半移动式破碎站移设施工方案优化研究（11页）.doc

1、半移动式破碎站移设施工方案优化研究the optimization of Semi-mobile crusher rearrangement.李立波1 范鲁丰21李立波，首钢矿业公司，河北省迁安市，064404。Li Libo，Shougang mining company，Qianan City, Hebei Province，064404李立波，男，1982年8月出生，本科学历，河北理工大学采矿工程专业毕业，主要从事采矿单体工程设计、年度、季度采掘计划编制及管理工作。2范鲁丰，首钢水厂铁矿，河北省迁安 064405Fan Lufeng，Shougang shuichang iron min

2、e，Qianan City, Hebei Province，064405摘要：随着深凹露天采场开采水平不断下降，为充分发挥半连续运输系统生产效率，半移动式破碎站需要根据岩石或矿石开采重心水平合理进行移设，本文以水厂铁矿半移动式矿石破碎站移设为研究载体，对半移动破碎站移设施工方案进行优化研究，本文详细分析了采场矿石开采重心水平，确定了矿石破碎站合理移设步距和移设时间，并依据生产实践经验，对破碎站基坑及K0胶带设计参数进行了优化，既解决了破碎站移设过程中采场运输系统正常衔接问题，又使破碎站移设空间让位工程量最小，为破碎站安全、高效移设创造了良好条件。本文对半移动式破碎站移设具有指导意义。关键词：深

3、凹露天采场 半移动式破碎站 施工方案优化 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 i

4、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 connect

5、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前言首钢水厂铁矿于1969年建矿，1990年开始矿山已逐步由山坡

6、露天开采转入深部凹陷开采，物料运输由重载下坡变为重载上坡，运距增加，运输效率降低，导致运输和生产成本急剧上升，生产能力下降，传统的汽车、铁路及其联合运输方式已不能适应深凹露天开采运输的要求1，1997年10月西排胶带排土运输系统建成投产，2006年3月东排胶带排土运输系统建成投产，2006年8月矿石胶带运输系统建成投产，从此矿车从电铲工作面直接运往最终排卸地点的生产方式已经成为了历史，国内最早全部采用汽车半移动式破碎站2胶带运输机半连续运输的这一世界先进开采运输方式的矿山诞生了。图1 半移动式破碎站Fig.1 Semi-mobile crusher然而随着深凹露天开采水平不断下降，为充分发挥半

7、连续运输系统生产效率，半移动式破碎站需要根据岩石或矿石开采重心水平合理进行移设，所以半移动式破碎站一般每隔几年就需要移设一次。2009年12月水厂铁矿东排破碎站进行了移设，破碎站（翻卸平台）由-20m水平移设到-50m水平,按照水厂铁矿采场现有开采规模，半移动式破碎站每35年将需要移设一次，在对水厂铁矿东排破碎站移设进行总结的基础上，以水厂铁矿矿石破碎站移设为研究载体，对半移动破碎站移设施工方案进行优化研究，为水厂铁矿及其他矿山半移动破碎站安全、高效移设提供参考指导。2矿石破碎站移设位置选择矿石破碎站移设位置选择主要取决于两方面：一是确定破碎站（翻卸平台）移设水平标高，它由矿石综合开采重心水平

8、和矿石胶带系统设计路由决定。二是确定连接破碎站与延伸的K2胶带既K0胶带位置，它由采场空间技术状况决定。2.1确定矿石破碎站（翻卸平台）移设水平标高2.1.1矿石综合开采重心水平分析在2009年末采场现状基础上3，结合采场主要出矿部位，按照年计划采出1000万t矿石量计算，重点对2010年和2011年矿石综合开采重心水平进行了分析，经分析2010年矿石综合开采重心水平为-49m（详见表1），2011年矿石综合开采重心水平为-58m（详见表2），2012年及以后矿石综合开采重心水平将逐年下降，由于采场10m水平以下台阶设计高度为15m，而-50m水平又为设计台阶作业水平，考虑破碎站移设一次需服务

