石灰?guī)r開采技術

1、花崗巖礦山開采技術詳解花崗巖的礦山開采的基本要求和特點，在于從礦體中采出滿足一定規(guī)格要求且無裂隙的完整塊石荒料。開采工作面的布置，開拓運輸方式的選擇，要充分考慮礦體的層理、節(jié)理、裂隙，盡量避免它們對開采的不利影響，確保大塊荒料的采出。由于目前的生產規(guī)模及經營管理方式，礦山目前的開采方式全為自然露天臺階式人工開采，汽車運輸。 一、花崗巖礦山開采一般分為以下幾個步驟：花崗巖礦山開采，首先要根據資源條件和市場需求情況來選擇首采區(qū)，確定開采境界，礦山生產規(guī)模、礦山工作制度等。在綜合分析自然環(huán)境、經濟技術條件的基礎上開展礦山開采。采礦過程可分為開拓運輸、剝離和采礦。1開拓運輸和裝載開拓運輸的任務是開辟礦

2、山工業(yè)場區(qū)到采場內各工作臺階之間的運輸通路及到廢石場的運輸通路?；◢弾r露天礦常用開拓運輸方式有：1)公路開拓汽車運輸，這種方式靈活機動，能充分發(fā)揮裝載設備的效率，是廣泛采用的方式。2)無溝開拓桅桿起重機吊運，這種方法無需開掘從地表至開采臺階的運輸溝道，而直接由桅桿起重機裝入運輸設備。這種方法工程量小，投資少，但受桅桿起重機能力和工作范圍的限制，靈活性差。此外，還有斜坡卷揚機道開拓臺車運輸、公路汽車與桅桿起重機聯合開拓運輸等方式。將荒料裝上運輸設備的裝載設備有固定式和移運式兩類。桅桿式起重機屬固定式，這類設備起重高度大、起重量大，兼有裝載和運輸功能；履帶式起重機和輪胎式起重機為移動式裝載設備，這

3、類設備機動靈活，但起重高度、起重量較小，不適于大規(guī)格荒料的裝載。礦山廢石的運輸常用人工推車、前裝機、推土機、起重機、汽車等設備。2荒料開采大致分以下幾工序：蓋層剝離：是將蓋在礦石之上的浮土和非礦巖層剝去，以利于礦石開采的一道工序。目前礦山多采用人工剝離的方法，僅有部分采礦點采用推土機和輪式裝載機等機械進行剝離。分離：是使條形塊石與礦層原巖分離的第二道工序。限于現有開采規(guī)模和生產方式，礦山采荒基本上是采用人工鑿眼劈裂和控制爆破兩種方法。人工劈裂法是以傳統的人工鑿眼、打楔手工劈裂，這種方法勞動強度相對較大，效率低，但出荒率高，易于整形；控制爆破法是用手持風鉆打眼，用黑 火 藥或小藥卷進行控制爆破。

4、頂翻：是將條狀塊石翻倒，以利將其切割分離。頂翻的工具有多種如手動千斤頂、液壓頂石機、推移氣包和牽引法等。目前礦山上主要使用的是千斤頂和牽引法。解體分割：是將條狀塊石按所需的規(guī)模分割毛荒料或荒料。解體分割的方法與分離方法大致相似，主要使用的是人工打楔、鑿眼劈裂和控制爆破等方法。整形：整形是將分割后的荒料毛坯，通過一定的加工形成符合規(guī)模的成品荒料。整形的方法有手工錘打、小型手持式鉆機、手持式鑿巖機，以及串珠式金剛石繩鋸和整形機等。目前礦同中使用的方法主要是手工錘打和鏨鑿等簡易方法，無機械作業(yè)。起吊裝載：是將加工成形的荒料運裝至運輸工具的工序。吊裝使用的工具可以是多種多樣。礦山目前多使用桅桿吊，也有

5、少數采礦點使用汽車吊、裝載機和履帶吊等。清碴：是將不成荒料的碎石運離荒料加工場的工序。(二) 花崗巖礦山開采的技術要求一般條件下，生產剝采比在0.3左右時，花崗巖礦的最低經濟荒料率為15%25%。(1) 采礦場臺階高度采用移動式起重機時，臺階高度46m；采用小型桅桿式起重機，臺階高度小于或等于14m；大型桅桿式起重機，臺階高度小于或等于62m。分臺階坡面角一般為90，最終坡面角視巖石穩(wěn)定情況確定。(2)條石寬度視開采設備性能、荒料規(guī)格及裂隙情況確定，一般為13m。(3)工作面長度人工開采一般為515m；火焰切割機開采一般為1520m。最小工作平臺寬度：一般為2025m?？傮w上看，目前礦山的采荒

6、工作主要是處于半機械半手工式開采狀態(tài)，還沒有形成一定的規(guī)模，管理上還缺乏統一性和系統性，在資源利用方面缺乏的效的監(jiān)督機制和制約手段等等。水泥礦山破碎技術的節(jié)能降耗與減排為了保證國民經濟的持續(xù)健康發(fā)展，和其他產業(yè)一樣，水泥礦山也必須把減排、節(jié)能和降耗放在重要的位置上。為礦山減排提供的破碎方式1混合破碎混合破碎指水泥生產中兩種原料按一定的比例送入一臺破碎機進行破碎的生產工藝。常見的混合破碎有石灰石與泥灰?guī)r、石灰石與頁巖、石灰石與黏土等。其中石灰石和黏土的混合破碎是兩種物性差異非常大的原料在一起的破碎，尤其是摻入塑性高、水分大的泥料時難度更大。然而這種混合破碎也帶來如下的好處：在破碎過程中石灰石碎料

7、被濕料包裹，粉塵減少，形成的碎石與濕土拌合料的黏性減小，流動性增加，減輕了溜子的堵塞，具有用膠帶輸送機運送和在預均化堆場中堆存和耙取的性能。若將這種黏土單獨加工，不僅需要另添一套設備，且它的運輸、堆存和挖取都十分困難，不乏出現已經破碎，在繼后的運輸、堆存過程中又重新黏結壓實，嚴重影響生產的事例?；旌掀扑榈某晒?，可以減少甚至免除石灰石表土的剝離，礦石資源的利用更充分。兩種原料一并加工減少了一套加工系統的建設和經營費用，取得很好的社會和經濟效益。廣州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一個很突出的實例。將數量達2800萬立方米的覆蓋土作為資源一并利用，就能使這個深埋地下的石灰石礦床得到利用，成為建設日

