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程远哲：浅谈水泥原料山坡露天矿开拓方案的设计 中图分类号：ＴＱ１７２．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—０３８９（２００６）０６—０００５—０４ 浅谈水泥原料山坡露天矿开拓方案的设计 程远，哲（光宁集团浙江水泥有限公司，浙江绍必３１２０２８） 摘要：开拓设计方案是矿床开采设计中影响全局性的大问题，直接影响初期建设投资、生产运营成拳和资源的合理利用。文章 在介绍矿山严拓方案的设计原则、考虑因素和常用方法的基础上．重点对大型水泥生产企业配套的石灰石矿和砂岩矿开拓方案 的论证进行了分析介绍 关键词：矿床赋存；开拓方案：山坡露天矿 Ｄｅｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ｈｉｌｌｓｉｄｅ Ｓｔｒｉｐ Ｍｉｎｅ Ｃｈｅｎｇ Ｙｕａｎｚｈｅ（Ｇｕａｎｇｙｕ Ｇｒｏｕｐ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｏｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，３ １ ２０２８） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｍｉｎｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃ— ｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｏｎａｂｌｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ＣＯＨＩＦｎＯｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｎｌｉｎｅ ｄｅｐｌｏｉｔａ— ｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ．Ｏｎ ｂａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｃｕｄｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｄｅｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｓｅｈｅｎｌｅ ｏｆ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｍｉｎｅ ａｎｄ ｓａｎｄｓｔｏｎｅ ｍｉｎｅ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃｅｎｌｅｎｔ ｅＨ— ｔｅｒｐｒｉｓｅ ｏｎ ｅｍｐｈａｓｉｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｓ；ｄｅｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ；ｈｉｌｌｓｉｄｅ ｓｔｒｉｐ ｍｉｎｅ ０前言 矿床赋存的自然条件、开采技术条件、、法 ２开拓方案的设计原则、影响因素、常用方法 （１）设计原则。开拓方案的设计应从矿床赋存 规、经济因素、规模、设备选型等是决定矿山开拓方 的自然条件出发．结合矿山总体规划和所选择的生 案设计的基本因素。以生产稳定、顺畅为前提，以降 产Ｔ艺以及矿床开采程序进行合理地选择，确保所 低投资为目的，充分结合上述因素，做 一流的设计。 １开拓方案选择的重要性 设计的矿山：第一．满足建设周期、矿石产量和质量 的要求；第二，力争基建投资省、生产运营费用低、 早投产、快达产：第三．尽可能采用先进的技术设 备．以提高生产的可靠性和生产效率；第四，响应国 家相关法律、法规，提高资源的利用率。 （２）考虑因素。影响开拓方案设计的主要因素 有以下四方面： 露天矿床开拓是建立将矿区内各采场的矿石 （或废弃物）运输到相应处理位置的通道，以保证矿 区的生产运输并及时准备出新采场。 露天矿床开拓所涉及的对象是矿区状况、运输 设备和运输通道。其研究内容是确定整个矿床开采 过程中运输通道的布置形式，并选定最佳的运输设 ①矿床赋存的自然条件 包括矿床赋存形式、 地形、地貌、工程地质与水文地质、周边环境等，是拟 定开拓方案的主导因素。 ②开采技术条件 包括开采境界的范围、生产 规模、采矿方法、矿区总平面布局以及扩建要求等。 