歪头山铁矿铁路运输系统的研究.pdf

S e r i a l No ． 4 4 7 Au g u s t ． 2 0 0 6 矿 业 快报 EXP RE S S I NF0RMAT1 0N 0F MI NI NG I NDUS TRY 总 第 4 4 7 期 2 0 0 6 年 8月第 8期 歪头山铁矿铁路运输系统的研究 胡志强 李永强 许志中 高 烈 本钢 集团 矿业公 司歪头 山铁矿 摘 要 针对歪头 山铁矿深部开采运输 系统的布置， 开展 了深部 开拓运输 系统研 究， 提 出采用 陡坡铁路一 公路联合开拓运输工艺， 不仅节省投 资， 而且减少运营成本， 具有显著的经济效益。 关键词 深部开采； 联合运输； 陡坡铁路 中图分类号 T D5 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 6 8 3 2 0 0 6 0 8 0 0 3 8 0 3 铁路运输是我国露天开采 的一大特点， 由于铁 路爬坡能力小、 转弯半径大、 灵活性低 ， 需要工作线 长， 造成工作线 布置受很到大的限制 ， 工作帮坡 角 缓 ， 新水平准备时间长 ， 严重影响开采强度和开采顺 序 的合理性 ， 进入深部开采后 ， 采场空间逐渐缩小 ， 线路展线非常困难 ， 铁路这一廉价的运输系统很难 向深部继续延伸 ， 改用 4 0 ％ o ～6 O ‰的陡坡铁路开拓 运输 ， 可延长铁路运输 的使用年限。 1 歪头山铁矿现状 歪头山铁矿是本溪钢钢铁 集团 公司的主要铁 矿石基地之一 ， 是生产3 O 余年矿山企业。目前 ， 下盘 1 5 2 m 以上台阶已靠帮 ， 已形成 1 5 2 、 1 4 0 m两个固定 站 场和 1 2 8 、 1 1 6 m 两个移动站场， 现铁路生产水平 有1 4 0 、 1 2 8 、 l 1 6 m 3 个 ， 1 0 4 m 水平汽车扩帮 ， 9 2 m掘 沟正 在进行 。 2 设计概况 1 9 9 6 0 4月 ， 鞍 山冶金设计研 究院和本溪钢铁 集团 公 司设 计研究院联合提交 的 本钢歪头 山铁 矿深部露天开采修改初步设计 ， 设计能力为 4 0 0万 t 、 采总1 8 5 0 万t ， 采用铁一 汽联合开拓运输 。采用两 期境界方案 临时境界和终 了境界 ， 临时境界从1 5 2 ～ 8 m 各台阶上盘均 留有缓剥 岩石， 累计缓剥岩石 2 6 1 0 万 t 。 临时境界 的露 天底标高为 8 m， 采用铁一 汽联合 运输 系统 ， 上盘逐步形成 由1 5 2 、 1 4 0 、 1 2 8 、 1 1 6 、 1 0 4 、 9 2 m 场及联 络线组 成的铁路 折返线 系统 ， 除 1 5 2 、 1 4 0 m 两站场在终了境界 内， 其余 4个站场均在临时 境界 内， 铁路直接运输最低标高为 9 2 m。 2 0 0 8 --2 0 1 3年 ， 由临时境界向终了境界扩帮过 渡 ， 过渡期6 a ， 在过渡期拆除临时境界内上盘铁路折 胡志强， 硕士 ， 高级工 程师 ， 副矿 长 ， 1 1 7 0 0 2辽宁省 本溪市溪湖 区歪头 山镇铁矿街 4号。 3 8 返系统 1 2 8 、 1 1 6 、 1 0 4 、 9 2 m 4个站场及其各站场间 的 联 络 线 7 k m ， 全 部 采用 汽 车运 输 ， 总 扩 帮 量 2 6 1 0 ． 9 7 万 t 。 