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关键词:铝土矿 地下开采 房柱法 削壁法 损失率 贫化率
中图分类号:TN33 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)02(a)-0107-02
1 铝土矿赋存的总体状况
我国山西省境内铝土矿赋存的主要特点为以下几点。
(1)矿体呈层状、似层状产出,矿体受下伏岩层侵蚀面的控制,矿体较薄,一般2~3 m左右。倾角平缓,大致在5°~15°(如表1)。
(2)铝土矿层本身稳固性较好,顶、底板岩石的稳固性较差(如表2)。
(3)铝土矿石品位中等。
铝土矿以中等品位(A/S 4-6)矿石为主,A/S大于7的富矿只占总资源储量的12.89%,矿石类型以一水硬铝石铝土矿为主(如表3)。
(4)开采技术条件较好。
矿区水文地质条件简单,无富水性强的含水层直接影响矿体的开采,大多可露天开采。也有因埋藏较深必须考虑采用地下开采。
2 铝土矿资源的总体利用情况
(1)资源利用水平低。
因为铝土矿目前在山西还没有大规模地下开采矿山,而地方民采小型矿山为了降低成本,追求利润,普遍存在采富弃贫,浪费资源的现象。
(2)对共伴生矿产的综合利用程度不高
铝土矿的共生矿产有耐火粘土、铁矾土、硫铁矿和山西式铁矿等,除对铁矿部分进行利用外,其它矿产的利用程度较低。
(3)可供开发的铝土矿基础储量不足。
铝土矿资源地质勘查程度偏低,大部分为332+333级别,331很少(如表4)。
(4)铝土矿区附近有村庄、道路等需要留矿柱予以保护,资源利用率大大降低(如表5)。
(5)矿山的贫化率和损失率较高。如山西孝义露天开采贫化率7.31%,损失率为10.96%。
3 铝土矿资源的总体开采情况
国家发改委于2007年10月29日制定了《铝行业准入条件》,强调“铝土矿采矿损失率地下开采不超过12%、露天开采不超过8%;采矿贫化率地下开采不超过10%、露天开采不超过8%。”
由于目前山西铝土矿开采主要以露天开采为主,采矿损失率、贫化率均可以控制在7%左右。但随着露天开采的剥采比越来越大,矿山采用露天开采排出的废石占地问题成为露天开采最为头痛的事情,露天开采的审批程序也越来越严格,越来越困难。在这种情况下,铝土矿地下开采逐步提上议事日程。而我国铝土矿地下开采矿山不多,尚处于试验阶段,设计的采矿方法各不相同,陕西保德铝土矿采用房柱法和长壁式崩落法,贵州猫场采用长壁式崩落法,河南段村、山西贺家圪台和奥家湾均采用房柱法。铝土矿地下开采的真正适用哪一种采矿方法,回采的实际指标如何,还有待于生产实际的验证。
4 铝土矿地下开采的采矿方法选择
在铝土矿地下开采的采矿方法选择上,有如下几个问题需要考虑。
(1)铁铝岩作为直接顶底板,一般条件下整体性好,但在构造部位稳定性变差,遇水后有使岩体整体性随埋深的不同产生不同程度的破坏的可能。因此需要对顶板进行处理,在矿体回采时要留一定厚度的护顶矿,一是降低贫化,二是便于采场维护。再根据矿岩具体条件对采场顶板采用锚杆、锚网、锚喷网等支护措施确保安全。
(2)矿石价值不高,且是缓倾斜近似水平矿体,不可能用充填法开采。
(3)铝土矿的围岩混入会使A/S比大大降低,无法满足氧化铝厂的生产使用,因此不建议采用崩落法,推荐采用空场法对矿石进行回采,特别是经过近期对铝土矿进行设计的基础上推荐采用比较成熟的采矿工艺,如房柱采矿法等,但是采矿回收率和贫化率的控制是采矿方法中应予以重点考虑的事情。
