浅述矿山总图台阶式竖向布置

０１７年６月　２

中　国　矿　业

ＨＩＮＡ　ＭＩＮＩＮＧ　ＭＡＧＡＺＩＮＥＣ

ｏｌ．２６，Ｓｕｌ　Ｖｐｐ

Ｊｕｎ．０１７　２

浅述矿山总图台阶式竖向布置

刘永红（）中国恩菲工程技术有限公司，北京１０００３８

总图的竖向设计多采用台阶式布置形式，场地台阶式　　摘　要：在山区或高丘陵建矿山的总图设计中，

布置增加了场地的不稳定性，同时边坡治理、场地排雨水、综合管网的难度性增大，各标高与采选工艺流程的协调会因工程不同带来局限性或适应性。针对矿山总图台阶式竖向布置的特点，以矿山所建选厂为例，分析了其台阶式场地竖向布置的特点，根据该选厂场地的地形地势，对选厂的功能区域进行了合理的划分，并介绍了台阶的衔接、整平和排雨水方式，以供类似矿山工程参考借鉴。　　关键词：矿山总图；竖向布置；台阶式；场地整平；山坡地形

（）４００２７８　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４０５１２０１７Ｓ１３５９３　　中图分类号：ＴＵ－－－Ｄｅｎｅｒａｌｓｔｅｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｌａｏｕｔｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅ　　　　　　ｇｐｐｙ

ＬＩＵ　Ｙｏｎｈｏｎｇｇ

），Ｌ，Ｂ（１０００３８，ＣｈｉｎａＣｏ．ｔｄ．ｅｉｉｎＣｈｉｎａＥｎｆｅｉＥｎｉｎｅｅｒｉｎＴｅｃｈｎｏｌｏ　　ｊｇｇｇｇｙ　　　

：Ｉ，ｔｈｅｕｓｅｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｂｓｔｒａｃｔｎｔｈｅｍｏｕｎｔａｉｎｓｏｒｈｉｌｌｓｉｎｔｈｅｅｎｅｒａｌｌａｏｕｔｄｅｓｉｎｏｆｈｉｈｂｕｉｌｄｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ａｇｙｇｇｇ，，，ｏｆｔｈｅｓｉｔｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｌａｏｕｔｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｄｅｓｉｎｏｆｅｎｅｒａｌｌａｏｕｔｓｔｅｔｈｅｓｉｔｅｓｔｅ　　　　　　　　　　　　　　ｙｙｐｇｇｙｐ　　，，，ｏｆｓｌｏｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｔｅｄｒａｉｎａｅａｎｄｉｎｔｅｒａｔｅｄｉｅｎｅｔｗｏｒｋｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｔｈｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　　　　　　　　　　　ｐｇｇｐｐｇｙ　ｔｏｂｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｅｃｔｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｅｌｅｖａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｏｃｅｓｓｗｉｌｌｂｅｂｒｏｕｈｔａｂｏｕｔｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｒａｄａｔａｂｉｌｉｔ　　　　　　　　　　　ｐｊｇｙｐｇｐｙ　　　，，ｏｆａｓｅｌｅｃｔｅｄｍｉｎｅｔｈｉｓａｅｒｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｅｎｅｒａｌｓｔｅｅｄｖｅｒｔｉｃａｌａｒｒａｎｅｍｅｎｔａｃａｓｅｓｔｕｄ　　　　　　　　　　　　ｇｐｐｇｙｐｐ　，ｏｆｔｈｅｔｏｔｈｅｔｏｏｒａｈａｎａｌｚｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｌａｏｕｔｏｆｔｈｅｓｔｅｔｅｓｉｔｅａｃｃｏｒｄｉｎ　　　　　　　　　　　　　ｙｐｇｐｇｐｙｙｙｐ　　　，，，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｅｓｏｆｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌｉｎｓｉｔｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｒｅａｏｆｔｈｅｌａｎｔｉｓｄｉｖｉｄｅｄｒｅａｓｏｎａｂｌ　　　　　　　　　　　　　　ｐｇｐｙ，ｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｒｏｅｃｔｓ．ａｎｄｒａｉｎｗａｔｅｒｄｒａｉｎａｅｗａ　　　　　　　ｐｊｇｙ