8、產6000噸水泥生產線的大型工廠的原料基地?；旌掀扑樾枰鉀Q一連串的技術問題，以確保出料粒度滿足入磨的要求，防止破碎機腔堵塞，保證整個系統運行通暢。因此，從料倉起的整個系統都要作專門的設計，包括料倉形狀、結構，破碎前泥團的切碎，機體內部乃至漏斗、溜槽等的特殊處理。常熟仕名重型機械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥廠摻土量是25，混合料水分達14。由于有的工廠要求摻入更多的黏土(30)，公司為其研制了混配機，將黏土與石灰石預先進行粗混合。至今，公司已先后提供了8套混合破碎系統。2預篩分破碎將原料在破碎之前進行篩分，只對篩上物進行破碎，往往可以取得良好的效果。例如當今水泥都采用帶預分

9、解的新型干法生產，這種生產方法在原料配用上提高了硅酸率，經常需要摻用硅質原料。而質純的硅質原料主要用于制造玻璃，質次的硅質原料則多是砂巖、粉砂巖與頁巖互生礦床，開采中難以將它們相互分離。這種礦床的品質雖可滿足生產需要，但是它們的物性差別很大，砂巖、粉砂巖的磨蝕性高，頁巖和風化物則質軟，易吸收水分發(fā)黏。這種混合型礦石給常規(guī)的生產方法帶來很大困難，難以找到既抗磨又不怕堵的破碎機型，給這類礦床的利用造成很大困難。通過實驗獲知，預篩分可將大部分泥土和頁巖篩除，從而可以防止破碎機的堵塞。根據這個原則開發(fā)的波動篩分給料機和抗磨型單段反擊式破碎機組成的破碎系統，即使是黏濕料和高磨蝕性硬物料的混合礦也能勝任。

10、這個破碎系統于2000年年底在安徽東亞水泥公司投入使用，取得了良好的效果。破碎機即使在雨季也能正常工作由于合格料已預先篩除，破碎機的磨耗件壽命大大高于預期值。這項工藝和裝備的開發(fā)成功使得這類呈互層產出的低品位硅質礦床的有效利用變得比較簡便。在短短的幾年中，它已成為國內此類硅質礦床的主選破碎方式。利用篩分破碎方式，通過篩分排除篩下物可以提高某些低品位礦床的礦物品位，成為可用的礦石。例如低品位灰?guī)r礦床，如果平均品位低是由于混有頁巖、泥質夾雜物所致(CaO低于可用指標，堿含量超標)，而這些夾雜物層薄、質軟、易碎，爆破后碎料中含量較多，采取預篩分法予以排除后，品位即可提高。南京院承擔的沙特SPCC項目

11、的石灰石就是采用預篩分和破碎后再篩分的方式，使得原來不能使用的灰?guī)r滿足了使用要求。當原礦中的碎料較多時，采用預篩分可以減少破碎機的工作最，采用較小的機型，系統的產率可以提高，同時又減少了產品的過粉碎。綜合電耗降低、金屬消耗量減少。由于預篩分增加了一道環(huán)節(jié)，生產的復雜程度增加，通常在原礦中合格料超過2030時才有價值。關于礦山的節(jié)能隨著我國經濟的發(fā)展，對液體燃料的需求不斷增加，國際石油也日益短缺，礦山生產中的節(jié)油問題已迫切地提到了我們面前。就采礦業(yè)而言，隨著露天開采規(guī)模的擴大，傳統的開采工藝需要很多大型挖掘機和運輸車輛，使得組織生產十分繁雜，不堪重負。而連續(xù)和半連續(xù)開采工藝的應用則可以取得顯著的

12、節(jié)能效果和可觀的經濟效益。關于開采工藝，有的文獻把輪斗挖掘機膠帶輸送機排土機生產稱為連續(xù)式工藝；把單斗挖掘機告車破碎機膠帶輸送機生產稱為半連續(xù)式工藝；把單斗挖掘機卡車生產稱為間斷式工藝。連續(xù)式工藝只適用于可以直接挖取的軟巖，應用范圍很有限。而硬巖和半硬巖更適于半連續(xù)式工藝。半連續(xù)式工藝的關鍵設備破碎站既可以設在坑內，也可以設在地表；既可以是固定的，也可以是半固定的或移動式的。生產水泥的主要原料石灰石，絕大多數屬硬巖和半硬巖，它們都難以使用輪斗鏟直接挖取。推行以電代油的標志性措施是少用或不用汽車，多用膠帶輸送機運輸礦石，這就需要把破碎機搬進采礦場。因此，研究破碎站的形式和設置位置成為水泥礦山該采

13、用哪種生產工藝的關鍵。移動破碎在采礦場內的出現要追溯到上世紀50年代。它首先在西德一個水泥廠的石灰石礦得到應用，繼后才逐漸擴展到煤礦和金屬露天礦。以移動破碎跟隨挖掘機。把大塊礦石破碎成碎石后再用膠帶輸送機運輸，可以省卻汽車運輸，從而大大節(jié)省人力和燃料，降低礦石生產成本。在采場內將礦石破碎后改用膠帶輸送機運出的生產技術，從上世紀70年代開始在世界范圍內得到了迅速擴展，出現了多種類型移動方式和使用各種類型破碎機來適應不同的使用條件，其單機能力已近萬噸小時。1移動式破碎機的類別及性能移動式破碎機，更確切地應稱為移動式樣站，因為它除了破碎機之外，還帶有進出料裝置及配套設施。按移動功能的不同可分為全移動

14、(Fully-mobile)、半移動(Semi-mobile)、和可搬式(Portable)。3種破碎站的使用條件各不相同，需要從多個方面考慮之后才能選定。全移動破碎站又稱為自行式破碎站。按行走方式可分為履帶式、膠輪式和步行式3種。3種行走方式的靈活性不一樣，因此用途也不同。履帶式可以跟隨挖掘機工作，但是機體笨重，受到制約，能力較小，目前已知的最大能力是1000噸小時。膠輪式和步行式還不能做到跟隨挖掘機作業(yè)，它們只能在相對固定的條件下工作。它們的生產能力較大，已有不少達到20003000噸小時的破碎站在使用。自行式破碎站的基本特征是一個功能完整的單體，進料和出料均在同一個平臺上，簡稱為“平進平

