尾礦設施管道工程線路方案淺析

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摘要:本文以某尾礦庫為工程背景，從技術、經濟、安全、環(huán)保等方面，對初步選擇的三種管道線路方案進行了綜合比較和分析。結果表明，鑒于尾礦輸送管線的限制條件更多，在尾礦設施管道工程線路方案選擇上應優(yōu)先考慮尾礦輸送管道，尾礦庫回水管線可與輸送管線平行敷設;隧洞內管線敷設方案在初期工程投資上造價稍高，但在環(huán)境保護、管道安全以及后期運行費用方面更具有優(yōu)勢。

關鍵詞:尾礦設施;管道工程;尾礦輸送;線路方案

1前言

尾礦輸送管線和尾礦庫回水管線是尾礦設施中最重要的管道工程［1］，尾礦輸送管線負責將選礦廠產出的尾礦漿輸送至尾礦庫，屬于漿體管道輸送;尾礦庫回水管線負責將尾礦庫內的澄清水返回選礦廠回用，通常按輸水管道考慮。由于尾礦輸送管線需要考慮的因素更多，在進行尾礦庫管道工程設計時，確定好尾礦輸送管線線路后，若無其他限制條件，大部分情況下尾礦回水管線可與尾礦輸送管平行布置，因此尾礦輸送管的線路方案是重點研究對象。隨著礦山行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，我國許多礦山企業(yè)都已經經歷了十幾甚至幾十年生產運行，大批礦山原始配套的尾礦庫基本都到了使用末期，需要重新規(guī)劃建設新的尾礦庫，受周邊自然地形條件等因素限制，新建尾礦庫往往距離礦山選礦廠較遠，而且地勢也較高，需要穿跨越的障礙物較多，對尾礦庫管道工程的線路方案選擇帶來了諸多挑戰(zhàn)。漿體長距離輸送管道線路選擇時，應根據管道工程建設的目的，結合沿線城鎮(zhèn)、交通、水利、礦產和環(huán)境保護的現(xiàn)狀與規(guī)劃，以及沿線地區(qū)的地形、地貌、水文、地質、氣象、地震自然條件，通過綜合分析和多方案技術經濟比較后確定［2－3］。最終結論取決于對各方案在經濟、技術、環(huán)境等多因素的綜合評價，包含經濟和非經濟指標，定量與定性分析相結合的方式進行。漿體管道線路設計總體目標，是以較低的投資實現(xiàn)所要求的輸送能力，同時創(chuàng)造良好的運營條件，降低運營費用。此外，還應注意減少污染，保證安全，創(chuàng)造良好的社會和環(huán)境效益［4－5］。一般情況下，漿體管道線路選擇遵循以下原則:(1)線路走向宜順直平緩，管道敷設坡角小于礦漿的安息角。(2)線路選擇宜避免經過地形起伏過大的地區(qū)。(3)線路應短，土石方及構筑物工程量應小。(4)線路選擇宜減少與天然和人工障礙物的交叉，當必須交叉時，宜垂直交叉。(5)避開滑坡、崩塌、沉陷、泥石流、沼澤等地質不良地區(qū)、地震烈度大于7度地區(qū)的活動斷裂帶及人口稠密區(qū)。(6)通過經濟作物、基本農田、河流等特殊地區(qū)，應取得相關部門同意。(7)與公路、鐵路并行敷設時，應加強保護措施，征得鐵路公路管理部門同意，并滿足相關安全管理要求。另外還要考慮選定的線路能否順利實施，減小施工難度，建成后管線能否安全運行，并便于操作管理。圖1線路平面走向圖

