胡 军 锋

(西安有色冶金设计研究院，陕西 西安 710001)



谈复杂场地选矿厂总图设计

胡 军 锋

(西安有色冶金设计研究院，陕西 西安 710001)

从复杂地质条件、复杂水文条件、零散场地、陡峭场地等方面，介绍了常见的复杂场地种类，并结合工程实例，探讨了选矿厂复杂场地总图设计的处理对策，为类似复杂场地工程设计积累了经验。

复杂场地，选矿厂，地质条件，水文条件

0 引言

选矿厂通常受原矿供应、运营费用、尾矿排放、环境保护等诸多因素限制，一般建在远离城镇的山区，且多数场地条件复杂。在复杂场地条件下建设选矿厂，较一般地区更具复杂性和难度。如何结合不同场地特点，合理进行总平面布置和竖向设计，既满足选矿工艺要求，使物流顺畅，又保证选矿厂安全可靠运行，还节省工程投资，是选矿厂总图设计需要考虑的重点[3，4]。文章结合工程实例，对复杂场地条件下选矿厂总图设计进行探讨。

1 常见的复杂场地种类及总图设计处理对策

选矿厂在选址时应结合矿山开采、原矿运输、尾矿排放、水电条件、环境保护、用地面积、工程地质及地形地貌等因素综合考虑，确保项目总体合理最优的原则选取厂址。条件允许时，应尽量选择工程地质、水文条件良好，具有足够建设面积的有利地形作为选矿厂厂址。选矿厂各类车间建设较为理想的地形坡度如下：破碎车间建设适宜坡度为25°～40°，磨矿车间建设适宜坡度为20°～25°，浮选车间建设适宜坡度为15°，过滤脱水设施建设适宜坡度为10°～15°。但在选矿厂选址过程中时常会遇到各种制约条件，导致选矿厂场地条件复杂。例如：厂址其他各方面条件均较为优越，唯独地形条件复杂、用地面积有限的情况；由于客观条件的限制，不允许设计单位和甲方有选择理想选矿厂厂址的机会和余地，而只能在限定的复杂场地范围内建设选矿厂；地形复杂，用地受限，要求原地扩建选矿厂。

1.1 常见的复杂场地种类

1)工程地质条件复杂的场地。

工程地质条件复杂的场地主要包括：对建筑抗震不利的场地；不良地质作用发育的场地；岩土种类多，分布不均匀，性质变化大，需特殊处理的场地；湿陷、膨胀、盐渍、受污染等特殊性岩土场地。

2)水文条件复杂的场地。

水文条件复杂的场地主要包括：有影响工程的多层地下水、岩溶裂隙水或其他水文地质复杂、需专门研究的场地；基础位于地下水位以下的场地；需要考虑防洪、排涝的场地。

3)地形地貌复杂的场地。

地形地貌复杂的场地主要包括：地形起伏大、坡度陡的场地；可用地面积狭小、零散的场地；用地红线不规则、窄长带状场地。

1.2 复杂场地总图设计处理对策

对具有不良地质、地形、施工难度大、基建投资高的各类复杂场地，总图设计时最经济、最容易的办法是尽量避开该类场地。实在避不开的应结合具体情况分析各不利条件，分别采取应对措施，使设计达到适用、安全可靠、经济合理。

1)高边坡和工程滑坡的处理对策。

由于高边坡滑坡对选矿厂危害性很大，总图设计时应尽量避免大填大挖。无法避免时，需要结合场地工程地质条件和总图设计情况，选择合理的边坡方案，并进行稳定性分析，确定加固方案。高边坡在稳定性分析、加固处理前，需根据工程重要性确定安全等级和安全系数[K]，并确保加固处理后边坡的安全系数K不小于确定的安全系数[K]。例如某选矿厂边坡工程，确定安全系数[K]=1.35。对于高度不大于10 m的土质或石质边坡，其加固前安全系数1.15≤k′≤2.00的边坡，一般采用浆砌毛石挡墙+生态边坡支护；高度为10 m～30 m土质或石质挖方边坡，安全系数k′≤1.10的，一般采用锚索挡墙分段错台支护方案。高度30 m左右，安全系数1.15≤k′≤1.2的土石胶结较好的边坡，一般采用削坡、减载后，采用锚杆+挂网+喷浆方案支护。经以上加固处理后的边坡安全系数均大于1.35。对于工程滑坡的治理一般可采用混凝土抗滑桩、混凝土框架+喷混凝土护坡等防护技术。

