韋文光

（南寧交投北部灣礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530028）

隨著科技和時(shí)代的不斷發(fā)展，在露天礦山開(kāi)采的過(guò)程中，越來(lái)越多的先進(jìn)工業(yè)技術(shù)被應(yīng)用于開(kāi)采過(guò)程中，使得開(kāi)采的效率和質(zhì)量得到了顯著提升，這對(duì)礦業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)和基礎(chǔ)保障。然而在目前仍有許多露天礦山開(kāi)采工藝中存在一些制約和弊端，使得礦產(chǎn)開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法進(jìn)一步提升，生態(tài)保護(hù)理念無(wú)法深度落實(shí)。所以要想促進(jìn)礦業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，要從開(kāi)采工藝著手，不斷改進(jìn)露天礦山開(kāi)采工藝技術(shù)。

1 露天礦山開(kāi)采工藝

1.1 穿孔

在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中，所涉及到第一項(xiàng)工藝流程便是穿孔工藝，通過(guò)穿孔工藝能夠使得后續(xù)爆破任務(wù)順利執(zhí)行。在穿孔工藝開(kāi)展過(guò)程中，還會(huì)影響到后續(xù)爆破和采裝，在穿孔工藝中，無(wú)論是布孔還是孔鉆選擇，都會(huì)對(duì)實(shí)際爆破效果產(chǎn)生影響。目前在實(shí)際工作中常用穿孔設(shè)備為潛孔鑿巖機(jī)，所使用的鉆頭分別為牙輪鉆、淺孔鉆、火鉆等。這一穿孔設(shè)備和鉆頭在具體工作中所能達(dá)到的深度，可最高可達(dá)四十米左右，一般可以滿足在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中實(shí)際需求。目前隨著自動(dòng)化技術(shù)不斷深入，鉆孔設(shè)備在投入使用過(guò)程中極大地減少了輔助作業(yè)的投入，鉆孔所投入費(fèi)用也會(huì)相對(duì)變低[1]。

1.2 爆破

爆破工藝是露天礦山開(kāi)采過(guò)程中所涉及到的第二項(xiàng)工藝，在對(duì)露天礦山進(jìn)行穿孔工藝之后，便將炸藥安裝至所設(shè)定好的位置，通過(guò)定向爆破形式使礦山整體礦巖破碎或松動(dòng)。這樣才能使得后續(xù)礦山開(kāi)采工作擁有一定工作條件，定向爆破是露天礦山開(kāi)采過(guò)程中最具工藝性和技術(shù)性的一項(xiàng)工作，而且在工作中也具有一定危險(xiǎn)性，容易在爆破過(guò)程中發(fā)生安全事故。

1.3 排土

在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中排土以及排土場(chǎng)設(shè)置，也是礦業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作，排除工作會(huì)影響開(kāi)采的工作效率，對(duì)后續(xù)開(kāi)采工作造成很大影響。而排土場(chǎng)安全又是礦產(chǎn)開(kāi)采工作中安全管理工作，一旦發(fā)生安全事故，不僅會(huì)使開(kāi)采工作滯留，還會(huì)引發(fā)一定安全事故災(zāi)害，在社會(huì)中也會(huì)造成不良影響。

1.4 采裝

采裝工作是露天礦山開(kāi)采中核心環(huán)節(jié)，是指將爆破或挖掘所產(chǎn)生礦物和其他雜質(zhì)，轉(zhuǎn)移至運(yùn)輸容器內(nèi)。在露天礦山采裝工作中，所采用采裝設(shè)備大多是由挖掘機(jī)所走產(chǎn)等組成，一些小型露天礦山會(huì)采取人工裝巖或裝巖機(jī)方式。在采裝和運(yùn)輸過(guò)程中，不僅對(duì)于開(kāi)采效率有很大影響，同時(shí)也是礦產(chǎn)開(kāi)采安全管理工作中非常重要的環(huán)節(jié)。

