重慶大寶坡礦400 m水平以上非冶金用石灰巖回收利用方案

王友國

(重鋼礦業有限公司大寶坡石灰石礦)

大寶坡礦是重鋼主要的冶金用石灰石露天礦山，設計生產能力為80萬t/a，現已開采至400 m水平。近年來，隨著冶金用石灰石開采量的增加，開采臺階逐年下降，高硫、低鈣石灰石資源大量出露，其中400 m 水平以上蘊藏著豐富的非冶金用石灰石，如果將其用作建筑材料、水泥材料，可有效減少礦山剝離量，減小尾礦排放。隨著采場內冶金用石灰石資源日趨減少，將開采臺階出露的水泥灰巖、低品位冶金用石灰石(廢石、尾礦類)作為二次礦產資源進行合理開發和有效利用，對于實現該礦可持續發展大有裨益。

1 回收利用條件

大寶坡石灰石礦以現有采場內分布的高硫熔劑灰巖和水泥灰巖資源作為回收對象，拓展采場空間，進行水泥用石灰石與冶金用石灰石聯合開采，可調整采場結構，確保冶金用石灰石質量，合理利用礦山資源，減少渣石排放對礦區周邊環境影響，延長排土場使用期。高硫熔劑灰巖和底板水泥灰巖產品可作為水泥原料，礦區附近分布的小南海水泥廠與礦區距離小于15 km，江津天助水泥廠與礦區距離不足26 km，為區內非冶金用石灰石開發利用創造了良好條件。

大寶坡礦區位于中梁山觀音峽(中梁山)南段軸高隆起部位的南傾沒端，背斜軸線約350°，樞紐線傾伏角約12°，巖層產狀東翼較緩(傾角為20°～30°)，西翼較陡(傾角為30°～50°)，軸部巖層傾角一般小于10°，在背斜軸部，由于SN向擠壓力相對集中，局部形成了近似垂直于背斜軸線的次一級(背斜—向斜—背斜)緊密小褶曲帶。區內礦層產出于三疊系飛仙關組第三段，其中第四層(T1f3-4)稱為上礦層，第3層(T1f3-3)稱為下礦層。上礦層厚度為31.25～47.55 m，平均37.91 m，下礦層厚度為17.30～32.49 m，平均25.37 m，底礦層厚度為7.33～18.72 m，平均12.81 m。總體上，礦層厚度穩定，沿走向、傾向變化均較小，上、下礦層等厚線長軸展布方向與背斜軸線基本一致，背斜核部礦層厚度較大。礦區巖層主要為灰質石灰巖，主要成分為方解石，少量白云石、石英、微量黃鐵礦等；石料主要成分為CaO(45%)、MgO(8.7%)，SO3(0.05%)等[1]。

依據地質勘探儲量相關資料統計分析可知，450～370 m水平的水泥灰巖資源量為1 053.17萬t，可回收利用的高硫石灰石資源量1 062.4萬t，合計2 115.57萬t；其中400 m水平以上已經形成開采平臺，可開發利用的資源儲量為827.76萬t，預計產能可達到50萬t/a。

根據礦山實際情況，KQ150Y型穿孔鉆機作業能力為57.5～80.5 m/臺班，礦山延米爆破量約為28～30 m3/m，廢孔率為7%～10%。按照鉆機臺年作業時間300 d計算，KQ150Y型潛孔鉆年生產能力為84.75萬t。安排1臺該型鉆機即可完成水泥灰巖開采50萬t/a的穿孔作業任務。采礦車間現有1.9 m3VOLVO型挖掘機3臺，可完成非冶金用石灰石開采130萬t/a的生產任務。總體上，該礦鉆鑿及挖掘能力均可滿足生產需要。

該礦采用自上而下的山坡露天開采方式，生產規模屬于石灰石中小型礦，適宜采用潛孔型鉆機鉆孔，中深孔爆破作業方式。由于開采區域周圍有采礦辦公室、建材生產線，故采用松動爆破方式和逐孔爆破技術。

