采石場溜槽開采的研究和實(shí)踐

楊志剛*，丁偉，嚴(yán)浩明

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采石場溜槽開采的研究和實(shí)踐

楊志剛1*，丁偉2，嚴(yán)浩明2

（1.云錫集團(tuán)公司安全處，云南個(gè)舊，661400；2.云南省國土資源學(xué)院，云南昆明，661000）

本文對高陡地形采石場采用溜槽開采進(jìn)行了研究和實(shí)踐，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了開采參數(shù)和開采工藝，選取不同的地形地貌條件采石場進(jìn)行了開采試驗(yàn)，取得了較好的效果，對中小采石場推廣自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝具有借鑒促進(jìn)作用。

采石場；溜槽；開采

前言

露天中小型采石場在國家各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施和城市基礎(chǔ)工程建設(shè)中有著重要的作用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)目前全國有采石場10余萬個(gè)，從業(yè)人員數(shù)百萬人。但長期以來采石場分布廣，生產(chǎn)規(guī)模較小，開采工藝技術(shù)落后，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，是事故多發(fā)的領(lǐng)域之一。目前國家在金屬非金屬礦山正在推行安全標(biāo)準(zhǔn)化，機(jī)械化，科學(xué)化工作，進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級改造，規(guī)范露天采石場安全開采方法，強(qiáng)制推行自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術(shù)，保證基本安全生產(chǎn)條件。然而在現(xiàn)階段，我國的中小型采石場絕大部分為山坡型采石場，生產(chǎn)規(guī)模100-300kt/a，開采范圍一般為0.1k㎡左右，采石場最大采高一般為50-80m，由于礦業(yè)權(quán)許可的開采境界小，采場原始地形地貌坡度又較陡，若采用常規(guī)公路開拓汽車運(yùn)輸分臺階開采工藝，開拓公路與臺階之間布置汽車運(yùn)輸?shù)缆防щy，坡度大，安全技術(shù)規(guī)程不允許，技術(shù)上也不可行；采場內(nèi)臺階之間采用鏟裝機(jī)械運(yùn)輸，需要逐臺階多次翻轉(zhuǎn)運(yùn)至最低基礎(chǔ)平臺，開采成本高，經(jīng)濟(jì)上又明顯不合理。因此，中小型露天采石場采用自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術(shù)受地形地貌自然條件限制，常規(guī)公路開拓汽車運(yùn)輸分臺階開采存在局限性，推廣困難。

針對中小型露天采石場地形地貌自然條件限制和常規(guī)公路開拓汽車運(yùn)輸分臺階開采存在的局限性，筆者及技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過多年的金屬非金屬礦山開采安全設(shè)施設(shè)計(jì)、審查實(shí)踐，結(jié)合安全法律法規(guī)和中小型露天采石場開采技術(shù)規(guī)范要求，對金屬露天礦山卸礦場（排土場）、山坡露天礦公路開拓汽車運(yùn)輸分臺階開采方案設(shè)計(jì)進(jìn)行集成，遵循“因地形地貌條件生法、安全上可靠、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理”的原則，提出了高陡地形地貌中小型露天采石場公路溜槽聯(lián)合開采的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)了溜槽結(jié)構(gòu)參數(shù)、開采工藝順序、安全技術(shù)措施，并選取不同的地形地貌露天采石場進(jìn)行了開采試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)，取得了較好的安全效果、經(jīng)濟(jì)效益，對中小型露天采石場推廣應(yīng)用自上而下分臺階（分層）中深孔爆破開采工藝技術(shù)起到了示范促進(jìn)作用。

1 公路溜槽聯(lián)合開拓研究

1.1 開采方案

（1）開拓公路

基礎(chǔ)（儲(chǔ)礦）平臺至破碎站之間主干公路開拓，汽車或鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸，開拓公路主塹溝垂直于溜礦槽方向布置，防止大塊石料滾落沖出溝口。