2)水文条件复杂场地处理对策。

对于地下水丰富的场地应做好疏导设计，避免边坡及建构筑物安全稳定性受到影响。对于可能受到山坡汇水影响的场地，应在场地上方山坡沿有利地形修筑安全可靠的截排洪设施，排洪沟宜设置明沟，避免设置暗沟，其布置亦应避开厂区，不宜穿越厂区。对位于山谷河道附近的场地，应充分意识到洪水的威胁程度，加以科学防护。主要以“宜顺不宜挡”“宜分不宜集”为原则，必要时可进行河道整治。河道整治具体方法步骤:

a.根据工程重要程度及受灾后的损失程度拟定河道防洪标准；

b.计算流域的汇水面积；

c.计算对应重现期洪峰流量；

d.根据河床纵坡，计算河段流速；

e.根据河段纵坡、流速及洪峰流量计算河段过水断面和确定河道设计断面 (调节宽度，加大深度，提高流速和通过能力)；

f.根据设计断面，确定河道宽度和对应重现期的洪水位标高；

g.截弯取直，确定新的河堤挡墙位置；

h.根据校核洪峰流量校核洪水位高度和水的浮力，确定防冲刷措施，材质、厚度与高度及场地标高；

i.设计河堤高度和结构断面，最终满足安全有序的排洪要求。

3)陡峭场地处理对策。

地形陡峭的场地在总图设计时存在高边坡的不利一面，而如果能合理利用地形高差，则可以实现矿浆自流，缩小建构筑物间距，节省用地。总图设计时应扬长避短，发扬有利的一面。

在陡峭场地设计选矿厂时，结合地形走向宜将建构筑物的长轴平行于地形等高线布置。这时建构筑物周围的边坡高度最小，占地最少，同时基础工程量也最省。地形越陡，这样布置的优点也就越明显。对于场地内建构筑物的平面形式也不宜过于复杂，否则边坡增加，土方工程量加大，也不利于安全。

在陡峭场地布置选矿厂，宜将生产系统垂直于地形等高线布置。选矿厂生产系统的工艺流程一般为：原矿仓→破碎车间→粉矿仓→磨矿车间→选别车间→精矿浓缩脱水。这些建构筑物之间由胶带输送机或管道连接，本身具有一定高差要求。在地形陡峭场地布置时，宜将选矿厂各建构筑物按工艺流程顺序，在垂直等高线的方向由高到低分台阶布置，利用台阶高差来补偿生产系统建构筑物之间本身固有高差，可以缩短胶带输送机长度(一般自然地形坡度为20%时，胶带输送机走廊长度较平地可缩短60%)，缩小建筑物间距。该布置方式可以合理利用陡峭地形，做到物料自流，布置紧促，节约用地。

山区场地选矿厂竖向设计一般采用台阶式布置。为了车间联系及运输的需要，各台阶往往需要有道路连通。对于陡峭场地选矿厂竖向设计，其场地台阶的划分数量会增加，台阶之间的高差也会加大。这样会增加各台阶道路连接的难度，尤其是当道路展线受到地形或用地边界制约时，这就需要采用一些特殊的连接方式。例如，某选矿厂破碎系统平台受到地形限制，无法修建联络道路，设计在破碎系统西侧山坡修建斜坡道解决其运输联系。当某些车间内平台高度和场地台阶高度协调时，也可采用分层入口的方式连接。

4)零散场地处理对策。

山区建设选矿厂，往往较难找到一整块理想场地，时常要利用零散碎块地进行整合设计。

零散场地设计应充分分析场地建设条件，结合工艺流程合理分区，将工艺联系紧密的车间尽量布置在一个地块内，将工艺联系不太紧密的区块可以考虑分开布置。即每一场地布置一个功能分区，每一分区内的建筑物关系相对密切，场地间相对独立可按单独场地对待。例如，可将机修间、仓库等辅助生产设施布置在一个独立场地内；精矿浓缩脱水设施、精矿库等就近布置困难时，在满足矿浆自流情况下，可考虑远离主厂房布置在对外运输方便，便于生产管理的场地。

如果场地被沟谷分割为零散场地，生产系统可考虑跨沟布置。可将破碎、筛分等车间分布于沟谷两侧，可充分利用天然沟谷的上部空间设置皮带走廊，这样既可减少土方工程量，又可节约用地。

5)狭小场地处理对策。

在场地面积狭小的情况下建设选矿厂，除了对矿区山坡地大开挖平整场地以外，还可通过调整工艺方案以节省用地。例如，某金矿由于地形受限，建设场地紧张，迫使原矿仓及破碎车间紧靠粉矿仓布置，破碎车间与粉矿仓之间又没有足够高差和距离，为了解决破碎矿石至粉矿仓的运输问题，设计在其侧面布置转运站，采用折返皮带运输，最终问题解决。

