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(zhì)及構(gòu)造特征

礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有：泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）、棋梓橋組（D2q）、泥盆系上統(tǒng)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。總體為一傾向南東的單斜構(gòu)造，巖層走向約為34°，由于受礦區(qū)外圍北北東向斷裂構(gòu)造的影響，使得礦區(qū)內(nèi)的棋梓橋組形成了一個(gè)北北東向展布的次一級(jí)的寬緩褶曲。

1.2 礦體特征

礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦床賦存于泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組第二巖性層（D2q2）中，屬覆蓋型巖溶礦床，呈層狀產(chǎn)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(gè)向北東揚(yáng)起，軸向略傾向南西的傾伏寬緩褶曲，礦床地面形態(tài)中間高、南東、北西兩側(cè)低的低緩丘陵?duì)睿襟w總體呈北北東展向，自然地面標(biāo)高最高為95.14 m、最低為39.68 m。

礦體呈層狀產(chǎn)出，沿傾向?yàn)橐粚捑彽南蛐保谧呦蚍较蚵杂胁钇鸱兓?，整體產(chǎn)狀與地層產(chǎn)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(qū)西、南兩個(gè)方向覆蓋的表土約11 m，土夾石約15 m。

2 礦山現(xiàn)狀（見圖1）

礦區(qū)范圍約1300畝，礦權(quán)范圍內(nèi)保有儲(chǔ)量5500萬t，初步設(shè)計(jì)開采標(biāo)高為75～12 m。根據(jù)礦體產(chǎn)狀及爆破警戒范圍內(nèi)農(nóng)戶的分布，東、北兩個(gè)方向已放棄開采，并對(duì)這個(gè)方向邊坡進(jìn)行修整作為永久邊坡，將開采區(qū)轉(zhuǎn)為西、南兩個(gè)方向及深部擴(kuò)大范圍以內(nèi)，所以當(dāng)前表土和土夾石是影響成本的主要因素。

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

圖1 礦山現(xiàn)狀

表1 開拓方式優(yōu)缺點(diǎn)

表2 礦體平均化學(xué)成分（%）

3 當(dāng)前移動(dòng)坑線布置方式問題分析

移動(dòng)坑線開拓時(shí)，在開采過程中，開拓坑線隨一側(cè)工作幫推進(jìn)而移動(dòng)，直到工作線推進(jìn)到最終開采境界，才在最終邊幫上固定下來。

3.1 移動(dòng)坑線開拓方式的使用范圍

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

3.2 移動(dòng)坑線開拓方式在當(dāng)前礦山的優(yōu)缺點(diǎn)分析

當(dāng)前礦山采用的開拓方式為移動(dòng)坑線布置方式，即坑線隨著采區(qū)的移動(dòng)而變動(dòng)，這種開拓方式優(yōu)缺分析見表1。

3.3 當(dāng)前坑線布置方式產(chǎn)生的剝離情況分析

根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀，如按照移動(dòng)坑線布置，礦山現(xiàn)在主要開采標(biāo)高為75～12 m（按12 m臺(tái)階高度計(jì)算共5個(gè)臺(tái)階，CaO均值按為47%），主采區(qū)的西側(cè)和南側(cè)總開采工作線長度為600～800 m（按700 m計(jì)），可以計(jì)算出礦山開采總寬度為140 m，其中表土剝離計(jì)劃寬度大約45～50 m。按礦山每年生產(chǎn)約280萬t石灰石，需要?jiǎng)冸x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(jìn)建議

4.1 優(yōu)化開拓方式

鑒于移動(dòng)坑線開拓方式具有超前剝離量較大、壓礦嚴(yán)重、經(jīng)常性進(jìn)行坑線維護(hù)等缺點(diǎn)，建議將開拓方式變?yōu)楣潭泳€，即當(dāng)坑線沿露天礦最終邊幫（非工作幫）設(shè)置時(shí)，運(yùn)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(dòng)，

如改為固定坑線開拓方式，盡快將礦區(qū)北東、北兩個(gè)方向邊坡進(jìn)行處理，形成終了邊坡，使該區(qū)域邊幫由工作幫轉(zhuǎn)為非工作幫并將坑線布置在這兩個(gè)方向，形成固定坑線。根據(jù)礦石實(shí)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(zhì)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(zhì)，可以跟優(yōu)質(zhì)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(yōu)質(zhì)石灰石與土夾石按照7∶3即可滿足生料質(zhì)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?guī)rCaO約49%～51%，其它指標(biāo)在合理范圍以內(nèi)。

根據(jù)質(zhì)量指標(biāo)CaO控制在46%～48%以內(nèi)，所以+48 m以下的優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r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(gè)平臺(tái)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(gè)臺(tái)階年推進(jìn)總寬度為78 m，每個(gè)臺(tái)階平均推進(jìn)26 m，這樣可以完成年生產(chǎn)計(jì)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(dāng)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(nèi)，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(xiàn)象，有利于上下多臺(tái)階同時(shí)搭配開采，提高資源綜合利用率。

（3）避免重復(fù)修路，降低了坑線開拓費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)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(chǎn)效率。

6 結(jié) 論

對(duì)于表土和土夾石層較厚的石灰?guī)r礦山，基建期過后采用固定坑線布置的開拓方式相對(duì)更為合理。