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总平面布置、竖向设计是总图　　矿山总图设计、运输设计的重要内容，这三者密切联系，不可分割。对于地形范围大、地形起伏大的场地，在总图设计时，按照工艺流程布局安排功能分区、设施位置，不仅要满足总图设计要求的平面布局关系，还受到竖向高程关系的影响。因此，在规划场地平面布置的同时还需要考虑兼顾场地竖向功能要求，以降低工程成本，保证场地建设和使用经济合理。

１　总图竖向布置形式的选择依据

常见的竖向布置形式有平坡式、台阶式以及两者结合的混合布置形式。平坡式又分为水平型、斜面型和组合型。平坡式的竖向布置适应地形起伏不大，流程不太需要自流的工艺设施场地；台阶式

的竖向布置适应地形起伏较大，流程需要自流而节能的工艺设施场地。

虽然平坡式布置能为建筑物提供良好的平整条件和为道路或铁路提供良好的技术条件，但是对于山区建厂企业，平坡式布置形式平整场地的土石方量大，建筑物布置困难，多采用台阶式布置形式。

采用台阶式布置，能够充分利用地形，减少场地平整的土石方量和建筑物基础的工程量，且排水条件较好。在设计时，结合企业工艺流程，通过合理安排建筑物布局，规划台阶的个数、宽度和高度，并与明沟、跌水、护坡、挡土墙等构筑物协同考虑，可有效克服台阶式布置道路、铁路连接困难的问题，满足企业的交通运输要求。在台阶式布置时，充分借用自然地形特点，实现物流自流，可节省运输成本。

收稿日期：２０００１７４５－－　　责任编辑：宋菲

３６０

中国矿业

第２６卷

竖向布置形式的选择一般遵循下列三个基本

条件［１］

：①在自然地形坡度不大于３％，

场地平整宽度不大时，宜采用平坡式布置；②当自然地形坡度大于３％，

或自然地形坡度虽小于３％，但场地平整宽度较大时，宜采用台阶式布置；③当地形坡度有缓有陡时，可考虑平坡和台阶混合式。

场地台阶整平方式的选择遵循两个条件：①一般在建构筑物布置比较密集的地带，可采用连续式场地整平方式；②分散的、单栋的建构筑物、堆场、可采用重点式场地整平。　台阶式布置要点

．１　台阶划分的原则

１

）按采选工艺流程划分台阶，可以把工艺流程紧密的布置在同一个台阶上。

２

）为了减少铁路技术难度，把之间有铁路联系的生产区放在一个台阶上。

３

）台阶平台走向顺等高线布置，台阶间护坡连接形式需注意地质条件是的要求。

４

）区别对待主要台阶和次要台阶，先满足主要台阶的生产运输等方面的要求。

５

）按生产工艺流程形成由高到低的阶梯系统，台阶数量应适当。

６

）现代施工均采用大型机械设备，台阶面积、宽度要足够，满足施工要求，不宜太分散。．２　台阶宽度和高度

决定台阶宽度的因素主要有：生产规模、运输特点、工艺性质、总平面布置形式等。在同一个台阶上，要看所布置的建筑物尺寸，道路宽度，铁路要求，管网线路多少，以及生产期作业、检修、安全消防等而定。如选矿磨矿厂房宽度为３３ｍ，通道宽度，