终 了境界 内逐步形成螺旋跟踪倒装系统 ， 具体 是由1 5 2 m站沟通 1 4 0 m站 ， 穿过立交桥以螺旋线的 形式联通三段倒装站场， 各倒装站场卸矿标高分别 为 1 6 4 、 1 2 8 、 8 8 m， 出车线标高分别为 1 4 6 、 1 0 8 、 6 8 m， 该系统机车进入最低标高为 6 8 m。 3 存在的问题 1 9 9 6年设计 采用两期境 界开采不符合矿 山长 远发展要求 ， 主要存 在以下两个 问题 矿山在过渡 期， 拆掉上盘的铁路折返线 ， 采用汽车扩帮， 为保证 生产能力 ， 在 2 0 0 6 --2 0 0 8年3 a 内集中更新及补充 6 O 台T E RE X 3 3 0 7 汽车， 需资金1 5 0 0 0 万元， 集中投巨 资购置设备 ， 将严重影响歪头山铁矿的长远发展。 矿 山在终 了境界 内生产时， 缓剥岩石及 9 2 m 以 下各台阶所有矿岩量全部用铁一 汽联合运输 ， 即随着 采场开采延 伸 ， 汽车将矿 岩分别 运输 到 1 6 4 、 1 2 8 、 8 8 m倒装站 台， 然后再用铁路运出采场。这种方式 ， 汽车运距逐年增加 ， 特别是 8 8 ～ 一5 6 m的矿岩汽车 运距相当大 ， 直接影响采矿成本。 4 采用陡坡铁路技术优化开拓运输系统 通过研究 ， 采用 陡坡铁路技术优化歪头山铁矿 的开拓运输系统 ， 既可减少投资 ， 又大幅度增加铁路 直运量， 降低矿山运营费用， 对矿山长远发展十分有 利。 4 ． 1 国内外陡坡铁路技术应用情况 前苏联是 陡坡 铁路运输技术 应用最成熟 的国 家， 铁路运输应用时间最长 ， 范围最广 ， 运量最大 ， 是 矿 山主要运输方式之一 。 索科洛夫采场、 萨尔拜露天 铁矿采场、 利别 金采选公司露天矿、 斯 托伊连、 奥列 戈尔和波尔塔瓦采选公司露天矿等都用4 O ‰～6 O ‰ 维普资讯 胡志强 李永强等 歪头山铁矿铁路运输 系统的研 究 2 0 0 6年8月第8期 陡坡铁路。 目前 ， 露天铁路运输 的矿岩量达 1 2亿 t ， 约 占全部运 量的 4 0 ， 采用 4 0 ‰～6 0 ‰陡坡铁路的 矿 岩量占铁路运输总量 的 8 4 ％， 使铁路运输的开采 深度可以延伸到3 0 0 3 5 0 m。 我国“ 十五” 期 间， 于 2 0 0 1 --2 0 0 3年 ， 中钢集 团 马鞍山矿山研究院等科研单位 以攀枝花钢铁公司朱 家包包铁矿为工程依托单位 ， 开展“ 陡坡铁路运输系 统研究” 专题攻关 ， 解决大型露天矿发展过程中出现 的运输“ 瓶颈” 问题 。为了保证朱兰采场深部陡坡铁 路 的可靠性 和安全性 ， 攀矿公司在朱矿建 4 3 ‰陡坡 试验线段8 0 0 m， 2 0 0 1 1 0月份已投入运行。 通过攻关 研究， 解决 了陡坡铁路结构参数 、 4 0 ％ 。 ～4 5 ‰陡坡铁 路施工技术 、 陡坡铁路防爬技术和陡坡铁路供 电技 术等关键性 问题 ， 成功地实现了 4 0 ‰～4 5 ％ 。 陡坡铁 路运输 。 4 ． 2 歪头山铁矿 陡坡铁路运输系统方案 见图 1 由 1 4 0 m 固定站 出线 ， 4 O ‰陡坡 铁路线 双线 沿上盘最终境界往南连续向下延伸 3个 台阶 高度 3 6 m ， 即一次下降至1 0 4 m水平 ， 在1 0 4 m水平设置 折返站。原设计第二段倒装场站台标高1 2 8 m 受矿 标高为1 0 8 m 的位置不变 。