浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置

Serial No .490February .2010现　代　矿　业MORDE N M I N I N G总第490期2010年2月第2期 唐开元(1973-),男,四川邻水人,工程师,243004安徽省马鞍山市。

浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置唐开元　娄广文(中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司) 摘　要:探讨了矽锅顶石灰石矿山的开采技术及设备配置,采用了先进的大型露天采装设备凿岩,以串并联复式网络方式联线布孔配合微差爆破,铵油炸药车混制装药,远程皮带运输等,为国内同类矿山提供了参考。

关键词:石灰石矿;大型设备;远程皮带运输中图分类号:T D876+.3 文献标识码:B 文章编号:167426082(2010)022******* 嘉新京阳水泥有限公司是江苏省最大的台商独资企业,矽锅顶石灰石矿是嘉新京阳水泥有限公司自备石灰石原料矿山。

自1997年10月正式投产以来,依靠先进的采矿设备,采用现代化开采技术及管理水平,短短几年时间便建成了一个一流的现代化大型露天矿山。

分析研讨矽锅顶石灰石矿山的开采技术及设备配置,为国内其他同类矿山作借鉴,以提高国内露天矿开采技术及设备配制水平,加速国内露天矿现代化步伐。

1　矿山简介矽锅顶石灰石矿位于江苏省句容市大卓、黄梅两镇接壤处,东西长约3200m ,南北宽约1600m ,面积约4.97km 2,开采面积1.12k m 2。

矿区为低山丘陵区,原最高海拔为+259.02m ,最低海拔为+48.3m ,矿石储量丰富,达3.2亿t,Ca O 品位高,平均达54%以上,属特大型优质露天石灰石矿山。

矿山+55m 标高以上为山坡露天开采,+55～-40m 将转入凹陷露天开采,矿山开采台阶顶面标高+240m ,最低开采标高-40m 。

矿山开采境界南北宽160～730m ,东西长2300m 。

设计开采能力为220万t/a,2001年以来为配合工厂窑系统提产要求,在不增加人力、设备的条件下开采能力已提高至280万t,且还在继续提升。

2　生产工艺流程潜孔钻穿孔ϖ铵油炸药混装车制药、装药ϖ非电起爆系统深孔微差爆破ϖ推土机整理爆破工作面ϖ轮式装载机、挖掘机装车ϖ自卸车运输ϖ破碎机破碎ϖ16k m 长皮带运输机运输至厂区。

3　矿山设备配置3.1　设备选型构想露天矿山所使用的设备包括:主要用于采准剥离、道路开拓维护、堆场堆料等主辅生产设备;主要用于提供生产设备维修运输、员工交通及矿山后勤作业的附属设备;为矿山各种机械设备日常保养及维护使用的机汽修理设备。

矿山设备选型以主要生产设备为重点,力求少而精、机动灵活、互补性强,尽量避免使用有电力、风管等地面固定线路的设备。

需要指出的是,虽然大型进口设备初期投资成本大,但考虑人力成本、机械油耗、维修成本、安全性能及开采量供应需求,大型进口设备仍是大型矿山主要设备最佳选择,小型设备机械损耗率高,维修成本大而逐渐被大型设备取代。

设备选型的好坏直接影响着矿山以后的开采生产,因此必须谨慎进行。

为合理配置矽锅顶石灰石矿山开采设备,矿山组织专人对各地符合需求的机种型号进行实地考察,依据矿山年开采能力、比较优缺点、结合矽锅顶石灰石矿山特点及设备产能,并考虑维修厂商维修能力及机械性能,最终选择了装备精良的I N GERS OLL 2RAND 、CATERP I L LAR 、K OMA 2TS U 、KHD 、RE I 系列机型,均为世界上同类型最先进设备。

3.2　矿山设备配置情况(见表1)4　矿山设备配置状况评估国内外露天矿技术发展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化,采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。

