云南怒江水泥礦山技改工程及管式膠帶機輸送系統的建設

顧 磊，郝汝鋌，夏春生，朱保國

（天津礦山工程有限公司，天津 301900）

怒江傈僳族自治州位于云南省西北部，怒江中游，因怒江由北向南縱貫全境而得名。怒江州是中緬結合部，有長達449.5km的國界線。怒江昆鋼水泥有限公司2 500t/d水泥熟料生產線石灰石礦山技改工程基建及管式膠帶機輸送系統坐落在云南省怒江州瀘水縣老窩鎮。礦山由湖南省建筑材料研究設計院設計，天津礦山工程有限公司工程總包并保產。

礦山自2013年6月開始建設，2015年3月建成投產。目前礦山已正常生產。礦山地形地貌見圖1、圖2。

圖1 礦山地形地貌之一

圖2 礦山地形地貌之二

1 礦山工作制度、規模及生產能力

1.1 礦山工作制度

礦山采用連續周工作制，年工作天數300天，每天一大班，每班10h（爆破、機修作業在白天進行）。

1.2 礦山規模

水泥用灰巖采礦規模：140萬t/a，生產剝離按采礦10%估算，14萬t/a。前五年覆蓋層剝離，5年后礦山按零排放考慮。

上述量包括4%的開采運輸損失。

1.3 礦山生產能力

礦山生產能力見表1。

表1 礦山生產能力

礦山日生產不均衡系數為1.1。

2 礦山地質

2.1 開采境界圈定原則

珍惜礦產資源，確保已探明的礦產資源充分而合理地得到利用。圈定范圍內的礦石滿足工程建設服務年限的要求。開采范圍與周圍的村莊、重要建構筑物、高壓線、公路等設施保持安全距離要求。

確保采礦場邊坡的穩定及開采設備、人員安全。

2.2 礦區圈定范圍

參照地質詳查報告，按昆鋼要求擴大的礦區范圍設計，礦山2 360m水平以下按地質詳查報告確定的范圍設計，2 360m以上擴大采區范圍約到2 500m水平，礦體深部開采按擴大的礦區范圍設計。

2.3 圈定范圍礦巖量

根據上述圈定范圍，采用水平分層平面圖結合地質剖面圖計算出開采境界內共有水泥灰巖礦石8 668.45萬t，按每年開采140萬t計算，可以開采約60年。2 080m以下水平至1 830m水平未做設計。

圈定礦石量比地質報告圈定礦量多的原因是：礦區范圍擴大，使邊坡向內移動，礦量增加。

3 礦山技術方案

3.1 采礦工藝流程

工作面選用2m3液壓挖掘機裝入礦用自卸汽車，礦車沿運礦道路將礦石卸入破碎站受料斗，破碎后的礦石經過破碎下的出料膠帶機卸入碎石溜井，硐內板喂機將礦石裝運到平硐膠帶機，再平硐膠帶機運輸，轉運到礦山至廠區膠帶機，運輸至廠區石灰石庫。

生產工藝流程：液壓挖掘機采裝→礦用自卸汽車→破碎站→出料膠帶機→碎石溜井→硐內板喂機→平硐膠帶機→礦山至廠區膠帶機→廠區石灰石預均化庫。

3.2 采礦場要素

采礦場要素見7.1節。

3.3 開拓運輸方案

礦區地形較陡峻，一般地形坡度約30°，采場內地形最高標高2 530m，最低開采標高為1 828m，礦區最低海拔約1 354，比高達1 176m，根據礦床地質地貌特點和礦區氣候條件，以減少礦石運距，減少基建工程量，縮短基建周期、降低建設投資和運營成本為原則，按招標書要求的開拓運輸方案：公路—破碎站—碎石溜井平硐—膠帶輸送機聯合開拓運輸方案。

3.4 主要技術參數

破碎站設置在礦區外，在礦山北部山坡的2 310m水平，破碎車間服務時間為18年，隨后，破碎機、板喂機等設備下移到2 100m水平，安裝到新建破碎站設備基礎上。系統共服務58年。