5 山西吕梁地区某铝土矿采矿方法分析
山西吕梁地区某铝土矿体产状平缓,倾角一般5°~10°左右,个别地段可达15°。矿层平均厚度3.38 m,平均埋深67.05 m。经过综合比较,推荐采用地下开采方式,采矿方法以房柱采矿法(厚度≥2 m)为主,以削壁采矿法(厚度
(1)采矿方法参数。
中段高20 m,沿矿体走向每隔50 m布置一个采场。采场之间留连续间柱,宽3 m,采场内矿房宽度为10 m。沿矿体倾向布置凿岩上山,间隔矿柱3 m×3 m。采场沿倾向长77~180 m,根据长度确定是否布置上、下两个采场,采场中间留3 m宽连续矿柱,中段之间留连续分段矿柱,宽各3 m。矿厚大于3m的地段矿体顶板下留0.3~0.4 m厚的护顶矿层。生产中尽量少切顶板,以便降低贫化。
(2)采切工程。
采切工程主要包括:沿脉运输平巷、通风上山、人行联巷、人行材料井、联络巷、聚矿巷、放矿漏斗、溜井;切割工程主要为切割平巷和切割井。
中段沿脉运输巷沿矿体走向布置,沿矿体底板脉外施工沿脉运输巷,根据矿体倾角大小确定是否需要施工第二沿脉运输巷。采准施工时每个盘区离矿体底板较近矿块每隔10 m施工一个放矿漏斗,第二沿脉运输巷按顺序施工放矿溜井、聚矿巷及放矿漏斗。同时每隔50 m掘人行材料井。靠矿体底板施工人行联巷、切割平巷和凿岩上山。
(3)回采工艺。
回采工作从下部切割平巷开始,自下而上推进,回采工作面采用浅孔凿岩,浅孔落矿。落矿和运搬交替进行,若矿厚在2 m以下,一次全厚开采;矿厚大于2 m时,实行分层回采。矿厚大于3 m的地段矿体顶板下留0.3 m~0.4 m厚的护顶矿层。矿厚大于5m时,采用留矿堆的办法进行凿岩。浅孔落矿,先采下部2 m,然后采剩余部分。炮孔交错布置,孔深2.4 m,排距0.8~1.0 m,孔间距0.8~1 m,采用电耙出矿。
(4)采矿方法主要技术经济指标。
(5)矿柱回采。
对所留矿柱结合采矿方法采用混凝土或片石砌筑人工矿柱置换永久矿柱,尽量减少资源损失。经过计算,置换这些矿柱可以增加回收率4.72%,即矿块总的损失率降为13.73%。
(6)主要技术经济指标(如表6)。
6 结语
就国内地下矿山开采来讲,房柱法的采矿工艺简单、技术成熟可靠。但是与露天开采相比,地下开采的损失率和贫化率还是比较高。某铝土矿为了降低贫化率采用的是在矿体顶板下留0.3 m~0.4 m厚的护顶矿层,生产中尽量少切顶板。这样虽然贫化率有所降低(降至8.91%),但是加大了铝土矿石的损失。为了提高矿石的回收率,对采场矿柱进行综合回收,虽然损失率有所降低(降至13.73%),但是还没有达到《铝行业准入条件》的规定标准(12%)。加上实际矿山生产的过程中的多种其它因素,可能损失率比计算损失率更大,这需要在实际生产时对采矿方法进行专项研究。
关键词:复杂联贯空区 露天开采 空区处理 辅助台阶
南泥湖钼矿早期采用浅眼留矿法开采,已形成有+1365、+1350、+1330共三个中段形态各异、大小不等的采空区。后期转为露天采矿后,设计台阶高度15米,主要出矿台阶有1405、1390、1375、1360、1345台阶,为保证露天采矿设备作业安全,通常提前对地下采空区进行爆理,由于空区底板与露天台阶的高度不一致,致使在空区处理区域的露天采矿效率较低,如何提高复杂联贯空区赋存条件下露天开采效率,本文介绍了实践的几种方法。
1、概述