建筑物距离台阶坡顶线４～５ｍ，加上排水沟所需宽度１ｍ，该台阶宽度应为４７～４８ｍ。

决定台阶高度的因素主要有：采矿和选矿工艺流程，物料运输方式选择；山体坡面坡度和设计台阶宽度；建构筑物基础形式，如采用深基坑或桩基，台阶高度可高。如选矿磨矿车间和浮选车间之间的高差，为了满足工艺自流要求，磨矿车间的所磨精矿经过自流至浮选车间浮选槽工艺要求在车间距离小于１５ｍ内时高差为８ｍ，则两车间所在平台要求高差为８ｍ。．３　台阶的衔接

台阶的衔接一般可采用边坡和挡土墙。采用边坡可节约投资，但台阶和台阶间距会变大，会不利于重力运输物料，在工程地质条件较好、边坡稳定地段，挖方边坡和填方边坡坡率可参考表１的数

值［

２］

，做成植被、浆砌片石护坡；边坡不稳定地段，需利用锚喷、锚杆（索）、锚杆（索）挡墙护坡。利用挡土墙工程量大、投资高、占地少，挡土墙多用浆砌片石重力式挡土墙，此型式挡土墙取材较易，施工简便、形式单一等特点，借自重拦挡土推力，以做到稳定边坡的效果。重力式挡土墙结构断面可分为仰斜式、俯斜式、垂直式三种。

１

）仰斜式挡土墙，断面形式土推力小，断面小，工程造价低，多不使用在填方地段，墙顶宽度应大于０．５ｍ，边坡角应小于土壤内摩擦角，坡面坡度与墙背坡度不小于１∶０．５。

２

）俯斜式挡土墙，断面形式土堆力大、断面大、工程造价高，多不用于挖方地段。３）垂直式挡土墙，断面形式土堆力不大、断面小、工程造价低，填挖方地段均可用，在矿山采用最广，墙坡面角、墙顶宽度、破裂角类似仰斜式。．４　台阶排雨水

矿山台阶式场地排雨水根据场地、道路、铁路运输系统，以及台阶上建构筑物布置，分片汇水，布置排水沟或管，台阶与台阶处布置分段跌水、局部急流槽、跌水井等设施。矿山多采用明沟排水，沿道路、铁路、挡土墙、边坡脚处布置。

场地整平排雨水坡度一般场地不应小于３‰，对于易被冲刷的土壤，应小于６‰，土质好，又不影响运输条件的局部地段，困难时可采用１０‰。场地坡度根据经验一般整平坡度见表２。

表１　边坡坡率表

边坡土坡率允许值（高宽比）

体类别

状态坡高小于５ｍ坡高５～１０ｍ密实

１∶０．３５～１∶０．５０　１∶０．５０～１∶０．７５碎石土

中密１∶０．５０～１∶０．７５　１∶０．７５～１∶１．００稍密

１∶０．７５～１∶１．００　１∶１．００～１∶１．２５粘性土

坚硬１∶０．７５～１∶１．００　１∶１．００～１∶１．２５硬塑

１∶１．００～１∶１．２５　

１∶１．２５～１∶１．５０

表２　场地整平坡度表

整平场地整平坡度（‰）一般最小最大备注

一般场地５　３　６０露天堆场横坡

１０　５　４０广场１５　４　３０停车场１０～２０　

５　３０～４０

最大视路面结构而定

绿地

５

２２２２９ｍ２增刊１刘永红：浅述矿山总图台阶式竖向布置

３６１

２．５　台阶场地安全措施

边坡坡脚距建构筑物的距离要满足采光、通风、排水、基坑对护坡稳定性要求，一般应大于２

．０ｍ。台阶坡顶与建构筑物的距离应阻止建构筑物基础侧压力对护坡的影响，处于稳定土坡顶上的建构筑物，基础最外边缘到坡顶距离不大于３．０ｍ时，基础最外边缘至坡顶的水平距离需按下式计算。

