何曉文

(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司)

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羅河鐵礦環(huán)形井底車場(chǎng)柔性化設(shè)計(jì)改進(jìn)

何曉文

(安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司)

摘要馬鋼羅河鐵礦針對(duì)車場(chǎng)運(yùn)輸能力不足，環(huán)形車場(chǎng)生產(chǎn)與基建、維修之間的剛性制約等問(wèn)題，采取加大曲線半徑、新增獨(dú)立空車道、創(chuàng)新設(shè)計(jì)“柔性組合式井底車場(chǎng)”等措施，消除了原車場(chǎng)各穿脈運(yùn)輸平巷的剛性弱點(diǎn)，提高了車場(chǎng)的整體運(yùn)輸能力。

關(guān)鍵詞井底車場(chǎng)環(huán)形折返式柔性設(shè)計(jì)

羅河鐵礦為新建特大型井下礦山，于2007年1月經(jīng)國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)，被列入安徽省“861”行動(dòng)計(jì)劃重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目。羅河鐵礦位于安徽省合肥市廬江縣境內(nèi)，采礦權(quán)面積為4.76 km2，批準(zhǔn)儲(chǔ)量為3.4億t，礦床平均全鐵品位為34.47%。礦體形態(tài)為不規(guī)則似層狀，走向長(zhǎng)1 911 m，寬1 099 m，厚度2.03～141.68 m，平均59.66 m，埋深445～813 m，傾角10°～12°。礦山規(guī)劃規(guī)模為1 000萬(wàn)t/a，分期開發(fā)。一期開采規(guī)模為300萬(wàn)t/a，產(chǎn)品為全鐵品位為65%的鐵精礦96.87萬(wàn)t和硫品位為43%的硫精礦26.5萬(wàn)t。礦山采用豎井開拓、階段或分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，井底車場(chǎng)為有底部結(jié)構(gòu)環(huán)形車場(chǎng)，在基建及試運(yùn)行階段發(fā)現(xiàn)線路設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，運(yùn)輸能力不足等問(wèn)題。為此，根據(jù)礦山規(guī)劃發(fā)展總體要求，東區(qū)井底車場(chǎng)按照530萬(wàn)t/a進(jìn)行了柔性化設(shè)計(jì)改進(jìn)，改進(jìn)后滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。

1井底車場(chǎng)原設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

1.1原設(shè)計(jì)方案

(1)總體平面設(shè)計(jì)。車場(chǎng)整體平面結(jié)構(gòu)為大環(huán)形狀、近南北向布置，主副井及調(diào)車場(chǎng)位于車場(chǎng)北部，車場(chǎng)南部共設(shè)7條運(yùn)輸穿脈(以下簡(jiǎn)稱1#～7#穿)，穿脈北端設(shè)運(yùn)輸聯(lián)道(以下簡(jiǎn)稱北環(huán))將其連通，空車道與1#穿連接，重車道與北環(huán)連接；穿脈南端設(shè)運(yùn)輸聯(lián)道(以下簡(jiǎn)稱南環(huán))將各穿連通；進(jìn)風(fēng)井石門與南環(huán)垂直連接，車場(chǎng)東側(cè)布置井下炸藥庫(kù)。

(2)車場(chǎng)縱向設(shè)計(jì)。以“水倉(cāng)入口～車場(chǎng)水窩”為軸線，南北高、中間底，東南區(qū)局部反坡。

(3)線路設(shè)計(jì)。軌距為900 mm，最小曲線半徑為45 m，1/6道岔，38 kg/m鋼軌，線路坡度為3‰～5‰，直流550 V架空線路供電。

(4)運(yùn)輸方式設(shè)計(jì)。車列受礦后，電機(jī)車牽引10 m3礦車至礦石主溜井、1.2 m3礦車至副井，主溜井卸載站與副井調(diào)車場(chǎng)平行布置，采用環(huán)形順時(shí)針單向運(yùn)輸方式，信集閉控制(見圖1)。

圖1　改進(jìn)前-560 m階段運(yùn)輸井底車場(chǎng)平面布置

1.2原設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

(1)車場(chǎng)運(yùn)輸能力不足，設(shè)計(jì)缺乏柔性。重車道、空車道及1#穿、南環(huán)、北環(huán)等外環(huán)任何一條運(yùn)輸巷發(fā)生故障時(shí)，礦山面臨全線停產(chǎn)威脅。

(2)基建時(shí)間長(zhǎng)，投資大。該礦溜井共有72條，礦山投產(chǎn)只需22條溜井，其他非當(dāng)期放礦漏斗安裝閑置。

(3)排水成本較高。1#穿及東南部礦坑水匯集到車場(chǎng)水窩后，需泵送至水倉(cāng)。

(4)線路設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低，運(yùn)輸效率較低，易發(fā)生掉道故障。

2技術(shù)改進(jìn)方案

根據(jù)礦山規(guī)劃發(fā)展總體要求，東區(qū)井底車場(chǎng)最大運(yùn)能按照530萬(wàn)t/a進(jìn)行柔性化設(shè)計(jì)改進(jìn)，技術(shù)改進(jìn)方案如下：

(1)保持“重下空上、安全經(jīng)濟(jì)”的設(shè)計(jì)原則，即：確保重車下行、自然流水，且重車下行2.5‰≤坡度≤5‰、空車上行坡度≤7‰。

(2)提高有軌線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。保持軌距900 mm不變，最小曲線半徑由45 m加大至60 m，道岔型號(hào)由原1/6加大至1/7，軌型型號(hào)由原38 kg/m加大至43 kg/m。