碎石溜井：

卸料平臺標高▲2 320m；

井口標高▲2 310m，井底標高▲2 120m；

溜井直徑φ3.2m，溜井高度170m，礦倉高度20m；

平硐長度285m，平硐凈斷面12.5m2；

通風斜井長度200m，斜井凈斷面2.93m2。

碎石溜井在井口向下5m范圍內用鋼筋混泥土鎖口，井底以上20m范圍內設計礦倉，礦倉內設計鋼板或掛軌襯護。溜井其他部位均不設置支護。平硐按Ⅲ類圍巖工程地質設計。

運礦道路：露天礦三級道路，道路長2.6km ，路面寬8.0m。

路面結構：砂質磨耗層3cm，泥結碎石面層18cm，塊石基層25cm。

3.5 破碎輸送設備配置及參數

（1）破碎站設備配置。

系統生產能力700t/h，入料粒度1 000×1 000×1 200mm，出料粒度≤75mm占90%。

主機設備：板喂機、錘式破碎機、出料膠帶機、收塵器

單段錘式破碎機1臺：生產能力700t/h，最大能力900t/h，給料粒度：1 200×1 000×1 500mm，出料粒度小于75mm（90%）。

重型板喂機1臺：型號2 200×9 800mm，給料粒度小于1 500mm，安裝角度20°～23°，生產能力800t/h，最大能力900t/h。

氣箱式脈沖袋收塵器1臺：處理風量33 400m3/h，出口氣體含塵濃度小于30mg/m3，還有組合式空氣壓縮機，離心式通風機，儲氣罐等設備。

（2）硐室內設備。

硐室內板式喂料機1臺：B2 000×8 000，能力100～800t/h。

單梁電動葫蘆1臺：起重量10t。

袋式收塵器1臺：處理風量11 160m3/h。

通風機2臺；空壓機1臺；儲氣罐1臺。

平硐膠帶機：B1000mm×340mm，輸送能力600t/h。

3.6 礦山至廠區輸送機

管式膠帶機：輸送能力600t/h。

袋式收塵器1臺：處理風量9 000m3/h。

通風機1臺；空壓機1臺；儲氣罐1臺。

4 破碎及放礦硐室

（1）石灰石破碎系統采用重型板式喂料機，其寬度適應礦石粒度和破碎機入口寬度的要求。板式喂料機應能重載啟動，采用變頻調速控制喂料量。破碎機前的喂料斗容量，應根據破碎機規格、料車車型、載重量及來車間歇時間確定，下料坑應敷設防沖擊鋼軌，密度在150mm。下料坑與重型板喂機之間用厚度不低于8mm的鋼板作為密封板，采用雙面焊接，密封版與喂料機輸送鏈板間隙應在3～5mm之間。

鏈板要能夠承受極大的沖擊載荷，在使用中不致變形損壞，并要解決好滑道的潤滑問題。出料口設置受料膠帶輸送機，其寬度應和出料口相適應。

（2）破碎車間采用單段式破碎機破碎（含給料輥裝置）。破碎機能力為700t/h，最大900t/h。進料最大塊度≤1 200×1 100×1 000mm，出料粒度≤75mm（90%）。

5 項目主要施工條件

5.1 施工區域氣象狀況

施工所在地屬亞熱帶山地季風氣候、地形垂直，高差大具有明顯的立體氣候特征。河谷炎熱濕潤，高山寒冷多雨，旱雨季分明。據瀘水縣氣象局資料，年平均氣溫20.2℃，最冷月平均氣溫7.4℃，最熱月平均氣溫29.9℃。多年平均降雨量947.6mm，多年平均相對濕度50%，多年平均風速為1.8m/s，多年平均最大風速為10.1m/s，最大風速為13.0m/s。夏季主導風向為南風，冬季為西北風。受地形條件及氣候條件的影響，老窩河徑流區雨量豐沛，時空分布變化極大，上游降雨明顯多于下游，降水在年內分配不均，瀘水氣象站5～10月（雨季）降水量占全年的77.1%，當年11月～次年4月（旱季）降水量占全年的22.9%。本地區降雨量分布規律是河谷盆地少雨，高山地區多雨。由于地形陡，切割深，礦區年日照時間2 065h，無霜期285天。