2 露天礦山開(kāi)采工藝面臨的問(wèn)題

2.1 工作效率低下

傳統(tǒng)淺眼藥壺爆破工藝，在實(shí)際爆破工作中效率相對(duì)較低，對(duì)于開(kāi)采工作而言會(huì)嚴(yán)重影響工作效率，為后續(xù)開(kāi)采工作制造不必要的麻煩。而在分層開(kāi)采工作中，采剝率對(duì)于開(kāi)采實(shí)際工作效率和質(zhì)量有很大的影響，往往使得部分露天開(kāi)采工作中經(jīng)濟(jì)效益難以進(jìn)一步提升，甚至?xí)霈F(xiàn)虧損狀況。除此之外，露天礦山開(kāi)采工作涉及到多項(xiàng)工藝，通常需要不同工作人員在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展一系列工作，在管理過(guò)程中容易對(duì)工作順利開(kāi)展產(chǎn)生影響，使礦產(chǎn)工作效率難以進(jìn)一步提升。除此之外，露天礦產(chǎn)開(kāi)采還受天氣的影響，如遇冰雪暴風(fēng)天氣，就必須要終止露天開(kāi)采工作這也會(huì)使露天開(kāi)采工作效率受到阻礙。

2.2 影響周邊環(huán)境

露天礦山開(kāi)采在爆破過(guò)程中過(guò)于產(chǎn)生一系列安全問(wèn)題，不僅對(duì)于開(kāi)展工作會(huì)造成很大的影響，而且還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境有諸多不利影響。在爆破過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定數(shù)量飛石，而且飛石所產(chǎn)生距離也十分遠(yuǎn)，再加上爆破發(fā)出生噪音和振動(dòng)，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境。除此之外，在露天開(kāi)采過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，汽車(chē)和其他機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量廢氣。再加上開(kāi)采礦石中有害粉塵與大氣水分接觸時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，也有可能造成其他生態(tài)污染。再加上排土場(chǎng)對(duì)周邊環(huán)境占用也有可能使得山地和農(nóng)田土壤受到生態(tài)破壞，總之在露天礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，目前所采用的工藝或多或少會(huì)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成諸多不利影響。

2.3 存在安全隱患

露天礦產(chǎn)開(kāi)采工作本就存在一定危險(xiǎn)，尤其是在爆破工作中定向爆破依然存在諸多隱患，是無(wú)法通過(guò)計(jì)算和模擬的方式預(yù)估安全事故。在露天礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，常見(jiàn)的事故包括有炸藥庫(kù)爆炸、炸藥材料問(wèn)題導(dǎo)致遲爆早爆、爆破任務(wù)產(chǎn)生濃煙危害等。除了這些意外事故之外，在爆破過(guò)程中，本就伴隨包括地震、空氣沖擊波、飛石、噪聲、有害氣體等危害，使得礦石開(kāi)采工作面臨著諸多危險(xiǎn)，再加上排土場(chǎng)和采裝過(guò)程中也會(huì)面臨一系列突發(fā)事件，更是使得開(kāi)采過(guò)程面臨很大的安全隱患。

3 露天礦山開(kāi)采工藝的改造策略

3.1 改進(jìn)爆破工作

在露天礦山開(kāi)采過(guò)程中，爆破任務(wù)是影響其工作效率和安全問(wèn)題的重要原因，因此在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)目前爆破工作進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。首先要分析各種爆破手段，以及針對(duì)定向爆破技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，目前常見(jiàn)的起爆方法有火雷管起爆、電雷管起爆、導(dǎo)爆管起爆和混合起爆的方式，各種起爆方式都各具優(yōu)缺點(diǎn)，其中火雷管起爆操作簡(jiǎn)單，不受外來(lái)影響，成本較低，但是起爆過(guò)程安全性相對(duì)較差，也不能精準(zhǔn)控制爆破順序。電雷管方式較為穩(wěn)定，在起爆過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離定向爆破，能夠改善傳統(tǒng)爆破方式下的危險(xiǎn)性，但是這一方式所需準(zhǔn)備時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且還會(huì)受到靜電或其他外在電流影響發(fā)生早爆事故。導(dǎo)爆管的方式相較于前兩者方式較為完善，但是其不能通過(guò)儀表檢查引爆的線路質(zhì)量，同時(shí)也不可用于瓦斯或煤塵有爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境。因此在具體爆破過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境選擇爆破方式，也可采用混合起爆方式，對(duì)復(fù)雜礦山環(huán)境進(jìn)行爆破工作，以減少爆破對(duì)于礦產(chǎn)開(kāi)采造成的諸多不利影響[2]。

