苟亮
四川省宁南县白鹤滩水泥有限责任公司 四川凉山 615408
摘要：我国石灰石矿产资源丰富,是生产水泥、石灰的主要原料,在甲类矿产品中其产量仅次于煤炭。目前我国石灰石矿山的主要开采方式是露天分台阶钻孔爆破开采,然后再进行铲装、破碎及运输。这种开采工艺复杂,生产效率较低,资源能耗较大。本文通过对露天采剥机国内外中硬岩矿开采现状的分析,得出了采剥机开采中硬岩的技术可行性,为石灰石中硬岩矿采剥机开采提供了实践基础。提出了高压水射流技术应用于采剥机的构想,进一步扩大了采剥机开采矿岩硬度的范围。对石灰石矿连续及半连续开采工艺进行了分析,结合石灰石矿床勘探类型进行了采剥机的选型,并分别对两种开采工艺下带式输送机、排土机及卡车的选型原则及方法进行了总结。
关键词：石灰石矿；露天采剥；开采工艺；
1引言
我国很多矿山是民采民运,随着企业规模的不断扩大,有相当多含大中型企业没有自营矿山,靠收购民采石灰石维持生产。民采一般不进行开采设计,滥采滥挖,造成石灰石资源的极大浪费。目前正规开采的石灰石矿山资源利用率均达到90%以上,而民采矿山资源利用率只有40%,由于民采量大于机械化开采量,估计整个石灰石的利用率在60%左右。由于我国水泥生产的主体仍然是立窑企业,其石灰石矿山开采采用高台段、人工浅眼爆破,一面墙开采方法,矿石用手扶拖拉机超载运输,人工装卸。一个山体周围有数家,甚至十几家小采矿场在开采,这种落后的开采方法,不仅劳动效率低,安全隐患大,浪费资源严重,而且造成大规模山体和植被的破坏,对矿区周边的生态环境造成严重危害。
1949年以前,水泥厂利用的石灰岩都没有进行正规的矿床地质工作,从1953年组建材专业地质队伍后,开始进行石灰岩地质勘探工作。在计划经济时期,国家拨款在全国范围内进行了石灰岩地质普查工作,为国有大中型水泥企业进行了地质勘探工作。80年代以前建设的国有大中型企业,其矿山均进行了正规的地质勘探工作。80年代中期以后,地质勘探工作按市场化运作,由矿山使用者出钱做地质勘探工作,因此很多企业不到万不得已的时候,不出钱做地质工作,或者只作简单的地质工作。一些老企业扩大矿山储量时,靠原来的地质报告外推,然后通过生产勘探控制质量,以上种种原因造成资源保证程度较低。为了有效解决这些问题,满足日益增长的石灰石矿需求,有必要引进发展高效率、高产量的采矿技术,因此,露天采矿机作为一种新型的高效率采矿设备,具有很好的应用前景。
2石灰石矿采剥机连续开采工艺
2.1 开采程序及推进方式
采用连续工艺的石灰石露天矿山,一般井田范围较大,因此采区的合理划分及开采程序的合理选择非常重要。采区划分及开采程序确定的主要标准是：（1）总运输量最少,所需外排量最小,工作线长度最优；（2）初期剥采比及基建工程量小；（3）满足连续开采,各采区连接便利。
平行推进与扇形推进是工作线推进的两种常用方式。扇形推进方式,其主要优点是可使端帮不设胶带或胶带很短,而平行推进方式则可使胶带移设工程量仅为扇形推进的一半左右。针对具体的石灰石矿山,可选用不同的推进方式,或联合使用两种推进方式,充分发挥二者的长处。因此,为了确定使用何种推进方式,应对矿田可能的开采程序作仔细的研究。一般认为,矿体形状是决定使用何种推进方式的关键因素。长条形及矩形的矿场,用平行推进较好。圆形及正方形的矿场,则用扇形推进为佳。
2.2 连续开采工艺设备选型