根據國家地震局最新頒布的《中國地震動峰值加速度區劃圖》及《建筑抗震設計規范》（GB18306-2001A1）附錄A，當地抗震設防烈度為8度。

施工區域地形、工程地質及水文地質情況。

當地地形切割強烈，溝谷發育，區內地貌以山體斜坡地形為主，屬構造—侵蝕、溶蝕中高山深切割地貌。

由于業主未提供詳實的工程地質及水文地質報告，工程地質及水文地質情況未明。

5.2 施工場地及與施工有關的道路等情況

受地形限制，各施工段施工場地狹小，施工設備和臨時設施需科學布置，有效利用施工場地。

施工區域雖與S228瓦貢公路臨近，但由于皮帶輸送系統是線性工程的特點，施工點分散，通往各施工點必須大量修臨時施工道路作為施工設備、機具、材料、人員進出的運輸通道，施工沿線的交通極為不便。

5.3 施工用電、施工用水等條件

建設單位怒江昆鋼水泥有限公司110kV總降壓變電站通電之前，利用油動發電機發電供各施工點使用?？偨低姾?，施工用電引自指定110kV總降，采用架空線路送電。

大部分施工點水源豐富，可就近砌筑水池直接使用；工業場地、破碎車間及溜井由于海拔較高，附近無滿足施工需求的水源，需利用水車向上運水供施工和生活使用。

5.4 與施工區域相鄰的地上地下建構筑物以及居民區情況

膠帶機隧道1號隧道出口與當地農戶距離較近，可能在爆破作業過程中對該建筑物有震動影響；2號膠帶機36號至41號基礎桁架自當地一戶村民及家禽場穿過需做防護措施；其余施工部位均與當地村民建筑較遠，施工不會對其產生影響。施工區域附近無地下建筑物。

5.5 當地材料與設備的采購與供應能力

怒江州地處邊陲，交通不便，物資匱乏，很多材料無法在當地購置，需要從保山或者其他地方購買，運輸成本較高。當地有一家爆破公司供應火工材料，項目僅需建設臨時炸藥庫儲存火工材料即可，火工材料的供應尚屬方便。

