石灰石矿露天矿开采技术及破碎筛分设备配置研究

陈明

摘 要：石灰石矿露天开采和破碎筛分设备的优化配置是影响矿山企业发展的重要因素。从目前的矿山开采状况来看，只有结合实际的地质条件，调整相关的技术和设备，才能够更好地提高其生产率、降低投资成本，使整个矿山开采过程满足优质高效的生产。

关键词：石灰石；露天矿；开采技术；设备优化

石灰石矿露天开采技术和破碎筛分设备的优化配置是影响矿山企业发展的重要因素。我们只有不断地对相关技术设备进行优化调整，并结合实际工作地的地质条件特点，才能够正确选择适应企业、行业发展的特色之路。

一、石灰石矿产品利用现状

石灰岩主要是由方解石矿物组成的碳酸盐岩，通常作矿物原料，商品名称为石灰石，按照工业用途分为：冶金工业用石灰岩、建材工业用石灰岩、化学工业用石灰岩以及其他工业部门用石灰岩等几种。随着石灰岩矿产品深加工的技术含量越来越高，为石灰岩矿产品进入更多的工业领域拓展了空间。

目前全国比较集中的较大型石灰石矿山，已基本上被大的水泥企业和冶金企业所垄断，新资源越来越少，从某种意义上讲，谁占有了石灰石资源，谁就占有了将来的水泥和钢铁市场。

二、石灰石矿露天开采境界确定

2.1老虎垅矿开采技术条件

老虎垅石灰岩矿直接出露地表，无顶板。底板由泥质条带灰岩夹薄层状页岩或互层组成，节理裂隙较发育，岩石质量好，岩体完整，岩石强度较坚硬，岩体质量属Ⅲ类中等岩体。区内石灰岩矿体，由粉晶灰岩、蠕虫状灰岩组成，中厚层状，间夹少量薄层状微晶灰岩。岩溶不太发育，节理裂隙较发育。地表岩石风化微弱，岩芯较完整，RQD（%）为70.3%～78.4%，岩石较完整，强度坚硬，岩体质量属Ⅲ类中等岩体。矿区地形地貌简单，地层岩性单一，且厚度、产状稳定，岩溶不发育，岩体结构以厚层块状结构为主，岩石强度高，稳定性好，为工程地质条件简单的矿床。

2.2石灰石露天矿最终边帮参数确定

1）露天底的确定

露天矿的最小底宽按矿山铲装、运输设备的运输方式确定。矿体水平厚度小于露天采场底部最小宽度时，底部宽度按最小宽度来确定；矿体水平厚度与最小宽度接近时，则露天采场底宽取等于矿体水平厚度；矿体水平厚度大于露天矿最小底宽时，以最小底宽确定露天底部平面，这时露天矿底部位置按露天开采经济效果最大的原则决定。老虎垅石灰石矿矿体大于最小底宽，同时依据当前矿界、少剥离量，确定+50为露天底。

2）生产台阶高度的确定

《金属非金属矿山安全规程》要求生产台阶高度：①不爆破直接挖掘时，台阶高度不大于挖掘机的最大挖掘高度；②采用爆破再采装时，不大于挖掘机的最大挖掘高度的1.5倍。根据矿山实际条件，本次设计确定的采场生产台阶高度为15m。

3）终了台阶坡面角

终了台阶坡面角大小取决于矿岩性质、岩层构造以及穿爆方法。根据本次矿区石灰岩岩样物理力学测试结果，其矿石饱和状态抗压强度83.41Mpa～89.25Mpa，干燥狀态抗压强度87.80 Mpa～98.27Mpa，参考相关手册及类似矿山，终了台阶坡面角可取值60°～70°。

考虑矿山生产台阶为15m，结合矿区内岩层构造、矿岩硬度以及以往设计情况，本次设计确定的终了台阶坡面角取65°。

4）安全平台宽度

安全平台宽度一般大于2m，同时还应不小于台阶高度的1/3，因此本次设计确定的安全平台宽度为6m。

5）清扫平台宽度

采场清扫设备采用2m3液压挖掘机配东风EQ3126型10t自卸汽车（尺寸长×宽：7.00×2.47m），为保证调车安全，设计确定的清扫平台宽度为12m。

6）最终边坡角

最终边坡角是圈定露天采场境界的主要参数，根据《矿山采矿设计手册》，当岩石硬度普氏系数为3～7，采场深度在180m以内时，稳定的帮坡角为41°～48°。

考虑本矿山岩体硬度坚硬，质量中等，露天采场边帮深度75.0m～125m不等，由此设计最终确定的采场最终边坡角为41°～47°，类比同类矿山实际情况，设计边坡稳定。

三、露天爆破技术

3.1炮孔堵塞

为了获得更好的密封度，减少炮孔垂直方向上的能量消耗，目前推出了三种新的炮孔堵塞方式：一是动力塞，将一种气枕式塑料袋置于按油炸药上，然后向袋内压气使其膨胀后再填上砂石等填充物。二是充气体填塞法。三是漏斗充填物，在炸药上先放少量砂石，然后放入装满炮泥的塑料漏斗（大头向下），再填上砂石填充物，炸药爆炸时，漏头炮泥向上压象楔子那样在孔内张开，获得很好的密封度，改善爆破效果。

3.2爆破技术

采用多排单孔爆破技术。老虎垅石灰石矿的技术是：开采时台阶高15m，炮孔呈75°倾斜，孔深17.5m，采用铵油炸药，通常每次爆破2排10孔，单一起爆，逐孔爆破。这种爆破法炸药单耗稍高，但无飞石且爆声爆震较小。

四、破碎筛分设备选择的

4.1破碎机的选择

根据破碎方式、机械的构造特征（动作原理）来划分的，大体上分为六类

①鄂式破碎机（老虎口）。②圆锥破碎机。③辊式破碎机。④冲击式破碎机。属于这一类的又可分为：锤碎机；笼式破碎机；反击式破碎机。⑤磨矿机。

石灰石矿主要根据其产品的用途来选择破碎机，如老虎垅石灰石矿主要有三种产品，粉料（0-12mm）作为水泥原料，分子（12-31.5mm）、寸子（31.5-45mm）主要作为建材，要求产品针片状含量最低为15%，辊式破碎机针片状含量较高，当前选择为锤式破碎机。

4.2振动筛选择

选择振动筛主要考虑以下几个方面：①筛分物料的名称、堆积比重、黏度、温度②每小时的处理量③筛网目数④物料的粒度比例和要求的筛分精度⑤物料的酸碱性（确定使用不同材质的筛网）⑥生产场地放置振动筛的空间尺寸等。

结语

石灰石矿露天开采技术和破碎筛分设备的优化配置是影响矿山企业发展的重要因素。我们只有不断地对相关技术设备进行优化调整，并结合实际工作地的地质条件特点，才能够正确选择适应企业发展的特色之路。

参考文献

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[2]马澍田。综述矿山机械的优化配置及应用[J].科技风，2013（22）：65.

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