管桩基础：Ｌ≥３．５Ｂ－Ｄ／ｔａｎａ基坑基础：Ｌ≥２．５Ｂ－Ｄ

／ｔａｎａ式中：Ｌ为基础最外边缘至坡顶的水平距离（ｍ）

；Ｂ为垂直坡顶边缘线的基础宽度（ｍ）；Ｄ为基础埋置深度（ｍ）；ａ为边坡坡角（°

）。台阶式场地边坡坡角大于４５°、坡高大于８ｍ时，要根据现行的规定进行坡体有限元稳定性验算。３　矿山工程实例

３．１　工程概况

该工程位于西部非洲，厂址北侧为山顶，南侧为平坦低丘地带。建设场地所在处最高标高２

４０ｍ，最低标高１６０ｍ，高差约８０ｍ，地形总体是北高南低，地形等高线顺东西方向，场地坡度５～３

１°。基本是场地北边地形较陡，南侧地形较平坦，山坡北侧为矿石开发区域，矿石由东北侧进入选厂区域。南侧平坦地带向西为产出精矿运出方向。该矿为铁矿开采工程，选矿生产工艺采用自磨碎矿工艺，重选加磁选的选别工艺流程。选矿自磨排矿经圆筒筛筛分后，筛下产品自流至重选作业区，重选作业区尾矿自流至磁选作业区。重选和磁选尾矿自流至尾矿池；重选和磁选铁精矿自流至精矿浓缩机。

３．２　场地竖向设计

根据矿区地形地势和选矿生产工艺流程要求，有利于生产、运输等情况下，地形坡度在１８～２５°为满足选矿工艺要求。整个选厂区分４个功能区，分别为选矿主工艺区、铁精矿浓缩及脱水区、生产辅助区、办公区。

１）选矿主工艺区。选矿主工艺区布置在山坡上，主要由磨矿筛分厂房、粗螺选矿厂房、重选精选厂房等组成。使其有充分的原始地形高差，以满足工艺自流要求的高差。

２

）铁精矿浓缩及脱水区。位于选矿主工艺区南侧平坦低丘地带，便于铁精矿的外部运输。３）生产辅助区。位于铁精矿浓缩及脱水区东侧，与采矿场地的辅助区连在一起，以便统一管理、合理并用。

４

）办公区。位于选矿主工艺南侧，脱水区西侧，采选厂区西门，使一进厂区便看到形象活泼的人文气息。

根据上述总图方案布局，结合场地地形地貌以及生产工艺的特点，在竖向设计中考虑减少土石方量，需考虑生产安全、消防对场地的要求，选矿主工艺流程车间采用台阶式竖向布置方式。竖向设计整个厂区分为５个台阶：磨矿筛分厂房为两个台阶，台阶标高分别为２０８．００ｍ和２００．００ｍ；粗螺选矿厂房一个台阶，台阶标高为１７８．００ｍ；重选精选厂房一个台阶，台阶标高为１６６．００ｍ；铁精矿浓缩及脱水区、生产辅助区、办公区为一个台阶，台阶标高为１６４．００～１６５．００ｍ。图１为选厂主工艺区总平面布置图。

图１　选厂主工艺区平面图

选厂主工艺区场地用地狭小且山体坡度较陡，选厂工艺要求重力自流，厂房之间间距不能过大，同时为减少投资和在国外施工便利，台阶的连接方式为边坡，边坡坡率尽量要大，以便减少护坡工程量，如磨矿筛分厂房北侧边坡坡率为１∶１．０，采用植被护坡；坡率小时采取必要的护坡形式以便边坡的稳定性，如磨矿筛分厂房和粗螺选矿厂房之间边坡由于地形高差和选矿工艺自流要求，厂房之间不能拉得过大，造成边坡坡率过小为１∶０．７５，为了边坡的稳定性，采取喷锚护坡形式。图２反应了选厂主工艺区矿浆自流高差和边坡坡率。

