大型露天礦高效開采技術(shù)研究

張 寧

（鶴慶縣鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 大理 671507）

隨著經(jīng)濟(jì)規(guī)模、速度的快速增長，對于礦產(chǎn)資源的需求也更大。因此，需合理、高效的開發(fā)礦產(chǎn)資源，確保人類生存、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而創(chuàng)新我國露天礦開采技術(shù)，在減少投資、縮短時間的同時實現(xiàn)礦山低成本、高產(chǎn)、安全，是推動我國冶金行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，也是我國冶金行業(yè)得以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的前提。

1 我國大型露天礦開采中存在的主要問題

首先，我國露天礦賦存特點通常包含厚覆蓋層、近水平礦床、厚礦層及多礦層等。當(dāng)前，對于露天礦的開采所選用的工藝大多為單斗挖掘機(jī)——卡車間斷工藝，過于單一，主要設(shè)備長期超期服役。露天礦山通常都僅有幾十年的服務(wù)年限，在最初設(shè)計確定的開采境界中開采，因經(jīng)濟(jì)環(huán)境、技術(shù)條件始終在改變，很難長時間適用[1]。故而，在初期便將臺階推至最終境界與客觀規(guī)律不相符，會對開采總體經(jīng)濟(jì)效益造成影響。

其次，在對露天開采特點及優(yōu)勢等方面的認(rèn)識也存在不足。在露天開采中，能夠有效實現(xiàn)高度集中化開采，如我國云南、山西及內(nèi)蒙等地區(qū)中有著豐富的露天開采儲量，故而可建立大型露天礦，實現(xiàn)高效高產(chǎn)，為我國提供豐富的能源，以此解決我國能源緊張的問題；以露天的形式開采礦，具有較高的安全性，人員傷亡事故極少發(fā)生，且資源開采回收率能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上，相對于井下開采而言回收率更高。

最后，露天礦開采工藝過于單一，對經(jīng)濟(jì)效益的增長造成了很大的阻礙。當(dāng)前，生產(chǎn)礦山開采工藝中單斗電鏟-卡車的使用十分普及，該工藝有著較高的開采成本，再加上當(dāng)前燃油價格始終處于上升的趨勢，以至于露天礦開采成本不斷上升，因此對于開采工藝的創(chuàng)新、改變勢在必行。同時，在露天開采環(huán)境保護(hù)方面也存在一定的不足。

2 大型露天礦高效開采技術(shù)創(chuàng)新點

2.1 拉斗鏟無運輸?shù)苟研鹿に?/h3>

該工藝集采掘、運輸、排土于一體，直接倒堆排棄剝離物于露天采空區(qū)內(nèi)，作業(yè)效率高，生產(chǎn)可靠，生產(chǎn)能力大，設(shè)備少，生產(chǎn)成本低。拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囋诮交蚓弮A斜礦層中十分適用，并未有關(guān)于氣候條件及剝離物物理力學(xué)性質(zhì)等方面的要求。

倒堆開采指的是在采空區(qū)內(nèi)直接倒堆排棄從礦層上剝離的覆蓋物，一次所暴露的礦石僅有一小部分，并將該過程不斷重復(fù)。拉斗鏟有著較大的規(guī)格及生產(chǎn)能力，在具體生產(chǎn)作業(yè)中坑底積水等不利條件對其造成的影響可以忽略不計，有著極強(qiáng)的氣候條件、資源條件變化適應(yīng)能力。盡管拉斗鏟無運輸?shù)苟压に囉兄^高的設(shè)備投資、較大的輔助設(shè)備工程量等劣勢存在，然而只要資源條件適宜，該工藝有著遠(yuǎn)低于其他工藝的開采成本，故而有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 表土剝離半連續(xù)新工藝

表土物料的粘結(jié)性較大，若是采用傳統(tǒng)破碎機(jī)，設(shè)備極易出現(xiàn)粘結(jié)、堵塞等問題，對設(shè)備的正常工作造成影響。而根據(jù)這一問題所提出的輪式軟巖破碎機(jī)，通過單斗挖掘機(jī)-輪式軟巖破碎站-帶式輸送機(jī)組成的半連續(xù)工藝系統(tǒng)，可將輪斗挖掘機(jī)的工作取代，采用帶式運輸機(jī)將汽車運輸取代。該采礦系統(tǒng)還能兼顧間斷、連續(xù)工藝的優(yōu)點。

