石灰岩开采技术Word格式文档下载.docx

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目前矿山上主要使用的是千斤顶和牵引法。

　　⑷解体分割：

是将条状块石按所需的规模分割毛荒料或荒料。

解体分割的方法与分离方法大致相似，主要使用的是人工打楔、凿眼劈裂和控制爆破等方法。

　　⑸整形：

整形是将分割后的荒料毛坯，通过一定的加工形成符合规模的成品荒料。

整形的方法有手工锤打、小型手持式钻机、手持式凿岩机，以及串珠式金刚石绳锯和整形机等。

目前矿同中使用的方法主要是手工锤打和錾凿等简易方法，无机械作业。

　　⑹起吊装载：

是将加工成形的荒料运装至运输工具的工序。

吊装使用的工具可以是多种多样。

矿山目前多使用桅杆吊，也有少数采矿点使用汽车吊、装载机和履带吊等。

　　⑺清碴：

是将不成荒料的碎石运离荒料加工场的工序。

（二）花岗岩矿山开采的技术要求

　　一般条件下，生产剥采比在0.3左右时，花岗岩矿的最低经济荒料率为15%～25%。

（1）采矿场台阶高度采用移动式起重机时，台阶高度4～6m；

采用小型桅杆式起重机，台阶高度小于或等于14m；

大型桅杆式起重机，台阶高度小于或等于62m。

　　分台阶坡面角一般为90°

，最终坡面角视岩石稳定情况确定。

（2）条石宽度视开采设备性能、荒料规格及裂隙情况确定，一般为1～3m。

　　（3）工作面长度人工开采一般为5～15m；

火焰切割机开采一般为15～20m。

　　最小工作平台宽度：

一般为20～25m。

　　总体上看，目前矿山的采荒工作主要是处于半机械半手工式开采状态，还没有形成一定的规模，管理上还缺乏统一性和系统性，在资源利用方面缺乏的效的监督机制和制约手段等等。

水泥矿山破碎技术的节能降耗与减排

为了保证国民经济的持续健康发展，和其他产业一样，水泥矿山也必须把减排、节能和降耗放在重要的位置上。

　　为矿山减排提供的破碎方式

　　1．混合破碎

　　混合破碎指水泥生产中两种原料按一定的比例送入一台破碎机进行破碎的生产工艺。

常见的混合破碎有石灰石与泥灰岩、石灰石与页岩、石灰石与黏土等。

其中石灰石和黏土的混合破碎是两种物性差异非常大的原料在一起的破碎，尤其是掺入塑性高、水分大的泥料时难度更大。

然而这种混合破碎也带来如下的好处：

在破碎过程中石灰石碎料被湿料包裹，粉尘减少，形成的碎石与湿土拌合料的黏性减小，流动性增加，减轻了溜子的堵塞，具有用胶带输送机运送和在预均化堆场中堆存和耙取的性能。

