某露天礦山擴(kuò)產(chǎn)方案設(shè)計(jì)研究

祖愛(ài)民 孫麗軍 劉允秋

(1.安慶市長(zhǎng)安安全技術(shù)培訓(xùn)咨詢(xún)中心 ；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

為適應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，依法、安全、合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源，某露天礦山現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模為5萬(wàn)m3/a，因發(fā)展需求，擬將生產(chǎn)規(guī)模提升至10萬(wàn)m3/a，因此，對(duì)礦山擴(kuò)產(chǎn)技改可行性進(jìn)行分析，并對(duì)礦山開(kāi)采境界、露天開(kāi)采邊幫結(jié)構(gòu)參數(shù)、采礦工藝等進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期滿足資源利用。

1 礦山概況

礦山現(xiàn)生產(chǎn)建筑石料用片麻巖5萬(wàn)m3/a。采用山坡露天開(kāi)采方式、公路-汽車(chē)運(yùn)輸方案，使用KQY90型潛孔鉆、YO18型鉆巖機(jī)鑿巖，中深孔爆破法采礦[1]。礦山已形成一個(gè)大的采坑，平面上呈不規(guī)則四邊形，采坑底部面積約4 120 m2，主體在原采礦權(quán)范圍內(nèi)。采坑邊坡頂部最高標(biāo)高為±181 m(西南側(cè))，最低底盤(pán)標(biāo)高為+91 m，最大高差為90 m。西南側(cè)分別形成+91，+120～130，+155，+166，+176 m 5級(jí)開(kāi)采平臺(tái)，各級(jí)平臺(tái)邊坡高度為19～29，25～35，11和10 m；邊坡坡度約66°。礦山原采礦工藝見(jiàn)圖1。

祖愛(ài)民(1965—),男,工程師,246000 安徽省安慶市。

圖1 礦山采礦工藝示意

礦山累計(jì)采出礦石量61.70萬(wàn)t，損失礦石量1.25萬(wàn)t，回采率為98%。礦山剝離的廢土(石)少部分堆放在露天采坑外側(cè)邊緣，其余的廢土(石)堆存在距采礦權(quán)南側(cè)邊界約240 m處的礦山運(yùn)輸?shù)缆肺鱾?cè)的山洼處。礦山建有一座石料破碎加工廠及生產(chǎn)附屬設(shè)施，位于礦區(qū)南側(cè)。礦山生產(chǎn)附屬設(shè)施包括材料庫(kù)、變電所、食堂、辦公室等。

2 擴(kuò)產(chǎn)技改可行性分析

按礦山工程垂直延深速度驗(yàn)證生產(chǎn)能力公式為

A=VPη(1-ρ)/H，

(1)

式中，A為礦石生產(chǎn)能力，萬(wàn)m3/a；V為礦山工程垂直延深速度，m/a；P為平均分層礦量，萬(wàn)m3；η為礦石平均回采率，%；ρ為廢石混入率，%；H為階段高度，m。

根據(jù)采用的開(kāi)拓方式及擬采用的采礦設(shè)備，礦山工程垂直延深速度V取13 m/a；主要分層的平均礦巖量不小于16萬(wàn)m3；根據(jù)礦體的產(chǎn)狀、礦體與圍巖接觸條件和開(kāi)采參數(shù)，礦石回采率取98%。計(jì)算得出生產(chǎn)能力達(dá)到13.5萬(wàn)m3/a。

按采礦有效工作線長(zhǎng)度驗(yàn)證礦山生產(chǎn)能力。山坡露天開(kāi)采，采用可布置1 m3全液壓挖掘機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)能力計(jì)算。一般情況下一個(gè)采掘帶采礦，每個(gè)分層的采礦工作線長(zhǎng)度平均為150 m，礦山可達(dá)到的生產(chǎn)能力為

A=QnL/L1,

(2)

式中,Q為1 m3全液壓挖掘機(jī)臺(tái)年綜合效率，10萬(wàn)m3/a；n為同時(shí)工作的采掘帶數(shù)，取1；L1為 一臺(tái)挖掘機(jī)占用的工作線長(zhǎng)度，50 m；L為 一個(gè)階段的工作線長(zhǎng)度，150 m。

計(jì)算得出礦山產(chǎn)能達(dá)到30萬(wàn)m3/a。

按經(jīng)濟(jì)合理服務(wù)年限計(jì)算生產(chǎn)能力。擬出讓采礦權(quán)范圍內(nèi)保有122b類(lèi)建筑石料用片麻巖礦石量97.32萬(wàn)m3(253.03萬(wàn)t)，根據(jù)露天采礦設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)按水平斷面法對(duì)露天開(kāi)采境界中的資源儲(chǔ)量進(jìn)行了計(jì)算，設(shè)計(jì)利用資源儲(chǔ)量為88.73萬(wàn)m3(230.70萬(wàn)t)。因此，設(shè)計(jì)資源利用率為

K=Q2/Q1,

(3)

式中，Q1為設(shè)計(jì)范圍保有的地質(zhì)資源儲(chǔ)量，萬(wàn)t；Q2為設(shè)計(jì)利用的資源儲(chǔ)量，萬(wàn)t。

