石灰石露天矿开采技术及设备优化配置策略

王 博

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100161）

0 引言

现代化技术的应用，对提升石灰石露天矿的开采效率产生了极大的影响。只有针对当前石灰石露天矿开采现状以及存在的问题，不断提升开采技术手段，优化设备配置，才能保障露天矿开采工作稳步有序开展，同时也能最大限度降低能源消耗，为企业可持续发展奠定良好的基础。

1 石灰石露天矿开采现状

数据显示，当前我国石灰石矿的总面积大约为43.8 万平方千米，是我国国土面积的1/20 左右，已经探明的矿点超过1000处，储存量542 亿吨。水泥制造过程中使用最多的原材料是石灰石，随着城市建设规模的不断扩大，对于水泥等施工材料的需求不断增加，我国每年所使用的石灰石矿达11 亿吨，且呈不断上升趋势，面对不断扩大的市场需求，传统采矿技术和方法已经无法满足当前社会对于石灰石矿的需求量。因此，只有不断提升采矿技术，对相关设备进行优化配置，才能不断提升开采效率。

近年来，科学技术更新与发展的速度不断加快，越来越多先进的技术设备被广泛应用到石灰石矿开采过程中，与此同时，也应当不断更新与优化采矿技术与设备，在逐步提升开采技术的过程中，还应对采矿设备进行科学合理化配置。如，露天采矿机应用到采矿工作中，可实现连续性开采作业，有效提升采矿效率与质量，还可采用带式运输系统和露天采矿机配合，以减少运输距离，节约成本，大幅度提升采矿效率，为我国石灰石矿开采事业的可持续发展奠定良好的基础[1]。

2 某石灰石采矿场概况

某石灰石矿位于某市两镇接壤处，东西长约3300 m，南北宽1600 m，开采面积为1.2 km2。矿区主要为低山丘陵区域，海拔最高为268.02 m，最低为52.3 m，该区域内矿石储存量丰富，达3.2 亿吨，CaO 含量较高，整体平均可达54%以上，属于大型优质露天石灰石矿山。矿山+55 m 标高以上为山坡露天开采，+55～-40 m 转入凹陷露天开采，矿山开采台阶顶面标高+250 m，最低开采标高-40 m。矿山开采南北宽160～730 m，东西长2300 m。设计开采能力为220 万吨/年，为了满足提产要求，不断增加设备与人力投入的条件下，开采能力也大幅提升，达到280 万吨，且依然持续提升。

3 矿山设备配置评估

3.1 穿孔设备

随着技术的不断更新，低风压固定式空压机由于效率低、能耗高、排渣困难等缺点而逐渐被淘汰，移动式空压机逐渐得到了广泛应用。固定式低风压空压机逐渐被淘汰掉，一般只适用于中硬以下岩石穿孔切削，牙轮钻机逐渐被淘汰，中、高风压缩机逐渐得到广泛应用，并且替代普通风压缩机，钻机的整体效率也大幅度提升了2～4 倍。全液压潜孔钻机可实现全方位角度穿孔，且效率更高、速度更快，其性能也明显得到改善，对于其他潜孔钻机，当前国内大部分矿山在运用过程中都要铺设风管线路，在设备移动过程中，还需要对风管线路进行移动，导致大量的人力、物力、财力浪费。全液压潜孔钻机使用过程中不需要提前铺设固定风管，也不用移动风管[2]。

3.2 铲装设备

液压铲装设备和传统机械铲设备相比，液压式挖掘机在节能方面优势更加突出，同时，其自身重量也比较轻，能够在陡坡上进行挖掘操作，便于开采。其次，装载机更加灵活，操作流程比较简单，爆堆高度为1/2 倍左右时，其装载效率最高。挖掘机通常更为适合处理有根底且爆破效果并不理想的爆堆，高度较低的情况下装载效率较差、铲装率较高。爆堆高度较低的情况下铲装效率下降，尾部动力电缆线会出现破裂受损的情况。石灰石矿开采过程中，在选择设备类型时，应综合考虑设备自身的优缺点，并且对比、分析矿山作业面特征，从而确定装载机以及挖掘机共同使用开展作业的模式，两者之间也能够取长补短，爆堆爆破效果较好的适合装载机，爆堆高度较高，同时存在根底时，采用挖掘机装载。

3.3 远程长皮带输送机

矿区距离工厂相对较远，途中经过平原、林区、水库等各种地形，为了保障石灰石矿能够高效、低成本的运输到厂区，就要根据周边环境状况，合理选择运输方案，最终确定使用长皮带运输机。由于带式运输机爬坡能力较强，且运力大，成本是汽运成本的1/7。采用长皮带运输，虽然前期的投入成本相对较高，但是运输效率高，同时也能极大提升节能效益，所以是今后矿山运输的主要发展方向[3]。

3.4 其他设备

石灰石矿通常会配有压路机与平地机，首先应保障路面整洁，同时还应尽量避免运输车辆轮胎出现磨损的情况，避免轮胎被异物扎破，这样也能有效延长轮胎的实际使用寿命。当前矿山轮胎的平均使用寿命在40 000 h 以上，远远超过2000 h 的一般正常使用寿命。

3.5 开采技术

该矿主要使用的是台阶式分层开采模式，采场爆破除了要保证整体效果之外，还应控制爆堆高度不要太高，且避免出现坍炮的情况。矿山技术工作人员应针对矿山的技术要求与特点，设计与规划合理的爆破网，并通过不断的实践进一步完善。当前矿山使用的爆破参数在7.5 m×5.5 m，深度15 m，超深1.5 m，直线式布孔，通过串并联方式进行连接，微差时间25 ms，单段最大药量应严格控制在1000 kg 以内。爆破效果好，且高度理想，空气冲击波与地震效应进行严格控制，装载机铲装效率也比较高。需要注意的是不能一味地降低单耗，要结合实际情况，适当提升单耗，这样能够有效降低装载成本，总成本自然也会降低[4]。

3.6 矿山开采技术及设备配置

（1）和传统的人工装药方式对比，露天采矿过程中使用铵油炸药车进行装药作业，这样能够有效降低相关人员的工作强度，同时也极大提升了装药的安全性与效率，成本也得以降低。当前，受多方面因素的影响，铵油炸药车并未得到推广，随着技术的不断完善，混制装药车是今后的主要发展方向，并将得到推广及应用。

（2）二次破碎时主要使用的是碎石器，这样能避免二次爆破对周边环境以及设备造成的影响，如粉尘、噪声或者是有毒气体的危害等，在露天矿山开采过程中，应当必备碎石器。

（3）使用直线布孔的方式，能有效改善爆破后裂现象，同时也为接下来的布孔创造有利条件，保证抵抗线相一致，可借鉴采用。

通过对该矿设计方案与生产能力分析，经过评估确定设备配置方案（表1）。

表1 矿山主要配置设备

4 结束语

随着城市建设与发展规模的不断扩大，对于石灰石矿产资源的整体需求量也在不断增加，传统开采模式已经无法满足实际需求，只有不断更新与优化开采技术与设备配置，才能不断提升开采效率与质量。要不断学习先进的技术经验，并结合矿山实际情况，合理选择开采运输设备及技术，才能够保障矿产资源开发稳步有序开展。