若将这种黏土单独加工，不仅需要另添一套设备，且它的运输、堆存和挖取都十分困难，不乏出现已经破碎，在继后的运输、堆存过程中又重新黏结压实，严重影响生产的事例。

　　混合破碎的成功，可以减少甚至免除石灰石表土的剥离，矿石资源的利用更充分。

两种原料一并加工减少了一套加工系统的建设和经营费用，取得很好的社会和经济效益。

广州市越堡水泥有限公司的混合破碎就是一个很突出的实例。

将数量达2800万立方米的覆盖土作为资源一并利用，就能使这个深埋地下的石灰石矿床得到利用，成为建设日产6000吨水泥生产线的大型工厂的原料基地。

　　混合破碎需要解决一连串的技术问题，以确保出料粒度满足入磨的要求，防止破碎机腔堵塞，保证整个系统运行通畅。

因此，从料仓起的整个系统都要作专门的设计，包括料仓形状、结构，破碎前泥团的切碎，机体内部乃至漏斗、溜槽等的特殊处理。

　　常熟仕名重型机械公司提供并于最近投入使用的土耳其Askale水泥厂掺土量是25％，混合料水分达14％。

由于有的工厂要求掺入更多的黏土（30％），公司为其研制了混配机，将黏土与石灰石预先进行粗混合。

至今，公司已先后提供了8套混合破碎系统。

　　2．预筛分破碎

　　将原料在破碎之前进行筛分，只对筛上物进行破碎，往往可以取得良好的效果。

　　例如当今水泥都采用带预分解的新型干法生产，这种生产方法在原料配用上提高了硅酸率，经常需要掺用硅质原料。

而质纯的硅质原料主要用于制造玻璃，质次的硅质原料则多是砂岩、粉砂岩与页岩互生矿床，开采中难以将它们相互分离。

这种矿床的品质虽可满足生产需要，但是它们的物性差别很大，砂岩、粉砂岩的磨蚀性高，页岩和风化物则质软，易吸收水分发黏。

这种混合型矿石给常规的生产方法带来很大困难，难以找到既抗磨又不怕堵的破碎机型，给这类矿床的利用造成很大困难。

　　通过实验获知，预筛分可将大部分泥土和页岩筛除，从而可以防止破碎机的堵塞。

根据这个原则开发的波动筛分给料机和抗磨型单段反击式破碎机组成的破碎系统，即使是黏湿料和高磨蚀性硬物料的混合矿也能胜任。

这个破碎系统于2000年年底在安徽东亚水泥公司投入使用，取得了良好的效果。

破碎机即使在雨季也能正常工作．由于合格料已预先筛除，破碎机的磨耗件寿命大大高于预期值。

这项工艺和装备的开发成功使得这类呈互层产出的低品位硅质矿床的有效利用变得比较简便。

在短短的几年中，它已成为国内此类硅质矿床的主选破碎方式。

　　利用筛分破碎方式，通过筛分排除筛下物可以提高某些低品位矿床的矿物品位，成为可用的矿石。

例如低品位灰岩矿床，如果平均品位低是由于混有页岩、泥质夹杂物所致（CaO低于可用指标，碱含量超标），而这些夹杂物层薄、质软、易碎，爆破后碎料中含量较多，采取预筛分法予以排除后，品位即可提高。

南京院承担的沙特SPCC项目的石灰石就是采用预筛分和破碎后再筛分的方式，使得原来不能使用的灰岩满足了使用要求。

　　当原矿中的碎料较多时，采用预筛分可以减少破碎机的工作最，采用较小的机型，系统的产率可以提高，同时又减少了产品的过粉碎。

综合电耗降低、金属消耗量减少。

由于预筛分增加了一道环节，生产的复杂程度增加，通常在原矿中合格料超过20％～30％时才有价值。

　　关于矿山的节能

　　随着我国经济的发展，对液体燃料的需求不断增加，国际石油也日益短缺，矿山生产中的节油问题已迫切地提到了我们面前。

　　就采矿业而言，随着露天开采规模的扩大，传统的开采工艺需要很多大型挖掘机和运输车辆，使得组织生产十分繁杂，不堪重负。

而连续和半连续开采工艺的应用则可以取得显着的节能效果和可观的经济效益。

　　关于开采工艺，有的文献把轮斗挖掘机—胶带输送机—排土机生产称为连续式工艺；

把单斗挖掘机—告车—破碎机—胶带输送机生产称为半连续式工艺；

把单斗挖掘机—卡车生产称为间断式工艺。

连续式工艺只适用于可以直接挖取的软岩，应用范围很有限。

而硬岩和半硬岩更适于半连续式工艺。

半连续式工艺的关键设备——破碎站既可以设在坑内，也可以设在地表；

既可以是固定的，也可以是半固定的或移动式的。

　　生产水泥的主要原料——石灰石，绝大多数属硬岩和半硬岩，它们都难以使用轮斗铲直接挖取。

推行以电代油的标志性措施是少用或不用汽车，多用胶带输送机运输矿石，这就需要把破碎机搬进采矿场。

因此，研究破碎站的形式和设置位置成为水泥矿山该采用哪种生产工艺的关键。

　　移动破碎在采矿场内的出现要追溯到上世纪50年代。

它首先在西德一个水泥厂的石灰石矿得到应用，继后才逐渐扩展到煤矿和金属露天矿。

以移动破碎跟随挖掘机。

把大块矿石破碎成碎石后再用胶带输送机运输，可以省却汽车运输，从而大大节省人力和燃料，降低矿石生产成本。

在采场内将矿石破碎后改用胶带输送机运出的生产技术，从上世纪70年代开始在世界范围内得到了迅速扩展，出现了多种类型移动方式和使用各种类型破碎机来适应不同的使用条件，其单机能力已近万吨／小时。

