矿山剥采结合安全小平台开采的设计方案

田中彪

摘要：本矿采用小平台开采方案减少和防止矿山露天开采发生重大事故，保障采矿过程安全，保障矿山职工人身安全和身心健康，促进矿业发展。

关键词：矿山 安全小平台开采 方案

1 石灰石矿的基本现状与概况

石河子南山水泥厂石灰石矿位于沙湾县境内的宁家河上游，水泥厂所在地石场镇18公里处，公路通至2号矿体1796.7米水平。南山水泥厂所在地石场镇位于石河子市215°方位，距离为68公里，矿区位于石场镇223°。矿区中心地理坐标：东径85°34′，北纬43°53′，面积0.8028Km2。矿区位于天山山脉北坡，山坡陡峻，山谷狭窄，海拔2041米左右，比高450米左右，宁家河自南向北穿过矿区，将矿区分为东西两部分，河水梯度大，流速快，是矿区的主要水源。

2 拟选新开采方案的原因和主要特点

2.1 原因：本矿自上世纪60年代建矿至今，一直用简陋的生产方式，只采不剥，采富弃贫，由于原生产方式不仅浪费了有限的矿产资源，且矿山安全生产问题日益突出，本矿山开采规模较小，装备条件较差，技术力量薄弱，山高陡峻、坍塌、滑坡、掉石头，冬春交替滑动季节等特殊地形、地貌、地质条件及地质灾害，建议应采用新的开采方案——安全小平台开采。

2.2 特点：做到资源开发，提高效益、安全生产、环境保护并举，减少重大事故，生产不断发展，保护职工的安全和健康，稳定人心，降低生产成本，提高经济效益。

3 剥采结合安全小平台技术方案

3.1 开采技术条件 矿床距厂区较近，运输方便，资源量测算最低标高均在最低侵蚀面以上的一种—低山林带。矿床水文地质简单，但矿床为两个不相连的独立矿体。相对高差大、厚度小，矿床开采底平面不在一个水平上，给机械化开采带来很大困难，且矿体倾斜于顶板岩石的腹部，剥采比较大，地势狭窄，在矿区附近没有适当的废石排土场，从地形上来看坡度均在45°左右。

3.2 设计方案 ①开采对象矿区范围由17个控制拐点构成，根据矿山开采现状和矿体赋存状况，本开采方案主要开采对象为宁家河东岸Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体段石灰岩矿。②开采方式，根据矿体的赋存条件，埋藏深度，矿区特殊的地形地质条件，选用露天开采方式进行开采。③开拓方案，溜槽+公路开拓。④开采顺序，自上而下。⑤采矿方法，沿矿体走向水平分层自上而下的小平台开采，多排浅眼瞬发挤压爆破崩矿。⑥工作制度：根据矿山特点，采用不连续周工作制度。即350天/年；2班/天；8小时/班；即常日班，爆破和辅助生产为1班/天。⑦矿石运输、自卸汽车运输。

4 矿山开拓方法的选择

根据矿区地形高差大，山坡自然坡度变化在45度之间，涉及范围为出露石灰岩和凝灰岩，浮土覆盖不大，地表由于风化剥蚀作用及构造等影响形成较大的陡壁、陡岩，山体厚度小，地形狭窄，机械设备作业困难，故只能采用浅眼爆破，即小平台上打眼—溜槽放矿—公路开拓运输方案。这样既利用了前期公路开拓的运矿公路，且矿区已通公路的便利条件。根据设计确定的开拓运输方案，矿山后期开采系统基建工程主要包括：Ⅰ号矿体采标高1640m—1947m放矿溜槽及1940m基建工作中平台开拓；Ⅰ号矿体1800m—2025m放矿溜槽及2025m基建工作平台开。

5 采矿

主要采矿工艺过程为：穿孔（空压机向穿孔设备供风）→爆破→工作面清理→运输→（矿石运往水泥厂，废石运往石场）。

5.1 采矿方法：

5.1.1 根据矿山生产现状、矿山地形、地质条件、矿石质量及爆破安全的综合因素，确定本矿山采矿方法自上而下，水平分层，高台段小台阶依次推进的露天采矿方法。矿体最低标高1800m水平，最高标高1950m水平，上面覆盖晶凝灰岩90m左右。矿体上废石覆盖最低标高2040m水平。由于地形为陡峭山脊，公路只能通到1800m水平。鉴于矿床地形特征，高差大以及开采技术条件，把整个矿体开采分几个阶段（台段）H，每H=30—40m一次开采高度h=3m，采场要素：最小工作平台长度40m,宽度10m，工作台阶3m，工作台段坡面角75°，最终台段高度30m，最终工作台段坡面角30°左右。

