山东鲁碧建材有限公司 山东莱芜市钢城区 271107
摘要：我公司小上峪石灰石矿根据矿山实际情况对缓倾斜露天矿顺倾向采矿法进行改进，采用由上而下顺倾向与水平分段相结合、横向爆破、沿走向运输、多台阶同步推进的采矿方法，使矿石回采率达到 95% 以上，贫化率低于 2%，结合目前石灰石资源形势，为公司经济效益提升效果显著。
关键词：石灰石矿；采矿；改进
山东鲁碧建材有限公司小上峪石灰石矿为典型的缓倾斜山坡露天矿，设计采用了由上而下顺倾向纵向开采的采矿方法，使矿石损失、贫化率得到很大程度地控制。但由于台阶工作平台不水平，给穿爆、采装和运输带来了一些不便，致使设备工作效率低，矿山开采状况杂乱。为此，根据矿山实际情况对缓倾斜露天矿顺倾向采矿法进行了改进，并取得了良好的应用效果。
1 生产现状及存在的问题
小上峪石灰石矿于2007年正式生产。马家沟组土峪段（OMt）矿层的顶部，为灰黄、土黄色中薄层状泥晶白云岩、角砾状白云岩夹灰质白云岩，厚度37.0m。区内主要发育北北西向断裂，主要有铜冶店～孙祖断裂和小上峪断裂。近东西向断裂规模较小。区内主要发育单斜岩层，岩层产状一般走向290°～340°，倾向NE，倾角13°～25°。根据1：2000地质测量和槽探、采石场揭露，区内340m标高以上，岩矿石较完整，岩溶、裂隙不甚发育。地表有植被覆盖，含土层厚度一般不超过1m。根据地表取样，剥去表面浮土后，其化学组分含量与钻孔中无甚变化。340m标高以下，岩溶、裂隙较上部发育。主要为沿近南北向的节理、裂隙，经地表水常年溶蚀，发育有溶沟、溶槽，宽度0.2m~1.0m，含泥厚度可达2m以上。年采剥总量150 万 t，矿石台阶 10m，穿孔设备为 YQ - 150 潜孔钻，铲装设备为3台 4m3JCB挖掘机，及2台3m3CASE挖掘机、3台1.8m3CAT挖掘机，采用 42t 和65吨自卸汽车运输。
生产中存在的主要问题有：
（1）原设计采用由上而下顺倾向开采的采矿方法。上部矿层以最低开采厚度 3m 为起点（3m 以下采用挖掘设备开采的方法回收），，每延深到 10m 为一个台阶，上部3m矿石甩到下部进行供矿，中间白云质灰岩层采用由上而下顺倾向纵向一次性进入建筑骨料生产；下部矿层也以最低开采厚度 3m 为起点，每延深到10m 为一个台阶后顺倾向开采。除部分上部矿层水平开采外，将近全部采剥总量的 2/ 3 的夹层、下部矿层和部分上部矿层是在缓倾斜条件下开采的。尤其目前在由北向南自上而下的推进过程中，台阶工作平台倾斜角度越来越趋于大值，穿爆、采装、运输的难度增大。
（2）台阶深孔爆破采用梅花形布眼、排间微差爆破，爆破方向为较常用的垂直于矿体走向的纵向爆破。由于台阶工作平台倾角的存在，下部台阶对上一台阶的爆破区存有一个随台阶工作平台倾角 H增大而增大的夹制作用力，爆破效果难以控制，根底、后冲现象时常发生。尤其是台阶工作平台的倾斜角度难以以孔深来控制其稳定不变，致使台阶工作平台凹凸不平，生产现场杂乱无章，且易造成恶性循环。
（3）由于台阶工作平台有13°～25°的倾角，汽车沿走向装车和行车比较危险，大倾斜坡度处很容易造成侧翻。所以临时路段基本上采取沿倾向装车、行车，半轴等汽车传动部件磨损快，消耗很大，汽车起动断轴后挖掘设备就得停产，铲装、运输工作效率受到严重制约。同时，由于台阶工作平台坡度的存在，潜孔钻、挖掘机的工作难度也增大，存在稳钻难、易卡钻和工作平台挖不平整等问题。
（4）矿山现有 8台挖掘机（其中 6台采矿、1 台剥离、1台备用），3 台潜孔钻。为了避免设备移动频繁，上部 450 水平台段在预留最小工作平台、确保回采矿量的基础上已接近征地边界，而440西山水平台段运输距离较远，平台最宽处达 70 余米。虽然矿层越来越厚，但是夹层也较多，不利于供矿的连续性，影响生产效率。
2 改进方法
（1）采用顺倾向与水平分段相联合的采矿方法，将下部矿层的开采尽可能多地转化为水平开采（如图 1 所示）。上部矿层和中部夹层的开采方法不变，下部矿层采用先以最低开采厚度 2m 为起点，每延深到 7m 后为一个台阶进行水平开采，采到台阶高度降至 3m 时再与下一个台阶并段形成 10m 的台阶继续水平开采。依次类推，台阶高度每降到 3m 时与下一个台阶并段。
图1 顺倾向与水平分段联合采矿法示意图
采用该方法，下部矿层有近 2/ 3 的矿石可变成水平开采，大大改善了开采环境。当然，这样会使下部矿层台阶增多 2 个，看上去会多损失 2 个台阶起点的 2m 以下部分矿石，目前我公司针对夹层矿进入到建筑骨料生产，使更多需要剥离排废的夹层矿石进行资源回收利用，做到科学管控、精益采矿，更大限度的提高了经济效益和生产效率。
（2）倾斜台阶除采用清碴爆破、倾斜眼和减少爆破排数等方法来改善深孔爆破效果外，采用纵向开采横向爆破，使爆破方向垂直台阶工作平台倾斜方向，可以避免下部台阶对爆区的夹制作用，从而获得近似水平台阶的爆破环境，达到良好爆破效果，台阶工作平台的倾斜角度的稳定性也容易控制。
（4）挖掘设备和 穿孔设备移动相对比较方便，在预留最小工作平台、确保回采矿量的基础上尽可能把下部矿层的台阶全部一起同步推进，这样可以减慢剥离夹层的推进速度、降低剥采比、滞后投资、争取效益。同时由于原地表矿层含泥率较高，质量略差于下部矿层，全部台阶同步推进也有利于配矿，提高输出矿石质量。剥离量集中在某一个台阶，这也正是缓倾斜露天矿的特殊点，而不象急倾斜矿山几乎每个台阶都既有矿又有岩，所以在采用采矿方法上应有其针对性和特殊性。
3 应用效果
经过近两年的采矿改进实践来看，小上峪石灰石整体矿山形成了自上而下顺倾向与水平分段相结合、横向爆破、延走向运输、多台阶同步开拓的采矿方法。加上高镁石灰石及建筑骨料的生产，矿石回收率大于95%，贫化率不足2%；通过半年来的化验统计来看，矿石合格率在75%，较以前矿石合格率提升50%，提高了产品合格率，为公司下道工序生产保证了原料质量。爆破后冲、底根明显减少，整个采场井然有序，随着石灰石资源越来越紧张的局面，下步矿山开采越来越科学化、规范化，改进后的采矿方法的优势会更加突出，效益会更加显著。
参考文献
[1]李 钟，卿玉国 缓倾斜露天矿顺倾向采矿法的改进 山东冶金 2003，2（25-1）
论文作者:王敬世
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/17
标签：台阶论文; 矿层论文; 矿石论文; 倾向论文; 水平论文; 工作论文; 平台论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;