栾川龙宇钼业有限公司所属的南泥湖钼矿区是一个特大型钼(钨)矿床,矿石储量7亿吨,设计采用露天开采。首采区开采能力15000t/d,设计台阶高度15m,最大开采深度385m。但由于历史原因,自80年代至今的20多年间,出现大量民间地下乱采滥挖现象,矿体内留下大量大小不等、形状各异,在空间位置上层层叠叠,高低不同,杂乱无章,十分复杂的采空区。因此为保证露天开采的安全,必须在台阶开采前进行空区处理。
2、台阶空区赋存情况
空区处理前必须对要处理的采空区形态(空区范围、顶板厚度、空区的高度)等了解清楚,根据空区的赋存形态制定不同的处理方法。通过调查收集地采过程资料、现场钻探、采空区物理探测以及井下实测等多种手段,基本上掌握了南泥湖钼矿地下采空区分布情况,主要分布在+1330m、+1350m、+1365m三个中段水平。这些地下采空区的主要特点为:(1)采空区位于富矿区内,矿柱偷采破坏现象严重,矿房多数已连成一片,空区垮塌现象严重;(2)空区复合交错,空区之间顶板原岩厚度较薄,甚至几层相互采透贯通,曾经发生多次采空突然塌陷事故,幸未造成人员伤亡或设备损坏。
3、采空区处理常用方法
3.1 空区处理的方法
据资料调查,目前国内外处理空区常用的方法有地表崩落处理法和充填法“崩落法”、“充填法”、两种。但由于充填法处理空区存在投资大、工艺复杂、充填效率低、处理成本高等缺点,真正广泛采用的是地表崩落法。
3.2 南泥湖钼矿区采空区处理的方法
由于南泥湖矿区地下采空区相互联贯、重叠、互相采透,充填法不宜施工等原因,南泥湖钼矿区地下采空区治理方法一直采用“地表崩落法”。
崩落法处理采空区常分两种类型:(1)简单容易处理的单层空区,利用台阶坡面为自由面处理采取中深孔爆破一次爆理;(2)复杂难处理的2层或多层复合空区,通常采用分区、分层深孔爆理方法。为保证空区处理安全有效,空区处理通常在超前一个台阶进行处理,如1365空区如跨度较大,采高较高,通常在1390台阶进行空区处理。1350空区通常在1375台阶进行处理。
4、露天开采台阶推进方法研究
由于原有空区的底板标高与设计标准台阶的高度不一致,空区处理后如何克服标高不一致给生产带来的困难,提高采矿生产效率,南泥湖钼矿先后探讨了“上部揭顶采矿法”“ 下部水平钻孔抬炮削脚采矿法”、 增设“辅助台阶”采矿法。
4.1 上部揭顶采矿法
所谓“上部揭顶清碴”的采矿方法就是在铲装台阶顶面采用挖掘机分层下挖清碴的方法,将原来处理空区塌落的虚碴全部挖出后,再进行穿孔的方法。(在1360台阶的顶部1375水平安排挖掘机下挖清碴,以期降至1365标高后进行穿孔,如图1所示:
4.2 下部水平钻孔“抬炮削脚”采矿法
所谓“抬炮削脚”的采矿法是指用挖掘机清理出下部岩根,用潜孔钻打水平孔进行装药爆破,爆破后上部虚碴垮塌后进行铲装的采矿方法。如图2所示。
4.3 增设“辅助台阶”采矿法
根据空区底板标高,修筑临时斜坡道路,抬高第一次铲装作业标高,下部若有空区,相当于增加顶板安全厚度,根据推进的速度进行规模化穿孔,爆破后进行二次铲装至设计标准台阶,如图3所示:
我们首先在小沟1360台阶的中部进行了尝试,通过实验,发现此法存在以下优点:
(1)降低了台阶高度,上部10米的铲装高度,能够发挥挖掘机的最大工作效率,使作业时的安全得到保障。
(2)生产效率高,能满足每日生产供矿计划的需求
(3)辅助台阶推进较快,能为下层空区处理提供安全保障,加大了下层空区顶板的安全厚度。