　　1．移动式破碎机的类别及性能

　　移动式破碎机，更确切地应称为移动式样站，因为它除了破碎机之外，还带有进出料装置及配套设施。

按移动功能的不同可分为全移动（Fully-mobile）、半移动（Semi-mobile）、和可搬式（Portable）。

3种破碎站的使用条件各不相同，需要从多个方面考虑之后才能选定。

　　全移动破碎站又称为自行式破碎站。

按行走方式可分为履带式、胶轮式和步行式3种。

3种行走方式的灵活性不一样，因此用途也不同。

履带式可以跟随挖掘机工作，但是机体笨重，受到制约，能力较小，目前已知的最大能力是1000吨／小时。

胶轮式和步行式还不能做到跟随挖掘机作业，它们只能在相对固定的条件下工作。

它们的生产能力较大，已有不少达到2000～3000吨／小时的破碎站在使用。

自行式破碎站的基本特征是一个功能完整的单体，进料和出料均在同一个平台上，简称为“平进平出”。

　　半移动破碎站需要借助外力才能移劫。

有的能够在同一平台上进料和出料。

也有的需要在上一平台进料，主机站立平台出料，简称为“平进平出”和“上进平出”。

前者可以在任何可达到的位置上使用，而后者则要利用一个台阶，它的位置有一定的限制。

“上进平出”的破碎站因为利用了一个台阶的高度，料仓容积增大、给料机缩短，更适于大型矿山使用。

目前，世界上最大的半移动破碎站在智利一个铜矿，它的能力是9600吨／小时。

　　半移动破碎站有轨道上的破碎站、平板拖车上的破碎站和驮迁式破碎站。

大型半移动破碎站一般多用驮迁式搬迁。

为了便于搬迁，常将它分离成数个单体，例如料仓和给料机组成一个单体，破碎机为另一个单体，出料胶带输送机为一个单体，从而使每个搬迁单元的重量降低。

由于驮运车价格昂贵，利用率低，有些矿山也采用其他方式搬迁。

　　半移动破碎站是浮架在地面，不需要坚实的混凝土基础，对地面的承载能力一般不低于250kPa即可使用。

　　可搬式破碎站又称为组装式破碎站，它是一种介乎固定式和移动式破碎站之间的结构，可在搬迁不频繁（两三年以上）的情况下使用。

它们可拆散成若干大件，其尺寸和重量符合吊车的起吊能力和拖车的承载能力。

搬迁一次花费的时间视事前准备情况、拆散程度、搬迁路程长短及组织情况而定。

　　2．各类移动式破碎站的使用方法

　　根据水泥用石灰石矿山的特点，提出3种破碎方式的基本破碎站类型和适用条件，可供参考（见下表）。

　　此表只是针对一套破碎站而言，若规模较大，拟采用两套破碎站，则随行式和围绕装料式的应用范围将有所扩大。

　　当矿山比高较大，矿体岩层稳固，开凿内部溜井，在井下设固定破碎站，矿石破碎之后再用胶带输送机运出采矿场到工厂，也是充分利用位能的节能生产工艺，而且破碎站不必搬迁，更为简便。