(3)確定“一面兩點(diǎn)”的優(yōu)化方案。即：原設(shè)計(jì)的主副井進(jìn)出車場(chǎng)的“層面”保持不變(改進(jìn)后見圖2)，以“重車道與北環(huán)交叉點(diǎn)、車場(chǎng)水窩處軌道中心點(diǎn)”為基點(diǎn)，整體調(diào)整“兩點(diǎn)”以南的施工圖，盡可能實(shí)現(xiàn)礦坑水自流，減少車場(chǎng)水窩的匯水量，達(dá)到低能耗、高效率、安全可靠的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

圖2　改進(jìn)后-560 m階段運(yùn)輸井底車場(chǎng)平面布置

(4)新增獨(dú)立空車道，消除1#穿兼做空車道的剛性弱點(diǎn)。

(5)創(chuàng)新設(shè)計(jì)“柔性組合式井底車場(chǎng)”，消除原車場(chǎng)各穿脈運(yùn)輸平巷的剛性弱點(diǎn)。新增340 m小北環(huán)，將原車場(chǎng)北環(huán)與空車道連接，構(gòu)成“環(huán)形+折返式” 組合型井底車場(chǎng)。正常生產(chǎn)時(shí)車列按照環(huán)形順時(shí)針單向運(yùn)行；各穿脈有故障時(shí)，車列自故障點(diǎn)處可折返運(yùn)行；重車道、空車道有故障時(shí)，利用雙車頭牽引，自卸載站任何一側(cè)均可實(shí)現(xiàn)折返式運(yùn)行。

(6)將南部進(jìn)風(fēng)大巷與二期規(guī)劃的8#穿脈連接，近采場(chǎng)處布置采區(qū)斜坡道，可輔助二期開拓工程建設(shè)。

(7)在空車道～7#穿之間新增“東西聯(lián)絡(luò)道”，作為井底車場(chǎng)布置信集閉信號(hào)及六大系統(tǒng)設(shè)施的聯(lián)道，提高安全保障度。

(8)將其他脈外硐室盡可能地調(diào)整到礦體邊緣的東北、西南角脈內(nèi)，如采區(qū)變、牽引變、通風(fēng)變、檢修硐室等，減少?gòu)U石開拓量。

3技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)算與評(píng)價(jià)

(1)運(yùn)行效率驗(yàn)算。環(huán)形車場(chǎng)平均運(yùn)距為 4 120 m(其中：直道2 500 m，慢行道1 500 m)，設(shè)計(jì)正常運(yùn)行速度為250 m/min、慢行速度為100 m/min、放礦平均速度為15 min/車列、調(diào)度待車為5 min/車列，改進(jìn)后每車列循環(huán)周期約為45 min。

(2)生產(chǎn)能力驗(yàn)算。改進(jìn)后，柔性組合式井底車場(chǎng)運(yùn)輸能力大大提高。在車場(chǎng)一期礦巖總運(yùn)能 >320萬(wàn)t/a工況下，生產(chǎn)組織按照15h/d、3組列車計(jì)劃，滿足一期工程的要求；在車場(chǎng)遠(yuǎn)景規(guī)劃礦巖總運(yùn)能>530萬(wàn)t/a工況下，生產(chǎn)組織按照19.5 h/d、3組列車計(jì)劃，也能滿足礦山遠(yuǎn)景規(guī)劃要求。

(3)安全性驗(yàn)算。礦山一期采選規(guī)模 300萬(wàn)t/a 時(shí)，礦巖、材料運(yùn)輸共4列，車列平均間距1 030 m，滿足安全要求；礦山遠(yuǎn)景規(guī)劃采選規(guī)模達(dá) 1 000萬(wàn)t/a，即該車場(chǎng)服務(wù)采選規(guī)模為500萬(wàn)t/a時(shí)，礦石運(yùn)輸3列，廢石或材料運(yùn)輸2列，共5列，車列平均間距為824 m，也能滿足安全要求。

(4)柔性度評(píng)價(jià)?！碍h(huán)形+折返式”組合型井底車場(chǎng)在“環(huán)形運(yùn)輸”的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了折返式運(yùn)輸功能，大大提高了生產(chǎn)柔性，任何一條運(yùn)輸巷發(fā)生故障時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)折返式放礦運(yùn)輸。

(5)經(jīng)濟(jì)合理性評(píng)價(jià)?？s短了基建時(shí)間，減少安裝工程占用資金3 000萬(wàn)元，節(jié)省了車場(chǎng)排水費(fèi)用，減少了脈外硐室工程開拓量1.5萬(wàn)m3。

4結(jié)語(yǔ)

馬鋼羅河礦業(yè)通過(guò)對(duì)環(huán)形井底車場(chǎng)的柔性化設(shè)計(jì)改進(jìn)，保持了傳統(tǒng)環(huán)形井底車場(chǎng)生產(chǎn)能力大、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備折返式運(yùn)輸功能，解決了環(huán)形車場(chǎng)生產(chǎn)與基建、維修之間的剛性制約。改進(jìn)設(shè)計(jì)后的車場(chǎng)具有逐段施工、逐步投入的機(jī)動(dòng)性，在井底車場(chǎng)基建和維修時(shí)，可以保障基建或生產(chǎn)秩序正常運(yùn)行，具有極為廣泛的推廣價(jià)值。為保證安全生產(chǎn)，井底車場(chǎng)調(diào)度系統(tǒng)仍需同步完善。

(收稿日期2015-12-02)

何曉文(1968—)，男，主管，高級(jí)工程師，231562 安徽省合肥市廬江縣羅河鎮(zhèn)合銅路。