机械工具作用下，岩石单元的破坏是由拉伸或剪切拉伸并且拉伸占主导地位的混合作用引起的，其破坏具有复杂的特性。岩石的强度、裂隙系统的形成对机械破岩的效率具有决定性的影响。连续开采工艺由于其连续性，一般不采用中部滚筒式露天采剥机。为了保证带式输送机或转载机的正常工作，根据其它两种类型露天采剥机的性能特点，针对不同硬度及赋存状态的石灰石矿可选用不同类型及型号的采剥机。
石灰石矿属于中硬岩矿，其抗压强度一般在50-140MPa。对于I, II类石灰石矿床，其构造简单或较简单，矿体规模大或大至中等，当其单轴抗压强度为80 MPa以下且矿层较厚时，结合目前露天采剥机技术性能和特征，可选用前端滚筒式露天采剥机进行直接开采;对于II类石灰石矿床，当其强度为80 MPa以下且矿层较薄时，可选用前端斗轮式采剥机进行开采;对于I, II类石灰石厚床，当其强度在80 MPa以上时，为了保证开采效率和经济合理性，若在露天采剥机工作前采用松动爆破法，有效降低岩石强度，以利于采剥机的切削，提高其工作效率，可选用此两种类型的采剥机进行连续开采;若将射流辅助技术应用于露天采剥机，则亦可选用此两种类型进行直接开采;对于II类薄矿体，当其强度在80 MPa以上时，一般不适于采用连续开采工艺;对于III类石灰石矿，其构造复杂，岩溶发育，厚度和质量不稳定，不连续夹层多，而前端滚筒和前端斗轮式采剥机选采性能均一般，因此也不适于连续工艺。
带式输送机运输能力大,能进行各种距离的运输,运行平稳,在矿山、冶金、建材等行业有广泛的应用。随着社会的进步,采矿技术的改进,现代露天矿山开采已经向着更大采深、更陡边坡、更长运距的方向发展,因此,在矿山开采中,根据实际矿山条件合理选择带式输送机,进行经济合理、安全可靠地矿石运输意义重大。
2.3 运输系统设计需注意的问题
与间断工艺系统比较,采用露天采矿机一带式输送机一排土机构成的连续开采工艺具有运输费用低、生产能力高以及劳动生产率高等优点但由于连续工艺运输系统由各种规格和类型的带式输送机串联而成,为了保证该运输系统的高效可靠运行,其设计应注意以下问题：（1）分流站、转载站的位置；分流站的平面位置应距内、外排土场及贮矿场较近,标高选择应使采掘重心与排土重心相近,一般可设在端帮或靠端帮的地表。开采年限不长而平面尺寸较小的石灰石露天矿,一般采用固定式分流站反之,为避免胶带长度和运距增加太多,分流站应定期移设。转载站的位置,应满足物料运输要求,与采掘、排土及地面破碎、储矿、装车系统相协调,结合地形、地质等情况综合确定。并力求减少转载站的数量。（2）出入沟的设置；出入沟应根据矿床赋存条件、开采程序、边帮稳定性、地面生产系统、贮矿场及排土场位置、出入沟工程量等因素合理选择。（3）输送机布置；主提升胶带输送机,应设在岩石稳定的采场非工作帮或端帮上,并不压或少压石灰石矿层地面胶带输送机线路,应避开滑坡、岩溶、采空区等不良工程地质地段两条并列的胶带输送机之间的净距离应保证维修人员作业所需宽度。多条胶带输送机并列时,每隔两条间应留有供检修、吊装、清扫、设备车辆行走及作业的通道。其净宽可根据设备规格及作业要求确定为了设备、材料运输以及人员、车辆通行的需要,采用连续工艺的石灰石露天矿山,除了设置输送机系统外,还必须设置为完成以上诸目的的辅助第二运输通道,一般多采用公路干线。
3. 石灰石矿采剥机半连续开采工艺
3.1 石灰石矿采剥机半连续工艺系统
露天采矿机一汽车一胶带运输机，这种工艺技术含量高,既可发挥汽车运输机动灵活、适应性强、短途运输经济的长处,又可以发挥带式输送机运输的能力大、爬坡能力强、运营费用低的优势,因此是石灰石露天矿半连续工艺主要应用方式。其根据矿山特点设置不同胶带运输在坑内和地表的运输环节,从而组成不同工艺系统。