这种生产工艺我国早已在多家水泥厂应用。

　　矿石破碎的降耗

　　破碎机械在加工矿石的过程中自身也有所磨损。

为了尽量减少机件的损耗，一是需要坚持科学地选择机型；

二是合理使用和选材。

一旦选型不当，严重者将造成工厂长期的生产被动，轻者也将造成经常性的多消耗。

　　科学地选择机型的基础就是要对所加工原料的产地进行全面深入的了解。

包括对矿床各层位矿石及夹带物的物理机械性质的了解，取样和加工试验，再结合当地自然气候条件、工厂生产工艺对矿石进出料粒度的要求等等，作出正确的机型选择。

　　破碎机工作原理不同，因此机器的特性差别很大。

需要与使用地矿石的特性（包括不同层位矿石特性的差异在内）结合起来研究。

当具有多种选型方案时，还要根据一次性投资及长久消耗一并考虑，作出最后选型结论。

　　破碎的材料消耗与诸多因素有关。

以锤头为例，它的寿命与以下4个因素有关：

一是矿物的物理性质和伴生物的性质（对金属的磨蚀性、含土量、水分、黏塑性、抗压强度等）；

二是机器内部结构的合理性；

三是锤头选材的正确性和制造质量；

四是操作方法。

第一项是客观的存在，是先天性的，需要事先有正确的了解。

第二项是为了适应被加工物料的性质和工艺要求，机器内部需要进行的处理，防止产生不正常的过度磨损。

第三项是选材问题，目前，单段锤式破碎机的锤头有高锰钢类（包括合金高锰钢、加入合金元素的超高锰钢、打击面堆焊耐磨层的合金高锰钢）；

中碳合金钢类（包括打击段硬度HRC55-58，母体39，冲击韧性>

240j的双硬度锤头）；

双金属复合类（头部为高铬铸铁，HRC>

61，柄部为铬钼合金钢，HB225～310）；

镶嵌硬质合金的高锰钢类。

中等硬度的脆性灰岩，当磨蚀性不高时主要使用高锰钢类锤头，当磨蚀性较高或料中混入砂质土较多时，高锰钢类锤头的冷作硬化层难以形成和保持，则效果不好，不宜采用。

煤、石膏采用中碳合金钢锤头的效果也优于高锰钢锤头。

第四项是破碎机的使用和操作方法。

篦子的调节和锤头的翻边及时与不及时，效果大不相同。

目前，个别工厂甚至不翻边、不调节，经其在篦子与转子形成过大的空间堆积料层中摩擦，再耐磨的材料寿命也长不了。

因此，要建立制度，精心使用，才能延长机件的寿命，实现水泥矿山开采的节能降耗与减排。

中小型石灰石矿山的高台段开采

1?

引言

　　1984年以来，我们对安徽、江苏、湖北、福建和广西等省、区十多个地区水泥厂的石灰石原料矿山进行了调研。

它们的生产规模多在10～20万吨/年左右，矿山开采有共同之处：

地表平台至坡顶的高度一般为20～40米，采矿不分台阶，按山坡自然地形高度用手风钻自上而下不分层次钻孔，浅眼爆破，也有的用药壶爆破，爆破后的矿石用人工装车，板车运输，基本是重体力劳动的人工生产方式。

　　人工开采方式存在的突出问题是，受开采技术条件约束，生产能力受到极大限制，一般只适用10万吨/年以下的矿山开采；

工人的工作环境恶劣，劳动强度大，安全性差，每天放炮数次，飞石时常发生，经常造成人身伤亡事故和砸坏周围房屋设备现象；

受季节性影响大，遇雨天，矿山无法正常生产，致使矿石供应危机。

近年来，随着水泥生产线的改造扩建，对原料需求不断增加，矿山原有生产能力无法满足生产用料，直接影响了全厂正常生产和经济效益。

　　为了寻求适合于中小型石灰石矿山技术改造的开采方案，我们从1985年起开展了这项研究工作，又分别在安徽滁县地区水泥厂矿山、宿县地区水泥厂矿山进行项目研究，并于1989年10月通过省级鉴定。

　　本文将对高台段开采的研究和深孔孔内微差爆破技术的试验作一介绍。

2?