应用高效节能的矿山开采和运输设备,是实现矿山可持续发展的有力保证。

311表1　矿山主要配置设备表名称型号规格数量/台液压潜孔钻机I N GERS OLL2RAND2C M695型 130mm3液压潜孔钻机I N GERS OLL2RAND2C M345型 76mm1混制装药车BC27型7t1潜孔钻车C M341型孔径: 102mm2轮式装载机CATERP I L LAR2988F型斗容6.3m32液压挖掘机K OMATS U2PC750型斗容4.3m31液压挖掘机①K OMATS U2PC450斗容1.8m32矿用自卸车CATERP I L LAR2771D型载重40t10平地机K OMATS U2YZ J12型1压路机CA250型1推土机CATERP I L LAR2D8R型2加油车CGJ5100GJYEQ2油罐容积6400L1洒水车CGJ5130GSSEQ2水罐容积8000L1锤式破碎机②HDS1800×2300型双转子单段1200t/h1远程长皮带输送机③16km,B=1000mm,1260t/h,4.37m/s1 ①配破碎锤;②KHD;③RE I设计。

4.1　穿孔设备评估目前,我国水泥矿山企业开始应用移动式空压机,“空压机跟着钻机跑”,淘汰钻速低、排渣难、送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。

中风压潜孔钻机(1.0～1.4MPa)、高风压潜孔钻机(1.7～2.4MPa)和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。

固定式低风压(0.5～0.7MPa)空压机正逐步被淘汰,仅适应中硬以下岩石穿孔的切削回转钻机和穿凿坚硬、极坚硬的牙轮钻机也将逐步淡出水泥矿山市场,以中风压缩机或高风压缩机替代只有0.7MPa或0.8MPa的普通风压缩机,钻机效率提高了2～4倍。

C M695型全液压潜孔钻机全方位角度均能穿孔,且穿孔速度快,效率高,性能明显高于国内其它潜孔钻机,国内多数矿山使用的潜孔钻机需要铺设固定风管线路,采场爆破及机器设备移动时要经常移动风管线路,浪费人力、财力。

C M695型全液压潜孔钻机自备空压机,不需要铺设路面固定风管,无移动风管困扰。

4.2　铲装设备评估矿山铲装设备液压化,与传统的机械铲如电铲相比,液压挖掘机具有自重轻、节能的特点。

可以在陡坡上挖掘,便于选别开采。

装载机机动灵活,操作简单,但对爆破效果及高度要求较高,爆堆爆破效果好且爆堆高度在0.5倍左右台阶高度时装载效率高,如爆堆爆破效果差、爆堆高度较高且有根底时装载效率差;挖掘机适合处理爆破效果不太理想且有根底的爆堆,但爆堆高度较低时装载效率差;电铲铲装效率高,但机动性差,适合爆堆高度为0.7～0.9倍台阶高度,当爆堆高度较低时,铲装效率则明显下降,其尾部拖带的动力电缆线易出现受损破裂情况。

矽锅顶石灰石矿在设备选型时充分考虑了各设备的优缺点,经过认真比较、研讨并结合矿山自身特点,最终采用装载机和挖掘机联合作业模式,利用装载机和挖掘机的各自优点,相互取长补短,爆堆爆破效果好且爆堆高度合适时使用装载机装载,爆堆爆破效果差、爆堆高度较高且有根底时使用挖掘机装载。

4.3　运输设备评估水泥矿山装载设备,宜选用4～8m3液压挖掘机和30～60t的矿用汽车。

汽车运输适应性强、机动灵活,具有短途运输经济的优势,有利于强化开采,同时相对于小吨位汽车,更易于管理,能耗、废气排放低。

矽锅顶石灰石矿配备了载重40t的美国产CATERP I L LAR2771D自卸汽车,经过10余年运行,车厢侧底几乎没有变形,有力保障了矿山正常生产。

4.4　破碎系统设备评估水泥原料矿山开采规模大型化,建设大型矿山,采用大型设备,将进一步提高劳动生产率,降低矿山开采成本,是我国石灰石矿山的发展方向。

随着日产5000～10000t新型干法水泥生产线在我国各地陆续建成投产,涌现出一批年产100万～500万t级矿石的大型矿山,而年产50万～100万t矿石已属中型矿山。

