祖愛民 孫麗軍 劉允秋

(1.安慶市長安安全技術培訓咨詢中心 ；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司)

為適應國家產業(yè)政策，依法、安全、合理開發(fā)礦產資源，某露天礦山現生產規(guī)模為5萬m3/a，因發(fā)展需求，擬將生產規(guī)模提升至10萬m3/a，因此，對礦山擴產技改可行性進行分析，并對礦山開采境界、露天開采邊幫結構參數、采礦工藝等進行設計，以期滿足資源利用。

1 礦山概況

礦山現生產建筑石料用片麻巖5萬m3/a。采用山坡露天開采方式、公路-汽車運輸方案，使用KQY90型潛孔鉆、YO18型鉆巖機鑿巖，中深孔爆破法采礦[1]。礦山已形成一個大的采坑，平面上呈不規(guī)則四邊形，采坑底部面積約4 120 m2，主體在原采礦權范圍內。采坑邊坡頂部最高標高為±181 m(西南側)，最低底盤標高為+91 m，最大高差為90 m。西南側分別形成+91，+120～130，+155，+166，+176 m 5級開采平臺，各級平臺邊坡高度為19～29，25～35，11和10 m；邊坡坡度約66°。礦山原采礦工藝見圖1。

祖愛民(1965—),男,工程師,246000 安徽省安慶市。

圖1 礦山采礦工藝示意

礦山累計采出礦石量61.70萬t，損失礦石量1.25萬t，回采率為98%。礦山剝離的廢土(石)少部分堆放在露天采坑外側邊緣，其余的廢土(石)堆存在距采礦權南側邊界約240 m處的礦山運輸道路西側的山洼處。礦山建有一座石料破碎加工廠及生產附屬設施，位于礦區(qū)南側。礦山生產附屬設施包括材料庫、變電所、食堂、辦公室等。

2 擴產技改可行性分析

按礦山工程垂直延深速度驗證生產能力公式為

A=VPη(1-ρ)/H，

(1)

式中，A為礦石生產能力，萬m3/a；V為礦山工程垂直延深速度，m/a；P為平均分層礦量，萬m3；η為礦石平均回采率，%；ρ為廢石混入率，%；H為階段高度，m。

根據采用的開拓方式及擬采用的采礦設備，礦山工程垂直延深速度V取13 m/a；主要分層的平均礦巖量不小于16萬m3；根據礦體的產狀、礦體與圍巖接觸條件和開采參數，礦石回采率取98%。計算得出生產能力達到13.5萬m3/a。

按采礦有效工作線長度驗證礦山生產能力。山坡露天開采，采用可布置1 m3全液壓挖掘機進行生產能力計算。一般情況下一個采掘帶采礦，每個分層的采礦工作線長度平均為150 m，礦山可達到的生產能力為

A=QnL/L1,

(2)

式中,Q為1 m3全液壓挖掘機臺年綜合效率，10萬m3/a；n為同時工作的采掘帶數，取1；L1為 一臺挖掘機占用的工作線長度，50 m；L為 一個階段的工作線長度，150 m。

計算得出礦山產能達到30萬m3/a。

按經濟合理服務年限計算生產能力。擬出讓采礦權范圍內保有122b類建筑石料用片麻巖礦石量97.32萬m3(253.03萬t)，根據露天采礦設計要求，本設計按水平斷面法對露天開采境界中的資源儲量進行了計算，設計利用資源儲量為88.73萬m3(230.70萬t)。因此，設計資源利用率為

K=Q2/Q1,

(3)

式中，Q1為設計范圍保有的地質資源儲量，萬t；Q2為設計利用的資源儲量，萬t。

計算得出設計資源利用率K=91.2%。

設計礦山回采率為98%，計算采出資源儲量為86.95萬m3(226.07萬t),擬出讓采礦權范圍內剩余剝離量5.52萬m3，計算采出礦石及廢石總量為92.47萬m3。