除了以上爆破手段之外，目前在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中還出現(xiàn)了新型爆破方式，通過(guò)物理爆破的方式將鉆孔工藝和共振技術(shù)應(yīng)用到爆破過(guò)程中。相較于定點(diǎn)爆破方式能夠更加穩(wěn)定，也減少了由于爆破所產(chǎn)生的地震、噪聲和飛石。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的實(shí)踐和研究，一定會(huì)廣泛應(yīng)用于日后露天礦產(chǎn)開(kāi)采中。

3.2 完善排土排水工作

排土排水工作對(duì)于礦山開(kāi)采而言是相對(duì)重要的環(huán)節(jié)，然而往往會(huì)被開(kāi)采方所忽視，對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。首先排土場(chǎng)設(shè)立要考慮到排土場(chǎng)的滑坡、沉陷等對(duì)周?chē)h(huán)境不利影響，還要在礦產(chǎn)開(kāi)采結(jié)束之后實(shí)施復(fù)土造田計(jì)劃，其次要加強(qiáng)對(duì)排土場(chǎng)的管理工作，嚴(yán)格要求相關(guān)工作人員按照規(guī)章制度完成排土工作，且不得閑雜人等靠近排土場(chǎng)避免發(fā)生安全事故。排水工作要考慮到礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中是否有有害物質(zhì)排出，避免排水工作對(duì)周邊的水質(zhì)和土壤造成污染。

3.2.1 排水工藝改造方法

（1）地面排水：一般在邊坡巖體外部修建排水溝，防止地表水流入邊坡巖體表面裂縫。邊坡頂面也應(yīng)有一定坡度，防止坡頂積水。在有較大開(kāi)口裂縫的邊坡中，裂縫也必須封堵。

（2）地下水排水：可以排放或降低地下水，以減少地下水的危害。地下水排水包括自然排水和人工排水。

3.2.2 排土場(chǎng)事故的工藝改造措施

（1）對(duì)選定的排土場(chǎng)進(jìn)行水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查。分析可能發(fā)生的滑坡類(lèi)型，并評(píng)估排土場(chǎng)各路段的穩(wěn)定性。當(dāng)排土場(chǎng)工程水文地質(zhì)條件較差時(shí)，采礦工程設(shè)計(jì)應(yīng)包括處理工程措施、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法、穩(wěn)定性分類(lèi)等[3]。

（2）注意排土場(chǎng)的施工質(zhì)量。大多數(shù)礦山排土場(chǎng)的基底覆蓋著一層表土或一層風(fēng)化軟巖。這一軟弱面層往往成為排土場(chǎng)滑坡的重要誘因。因此，如果基底或軟巖較薄，應(yīng)在傾倒前進(jìn)行開(kāi)挖。如果厚度較大，可通過(guò)爆破處理，以改善排土場(chǎng)基底的摩擦，增加排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。

（3）建設(shè)和完善排土場(chǎng)排水設(shè)施。流入排土場(chǎng)的地表水應(yīng)截流，不得倒入排土場(chǎng)。對(duì)排土場(chǎng)原有地表水和滲入廢石的大氣降水進(jìn)行疏浚?？深A(yù)筑滲堤、盲排水溝等排水措施進(jìn)行排水。

（4）修建擋土墻和邊坡。擋土墻和邊坡是在可能出現(xiàn)潛在滑動(dòng)面的位置用堅(jiān)硬巖石修建的工程處理措施。擋土墻和邊坡只有在仔細(xì)設(shè)計(jì)潛在特定滑動(dòng)面并檢查穩(wěn)定性后才能實(shí)施。在沒(méi)有可靠的穩(wěn)定性驗(yàn)算的情況下，由于潰壩的危害非常大絕對(duì)禁止在排土場(chǎng)修建重力壩。