在露天礦建設(shè)早期，通常都會建設(shè)堆放剝離物的外部排土場，而將帶式輸送機(jī)應(yīng)用到該作業(yè)中，半連續(xù)工藝系統(tǒng)所排棄的剝離物可朝著排土場較遠(yuǎn)的區(qū)域堆排，汽車運輸?shù)膭冸x物可朝著排土場較近的區(qū)域堆排，如此一來可將最大限度地發(fā)揮膠帶運輸、汽車運輸?shù)母髯詢?yōu)點。而在露天礦山工程中內(nèi)部排土得以實現(xiàn)時，需拆鋪之前設(shè)置的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，這樣就會在一定程度上影響露天礦生產(chǎn)效率[2]。要想解決該問題，可在建立內(nèi)排土場之后再設(shè)置表土剝離半連續(xù)工藝系統(tǒng)。

而不論是在露天礦建設(shè)早期亦或是內(nèi)排時期進(jìn)行設(shè)置，都有不同的電鏟、帶式輸送機(jī)配置方式，也就是在端幫進(jìn)行半固定式破碎轉(zhuǎn)載站或是在工作面上進(jìn)行移動式破碎轉(zhuǎn)載站的設(shè)置。而若是在工作面上進(jìn)行移動式破碎轉(zhuǎn)載站的設(shè)置，那么鏟裝的剝離物可直接排棄至轉(zhuǎn)載裝置中，隨后輸送至工作面帶式輸送機(jī)中。

2.3 靠幫開采新方法

該方法指的是靠幫開采過程中開采出的剝離物體積與原礦石重量之比，而靠幫開采剝采比的確定必須在已確定的區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)原礦石與剝離物體積分別為，那么靠幫開采剝采比為。式中：

n 指的是靠幫開采剝采比，m3/t ；

K指的是原礦石容量，t/m3；

指的是原礦石體積，m3；

指的是剝離物體積，m3。

靠幫開采的核心是將端幫幫坡角提高，具體的靠幫開采方法主要有：在生產(chǎn)礦山時，靠幫開采方式的應(yīng)用為上部境界不動，下部境界朝外推進(jìn)。要想將這一目的實現(xiàn)，應(yīng)將現(xiàn)存于端幫的運輸?shù)缆啡∠?。該方式能獲得更多的生產(chǎn)露天礦的產(chǎn)量，可實現(xiàn)生產(chǎn)剝采比降低、經(jīng)濟(jì)效益與礦產(chǎn)資源回收率提高的目的。

而在設(shè)計礦山時，靠幫開采方式的應(yīng)用應(yīng)為下部境界不動，上部境界朝內(nèi)推進(jìn)。要想將這一目的實現(xiàn)，在設(shè)計礦山時就不應(yīng)考慮端幫處運輸?shù)缆凡贾?。該方式能在確保礦產(chǎn)開采量維持不變的基礎(chǔ)上，將剝離量減少，可實現(xiàn)生產(chǎn)剝采比降低、經(jīng)濟(jì)效益與礦產(chǎn)資源回收率提高的目的。

2.4 移動式破碎站開采技術(shù)

采用移動式破碎機(jī)開采露天礦，不但可有效降低露天礦中汽車使用數(shù)量，同時還能降低露天礦開采生產(chǎn)成本、開采效率顯著提升，能為大氣環(huán)境提供可靠保障的同時改善露天礦周邊環(huán)境。

移動式破碎站可分為圓錐破履帶式移動破碎站、篩分履帶移動破碎站、反擊破履帶式移動破碎站及履帶式移動破碎站等，能滿足任何地形條件下的礦山開采需求，也可實現(xiàn)優(yōu)化組合[3]。同時也具備多功能、高破碎效率等優(yōu)勢，可滿足露天礦開采中細(xì)、中、粗物料破碎篩分需求。在露天礦開采中運用該開采工藝，能使生產(chǎn)過程中的粉塵污染、噪音減少，可獲得更高的露天礦開采社會經(jīng)濟(jì)效益。此外，移動式破碎站礦開采工藝不但能為環(huán)境提供保護(hù)，同時還能使空氣中的CO2排放減少，并未有較高的施工現(xiàn)場要求，操作簡單，開采效率高。

3 結(jié)語

當(dāng)前，我國社會主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展十分迅速，而快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)也加大了對能源的需求。在國民經(jīng)濟(jì)組成中，傳統(tǒng)的露天礦山生產(chǎn)模式已無法將社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求有效滿足，故而對露天礦高效開采技術(shù)的研究意義十分深遠(yuǎn)。

[1]楊振華.石灰石礦露天礦開采技術(shù)及設(shè)備配置研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2017，44(12).

[2]張津鵬.我國露天煤礦開采新技術(shù)與應(yīng)用[J].工業(yè)，2017(2)：00276-00277.

[3]陳亞軍，常治國，趙斐，等.高段陡幫山坡露天礦采礦方法研究[J].煤炭技術(shù)，2016，35(5)：6-7.