5.1.2 技术要求：本矿安全小平台开采方法主要在现有的设备条件，遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，采用高台段小台阶始终从上而下的打眼方法，通过布置合理的炮孔位置确定适宜的装药量。采用浅眼爆破法，使布置在同一平台所有炮孔一次同时起爆直接把岩面矿石一次性掀到溜槽，通过溜槽滚落到装矿水平面上，减少高差运输，并形成规则的安全水平。①穿孔：穿孔采用7655型手持凿岩机打直径为36mm的孔，钻孔倾角75度—90度，使顶、底部炮眼的抵抗线达到一致，并通过炮眼的方向来确定岩面的边坡角度。该钻机使用气压0.7mpa耗气量2.6立方米，爆破后产生的大块矿石用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。②爆破：矿石采用多排瞬发挤压爆破方法，处理大块矿石采用手持凿岩机打浅眼爆破，严禁使用裸露药包爆破，装药后的余孔用炮泥添实，爆破参数最小抵抗线1.6m孔距2m排间距1.5—2m，孔深3m单孔爆破量9立方米，根据矿山实际情况和生产经验，适时对爆破参数进行合理修正，多排孔采用三角眼布置法，前排孔的深度略大于后排孔的深度，而后排孔的抵抗线要略小于前排孔，这样形成的平台略有斜度，使爆落后的岩石尽可能少的残留在平台上。③工作面清理。爆破后，15分钟进入工作平台对工作面进行清理。全班人员从上往下用撬杠把爆破后的残留在平台上的大块石头及边坡有裂缝快要掉的石头撬掉，进行安全处理，最后采用4L—20/8型空压机供风，用风把工作平台残留的小的块状碎的石头吹干净，这样为下班打眼作业做好准备，及对底部装车平台采装安全消除隐患。④矿岩爆破及工作面清理干净后，块度大于45mm的矿石在工作平台采用人工或用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。爆破后用装载机铲装入运输车运往水泥厂机械破碎工段或石灰煅烧工段，废石则运往设在矿区北侧的废石场排放。⑤供风：采用电动空压机固定式供风站供风方式向凿岩机供风，供风站利用矿山已有建筑设备，选用4L20/8型电动空压机3台，设备排放量20立方米/排气压力0.7mpa。

6 爆破设计参数和阶段及开采高度

6.1 阶段高度H，整个矿体海拔高，为狭窄山脊，中间无法设运输平台。矿石爆下后只能直接沿安全小平台到放矿溜槽滚落到采场底部1800米水平，由于采场高度较高，现采用高阶段分层开采，整个采场从上到下分几个阶段，每个阶段有开段沟（放矿溜槽），使上部竖条带（安全平台上）爆落后的矿岩通过开段沟堆积到运输平台上，每阶段为40米。

6.2 作业台阶高度即一次开采高度h。据所选用穿孔设备的有效钻进深度，从经济安全和技术上综合考虑，在一竖条采掘带上，一个阶段分几次才能开采到底，一次开采高度以打眼设备性能而定，本矿一次开采高度h为3米。

6.3 炮孔直径：根据所选用的穿孔设备7655型凿岩机，确定凿岩炮孔直径d=36mm

6.4 底盘最小抵抗线：为了保证台阶底部获得预期爆破效果，减少盲孔率及岩坎，且最小抵抗线W的大小决定了安全小平台的高度。W只能根据爆破方法确定，应使爆落的矿岩的绝大部分一次性落到开段沟（即放矿溜槽）滚到底部，W太大，大部分岩石推不下去，留在小平台上，影响第二次在小平台上打眼，W太小，爆后的矿石量满足不了生产的需要，小平台上站不住人继续作业，本矿石中等坚硬，一般情况确定最小抵抗线W=（0.5～0.9）h取1.5m为宜。

6.5 炮孔眼距α。根据装药量与W的匹配，与形成安全小平台及大块的减少，一般情况下采用多排梅花型布眼方式，采用的炮眼间距1.5m左右。

6.6 单孔装药量。单孔装药量与岩石性质、台阶自由面个数、炸药种类、炮眼直径、抵抗线等多种因素有关，爆后必须保证爆后各孔自行爆出瀑破漏斗，并使孔之间的漏斗联结在一起，成为规则的安全小平台，标准单孔装药量确定Q=0.7KV3；（K单耗取0.2）①当高=2.8m，宽=2m时，Q=1568g，长=2m②当高=2.8m，宽=1.5m时，Q=1508g，长=1.8m③当高=2.8m，宽=2.5m时，Q=2450g，长=2.5m。

6.7 单孔平均爆破量V=a×H×W=2×2.8×2=11.2立方米

7 方案目的与结论

通过改造安全小平台加溜槽落矿，可减少和防止矿山露天开采发生重大事故，保障采矿过程安全，保障矿山职工人身安全和身心健康，促进矿业发展。提高经济和社会效益，提高爆破采矿工效，较大幅度提高产量，降低生产成本。