石破碎站（翻卸平臺）移設至-63m水平即K2膠帶路基按設計延伸至-80m水平較為合理，一方面由于多移設13m，可以解放更多采場空間，另一方面由于礦13、石破碎站移設至-63m水平不占壓K3膠帶路基，可以提前讓出K3膠帶延伸路基空間，為破碎站下次移設創造良好條件。綜合分析，確定將礦石破碎站（翻卸平臺）移設到-63m水平，按照礦石膠帶系統設計參數，K2膠帶從-37m水平延伸至-80m水平延伸長度為240m，路基寬度為8m。表3 K2膠帶路由主要設計參數Table.3 the main design parameters of K2 belt router序號坐標備注XYZ1593560451010m水平轉運站中心25933.9836043.89710K2膠帶頭部滾筒中心35909.7516017.61111.586凸弧起點45901.47560014、8.6349.036凸弧終點和14.8185度起坡點55699.0695789.075-69.96714.8185度坡終點和凹弧起坡點65646.7785732.352-80凹弧終點756405725-80-80m水平轉運站中心85637.2895722.059-80K2膠帶尾部滾筒中心2.2確定K0膠帶位置及長度2.2.1確定K0膠帶中心線與K2膠帶中心線夾角受北采場上盤臨時運輸公路占壓影響，現北采場上盤南翼-80m水平無法按設計到界，考慮到-50m水平東排D6膠帶機頭檢修需要，在此次礦石破碎站移設讓位時，在-50m水平需預留出D6機頭檢修公路；此外由于K2膠帶延伸方向與K3膠帶延伸方向相反15、，因此在布置K0膠帶時應避免占壓K3膠帶路基讓位空間；經綜合比較分析，將K0膠帶中心線與K2膠帶中心線夾角定為110（K0膠帶中心線至K2膠帶中心線順時針方向）。圖3 北采場上盤臨時運輸公路布置圖Fig.3 layout chart of temporary transport road in North2.2.2確定K0膠帶長度K0膠帶現設計長度為43m（破碎站翻卸中心到K0膠帶卸料中心），此次由于K2膠帶路基延伸至K2設計路基最低水平-80m，如果K0膠帶長度仍為43m，那么K0膠帶北側礦石破碎站-80m水平坡底空間最小距離僅為15.42m，不滿足爆破最小安全距離30m和10立電鏟最小作業16、寬度40m的要求，因此，下次K3膠帶路基讓位空間將無法提前準備出來，為避免-63m水平礦石破碎站占壓K3膠帶路基影響下次移設讓位空間施工，此次將K0膠帶由現43m長增加到73m長后，K0膠帶北側礦石破碎站-80m水平坡底最小距離達43.58m，能夠滿足爆破和電鏟作業要求，可以提前讓出K3膠帶路基準備空間，經綜合比較分析，確定K0膠帶長度為73m。圖4 礦石破碎站移設規劃分析圖Fig.4 analysis of crusher rearrangement plan2.3優化基坑設計參數破碎站廠家提供的基坑技術參數：頂部寬度為28.85m,底部寬度為13m,段高為17m，基坑南、北、西三個邊幫的坡17、面角均為65，東幫為自由面，基坑底部卸料中心點距西幫坡底的距離為9m。(詳見圖5、圖6中粗線所示)依據東排破碎站移設生產實踐經驗，在充分考慮破碎站安裝所需空間的前提下，水廠鐵礦在破碎站廠家提供的基坑技術參數基礎上，對一些參數進行了優化設計：南、北兩幫坡底均往外擴1.5m，南、北兩幫坡頂均往內回縮1.5m，使基坑頂部寬度由原設計的28.85m變為25.85m，底部寬度由原設計的13m變為16m，從而使基坑南、北、西三個邊幫的坡面角由65調整為74；基坑底部卸料中心點距西幫坡底的距離由9m改為10m。技術參數優化后，在滿足破碎站安裝所需空間的基礎上，基坑頂部汽車翻卸平臺（棧橋）與南北兩側邊幫搭接平18、臺更寬使破碎站更穩定，而基坑底部又增加一定安全距離可以有效阻擋邊坡滑石保護破碎站。(詳見圖5、圖6中細線所示)圖5 基坑南北方向剖面示意圖Fig.5 the north-south direction schematic diagram of foundation pit圖6 基坑東西方向剖面示意圖Fig.6 the east-west direction schematic diagram of foundation pit3.礦石破碎站移設空間讓位規劃3.1空間讓位設計原則 依據中國冶金建設集團秦皇島冶金設計研究總院所做水廠鐵礦北采場境界修改方案設計4，結合現采場技術狀況，在不影響采場正常19、生產的情況下，通過規劃采場運輸公路，使完成礦石破碎站移設空間讓位工程量最小。3.2空間讓位設計參數、臺階：高15m、坡面角65。、運輸公路：寬25m、坡度8，緩坡段長50m。、破碎站基坑：底寬16m、頂寬25.85m、邊坡角74。3.3空間讓位計劃安排能否順利完成破碎站移設，破碎站基坑空間準備是關鍵，根據采場技術狀況，由于現上盤運輸公路占壓讓位空間，需通過改造上盤運輸公路來實現空間讓位，為確保破碎站能夠及時順利移設，特對讓位區域工程量進行了詳細分析（詳見表4），并按季度制定了采掘計劃安排：一季度：安排S03鏟、S04鏟和S08鏟在-20-65m水平進行擴幫作業，重點形成-20-50m水平運輸公20、路，共安排采掘總量370萬t。