由1 0 4 m折返站出线 ， 沿 上盘最 终境界往 北继 续连 续 延伸 3个 台阶 高度 3 6 m ， 一次下降至6 8 m水平 ， 在6 8 m 水平北部下盘 建设折返站。 原设计第三段倒装场站 台标高8 8 m 受 矿标高为6 8 m 仍不变 ， 上盘6 8 m 折返站经过北端帮 直接连接第三段倒装场6 8 m标高 出车线。由6 8 m 折 返站出线， 4 0 ％ 。 陡坡铁 路线 单线 沿上盘最终境界 往 南向下连续延伸 3个 台阶 高度 3 6 m 至3 2 m 水 平 ， 在3 2 m水平建设折返站 。由3 2 m 折返站出线， 沿 上盘最 终境界往 北 向下 连续延 伸 2个 台阶 高度 2 4 m 至8 m水平 ， 在 8 ～一4 m 形成电铲倒装站 台。 。_-_ ．i 一 岛 一 、 、 ． ， 一 ’、 ‘ 0 ／ 一 ， 1 1 ＼ 曲 ＼ 一 、 ．／。 一 ／ ／ 32m 站 ’ l 厂 厂／ ，213 ， ， ／ 、 ． ． 6 8 m站 8 m站 2 l O re站 一 二 里 ‘ ＼ 、 --_一 ＼ _ 一 一 ／ ／ ． ／ ，， 、／ V1 6 4 m ／ 图 1 歪头山铁矿陡坡铁路开拓运输系统 陡坡铁路运行采用 2台 1 5 0 t 电机车双机牵引 ， 进行小范围的调整 ， 调整后 S J 盘终 了境界边坡结 一 台电机车在矿车组前 方牵引 ， 另一 台电机车在矿 构参数见表 1 。 车组后 面推进， 确保 由 9节载重矿车组成的车组在 采用陡坡铁路运输 方案 比原设计多采 出矿石 陡坡段上安全运行 ， 不至于发生重车上坡时脱钩、 断4 8 ． 3 9 万t ， 多剥离岩石3 7 ． 7 0 万 t 。根据 歪头山铁矿 钩等严重事故 。 边坡工程稳定性研究报告 ， 采用陡坡铁路运输调整 4 ． 3 最终境界边坡结构参数调整 后的上盘最终境界边坡结构 ， 总体边坡是稳定的。 由于在终了境界内 1 4 0 m 固定站以下布置陡坡 4 ． 4 陡坡铁路运输系统与各 台阶铁路衔接方案 铁路运输系统 ， 对原设计终 了境界的局部边坡结构 衔接过渡 的总体思路 采 场内各生产台阶均采 39 维普资讯 总第4 4 7期 矿业快报 2 0 0 6年 8月第8期 用缓坡移动线路 ， 随着各生产台阶先后靠帮， 逐步形 成上盘固定线陡坡铁路运输系统 ， 最终的陡坡铁路 运输系统共分为 4个 区段， 即 1 4 0 ～1 0 4 m、 1 0 4 ～ 6 8 m、 6 8 3 2 m、 3 2 8 m 区段。 通过结合排产 ， 对 1 4 0 ～ 1 0 4 m、 1 0 4 ～6 8 m两段陡坡铁路及 1 0 4 m、 6 8 m 固 定站组成的陡坡铁路运输系统的详细研究， 得 出如 下的结论。 袭1 采场露天终了境界边坡结构参数 终 了边坡角 项 目 。 名称 上盘 下盘① 阶段坡面 。 上盘 下盘 表土 ①沿矿体倾角 } ②陡坡铁路方案上盘2 1 勘探线 以南 ， 最后3个水 平部分并段 ， 并段高 3 6 m； ③上盘不设置清扫平台。 1 除 1 4 0 ～1 1 6 m段两台阶陡坡铁路一次形成 外， 其余各 台阶陡坡铁路均在台阶上盘即将结束时 以单 台阶为单元逐 步形成； 采 场内生产台阶通过建 设 临时移动站， 形成“ 之” 字形折返移动缓坡铁路运 输系统 。 ． 2 每个水平 除 1 0 4 m 水平 均建设两次临时 移动站或一次临时移动站加一个 固定 站。如 1 1 6 、 9 2 、 8 0 m水平均建设两次 临时移 动站， 6 8 m 水平建 设一次临时移动站和一个固定站 。 