此台阶式竖向布置场地建构筑物较集中，各台阶紧密连续，场地采用的整平方式为连续式。

场地雨水采用自然排水和明沟排水相结合的方式，在选厂北侧高山坡处设置截洪沟，山体雨水

（下转第３７１页）

增刊１袁树礼：分目精选获得高碳石墨的再磨及浮选工艺试验研究

３７１

段擦洗试验，二段浮选试验，最终精矿品位达到使用棒式搅拌器的磨矿时间分别为３ｍ８．０８％；ｉｎ９

，由于棒式搅拌强度较高，和６ｍ有助于细粒石墨ｉｎ矿物快速解离。

，）经过一粗粒试验矿物）对Ｓ２号试验样品（２

段擦洗试验，一段浮选试验，最终精矿品位达到使用叶轮式搅拌器的磨矿时间分别为１８．２１％；０９

，尽管其磨矿时间比棒式搅拌器长，但叶轮式搅ｍｉｎ拌器的强度较低，有助于保护石墨大鳞片不被损坏。

图５　Ｓ２号石墨样品试验流程

表９　Ｓ２号样品试验浮选精矿粒度筛析结果

产品名称

粒级（ｍｍ）＋０．３００　－０．３５５＋０．１８　

精矿１

－０．１８＋０．１４７　－０．１４７＋０．０４５　

０４５－０．　总计

产率（％）１３．４４　３９．５２　２１．０９　２０．６２　５．３１　１００　

固定碳品位（％）９８．７２　９８．５４　９８．３６　９８．０９　９２．４４　９８．０９　

固定碳分布率（％）１３．５３３９．７１２１．１５２０．６２５．００１００

）对石墨精矿采用分目再磨和浮选能够使最３

终精矿的品位提升更高的幅度，通过再磨参数的调整使其分别更适用于大片保护的要求和细鳞片提高解离度的要求。

参考文献

［劳德平，李崇德，等．黑龙江萝北鳞片石墨浮选新工１］　刘海营，

（）：］艺研究［中国矿业，１０１５，２４Ｓ２８２８５．１Ｊ．２－［］黄雯，邱杨率，等．细磷片低碳石墨浮选工艺研究［２］Ｊ．　张凌燕，

）：武汉理工大学学报，２１０１１，３３（１１０７１１．１－［］提高鳞片石墨大片产率的浮选试验研究［中国矿３］Ｊ．　岳成林．

（）：业，０１５，２４３２８３０．１２１－［吴建明，杨俊平．大型单槽高强度搅拌磨机的研制及４］　袁树礼，

：］在石墨行业的应用［中国非金属矿工业导刊，０１３（２）Ｊ．２７９．３３－４　结　论

通过分目再磨及浮选试验研究，得出如下结论。，对Ｓ经过二细粒试验矿物）１号试验样品（　　１）

櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜櫜（上接第３６１页）

的难点，考虑因素多，结合工艺流程紧密。在矿山台阶式场地上的建构筑物平面布置要结合规范要求，采选工艺流程，再进行多台阶竖向布置；建构筑物占用两个及以上台阶时，一般护坡段位于建构筑物厂房内。台阶式综合管网布置复杂，常常要在台阶间护坡上立支架，以便管线、管桥通往上下台阶。台阶式场地排雨水比平坡式复杂多，需多种型式的

图２　选厂主工艺厂房剖面图

排雨水设施相结合，排水设施多，水力落差大，增加了矿山总图排水设施设计难度。

顺截洪沟排至厂区西侧和东侧的排洪沟内；厂区内的雨水采用明沟方式，在边坡坡脚、道路两侧处做明沟使厂区内雨水排至西侧和东侧排洪沟内，沟体。采用水泥砂浆砌块（当地材料：自制尾砂砖体）４　结　语

　　竖向布置为台阶式场地是矿山总图竖向布置

参考文献

［有色冶金企业１］　有色冶金企业总图运输设计参考资料编写组．

总图运输设计参考资料［北京：冶金工业出版社，９８１．Ｍ］．１

［建筑边坡工程技术规范［北２］Ｍ］．　建筑边坡工程技术规编写组．

京：中国建筑工业出版社，２０１４．