9、35年时间，并结合采场按设计水平开采作业要求，初步确定此次矿石破碎站应移设至-50m水平或-50m以下水平。表1 2010年矿石综合开采重心水平分析表Table .1 Analysis of comprehensive mining ore gravity level in 2010作业部位作业水平标高(m)2010年开采矿量（万t）将军墓岭N444425 N343429 N222236 N101039 N-5-544 35#49#勘探线挂帮矿回收N9292 6 N8080 10 N6868 13 N5656 14 N4444 13 N3434 14 N2222 27 N1010 13 31#

10、勘探线以北及东区N-50-50130 N-65-6550 矿石破碎站让位N-20-205N-35-3534N-50-5089N-65-65110N-80-803231#勘探线以南低水平N-80-804N-95-9545N-110-11065N-125-125100N-140-14053综合-49 1000 表2 2011年矿石综合开采重心水平分析表Table.2 Analysis of comprehensive mining ore gravity level in2011作业部位作业水平标高(m)2011年开采矿量（万t）将军墓岭N-20-2072 N-35-3571 N-50-5067

11、N-65-6553 35#49#勘探线挂帮矿回收N1010 20 N-5-5 44 N-20-20 43 N-35-35 127 31#勘探线以北及东区N-65-65179 N-80-80237 31#勘探线以南低水平N-125-12532N-140-14055综合-58 1000 2.1.2矿石胶带系统设计路由按照中煤工程设计咨询集团沈阳设计研究院所做矿石胶带系统设计图，95.85m10m水平为K1胶带路由，10m-80m水平为K2胶带路由，-80m-200m水平为K3胶带路由。图2 矿石胶带系统设计平面布置图Fig.2 Layout chart of ore belt conveyor s

12、ystem目前矿石破碎站（翻卸平台）标高为-20m水平（破碎站高17m），K2胶带路由已延伸至-37m水平，通过矿石胶带系统平面布置图可以看出，K2胶带延伸方向与K3胶带延伸方向相反，如果矿石破碎站（翻卸平台）移设到-50m水平，那么-50m水平矿石破碎站将占压K3胶带路基，而K2胶带延伸至-80m水平结束（详见表3），那么下次矿石破碎站（翻卸平台）将只能移设13m到-63m水平，不利于矿石胶带系统效率发挥，从矿石胶带系统应按设计路由布置考虑，此次矿石破碎站（翻卸平台）移设至-63m水平即K2胶带路基按设计延伸至-80m水平较为合理，一方面由于多移设13m，可以解放更多采场空间，另一方面由于矿

13、石破碎站移设至-63m水平不占压K3胶带路基，可以提前让出K3胶带延伸路基空间，为破碎站下次移设创造良好条件。综合分析，确定将矿石破碎站（翻卸平台）移设到-63m水平，按照矿石胶带系统设计参数，K2胶带从-37m水平延伸至-80m水平延伸长度为240m，路基宽度为8m。表3 K2胶带路由主要设计参数Table.3 the main design parameters of K2 belt router序号坐标备注XYZ1593560451010m水平转运站中心25933.9836043.89710K2胶带头部滚筒中心35909.7516017.61111.586凸弧起点45901.475600

14、8.6349.036凸弧终点和14.8185度起坡点55699.0695789.075-69.96714.8185度坡终点和凹弧起坡点65646.7785732.352-80凹弧终点756405725-80-80m水平转运站中心85637.2895722.059-80K2胶带尾部滚筒中心2.2确定K0胶带位置及长度2.2.1确定K0胶带中心线与K2胶带中心线夹角受北采场上盘临时运输公路占压影响，现北采场上盘南翼-80m水平无法按设计到界，考虑到-50m水平东排D6胶带机头检修需要，在此次矿石破碎站移设让位时，在-50m水平需预留出D6机头检修公路；此外由于K2胶带延伸方向与K3胶带延伸方向相反

15、，因此在布置K0胶带时应避免占压K3胶带路基让位空间；经综合比较分析，将K0胶带中心线与K2胶带中心线夹角定为110（K0胶带中心线至K2胶带中心线顺时针方向）。图3 北采场上盘临时运输公路布置图Fig.3 layout chart of temporary transport road in North2.2.2确定K0胶带长度K0胶带现设计长度为43m（破碎站翻卸中心到K0胶带卸料中心），此次由于K2胶带路基延伸至K2设计路基最低水平-80m，如果K0胶带长度仍为43m，那么K0胶带北侧矿石破碎站-80m水平坡底空间最小距离仅为15.42m，不满足爆破最小安全距离30m和10立电铲最小作业