（2）輔助道路

主干公路與各開采臺階（分層）之間輔道連接，用于人員鑿巖設(shè)備、履帶鏟裝設(shè)備上下。

（3）溜槽結(jié)構(gòu)和布置：

坡度根據(jù)采石場地質(zhì)條件、石料物理力學(xué)性質(zhì)和《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（ GB l6423—2006）規(guī)定溜槽地板坡面角度45°～60°為宜，應(yīng)不超過65°。根據(jù)石料塊度、爆破方式，溜槽寬度以10—15m為宜，深度以以3—6m為宜。溜槽盡可能布置采石場橫向中點(diǎn)巖石堅(jiān)硬、穩(wěn)定、整體性好的位置。

（4）溜槽開掘

按采石場單體設(shè)計(jì)自上而下分臺階中深孔爆破形成溜槽，在最高臺階溜槽口進(jìn)行擴(kuò)漏。

（5）剝離

表土剝離形成工作平臺。一般高陡地形采石場無表土，或有少量表土無需剝離混采，利用溜槽的分級作業(yè)隔離。

（6）爆破

按常規(guī)中深孔松動(dòng)爆破進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（7）石料運(yùn)搬

用履帶鏟運(yùn)設(shè)備分條或逐層將石料鏟運(yùn)推運(yùn)至溜槽下放至儲(chǔ)礦平臺，根據(jù)需要，用鏟運(yùn)設(shè)備和汽車將石料運(yùn)至破碎站。

（8）開采順序

自上而下逐分層后退式開采，即每個(gè)設(shè)計(jì)臺階（分層）標(biāo)高內(nèi)的石料開采、鏟運(yùn)溜放完畢后方可進(jìn)行下一分層標(biāo)高的開采。

（9）最終邊坡和臺階

由于自上而下逐分層后退式開采，形成的邊坡和臺階為最終邊坡和臺階，不設(shè)工作平臺，只設(shè)安全平臺和清掃平臺，根據(jù)開采后邊坡的地質(zhì)條件和露天采石場設(shè)計(jì)規(guī)范在設(shè)計(jì)中確定。

1.2 開采參數(shù)

（1）開拓公路

按《礦山道路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的礦山道路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬不小于5.5m，路面寬不小于3.5m，坡度不大于10%。

（2）輔助道路

寬度按選用的履帶鏟運(yùn)設(shè)備寬度加內(nèi)側(cè)0.5m再加臨邊側(cè)1.0m設(shè)計(jì)。坡度按選用的履帶鏟運(yùn)設(shè)備最大爬坡能力設(shè)計(jì)，但不大于45%。

（3）溜槽結(jié)構(gòu)和布置：

坡度根據(jù)采石場地質(zhì)條件、石料物理力學(xué)性質(zhì)和《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GB l6423—2006）規(guī)定溜槽地板坡面角度45°～60°為宜，應(yīng)不超過65°。根據(jù)石料塊度、爆破方式，溜槽寬度以10—15m為宜，深度以以3—6m為宜。溜槽盡可能布置采石場橫向中點(diǎn)巖石堅(jiān)硬、穩(wěn)定、整體性好的位置。

1.3 安全設(shè)施設(shè)計(jì)

（1）開拓公路主塹溝垂直于溜礦槽方向布置，防止大塊石料滾落沖出溝口。

（2）爆破設(shè)計(jì)；由于采用常規(guī)中深孔松動(dòng)爆破，爆破設(shè)計(jì)按常規(guī)成熟工藝設(shè)計(jì)即可，但在進(jìn)行臺階（分層）邊緣爆破設(shè)計(jì)時(shí)，爆破指向?yàn)椴蓤鲋行摹?/p>

（3）最終邊坡和臺階也是按規(guī)范常規(guī)設(shè)計(jì)，在此不再贅述。

（4）在溜槽坡頂線方向有2％～5％的反坡；溜礦時(shí)在離溜槽口邊緣1.5m，設(shè)置移動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)車擋設(shè)施，其高度為垂直型，不小于履帶高度。不溜礦時(shí)，在溜槽口周邊堆集不低于1.5m的防護(hù)堤。

（5）在溜礦作業(yè)時(shí)，鏟裝平臺入口處設(shè)置警戒線和警示標(biāo)志，禁止人員和車輛進(jìn)入；

（6）在溜槽底部鏟裝平臺必須留有一定的礦石作為緩沖層。

（7）在溜槽下部進(jìn)行鏟裝作業(yè)時(shí)，各臺階上禁止任何作業(yè)；

（8）當(dāng)溜槽內(nèi)的礦石發(fā)生滯留，必須停止鏟裝作業(yè)，用履帶式挖掘機(jī)進(jìn)行清理，禁止人工進(jìn)入溜槽內(nèi)清理；

