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某露天建材矿山长距离运输廊道设计要点

祁广宇
  
新中媒体号
2023年36期
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摘要:长距离运输廊道是矿山开发的重要组成部分,本文以某露天建材矿山为例进行阐述.

关键字:长距离运输;廊道设计

1.矿山概况

该矿山位于广东省境内,是以开采建筑用沙石骨料为主的新建矿山,设计原矿生产能力为1000万m³/a。矿区面积1.4168km2,矿区山体高程介于195-660米之间,矿区内赋存建筑用花岗岩、变质砂岩。

设计台阶高度10m/15m;最终台阶坡面角:残破积层及全风化层45°,半风化层55°,采矿台阶65°;最终平台宽度:安全平台宽5m,清扫平台8m,每隔三个平台设置一个清扫平台。

2.长距离廊道设计要点总结

2.1运输方案概述

矿石经溜井底部的粗碎系统处理后,通过胶带机输送至中碎加工厂区粗碎产品堆场。中碎加工区的产品通过长距离运输廊道输送至细碎加工区,再通过码头运至外部市场。

矿山剥离物采用公路开拓、汽车运输。剥离的全风化砂岩由自卸卡车经排土公路运至废石排土场临时堆存,作为水泥用黏土质原料外销;剥离的半风化花岗岩及砂岩由自卸卡车经排土公路运至废石排土场临时堆存,作为矿区场地平整、高速公路、基础建设回填用块石外销,其中矿石采用得长距离廊道设计方案选择是本次设计方案的重点。

2.2 长距离廊道方案比选

长距离运输廊道工程为线性工程,带状分布,工程所在地地形、地貌类型较复杂,地势起伏较多,区域内地形、地质、水文、生态环境等自然条件复杂,结合上述情况,确定主要设计原则如下:

(1)长距离运输廊道的线形布置,尽量避免通过聚集的居民区;充分利用山地、荒地,减少农用耕地、林地的占用;在与国道、铁路、高速公路、高铁及高压输电线路相交时,选择适宜通过的位置及方式;避开滑坡、断层、软弱地基等不良地质条件的地段;避开或者减少布置在湖泊、村庄、风景区等范围内。

(2)高度重视环境保护和水土保持,尽量减少大规模挖填而引起的环境破坏。

(3)合理规划总平面布置;缩短各类路径;路、水、电、通讯及其他配套设施应同现有设施相结合。

(4)在合理、经济的前提下,尽量加大长距离运输廊道带式输送机的单机长度,减少转载环节。

(5)合理采用国内外可靠的新技术、新设备、新工艺、新结构、新材料,研究变频调速技术的运用。

结合以上原则,可行的廊道方案有三个:

方案一:南线长距离运输廊道线路(一廊双带)/方案二:南线长距离运输廊道线路(一廊单带)

南线长距离运输廊道工程总体走向为由西南至东北。起点位于矿山侧中碎加工厂区的半成品堆场,终点位于矿山专用码头侧细碎加工厂区的半成品堆场。

方案一:

南线长距离运输廊道线路(一廊双带)由Y1、Y2、Y3、Y4段组成。Y1段为单廊单带段,长约3400m,隧道段长3200m,明线段长200m;Y2段为一廊双带段,长约11300m,隧道段长9480m,明线段长1820m;Y2段与Y3段之间设转运站;Y3段为一廊双带段,长约7350m,隧道段长4350m,明线段长3000m;Y4段为单廊单带段,长约1750m,隧道段长1550m,明线段长200m。

方案二:

南线长距离运输廊道线路由Y1、Y2段组成。Y1段为单廊单带段,长约14700m,隧道段长12680m,明线段长2020m;Y2段为一廊单段,长约8100m,隧道段长4900m,明线段长3200m。Y1段自K3+400处与原有矿区长距离运输廊道共线建设,两条廊道隧道段间距>20m(中心距),明线段并排布置;Y1段与Y2段之间设转运站;Y2段自K14+700~K21+700处与原有矿区长距离运输廊道共线建设,两条廊道隧道段间距>20m(中心距),明线段并排布置。

方案三:北线长距离运输廊道线路

北线长距离运输廊道工程总体走向为由西南至东北。起点位于桂圩镇元珠矿区矿山侧中碎加工厂区的半成品堆场,终点为位于郁南明浩码头西侧S368省道路南细碎加工厂区半成品堆场。

北线长距离运输廊道线路,为单廊单带,长约12400m,隧道段长12680m,明线段长2020m。线路由9个明线段及8个隧道段组成,其中有上跨Y513和S279,以及下穿高铁和高速。明线段长3300m,明线段长9100m。

