石灰石露天礦開采技術(shù)及設(shè)備優(yōu)化配置策略

王 博

（中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司，北京 100161）

0 引言

現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，對提升石灰石露天礦的開采效率產(chǎn)生了極大的影響。只有針對當(dāng)前石灰石露天礦開采現(xiàn)狀以及存在的問題，不斷提升開采技術(shù)手段，優(yōu)化設(shè)備配置，才能保障露天礦開采工作穩(wěn)步有序開展，同時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 石灰石露天礦開采現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前我國石灰石礦的總面積大約為43.8 萬平方千米，是我國國土面積的1/20 左右，已經(jīng)探明的礦點超過1000處，儲存量542 億噸。水泥制造過程中使用最多的原材料是石灰石，隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，對于水泥等施工材料的需求不斷增加，我國每年所使用的石灰石礦達11 億噸，且呈不斷上升趨勢，面對不斷擴大的市場需求，傳統(tǒng)采礦技術(shù)和方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前社會對于石灰石礦的需求量。因此，只有不斷提升采礦技術(shù)，對相關(guān)設(shè)備進行優(yōu)化配置，才能不斷提升開采效率。

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

2 某石灰石采礦場概況

某石灰石礦位于某市兩鎮(zhèn)接壤處，東西長約3300 m，南北寬1600 m，開采面積為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)礦石儲存量豐富，達3.2 億噸，CaO 含量較高，整體平均可達54%以上，屬于大型優(yōu)質(zhì)露天石灰石礦山。礦山+55 m 標高以上為山坡露天開采，+55～-40 m 轉(zhuǎn)入凹陷露天開采，礦山開采臺階頂面標高+250 m，最低開采標高-40 m。礦山開采南北寬160～730 m，東西長2300 m。設(shè)計開采能力為220 萬噸/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，開采能力也大幅提升，達到280 萬噸，且依然持續(xù)提升。

3 礦山設(shè)備配置評估

3.1 穿孔設(shè)備

隨著技術(shù)的不斷更新，低風(fēng)壓固定式空壓機由于效率低、能耗高、排渣困難等缺點而逐漸被淘汰，移動式空壓機逐漸得到了廣泛應(yīng)用。固定式低風(fēng)壓空壓機逐漸被淘汰掉，一般只適用于中硬以下巖石穿孔切削，牙輪鉆機逐漸被淘汰，中、高風(fēng)壓縮機逐漸得到廣泛應(yīng)用，并且替代普通風(fēng)壓縮機，鉆機的整體效率也大幅度提升了2～4 倍。全液壓潛孔鉆機可實現(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，對于其他潛孔鉆機，當(dāng)前國內(nèi)大部分礦山在運用過程中都要鋪設(shè)風(fēng)管線路，在設(shè)備移動過程中，還需要對風(fēng)管線路進行移動，導(dǎo)致大量的人力、物力、財力浪費。全液壓潛孔鉆機使用過程中不需要提前鋪設(shè)固定風(fēng)管，也不用移動風(fēng)管[2]。

3.2 鏟裝設(shè)備

液壓鏟裝設(shè)備和傳統(tǒng)機械鏟設(shè)備相比，液壓式挖掘機在節(jié)能方面優(yōu)勢更加突出，同時，其自身重量也比較輕，能夠在陡坡上進行挖掘操作，便于開采。其次，裝載機更加靈活，操作流程比較簡單，爆堆高度為1/2 倍左右時，其裝載效率最高。挖掘機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，尾部動力電纜線會出現(xiàn)破裂受損的情況。石灰石礦開采過程中，在選擇設(shè)備類型時，應(yīng)綜合考慮設(shè)備自身的優(yōu)缺點，并且對比、分析礦山作業(yè)面特征，從而確定裝載機以及挖掘機共同使用開展作業(yè)的模式，兩者之間也能夠取長補短，爆堆爆破效果較好的適合裝載機，爆堆高度較高，同時存在根底時，采用挖掘機裝載。

3.3 遠程長皮帶輸送機

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

3.4 其他設(shè)備

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

3.5 開采技術(shù)

該礦主要使用的是臺階式分層開采模式，采場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)針對礦山的技術(shù)要求與特點，設(shè)計與規(guī)劃合理的爆破網(wǎng)，并通過不斷的實踐進一步完善。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，通過串并聯(lián)方式進行連接，微差時間25 ms，單段最大藥量應(yīng)嚴格控制在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)進行嚴格控制，裝載機鏟裝效率也比較高。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，總成本自然也會降低[4]。

3.6 礦山開采技術(shù)及設(shè)備配置

（1）和傳統(tǒng)的人工裝藥方式對比，露天采礦過程中使用銨油炸藥車進行裝藥作業(yè)，這樣能夠有效降低相關(guān)人員的工作強度，同時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）二次破碎時主要使用的是碎石器，這樣能避免二次爆破對周邊環(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，在露天礦山開采過程中，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，同時也為接下來的布孔創(chuàng)造有利條件，保證抵抗線相一致，可借鑒采用。

通過對該礦設(shè)計方案與生產(chǎn)能力分析，經(jīng)過評估確定設(shè)備配置方案（表1）。

表1 礦山主要配置設(shè)備

4 結(jié)束語

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