备和运输形式，以建立开发矿床所必需的运输线路， 确保矿山建设和运营的经济、合理。所以．矿床开拓 设计是露天开采设计中带有全局性的大问题，它受 露天开采境界影响的同时．又制约着基建工程量、基 建投资和建设时间，制约着矿山的生产能力、矿石的 ③、法规因素。包括国家有关的技术、经 济、安全以及环保的、法规等 ④经济【六ｊ素。包括设备投资、基建投资、建设周 期、生产运营成本等。 （３）露天矿开拓常用方法。依据所选取的运输 方式，水泥原料山坡露天矿开拓方法可分为五种，即 公路开拓、铁路开拓、溜井（槽）平峒开拓、斜坡卷扬 损失和贫化、生产的可靠性与均衡性以及生产运营 成本。开拓系统一旦形成，很难改变，若想改造，则会 不同程度地影响生产．甚至会造成很大的浪费和经 济损失 水ｉ７《工程 一，一 维普资讯 http://www.cqvip.com
程远哲：浅谈水泥原料山坡露天矿开拓方案的设计 川 ¨． ¨ｌ、 开拓、联合开拓。目前各水泥原料矿山普遍使用的开 计目的，为特大型建设露天矿建设提供了很好的思 拓方法，主要有公路开拓和溜井（槽）平峒开拓两种。 路和样板 ３对大型水泥原料山坡露天矿开拓方案的选择 ３．２某特大型水泥企业扩建项目配套砂岩矿山 该矿区最高处海拔高度为２５０ ｍ，相对高差 对大型水泥原料用露天矿来说，目前最常用的 ２００ｍ，详查地质储量２．３亿ｔ。由此可见，不但产状 开拓运输方式有汽车运输、溜井平硐和溜槽开拓方 较陡，且以山脊为界靠厂区侧不能满足配料要求。该 式。究竟哪种方式最经济最优越呢？这需要结合矿山 项目由南京院设计．在设计方案研讨时，初步形成以 实际情况来选择。从笔者参加的几个大型矿山的设 下 个方案： 计方案论证情况看，矿山产状、地质构造、质量分布、 方案一：采取汽车运输开拓方式，破碎站布置在 周边环境、环保要求、技术条件、经济因素等决定了 靠厂 区侧１６０ｍ水平，上山道路约２ ２００ｍ．运矿道 矿山的开拓方案，以下就几个矿山实例加以论述。 路最短约１ ８００ｍ，由于运矿道路需翻越山脊。且随 ３．１ 某特大型水泥企业扩建项目配套石灰石矿山 着开采降段，道路会越来越长，同时造成压矿加剧。 该项目为扩建３条１００００ｔ／ｄ水泥熟料生产线 而且由于山势较陡，皮带廊不得不采用高架形式，投 （先期建设２条，预留１条）的配套Ｔ程，由南京水泥 资较大。从基建投资和生产运营成本两方面考虑，该 工业设计研究院（以下简称南京院）设计。配套石灰 方案都很不经济 石矿山储量为６．９亿ｔ，最高海拔２３６．４ｍ，最低开采 方案二：类似方案一，不同之处是开挖明沟将山 标高２５ｍ，地势较缓。扩建前采取两山头、多台段、 脊打穿。目的是建立直接通道，缩短运矿距离。但带 沿走向推进的横向采矿的方式，服务于２ｘ５ ０００ ｔ／ｄ 来的问题有：①开挖量达到５７万１ＴＩ ，相当于矿山 生产线（规模４５０万ｔ／ａ），经过８年的生产，已形成 一年的产量；②５７万ｍ。开挖量中约５０％不能用于 完整的公路开拓汽车运输系统。考虑总体规划中将 生产，开采成本高。经综合分析，该方案直接被否定。 矿山规模定位在ｌ ８００万ｔ／ａ，结合并充分利用已形 方案三：采用公路汽车运输开拓方式，破碎站布 成的开拓系统，南京院和业主经综合论证后，最终选 置存另一侧１２０ ｍ水平上，通过穿山隧道布置皮带 择了在矿区矿量中心位置附近设破碎站。这样，既考 机，见图１。比较方案一，其缺点是：初期的运矿道路 虑了将来和扩建的需要。义结合现状。做到了基建投 增加了８００１ＴＩ，皮带机长度增加了６００ ｒｆｌ，初期基建 资最省、平均运距最短，达到了顺畅、经济、合理的设 投资略微增加。但优点是明显的： － ＿ ＝ 。 一－ 。＿－ ●¨＿ － ＿＿ －二ｉ ≥ ④ ＿一 －● 一 － － 一 ｌ Ｊ ’ 厂． ．｜ ＼ ＿ ＿Ｔ Ｉ － ＿ 。－＿－≮０ ＿≥ ． － ＿’。－、一 ．。一 一＿●、一 ＿乡 一－ 豢 ：一 ＿ ● ：誓 ■ ；一＿ ．＾赫 ． Ｉ ■ 、． 、 “ 一 ：，孑／ ＿。 二．＿ 尊—＿＿＝： ＿ ｔ 、 一 ＿ ≥ ｒ，－ －每 ． ’｛ ＿ － ｍｒ＿＝ ｊ １＝｜二ｌ 灏 王 ｉ■ ‘ ’■ 一 ｜ ，－－ ． －Ｉ ～“ ■ ’ 、｜－一胃■ ＿≯ 一 ：；｝ 茅 － ＿ 一 二 ． Ｉ － ‘』 ＿・ ≥ ．、 。 ，＿ ／７ ’ － ’ ● ≥ ，－＝ Ｉ－≥ｉ 、＝ ｌ ‘＼ － ＜ ｌ 图１ 公路汽车运输开拓方式平面布置图之一 一６一 水ｉ７６工程 维普资讯 http://www.cqvip.com