16、宽度40m的要求，因此，下次K3胶带路基让位空间将无法提前准备出来，为避免-63m水平矿石破碎站占压K3胶带路基影响下次移设让位空间施工，此次将K0胶带由现43m长增加到73m长后，K0胶带北侧矿石破碎站-80m水平坡底最小距离达43.58m，能够满足爆破和电铲作业要求，可以提前让出K3胶带路基准备空间，经综合比较分析，确定K0胶带长度为73m。图4 矿石破碎站移设规划分析图Fig.4 analysis of crusher rearrangement plan2.3优化基坑设计参数破碎站厂家提供的基坑技术参数：顶部宽度为28.85m,底部宽度为13m,段高为17m，基坑南、北、西三个边帮的坡

17、面角均为65，东帮为自由面，基坑底部卸料中心点距西帮坡底的距离为9m。(详见图5、图6中粗线所示)依据东排破碎站移设生产实践经验，在充分考虑破碎站安装所需空间的前提下，水厂铁矿在破碎站厂家提供的基坑技术参数基础上，对一些参数进行了优化设计：南、北两帮坡底均往外扩1.5m，南、北两帮坡顶均往内回缩1.5m，使基坑顶部宽度由原设计的28.85m变为25.85m，底部宽度由原设计的13m变为16m，从而使基坑南、北、西三个边帮的坡面角由65调整为74；基坑底部卸料中心点距西帮坡底的距离由9m改为10m。技术参数优化后，在满足破碎站安装所需空间的基础上，基坑顶部汽车翻卸平台（栈桥）与南北两侧边帮搭接平

18、台更宽使破碎站更稳定，而基坑底部又增加一定安全距离可以有效阻挡边坡滑石保护破碎站。(详见图5、图6中细线所示)图5 基坑南北方向剖面示意图Fig.5 the north-south direction schematic diagram of foundation pit图6 基坑东西方向剖面示意图Fig.6 the east-west direction schematic diagram of foundation pit3.矿石破碎站移设空间让位规划3.1空间让位设计原则 依据中国冶金建设集团秦皇岛冶金设计研究总院所做水厂铁矿北采场境界修改方案设计4，结合现采场技术状况，在不影响采场正常

19、生产的情况下，通过规划采场运输公路，使完成矿石破碎站移设空间让位工程量最小。3.2空间让位设计参数、台阶：高15m、坡面角65。、运输公路：宽25m、坡度8，缓坡段长50m。、破碎站基坑：底宽16m、顶宽25.85m、边坡角74。3.3空间让位计划安排能否顺利完成破碎站移设，破碎站基坑空间准备是关键，根据采场技术状况，由于现上盘运输公路占压让位空间，需通过改造上盘运输公路来实现空间让位，为确保破碎站能够及时顺利移设，特对让位区域工程量进行了详细分析（详见表4），并按季度制定了采掘计划安排：一季度：安排S03铲、S04铲和S08铲在-20-65m水平进行扩帮作业，重点形成-20-50m水平运输公

20、路，共安排采掘总量370万t。二季度：安排S03铲、S04铲和S08铲在-35-80m水平进行扩帮作业，重点形成-50-80m水平运输公路，共安排采掘总量375万t。三季度：安排S03铲和S04铲在-50-80m水平进行扩帮作业，重点形成-63m水平基坑，共安排采掘总量154万t。 表4 矿石破碎站移设到-63m水平让位工程量表Table.4 the project amount of rearrangement to -63m level水平矿石（万t）岩石（万t）总量（万t）开采到界长度（m）-5-2051722-20-353466100-35-5089173262142-50-65110

21、273383183-65-8032100132125合计2706298994504 矿石破碎站移设施工4.1移设时间测算2010年采掘计划对移设让位工程进行了详细安排，并在执行过程作为重点工作按月进行分解落实，于2010年9月底顺利完成了10-80m水平运输系统改造和-63m水平破碎站基坑让位，空间让位结束后土建基础工程施工1个月，2010年11月破碎站具备移设条件，然而经分析，2010年11月2011年4月计划采出矿石量500万t，矿石综合开采重心水平为-62.36m，基本接近将要移设到的-63m水平，而矿石运输到-63m水平破碎站和到-20m水平破碎站综合运距也基本接近（详见表5）,考虑到

