石灰石露天礦開(kāi)采技術(shù)及設(shè)備優(yōu)化配置策略

王 博

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100161）

0 引言

現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提升石灰石露天礦的開(kāi)采效率產(chǎn)生了極大的影響。只有針對(duì)當(dāng)前石灰石露天礦開(kāi)采現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，不斷提升開(kāi)采技術(shù)手段，優(yōu)化設(shè)備配置，才能保障露天礦開(kāi)采工作穩(wěn)步有序開(kāi)展，同時(shí)也能最大限度降低能源消耗，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

1 石灰石露天礦開(kāi)采現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國(guó)石灰石礦的總面積大約為43.8 萬(wàn)平方千米，是我國(guó)國(guó)土面積的1/20 左右，已經(jīng)探明的礦點(diǎn)超過(guò)1000處，儲(chǔ)存量542 億噸。水泥制造過(guò)程中使用最多的原材料是石灰石，隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)于水泥等施工材料的需求不斷增加，我國(guó)每年所使用的石灰石礦達(dá)11 億噸，且呈不斷上升趨勢(shì)，面對(duì)不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，傳統(tǒng)采礦技術(shù)和方法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)于石灰石礦的需求量。因此，只有不斷提升采礦技術(shù)，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化配置，才能不斷提升開(kāi)采效率。

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)更新與發(fā)展的速度不斷加快，越來(lái)越多先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備被廣泛應(yīng)用到石灰石礦開(kāi)采過(guò)程中，與此同時(shí)，也應(yīng)當(dāng)不斷更新與優(yōu)化采礦技術(shù)與設(shè)備，在逐步提升開(kāi)采技術(shù)的過(guò)程中，還應(yīng)對(duì)采礦設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理化配置。如，露天采礦機(jī)應(yīng)用到采礦工作中，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性開(kāi)采作業(yè)，有效提升采礦效率與質(zhì)量，還可采用帶式運(yùn)輸系統(tǒng)和露天采礦機(jī)配合，以減少運(yùn)輸距離，節(jié)約成本，大幅度提升采礦效率，為我國(guó)石灰石礦開(kāi)采事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

2 某石灰石采礦場(chǎng)概況

某石灰石礦位于某市兩鎮(zhèn)接壤處，東西長(zhǎng)約3300 m，南北寬1600 m，開(kāi)采面積為1.2 km2。礦區(qū)主要為低山丘陵區(qū)域，海拔最高為268.02 m，最低為52.3 m，該區(qū)域內(nèi)礦石儲(chǔ)存量豐富，達(dá)3.2 億噸，CaO 含量較高，整體平均可達(dá)54%以上，屬于大型優(yōu)質(zhì)露天石灰石礦山。礦山+55 m 標(biāo)高以上為山坡露天開(kāi)采，+55～-40 m 轉(zhuǎn)入凹陷露天開(kāi)采，礦山開(kāi)采臺(tái)階頂面標(biāo)高+250 m，最低開(kāi)采標(biāo)高-40 m。礦山開(kāi)采南北寬160～730 m，東西長(zhǎng)2300 m。設(shè)計(jì)開(kāi)采能力為220 萬(wàn)噸/年，為了滿足提產(chǎn)要求，不斷增加設(shè)備與人力投入的條件下，開(kāi)采能力也大幅提升，達(dá)到280 萬(wàn)噸，且依然持續(xù)提升。

3 礦山設(shè)備配置評(píng)估

3.1 穿孔設(shè)備

隨著技術(shù)的不斷更新，低風(fēng)壓固定式空壓機(jī)由于效率低、能耗高、排渣困難等缺點(diǎn)而逐漸被淘汰，移動(dòng)式空壓機(jī)逐漸得到了廣泛應(yīng)用。固定式低風(fēng)壓空壓機(jī)逐漸被淘汰掉，一般只適用于中硬以下巖石穿孔切削，牙輪鉆機(jī)逐漸被淘汰，中、高風(fēng)壓縮機(jī)逐漸得到廣泛應(yīng)用，并且替代普通風(fēng)壓縮機(jī)，鉆機(jī)的整體效率也大幅度提升了2～4 倍。全液壓潛孔鉆機(jī)可實(shí)現(xiàn)全方位角度穿孔，且效率更高、速度更快，其性能也明顯得到改善，對(duì)于其他潛孔鉆機(jī)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分礦山在運(yùn)用過(guò)程中都要鋪設(shè)風(fēng)管線路，在設(shè)備移動(dòng)過(guò)程中，還需要對(duì)風(fēng)管線路進(jìn)行移動(dòng)，導(dǎo)致大量的人力、物力、財(cái)力浪費(fèi)。全液壓潛孔鉆機(jī)使用過(guò)程中不需要提前鋪設(shè)固定風(fēng)管，也不用移動(dòng)風(fēng)管[2]。