高台段开采

　　在中小型石灰石矿山资金不足的情况下，就产生了如何运用有限的资金选择有效的开采方法对矿山进行技术改造的问题。

　　中小型石灰石矿山都采用高台段浅眼小爆破的开采方法，我们针对高台段，采用了高台段开采方法。

高台段开采就是使用深孔钻机，按山坡自然段高钻凿深孔，进行深孔爆破一次落矿至现有开采平台。

高台段开采段高与目前开采高度相一致，避免了开拓采准工程，节省了基建费用，从而解决了矿山资金不足的难题。

采用深孔孔内微差爆破，提高了爆破质量，装运环节可以不做改动，有利于矿山逐步实现机械化开采。

对于年产20万吨以内矿石的矿山，采用高台段方法开采，能确保产量的需求。

　　高台段开采必须首先解决深孔钻机的问题。

由于钻机作业场地多是在不平整的坡面地带，所以，应选用自重小，移动灵活，低钻架，多接杆的轻型钻机。

由于高台段，钻机的钻孔深度应在40米左右；

钻机价格也要为这类矿山所能承受。

　　为适应中小型石灰石矿山生产装备较小的特点，高台段开采中，炮孔直径一般选择90～120毫米，同时选取较小的孔网参数，使炸药能量在岩体中均匀分布，以获得较小的均匀块度。

　　在钻孔技术上，钻凿过程中的方向偏差一般应≤3%，否则，由于段高大，钻孔底部偏差将过大，影响爆破效果。

因此，应制定严格的操作规程和培养熟练的技术工人。

　　由于段高大，易造成爆堆过高，影响铲装工作的安全。

所以，应采用相应的爆破措施来降低爆堆的高度。

试验中，采用孔内、孔间和排间微差爆破，有效地降低了爆堆高度。

　　高台段开采对爆破质量要求较高，如块度均匀，降低大块率，避免或减少底根，爆堆整齐，需要采用相应的爆破技术。

我们在这两个矿山应用了深孔孔内微差爆破技术，经大量试验，确定了合理的爆破参数，爆破质量达到预期效果。

3?

深孔孔内微差爆破

　　高台段开采的技术关键是深孔爆破技术，如仍采用常规爆破方法，势必底根大块产出多，爆堆偏高，爆破震动大，爆破质量差。

高台段深孔孔内微差爆破，主要针对高台段、台段高度的变化和爆破体构成要素的变动，研究试验装药结构，深孔孔内微差的段数，孔内、孔间及排间微差的结合、起爆顺序，确定合理的爆破参数，以达到最佳爆破效果。