15、出”。半移動破碎站需要借助外力才能移劫。有的能夠在同一平臺上進料和出料。也有的需要在上一平臺進料，主機站立平臺出料，簡稱為“平進平出”和“上進平出”。前者可以在任何可達到的位置上使用，而后者則要利用一個臺階，它的位置有一定的限制?！吧线M平出”的破碎站因為利用了一個臺階的高度，料倉容積增大、給料機縮短，更適于大型礦山使用。目前，世界上最大的半移動破碎站在智利一個銅礦，它的能力是9600噸小時。半移動破碎站有軌道上的破碎站、平板拖車上的破碎站和馱遷式破碎站。大型半移動破碎站一般多用馱遷式搬遷。為了便于搬遷，常將它分離成數個單體，例如料倉和給料機組成一個單體，破碎機為另一個單體，出料膠帶輸送機為一個

16、單體，從而使每個搬遷單元的重量降低。由于馱運車價格昂貴，利用率低，有些礦山也采用其他方式搬遷。半移動破碎站是浮架在地面，不需要堅實的混凝土基礎，對地面的承載能力一般不低于250kPa即可使用?？砂崾狡扑檎居址Q為組裝式破碎站，它是一種介乎固定式和移動式破碎站之間的結構，可在搬遷不頻繁(兩三年以上)的情況下使用。它們可拆散成若干大件，其尺寸和重量符合吊車的起吊能力和拖車的承載能力。搬遷一次花費的時間視事前準備情況、拆散程度、搬遷路程長短及組織情況而定。2各類移動式破碎站的使用方法根據水泥用石灰石礦山的特點，提出3種破碎方式的基本破碎站類型和適用條件，可供參考（見下表）。此表只是針對一套破碎站而言，

17、若規(guī)模較大，擬采用兩套破碎站，則隨行式和圍繞裝料式的應用范圍將有所擴大。當礦山比高較大，礦體巖層穩(wěn)固，開鑿內部溜井，在井下設固定破碎站，礦石破碎之后再用膠帶輸送機運出采礦場到工廠，也是充分利用位能的節(jié)能生產工藝，而且破碎站不必搬遷，更為簡便。這種生產工藝我國早已在多家水泥廠應用。礦石破碎的降耗破碎機械在加工礦石的過程中自身也有所磨損。為了盡量減少機件的損耗，一是需要堅持科學地選擇機型；二是合理使用和選材。一旦選型不當，嚴重者將造成工廠長期的生產被動，輕者也將造成經常性的多消耗?？茖W地選擇機型的基礎就是要對所加工原料的產地進行全面深入的了解。包括對礦床各層位礦石及夾帶物的物理機械性質的了解，取樣

18、和加工試驗，再結合當地自然氣候條件、工廠生產工藝對礦石進出料粒度的要求等等，作出正確的機型選擇。破碎機工作原理不同，因此機器的特性差別很大。需要與使用地礦石的特性(包括不同層位礦石特性的差異在內)結合起來研究。當具有多種選型方案時，還要根據一次性投資及長久消耗一并考慮，作出最后選型結論。破碎的材料消耗與諸多因素有關。以錘頭為例，它的壽命與以下4個因素有關：一是礦物的物理性質和伴生物的性質(對金屬的磨蝕性、含土量、水分、黏塑性、抗壓強度等)；二是機器內部結構的合理性；三是錘頭選材的正確性和制造質量；四是操作方法。第一項是客觀的存在，是先天性的，需要事先有正確的了解。第二項是為了適應被加工物料的性

19、質和工藝要求，機器內部需要進行的處理，防止產生不正常的過度磨損。第三項是選材問題，目前，單段錘式破碎機的錘頭有高錳鋼類(包括合金高錳鋼、加入合金元素的超高錳鋼、打擊面堆焊耐磨層的合金高錳鋼)；中碳合金鋼類(包括打擊段硬度HRC55-58，母體39，沖擊韌性240j的雙硬度錘頭)；雙金屬復合類(頭部為高鉻鑄鐵，HRC61，柄部為鉻鉬合金鋼，HB225310)；鑲嵌硬質合金的高錳鋼類。中等硬度的脆性灰?guī)r，當磨蝕性不高時主要使用高錳鋼類錘頭，當磨蝕性較高或料中混入砂質土較多時，高錳鋼類錘頭的冷作硬化層難以形成和保持，則效果不好，不宜采用。煤、石膏采用中碳合金鋼錘頭的效果也優(yōu)于高錳鋼錘頭。第四項是破碎

20、機的使用和操作方法。篦子的調節(jié)和錘頭的翻邊及時與不及時，效果大不相同。目前，個別工廠甚至不翻邊、不調節(jié)，經其在篦子與轉子形成過大的空間堆積料層中摩擦，再耐磨的材料壽命也長不了。因此，要建立制度，精心使用，才能延長機件的壽命，實現水泥礦山開采的節(jié)能降耗與減排。中小型石灰石礦山的高臺段開采1 引言1984年以來，我們對安徽、江蘇、湖北、福建和廣西等省、區(qū)十多個地區(qū)水泥廠的石灰石原料礦山進行了調研。它們的生產規(guī)模多在1020萬噸/年左右，礦山開采有共同之處：地表平臺至坡頂的高度一般為2040米，采礦不分臺階，按山坡自然地形高度用手風鉆自上而下不分層次鉆孔，淺眼爆破，也有的用藥壺爆破，爆破后的礦石用人

21、工裝車，板車運輸，基本是重體力勞動的人工生產方式。人工開采方式存在的突出問題是，受開采技術條件約束，生產能力受到極大限制，一般只適用10萬噸/年以下的礦山開采；工人的工作環(huán)境惡劣，勞動強度大，安全性差，每天放炮數次，飛石時常發(fā)生，經常造成人身傷亡事故和砸壞周圍房屋設備現象；受季節(jié)性影響大，遇雨天，礦山無法正常生產，致使礦石供應危機。近年來，隨著水泥生產線的改造擴建，對原料需求不斷增加，礦山原有生產能力無法滿足生產用料，直接影響了全廠正常生產和經濟效益。為了尋求適合于中小型石灰石礦山技術改造的開采方案，我們從1985年起開展了這項研究工作，又分別在安徽滁縣地區(qū)水泥廠礦山、宿縣地區(qū)水泥廠礦山進行項