2工程概況

某礦山位于我國西南地區(qū)，根據礦山生產需要，新規(guī)劃建設的尾礦庫距離選礦廠直線距離9km，尾礦庫與選礦廠之間設置有尾礦漿體輸送管道和尾礦庫回水管道，初步考慮兩條管道平行布置，管線距離達10km以上。通過現(xiàn)場踏勘，結合實際地形情況，整條管線大體呈東西走向，起點位于選礦廠的尾礦輸送泵站，終點位于尾礦庫壩頂。以現(xiàn)有跨河公路橋為分界點，整條管線分為東段和西段兩部分，其中西段管線距離較短，所處地形也較為簡單，地勢相對平坦，不需要過多關注線路問題，只需要滿足一定的敷設坡度，便于管道運行即可。而東段管線長約6km，且所處地區(qū)存在高山、河流、鐵路、國道、農田、居民區(qū)等諸多天然和人工障礙，管道選線工作難度較大。通過分析，并結合管道線路選擇原則，針對東段管道線路初步確定了3個方案作為備選。三條線路方案平面走向如圖1所示，其中線路1為隧洞方案，管線從泵站引出后，首先沿河流南岸地面敷設約1km，然后設管橋一座，管線跨過管橋后進入隧洞，隧洞出口位于GX4點，再沿地面敷設一段距離后到達現(xiàn)有公路橋附近的GX5點后接西段管線，關鍵點線路為GX1—GX2—GX3—GX4—GX5。線路2為河流北岸地表方案，其中首端管線GX1—GX2段線路同線路1，從GX2點后一直沿河流北岸山體地表敷設至GX5點，然后接西段管線，關鍵點線路為GX1—GX2—GX3—GX5。線路3為沿河流南岸敷設方案，沿河流南岸地面敷設約2km后，在2#居民區(qū)附近沿國道邊敷設至現(xiàn)有跨河公路橋附近，利用現(xiàn)有橋梁跨河后到至GX5點，然后接西段管線，關鍵點線路為GX1—GX2—GX5，由于現(xiàn)有國道緊鄰河道，此線路中從2#居民區(qū)到現(xiàn)有跨河公路橋之間采用假設方式，且部分管線橋墩需設置在河道中。

3線路方案分析

影響管道線路方案選擇的因素很多，歸納起來主要包括工程技術、工程經濟、管道安全及環(huán)境影響等因素，本文從這幾個角度出發(fā)，采用定性分析和定量分析相結合的方式對初步選擇的管道線路方案進行進一步比較。1)工程技術三個線路方案的主要特征見表1。從上表可以看出，三個方案涉及到地表敷設方式、隧洞內敷設、跨河及沖溝架設等多種方式，在工程技術上均可以實現(xiàn);但由于方案1線路順直，對尾礦漿體輸送更有利，方案2和方案3在線路走向上折彎點較多，對尾礦漿體輸送有一定弊端。從工程可實施性來看，方案3沿河岸架設需建設多座涉水支墩，需要與水務部門進行溝通;管道沿國道邊敷設，該國道目前交通量較大，施工時將對過往車輛形成較大制約，易發(fā)生交通擁堵，需要與公路主管部門進行充分協(xié)調。相對而言，方案1隧洞施工和方案2地表敷設施工則較容易，干擾因素較少。因此，從工程技術層面來看，方案1具有一定優(yōu)勢。2)工程經濟工程經濟性包括工程初期的工程投資及后期運行維護費用。其中三個方案的初期投資估算見表2?？梢钥闯觯桨?初期工程投資最高，而方案1和方案2差別較小。從初期工程投資來看，方案2較優(yōu)。另外，再分析三個方案的后期運行維護費用。本工程尾礦輸送管道為壓力管道，尾礦庫回水管道為自流，運行維護費用主要是尾礦輸送的動力費用以及尾礦輸送管道維護費用，具體體現(xiàn)在尾礦輸送管道的長度和尾礦輸送管道上的彎頭數量。尾礦輸送管道越長，水力損失越大，耗能越高，相應動力費用越高;彎頭數量越多，磨損情況越嚴重，管道更換維護費用也越高。由于方案1線路最短，大部分管道在隧洞中敷設，管道彎頭數量最少，因此后期維護費用較低;方案2在河道北岸地表明設，考慮到水土保持措施，在相當長一段時期內維檢道路的維護費用將很高;另外方案2和方案3的管線長度都較方案1長，彎頭數量多，維護費用相應較高。綜合考慮工程經濟性，雖然方案1初期投資略高，但后期運行維護費用最低，考慮到管道20多年的運行年限，方案1優(yōu)勢較大。3)管道安全管道安全包括管道安全運行、管道對外界的安全影響及外界對管道的安全影響三個方面。從管道安全運行角度來看，敷設坡度不宜過大，允許管道短時間停止而管道內不產生沉積現(xiàn)象，或者不至于淤死，確保在停車時漿體不會在管道中沉積，不會堵塞管道，保證管道系統(tǒng)的停車再啟動。從管道對外界的安全影響角度來看，高壓管道存在爆管風險，存在對周邊人或其他設施造成安全影響的可能性。從外界對管道的安全影響角度來看，比如前文提到的滑坡、崩塌、沉陷、泥石流、沼澤等地質不良地區(qū)、地震烈度大于7度地區(qū)的活動斷裂帶，以及臨近鐵路公路的振動等作用，都會對管道本身帶來一定安全影響。方案1大部分線路為隧洞內敷設，易實現(xiàn)較緩的敷設坡度，管道基礎條件較好，對管道安全運行都很有利;發(fā)生爆管事故時，也能夠將影響控制在有限空間內。方案2管道敷設平臺和維檢道路開挖形成邊坡，當地山高坡陡，在雨季易形成坍塌，對管道安全運行不利;發(fā)生事故時的影響范圍較大。方案3大部分管道敷設在河岸，緊鄰河道和國道，發(fā)生事故的安全影響較大;管線經過一處泥石流不良地質作用區(qū)域，對管道安全運行不利。因此，從安全層面來看，方案1最優(yōu)。4)環(huán)境保護尾礦屬于一般固體廢物，按照環(huán)保類別分為第Ⅰ類一般工業(yè)固體廢物、第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物和危險廢物，尾礦污染環(huán)境防治管理是固體廢物污染環(huán)境防治管理的重要部分，對于防治尾礦污染環(huán)境，保障公眾健康，保護和改善生態(tài)環(huán)境，促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。針對尾礦設施管道工程對環(huán)境層面的影響包括管道初期施工時對周邊環(huán)境的影響，以及尾礦漿體管道和尾礦庫回水管道運行過程中可能發(fā)生的泄漏對環(huán)境的影響。方案1管道敷設在隧洞內，本身環(huán)境敏感因素少，隧洞周圍圍巖的滲透性也較地表土壤低得多，再加上空間有限，即使發(fā)生泄漏也容易采取措施進行有效控制，故對周邊環(huán)境影響最小;方案2由于敷設平臺和維檢道路施工，將產生大量新開挖邊坡，加之棄土方量也較大，土石方轉運和棄土場堆存等因素均會對周邊環(huán)境產生一定影響;方案3大部分管道緊鄰河道架設，且經過4個居民點，尾礦輸送管泄露后對環(huán)境影響最大且難以控制。從環(huán)境保護層面來看，方案1最優(yōu)。5)綜合比較通過上述分析，三個方案各自的優(yōu)缺點見表3。