5.6 與施工有關的因素，如征地完成情況、民風、甲供材料等

由于膠帶機線路在施工前尚未定出，征地工作需要在線路確定后進行，可能會對施工產生較大影響。當地農民屬少數民族，語言不通，可能會造成溝通困難。

5.7 本工程主要施工特點

（1）本礦山為怒江昆鋼水泥生產線配套礦山，礦山建設落后于廠區建設，工期緊張。

（2）本礦山地形復雜、線長點多、工程量大、施工困難。

（3）礦山海拔較高，主要作業點在海拔2 000m以上。

（4）膠帶機施工地形復雜，水平長度約3.8km，提升高差大。

（5）礦區與等級公路之間由鄉村公路相連，道路狹窄，不利于設備和材料進入。

6 主要分項工程及工程量

6.1 本項目主要包括以下分項工程

（1）采準削頂工程：包括▲2 400m削頂平臺、▲2 390m采準平臺、▲2 380m采準平臺。

（2）道路工程：包括主運礦道路、至廢石場道路、破碎車間至卸料平臺聯絡道路、至破碎車間道路、至工業場地上山道路、其他聯絡道路及臨時道路等。

（3）暗挖工程：包括1個溜井、1個平硐、硐室及礦倉以及2個膠帶機隧道。

（4）皮帶廊道、轉運站、中轉庫等土建工程：包括管帶機和2號膠帶機兩條皮帶廊道、2個轉運站。

（5）機電安裝工程：包括1臺破碎機、2臺板喂機、2條膠帶機及附屬電氣工程。

7 主要技術特征

7.1 采礦場

采礦場構成要素見表2。

表2 采礦場構成要素

7.2 井巷工程（暗挖）

平峒主要技術要素見表3，通風斜井主要技術要素見表4，碎石溜井主要技術要素見表5。

表3 平峒主要技術要素

表4 通風斜井主要技術要素

表5 碎石溜井主要技術要素

8 建筑工程量清單

建筑工程量清單見表6。

表6 建筑工程量清單

1.2.32圍墻基礎基槽土石方爆破開挖（m3）50 2破碎車間土建工程2.1墊層混凝土（m3）39 2.2基礎混凝土（m3）295 2.3梁、板、柱、墻混凝土（m3）906 2.4電纜溝、地溝混凝土（m3）470 2.5礦倉漏斗混凝土C30（m3）265 2.6鋼筋制作安裝（t）210 2.7預埋件制作安裝（t）22 2.8料倉鋼軌制作安裝（t）31 2.9地面、散水、坡道混凝土（m3）43 3溜井、硐室、平硐、通風斜井工程3.1溜井工程3.1.1溜井井筒掘進（m3）1 923.57 3.1.2溜井口井筒混凝土砌壁支護C30（m3）30 3.1.3溜井口井架等設備基礎（m3）20 3.2硐室工程3.2.1硐室掘進（m3）2 280 3.2.2礦倉掘進（m3）1 600 3.2.3通風機室（電氣室、控制室）掘進（m3）244 3.2.4檢查巷（聯絡通道）掘進（m3）236 3.2.5硐室（礦倉）混凝土支護C30（m3）1 570.6 3.2.6峒室內設備基礎混凝土C30（m3）25 3.2.7硐室內梁、板、柱混凝土C30（m3）20 3.2.8礦倉漏斗混凝土C30（m3）80 3.2.9硐內地面混凝土C20（m3）43 3.2.10通風機室（電氣室、控制室）支護（m3）58 3.2.11檢查巷（聯絡通道）支護（m3）78 3.2.12硐內鋼筋制作安裝（t）128 3.2.13硐內預埋件制作安裝（t）20 3.2.14料倉鋼軌制作安裝（t）60 3.2.15吊車梁鋼結構制作安裝（t）8 3.3平硐工程3.3.1平硐峒掘進（m3）8 550 3.3.2平硐混凝土支護C30（m3）3 420 3.3.3平硐硐門混凝土（m3）50 3.3.4硐內地面混凝土C20（m3）615 3.3.5硐內鋼筋制作安裝（t）180 3.3.6硐內預埋件制作安裝（t）9.6 3.4通風斜井工程3.4.1斜井掘進（m3）586 3.4.2斜井混凝土支護C30（m3）30 3.4.3斜井硐門混凝土（m3）20 3.4.4斜井地面混凝土C20（m3）205 4管帶輸送系統4.1管帶機隧道4.1.1隧道掘進（m3）13 440 4.1.2隧道混凝土支護C30（m3）2 520

4.1.3隧道峒門混凝土（m3）120 4.1.4隧道地面混凝土C20（m3）384 4.1.5隧道鋼筋制作安裝（t）126 4.1.6隧道預埋件制作安裝（t）5 4.2管帶機尾部轉運站土建工程4.2.1墊層混凝土（m3）150 4.2.2基礎混凝土（m3）75 4.2.3設備基礎混凝土（m3）355 4.2.4梁、板、柱、墻混凝土（m3）93 4.2.5地面、散水、坡道混凝土（m3）6 4.2.6鋼筋制作安裝（t）61.6 4.2.7預埋件制作安裝（t）2 4.3管帶機頭部轉運站土建工程4.3.1墊層混凝土（m3）150 4.3.2基礎混凝土（m3）75 4.3.3設備基礎混凝土（m3）355 4.3.4梁、板、柱、墻混凝土（m3）93 4.3.5地面、散水、坡道混凝土（m3）6 4.3.6鋼筋制作安裝（t）61.6 4.3.7預埋件制作安裝（t）2 4.4管帶（曲線）機基礎土建4.4.1墊層混凝土（m3）110 4.4.2基礎混凝土（m3）1 308 4.4.3預埋件制作安裝（t）50 5爆破材料庫土建工程5.1炸藥庫（磚混結構）（m2）108 5.2雷管庫（磚混結構）（m2）61.32 5.3綜合材料庫（磚混結構）（m2）37.8 5.4起爆器材加工檢驗室（框架）（m2）39.06 5.5警衛室、值班室（磚混結構）（m2）29.7 5.6廁所（磚混結構）（m2）16.2 5.7消防水池（50m3）（座）1 5.8圍墻及大門（項）1 6礦山工業場地土建工程6.1綜合辦公樓（框架結構）（m2）235.4 6.2礦山材料庫（磚混結構）（m2）108 6.3食堂、浴室（框架）（m2）148.2 6.4高位水池（200m3）（座）1 6.5污水處理（項）1 6.6生活消防給水排水管網（項）1 6.7圍墻及大門（項）1 7上山道路工程7.1主運礦道路7.1.1道路土石方爆破挖運（m3）18 000 7.1.2道路水溝、擋土墻基礎爆破挖運（m3）684 7.1.3道路碎石基層（30cm）（m3）720 7.1.4道路泥結碎石面層（20cm）（m3）480 7.1.5道路碎石磨耗層（3cm）（m3）2 400