（1）坑内运输主要包括工作面运输及坑内干线运输两种工作面运输是指从露天采剥机到胶带运输机之间的矿岩运输,在深凹露天矿一般需要经过几个水平运到运输机,较多情况下是采用汽车运输,有的也采用铁路运输坑内干线运输是指完成工作面运输后的矿石运到地表的运输路径边帮上设胶带,若为工作帮则胶带输送机要定期移设若为非工作帮,则为固定的若为过渡非工作帮分期境界则为较长间隔期的胶带输送机。
（2）地表运输方式主要由矿岩货料的终点类型决定,如为矿石则用胶带输送机,汽车或铁路运往选矿厂如为剥离土岩,则运往排土场,主要有下列方式：①汽车一推土机排土②胶带机一转载机一排土机③铁路运输一排土犁排土。
（3）在应用半连续工艺的石灰石深凹露天矿中,根据上述坑内及地表运输方式可以组合形成各种深部开拓方式。一般石灰石深凹露天矿的开采可采用综合运输法，即汽车一胶带或铁道一胶带运输。由于普通胶带输送机的提升坡度可达12°-16°，大倾角胶带输送机可达30°-60°，汽车在坑内呈最短运输距离，因此利用汽车一胶带综合运输对开采深部水平具有较大的灵活性和优越性;而铁路运输则用于走向长度较大的石灰石露天矿坑内运输，以降低成本。
3.2 半连续开采工艺设备选型
相比于连续开采工艺，由于半连续开采工艺中与露天采剥机配套设备为机动灵活的汽车，因此三种露天采剥机都可以得到应用。为了保证汽车及带式输送机的正常工作，根据三种类型露天采剥机的性能特点，针对不同硬度及地质特征的石灰石矿可选用不同类型及型号的采剥机。
对于I, II类石灰石矿床，其构造简单或较简单，矿体规模大或大至中等，当其单轴抗压强度为80 MPa以下且矿层较厚时，结合目前露天采剥机技术性能和特征，，可比较选用最经济高效的一种;对于I, II类石灰石厚矿床，当其强度在80 MPa以上时，为了保证开采效率和经济合理性，在露天采剥机工作前采用松动爆破法，以达到降低岩石强度的目的，从而有利于采剥机的切削，提高其工作效率，此三种露天采剥机亦均可;若将射流辅助技术应用于滚筒机之上，则可应用三种采剥机进行直接开采;对于II类石灰石矿床，当其强度为80 MPa以下且矿层较薄时，可选用中部滚筒式采剥机进行选别开采或前端斗轮式采剥机进行直接开采;当其强度在80 MPa以上且较薄时，可采用上述两种降低岩石强度方法应用中部滚筒式采剥机进行选别开采;对于III类石灰石矿，由于其构造复杂，岩溶发育，厚度和质量不稳定，不连续夹层多，在有开采价值的前提下，可选用中部滚筒式采剥机进行开采。
矿用汽车具有机动灵活、爬坡能力大、转弯半径小、道路修筑容易、易于调度等优点，因而广泛地应用于大中型矿山生产建设之中。在单一使用汽车运输的矿山中，作为大型矿用设备，汽车运输系统投资约占矿山总投资的40% -60%运输成本约占矿山成本的35%-45%，能源消耗约占矿山总能耗的40%一60%。因此，作为半连续工艺中重要的运输工具，矿用运输汽车的选型是矿山生产管理中的一个重要环节，其结果将影响矿山的生产效率和经济效益。
4.结束语
本文通过对露天采剥机国内外中硬岩矿开采现状的分析,得出了采剥机开采中硬岩的技术可行性,为石灰石中硬岩矿采剥机开采提供了实践基础。提出了高压水射流技术应用于采剥机的构想,进一步扩大了采剥机开采矿岩硬度的范围。对石灰石矿连续及半连续开采工艺进行了分析,结合石灰石矿床勘探类型进行了采剥机的选型,并分别对两种开采工艺下带式输送机、排土机及卡车的选型原则及方法进行了总结。
参考文献
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