（9）溜槽底部礦石堆高不得高于一個(gè)臺階高度;

2 開采實(shí)踐

筆者選取不同的地形地貌條件采石場進(jìn)行了開采設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

2.1 槽指門采石場：

（1）地質(zhì)地形地貌

該礦區(qū)地形西北高陡東南低緩，地形地貌為孤立陡峭的近似“人”型，相對高差近90m，層理近似水平，無覆土不需剝離。西北部山體自然坡面角度50—60°、東南面15-50°。

（2）開采設(shè)計(jì)

采用公路溜槽分標(biāo)高聯(lián)合開拓。開采方案設(shè)計(jì)即相對標(biāo)高0-45m東南低緩巖石采用分層公路開拓汽車運(yùn)輸，待45m以上相對標(biāo)高巖石開采完畢后，分臺自上而下中深孔松動(dòng)爆破開采。相對標(biāo)高45-90m陡峭巖石采用溜槽自最高點(diǎn)逐分層向下開采至45m相對標(biāo)高。

（3）參數(shù)選取

工作分層高：根據(jù)采區(qū)地質(zhì)條件較好，構(gòu)造簡單，無明顯斷裂構(gòu)造痕跡；礦巖主要為致密堅(jiān)硬石灰?guī)r礦，屬較硬穩(wěn)固礦巖。鑿巖設(shè)備為開山牌70型潛孔鉆，根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GB16423—2006）的要求，采場工作分層高度確定為15m。

工作分層坡面角：根據(jù)該礦區(qū)礦巖主要為致密堅(jiān)硬石灰?guī)r礦，屬較硬穩(wěn)固礦巖，層理近似水平的特性，故工作臺階（分層）坡面角確定為60°。

最終邊幫臺階和邊坡角:該礦區(qū)地形地貌為孤立陡峭的近似“人”字地型，每個(gè)標(biāo)高分層截面一次性采完，故無最終邊幫臺階和邊坡角。

溜槽：45-70m標(biāo)高，垂直高度30m;溜槽地板坡面角60°;溜槽寬15m;溜槽深3m。

輔助道路；鏟裝設(shè)備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機(jī)，最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.2 果吉利采石場

（1）地質(zhì)地形地貌

該礦區(qū)地形北、東、南三面高陡孤立，山體自然坡面角40—50°，礦區(qū)范圍垂直高度60m，西部山體在相對高度30m與另外山體相連，總體近似“凹”字型喀斯特地形地貌，礦區(qū)范圍為“凹”字東半部分，層理近似水平，無覆土，無需剝離。

（2）開采設(shè)計(jì)

礦區(qū)相對標(biāo)高0-60m，采用溜槽開拓，分層自上而下中深孔松動(dòng)爆破開采。

（3）參數(shù)選取

分層高為10m，分層坡面角取60°。

礦區(qū)西面0-20m相對標(biāo)高設(shè)計(jì)兩個(gè)最終安全平臺（不設(shè)工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°。

溜槽垂直高度50m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦長10m。

鏟裝設(shè)備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機(jī)最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.3 山腰采石場

（1）地質(zhì)地形地貌

該采石場為轉(zhuǎn)型升級提升改造類礦山。地形為東、西面孤立陡峭，南、北為“山”字型延展，礦權(quán)范圍為中間山峰至南面山谷（相對標(biāo)高30m）、北面山谷（相對標(biāo)高40m），礦區(qū)垂直高差70m，覆土0.5—1.1m，屬中低切割地形地貌。原設(shè)計(jì)采用公路開拓運(yùn)輸前進(jìn)式開采，現(xiàn)形成四個(gè)臺階，臺階高度10～30m不等，因設(shè)計(jì)開拓公路處于礦權(quán)范圍外，征地費(fèi)用高且林地征地困難，現(xiàn)礦權(quán)范圍開拓公路坡度為20%～30%，汽車無法運(yùn)輸，采用履帶挖掘機(jī)逐臺階翻運(yùn)至出礦平臺。根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第39號令《小型露天采石場安全管理與監(jiān)督檢查規(guī)定》和地方政府的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行開采設(shè)計(jì)。