7.1.6道路水溝砌筑（M5水泥砂漿）（m3）60 7.1.7道路擋土墻砌筑（M5水泥砂漿）（m3）100 7.2至廢石場道路7.2.1道路土石方爆破挖運（m3）45 000 7.2.2道路水溝、擋土墻基礎爆破挖運（m3）757 7.2.3道路碎石基層（30cm）（m3）935 7.2.4道路泥結碎石面層（18cm）（m2）3 740 7.2.5道路碎石磨耗層（3cm）（m2）3 740 7.2.6道路水溝砌筑（M5水泥砂漿）（m3）212 7.2.7道路擋土墻砌筑（M5水泥砂漿）（m3）1 515 7.3破碎車間至卸料平臺聯絡道7.3.1道路土石方爆破挖運（m3）11 459.8 7.3.2道路水溝、擋土墻基礎爆破挖運（m3）245 7.3.3道路碎石基層（25cm）（m3）248 7.3.4道路泥結碎石面層（18cm）（m2）1 210 7.3.5道路碎石磨耗層（3cm）（m2）1 210 7.3.6道路水溝砌筑（M5水泥砂漿）（m3）60 7.3.7道路擋土墻砌筑（M5水泥砂漿）（m3）200 7.4至破碎車間道路7.4.1道路土石方爆破挖運（m3）65 000 7.4.2道路水溝、擋土墻基礎爆破挖運（m3）3226 7.4.3道路碎石基層（25cm）（m3）2835 7.4.4道路泥結碎石面層（18cm）（m2）11 340 7.4.5道路碎石磨耗層（2cm）（m2）11 340 7.4.6道路水溝砌筑（M5水泥砂漿）（m3）786 7.4.7道路擋土墻砌筑（M5水泥砂漿）（m3）617 7.5至工業場地上山道路7.5.1道路土石方爆破挖運（m3）37 000 7.5.2道路水溝、擋土墻基礎爆破挖運（m3）1 780 7.5.3道路碎石基層（25cm）（m3）2 200 7.5.4道路泥結碎石面層（18cm）（m2）8800 7.5.5道路碎石磨耗層（2cm）（m2）8 800 7.5.6道路水溝砌筑（M5水泥砂漿）（m3）500 7.5.7道路擋土墻砌筑（M5水泥砂漿）（m3）567 7.6聯絡道路及施工臨時道路7.6.1道路土石方爆破挖運（m3）70 500 8外供電土建8.1礦山變電所（m2）48 8.2礦山配電室（m3）72 8.3外供電線路架設土建（km）5

9 管式膠帶機項目

9.1 管式膠帶機輸送概況

怒江昆鋼水泥有限公司石灰石礦山至廠區管式膠帶機輸送系統：全長3.8km，物料提升高差-808m，平均坡度12°，最大坡度23°，輸送能力600t/h。

管式膠帶機（簡稱：管帶機）是一種新型的密閉型的輸送工具，它具有環保、節約空間、經濟實用、并實現水平平面和豎直平面轉彎輸送的特點；鋼結構的特點是自重輕、結構可靠性高、抗震、抗沖擊性好，與混凝土施工相比又具有施工速度快、效率高等特點。兩種施工方法結合施工，既能夠滿足環保節能減少污染的要求，又能達到施工速度快、減少經濟投入的目的。其已廣泛應用于建筑物、構筑物、金屬非金屬礦山、煤礦礦山、建材礦山等施工領域。特別適合于距離長、坡度大、地理位置和地質環境復雜的施工區域。