程远哲：浅谈水泥原料山坡露天矿开拓方案的设计 ｌ－¨¨ 。．、 ； －、 ¨。 ｔ ｜ Ｉ Ｉ 。 。 舞 ● ｜净 ｔ 女ｉ ＃搿 《≈ ｌ冉∥ｓ｜Ｅ 善 ｜ 蹿 ‘ ｌ （１）运矿道路随着生产延续越来越短； （２）皮带机布置较平缓，避免了高支架形式； （３）不存在压矿问题； （４）破碎系统的服务年限增加了２倍以上； （５）生产运营成本明显下降。 经过对上述三个方案的对比论证后，最终选定 了方案三。该设计也为质量分布复杂的山坡露天矿 留保安矿柱和矿仓．无法服务至终了。另外，位于山 脚的轻钙厂不同意搬迁，平峒和皮带无法布置而放 弃。 ． 方案三：根据矿山特点和以上因素，矿山开采采 用布置灵活、移动方便的公路汽车运输方案。该方案 受矿石范围及民采塘口的影响，施工难度较大，初期 山开拓方案设计提供了很好的思路。 投资也较大，但施工完成后可兼顾开采南采区，为今 后开拓提供方便。在具体实施中，业主和设计院又充 地貌，对运矿道路的修建进行了优化， ３．３ Ａ大型民营企业５ ０００ ｔ／ｄ熟料生产线配套石灰 分利用地形、将山顶做成环道。从投资角度讲，节约了开挖量４万 石矿山 该项目由南京院设计，规划为分期建设２ｘ５ ０００ ｔ／ｄ熟料生产线。矿山有两个山头．并在２６０ｍ水平 连为一体，储量２．８６亿ｔ。该矿山产状较陡，山顶海 拔高度３５８．８０ｍ，开采最低标高１２５ ｍ水平，周围有 多方；从安全角度讲，轻车走北环道，重车走南环道， 避免了轻车、重车在较陡路段会车；同时轻车、重车 都靠内侧行驶。安全性大大加强。该方案三的平面布 置图见图２。 ４ Ｂ大型民营企业５ ０００ ｔ／ｄ熟料生产线配套石灰 １４个民营小矿，其中有一较大塘口为年产值４００万 ３．元的轻钙厂所有．一期圈定储量１．０４亿ｔ。根据矿山 石矿山 现状，拟订了ｉ个设计方案。 方案一：利用已开采了多年形成的塘口做溜槽。 该方案建设周期短、投资省，充分利用了现有地形， 但开采时需二次倒运，同时卸矿与装矿有冲突，同时 溜槽卸矿产生的飞石、粉尘对周同环境和安全产生 较大影响，生产被动性较大。 方案二：采用｝留井平峒开拓方式。利用溜井可克 服１６５ｍ的高差．避免３．６ｋｍ的运矿道路，该方案从 该矿山北部出路较宽，南部较窄．平面上呈“Ｔ” 字形，最高开采标高ｌ１２０ ｍ，最低开采标高８８５ ｍ， 相对高差２３５ ｍ，总资源量５．９亿ｔ，为一大型水泥厂 石灰岩矿山。针对该矿山现状，拟订了两个设计开拓 方案。 方案一：溜井平峒开拓方式。矿石白开采面通过 自卸汽车运输到溜井处卸料．经井下破碎系统破碎 后，碎石由皮带机运输进厂。为保护井壁，溜井上 ０８０ ｍ，下口标高 初期投资看，和公路汽车运输方式差不多，但运营成 部设一短溜槽。溜槽上口标高１ ０６５ ｍ，溜槽倾角４５。，底部宽６ ｍ．长约２１ ｍ；１ ０６５ ｍ 本最低，是较为经济的一个方案。在矿山综合开发利 １用方案评审中．该方案得到了专家的一致好评。但由 以下为溜井，直径６ｍ，溜井深１６０ｍ；溜井下部设矿 平峒出口标高８６０ｍ，坡度０．５％。溜 于矿区较小。无法布置２套破碎系统，同时溜井需保 仓和破碎峒室；＿ ＿ ＿ ＿ ＿ ｌ ＿ ＿ ‘ 已 一 ＿ ＿ ， ＿ 暑 ： Ｌ ｌ玉 一 ＿ 一 ＿ ＿ 图２公路汽车运输开拓方式，ｑｚ面布置图之二 永ｉ７ｌ工 ＿９ 维普资讯 http://www.cqvip.com
程远哲：浅谈水泥原料山坡露天矿开拓方案的设计 ’ 、井、矿仓和平峒均设在矿体中。 经皮带机运输进厂。 方案二：汽车运输开拓方式。矿石自开采Ｔ作面 溜井平峒开拓方式与汽车运输开拓方式的对比 通过自卸矿车运至破碎系统卸料厂丁，破碎后的碎石 见表１。经过比较论证后，陔项目选择了方案一。 表１露天矿开采方案对比 ８结论 方案一综合技术经济条件明显优于方案二 方案一中，溜井承担着受矿和放矿的任务，是溜 井平峒开拓系统的关键部位。合理地确定溜井位置 ４结语 和结构要素．对于防止溜井堵塞和跑矿、保证矿山正 矿床开拓设计是露天开采设计中带有全局．陛的 常生产具有重要意义。所以．溜井位置的选择应根据 大问题，露天矿开拓方案的选择要结合实际情况来 矿床的埋藏地点，以采场和平峒的运输距离最小、平 定。一般来说，开采水平与矿石处理场地高差小、坡 峒长度小以及平峒口至厂区的距离最短为原则。同 度缓的山坡露天矿多采用汽车或胶带运输方式；地 时，溜井的设计要结合地勘报告，依据Ｔ程勘察资 形复杂、坡度陡、开采水平与矿石处理场地高差大 料，将溜井布置在稳定的岩层中，应避开断层的破碎 （在２００ｍ以上），应尽量利用地形地貌，选用溜井一 带，使溜井系统位于地质条件好的地层中。峒室及平 平峒开拓的方式 峒的顶板至采场的最终底部开采标高应保持一定的 安全距离，一般不能小于２０ｍ。 （编辑：沈新）（收稿日期：２００５—１２—２１） 一８— 永 工程