(4)下层5米小台阶能够垂直穿孔,实施规模化爆破,能够加快台阶的整体推进速度。
5、结语
(表1)
针对空区密集区,空区顶板与标准台阶存在高差,不利于铲装作业的现状,试验研究了三种采矿方法,经南泥湖钼矿区多次试验证明:在设计标准台阶的基础上,根据采空区赋存情况,采用辅助台阶采矿法加快台阶的推进,能够保证生产持续、均衡、高效进行;采用辅助台阶采矿法,能够加大下层空区的顶板安全厚度,为处理下层空区奠定了安全基础。可在今后南泥湖矿区采空区密集区爆理后的铲装施工组织中广泛应用。
参考文献
[1]采矿手册编辑委员会编.《采矿手册》[M].北京:冶金工业出版社.1991.
【关键词】 露天采矿 前景 初探
1 露天采矿概述
露天采矿是采用采掘、运输设备从敞露地表的采矿场剥离岩石并采出有用矿物的一种采矿方法。这种开采方法主要运用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料等矿物。其优点是开采空间限制小,机械化、自动化水平较高;劳动生产率较高;开采成本较低,且矿石产量大适合大规模开采低品位矿石;资源利用充分,矿石损失贫化小,回收率高;基础建设时间短,投资较小;开采高温易燃矿体安全系数高;劳动条件较好,生产安全。但也有其缺点即开采过程中会产生较大粉尘,运输设备排放废气以及爆破岩石产生的有害成分对于周边环境有一定程度的污染且对开采工作人员健康有一定程度的损害;开采作业受天气影响较大;开采作业中产生大量的剥离岩级废土需要排放到排土场,占地面积较大。
2 目前露天采矿工艺技术发展趋势
随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化,机械化大规模采矿、无底柱分段崩落法和充填采矿等技术得到了广泛的应用,并将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术将会得到更多的应用。露天矿将向着大型化、规模化方向发展,为降低用工数量,降低投资和生产成本,降低管理的复杂程度,各矿山企业正在积极研究生产管控模式。目前国内冶金矿山露天开采的发展趋势有以下特点:
2.1 设备大型化,开采集中化
在合理范围内,采用大型开采设备可以明显提高露天采矿的产量以及经济效益。例如,目前国内外常用采矿器械电铲,国外特大级电铲容积早已达168m3,是技术上重大突破。而国内目前最大铲斗容积约为76m3,每小时理论挖掘量约6600m3,产量可观。
(1)钻机。国内重点冶金矿山穿孔设备主要是牙轮钻与潜孔钻机,牙轮钻机比例较高(占88﹪),中型矿山以潜孔钻为主。
(2)电铲。国内重点露天矿主要以电铲为主,斗容最大为16.8m3。
(3)采矿技术高效化、实用化。露天矿开采工艺更加成熟、运输方式多样化。
(4)露天矿采剥方法多为陡帮开采,如组合台阶开采、高台阶开采、倾斜分条开采以及横采横扩等。同时采用分期开采、分区开采,尽可能地缩短建设周期,提高经济效益。
(5)采矿工艺连续化、半连续化。最具代表性的全连续工艺是轮斗铲采掘——胶带运输机运输——排土机排土,采用这种工艺可以实现高效率、低成本化露天采矿作业。利于生产规模扩大和降低生产成本,但受限于场地、矿产资源等因素,全连续工艺推广运用不及露天矿半连续工艺。
(6)露天矿开采用半连续工艺是近30年来迅速发展起来的一种新工艺,它的实际应用已展现出其强大的生命力。国内矿山通过引进大型可移动破碎站—胶带运输装备,建成采场内可移动式矿岩破碎—胶带运输系统,标志着我国间断—连续开采工艺已进入世界先进水平。