各水平陡坡铁路、 站场的形成与生产中的衔接过渡方法具有规律性 ， 可操作性强。 4 ． 5 技术经济分析 采用陡坡铁路一 公路联合 开拓运输系统与原设 计运输系统相 比具有明显的优势 。 1 节省扩帮运输成本 。 改原设计汽车扩帮为铁 路扩帮， 节省运输成本6 5 8 7 ． 9 9 万元。 2 节省一次性 汽车购 置费。改原设 计 6 0台 TE R E X 3 3 0 7汽车为2 2台， 省3 8台汽车购置费9 5 0 0 万元 。 3 铁路运输延伸效益。 改原设计铁路最低水平 6 8 m为8 m， 将6 8 ～8 m矿岩7 7 4 3 万 t 汽车运量改为 1 5 4 8 6 万t 铁路运输 ， 节省成本1 0 9 9 5 ． 0 6 万元 。改原 设计6 8 m 以下矿岩全用汽车倒装为8 m 以下矿岩全 用汽车倒装 ， 8 m 以下矿岩汽车运输运距缩短 ， 而铁 路运距增加 。节省成本1 3 6 0 ． 5 0 万元 。 4 节省建设费 。取消原设计下盘环线 铁路复 线 ， 两处立交桥 ， 节省建设费1 2 0 0 万元。 5 多采矿石4 8 ． 3 9 万 t ， 多剥岩石3 7 ． 7 Zt ， 节省 成本8 8 6 ． 2 0 万元 。 6 增加设备购置费。需增加 4台1 5 0 t 电机车， 增加设备费1 5 2 0 万元。 7 增加陡坡铁路建设费2 3 0 0 万元 。 8 陡坡铁路运输方案总经济效益2 6 7 0 9 ． 7 5 万 元 5 结语 运输是露天矿生产的中心环节 ， 其基建投资 占 总投资的 3 5 ～6 5 ， 运输成本 占露天矿总成本的 4 O ～6 0 ， 能耗 占总能耗的 4 5 ～7 2 ， 因此 ， 降 低露天矿运输费是降低矿 山成本 的最佳途径。 歪头山铁矿采用陡坡铁路一 公路联合开拓运输 系统 ， 可使铁路、 公路优势互补 ， 扬长避短， 可提高铁 路直运量 ， 使汽车运距控制在最佳范围内， 降低运营 成本 ， 经济效益显著 。 参考 文 献 [ 1 ] 粗 维新 ．陡坡铁路 在深 凹露天矿的应 用[ J ] ．中圆矿业 ， 1 9 9 9 ． 1 2 ． [ 2 ] 焦玉书． 世界 采矿技 术 的发展 与中 国铁矿增产 的途 径[ J ] ．辽 宁 东北大学出版社 ， 1 9 9 5 ． 9 ． [ 3 ] 周柳 霞． 陡坡铁 路运输在 圆外 深凹露天矿 的应 用[ J ] ．中国锰 业 。 l 9 9 7 ． 2 1 ． [ 4 ] 陈积松． 俄 罗斯与哈 萨克斯 坦的露天矿开 采工艺技 术 [ J ] ．金 属 矿 山 ， 1 9 9 4 ． 7 ． [ 5 ] 严碧等． 浅谈陡坡铁路在朱矿的应用前景[ J ] ．中国矿业， l 9 9 9 ． 1 0 4 8 ． [ 6 ] 王玉明等． 提高铁路运输线路坡度的研究[ J ] ．中国矿业， 2 0 0 0 4 9 ． [ 7 ] 王忠文等． 我 国铁路 运输设备技术 发展 方向初探 [ J ] ．中国铁 路 。 2 0 0 0 ． 1 1 ． [ 8 ] 摹枝花钢铁 集团公 司赴俄鸟矿山考察 团． 赴俄 罗斯乌克兰矿山 考察报告[ R] ． 1 9 9 7 ． 1 ． [ 9 ] 汪为平等． 朱家包包铁矿4 o ‰陡坡铁路参数的确定[ J ] ． 金属 矿 山 ， 2 0 0 3 ． 6 ． 收 稿 日期 2 0 0 6 0 2 1 6 40 {娶 般 始 般 蚀 ～ 阶 一 生 维普资讯