目前,矿石年产量大于1000万t级的超大型矿山已开始显现。

大型矿山必须要求有先进的破碎系统设备,大产能、高功率的单段锤式破碎机仍是首选机型。

矽锅顶石灰石矿山引进德国洪堡公司(KHD)的双轴单段锤式石灰石破碎机,具有高效率、大产能、结构紧凑、占用空间小特点,特别是板喂机由液压马达传动,与国内同类型板喂机相比,具有明显的优越性。

4.5　远程长皮带输送机评估矿区至厂区直线距离约16km,沿途要穿越山脉、林区、水库和平原,跨越312国道和沪宁铁路,将矿区石灰石快捷、高效、低成本运输至厂区,经依地形地势及周边环境审慎评估后确定长皮带运输机为最佳选择方案。

因为带式运输机运力大、爬坡能力强、运营成本低,其成本只有汽运成本的1/7。

应用长皮带运输矿石,虽然一次性投资较高,但高效运输,节能效果好,因此长皮带运输是矿山运输的发展方向。

矽锅顶石灰石矿长皮带于1997年9月正式建成并一次性通电试运转成功,并平稳运行至今。

利用一条16k m的远程皮带运输机,以每吨矿石不到2k W h电的极低廉运输成本便将矿石输送到厂区,且运行平稳、运转率高、清洁卫生对周围环境无411总第490期 现代矿业 2010年2月第2期污染,10余年来的生产实践,证明了选择远程皮带输送机是合理的。

4.6　其它设备评估矽锅顶石灰石矿配制有平地机及压路机,一方面确保采台面及道路路面整洁;另一方面减少运输车辆轮胎磨损,防止轮胎意外被碎石或其它异物扎破,延长轮胎使用寿命。

目前矿山矿车轮胎使用寿命平均高于4000h,最高达6000h,远高于轮胎2000h的正常使用寿命。

矿山10余年来的生产实践,充分证明了矽锅顶石灰石矿山设备选型具有先进性、合理性、互补性并和谐搭配,完全适合矽锅顶石灰石矿山实际情况,值得在全国范围内借鉴推广。

5　开采技术矽锅顶石灰石矿采场采用台阶式自上而下水平分层开采,运用塑料导爆管深孔微差爆破,考虑装载机铲装作业,采场爆破既要求爆破效果好、爆堆高度不能太高,又不能出现坍炮情况,为此矿山技术人员结合该矿山地质特点和技术要求,设计了一套爆破网络,并经过反复实践不断完善。

目前矿山采用的爆破参数为7.5m×5.5m,超深1.5m,炸药单耗0.16 kg/t,采用直线式布孔,每次爆破两排,以串并联复式网络方式联线,爆破微差时间为25m s,单段爆破最大装药量控制在1000kg以内。

采用该网络爆破后爆堆高度理想且爆破效果良好,飞石、空气冲击波及爆破地震效应得到有效控制,装载机铲装效率高。

值得一提的是,为提高装载机铲装效率,不可一味追求炸药低单耗,适当地将炸药单耗提高,装载成本将得到降低,总体生产成本仍得到节省。

6　设备维护保养“保养重于维修,维修重于购买”是矽锅顶石灰石矿山对设备维护保养始终贯穿的理念。

矿山所有岗位均制订有完善的设备操作规程及设备维护保养制度并确实执行,加强设备计划检修和预防性维护,对重点设备重点监控、重点维护保养,加强设备巡检、点检力度,润滑保养应认真作好记录,记录内容应包括设备名称、润滑部位、润滑点数、润滑油脂型号、润滑周期、此次润滑时间、下次计划润滑时间,并建立有效设备检修履历及故障分析等一系列报表。