（5）排土場(chǎng)植被。加固、擋水、吸水等。

3.3 確定露天礦山開(kāi)采的境界

要想提高露天礦產(chǎn)開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率和質(zhì)量，就必須要對(duì)礦山的境界、剝采比進(jìn)行計(jì)算了解。在實(shí)際開(kāi)采過(guò)程中最小底寬和最大底寬，選取合適的邊坡角對(duì)礦山進(jìn)行開(kāi)采，這樣便能夠使得礦產(chǎn)開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)效益得到最大化提升。要通過(guò)剝采比和露天礦產(chǎn)的境界，了解實(shí)際開(kāi)采深度，在開(kāi)采過(guò)程中避免由于開(kāi)采深度過(guò)淺導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)效益虧損，或開(kāi)采深度較高造成安全事故發(fā)生。

確定露天開(kāi)采境界有幾個(gè)主要原則：

（1）境界剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。這個(gè)原則是nj≤njH，其實(shí)質(zhì)是開(kāi)采境界內(nèi)境界層礦石的露天開(kāi)采成本不超過(guò)地下開(kāi)采成本，從而使整個(gè)礦床露天與地下聯(lián)合開(kāi)采的總成本最小化或總利潤(rùn)最大化。該原理應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，已廣泛應(yīng)用于我國(guó)露天天然礦山的設(shè)計(jì)中。其最大的缺點(diǎn)是確定的露天開(kāi)采境界不能直接控制露天礦的投資和生產(chǎn)成本（生產(chǎn)剝采比）。例如，對(duì)于一些不連續(xù)的礦床或上薄層下厚的礦床，或覆蓋層厚或地形復(fù)雜的礦床，應(yīng)用該原理確定境界時(shí)，境界剝采比可以滿足要求，初始剝采比可以超過(guò)允許值。為了防止錯(cuò)誤結(jié)論，通常有必要驗(yàn)證平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則，即np≤njH[4]。

3.3.2 平均剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比

平均剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即np≤njH。該原則的實(shí)質(zhì)是使露天開(kāi)采境界內(nèi)所有儲(chǔ)量的露天開(kāi)采總成本小于或等于該部分儲(chǔ)量的地下開(kāi)采總成本。根據(jù)該原則劃定的露天開(kāi)采境界，較用Nj≤ njH原則，可能導(dǎo)致資本剝離量大、投資大、基建時(shí)間長(zhǎng)。在露天開(kāi)采過(guò)程中，也可能使生產(chǎn)剝采比在一定時(shí)間內(nèi)超過(guò)允許值，使企業(yè)長(zhǎng)期處于虧損狀態(tài)。對(duì)于一些有價(jià)值的有色、稀有金屬礦床，為了擴(kuò)大露天開(kāi)采，減少礦石損失和貧化，可以利用這一原則劃定露天開(kāi)采境界，從而擴(kuò)大露天開(kāi)采儲(chǔ)量。該原理也可用于確定近水平礦體或雞窩狀礦體的露天開(kāi)采境界。

3.3.3 生產(chǎn)剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比

生產(chǎn)剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即ns≤njH。這一原則的實(shí)質(zhì)是，當(dāng)露天礦在任何生產(chǎn)周期內(nèi)按正常運(yùn)行的工作坡角生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)剝采比不超過(guò)經(jīng)濟(jì)合理的剝采比，反映了露天礦開(kāi)采生產(chǎn)剝采比的變化規(guī)律。根據(jù)該原則劃定的露天開(kāi)采境界，較用Nj≤ njH原理，小于Np所描述的原理≤ njH原理，更能體現(xiàn)露天開(kāi)采的優(yōu)勢(shì)。然而，只有在劃定露天開(kāi)采境界并據(jù)此確定開(kāi)發(fā)模式和開(kāi)采程序后，才能確定生產(chǎn)剝采比。因此，最大生產(chǎn)剝采比的時(shí)間、位置、取值及變化規(guī)律存在很大的不確定性，給開(kāi)采境界的確定帶來(lái)一定的困難。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)露天礦山開(kāi)采工藝所涉及到的技術(shù)是多方面的，為了提升露天開(kāi)采工作經(jīng)濟(jì)效益、工作效率，以及保證現(xiàn)場(chǎng)施工安全，我們有必要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行各項(xiàng)安全管理工作，并對(duì)開(kāi)采工藝不斷優(yōu)化，利用科學(xué)技術(shù)改進(jìn)開(kāi)采工藝，避免定向爆破對(duì)周邊環(huán)境造成污染。