(7)可移动式破碎站。可移动式破碎站是汽车、破碎机和胶带运输机组成的间断—连续运输工艺的核心技术装备之一。随着开采深度的增加,破碎机组可以随时快速移动,保证汽车始终处于最佳运距下工作。
2.3 矿山数字化、智能化
矿山自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术已在一些矿山推广使用,并取得了很好的效果。
2.4 开采工艺的综合化
随着矿山开采的集中化趋势,单个露天矿的开采范围趋于扩大,开采深度日益增加,开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。针对这种情况,传统的单一开采工艺方式往往不能与之相适应,使开采效率降低,开采成本提高。近年来,多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。
2.5 开采设备自动化
随着科技的发展,计算机技术也迅猛发展,许多自动化、智能计算机设备已经运用到露天开采的许多领域。例如,矿床勘探与地质模型建立、矿山设计计划、矿区及矿山生产管理到设备故障监测等。计算机的合理化运用有利于露天开采的自动化发展。
2.6 对开采矿产资源及周边环境的可持续开发保护合理化
充分利用资源,重建生态环境,保持可持续发展对于矿山环境保护方面,如复垦造田,三废处理,滑坡防治,煤炭自燃防治等,提出了许多新的技术问题。合理充分利用矿产资源,实现矿业可持续发展,涉及子孙后代长远利益,己受到各国普遍关注。
随着国家产业政策的发展和规范,对矿山开采要求越来越严格,要求尽量使用节能、环保、高效的矿山开采设备。高效率开采设备、专业化合作分工将是未来大型矿山发展趋势。液压挖掘机在未来的矿山应用中将以大型化、电驱动为主要发展方向。露天矿山开采总的发展趋势是规模大型化,效益更高化。
3 我国露天采矿发展现状与建议
3.1 发展现状
随着全球科技发展,国内外采矿技术都有了新的提高,我国目前露天采矿采用现代先进开采技术与工艺,已步入世界先进水平,同时积极借鉴、吸收国内外先进采矿工艺技术,提高了我国的采矿技术水平,并实行高度集中化开采,逐步合理规范的开发矿产资源,发展前景相当乐观。
3.2 关于发展思路的若干建议
(1)对优势矿产资源实行集中化开采,实现大规模生产的经济效益。
(2)根据开采需求,引进国外各种先进开采工艺,投入及培养高新技术人才,并基于现状运用合理适宜的采矿技术,逐步实现产业机械化、自动化发展。
(3)逐步完善与增加相关政策及法律法规,有利于露天采矿的良性发展。
(4)增强露天采矿作业面的设计前瞻性及实用性,对露天采矿场周边环境同时进行合理的可持续发展保护设计。
(5)加快矿山环境治理技术的科研与转化。研究矿业开发过程中引起的环境变化及防治技术及对污染物处理及综合利用回收技术,采用先进的采、选技术,提高资源利用率。加快矿山环境保护防治新技术、新工艺的开发与应用转化。引进和开发适于矿区土地复垦的生态重建新技术,开展示范性工程。实行清洁生产,发展绿色矿山。
(6)强化监管,预防和控制矿山环境的恶化。在矿山建设过程中严格执行环境影响评价制度,坚持环境保护治理措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投用,对生产矿山要加大监管力度,规范矿山开采行为,确保环保投入,达到“二废”的合理排放与潜在隐患的及早防治。对已破坏的环境,应限期恢复治理。
