露天采矿技术分析

来源:用户上传      作者: 于守财

　　某大型石灰石矿为典型的缓倾斜凹陷露天矿，设计采用了由上而下顺倾向纵向开采的采矿方法，使矿石损失、贫化率得到很大程度地控制。由于台阶工作平台不在一个水平面，给穿爆、采装和运输带来不便，致使工作效率低，矿山开采状况杂乱。为此，根据实际情况对缓倾斜露天矿顺倾向采矿法进行改进，并取得了良好的应用效果。
　　
　　一、生产现状及存在的问题
　　
　　该大型石灰石矿西矿区于1980年正式生产。为缓倾斜化学沉积矿床。矿体总走向北45°东，倾向北西4°～10°，设计采场终了时沿走向平均长815m，沿倾向平均宽380m，最低开采厚度2m。矿体分两层，下部矿层厚2～21m不等，上部矿层厚2～36m不等，中间夹4～6m厚白云质灰岩层。年采剥总量50万t，矿石台阶2～7m不等，穿孔设备为YQ―150潜孔钻，铲装设备为1m3电铲，采用7t自卸汽车运输。
　　生产中存在的问题主要有：
　　1、原设计采用由上而下顺倾向开采的采矿方法。上部矿层以最低开采厚度2m为起点（2m以下采用人工开采的方法回收），每延深到7m为一个台阶，然后水平开采；中间白云质灰岩层采用由上而下顺倾向纵向一次性全部剥离；下部矿层也以最低开采厚度2m为起点（2m以下人工回收），每延深到7m为一个台阶后顺倾向开采。除部分上部矿层水平开采外，将近全部采剥总量的2/3的夹层、下部矿层和部分上部矿层是在缓倾斜条件下开采的。尤其目前在由南向北自上而下的推进过程中，台阶工作平台倾斜角度越来越趋于大值，穿爆、采装、运输的难度增大。
　　2、台阶深孔爆破采用梅花形布眼、排间微差爆破，爆破方向为较常用的垂直于矿体走向的纵向爆破。由于台阶工作平台倾角的存在，下部台阶对上一台阶的爆破区存有一个随台阶工作平台倾角θ增大而增大的夹制作用力，爆破效果难以控制，根底、后冲现象时常发生。尤其是台阶工作平台的倾斜角度难以以孔深来控制其稳定，致使台阶工作平台凹凸不平，生产现场杂乱无章，且易造成恶性循环。
　　3、由于台阶工作平台有4°～10°的倾角，汽车沿走向在大倾斜坡度处很容易造成侧翻。所以临时路段基本上采取沿倾向装车、行车，半轴等汽车传动部件磨损快，消耗很大，汽车起动断轴后电铲就得停产，汽车、电铲工作效率受到严重制约。同时，由于台阶工作平台坡度的存在，潜孔钻、电铲的工作难度也增大，存在稳钻难、易卡钻和工作平台挖不平整等问题。
　　4、矿山现有4台电铲（其中3台采矿、1台剥离），3台潜孔钻。为了避免设备移动频繁，上部4个台阶（目前夹层为第3个台阶）在预留最小工作平台、确保回采矿量的基础上已接近征地边界，而下部2个却拖后较远，平台最宽处达70余米。虽然矿层越来越厚，近年剥采比却偏大，原设计剥采比为0.26t/t，而近几年来一直为0.35t/t左右，与目前矿山普遍推行的尽可能推迟剥离、滞后投资的思路相违背。
　　
　　二、改进方法
　　
　　1、采用顺倾向与水平分段相联合的采矿方法，将下部矿层的开采尽可能多地转化为水平开采。上部矿层和中部夹层的开采方法不变，下部矿层采用先以最低开采厚度2m为起点，每延深到7m后为一个台阶进行水平开采，采到台阶高度降至3m时再与下一个台阶并段形成10m的台阶继续水平开采。依次类推，台阶高度每降到3m时与下一个台阶并段。这样，下部矿层有近2/3的矿石可变成水平开采，大大改善了开采环境。当然，这样看上去会多损失2个台阶起点的2m以下部分矿石,但由于该大型石灰石矿的边角矿全部采用人工开采回收,且成本比机械开采更低,所以实际台阶起点2m以下部分矿石损失量不变。通过科学设计和管理，并段时把上部台阶的爆堆清理干净，同时借鉴其他矿山并段开采的经验，可以顺利并段。
　　2、倾斜台阶除采用清碴爆破、倾斜眼和减少爆破排数等方法来改善深孔爆破效果外，采用纵向开采横向爆破，使爆破方向垂直台阶工作平台倾斜方向,可以避免下部台阶对爆区的夹制作用，从而获得近似水平台阶的爆破环境，达到良好爆破效果，台阶工作平台的倾斜角度的稳定性也容易控制。
　　3、倾斜台阶在采用横向爆破的同时，在该采掘带内沿其走向用电铲铺垫临时水平路面。待该采掘带采完后，用推土机将铺垫的路基推至台阶坡底，临时水平路面随新的采掘带的开挖而重新铺垫。台阶倾角不大，临时路面铺垫和推毁工作不会很大。路况的改善给汽车运输带来便利。由于大型石灰石矿的破碎系统建在矿体走向的东头，沿走向运输可以大大缩短运距，降低运输成本。
　　4、1m3电铲和YQ-150潜孔钻移动相对比较方便，且矿区范围较小，在预留最小工作平台、确保回采矿量的基础上尽可能把下部矿层的台阶全部一起同步推进，可以减慢剥离夹层的推进速度、降低剥采比、滞后投资、争取效益。同时由于上部矿层含泥率较高,质量略差于下部矿层,全部台阶同步推进也有利于配矿,提高输出矿石质量。剥离量集中在某一个台阶,这也正是缓倾斜露天矿的特殊点,所以在采用采矿方法上应有其针对性和特殊性。
　　
　　三、应用效果
　　
　　经过一年多的改进实践，该大型石灰石矿矿山整体形成了由上而下顺倾向与水平分段相结合、横向爆破、沿走向运输、多台阶同步推进的采矿方法。矿石回采率大于95％，贫化率不足1％；输出矿石一级品率95％以上，矿石合格率100％；每年节约设备维修费用近2万元，运输成本年下降1.2万元；爆破后冲、根底明显减少；整个生产现场井然有序；年创综合经济效益近10万元。尤其是随着矿山开采逐步向北推进，矿体倾角越来越大，改进后的采矿方法的优势更加突出，效益更加显著。
　　（作者单位：双鸭山矿业集团东保卫矿掘进科）

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