3.2 鏟裝設(shè)備

液壓鏟裝設(shè)備和傳統(tǒng)機(jī)械鏟設(shè)備相比，液壓式挖掘機(jī)在節(jié)能方面優(yōu)勢(shì)更加突出，同時(shí)，其自身重量也比較輕，能夠在陡坡上進(jìn)行挖掘操作，便于開(kāi)采。其次，裝載機(jī)更加靈活，操作流程比較簡(jiǎn)單，爆堆高度為1/2 倍左右時(shí)，其裝載效率最高。挖掘機(jī)通常更為適合處理有根底且爆破效果并不理想的爆堆，高度較低的情況下裝載效率較差、鏟裝率較高。爆堆高度較低的情況下鏟裝效率下降，尾部動(dòng)力電纜線會(huì)出現(xiàn)破裂受損的情況。石灰石礦開(kāi)采過(guò)程中，在選擇設(shè)備類型時(shí)，應(yīng)綜合考慮設(shè)備自身的優(yōu)缺點(diǎn)，并且對(duì)比、分析礦山作業(yè)面特征，從而確定裝載機(jī)以及挖掘機(jī)共同使用開(kāi)展作業(yè)的模式，兩者之間也能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，爆堆爆破效果較好的適合裝載機(jī)，爆堆高度較高，同時(shí)存在根底時(shí)，采用挖掘機(jī)裝載。

3.3 遠(yuǎn)程長(zhǎng)皮帶輸送機(jī)

礦區(qū)距離工廠相對(duì)較遠(yuǎn)，途中經(jīng)過(guò)平原、林區(qū)、水庫(kù)等各種地形，為了保障石灰石礦能夠高效、低成本的運(yùn)輸?shù)綇S區(qū)，就要根據(jù)周邊環(huán)境狀況，合理選擇運(yùn)輸方案，最終確定使用長(zhǎng)皮帶運(yùn)輸機(jī)。由于帶式運(yùn)輸機(jī)爬坡能力較強(qiáng)，且運(yùn)力大，成本是汽運(yùn)成本的1/7。采用長(zhǎng)皮帶運(yùn)輸，雖然前期的投入成本相對(duì)較高，但是運(yùn)輸效率高，同時(shí)也能極大提升節(jié)能效益，所以是今后礦山運(yùn)輸?shù)闹饕l(fā)展方向[3]。

3.4 其他設(shè)備

石灰石礦通常會(huì)配有壓路機(jī)與平地機(jī)，首先應(yīng)保障路面整潔，同時(shí)還應(yīng)盡量避免運(yùn)輸車輛輪胎出現(xiàn)磨損的情況，避免輪胎被異物扎破，這樣也能有效延長(zhǎng)輪胎的實(shí)際使用壽命。當(dāng)前礦山輪胎的平均使用壽命在40 000 h 以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)2000 h 的一般正常使用壽命。

3.5 開(kāi)采技術(shù)

該礦主要使用的是臺(tái)階式分層開(kāi)采模式，采場(chǎng)爆破除了要保證整體效果之外，還應(yīng)控制爆堆高度不要太高，且避免出現(xiàn)坍炮的情況。礦山技術(shù)工作人員應(yīng)針對(duì)礦山的技術(shù)要求與特點(diǎn)，設(shè)計(jì)與規(guī)劃合理的爆破網(wǎng)，并通過(guò)不斷的實(shí)踐進(jìn)一步完善。當(dāng)前礦山使用的爆破參數(shù)在7.5 m×5.5 m，深度15 m，超深1.5 m，直線式布孔，通過(guò)串并聯(lián)方式進(jìn)行連接，微差時(shí)間25 ms，單段最大藥量應(yīng)嚴(yán)格控制在1000 kg 以內(nèi)。爆破效果好，且高度理想，空氣沖擊波與地震效應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格控制，裝載機(jī)鏟裝效率也比較高。需要注意的是不能一味地降低單耗，要結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)提升單耗，這樣能夠有效降低裝載成本，總成本自然也會(huì)降低[4]。

3.6 礦山開(kāi)采技術(shù)及設(shè)備配置

（1）和傳統(tǒng)的人工裝藥方式對(duì)比，露天采礦過(guò)程中使用銨油炸藥車進(jìn)行裝藥作業(yè)，這樣能夠有效降低相關(guān)人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也極大提升了裝藥的安全性與效率，成本也得以降低。當(dāng)前，受多方面因素的影響，銨油炸藥車并未得到推廣，隨著技術(shù)的不斷完善，混制裝藥車是今后的主要發(fā)展方向，并將得到推廣及應(yīng)用。

（2）二次破碎時(shí)主要使用的是碎石器，這樣能避免二次爆破對(duì)周邊環(huán)境以及設(shè)備造成的影響，如粉塵、噪聲或者是有毒氣體的危害等，在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)必備碎石器。

（3）使用直線布孔的方式，能有效改善爆破后裂現(xiàn)象，同時(shí)也為接下來(lái)的布孔創(chuàng)造有利條件，保證抵抗線相一致，可借鑒采用。

通過(guò)對(duì)該礦設(shè)計(jì)方案與生產(chǎn)能力分析，經(jīng)過(guò)評(píng)估確定設(shè)備配置方案（表1）。

表1 礦山主要配置設(shè)備

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市建設(shè)與發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)于石灰石礦產(chǎn)資源的整體需求量也在不斷增加，傳統(tǒng)開(kāi)采模式已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際需求，只有不斷更新與優(yōu)化開(kāi)采技術(shù)與設(shè)備配置，才能不斷提升開(kāi)采效率與質(zhì)量。要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合礦山實(shí)際情況，合理選擇開(kāi)采運(yùn)輸設(shè)備及技術(shù)，才能夠保障礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)穩(wěn)步有序開(kāi)展。