礦山剝采結(jié)合安全小平臺開采的設(shè)計方案

田中彪

摘要：本礦采用小平臺開采方案減少和防止礦山露天開采發(fā)生重大事故，保障采礦過程安全，保障礦山職工人身安全和身心健康，促進礦業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：礦山 安全小平臺開采 方案

1 石灰石礦的基本現(xiàn)狀與概況

石河子南山水泥廠石灰石礦位于沙灣縣境內(nèi)的寧家河上游，水泥廠所在地石場鎮(zhèn)18公里處，公路通至2號礦體1796.7米水平。南山水泥廠所在地石場鎮(zhèn)位于石河子市215°方位，距離為68公里，礦區(qū)位于石場鎮(zhèn)223°。礦區(qū)中心地理坐標：東徑85°34′，北緯43°53′，面積0.8028Km2。礦區(qū)位于天山山脈北坡，山坡陡峻，山谷狹窄，海拔2041米左右，比高450米左右，寧家河自南向北穿過礦區(qū)，將礦區(qū)分為東西兩部分，河水梯度大，流速快，是礦區(qū)的主要水源。

2 擬選新開采方案的原因和主要特點

2.1 原因：本礦自上世紀60年代建礦至今，一直用簡陋的生產(chǎn)方式，只采不剝，采富棄貧，由于原生產(chǎn)方式不僅浪費了有限的礦產(chǎn)資源，且礦山安全生產(chǎn)問題日益突出，本礦山開采規(guī)模較小，裝備條件較差，技術(shù)力量薄弱，山高陡峻、坍塌、滑坡、掉石頭，冬春交替滑動季節(jié)等特殊地形、地貌、地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害，建議應(yīng)采用新的開采方案——安全小平臺開采。

2.2 特點：做到資源開發(fā)，提高效益、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護并舉，減少重大事故，生產(chǎn)不斷發(fā)展，保護職工的安全和健康，穩(wěn)定人心，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。

3 剝采結(jié)合安全小平臺技術(shù)方案

3.1 開采技術(shù)條件 礦床距廠區(qū)較近，運輸方便，資源量測算最低標高均在最低侵蝕面以上的一種—低山林帶。礦床水文地質(zhì)簡單，但礦床為兩個不相連的獨立礦體。相對高差大、厚度小，礦床開采底平面不在一個水平上，給機械化開采帶來很大困難，且礦體傾斜于頂板巖石的腹部，剝采比較大，地勢狹窄，在礦區(qū)附近沒有適當?shù)膹U石排土場，從地形上來看坡度均在45°左右。

3.2 設(shè)計方案 ①開采對象礦區(qū)范圍由17個控制拐點構(gòu)成，根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀和礦體賦存狀況，本開采方案主要開采對象為寧家河?xùn)|岸Ⅰ號礦體和Ⅱ號礦體段石灰?guī)r礦。②開采方式，根據(jù)礦體的賦存條件，埋藏深度，礦區(qū)特殊的地形地質(zhì)條件，選用露天開采方式進行開采。③開拓方案，溜槽+公路開拓。④開采順序，自上而下。⑤采礦方法，沿礦體走向水平分層自上而下的小平臺開采，多排淺眼瞬發(fā)擠壓爆破崩礦。⑥工作制度：根據(jù)礦山特點，采用不連續(xù)周工作制度。即350天/年；2班/天；8小時/班；即常日班，爆破和輔助生產(chǎn)為1班/天。⑦礦石運輸、自卸汽車運輸。

4 礦山開拓方法的選擇

根據(jù)礦區(qū)地形高差大，山坡自然坡度變化在45度之間，涉及范圍為出露石灰?guī)r和凝灰?guī)r，浮土覆蓋不大，地表由于風(fēng)化剝蝕作用及構(gòu)造等影響形成較大的陡壁、陡巖，山體厚度小，地形狹窄，機械設(shè)備作業(yè)困難，故只能采用淺眼爆破，即小平臺上打眼—溜槽放礦—公路開拓運輸方案。這樣既利用了前期公路開拓的運礦公路，且礦區(qū)已通公路的便利條件。根據(jù)設(shè)計確定的開拓運輸方案，礦山后期開采系統(tǒng)基建工程主要包括：Ⅰ號礦體采標高1640m—1947m放礦溜槽及1940m基建工作中平臺開拓；Ⅰ號礦體1800m—2025m放礦溜槽及2025m基建工作平臺開。

5 采礦

主要采礦工藝過程為：穿孔（空壓機向穿孔設(shè)備供風(fēng)）→爆破→工作面清理→運輸→（礦石運往水泥廠，廢石運往石場）。

5.1 采礦方法：

5.1.1 根據(jù)礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀、礦山地形、地質(zhì)條件、礦石質(zhì)量及爆破安全的綜合因素，確定本礦山采礦方法自上而下，水平分層，高臺段小臺階依次推進的露天采礦方法。礦體最低標高1800m水平，最高標高1950m水平，上面覆蓋晶凝灰?guī)r90m左右。礦體上廢石覆蓋最低標高2040m水平。由于地形為陡峭山脊，公路只能通到1800m水平。鑒于礦床地形特征，高差大以及開采技術(shù)條件，把整個礦體開采分幾個階段（臺段）H，每H=30—40m一次開采高度h=3m，采場要素：最小工作平臺長度40m,寬度10m，工作臺階3m，工作臺段坡面角75°，最終臺段高度30m，最終工作臺段坡面角30°左右。