2 礦石回收利用方案

2.1 經濟合理剝采比

如果生產剝采比不斷變化，則要求露天礦的礦巖產量隨之變化，這在短期內需要改變生產使用的采掘、運輸設備的數量。特別是在剝采比高峰期，更要求在短期內集中大量的設備和相應的輔助設施，配備足夠的人員，高峰期過后又要進行削減，勢必會降低設備的利用率，使基建費用增大，生產成本增高，并且使得露天礦的生產組織工作復雜化[2-5]。因此，必須對生產剝采比進行優化與控制，使之在一定時期內保持相對穩定，達到合理開采的目的。

不同開采方法的開采成本以及礦產品價格是計算經濟合理剝采比的重要參數[5-7]。經濟合理剝采比一般會隨著生產時間、生產成本或價格等因素的變化而變化。在該礦水泥灰巖開采工作實施以前，冶金用灰巖開采已經形成了450，460，470 m臺階，開采初期可適當增加水泥石灰石產量，降低年度生產剝采比；當冶金用灰巖開采至430 m水平時，若水泥灰巖產量較大，則臺階無法同步降深，當水泥灰巖開采深度超過冶金用石灰石的開采深度時，低價值的水泥灰巖的開采必然帶來大量掘溝開拓工作，使得當期生產成本提高。因此，有必要綜合考慮市場中各個相關因素的變化，分析、預測經濟合理剝采比的波動情況，適時調整剝采比，從而確保礦山整體經濟效益。

采用價格法計算經濟合理剝采比的公式為

njh=[r(P0-a)]/b，

(1)

式中，njh為經濟合理剝采比，m3/m3；r為礦石密度，t/m3；a為露天開采純采礦成本(不包括剝離)，元/t；b為露天開采剝離成本，元/m3；P0為原礦價格，元/t。

按照最低利潤法計算經濟合理剝采比的公式為

njh=(r/b)[P0/(1+δ)-a] ，

(2)

式中，δ為利潤率，%。

通過綜合計算分析，本研究確定的冶金用灰巖開采的平均剝采比為0.32 m3/m3，結合該礦440 m水平以上非冶金用石灰石的開采條件，非冶金用石灰石開采的平均剝采比為0.21 m3/m3。

2.2 回收方案

礦體裸露于山坡地表，本研究設計利用400m水平以上開采冶金熔劑灰巖已經形成的運輸平臺、安全平臺，標高位于當地侵蝕基準面以上，采用露天開采方式，公路運輸開拓，分層式開采方法。開采最低標高設計為400m以上，高于當地最低侵蝕基準面標高，礦山外部建礦條件已具備，沿用以前的工業廣場。由于大寶坡石灰石礦與大寶坡東石灰石礦僅一線之隔且兩礦山同屬于一個采礦權人，因此將兩者劃分為一個采場，共用一套生產系統。采用橫向采剝方法，開采垂高50m，按10m1個分層，開采終了后將形成高約120m的邊坡，共劃分5個分層開采。采場工作平臺寬度10m，清掃平臺最小寬度8m，安全平臺寬度2m，運輸平臺寬度8～10m，最終邊坡角≤50°，應形成階梯狀斜坡。礦山采用中深孔爆破方式，分2期開采，一期為450～400m階段，2期為400～370m階段。本研究設計的爆破安全距離大于200m，并應加強警戒，嚴防飛石傷人。預計年有效作業時間為300d，每天2班，每班工作6h，采場年生產原礦約50萬t(損失率6%)，日產原礦約1700t，剝離量約350t，采剝總量約2000t/d。

3 結 語

為合理利用重慶大寶坡礦400 m水平以上的非冶金用石灰巖資源，詳細分析了該類資源的回收利用條件，對相應的回收利用方案進行了設計，確定了經濟合理剝采比為0.21 m3/m3。根據方案實施投產后10個月的生產狀況分析，水泥灰巖產量33.11萬t(預計全年45萬t)，建材礦石完成利用量23.92萬t(預計全年30萬t)；全年預計直接經濟效益為341.235萬元，其他經濟效益為427.725萬元(主要包括排土場占地費用、排渣運輸費用、節省的挖運設備配置費用等)。