选矿厂厂房基础及其特种结构设计概述

选矿厂厂房基础及其特种结构设计概述

【摘要】冶金矿山选矿厂的结构设计，由于选矿工艺的特殊性和多数厂房位于山区坡地上，给结构专业设计带来了相应的复杂多样性，本文就这些设计中的特殊性进行了简要的介绍。

【关键词】选矿厂设计；基础；特种结构选矿厂设计是冶金矿山设计的主要内容之一。由于选矿工艺的特殊性，主厂房一般建在山区的坡地上，呈阶梯状。选矿设备的重量大，震动大等特点也决定了选矿厂设备基础设计复杂性。巨大的原矿仓、磨矿仓和大量的皮带机通廊、转运站及挡土墙等构成了选矿厂工程的独特景观。结合我们的设计经历，就选矿厂结构专业设计的特殊性，予以概述。

1.厂房基础设计选矿厂一般是建在山区坡地上的钢筋混凝土或钢结构多跨框排架结构。各跨的高度不同，厂房呈阶梯状。因此各跨厂房基础也就呈阶梯状，每跨每列柱基础的标高均不相同。加之厂房是建在山坡上，俗话说山区“三步一换土”，工程地质变化大。往往一个厂房基础就作用在几种不同的持力层上，同一列柱同样的荷载，基础大小却不一致，深度也不一样。特别是由于大型设备基础埋深较大，与其相邻的厂房基础也要随之加深。有时为了躲避设备基础，厂房基础的形状也经常出现不规则的状况。因此需根据每项设计的实际情况，如土质情况、相邻设备基础情况、地下水等的不同因素灵活进行厂房基础的设计，就成了选矿厂基础设计的一大特点。

2.选矿设备基础冶金矿山选矿厂的设计中，总离不开大量的选矿设备，因此设备基础的设计也就成了选矿厂土建设计的一个重要组成部分，选矿厂常用的主要生产设备有破碎机、筛分机、球磨机、浮选机、磁选机、过滤机、浓缩机等等。在选矿厂中大量使用的破碎机是鄂式破碎机和圆锥破碎机，一般采用两段破碎，先经过鄂式破碎机的粗碎再经圆锥破碎机进行中细碎。破碎机的布置多为上部给料，底部出料。这样就决定了破碎机的基础形式为墙式钢筋混凝土基础，基础下部的两个纵墙间形成地下皮带通廊，将已破碎的物料运出。基础埋深取决于破碎机的高度，顶板厚度、地下通廊的高度、基础底板厚度，一般均在4.5m左右。而基础底面积大小与设备的规格型号和地基土的情况有关，一般情况长宽均在4—10m左右。墙式基础的顶板厚度既要符合工艺的需要又应满足结构受力要求，一般为0.5—0.8m厚，墙厚为0.5—1.2m。底板厚度一般等于或大于墙厚。顶板钢筋按计算确定，墙及底板按构造配筋，一般为12—18@200—300。振动筛是矿石入选厂前的重要设备，用以区分矿石粒径，决定是否进入磨矿系统，振动筛是属于振动较大的设备，一般由于筛子设置的位置较高，不宜单独设置振动筛基础，多数与厂房钢筋混凝土框架柱联合设置，筛下单独增加框架柱、横梁，梁柱断面由计算确定。由于筛子震动大，对结构不利，一般筛下梁断面高度为跨度的1/6—1/8为宜。球磨机一般为选矿厂内的最大设备，它主要靠自身的旋转，由机内添加的钢球与矿石的冲击和摩擦将矿石粉碎，矿石由一端进入，从另一端出来。设备机体庞大，一般直径1～5m，长度等于或大于直径，它主要是靠电机带动圆筒周边的齿轮，使其筒体旋转以进行磨矿工作，该设备的震动较大，设备基础与

