一種磷礦剝離廢石的汽車與大型斜坡箕斗露天聯合運輸工藝的制作方法
【專利說明】一種磷礦剝離廢石的汽車與大型斜坡箕斗露天聯合運輸工
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技術領域
[0001]本發明涉及一種磷礦的露天采礦工藝，屬于采礦工程技術領域，具體來講涉及一種磷礦的露天聯合運輸工藝。
【背景技術】
[0002]磷礦是國家重要的戰略資源，余下的富礦資源僅能持續10余年的開采被國土資源部列為2010年后不能滿足國民經濟發展需求的20個礦種之一。在我國糧食生產、現代化學工業、新能源、新材料及國防等領域中具有廣泛用途。近年來隨著露天磷礦山開采深度的持續增加和淺部高品位磷礦資源的逐步枯竭，我國露天磷礦逐步進入深凹開采階段，由于開采技術條件的變化和礦巖自然因素的影響，現有的汽車或者膠帶輸送機運輸工藝優勢逐步喪失，面臨著以下難題；
(1)轉入深部開采后，礦巖力學物理性質發生變化，堅硬礦巖比例增加，采場作業空間尺寸逐漸縮小，新水平準備及開拓運輸系統建設困難；
(2)隨著開采深度的增加，運輸距離不斷加大，運輸條件逐漸惡化，設備效率不斷降低，導致礦山生產能力不斷下降，礦石成本明顯增加；
(3)露天礦邊坡越來越高。特別是近年來，某些礦山采用并段靠幫工藝來提高其最終幫坡角，邊坡穩定性的控制和維護難度加大；
(4)人工成本、設備維修與維護費用、能耗與油耗費用、原材料成本、管理運營成本、剝采比的持續增加、土地與林地價格增加以及環保與安全費用的持續增加。
[0003](5)地處長江流域、滇池湖區域等重要生態敏感區域周邊的磷礦山，由于靠近工業與人口密集聚集區域，對露天礦的環境保護要求更為苛刻，特別對礦山粉塵與重型礦車的尾氣排放指標要求更為嚴格。
[0004]因此，如何在資源稟賦條件差、價格受限、成本增加以及化工行業不景氣的多重壓力下，通過采礦工藝創新、技術革新與完善，對現有的采場運輸工藝系統進行完善優化，并研宄適合新形勢條件下礦山露天采場特別是深凹露天采場剝離廢石的新運輸工藝系統十分必要。以實現我國磷礦綠色高效綜合開發利用，確保礦山長期持續穩定地發展。
[0005]目前國內關于磷礦山露天采礦運輸工藝的專門研宄較少，主要借鑒金屬礦山與煤礦成功的研宄試驗與工程實踐成果，而關于重要生態敏感區域礦山露天采場剝離廢石的運輸工藝的研宄試驗與探索性的工程實例幾乎為空白，現有主要研宄成果如下所述:
1.中國專利(申請號201320301927) “箕斗井礦巖分裝分提系統”，涉及地下金屬與非金屬礦山的提升系統，發明了一種設備簡單、投資節省、流程順暢、檢修方便的箕斗井礦石與廢石的分提分裝系統，但該箕斗工藝適合于地下固定場所礦石與廢石的運輸，移動成本較高，箕斗單次提載量小于30噸，且廢石粒度直徑要求均在300mm之內。對于緩傾斜薄至中厚露天磷礦床，由于其采場分散，爆破后的剝離廢石塊度較大，約有40?50%廢石粒度直徑超過300_，該種運輸工藝系統無法推廣應用。
[0006]2.中國專利(申請號201320170372) “一種防沖擊箕斗裝礦裝置”與中國專利(申請號201320292465) “一種耐磨損坑口提料箕斗”均涉及一種地下礦山的耐磨與扛沖擊的箕斗運輸工藝，但其所涉及的箕斗噸位均在30噸以下，無法滿足年運輸量達到200萬噸以上的露天剝離廢石的要求，且其運輸廢石粒度直徑要求均在300mm之內，對于存在大量大粒級的露天磷礦剝離廢石無法運移。
[0007]3.中國專利(申請號201320141860) “一種用于斜井的側卸式箕斗翻矸裝置及斜井提升系統”、中國專利(申請號201320067098) “箕斗裝載系統”均涉及一種地下礦山的耐磨與扛沖擊的箕斗運輸工藝，但其所涉及的箕斗噸位均在30噸以下，無法滿足年運輸量達到200萬噸以上的露天剝離廢石的要求，且其運輸廢石粒度直徑要求控制在300mm之內，對于存在大量大粒級的露天磷礦剝離廢石無法運移。