5.1.2 技術(shù)要求：本礦安全小平臺開采方法主要在現(xiàn)有的設(shè)備條件，遵循“采剝并舉，剝離先行”的原則，采用高臺段小臺階始終從上而下的打眼方法，通過布置合理的炮孔位置確定適宜的裝藥量。采用淺眼爆破法，使布置在同一平臺所有炮孔一次同時起爆直接把巖面礦石一次性掀到溜槽，通過溜槽滾落到裝礦水平面上，減少高差運輸，并形成規(guī)則的安全水平。①穿孔：穿孔采用7655型手持鑿巖機打直徑為36mm的孔，鉆孔傾角75度—90度，使頂、底部炮眼的抵抗線達到一致，并通過炮眼的方向來確定巖面的邊坡角度。該鉆機使用氣壓0.7mpa耗氣量2.6立方米，爆破后產(chǎn)生的大塊礦石用7655型手持鑿巖機打眼進行二次爆破。②爆破：礦石采用多排瞬發(fā)擠壓爆破方法，處理大塊礦石采用手持鑿巖機打淺眼爆破，嚴禁使用裸露藥包爆破，裝藥后的余孔用炮泥添實，爆破參數(shù)最小抵抗線1.6m孔距2m排間距1.5—2m，孔深3m單孔爆破量9立方米，根據(jù)礦山實際情況和生產(chǎn)經(jīng)驗，適時對爆破參數(shù)進行合理修正，多排孔采用三角眼布置法，前排孔的深度略大于后排孔的深度，而后排孔的抵抗線要略小于前排孔，這樣形成的平臺略有斜度，使爆落后的巖石盡可能少的殘留在平臺上。③工作面清理。爆破后，15分鐘進入工作平臺對工作面進行清理。全班人員從上往下用撬杠把爆破后的殘留在平臺上的大塊石頭及邊坡有裂縫快要掉的石頭撬掉，進行安全處理，最后采用4L—20/8型空壓機供風(fēng)，用風(fēng)把工作平臺殘留的小的塊狀碎的石頭吹干凈，這樣為下班打眼作業(yè)做好準備，及對底部裝車平臺采裝安全消除隱患。④礦巖爆破及工作面清理干凈后，塊度大于45mm的礦石在工作平臺采用人工或用7655型手持鑿巖機打眼進行二次爆破。爆破后用裝載機鏟裝入運輸車運往水泥廠機械破碎工段或石灰煅燒工段，廢石則運往設(shè)在礦區(qū)北側(cè)的廢石場排放。⑤供風(fēng)：采用電動空壓機固定式供風(fēng)站供風(fēng)方式向鑿巖機供風(fēng)，供風(fēng)站利用礦山已有建筑設(shè)備，選用4L20/8型電動空壓機3臺，設(shè)備排放量20立方米/排氣壓力0.7mpa。

6 爆破設(shè)計參數(shù)和階段及開采高度

6.1 階段高度H，整個礦體海拔高，為狹窄山脊，中間無法設(shè)運輸平臺。礦石爆下后只能直接沿安全小平臺到放礦溜槽滾落到采場底部1800米水平，由于采場高度較高，現(xiàn)采用高階段分層開采，整個采場從上到下分幾個階段，每個階段有開段溝（放礦溜槽），使上部豎條帶（安全平臺上）爆落后的礦巖通過開段溝堆積到運輸平臺上，每階段為40米。

6.2 作業(yè)臺階高度即一次開采高度h。據(jù)所選用穿孔設(shè)備的有效鉆進深度，從經(jīng)濟安全和技術(shù)上綜合考慮，在一豎條采掘帶上，一個階段分幾次才能開采到底，一次開采高度以打眼設(shè)備性能而定，本礦一次開采高度h為3米。

6.3 炮孔直徑：根據(jù)所選用的穿孔設(shè)備7655型鑿巖機，確定鑿巖炮孔直徑d=36mm

6.4 底盤最小抵抗線：為了保證臺階底部獲得預(yù)期爆破效果，減少盲孔率及巖坎，且最小抵抗線W的大小決定了安全小平臺的高度。W只能根據(jù)爆破方法確定，應(yīng)使爆落的礦巖的絕大部分一次性落到開段溝（即放礦溜槽）滾到底部，W太大，大部分巖石推不下去，留在小平臺上，影響第二次在小平臺上打眼，W太小，爆后的礦石量滿足不了生產(chǎn)的需要，小平臺上站不住人繼續(xù)作業(yè)，本礦石中等堅硬，一般情況確定最小抵抗線W=（0.5～0.9）h取1.5m為宜。

6.5 炮孔眼距α。根據(jù)裝藥量與W的匹配，與形成安全小平臺及大塊的減少，一般情況下采用多排梅花型布眼方式，采用的炮眼間距1.5m左右。

6.6 單孔裝藥量。單孔裝藥量與巖石性質(zhì)、臺階自由面?zhèn)€數(shù)、炸藥種類、炮眼直徑、抵抗線等多種因素有關(guān)，爆后必須保證爆后各孔自行爆出瀑破漏斗，并使孔之間的漏斗聯(lián)結(jié)在一起，成為規(guī)則的安全小平臺，標準單孔裝藥量確定Q=0.7KV3；（K單耗取0.2）①當高=2.8m，寬=2m時，Q=1568g，長=2m②當高=2.8m，寬=1.5m時，Q=1508g，長=1.8m③當高=2.8m，寬=2.5m時，Q=2450g，長=2.5m。

6.7 單孔平均爆破量V=a×H×W=2×2.8×2=11.2立方米

7 方案目的與結(jié)論

通過改造安全小平臺加溜槽落礦，可減少和防止礦山露天開采發(fā)生重大事故，保障采礦過程安全，保障礦山職工人身安全和身心健康，促進礦業(yè)發(fā)展。提高經(jīng)濟和社會效益，提高爆破采礦工效，較大幅度提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。