采石場溜槽開采的研究和實踐

楊志剛*，丁偉，嚴浩明

?

采石場溜槽開采的研究和實踐

楊志剛1*，丁偉2，嚴浩明2

（1.云錫集團公司安全處，云南個舊，661400；2.云南省國土資源學院，云南昆明，661000）

本文對高陡地形采石場采用溜槽開采進行了研究和實踐，通過優化設計，確定了開采參數和開采工藝，選取不同的地形地貌條件采石場進行了開采試驗，取得了較好的效果，對中小采石場推廣自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝具有借鑒促進作用。

采石場；溜槽；開采

前言

露天中小型采石場在國家各項基礎設施和城市基礎工程建設中有著重要的作用。據不完全統計目前全國有采石場10余萬個，從業人員數百萬人。但長期以來采石場分布廣，生產規模較小，開采工藝技術落后，勞動生產率低，是事故多發的領域之一。目前國家在金屬非金屬礦山正在推行安全標準化，機械化，科學化工作，進行轉型升級改造，規范露天采石場安全開采方法，強制推行自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術，保證基本安全生產條件。然而在現階段，我國的中小型采石場絕大部分為山坡型采石場，生產規模100-300kt/a，開采范圍一般為0.1k㎡左右，采石場最大采高一般為50-80m，由于礦業權許可的開采境界小，采場原始地形地貌坡度又較陡，若采用常規公路開拓汽車運輸分臺階開采工藝，開拓公路與臺階之間布置汽車運輸道路困難，坡度大，安全技術規程不允許，技術上也不可行；采場內臺階之間采用鏟裝機械運輸，需要逐臺階多次翻轉運至最低基礎平臺，開采成本高，經濟上又明顯不合理。因此，中小型露天采石場采用自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術受地形地貌自然條件限制，常規公路開拓汽車運輸分臺階開采存在局限性，推廣困難。

針對中小型露天采石場地形地貌自然條件限制和常規公路開拓汽車運輸分臺階開采存在的局限性，筆者及技術團隊通過多年的金屬非金屬礦山開采安全設施設計、審查實踐，結合安全法律法規和中小型露天采石場開采技術規范要求，對金屬露天礦山卸礦場（排土場）、山坡露天礦公路開拓汽車運輸分臺階開采方案設計進行集成，遵循“因地形地貌條件生法、安全上可靠、技術上可行、經濟上合理”的原則，提出了高陡地形地貌中小型露天采石場公路溜槽聯合開采的技術方案，設計了溜槽結構參數、開采工藝順序、安全技術措施，并選取不同的地形地貌露天采石場進行了開采試驗優化設計，取得了較好的安全效果、經濟效益，對中小型露天采石場推廣應用自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術起到了示范促進作用。

1 公路溜槽聯合開拓研究

1.1 開采方案

（1）開拓公路

基礎（儲礦）平臺至破碎站之間主干公路開拓，汽車或鏟運機運輸，開拓公路主塹溝垂直于溜礦槽方向布置，防止大塊石料滾落沖出溝口。

（2）輔助道路

主干公路與各開采臺階（分層）之間輔道連接，用于人員鑿巖設備、履帶鏟裝設備上下。

（3）溜槽結構和布置：

坡度根據采石場地質條件、石料物理力學性質和《金屬非金屬礦山安全規程》（ GB l6423—2006）規定溜槽地板坡面角度45°～60°為宜，應不超過65°。根據石料塊度、爆破方式，溜槽寬度以10—15m為宜，深度以以3—6m為宜。溜槽盡可能布置采石場橫向中點巖石堅硬、穩定、整體性好的位置。