22、目研究，并于1989年10月通過省級鑒定。本文將對高臺段開采的研究和深孔孔內微差爆破技術的試驗作一介紹。 2 高臺段開采在中小型石灰石礦山資金不足的情況下，就產生了如何運用有限的資金選擇有效的開采方法對礦山進行技術改造的問題。中小型石灰石礦山都采用高臺段淺眼小爆破的開采方法，我們針對高臺段，采用了高臺段開采方法。高臺段開采就是使用深孔鉆機，按山坡自然段高鉆鑿深孔，進行深孔爆破一次落礦至現有開采平臺。高臺段開采段高與目前開采高度相一致，避免了開拓采準工程，節(jié)省了基建費用，從而解決了礦山資金不足的難題。采用深孔孔內微差爆破，提高了爆破質量，裝運環(huán)節(jié)可以不做改動，有利于礦山逐步實現機械化開采。對于年

23、產20萬噸以內礦石的礦山，采用高臺段方法開采，能確保產量的需求。高臺段開采必須首先解決深孔鉆機的問題。由于鉆機作業(yè)場地多是在不平整的坡面地帶，所以，應選用自重小，移動靈活，低鉆架，多接桿的輕型鉆機。由于高臺段，鉆機的鉆孔深度應在40米左右；鉆機價格也要為這類礦山所能承受。為適應中小型石灰石礦山生產裝備較小的特點，高臺段開采中，炮孔直徑一般選擇90120毫米，同時選取較小的孔網參數，使炸藥能量在巖體中均勻分布，以獲得較小的均勻塊度。在鉆孔技術上，鉆鑿過程中的方向偏差一般應3%，否則，由于段高大，鉆孔底部偏差將過大，影響爆破效果。因此，應制定嚴格的操作規(guī)程和培養(yǎng)熟練的技術工人。由于段高大，易造成爆

24、堆過高，影響鏟裝工作的安全。所以，應采用相應的爆破措施來降低爆堆的高度。試驗中，采用孔內、孔間和排間微差爆破，有效地降低了爆堆高度。高臺段開采對爆破質量要求較高，如塊度均勻，降低大塊率，避免或減少底根，爆堆整齊，需要采用相應的爆破技術。我們在這兩個礦山應用了深孔孔內微差爆破技術，經大量試驗，確定了合理的爆破參數，爆破質量達到預期效果。 3 深孔孔內微差爆破高臺段開采的技術關鍵是深孔爆破技術，如仍采用常規(guī)爆破方法，勢必底根大塊產出多，爆堆偏高，爆破震動大，爆破質量差。高臺段深孔孔內微差爆破，主要針對高臺段、臺段高度的變化和爆破體構成要素的變動，研究試驗裝藥結構，深孔孔內微差的段數，孔內、孔間及排

25、間微差的結合、起爆順序，確定合理的爆破參數，以達到最佳爆破效果。1) 孔網參數孔網參數是很重要的參數，它控制了爆孔間相互應力效應以及對自由面作用范圍和能力?？讖絛小，對孔網參數的選取也應適當減小。最小抵抗線W在試驗中選取34米。宿縣地區(qū)水泥廠礦山用WS-75型鉆機只能打垂直孔，段高越高底盤抵抗線越大，有時達8米多，使得底部爆破條件惡劣。為避免底根和減少大塊，爆破前應在底部擴孔形成藥壺，以增加底部裝藥量；爆破前盡量清理底根，有時用手風鉆補底眼，與深孔同時起爆；把鉆機兩履板前端墊高，使鉆孔可形成8385的傾角，減小底盤抵抗線距離。滁縣地區(qū)水泥廠礦山使用H60型鉆機，可打75斜孔，上下抵抗線基本一致

26、?？拙郺按 a=(11.5)W選取。排距b按 b=(0.81)W選取?？咨頛隨地表平臺至坡頂相對高差的變化而不同，試驗中，段高H在2533米。2) 超深L1超深的作用是降低裝藥中心的位置，以克服臺階底盤阻力。一般計算公式為：L1=(0.10.2)H或L1=(0.150.35)W但深孔爆破不可生搬硬套，試驗中L1選取1.5米左右。3) 孔口堵塞長度L2孔口堵塞長度的選取比較重要，過長則大塊增多，過短會造成沖天炮，不僅浪費炸藥，而且降低爆破效果。一般計算公式為：L2(0.70.75)W底或L2=(1632)d但孔口堵塞不僅要考慮長度，更要重視堵塞料的質量和操作措施。黃泥土有惰性和塑性，堵塞的效果比

27、巖粉好，在堵塞時，搗實比松散效果好。試驗中，堵塞高度為3米左右，沒發(fā)生過沖天炮。4) 裝藥量Q的計算藥量計算公式廣泛采用體積法，爆落巖石體積同裝藥量成正比：對垂直孔Q=qaWH對傾斜孔Q=qaWH/sin2q為單位炸藥消耗量。試驗中，當鉆孔工作完成后，我們測繪出孔網平面圖和每孔的剖面圖，計算每孔實際爆破體積，調整每孔裝藥量，以求合理裝藥量。 5) 裝藥結構采用分段間隔裝藥，這也是孔內微差爆破的必要手段。試驗中，根據孔深不同，可分兩段或三段裝藥。為了克服底部阻力，藥柱下長上短，并有一定的比例。6) 藥柱間隔長度L3根據孔徑不同，L3按0.52米選取。間隔物用巖粉或黃泥土。相鄰各孔間隔物的位置應錯