22、随着开采水平不断下降，矿石开采重心水平也将下降，而5月份是露天基建施工的黄金季节，此时雨季、暑期还未来临，有利于矿石破碎站基础施工、破碎站拆装。因此，2011年5月份是矿石破碎站移设的最佳时期。表5 2010年11月-2011年4月矿石开采计划表Table.5 exploiting plan from 2010.11 to 2011.4作业部位作业水平标高(m)开采矿量(万t)矿石运距（km）到-63m水平破碎站到-20m水平破碎站将军墓N-5-5402.7832.562N-20-20502.5962.375N-35-35342.4082.18735#49#勘探线挂帮矿回收N1010331.9

23、941.074N-5-5441.8070.887N-20-20391.6190.69931#勘探线以北及东区N-65-651000.9990.74131#勘探线以南低N-125-125522.0122.702N-140-1401082.7123.402综合-62.365002.0571.9594.2设备搬迁水厂铁矿于2011年5月23日开始组织设备搬迁施工，历时19天于6月10日顺利完成破碎站移设。此次工程共计完成设备拆除、安装2340t，拆装主体钢结构连接螺栓7400条，更换各种电缆线11455m。多次召开专题会议进行研究，以东排破碎站移设方案为参考，对方案的制定、各项准备工作及施工组织，做

24、到了科学合理、全面具体，在施工过程中，相关单位密切配合，对施工中出现的困难及时协调解决，通过强化组织，圆满完成了矿石破碎站移设工程。5 矿石破碎站移设后经济效益及效果5.1解放采场空间2011年6月矿石破碎站移设至-63m水平后，解放了原-20m水平破碎站占压空间，增加采剥总量2700万t，矿石量1000万t，为水厂铁矿后期持续稳定生产奠定了基础。5.2减少运输费用2011年6月矿石破碎站移设至-63m水平后，汽车运矿综合运距比移设前缩短0.5km,按矿石年计划产量1000万t计算，运矿主要以130T汽车运输为主，依据2010年130T汽车实际物耗成本1.201元/t.km,则年将减少汽车实际

25、物耗费用600.5万元；而2010年矿石胶带运输物耗成本为2.204元/万t.m,矿石破碎站移设增加胶带长度为480m（双向），则年将增加胶带运输物耗成本105.8万元。因此，扣除矿石胶带运输物耗成本，年可减少运输费用494.7万元，生产实践证明，按照水厂铁矿采场现有开采规模，矿石破碎站移设周期一般为4年左右，在一个移动周期内，矿石破碎站可完成运输量4000万t，减少运输费用1260.8万元（扣除移设工程费用718万元）。6 结束语半连续运输开采工艺既可以发挥汽车运输机动灵活、适应性强，又可以发挥带式输送机运输能力大、爬坡能力强、运输费用低的优势，具有较好的经济效益5，目前，世界上采用该工艺的

26、露天矿比重日益增加6, 由于半移动式破碎站移设工程量较大，费用较高，移设频繁，因此施工方案制定的是否合理以及在施工中的优化应用对破碎站移设工程具有十分重要的意义。参考文献1蔡美峰，郝树华，李军财.首钢水厂铁矿汽车-胶带半连续运输系统设备配套优化研究J.中国矿业,2006（6）2白俊.露天矿山破碎站的分类及应用实例J.中国矿业.2009（12）3梁晓东.首钢水厂铁矿北采场2009年末现状图M.首钢水厂铁矿工程师室.2009（12）4苏建军,吴波,王辉等.首钢矿业公司水厂铁矿扩建工程采矿修改设计(调整规模)说明书M.中国冶金建设集团秦皇岛冶金设计研究总院和北京首钢设计院.1999（12）5唐光荣.半连续露天采矿工艺J.中国水泥,2008（10）6王喜富,李仲学,刘山林,孙新虎,张达贤.露天矿半连续工艺技术应用现状及发展前景J.化工矿物与加工,2002（1）