淺談凹陷石灰石露天礦山坑線布置方式

（華新水泥股份有限公司，湖南 株洲 412000）

1 礦山概況

1.1 礦床地質及構造特征

礦區內出露的地層主要有：泥盆系中統跳馬澗組（D2t）、棋梓橋組（D2q）、泥盆系上統佘田橋組（D3s）和第四系（Q），其中棋梓橋組（D2q）為礦層附存地層，最大控制厚度139.00 m?？傮w為一傾向南東的單斜構造，巖層走向約為34°，由于受礦區外圍北北東向斷裂構造的影響，使得礦區內的棋梓橋組形成了一個北北東向展布的次一級的寬緩褶曲。

1.2 礦體特征

礦區水泥用石灰巖礦床賦存于泥盆系中統棋梓橋組第二巖性層（D2q2）中，屬覆蓋型巖溶礦床，呈層狀產出，地層總體走向北北東～南南西，沿傾向自北西向南東具舒緩波狀延伸，形成一個向北東揚起，軸向略傾向南西的傾伏寬緩褶曲，礦床地面形態中間高、南東、北西兩側低的低緩丘陵狀，山體總體呈北北東展向，自然地面標高最高為95.14 m、最低為39.68 m。

礦體呈層狀產出，沿傾向為一寬緩的向斜，在走向方向略有波狀起伏變化，整體產狀與地層產狀基本一致，走向北北東，傾向分別為104°～128°和302°～340°，傾角北西翼為4°～12°，南東翼為2°～28°，僅局部變化較大，在30°以上。礦體全部被第四系浮土覆蓋，露頭很少，礦區西、南兩個方向覆蓋的表土約11 m，土夾石約15 m。

2 礦山現狀（見圖1）

礦區范圍約1300畝，礦權范圍內保有儲量5500萬t，初步設計開采標高為75～12 m。根據礦體產狀及爆破警戒范圍內農戶的分布，東、北兩個方向已放棄開采，并對這個方向邊坡進行修整作為永久邊坡，將開采區轉為西、南兩個方向及深部擴大范圍以內，所以當前表土和土夾石是影響成本的主要因素。

礦權變更后的面積為800畝，加上從開采深度上擴大范圍，資源量可達6000萬t，能夠滿足水泥廠生產需要。礦山當前采用移動坑線開拓方式，開采臺階分別為+12 m、+24 m、+36 m、+48 m及+60 m。

圖1 礦山現狀

表1 開拓方式優缺點

表2 礦體平均化學成分（%）

3 當前移動坑線布置方式問題分析

移動坑線開拓時，在開采過程中，開拓坑線隨一側工作幫推進而移動，直到工作線推進到最終開采境界，才在最終邊幫上固定下來。

3.1 移動坑線開拓方式的使用范圍

（1）礦床地質或水文地勘不清楚，又要立即投產的礦山。（2）用于急傾斜礦山，以縮短建設周期，減少基建工程量。（3）今后需要改擴建的礦山。（4）在露天礦坑底開采時，為減少擴幫工程量，可以選在移動坑線。

3.2 移動坑線開拓方式在當前礦山的優缺點分析

當前礦山采用的開拓方式為移動坑線布置方式，即坑線隨著采區的移動而變動，這種開拓方式優缺分析見表1。

3.3 當前坑線布置方式產生的剝離情況分析

根據礦山開采現狀，如按照移動坑線布置，礦山現在主要開采標高為75～12 m（按12 m臺階高度計算共5個臺階，CaO均值按為47%），主采區的西側和南側總開采工作線長度為600～800 m（按700 m計），可以計算出礦山開采總寬度為140 m，其中表土剝離計劃寬度大約45～50 m。按礦山每年生產約280萬t石灰石，需要剝離表土和土夾石分別約為25萬m3左右，剝采比接近0.41，剝離成本較大。

4 改進建議

4.1 優化開拓方式

鑒于移動坑線開拓方式具有超前剝離量較大、壓礦嚴重、經常性進行坑線維護等缺點，建議將開拓方式變為固定坑線，即當坑線沿露天礦最終邊幫（非工作幫）設置時，運輸干線除隨采礦工作的開展而延深（深凹）或縮短（山坡）外，不作任何移動，

如改為固定坑線開拓方式，盡快將礦區北東、北兩個方向邊坡進行處理，形成終了邊坡，使該區域邊幫由工作幫轉為非工作幫并將坑線布置在這兩個方向，形成固定坑線。根據礦石實際需求核算：石灰石年需求量為280萬t，可推算出剝采總寬度為120 m。

4.2 搭配建議（見表2、表3、表4）

（1）石灰石搭配基本方案。

①礦巖質量。此外，土夾石是由于石灰石孤石中夾有黏土，CaO含量約37%～41%之間，沒有其他有害物質，可以跟優質石灰石搭配利用。

②礦石搭配方案。該礦山石灰石搭配方案較為簡單，即優質石灰石與土夾石按照7∶3即可滿足生料質量要求，另外生料中需要用礦山第四系覆蓋層表土代替外購黏土。

（2）采場布置方案。

由于礦山+48 m以上有土夾石，土夾石主要問題是CaO含量約為37%～45%，而+48 m以下石灰巖CaO約49%～51%，其它指標在合理范圍以內。

根據質量指標CaO控制在46%～48%以內，所以+48 m以下的優質石灰巖和+48上部的土夾石可按照7∶3搭配，這樣一來：+48 m以上兩個平臺年開采總寬度為42 m（考慮到48～60 m有部分石灰石），下部3個臺階年推進總寬度為78 m，每個臺階平均推進26 m，這樣可以完成年生產計劃。

如此推算：改為固定坑線后，礦山剝離量主要集中在表土，而土夾石全部可以搭配，無形中減少了25 m寬度的超前剝離量，即每年的剝離量可減少一半。

5 綜合效益

（1）減少25 m寬度的超前剝離量，相當于減少50%的剝離量，綜合年度剝離量由50萬m3降至25萬m3以內，剝采比由0.41降為0.2，剝離成本降低50%。

（2）將坑線布置在非工作幫，有效避免壓礦現象，有利于上下多臺階同時搭配開采，提高資源綜合利用率。

（3）避免重復修路，降低了坑線開拓費用和維護費用。

（4）有效避免窩工和開采秩序混亂的情況，有效提升礦山整體生產效率。

6 結 論

對于表土和土夾石層較厚的石灰巖礦山，基建期過后采用固定坑線布置的開拓方式相對更為合理。