28、開，以減少大塊。7) 孔內微差段數的確定試驗礦山的段高在2531米，孔內分兩段和三段微差，并與排間微差結合起來，采用毫秒微差雷管進行微差，孔底一段用兩個起爆藥包加強起爆作用，上段放一個起爆藥包。起爆順序是：孔內先下段后上段，排間先前排上段，再后排下段，然后后排上段。經過上述幾個步驟的精心設計，反復試驗調整參數，在這兩個礦山基本確定了合理的爆破參數，見圖。爆破后，上沿坡頂整齊，下盤平臺平整，爆堆集中，平均滑落高度為1/3H，較大塊多浮在爆堆表面，往往是端孔和節(jié)理發(fā)育處帶下來的，爆堆內礦石比較破碎。深孔孔內微差爆破技術達到了項目預期爆破指標。 滁縣地區(qū)水泥廠礦山2號爆破試驗孔網平面圖及I1孔剖面圖

29、(米) 4 技術經濟效果 1) 礦山生產能力成倍提高 高臺段開采與淺眼小爆破開采相比，生產能力提高了12倍，滿足了礦石產量的需求，見表1。 表1 礦石產量提高對照表礦名產 量（萬噸/年）人工開采高臺段開采宿縣地區(qū)水泥廠礦山12只完成產量的50每月鉆8個孔滿足全月產量滁縣地區(qū)水泥廠礦山1416缺12個月礦石量15天鉆10個孔滿足全月產量 2) 開采成本明顯下降高臺段開采較人工開采，穿爆勞動生產率提高了24倍，開采電耗可降低1/3，炸藥單耗下降510%，裝運效率也隨之提高，因此，采礦成本明顯下降。表2是宿縣地區(qū)水泥廠礦山采用高臺段開采前后的主要技術經濟指標統計對比。 表2 指標藥壺爆破開采高臺段開

30、采升降率（）25碎石產量（萬噸）612100定員（人）14070-100全員實物勞動生產率（噸/人）4291714399.5炸藥單耗（千克/噸）0.260.21-19.24油鏟臺班效率（噸/臺班）100255155油鏟單位耗油量（千克/噸）0.50.18-277火工材料（元/噸）0.4770.448-7碎石總成本（元/噸）4.503.85-17 3) 社會效益顯著過去用手風鉆打眼，振動大，在半山腰打眼放炮，勞動條件惡劣，工人勞動強度大?，F在工人操作鉆機進行鉆孔，改善了勞動條件，減輕了工人勞動強度。高臺段開采由于不需要在懸崖上進行鑿巖爆破作業(yè)，因而消除了高空作業(yè)的不安全因素。而深孔爆破不用每天小

31、爆破落礦，大大降低了爆破頻率，從而減輕了爆破傷亡事故的隱患。因此，高臺段開采提高了生產安全性。 露天狹長形水泥礦山開采境界的確定1、引言： 露天開采境界是露天開采設計中的最重要的環(huán)節(jié)，它不僅決定了露天礦的可采礦量、剝離量、生產能力、開采年限等主要技術指標，也影響到礦山開拓、運輸、征遷范圍、建設投資，并進而對整個礦山開采期的礦山經濟效益產生深遠影響。不同的礦山其地質結構、礦石賦存條件、周邊環(huán)境、市場形勢等不盡相同，因此不可能以統一的方法對它們進行總體評價，需要對不同的礦床作具體的分析。本文針對礦山自身的特點，對露天開采的境界進行了探討，供大家參考。2、概述河南省汝州市天瑞集團汝州水泥有限公司所屬

32、的石灰窯石灰?guī)r礦區(qū)（一線礦山）位于汝州市東南約23公里處，距水泥生產廠區(qū)約9公里，礦體狹長，東西走向。經過多年的民采，沿礦體走向形成了多個開采點但又不互相貫通，生產效率小，礦石利用率低，安全危險性大。為了充分利用礦產資源，提高礦石利用率，保障水泥生產的礦石供應，降低礦山開采危險性，汝州水泥有限公司與兗州中材建設有限公司合作，由后者承包該礦山的礦石開采任務，以形成規(guī)?；a。3、地質概況礦區(qū)地層為寒武系中統徐莊組、張夏組，單斜構造，產狀近于陡立，巖層連續(xù)完整。礦體狹長，為灰白色至灰色石灰?guī)r，平均寬度約為55米，長約2000米，傾角一般為70-85，上部巖石節(jié)理發(fā)育，易破碎；下部致密堅硬。CaO含

33、量一般在50%以上，MgO含量一般低于2%，工業(yè)指標高。礦層與圍巖的界線清楚，頂底板均為黃色厚層狀白云巖或白云質灰?guī)r。4、礦山開采簡況該礦山自上世紀90年初陸續(xù)有當地村民采石建房，至2002年水泥廠建成投產后，由鎮(zhèn)政府牽頭，組織附近村民用手風鉆及農用拖拉機等工具進行了小規(guī)模的開采。開采形成了若干采坑，由于大部分都不能再采出高品位礦石或采空區(qū)邊坡高差太大，非常危險，被停采廢棄。礦山的北側沿礦體走向有一條簡易運礦道路與主運礦公路相連接。5、開采境界的確定5.1為了最充分利用礦產資源，最大限度地開采出符合要求的礦石，并盡量減少剝離廢石量，降低開采成本，形成規(guī)?；_采，選擇經濟合理的的剝采比，確定合理

34、的開采境界，是展開礦山開采施工的關鍵。 5.2針對該礦山礦體走向長度較大，厚度變化較小，急傾斜，礦巖分界清晰的特點，可以利用面積比法計算剝采比，結合采剝礦巖成本分析，確定合理的開采境界。 5.3開采境界各項參數的確定 5.3.1最小底寬Bmin： Bmin=Bc min+0.5bc+2e+0.5 式中Bc min：汽車最小轉彎半徑（m） bc：汽車寬度（m）一般取2m e：汽車距邊坡的安全距離（m） lc：汽車長度（m） 兗州中材建設有限公司為充分保證礦石供應，配備多臺STERY1491等重型汽車運輸設備，此類型車長7.5m,寬2.5m,最小轉彎半徑16.6m。所以最小底寬Bmin可取25米。