2 实例分析

1)甘肃某锑矿，规模30万t/年。

矿区山高沟深，山坡地形陡，多见峭壁。海拔为1 600 m～2 300 m，相对比高700 m。区内植被覆盖少，易受雨水冲刷，山洪、泥石流时有发生。该矿选矿厂在考虑到矿山开采、原矿运输、尾矿排放、自然灾害防治等因素后，将厂址选择在矿山附近一处南向山坡。该厂址可以保证项目整体方案最优，但场地较陡峭，且用地面积紧张。该选矿厂在设计中与选矿专业密切沟通，采用开路破碎系统。结合选矿工艺及地形，将生产系统垂直于地形等高线布置，由高到低依次布置破碎间、粉矿仓、磨矿间、浮选间、精矿压滤。选矿厂采用台阶式布置，破碎车间在1 739.00 m平台；球磨和浮选车间定在1 724.00 m～1 726 m平台，精矿脱水在1 721.5 m平台。该选矿厂在总图设计中合理利用陡峭地形，既为矿浆自流创造了条件，也节省了用地。该选矿厂已建成投产，运行良好，为企业带来了较好的经济效益。

2)西部某锂辉石矿，规模90万t/年。

矿区地处大雪山山脉北延部分，海拔高程2 300 m～4 190 m，相对高差1 890 m，山势陡峭，悬崖叠出。地势为西高东低、北高南低，属构造剥蚀高山极深切割高山区，沟谷呈V字形地貌形态，矿山区域建厂条件很差。通过多次现场踏勘及方案论证，形成两个选矿厂建设方案。方案一:在矿山3 300主平硐口附近，利用仅有的带状场地布置破碎系统及一段磨矿，然后矿浆自流输送至矿区东南方向9 km外的一处山坡，该场地标高2 700 m，场地平缓开阔，作为选厂后续工段建设场地。二段磨矿、选别、精矿脱水等车间均布置于此场地。该场地附近也有合适的山沟建设尾矿库，精矿脱水场地西侧就是该项目规划的锂盐加工园区。方案二：位于矿区西侧约8 km处，标高3 390 m，用地呈窄长带状，面积可以满足选厂建设，该场地地形平缓，但物料自流条件差，距锂盐加工园区约50 km，精矿运输距离较远。

通过对两个建设方案定性、定量比较，得出结论：方案一的基建投资比方案二高5 023.29万元，但其运营成本较方案二少1 054.9万元/年。虽然方案一的基建工程量大、基建周期相对较长，选厂生产设施较分散，但海拔较低，日照条件好，可为生产及生活提供较好的自然条件，且与锂盐加园区地很近，相互之间协作条件好。最终推荐方案一为选矿厂建设方案。

3 结语

复杂场地选矿厂建设条件千变万化，总图设计需要根据不同情况灵活应对，从全局出发，结合实际情况，进行系统分析。复杂场地选矿厂总图设计时，在满足工艺流程要求的前提下，应结合场地地形条件，工程地质条件，水文条件等综合考虑，巧妙的利用和适度改造现有场地，这对于优化选矿厂总图设计，节省工程投资，安全生产等方面都有重要意义。文章总结了工程实践中对复杂场地总图设计的一些应对方法，希望能对类似的复杂场地工程设计提供帮助。

[1] 雷 明.工业企业总平面设计[M].西安:陕西科学技术出版社,1998.

[2] 《有色冶金企业总图运输设计参考资料》编写组.有色冶金企业总图运输设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社,1981.

[3] 颜力源，武陶陶.山地条件下厂区总体规划设计问题探讨[J].工程建设与设计，2015(3)：125-127.

[4] 李遥良.复杂地形在氯碱企业总图运输中的探讨[J].盐业与化工，2012(8)：24-26.

Discussion on the general layout of concentration plant in complex site

Hu Junfeng

(Xi’anEngineeringandResearchInstituteofNonferrousMetallurgy，Xi’an710001,China)

Starting from aspects of complex geological conditions, complex hydrological conditions, scattered sites, and steep sites, the paper introduces common complex sites types, and explores the design processing countermeasures of general concentration plant layout with complex sits by combining with engineering examples, which has accumulated experiences for engineering design with similar complex sites.

complex site, concentration plant, geological conditions, hydrological conditions

1009-6825(2016)18-0021-03

2016-04-13

胡军锋(1982- )，男，工程师

TU201

A