礦山資源利用情況及服務年限見表1。

表1 礦山資源利用情況及服務年限

小型礦山經濟合理服務年限為10 a左右。按設計生產規(guī)模10萬m3/a計算服務年限約9.24 a，礦山規(guī)模基本合理。通過以上驗算，說明露天開采能完成建筑石料用片麻巖10萬m3/a的生產規(guī)模，即該礦山擴產技改方案可行。

3 礦床開采方案設計

礦體無頂板圍巖，其地表為風化層，平均厚約4 m，局部礦體直接出露地表。根據礦體賦存條件,宜采用露天開采方式，而且礦山原采用露天開采。該礦山坡度較陡，將汽車公路修到每一個臺階，基建工作量大，需要較大投資，難以實現分臺階開采，本次設計選擇山坡露天分層開采方式。

3.1 露天開采境界內邊幫結構參數

開采境界控制在擬出讓采礦權范圍內，在充分考慮環(huán)保、安全的同時，最大限度地開采和利用礦產資源，同時要遵循國家及安徽省有關法律、法規(guī)，符合國家安全規(guī)程，開采境界內的平均剝采比不大于經濟合理剝采比，境界圈定的結構參數要有利于最終邊坡的穩(wěn)定，與礦山生產規(guī)模、礦巖物理性質、開采設備技術性能等相適應[2-3]。根據地質條件,露天采場邊坡參數在結合現有資料的基礎上，按工程類比法綜合確定，工藝參數按選用設備確定。本項目露天采場構成要素見表2。

表2 露天采場構成要素

3.2 采礦工藝

礦山為山坡露天礦，坡度較陡，不適合采用正規(guī)的分臺階開采方式，采用自上而下分層開采方式。設計最低開采標高為+90 m。為滿足國家安監(jiān)總局39號文件相關要求，實行分段開采，先開采+135 m以上的礦石，基建開拓運輸道路修建至+135 m，在+135 m建立上部裝運平臺；后開采+90～+135 m的礦石，以+90 m為裝運平臺?；ㄆ趧冸x+180 m 以上的少量廢石，并附產部分礦石，完成揭頂工作。

露天開采邊幫分層開采高15 m，采掘帶寬5.5 m，工作線長20～100 m，生產平臺寬6.0 m。

將采剝作業(yè)面沿巖面走向方向劃分為一定厚度的豎條帶，即采掘帶[4-6]，從東向西、自上而下、從前而后開采。露天礦山分層開采示意見圖2。

圖2 露天礦山分層開采示意

4 結 論

(1)結合礦山生產現狀、礦體資源儲量，并對礦山生產能力進行驗算，通過擴產技改，礦山生產能力可以由5萬m3/a提升至10萬m3/a。按照10萬m3/a 的生產規(guī)模，計算全礦服務年限約9.24 a(不含技改基建期)。

(2)礦山采用公路運輸開拓方式，KQY90型潛孔鉆機鑿巖，1 m3全液壓挖掘機電鏟采裝，8 t汽車運輸，自上而下分層開采。

(3)利用原礦山已有的破碎加工廠，采用粗碎—細碎—分級工藝，最終產品可加工為0～5，5～16，16～32，32～40，40～60 mm不同粒級建筑石子。

[1] 王小忠，周開旭，劉允秋.某露天礦山技改擴建工程可行性研究[J].現代礦業(yè),2017(8):109-111.

[2] 黃人春，王文麗.九頂山銅鉬礦礦床開采方式探討[J].采礦技術,2017(2):8-11.

[3] 方士溯.石棉出路河大理巖用作電石原料[J].石材,2007(8):26-27.

[4] 李曉明.銅山5#礦體殘礦開采工藝設計[J].現代礦業(yè),2012(8):18-20.

[5] 萬德林.青海某礦露天與地下聯合開采方案的可行性分析[J].現代礦業(yè),2012(9):65-68.

[6] 李萬祥.中深孔爆破在露天礦山安全小平臺開采方法中的應用[J].中國高新技術企業(yè),2010(21):84-85.