35、 5.3.2臺階坡面角： 最終臺階坡面角與巖石性質，巖層傾角、傾向、構造、節(jié)理，以及穿爆方法等因素有關，因此我們根據該礦山巖石的物理特征，利用類比法，對照同類型礦山的開采經驗選取臺階坡面角。據有關地勘單位提供的地質報告，該礦山巖石普氏系數f=812，取=70。 5.3.3安全平臺寬度a： 該礦山礦體較薄，露天開采深度受到很大的限制，但是巖石比較堅硬，節(jié)理較少，巖層構造裂隙不太發(fā)育，為了更多地開采出高品位礦石，在保證安全生產的前提下，可以考慮采用并段開采。并段后臺階高度為30米，中間留一個安全平臺。由于開采高度不是很大，臺階較少，安全平臺的寬度a取4米。 5.3.3最終邊坡角： 最終邊坡角是影響

36、剝采比的重要因素,從經濟效果考慮,希望邊坡角盡可能大，然而，過度追求陡邊坡可能會造成滑坡事故，產生安全隱患。根據已確定的最終臺階坡面角、安全平臺寬度及臺階數目，計算最終邊坡角。 tg= /（ ctg+ ） 式中：最終邊坡角（） n：臺階數目 h：臺階高度（m） ：臺階坡面角（） a：安全平臺寬度（m） n1：安全平臺數目 計算后=67。通過類比，與我國其它同類型礦山基本一致。 5.4合理剝采比的選擇 確定經濟合理剝采比主要有原礦成本法比較法、儲量盈利比較法、價格法，前兩種方法是露天開采與地下開采相比較計算剝采比，由于涉及到的地下采礦數據難以收集，且沒有考慮到礦山生產實際成本與銷售價格，計算后的

37、剝采比不一定能夠實現最大經濟效益。因此使用價格法計算經濟合理剝采比是比較理想的方法，其原則是：露天開采的單位產品成本不高于產品的銷售價格。水泥廠確定的石灰石到廠價格為16元/t,根據公式計算經濟合理剝采比njh： njh=(P0-a)/b 式中njh：經濟合理剝采比 ：礦石容重（t/m3），2.72t/m3 b：剝離成本（元/m3）,23.5元/m3 a：采礦成本（元/t）,14.9元/t P0：石灰石原礦價格（元/t），16元/t 經計算n=0.127m3/m3 5.5、礦山服務年限 天瑞集團汝州水泥有限公司現擁有一條5000t/d及一條2500t/d水泥生產線，礦石供應主要依靠二線礦山，一

38、線礦山作為輔助。按照水泥廠要求，一線礦山年供礦量不應小于50萬噸石灰石。 根據上述開采境界各項參數確定的可開采礦量，回收率按75%計算，礦山服務年限： T=Q/q 式中T：礦山服務年限（年） ：采礦回收率 Q：可開采礦量（萬t） q：礦山生產能力（萬t/a） 計算后T=20年。 5.6開采境界的比較選擇 由于石灰窯石灰?guī)r礦區(qū)（一線礦山）沒有詳實的地質資料，要想準確確定露天開采的上部境界范圍是困難的。根據河南有色地質勘查局第二大隊提供的勘察報告顯示，礦體走向單一，厚度變化不大，傾角接近垂直，因此可以選取具有典型特征的地質剖面,適當簡化后計算面積比,通過比較后選擇最佳剝采比,確定最優(yōu)的開采境界方案

39、。 我們選擇了四種方案進行對比，分別是底部開采寬度55米，40米，25米,20米。方案一：最終開采寬度55米（見示意圖） 點評：此種方案能最大限度的開采出礦石，充分利用礦產資源，擴展了開采工作面，便于采掘施工作業(yè)，保證施工安全。缺點是剝采比偏高，廢石剝離量太大，同時增大了排土場征地面積，增大了排土費用。 方案二：最終開采寬度40米（見示意圖） 點評：此種方案比第一種方案減少出礦量80萬噸，減少廢石剝離量134萬立方米，按目前生產成本計算廢石剝離費仍達到3400萬元以上，每年的廢石剝離費用將達到300萬元以上。這仍然大大高于水泥廠預算的每年廢石剝離費用不超過150萬元的排廢目標，經濟效益不明顯。

40、 方案三：最終開采寬度25米（見示意圖） 點評：此種方案雖然比第一種方案減少出礦量277萬噸，但是可以減少廢石剝離量220萬立方米，廢石剝離費用1400萬元，平均每年的廢石剝離費用135萬元。剝采比經濟合理，底部開采寬度與計算的最小開采底寬相符合。 方案四：最終開采寬度20米（見示意圖） 點評：此種方案剝離廢石量小，節(jié)約了排土費用，同時也減小了出礦量，浪費的礦產資源較多。采場空間緊張，工作面狹窄，出礦困難，高邊坡采場內施工安全危險性大。 通過對五種方案的比較，根據第三種方案確定的露天開采境界比較理想，其優(yōu)點是： (1)、境界內巖石量大副減少。相比較第一種全開采方案，境界內礦石量減少277萬噸，

41、廢石剝離量減少220萬立方米，少圈定礦巖量平均剝采比為0.46m3/m3，高于用價格法確定的剝采比，說明開采境界更合理，礦山開采將有利可圖。 (2)、降低了剝巖費用。由于這種方案比第一種方案巖石量減少220萬立方米，這樣生產剝采比逐年下降，剝巖費用也將逐年降低，按照剝巖工作10年完成來計算，年平均節(jié)約剝巖費達517萬元。 (3)、節(jié)省了排土場投資。征地一直是水泥廠難以解決的老大難問題，由于礦區(qū)附近幾乎沒有可以直接利用的場地，考慮到運距問題，又不能把排土場設立的太遠。剝巖量下降以后，就可以將境界內的巖石就近排棄，利用民采遺棄下來的礦坑可排巖50萬立方米左右，這樣就大大縮短了運距，降低了巖石運輸成

42、本，更主要的是少征了大量土地，僅此一項就節(jié)約排土費用800萬元以上。 (4)、節(jié)約了排土經營費用。就近排廢后運距比預設排土場縮短3公里左右，按2007年實際運輸成本每公里1.2元/m3計算,可以節(jié)約排土運輸費用210萬元左右。 (5)、節(jié)約設備投資。由于境界內的巖石量大幅減少，降低了生產剝采比，生產所需設備數量也將相應減少，可以節(jié)約一些設備投資，相應降低了生產費用。6、結束語綜上所述，按照經濟合理剝采比確定的開采境界，石灰窯石灰?guī)r礦區(qū)（一線礦山）設計年產量50萬噸，采礦臺階高度30米，最終邊坡角67，安全平臺寬度4米，露天開采境界內礦石量1315萬噸，剝離廢石量58.1萬m3，平均剝采比為0.