参考文献:
关键词:矿山地质;环境保护;存在问题;变化趋势
清远市清城区位于清远市南部,是清远市的政治、经济、文化中心,属亚热带季风气候,年降雨量2215mm;境内地处珠江三角洲平原与粤北山区的交接地带,兼有山区、丘陵与平原等地貌,地势大体上自东北向西南倾斜[1];区内矿产资源丰富,区内的矿业生产为清城区乃至清远市的社会经济发展做出了重要贡献;但是多年以来的矿业活动,也给清城区的矿山地质环境带来了不容忽视的破坏,造成植被破坏、排土乱堆、地形地貌景观破坏、土地资源压占和破坏,水土流失,淤积水库、地质灾害。
1矿山地质环境开发现状及问题
1.1矿产资源开发利用现状
区境内已探明的矿产有钠长石、钾长石、高岭土、瓷砂、石灰石、花岗岩、河沙、水晶石、铁矿石等。其中储量大、品位高的有钠长石、钾长石、高岭土、瓷砂、建筑用花岗岩、河沙、建筑用砂岩。还有偏硅酸矿泉水和地下热水(温泉)。
1.2矿山地质环境问题
根据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T0223-2011)的有关规定,结合清远市清城区矿山的地质环境背景、开采矿种、开采方式和矿山地质环境现状,本次矿山地质环境问题包含四类:地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源压占破坏。地质灾害。矿山开采过程中由于地表剥离、废土废石堆积、地下水疏干等活动,破坏了地面稳定并产生一系列与采矿活动密切相关的次生地质灾害,矿山地质灾害的诱发以采场边坡和排土场最为严重。矿山实行露天剥离开采,大量剥离土堆积成山;而堆积物高陡,沿沟谷坡面堆放,结构松散,无防护措施,在强降雨诱发下易发生泥石流,成为诱发崩、滑、流地质灾害的重要隐患。含水层破坏。区内矿山全部为露天开采,主要为正地形山坡式露天开采和负地形凹陷式露天开采两种方式,正地形山坡式露天开采矿山均能自然排水,采坑底标高高于侵蚀基准面,地下水位基本不变。负地形凹陷式露天开采矿山,采坑底标高低于侵蚀基准面15~25m,采矿作业时,需要机械排水,地下水位明显下降,在影响半径范围内会有不同程度的地下水位下降现象。由于本区降雨量较丰沛,且均为山林地区,居民稀少,地下水位下降没有导致植被、农田干枯。因此,含水层破坏的地质环境问题在本区中不严重,已经得到自然恢复,不作为区内矿山地质环境问题。地形地貌景观破坏。清城区区内矿山自2000年开采以来已有十多年的历史,主要开采矿种4种,主要开采矿类为陶瓷土,其次建筑用花岗岩矿,砖瓦用粘土和建筑用砂岩开采较少。开采方式均为露天开采。露天开采好似实行“搬山运动”的露采剥离,采矿前需破坏地表植被并剥离表土,废土堆放压占土地资源,矿区大部分的山林土地已寸草不生,远看如同的“石头山”。矿山的露天采坑、排土场及其它等明显改变了矿山的原地形地貌,其主要破坏形式是破坏原有植被面积和改变原有地形标高。土地资源压占与破坏。矿业活动的各个环节都在不同程度上对土地资源带来了破坏和占压。露天开采破坏了地表耕植层;排土场的堆放,占压大面积土地的同时,也成为崩塌、滑坡、泥石流的诱因。
2矿山地质环境治理现状及存在问题