（4）溜槽開掘

按采石場單體設計自上而下分臺階中深孔爆破形成溜槽，在最高臺階溜槽口進行擴漏。

（5）剝離

表土剝離形成工作平臺。一般高陡地形采石場無表土，或有少量表土無需剝離混采，利用溜槽的分級作業隔離。

（6）爆破

按常規中深孔松動爆破進行設計。

（7）石料運搬

用履帶鏟運設備分條或逐層將石料鏟運推運至溜槽下放至儲礦平臺，根據需要，用鏟運設備和汽車將石料運至破碎站。

（8）開采順序

自上而下逐分層后退式開采，即每個設計臺階（分層）標高內的石料開采、鏟運溜放完畢后方可進行下一分層標高的開采。

（9）最終邊坡和臺階

由于自上而下逐分層后退式開采，形成的邊坡和臺階為最終邊坡和臺階，不設工作平臺，只設安全平臺和清掃平臺，根據開采后邊坡的地質條件和露天采石場設計規范在設計中確定。

1.2 開采參數

（1）開拓公路

按《礦山道路設計規范》規定的礦山道路標準，路基寬不小于5.5m，路面寬不小于3.5m，坡度不大于10%。

（2）輔助道路

寬度按選用的履帶鏟運設備寬度加內側0.5m再加臨邊側1.0m設計。坡度按選用的履帶鏟運設備最大爬坡能力設計，但不大于45%。

（3）溜槽結構和布置：

坡度根據采石場地質條件、石料物理力學性質和《金屬非金屬礦山安全規程》（GB l6423—2006）規定溜槽地板坡面角度45°～60°為宜，應不超過65°。根據石料塊度、爆破方式，溜槽寬度以10—15m為宜，深度以以3—6m為宜。溜槽盡可能布置采石場橫向中點巖石堅硬、穩定、整體性好的位置。

1.3 安全設施設計

（1）開拓公路主塹溝垂直于溜礦槽方向布置，防止大塊石料滾落沖出溝口。

（2）爆破設計；由于采用常規中深孔松動爆破，爆破設計按常規成熟工藝設計即可，但在進行臺階（分層）邊緣爆破設計時，爆破指向為采場中心。

（3）最終邊坡和臺階也是按規范常規設計，在此不再贅述。

（4）在溜槽坡頂線方向有2％～5％的反坡；溜礦時在離溜槽口邊緣1.5m，設置移動鋼結構車擋設施，其高度為垂直型，不小于履帶高度。不溜礦時，在溜槽口周邊堆集不低于1.5m的防護堤。

（5）在溜礦作業時，鏟裝平臺入口處設置警戒線和警示標志，禁止人員和車輛進入；

（6）在溜槽底部鏟裝平臺必須留有一定的礦石作為緩沖層。

（7）在溜槽下部進行鏟裝作業時，各臺階上禁止任何作業；

（8）當溜槽內的礦石發生滯留，必須停止鏟裝作業，用履帶式挖掘機進行清理，禁止人工進入溜槽內清理；

（9）溜槽底部礦石堆高不得高于一個臺階高度;

2 開采實踐

筆者選取不同的地形地貌條件采石場進行了開采設計和實踐。

2.1 槽指門采石場：

（1）地質地形地貌

該礦區地形西北高陡東南低緩，地形地貌為孤立陡峭的近似“人”型，相對高差近90m，層理近似水平，無覆土不需剝離。西北部山體自然坡面角度50—60°、東南面15-50°。

（2）開采設計

采用公路溜槽分標高聯合開拓。開采方案設計即相對標高0-45m東南低緩巖石采用分層公路開拓汽車運輸，待45m以上相對標高巖石開采完畢后，分臺自上而下中深孔松動爆破開采。相對標高45-90m陡峭巖石采用溜槽自最高點逐分層向下開采至45m相對標高。

（3）參數選取

工作分層高：根據采區地質條件較好，構造簡單，無明顯斷裂構造痕跡；礦巖主要為致密堅硬石灰巖礦，屬較硬穩固礦巖。鑿巖設備為開山牌70型潛孔鉆，根據《金屬非金屬礦山安全規程》（GB16423—2006）的要求，采場工作分層高度確定為15m。

工作分層坡面角：根據該礦區礦巖主要為致密堅硬石灰巖礦，屬較硬穩固礦巖，層理近似水平的特性，故工作臺階（分層）坡面角確定為60°。

最終邊幫臺階和邊坡角:該礦區地形地貌為孤立陡峭的近似“人”字地型，每個標高分層截面一次性采完，故無最終邊幫臺階和邊坡角。

溜槽：45-70m標高，垂直高度30m;溜槽地板坡面角60°;溜槽寬15m;溜槽深3m。

輔助道路；鏟裝設備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機，最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.2 果吉利采石場

（1）地質地形地貌

該礦區地形北、東、南三面高陡孤立，山體自然坡面角40—50°，礦區范圍垂直高度60m，西部山體在相對高度30m與另外山體相連，總體近似“凹”字型喀斯特地形地貌，礦區范圍為“凹”字東半部分，層理近似水平，無覆土，無需剝離。