4結論

從本文的分析可以得出以下結論:(1)尾礦設施管道工程線路選擇應重點考慮尾礦輸送管道。(2)尾礦設施管道工程線路選擇應充分根據選線原則，綜合技術、經濟、安全、環(huán)保等因素統(tǒng)籌考慮，多方面論證。(3)綜合考慮多方面因素，方案1即隧洞內管線方案更優(yōu)。(4)本工程中，隧洞方案雖然造價稍高，但在環(huán)境保護、管道安全以及運行費用方面更具有優(yōu)勢。近年來，國家和地方政府對環(huán)保、安全的要求逐漸提高，相應環(huán)保和安全設施投資在工程中的比例也在逐步增加。在多個實施的礦山項目中，針對尾礦設施管道工程都要求從環(huán)境保護和安全角度考慮，設置必要的防護設施。因此，結合隧洞方案的特點，在未來的尾礦設施管道工程線路方案選擇中，綜合經濟條件等因素，適當的考慮隧洞方案更符合安全環(huán)保要求。

［參考文獻］

［1］《尾礦設施設計參考資料》編寫組．尾礦設施設計參考資料［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1980．

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部．尾礦設施設計規(guī)范:GB50863—2013［S］．北京:中國計劃出版社，2013．

［3］中國工程建設標準化協(xié)會．漿體長距離管道輸送工程設計標準:T/CECS98—2019［S］．北京:中國計劃出版社，2019．

［4］張圣柱，吳宗之，張健，等．油氣管道選線和風險評價相關法規(guī)與方法［J］．油氣儲運，2012，31(9):663－669．

［5］吳東莉，史航，呂峰．蘭成渝輸油管道選線方案的比選［J］．油氣儲運，2004，23(12):48－50．

作者:馬艷晶 單位:中國恩菲工程技術有限公司