礦山具有山高、坡度、路窄、地質條件復雜、旱雨季分明等特點。項目實施人員多次對該礦山進行深入研究，查閱了等多種相關的文獻資料、文獻，結合現場實際情況及業主工期要求，總結以往施工經驗、學習其他礦山的先進施工技術，經過深度的分析和研究，確定采用管式膠帶機結合鋼結構高支架施工技術。經過1年的施工，很好的實現了預期目標，取得了以下幾項成果。

①節能環保、節約施工空間。②施工進度快，減少經濟投入。③能夠很好克服高差大、地勢陡峭等地形條件復雜的環境，減小施工難度。

9.2 管式膠帶機主要技術特點

管式膠帶機與普通帶式輸送機相比，其優點表現在：

（1）管式膠帶機基本上是密封物料輸送，可省去建普通膠帶輸送機廊道的費用，可防止所輸送物料遭受雨水或風吹，可防止在運送物料過程中污染環境。

（2）可在水平平面和豎直平面拐彎，水平方向最大彎曲角度達90°，最小彎曲半徑為管徑的300倍。

（3）可設計成大傾角的輸送機，最大傾角可以達到30°。

（4）采用管式膠帶機可以省去普通膠帶輸送機改變方向的轉載處的相應機構，降低設備的投資。

（5）回程也可設計成輸送物料。

圖3 管帶機立柱安裝

圖4 管式膠帶機桁架安裝

圖5 管式膠帶機鋪放

圖6 已安裝完成的管式膠帶機之一

利用管式膠帶機結合鋼結構高支架施工，有效地降低了施工成本和礦石運輸成本，提高了施工效率，達到了環保節能的要求。

9.3 施工過程及成果

（1）立柱安裝。管式膠帶機立柱安裝見圖3。

（2）管式膠帶機桁架安裝。管式膠帶機桁架安裝見圖4。

（3）管式膠帶機鋪放。管式膠帶機鋪放見圖5。

（4）已安裝完成的管式膠帶機。已安裝完成的管式膠帶機見圖6、圖7，管式膠帶機皮帶廊遠視圖見圖8。

10 結 語

10.1 本礦山的特點

一是采用了碎石溜井，碎石溜放高度達190m。提高了溜井系統運行的安全性。

二是礦山至廠區運輸采用了管式膠帶機。管式膠帶機全長輸送距離3.8km，物料提升高差-808m，平均坡度12°，最大坡度23°，輸送能力達600t/h。

10.2 管式膠帶機輸送方式的優勢

帶式輸送機含有普通帶式輸送機及管式膠帶機方式。帶式輸送機運輸是能耗低，運輸成本低的運輸方式。

普通帶式輸送機的應用受到一定的限制，有幾點原因。

圖7 已安裝完成的管式膠帶機之二

圖8 管式膠帶機皮帶廊遠視圖

（1）普通帶式輸送機缺點是短距離（1 500m）內皮帶很難轉彎，主要靠增加轉運站來實現運輸方向的轉變。

（2）普通帶式輸送機向上提升角度一般不大于14°，當空間受限制時只有增加轉運站才能將礦石提升到不同方向的一定高度位置。

（3）普通帶式輸送機運送礦石過程中，容易產生粉塵，需要加大通風量。

采用管式膠帶機就可以克服普通膠帶輸送機的缺點，使膠帶運輸在礦山生產中發揮更大效益。目前，礦業發達國家普遍采用汽車—— 半移動破碎—— 膠帶運輸機的半連續開采工藝，半連續工藝全部采用普通帶式輸送機。普通帶式輸送機在深凹露天礦很難布置，從而也限制了半連續開采工藝的推廣和應用范圍。如果管式膠帶機取代普通帶式輸送機將避免上述缺點。

用管式膠帶機取代上述普通帶式輸送機完全滿足生產規模要求，同時可以提高運輸角度，從而縮短運輸距離或減少巷道長度和工程量，降低基建投資。

利用管式膠帶機取代普通帶式輸送機就能克服普通帶式輸送機的缺點，充分發揮帶式輸送機運輸成本低、環保、安全、效率高的優點，管式膠帶機是一種采礦工作者可以考慮采用的運輸方式。