二季度：安排S03鏟、S04鏟和S08鏟在-35-80m水平進行擴幫作業，重點形成-50-80m水平運輸公路，共安排采掘總量375萬t。三季度：安排S03鏟和S04鏟在-50-80m水平進行擴幫作業，重點形成-63m水平基坑，共安排采掘總量154萬t。 表4 礦石破碎站移設到-63m水平讓位工程量表Table.4 the project amount of rearrangement to -63m level水平礦石（萬t）巖石（萬t）總量（萬t）開采到界長度（m）-5-2051722-20-353466100-35-5089173262142-50-6511021、273383183-65-8032100132125合計2706298994504 礦石破碎站移設施工4.1移設時間測算2010年采掘計劃對移設讓位工程進行了詳細安排，并在執行過程作為重點工作按月進行分解落實，于2010年9月底順利完成了10-80m水平運輸系統改造和-63m水平破碎站基坑讓位，空間讓位結束后土建基礎工程施工1個月，2010年11月破碎站具備移設條件，然而經分析，2010年11月2011年4月計劃采出礦石量500萬t，礦石綜合開采重心水平為-62.36m，基本接近將要移設到的-63m水平，而礦石運輸到-63m水平破碎站和到-20m水平破碎站綜合運距也基本接近（詳見表5）,考慮到22、隨著開采水平不斷下降，礦石開采重心水平也將下降，而5月份是露天基建施工的黃金季節，此時雨季、暑期還未來臨，有利于礦石破碎站基礎施工、破碎站拆裝。因此，2011年5月份是礦石破碎站移設的最佳時期。表5 2010年11月-2011年4月礦石開采計劃表Table.5 exploiting plan from 2010.11 to 2011.4作業部位作業水平標高(m)開采礦量(萬t)礦石運距（km）到-63m水平破碎站到-20m水平破碎站將軍墓N-5-5402.7832.562N-20-20502.5962.375N-35-35342.4082.18735#49#勘探線掛幫礦回收N1010331.923、941.074N-5-5441.8070.887N-20-20391.6190.69931#勘探線以北及東區N-65-651000.9990.74131#勘探線以南低N-125-125522.0122.702N-140-1401082.7123.402綜合-62.365002.0571.9594.2設備搬遷水廠鐵礦于2011年5月23日開始組織設備搬遷施工，歷時19天于6月10日順利完成破碎站移設。此次工程共計完成設備拆除、安裝2340t，拆裝主體鋼結構連接螺栓7400條，更換各種電纜線11455m。多次召開專題會議進行研究，以東排破碎站移設方案為參考，對方案的制定、各項準備工作及施工組織，做24、到了科學合理、全面具體，在施工過程中，相關單位密切配合，對施工中出現的困難及時協調解決，通過強化組織，圓滿完成了礦石破碎站移設工程。5 礦石破碎站移設后經濟效益及效果5.1解放采場空間2011年6月礦石破碎站移設至-63m水平后，解放了原-20m水平破碎站占壓空間，增加采剝總量2700萬t，礦石量1000萬t，為水廠鐵礦后期持續穩定生產奠定了基礎。5.2減少運輸費用2011年6月礦石破碎站移設至-63m水平后，汽車運礦綜合運距比移設前縮短0.5km,按礦石年計劃產量1000萬t計算，運礦主要以130T汽車運輸為主，依據2010年130T汽車實際物耗成本1.201元/t.km,則年將減少汽車實際25、物耗費用600.5萬元；而2010年礦石膠帶運輸物耗成本為2.204元/萬t.m,礦石破碎站移設增加膠帶長度為480m（雙向），則年將增加膠帶運輸物耗成本105.8萬元。因此，扣除礦石膠帶運輸物耗成本，年可減少運輸費用494.7萬元，生產實踐證明，按照水廠鐵礦采場現有開采規模，礦石破碎站移設周期一般為4年左右，在一個移動周期內，礦石破碎站可完成運輸量4000萬t，減少運輸費用1260.8萬元（扣除移設工程費用718萬元）。6 結束語半連續運輸開采工藝既可以發揮汽車運輸機動靈活、適應性強，又可以發揮帶式輸送機運輸能力大、爬坡能力強、運輸費用低的優勢，具有較好的經濟效益5，目前，世界上采用該工藝的26、露天礦比重日益增加6, 由于半移動式破碎站移設工程量較大，費用較高，移設頻繁，因此施工方案制定的是否合理以及在施工中的優化應用對破碎站移設工程具有十分重要的意義。參考文獻1蔡美峰，郝樹華，李軍財.首鋼水廠鐵礦汽車-膠帶半連續運輸系統設備配套優化研究J.中國礦業,2006（6）2白俊.露天礦山破碎站的分類及應用實例J.中國礦業.2009（12）3梁曉東.首鋼水廠鐵礦北采場2009年末現狀圖M.首鋼水廠鐵礦工程師室.2009（12）4蘇建軍,吳波,王輝等.首鋼礦業公司水廠鐵礦擴建工程采礦修改設計(調整規模)說明書M.中國冶金建設集團秦皇島冶金設計研究總院和北京首鋼設計院.1999（12）5唐光榮.半連續露天采礦工藝J.中國水泥,2008（10）6王喜富,李仲學,劉山林,孫新虎,張達賢.露天礦半連續工藝技術應用現狀及發展前景J.化工礦物與加工,2002（1）