厂房柱基础须分开，设备基础下部为一个整体的大底盘，上部在前后托轮处分别设墙式基础和动力传动系统基础，由于球磨机的重心高，为保证其工作的稳定性一般基础都比较大，重量控制在设备及物料重量的2.5—4倍为宜，基础上下及周边配构造钢筋12—18@200—300。选矿厂的浓缩设备有钢结构浓缩机和钢筋混凝土结构的浓缩池，钢结构的浓缩机较小，直径多在10～20m左右，在厂房中架空设置，结构专业仅做基础及框架柱支撑即可。钢筋混凝土浓缩池多为地下布置，直径在20—60m左右，深度3—6m不等。浓缩池从池壁、池底到地下管廊等均为钢筋混凝土结构，结构专业的设计工作量较大。浮选机、磁选机、过滤机及大量的泥浆泵、水泵等基础，规模震动均较小，按常规设备基础设计即可。

3.矿仓设计在选矿厂的设计中有大量的矿仓设计。从矿仓的形式分有圆仓、方仓、筒仓、漏斗仓、U型仓等。从材质分有钢筋混凝土仓、钢仓和钢筋混凝土与钢结构的混合仓。从受力分析看圆仓（主要是钢筋混凝土筒仓）受力性能最好，方仓次之。钢筋混凝土仓较钢仓施工难度大，但投资省，反则反之。从我们的设计实践看，平面5mx5m以下的小仓一般采用钢仓。磨矿间前的磨矿仓直径10m—20m，高度20m—30m，仓体较大，用钢筋混凝土圆形平底筒仓受力明确，经济合理。有时在厂房内单独设矿仓跨，设条状的高壁U型矿仓，是与厂房柱连在一起共同受力的钢筋混凝土或钢结构矿仓，这种方案结构复杂，受力也不尽合理。破碎间和筛分间内的中间矿仓，一般为平面6mx6m左右的中型矿仓，多数采用钢筋混凝土方形低壁浅仓或漏斗仓。

4.挡土墙设计挡土墙是选矿厂经常大量遇到的构筑物。为便于矿浆输送和选矿工艺流程布置，选矿主厂房多设置在有坡度的地面上。因此厂房各跨间地面均有高差，一般高差在2—5m左右。这样各跨之间和室内外之间就必然出现大量的挡土构件。在结构选型方面，一般在3m以下可选用重力式毛石挡土墙，3m 以上选用悬臂式或扶壁式钢筋混凝土挡土墙。有些地方毛石材料紧缺，砌石瓦工难找，即使低矮的挡土墙也采用混凝土或钢筋混凝土挡土墙。在粗碎厂房上方往往都有十几米高的挡土墙，这些墙只能采用钢筋混凝土扶壁式结构，有的还要和厂房结构连在一起，处理起来比较复杂，大量的土方和复杂构造也是施工中的难点。

5.皮带通廊及转运站由于选矿工艺的要求皮带通廊是选矿厂最常见最大量的构筑物之一。长度从几米到几十米甚至几百米不等。高度从地下到地上甚至到几十米的高空。皮带通廊的作用主要是将矿石由此车间输送到彼车间。由于所处位置不同结构形式也不一样。地下通廊均采用钢筋混凝土框式结构，半地下通廊地下部分采用钢筋混凝土或砌石结构，地面部分采用砖砌体。地面及空中的通廊柱多采用钢筋混凝土或钢支架，钢筋混凝土大梁或钢桁架。梁采用钢筋混凝土大梁时多数用钢筋混凝土走道板和屋面板，当采用钢桁架时多采用钢走道板和彩钢板屋面。外墙过去多用红砖外墙，现在逐步过渡为彩钢板外墙。

6.结束语以上的介绍可以看出，冶金选矿厂结构设计的特殊性，与普通厂房的设计有较大的区别。特种结构设计占的比重大，设计难度大。同时由于结构设计的复杂性，也给继续优化设计留有较大的空间，总结经验，学习先进设计理念，不断提高设计水平，仍是我们设计人员进一步努力的方向。