矿山地质环境治理现状。全区已对一部分矿山进行了简单治理。主要是对采场边坡及排土场进行分台阶放坡,种植树苗和竹子等,比较稀疏,坡面未种植草皮,冲沟到处可见,水土流失没有得到有效阻止,其中,部分石场作为水塘的采坑周围进行了铁网围栏警戒。另外,部分矿山闭坑时间较久的矿山已轻微自然复绿,多生长杂草,而大部分矿山采场及排土场边坡均未进行治理,微型地质灾害及水土流失时有发生[2]。存在问题。部分矿山企业“重矿产资源开发、轻环境保护与恢复治理”。矿山企业对矿山地质环境保护与治理的认识程度不高,与治理的积极性、主动性不够。矿山地质环境保护与治理技术有待提高。矿山地质环境保护与治理技术的应用不能适应经济发展和矿山地质环境保护与整治目标的要求。矿山地质环境保护与治理工程资金投入不足。清城区矿业开发历史虽然只有十几年,矿山地质环境问题点多面广,而需实施的矿山地质环境治理工程的投入与实际收缴的费用差距很大,治理资金严重不足。
3矿山地质环境变化趋势分析
矿山地质环境总体上受环境条件、矿业开发方式、矿山环保意识与投入、矿山地质环境管理制度等因素影响。地质环境条件:包括矿产资源空间分布、地层岩性、水文气象、地形地貌、水文地质等要素,它是控制矿山地质环境的基本因素。矿业开发方式:矿产资源开采方式、采矿方法等内容,亦是影响矿山地质环境状况的主要因素。矿山环保意识与投入:矿山环保意识越强,资金投入越大,环保设施越齐全,对地质环境的破坏可降低,反之对地质环境的破坏越大。
4结论及建议
矿山地质环境保护和治理是长期的工作,也是一项跨行业、跨部门的综合性工程,需要有关部门相互协调合作加大对环境治理和保护力度,规范监督企业的生产经营活动,重视其中存在问题及变化趋势,并有效的引导促进矿山地质环境的恢复。鉴于以上情况,需进一步加大矿山地质环境治理投资,健全完善矿山地质环境保护与治理的管理体系,建立矿山地质环境保护与治理的技术保障体系,新建矿山严格执行矿山地质环境准入制度,持续对矿山地质环境治理投资,全面落实矿山地质环境法律、法规体系和行政管理制度,进一步加强矿山地质环境保护执法监管力度,历史遗留的和重点地区的矿山地质环境问题得到全面治理,全区矿山地质环境质量进一步好转。
作者:吴育新 单位:广东省有色金属地质局九四〇队
参考文献:
【关键字】露天矿;采剥工程;设备;配置
目前,随着露天矿开采规模的大型化,为了提高矿山生产效率,降低开采成本,矿山工程设备也一般是选择大型化、高效化。但是,随着矿产资源的经济价值不断上升,经济剥采比也逐渐在变动,对矿石开采的贫化损失要求越来越高,特别是在矿体薄、夹层多等特点的矿石开采中,大型设备不能发挥它本身的高效优势,也不如中小型设备使用灵活,所以本文以新疆宝明油页岩露天矿采剥工程为例,根据剥离和采矿量的规模,进行大、中小型设备的合理搭配。
1、矿山概况
新疆宝明油页岩矿体为北西走向,南西倾向,平均倾角58o,为急倾斜矿体,矿体出露地表,围岩为中硬的砂岩,f=3~12,容重为2.50t/m3,矿石为油页岩矿,f=3~6,容重为2.15t/m3,设计台阶高为12m,工作台阶坡面角70o,达产年矿石生产能力400万t/a,剥离岩石量880万m3,平均剥采比2.2m3/t。设计开采境界上部标高1006m,境界底部标高589m。
采场至排土场距离约2.5km,至一级破碎站约1.5km。
矿山生产采用三班作业,每年约300工作日。
2、采矿方法
矿山采用自上而下的逐水平陡帮分层开采方法,单斗—汽车开拓系统。