（2）開采設(shè)計(jì)

采用溜槽開拓，分層自上而下中深孔松動(dòng)爆破開采。

（3）參數(shù)選取

分層高為15m，分層坡面角為60°。

礦區(qū)北面0—30m相對標(biāo)高設(shè)計(jì)三個(gè)最終安全平臺（不設(shè)工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°。南面0—30m相對標(biāo)高設(shè)計(jì)兩個(gè)最終安全平臺（不設(shè)工作平臺），臺階高10m，坡面角為60°，最終邊坡角50°

溜槽垂直高度60m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦長10m。

鏟裝設(shè)備選用開山牌KB8L型履帶式挖掘裝載機(jī)最大爬坡能力45%，故輔助道路坡度45%，“Z”型布置。

覆土層不單獨(dú)剝離，利用溜槽分級后鏟運(yùn)到排土場堆存。

3 效果分析

安全性好。工作臺階少，維護(hù)管理簡單，僅有同分層鑿巖和鏟裝的超前滯后臺階，最終邊幫臺階和最終邊坡對人員和設(shè)備的安全威脅小。人員、鑿巖和鏟裝設(shè)備在寬敞的分層平臺作業(yè)相對比較安全。消除了公路汽車長陡坡重載運(yùn)輸所帶來的事故隱患。

綠色環(huán)保。減少了修筑公路對土地的占用和植被的破壞。

節(jié)約投資?？晒?jié)約運(yùn)輸公路征地費(fèi)和修筑費(fèi)用，林地補(bǔ)償和植被恢復(fù)等費(fèi)用。

開采成本低，可節(jié)約汽車運(yùn)輸費(fèi)和鏟運(yùn)機(jī)逐臺階翻轉(zhuǎn)倒運(yùn)費(fèi)用。

4 結(jié)束語

露天采石場溜槽開采僅在《采礦設(shè)計(jì)手冊》和《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》有所提及，但具體內(nèi)容介紹和規(guī)范要求很少，溜槽的設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐資料更少，開采參數(shù)缺乏類比借鑒，難免存在缺陷和不足，因此需要不斷實(shí)踐總結(jié)完善，形成規(guī)范，成熟的常規(guī)開采工藝。

[1] 《國家安全監(jiān)管總局關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)中小型金屬非金屬礦山（尾礦庫）安全基礎(chǔ)工作改善安全生產(chǎn)條件的指導(dǎo)意見》.

[2] 《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB16423-2006).

[3] 《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ22-1987).

[4] 《排土場設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB51119-2015).

[5] 《礦山采礦手冊》, 北京冶金出版社, 2006.

[6] 《露天采礦手冊》, 煤炭工業(yè)出版社, 1986.

[7] 《采礦設(shè)計(jì)手冊》, 中國建筑工業(yè)出版社.

Research and Practice of Chute Mining in Quarry

YANG Zhigang1*, DING Wei2, YAN Haoming2

(1.Yun Tin Group Company Security Department, Yunnan Gejiu, 661400, China;2.interns of Yunnan Institute of land and resources, Yunnan, Kunming 661000, China)

in this paper, the high and steep terrain quarry by chute mining for research and practice, through the optimization design, determine the parameters of mining and mining technology, selection of different terrain conditions of the quarry mining test, and achieved good results, for small and medium-sized quarry promotion from top to bottom (layered) step has reference role deep hole blasting in mining process.

quarry; chute; mining

楊志剛, 丁偉, 嚴(yán)浩明. 采石場溜槽開采的研究和實(shí)踐[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2017, 6(5): 179-180.

YANG Zhigang, DING Wei, YAN Haoming. Research and Practice of Chute Mining in Quarry[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 179-180.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.073

X820.3

A

1672-9129(2017)05-0179-02

2017-01-15；

2017-02-23。

楊志剛（1956—），男，云南建水，采礦高級工程師、從事礦山安全技術(shù)工作，現(xiàn)已退休，中國安全生產(chǎn)協(xié)會(huì)會(huì)員、國家安全標(biāo)準(zhǔn)化非煤礦山分會(huì)會(huì)員。E-mail: yxyzg@126.com