（2）開采設計

礦區相對標高0-60m，采用溜槽開拓，分層自上而下中深孔松動爆破開采。

（3）參數選取

分層高為10m，分層坡面角取60°。

礦區西面0-20m相對標高設計兩個最終安全平臺（不設工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°。

溜槽垂直高度50m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦長10m。

鏟裝設備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.3 山腰采石場

（1）地質地形地貌

該采石場為轉型升級提升改造類礦山。地形為東、西面孤立陡峭，南、北為“山”字型延展，礦權范圍為中間山峰至南面山谷（相對標高30m）、北面山谷（相對標高40m），礦區垂直高差70m，覆土0.5—1.1m，屬中低切割地形地貌。原設計采用公路開拓運輸前進式開采，現形成四個臺階，臺階高度10～30m不等，因設計開拓公路處于礦權范圍外，征地費用高且林地征地困難，現礦權范圍開拓公路坡度為20%～30%，汽車無法運輸，采用履帶挖掘機逐臺階翻運至出礦平臺。根據國家安全生產監督管理總局第39號令《小型露天采石場安全管理與監督檢查規定》和地方政府的有關規定，應當重新進行開采設計。

（2）開采設計

采用溜槽開拓，分層自上而下中深孔松動爆破開采。

（3）參數選取

分層高為15m，分層坡面角為60°。

礦區北面0—30m相對標高設計三個最終安全平臺（不設工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°。南面0—30m相對標高設計兩個最終安全平臺（不設工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°

溜槽垂直高度60m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦長10m。

鏟裝設備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

覆土層不單獨剝離，利用溜槽分級后鏟運到排土場堆存。

3 效果分析

安全性好。工作臺階少，維護管理簡單，僅有同分層鑿巖和鏟裝的超前滯后臺階，最終邊幫臺階和最終邊坡對人員和設備的安全威脅小。人員、鑿巖和鏟裝設備在寬敞的分層平臺作業相對比較安全。消除了公路汽車長陡坡重載運輸所帶來的事故隱患。

綠色環保。減少了修筑公路對土地的占用和植被的破壞。

節約投資。可節約運輸公路征地費和修筑費用，林地補償和植被恢復等費用。

開采成本低，可節約汽車運輸費和鏟運機逐臺階翻轉倒運費用。

4 結束語

露天采石場溜槽開采僅在《采礦設計手冊》和《金屬非金屬礦山安全規程》有所提及，但具體內容介紹和規范要求很少，溜槽的設計和施工實踐資料更少，開采參數缺乏類比借鑒，難免存在缺陷和不足，因此需要不斷實踐總結完善，形成規范，成熟的常規開采工藝。

[1] 《國家安全監管總局關于進一步加強中小型金屬非金屬礦山（尾礦庫）安全基礎工作改善安全生產條件的指導意見》.

[2] 《金屬非金屬礦山安全規程》(GB16423-2006).

[3] 《廠礦道路設計規范》(GBJ22-1987).

[4] 《排土場設計規范》(GB51119-2015).

[5] 《礦山采礦手冊》, 北京冶金出版社, 2006.

[6] 《露天采礦手冊》, 煤炭工業出版社, 1986.

[7] 《采礦設計手冊》, 中國建筑工業出版社.

Research and Practice of Chute Mining in Quarry

YANG Zhigang1*, DING Wei2, YAN Haoming2

(1.Yun Tin Group Company Security Department, Yunnan Gejiu, 661400, China;2.interns of Yunnan Institute of land and resources, Yunnan, Kunming 661000, China)

in this paper, the high and steep terrain quarry by chute mining for research and practice, through the optimization design, determine the parameters of mining and mining technology, selection of different terrain conditions of the quarry mining test, and achieved good results, for small and medium-sized quarry promotion from top to bottom (layered) step has reference role deep hole blasting in mining process.

quarry; chute; mining

楊志剛, 丁偉, 嚴浩明. 采石場溜槽開采的研究和實踐[J]. 數碼設計, 2017, 6(5): 179-180.

YANG Zhigang, DING Wei, YAN Haoming. Research and Practice of Chute Mining in Quarry[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 179-180.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.073

X820.3

A

1672-9129(2017)05-0179-02

2017-01-15；

2017-02-23。

楊志剛（1956—），男，云南建水，采礦高級工程師、從事礦山安全技術工作，現已退休，中國安全生產協會會員、國家安全標準化非煤礦山分會會員。E-mail: yxyzg@126.com