由于本矿采用横采方式开采,所以每个台阶上既有剥离也有采矿。根据各台阶均采用水平划分,标准台阶高度12m,需预先松动爆破,由单斗挖掘机采装,自卸汽车运输。为减少矿石的损失和贫化,各运输平盘上均采用顶板露矿,向底板推进采矿,向顶帮方向推进剥离。根据台阶数量,采用陡帮组合台阶开采,每2~3个台阶为一组,其中一个台阶为工作台阶,其优点是可以提高工作帮坡角实现陡帮开采,减少超前剥离量。
山坡露天开采时,掘沟方式采用沿地形线开单壁路堑,充分利用地形条件,由南向北采用横向推进采剥方法,该采剥方法一方面便于布置开采工作面,另一方面有利于多品级矿石质量综合,对保证矿山生产,稳定产品质量十分有利。当采场进入深凹露天开采后,分层岩量逐步增加,为均衡剥采比及增加采矿工作面,掘沟方式选择在采场中部掘横向沟,然后分别向采场南北方向推进。
3、设备配置
3.1选择方案
根据矿山每年的剥离量和采矿量,在设备选型上采用大型设备剥离,中小型设备采矿的配置。大型钻爆、采装设备使用电源动力,电力设备作业成本要比柴油设备作业成本低,但大设备机动灵活性差,爆破和铲装块度大,不利于矿岩的分穿、分爆、分装,不利于矿石的分选和配矿。中小型柴油设备,机动、灵活,移动方便,爆破块度小,有利于岩矿的分穿、分爆、分装、分运。但柴油消耗量大,作业成本较高。根据二种类型设备特点,我们选择大设备剥离,中小型设备采矿的配置,以达到扬长避短、机动灵活的目的。
3.2选择型号
⑴钻机
由于宝明油页岩矿矿山规模较大,采场较长,深度较大,采场平均工作台阶4个左右,尤其进入封闭圈以下,如果钻机数量太少,会导致钻机调动频繁,经常移动,效率也发挥不出来,无法保证矿山规模的实现,满足不了矿山生产要求,而且钻机太多,会形成一个钻机平台多台钻机互相干扰,对生产不利。根据这一特点,我们采用大小钻机配套的选型办法,即YZ-35C牙轮钻(Φ250mm)上部剥离,下部阿特拉斯CM341潜孔钻(Φ140mm)采矿的设备配置。
①岩石钻爆。每年岩石剥离量约880万m3,剥离穿孔选择国内露天矿较多使用,技术成熟可靠的YZ-35C牙轮钻(Φ250mm)作为穿孔设备,该型钻机综合效率为8万m/a,计算为2台,备用1台,共需3台。该型号钻机在我国黑岱沟露天煤矿、哈尔乌素露天矿及国外矿山都得到了很好的应用。
②矿石钻爆。年采矿量400万t,采矿穿孔选择阿特拉斯CM341潜孔钻(Φ140mm)作为穿孔设备,该型钻机综合效率为5万m/a,计算为2台,备用1台,共需3台。穿孔设备计算见表一。
⑵挖掘设备
①岩石铲装。根据宝明油页岩矿每年岩石剥离量约880万m3的规模,采用山西太重公司生产的WK10B型12m3电铲,效率在600万t/台·a。计算为3台,备用1台,共需4台。铲装设备计算见表二。
②矿石铲装。年采矿量400万t,矿石铲装选用中小型设备,机动灵活,有利于矿石的分选、分装,使用2.2m3的铲可满足矿石的铲装运要求。计算为3台,备用1台,共需4台。铲装设备计算见表二。
⑶运输设备
①岩石运输。根据每年运输岩石总量约880万m3/a,12m3电铲装车条件,岩石运输距离及汽车的爬升条件,选用载重100t(TR100)的矿用电动轮汽车为本次设计生产自卸汽车选型。计算为12台,备用3台,共需15台。岩石运输设备计算见表三。
②矿石运输。根据年采矿量400万t/a,2.2m3挖机的装车条件,矿石运输距离及汽车爬升条件,选用载重20t自卸汽车为本次设计生产自卸汽车选型。计算为7台,备用3台,共需10台。矿石运输设备计算见表三。
4、设备数量汇总
计划主要生产设备总数量见表四。
5、结语