通过比对可以看出,方案三:北线长距离运输廊道线路方案建设投资低、年经营费用低,长距离运输廊道项目自用,便于日常管理和维护,是较优的长距离运输廊道线路方案。但方案三与新码头方案匹配,新码头需要进行方案前期规划和设计,而且该码头位于国家级水产种质资源保护区试验区,需要编制建设项目对水产种质资源保护区的影响专题论证报告。方案一:南线长距离运输廊道线路(一廊双带)方案已由原矿山项目完成该方案前期规划和设计,而且该方案与罗旁码头方案匹配,码头附近规划绿色建材产业园项目,地方政府对该方案倾向性较高。方案一已进入实质启动阶段。采用方案一可以减少前期规划和设计工作。

综上所述,鉴于新选码头方案存在不确定性,本次设计长距离运输廊道线路推荐方案一:利用已有码头和廊带的南线长距离运输廊道线路(一廊双带)方案。

2.3廊道建设方案

(1)概述

根据工艺流程要求并充分利用地形条件进行运输廊道系统布置,合理确定各带式输送机工艺标高减少爬坡,其中YA段带式输送机尾轮布置于矿山侧中碎加工厂区,YA段头轮布置于转运站,桩号范围为K0+000~K14+700m,长14.7km;YB段带式输送机尾轮布置于转运站,头轮布置于码头侧细碎加工厂区,桩号范围为K14+700~K23+800m,长9.1km。

据长距离运输廊道工程带式输送机的平面布置和纵断面布置,主要由廊道架空段、廊道落地段、隧道段、埋地段组成,其中架空廊道段长度约5.22km,隧洞段长度约18.58km。

(2)架空廊道段

长距离运输廊道在通过地形低凹区段,采用架空廊道结构。架空段采用桁架通廊加支架跨越。上部桁架通廊和支架均采用钢结构。桁架通廊跨度采用标准跨设计,单廊单带段通廊高度为3.2m(净高),一廊双带段通廊高度为6.0m(净高),局部跨度根据地形条件进行调整。支架架空高度在0~55m之间,采用两、四柱支架形式,按15m、25m、35m支架高度划分结构形式。支架每4.2m为一节,顶部节间距可根据高度变化。长×宽为5.85m×3.0m,主要构件为4根立柱、立面横撑、立面斜撑和顶面斜撑。

(3)落地段

长距离运输廊道在通过隧道段进出口位置和地形凸起区段采用落地钢棚结构,地面段直接将封闭式刚架通廊和带式输送机铺设在地面天然条形基础之上,地面做硬化处理。

转运站地下部分为现浇钢筋混凝土结构,上部结构为现浇钢筋混凝土框架结构,现浇钢筋混凝土平台,外墙及屋面采用彩钢板封闭。

(4)埋地段方案

长胶线路经过部分道路的时候,廊道顶距离道路顶面距离较短,为不影响道路的通行,此处采用埋地式廊道,即明挖修建后回填。

埋地廊道净空尺寸为5.6×3.2m,采用C30钢筋混凝土结构,廊道顶板及侧墙厚度0.4m,底板厚度0.5m,下设0.1m后C15混凝土垫层。带式输送机两侧距廊道侧墙预留0.8m,廊道内部底板设排水沟。结构施工完成后,廊道两侧及顶部均采用土石料进行回填处理。

(5)地基处理

长距离运输廊道沿线分布的淤泥质土、可塑性粘土、残坡积层等软弱土层,不适宜直接作为廊道基础天然持力层,需进行地基处理。

当软弱土层厚度分布小于3.0m时,采用级配碎石换填,以满足承载力及沉降变形控制要求;当软弱土层厚度大于3.0m时,采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩、CFG桩等复合地基处理方式,以提高土体承载力及压缩模量,控制沉降变形;软弱土层分布较厚,采用桩基础,桩长及桩型需根据详勘成果进行优化调整。

3.总结

长距离运输廊道是连接矿区和码头的重要纽带,建设运维成本很高,设计时要因地制宜,结合当地实际条件,相关政策,进行合理的方案比选,对后续矿山开展工作有着重要意义。

参考文献

[1]刘立波,周啟.安徽省池州市贵池区矿产品廊道运输工程方案设计[J].露天采矿技术,2021,36(05):68-71.DOI:10.13235/j.cnki.ltcm.2021.05.018.

[2]李伟,孙鹏,李可等.运输集中、廊道识别与国家综合运输大通道规划[J].综合运输,2017,39(03):1-7+12.

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