43、12m3/m3，礦山服務年限20年。 需要指出的是，在礦山的開采過程中，礦體與上下盤圍巖的相對空間位置、境界內的礦巖量、邊坡工程地質條件、水文地質條件或多或少的要發(fā)生變化，因此，所確定的露天開采境界也不是一層不變的。在開采過程中應該及時修正與優(yōu)化礦山開采境界，適應實際的變化情況，即要保證礦山開采的安全，又要達到少剝巖，多出礦的目的，取得最大的經濟效益。水泥原料礦山開采技術發(fā)展方向國內外露天礦技術發(fā)展總的趨勢是開采規(guī)模大型化、生產連續(xù)化、裝備現代化。智能礦山的研究與開發(fā)，是露天礦科技進步的發(fā)展方向，采礦技術正向液壓化、聯動化、自動化發(fā)展。1水泥原料礦山開采規(guī)模大型化建設大型礦山，可以采用大型設備

44、，提高勞動生產，降低礦石開采成本。隨著預分解窯熟料生產線500010000t/d的投產，涌現一批年產100500萬t級礦石的大型礦山，而年產50100萬t礦石已屬中型礦山。目前，礦石年產量500萬t級的超大型礦山已開始顯現。2選用大型、高效、耐用的采礦工藝設備水泥礦山在礦山設備大型化基礎上，向節(jié)能型、自動化、標準化方向發(fā)展。黑色和有色金屬礦山為提高開采強度，提高設備利用效率，一般采用連續(xù)工作制。2.1鉆孔設備水泥礦山應淘汰鉆速低、排渣難的低風壓潛孔鉆機；淘汰送風管道長、耗能高、效率低的低風壓固定式空壓機。中、高風壓潛孔鉆機和全液壓露天鉆機將是水泥礦山未來的主力鉆機。固定式低風壓(0.50.7M

45、pa)空壓機正逐步淘汰，僅適應中硬以下巖石穿孔的切削回轉鉆機和穿鑿堅硬、極堅硬的牙輪鉆機也將逐步淡化出水泥礦山市場。2.1.1中、高風壓露天潛孔鉆機鉆機使用中風壓(1.O1.4MPa)和高風壓(1.7-2.4MPa)的壓縮空氣作動力，由壓縮空氣直接驅動沖擊器和鉆頭選行鉆孔作業(yè)，鉆具回轉采用液壓馬達，滑架起落應用液壓缸支撐。目前國內外一些礦山采用鉆機和壓縮機分開的分體式配置，但一體化鉆機，即鉆機、柴油機風冷空壓機和柴油機液壓泵組三位一體，是鉆機配置的發(fā)展方向。2.1.2全液壓露天鉆機鉆機自動鑿巖系統能保持到貫穿孔底的最大鑿巖效率，通過自動調節(jié)沖擊力、推進力、旋轉和雙重緩沖器裝置，不斷適應不同巖層

46、和巖性的變化，從而提高鑿巖性能，降低能耗并延長鉆具使用壽命，鑿巖能量得以充分傳遞，并使鉆進中的反射沖擊波降低到最小。全液壓露天鉆機采用高排量的空氣壓縮機，增大了排塵風量，盡快地將鑿巖的粉塵顆粒分離出來，提高鉆孔速度，減少鉆頭磨損。使用高排量空氣壓縮機，也加大了鉆孔口徑。2.2裝載設備液壓挖掘機在水泥礦山進一步得到推廣使用，并將在鏟裝設備中占據主導位置。與機械挖掘機比較，液壓挖掘機自重輕，三維自由度賦于液壓挖掘機機動靈活，可在陡坡上挖掘，便于選別開采。水泥礦山裝載設備，宜選用48m3液壓挖掘機和3060t設的礦用汽車。3走礦產資源開發(fā)利用和地質生態(tài)環(huán)境協調發(fā)展的綠色礦業(yè)道路，建立低生態(tài)危害的采礦

47、工藝系統，做到無廢少廢、零排放國外一些礦山注重自然景觀的保有度，在礦山開采中堅持低能耗、短流程、高效率、無廢、少污的原則，保持礦區(qū)周圍景觀的和諧度。嘉新京陽水泥有限公司石灰石礦山，對開采裸露地帶，填覆客土，因地制宜種植原生植物，引進耐干旱、耐貧瘠的白喜草草籽和當地水土保持功效好的野生螞蟻草，廣為播種，草木并舉，立體綠化，枝葉繁茂。4礦山生產不斷溶入新科技優(yōu)化礦山生產，提高采礦工藝環(huán)節(jié)中高科技比重。應用自動控制技術、電子信息技術、網絡技術，從整體上提高設備技術效能，提高生產過程中綜合自動化水平，提高生產信息化程度，實現控制智能化、連續(xù)生產過程自動化、管理信息化和系統化。智能數字礦山，是信息技術在

48、礦山應用的集中表現。以計算機及其網絡為手段，把礦山三維空間和有屬性數據實現數字化存儲、傳輸、表達和加工，建立全方位生產管理系統，隨著“數字化礦山”發(fā)展，礦山開采開始進入智能化控制時代。5開拓方式、采礦工藝多樣化開采順序由單一的縱向布置向橫向布置方式發(fā)展，施行強化開采，提高工作線推進速度，為礦石均化搭配創(chuàng)造條件。采用組合臺階、分期開采、陡幫開采，以便均衡生產剝采比。6運用汽車一帶式半連續(xù)運輸系統，是近年來發(fā)展的高效運輸技術該系統充分發(fā)揮汽車運輸適應性強、機動靈活、短途運輸經濟的優(yōu)勢，有利于強化開采，同時又顯現帶式運輸機運力大、爬坡能力強、運營成本低的長處，汽車、膠帶兩種運輸優(yōu)勢互補。首鋼水廠鐵礦