計(jì)算得出設(shè)計(jì)資源利用率K=91.2%。

設(shè)計(jì)礦山回采率為98%，計(jì)算采出資源儲(chǔ)量為86.95萬(wàn)m3(226.07萬(wàn)t),擬出讓采礦權(quán)范圍內(nèi)剩余剝離量5.52萬(wàn)m3，計(jì)算采出礦石及廢石總量為92.47萬(wàn)m3。

礦山資源利用情況及服務(wù)年限見(jiàn)表1。

表1 礦山資源利用情況及服務(wù)年限

小型礦山經(jīng)濟(jì)合理服務(wù)年限為10 a左右。按設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模10萬(wàn)m3/a計(jì)算服務(wù)年限約9.24 a，礦山規(guī)模基本合理。通過(guò)以上驗(yàn)算，說(shuō)明露天開(kāi)采能完成建筑石料用片麻巖10萬(wàn)m3/a的生產(chǎn)規(guī)模，即該礦山擴(kuò)產(chǎn)技改方案可行。

3 礦床開(kāi)采方案設(shè)計(jì)

礦體無(wú)頂板圍巖，其地表為風(fēng)化層，平均厚約4 m，局部礦體直接出露地表。根據(jù)礦體賦存條件,宜采用露天開(kāi)采方式，而且礦山原采用露天開(kāi)采。該礦山坡度較陡，將汽車(chē)公路修到每一個(gè)臺(tái)階，基建工作量大，需要較大投資，難以實(shí)現(xiàn)分臺(tái)階開(kāi)采，本次設(shè)計(jì)選擇山坡露天分層開(kāi)采方式。

3.1 露天開(kāi)采境界內(nèi)邊幫結(jié)構(gòu)參數(shù)

開(kāi)采境界控制在擬出讓采礦權(quán)范圍內(nèi)，在充分考慮環(huán)保、安全的同時(shí)，最大限度地開(kāi)采和利用礦產(chǎn)資源，同時(shí)要遵循國(guó)家及安徽省有關(guān)法律、法規(guī)，符合國(guó)家安全規(guī)程，開(kāi)采境界內(nèi)的平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，境界圈定的結(jié)構(gòu)參數(shù)要有利于最終邊坡的穩(wěn)定，與礦山生產(chǎn)規(guī)模、礦巖物理性質(zhì)、開(kāi)采設(shè)備技術(shù)性能等相適應(yīng)[2-3]。根據(jù)地質(zhì)條件,露天采場(chǎng)邊坡參數(shù)在結(jié)合現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，按工程類(lèi)比法綜合確定，工藝參數(shù)按選用設(shè)備確定。本項(xiàng)目露天采場(chǎng)構(gòu)成要素見(jiàn)表2。

表2 露天采場(chǎng)構(gòu)成要素

3.2 采礦工藝

礦山為山坡露天礦，坡度較陡，不適合采用正規(guī)的分臺(tái)階開(kāi)采方式，采用自上而下分層開(kāi)采方式。設(shè)計(jì)最低開(kāi)采標(biāo)高為+90 m。為滿足國(guó)家安監(jiān)總局39號(hào)文件相關(guān)要求，實(shí)行分段開(kāi)采，先開(kāi)采+135 m以上的礦石，基建開(kāi)拓運(yùn)輸?shù)缆沸藿ㄖ?135 m，在+135 m建立上部裝運(yùn)平臺(tái)；后開(kāi)采+90～+135 m的礦石，以+90 m為裝運(yùn)平臺(tái)。基建期剝離+180 m 以上的少量廢石，并附產(chǎn)部分礦石，完成揭頂工作。

露天開(kāi)采邊幫分層開(kāi)采高15 m，采掘帶寬5.5 m，工作線長(zhǎng)20～100 m，生產(chǎn)平臺(tái)寬6.0 m。

將采剝作業(yè)面沿巖面走向方向劃分為一定厚度的豎條帶，即采掘帶[4-6]，從東向西、自上而下、從前而后開(kāi)采。露天礦山分層開(kāi)采示意見(jiàn)圖2。

圖2 露天礦山分層開(kāi)采示意

4 結(jié) 論

(1)結(jié)合礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀、礦體資源儲(chǔ)量，并對(duì)礦山生產(chǎn)能力進(jìn)行驗(yàn)算，通過(guò)擴(kuò)產(chǎn)技改，礦山生產(chǎn)能力可以由5萬(wàn)m3/a提升至10萬(wàn)m3/a。按照10萬(wàn)m3/a 的生產(chǎn)規(guī)模，計(jì)算全礦服務(wù)年限約9.24 a(不含技改基建期)。

(2)礦山采用公路運(yùn)輸開(kāi)拓方式，KQY90型潛孔鉆機(jī)鑿巖，1 m3全液壓挖掘機(jī)電鏟采裝，8 t汽車(chē)運(yùn)輸，自上而下分層開(kāi)采。

(3)利用原礦山已有的破碎加工廠，采用粗碎—細(xì)碎—分級(jí)工藝，最終產(chǎn)品可加工為0～5，5～16，16～32，32～40，40～60 mm不同粒級(jí)建筑石子。

[1] 王小忠，周開(kāi)旭，劉允秋.某露天礦山技改擴(kuò)建工程可行性研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2017(8):109-111.

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