[0008]4.中國專利(申請號201220707849) “一種大型雙腔箕斗”、中國專利(申請號201220385658) “大直徑主立井大容量箕斗運輸裝置”均涉及一種地下礦山的大噸位箕斗運輸工藝，相應的箕斗單次提升噸位均可以達到50?60噸，可以滿足露天剝離廢石大規模運輸量的要求，但其箕斗提升系統位置無法移動，無法適應緩傾斜薄至中厚磷礦床頻繁移動的要求，且廢石粒度直徑要求控制在400?500mm之內，對于30?40%廢石粒度直徑超過500mm的露天磷礦剝離廢石的運輸不適宜。
[0009]5.中國專利(申請號00101655) “露天礦山的提升設備”與中國專利(申請號200610045835.4) “露天礦礦用汽車自驅動整車提升裝置”，均涉及一種大型深凹露天礦山汽車運輸工藝，該工藝系統可以移動，年運輸量可達1000萬噸，在上坡提升階段用汽車自重與電力代替柴油，可以大大降低成本。但是該系統移設費用高，單次移設費用100?150萬元，無法適應緩傾斜薄至中厚磷礦床頻繁移動的要求，且其對地基要求特別嚴格，必須在極其堅固完整的巖石基面上進行作業，同時其防滑與齒輪PLC安全控制系統的相關技術難題尚未解決，安全難以保證。加之投資成本巨大，I套系統約I億元左右，經濟上不合理，無法在當前技術條件下在露天礦山推廣應用。
[0010]6.中國專利(申請號201010229273)“露天煤礦的連續采煤工藝方法”、中國專利(申請號201010589225) “一種露天礦開采工藝及設備”、中國專利(申請號201180027974)“連續式露天開采系統”、中國專利(申請號201180028011)“用于連續露天開采的輸送機系統”、中國專利(申請號87206496) “車帶式運輸機”、中國專利(申請號90105500) “移動式分節振動運輸列車”以及中國專利(申請號201110315682.1) “露天礦用剝離回填輸送系統”均涉及到露天采礦機與移動式膠帶輸送機聯合運輸工藝，對于煤礦、石膏礦等礦物硬度系數較小的礦體具有很強的適用性，由于連續作業，其年輸送能力能達到1000萬噸以上，運營成本較低；但是對金屬礦與磷礦特別是較為分散的緩傾斜薄至中厚磷礦，由于礦物硬度系數達到8?12，其機械消耗成本太高，難以推廣應用。
[0011]7.中鋼集團馬鞍山礦山研宄院的王運敏高級工程師[王運敏.采礦手冊(中)[M],北京:冶金工業出版社，2012.]、中國礦業大學的車兆學與才慶祥教授[車兆學，才慶祥，劉勇.露天煤礦半連續開采工藝及其應用技術研宄[M].徐州:中國礦業大學出版社，2006]、昆明冶金高等專科學校的李志成教授[李志成，夏陽.露天開采[M].昆明:云南大學出版社，2009]，對我國露天索道、汽車、鐵路、膠帶輸送機、大型地下箕斗井、小型露天斜坡箕斗等多種運輸工藝進行了系統研宄與介紹，但是對緩傾斜薄至中厚露天礦床，特別是位于重要生態敏感區域的緩傾斜薄至中厚露天礦床進入深凹開采階段后的剝離廢石的研宄與介紹幾乎為空白，對于此種特殊礦床，現有的鐵路、汽車、膠帶輸送機運輸工藝均存在條件不適宜、成本高、粉塵與空氣污染大的缺陷；而現有的索道、小型露天斜坡箕斗運輸工藝存在運輸能力嚴重不足的缺陷。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是針對賦存于我國滇池周邊這一重要生態敏感區域以及其它類似條件區域的緩傾斜薄至中厚磷礦難采磷礦床，提供一種適用于其進入深凹露天開采階段后采場剝離廢石的低成本、安全高效、工藝簡單、綠色運輸工藝，
以確保該區域以及國內類似條件的磷礦資源進入露天深凹開采階段后能夠經濟環保的開發利用。
[0013]本發明采取的技術方案為:磷礦剝離廢石的汽車與大型斜坡箕斗露天聯合運輸工藝，其特征是對賦存于云南滇池周邊這一重要生態敏感區域的緩傾斜薄至中厚磷礦，沿緩傾斜薄至中厚磷礦體走向方向，將需要開采的露天采場劃分若干個采區，每個采區寬度400-600m，相鄰采區之間留設20m-30m隔離帶，隔離帶用于安裝大型斜坡箕斗軌道，大型斜坡箕斗的軌道地基直接建立在礦層底板基巖之上；露天坑采場的剝離廢石先由單斗挖掘機直接裝入礦用汽車，后經礦用汽車卸載至大型箕斗箱內，再通過大型斜坡箕斗提升系統運送至露天坑