49、，19982003年，汽車一帶式運輸成本為0.65元/tKm，僅為單一汽車運輸成本1.35元/tKm的48%，15年內將創(chuàng)收經濟效益16億元。部份水泥礦山正在或行將進入露天凹陷開采，采用半移動式破碎機的汽車一半移動破碎機一膠帶運輸機的半連續(xù)開采工藝是一種行之有效采礦工藝系統。7礦山輔助作機械機化目前，礦山輔助作業(yè)不配套、機械化程度低，是礦山生產的薄弱環(huán)節(jié)。隨著開采規(guī)模的擴大，為保證主機正常作業(yè)，提高設備效率，必須提高礦山輔助作業(yè)水平。在清理工作平臺、礦體內夾石分采分運、鏟裝工作面的準備、運輸道路的維護、邊坡整理，大塊的二次破碎、炮孔裝藥和炮孔填塞工作中，配備必要的前端式裝載機、推土機、平道機、

50、壓路機、灑水車、裝載車，炮孔填塞機等輔助礦山機械，從整體上提高礦山裝備效能。8銑刨機采礦是一種有發(fā)展前途的采礦方法應用銑刨機(又稱機械犁)采礦，代替?zhèn)鹘y穿孔爆破采礦方法，有以下優(yōu)點：(1)無爆破地震、空氣沖擊波、飛石等危害；(2)擴大開采境界，不受爆破安全境界的限制；(3)連續(xù)作業(yè)，不受爆破干擾；(4)要求作業(yè)場地相對??；(5)可根據礦層和礦石不同品級，分采分運，可有效剔除有害夾層，可選別回采；(6)采礦成本可降低2050%；(7)不需粗碎，可調整開采粒度，有利于帶式輸送機長距離運輸。銑刨機采礦，集采、裝、碎為一體，有效簡化生產流程，作業(yè)工作平臺、釆場道路平整，減少輪胎消耗，刨銑礦石粒徑可控在

51、3080mm，可根據需要，生產30mm的粒徑的礦石，為振動放礦，豎井溜礦石，緩沖礦倉磨損創(chuàng)造條件。銑刨采礦法，從根本上保證礦山邊坡的安全，從而增大邊坡安全角度，增加可采礦量，減少邊坡工程量和維護量。德國維特根Wirtgen表采機，在南斯拉夫Serbia石灰石礦，應用SM-2600，切削(銑刨)、破碎裝料一次完成，礦石平均單軸抗壓強度為25MPa，產量在600t/h，約90%粒徑16mm，最大粒徑為150mm。法國紐來寧根石灰石礦，美國、印度、巴西、墨西哥應用表采機開采石灰石取得一定效果。維特根表采機在切削礦石中同時將礦石破碎?？蓳揭?，選用不同切削刀具及切削轉子，清潔、平整穩(wěn)定作業(yè)表面，給

52、裝載機平穩(wěn)行駛創(chuàng)最佳條件。HJS石灰石礦山開采設計方案HJS石灰石礦山位于湘西，是某集團公司擬建兩條5000td水泥生產線的原料礦山。礦山一期建設規(guī)模為225萬ta，最終建設規(guī)模為450萬ta。礦體由I、II礦層組成，中間夾規(guī)模較大的白云巖、白云質灰?guī)r夾層，該夾層Mg0含量平均為1321、Ca0含量平均為3551，由于此夾層的存在，將礦山分成了相對獨立南采場和北采場，南采場開采I礦層，北采場開采II礦層。礦床的開采順序和開拓運輸系統的選擇是否合理將直接影響到整個礦山的建設效果。1 礦床地質簡述11礦層和夾石 I礦層賦存于三疊系下統大冶組第二段(T1d2)和第三段下亞段(T1d3-1)中，由中薄

53、層狀灰?guī)r及厚層狀灰?guī)r組成：礦層賦存于三疊系下統嘉陵江組二段(Tlj2)中，由中厚層狀灰?guī)r組成。I、礦層之間的夾層為大冶組三段上亞段(T1d3-2)含白云質灰?guī)r、白云質灰?guī)r及嘉陵江組一段(Tlj1)白云巖，厚12121890m。 礦床內部構造形態(tài)簡單，礦體呈層狀產出，沿走向、傾向方向略有波狀起伏變化，局部層段見小型褶曲或撓曲，礦層總體產狀與地層產狀一致，走向近東西向，傾向北，傾角一般為3545之間。 區(qū)內礦層分布連續(xù)，延伸穩(wěn)定，礦床規(guī)模巨大。I礦層厚度2002026960m，平均厚度23537m，走向延伸3500m；礦層厚度l944028020m，平均厚度22860m，走向延伸3300m。12礦

54、層及主要夾層的化學成分(見表l)表1 礦層平均化學成分()13礦石儲量及開采技術條件 礦區(qū)332+333資源量總計3920619萬t，平均剝采比006：lm3/m3。其中I礦層332+333資源量2174101萬t，II礦層332+333資源量1746518萬t。礦區(qū)水文地質條件簡單、工程地質條件、環(huán)境地質條件中等，礦山為露天開采，總體上看礦山開采技術條件較簡單。2 礦山設計21礦山設計規(guī)模 礦山一期規(guī)模為225萬ta，最終規(guī)模為450萬ta。22開采境界圈定221境界圈定參數 最低開采標高：80m；終了臺段高度：l5m；最終臺階坡面角：頂板及端幫65，底板55；安全平臺寬度：5m；采場底部最

55、小寬度：60m： 爆破安全界限：按距枝(城)柳(州)鐵路500m設計。222境界圈定結果 北采場：礦石量1360124萬t； 白云巖、白云質灰?guī)r量39776萬t。 南采場：礦石量2026530萬t； 白云巖、白云質灰?guī)r量l l0152萬t。23礦床開采方案選擇 HJS石灰石礦床由I礦層和Il礦層組成，I礦層位于礦區(qū)南側，距擬建水泥廠較遠，被II礦層和白云巖隔開，境界內圈定礦石量2026530萬t，可供25000td生產線生產45年，該采場地勢開闊，各分層礦石量大、服務年限長，其開采技術條件較好；II礦層位于礦區(qū)北側，靠近擬建水泥廠，境界內圈定礦石量1360124萬t，可供25000t/d生產線生產30年，采場由四個較為獨立的山頭組成，其中東側兩個山頭較小，上部幾個臺段礦巖量小，西側及中部山頭礦石量較集中，其開采技術條件一般。根據礦山生產規(guī)模及礦體賦存條件，礦山開采有以下兩個方案：