　　1）孔网参数　孔网参数是很重要的参数，它控制了爆孔间相互应力效应以及对自由面作用范围和能力。

孔径d小，对孔网参数的选取也应适当减小。

　　最小抵抗线W在试验中选取3～4米。

宿县地区水泥厂矿山用WS-75型钻机只能打垂直孔，段高越高底盘抵抗线越大，有时达8米多，使得底部爆破条件恶劣。

为避免底根和减少大块，爆破前应在底部扩孔形成药壶，以增加底部装药量；

爆破前尽量清理底根，有时用手风钻补底眼，与深孔同时起爆；

把钻机两履板前端垫高，使钻孔可形成83～85°

的倾角，减小底盘抵抗线距离。

滁县地区水泥厂矿山使用H60型钻机，可打75°

斜孔，上下抵抗线基本一致。

　　孔距a按a=（1～1.5）W选取。

　　排距b按b=（0.8～1）W选取。

　　孔深L随地表平台至坡顶相对高差的变化而不同，试验中，段高H在25～33米。

　2）超深L1　超深的作用是降低装药中心的位置，以克服台阶底盘阻力。

一般计算公式为：

　　L1=（0.1～0.2）H

　　或L1=（0.15～0.35）W

　　但深孔爆破不可生搬硬套，试验中L1选取1.5米左右。

　　3）孔口堵塞长度L2　孔口堵塞长度的选取比较重要，过长则大块增多，过短会造成冲天炮，不仅浪费炸药，而且降低爆破效果。

　　L2≥（0.7～0.75）W底

　　或L2=（16～32）d

　　但孔口堵塞不仅要考虑长度，更要重视堵塞料的质量和操作措施。

黄泥土有惰性和塑性，堵塞的效果比岩粉好，在堵塞时，捣实比松散效果好。

试验中，堵塞高度为3米左右，没发生过冲天炮。

　　4）装药量Q的计算　药量计算公式广泛采用体积法，爆落岩石体积同装药量成正比：

　　对垂直孔　Q=qaWH

　　对倾斜孔　Q=qaWH/sinα2

　　q为单位炸药消耗量。

试验中，当钻孔工作完成后，我们测绘出孔网平面图和每孔的剖面图，计算每孔实际爆破体积，调整每孔装药量，以求合理装药量。

　　5）装药结构　采用分段间隔装药，这也是孔内微差爆破的必要手段。

试验中，根据孔深不同，可分两段或三段装药。

为了克服底部阻力，药柱下长上短，并有一定的比例。

　　6）药柱间隔长度L3　根据孔径不同，L3按0.5～2米选取。

间隔物用岩粉或黄泥土。

相邻各孔间隔物的位置应错开，以减少大块。

　　7）孔内微差段数的确定　试验矿山的段高在25～31米，孔内分两段和三段微差，并与排间微差结合起来，采用毫秒微差雷管进行微差，孔底一段用两个起爆药包加强起爆作用，上段放一个起爆药包。

起爆顺序是：

孔内先下段后上段，排间先前排上段，再后排下段，然后后排上段。

　　经过上述几个步骤的精心设计，反复试验调整参数，在这两个矿山基本确定了合理的爆破参数，见图。

爆破后，上沿坡顶整齐，下盘平台平整，爆堆集中，平均滑落高度为1/3H，较大块多浮在爆堆表面，往往是端孔和节理发育处带下来的，爆堆内矿石比较破碎。

深孔孔内微差爆破技术达到了项目预期爆破指标。

滁县地区水泥厂矿山2号爆破试验孔网平面图及I1孔剖面图（米）

4?

技术经济效果

　　1）矿山生产能力成倍提高

　　高台段开采与浅眼小爆破开采相比，生产能力提高了1～2倍，满足了矿石产量的需求，见表1。

表1?

矿石产量提高对照表

矿名

产?

?

量

（万吨/年）

人工开采

宿县地区水

泥厂矿山

12

只完成产量

的50％

每月钻8个孔

满足全月产量

滁县地区水

14～16

缺1～2个月

矿石量

15天钻10个孔

　　2）开采成本明显下降

　　高台段开采较人工开采，穿爆劳动生产率提高了2～4倍，开采电耗可降低1/3，炸药单耗下降5～10%，装运效率也随之提高，因此，采矿成本明显下降。

表2是宿县地区水泥厂矿山采用高台段开采前后的主要技术经济指标统计对比。

表2

指标

药壶爆破开采

升降率（％）

φ25碎石产量（万吨）

6

100

定员（人）

140

70

-100

全员实物劳动生产率（吨/人）

429

1714

399.5

炸药单耗（千克/吨）

0.26

0.21

-19.24

油铲台班效率（吨/台班）

255

155

油铲单位耗油量（千克/吨）

0.5

0.18

-277

火工材料（元/吨）

0.477

0.448

-7

碎石总成本（元/吨）

4.50

3.85

-17

　　3）社会效益显着

　　过去用手风钻打眼，振动大，在半山腰打眼放炮，劳动条件恶劣，工人劳动强度大。

现在工人操作钻机进行钻孔，改善了劳动条件，减轻了工人劳动强度。

　　高台段开采由于不需要在悬崖上进行凿岩爆破作业，因而消除了高空作业的不安全因素。

而深孔爆破不用每天小爆破落矿，大大降低了爆破频率，从而减轻了爆破伤亡事故的隐患。

因此，高台段开采提高了生产安全性。

露天狭长形水泥矿山开采境界的确定

1、引言：

露天开采境界是露天开采设计中的最重要的环节，它不仅决定了露天矿的可采矿量、剥离量、生产能力、开采年限等主要技术指标，也影响到矿山开拓、运输、征迁范围、建设投资，并进而对整个矿山开采期的矿山经济效益产生深远影响。

不同的矿山其地质结构、矿石赋存条件、周边环境、市场形势等不尽相同，因此不可能以统一的方法对它们进行总体评价，需要对不同的矿床作具体的分析。

本文针对矿山自身的特点，对露天开采的境界进行了探讨，供大家参考。

2、概述

河南省汝州市天瑞集团汝州水泥有限公司所属的石灰窑石灰岩矿区（一线矿山）位于汝州市东南约23公里处，距水泥生产厂区约9公里，矿体狭长，东西走向。

经过多年的民采，沿矿体走向形成了多个开采点但又不互相贯通，生产效率小