遠(yuǎn)景采區(qū)復(fù)雜地質(zhì)石灰石生產(chǎn)工藝探討

閆 寒，王 強

（唐山三友礦山公司，河北 唐山 063101）

1 遠(yuǎn)景采區(qū)地質(zhì)復(fù)雜的因素分析

1.1 采空區(qū)波及影響

唐山三友礦山有限公司遠(yuǎn)景采區(qū)部分區(qū)域位于開灤集團(tuán)趙各莊礦采空區(qū)，開灤趙各莊礦長期大規(guī)模的開采形成采空區(qū)，隨著采空區(qū)面積不斷加大，煤層的頂板（覆巖）失去支撐，頂板巖層隨之發(fā)生彎曲、斷裂、垮落，產(chǎn)生傾斜變形和水平移動?？迓溥^程中引發(fā)采空區(qū)周圍的巖體變形、松動、乃至破壞使采空區(qū)上覆巖層隨之彎曲下沉，覆巖層的這種彎曲到達(dá)地面后，形成地表沉陷現(xiàn)象，這種現(xiàn)象存在的區(qū)域就是三友礦山遠(yuǎn)景塌陷區(qū)。由于塌陷區(qū)引發(fā)的采區(qū)地質(zhì)變化，加劇巖層結(jié)構(gòu)裂隙發(fā)育，很大程度地對鉆孔，爆破，鏟裝作業(yè)等帶來不同程度的影響。其中爆破最突出的影響，炸藥爆破能量釋放的均勻性與爆破預(yù)定的方向受到嚴(yán)重的干擾。

1.2 采區(qū)地質(zhì)斷層多

遠(yuǎn)景采區(qū)整體采區(qū)斷層多，同時這些斷層直接導(dǎo)致被爆巖體存在一定厚度的另一種軟介質(zhì)，由于這些軟介質(zhì)的密度，彈性模量和應(yīng)力波傳播的速度，均與巖石介質(zhì)的相差較大，軟介質(zhì)與巖石介質(zhì)之間相互交錯，從而使應(yīng)力波在不同介質(zhì)之間傳播的過程中出現(xiàn)兩次以上的復(fù)雜的波效應(yīng)，產(chǎn)生反射，折射以及波形轉(zhuǎn)換等，從而使應(yīng)力波在斷層破碎帶兩側(cè)出現(xiàn)不同的動應(yīng)力與動應(yīng)變。由于軟弱帶或者軟弱面的存在，巖石的連續(xù)性遭到破壞，直接導(dǎo)致巖石在爆破中出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中情況，以及應(yīng)力波反射增強現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)爆破能量吸收與卸能作用，直接改變各個孔爆破的漏斗形狀，減小或者增大爆破方量，直接影響到巖塊的破裂特征與爆堆塊度的分布規(guī)律。

2 采區(qū)復(fù)雜各種工藝的探討

2.1 地質(zhì)的分析與解決方案

爆堆上一水平在鏟裝作業(yè)中，預(yù)先將爆堆巖塊進(jìn)行現(xiàn)場采樣，搜集標(biāo)號，進(jìn)行化驗，確定礦巖品位，現(xiàn)場確定不同品位礦巖的厚度，現(xiàn)場做好線性標(biāo)記，直接顯現(xiàn)不同種礦巖的基本分布趨勢，利用測量儀器，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，確定礦巖地質(zhì)情況，核算礦巖的傾角與走向，從而統(tǒng)計分析出礦巖的分布規(guī)律。同時利用爆堆實際情形，確立礦巖基本地質(zhì)情況，由于三友礦山礦巖為石灰?guī)r，屬于化學(xué)沉積巖，同層次的沉積巖之間的化學(xué)與物理性質(zhì)基本相同，無明顯的斷層破碎帶，巖層的各種性質(zhì)比較穩(wěn)定。

圖1 礦巖基本地質(zhì)情況

2.2 地質(zhì)的推斷與模型的建立

由于巖層存在一定的傾角與或大或小變動的走向，所以再確定爆破地區(qū)礦巖的情況，還需進(jìn)一步探索與推斷當(dāng)前爆區(qū)巖層的傾向與傾角的問題，依據(jù)爆區(qū)前幾個爆堆的爆破中礦巖揭露情況，再次分析判斷礦巖的走向，推斷后續(xù)爆堆礦巖的位置與分布規(guī)律。

上述兩個工作進(jìn)行歸納與總結(jié)，從而得出并建立三維的礦巖的產(chǎn)出位置。

圖2 三維的礦巖的產(chǎn)出位置

2.3 鉆孔工藝的完善

依據(jù)上述工作，在全面了解礦巖地質(zhì)的各方面情況下，依據(jù)不同巖性，進(jìn)行多種布孔方式，巖層厚且?guī)r層中被爆巖體的巖性物理性質(zhì)較好，嚴(yán)格按照炸藥單耗，均勻布孔。巖層薄且是軟巖層，布孔適當(dāng)調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)，避免鉆孔出現(xiàn)在此巖層中。

2.4 多種爆破工藝

根據(jù)爆破出現(xiàn)的問題，在容易混礦的位置控制裝藥量，調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)，縮小爆破參數(shù)，甚至在某些塌陷區(qū)域，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育較好的情況下，大幅降低巖石炸藥單耗。在容易出現(xiàn)根底的受塌陷區(qū)波及的爆區(qū)，提高炸藥單耗，大幅降低根底產(chǎn)出率。積極優(yōu)化爆破網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整爆破布局，在一些礦脈與廢石相鄰巖層均不大于5米的情況下，采用原位或者壓渣爆破工藝，使礦石與廢石，及其相互之間的邊界在爆堆基本保留原始賦存條件，靈活合理安排采剝順序，降低了礦石爆堆的混礦率。

2.5 采掘工藝的多樣化

針對工程地質(zhì)特殊的情況，實測地質(zhì)情況反映巖層薄，且斷層位置，礦巖發(fā)生明顯的變化，或者巖層傾角小的，控制爆破后，采用電動或者柴動挖掘機等容易移動，斗容小，便于分選的采掘設(shè)備，如果巖層厚度大，大傾角，采用斗容大的電鏟作業(yè)，提高鏟裝效率。

3 結(jié)語

復(fù)雜地形地質(zhì)條件下，靈活采用多種爆破工藝，積極在原始地形地質(zhì)的工作多方位多層次的探索，從而建立三維鉆孔實施方案及后續(xù)爆破模型，積極搜集現(xiàn)場地質(zhì)數(shù)據(jù)，反饋并改善解決現(xiàn)場實際問題。經(jīng)過多年的復(fù)雜地形地質(zhì)的不同水平不同巖層的探索，及三友礦山遠(yuǎn)景采區(qū)露天礦在采剝工藝不斷改進(jìn)，2018年與2017年同比礦石的貧化率大幅降低，柴油成本降低3.1%,鏟裝效率提高10.2%,破碎效率提高9%。同時在復(fù)雜爆破區(qū)域，采用高精度管，不斷優(yōu)化爆破網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行爆破作業(yè)，合理設(shè)計并驗算爆破網(wǎng)絡(luò)，杜絕盲炮的出現(xiàn)。同時遠(yuǎn)景采區(qū)的采裝設(shè)備的故障率明顯的降低，2018年設(shè)備總故障216起（其中電鏟124次、鉆機28次、反鏟31次、電反鏟電氣16次、電反鏟機械17次）。2017年總故障349起，故障率下降38.1%。