浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置.pdf

SerialNo. 490 February . 2010 现 代 矿 业 MORDEN M I N I NG 总第490期 2010年2月第2期 唐开元1973 - ,男,四川邻水人,工程师, 243004安徽省马鞍 山市。 浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置 唐开元 娄广文 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 摘 要探讨了矽锅顶石灰石矿山的开采技术及设备配置,采用了先进的大型露天采装设备凿 岩,以串并联复式网络方式联线布孔配合微差爆破,铵油炸药车混制装药,远程皮带运输等,为国内 同类矿山提供了参考。 关键词石灰石矿;大型设备;远程皮带运输 中图分类号 TD876 . 3 文献标识码 B 文章编号 167426082 2010 0220113203 嘉新京阳水泥有限公司是江苏省最大的台商独 资企业,矽锅顶石灰石矿是嘉新京阳水泥有限公司 自备石灰石原料矿山。自1997年10月正式投产以 来,依靠先进的采矿设备,采用现代化开采技术及管 理水平,短短几年时间便建成了一个一流的现代化 大型露天矿山。分析研讨矽锅顶石灰石矿山的开采 技术及设备配置,为国内其他同类矿山作借鉴,以提 高国内露天矿开采技术及设备配制水平,加速国内 露天矿现代化步伐。 1 矿山简介 矽锅顶石灰石矿位于江苏省句容市大卓、 黄梅 两镇接壤处,东西长约3 200m,南北宽约1 600m,面 积约4. 97km 2 ,开采面积1. 12km 2。矿区为低山丘 陵区,原 最 高 海 拔 为 259. 02m,最 低 海 拔 为 48. 3m,矿石储量丰富,达3. 2亿t, CaO品位高, 平均达54以上,属特大型优质露天石灰石矿山。 矿山 55m标高以上为山坡露天开采, 55～ - 40m将转入凹陷露天开采,矿山开采台阶顶面标 高240m,最低开采标高- 40m。矿山开采境界南 北宽160～730m,东西长2 300m。设计开采能力为 220万t/a, 2001年以来为配合工厂窑系统提产要 求,在不增加人力、 设备的条件下开采能力已提高至 280万t,且还在继续提升。 2 生产工艺流程 潜孔钻穿孔 ϖ铵油炸药混装车制药、 装药 ϖ非 电起爆系统深孔微差爆破 ϖ推土机整理爆破工作面 ϖ轮式装载机、 挖掘机装车 ϖ自卸车运输 ϖ破碎机 破碎 ϖ16km长皮带运输机运输至厂区。 3 矿山设备配置 3. 1 设备选型构想 露天矿山所使用的设备包括主要用于采准剥 离、 道路开拓维护、 堆场堆料等主辅生产设备;主要 用于提供生产设备维修运输、 员工交通及矿山后勤 作业的附属设备;为矿山各种机械设备日常保养及 维护使用的机汽修理设备。矿山设备选型以主要生 产设备为重点,力求少而精、 机动灵活、 互补性强,尽 量避免使用有电力、 风管等地面固定线路的设备。 需要指出的是,虽然大型进口设备初期投资成 本大,但考虑人力成本、 机械油耗、 维修成本、 安全性 能及开采量供应需求,大型进口设备仍是大型矿山 主要设备最佳选择,小型设备机械损耗率高,维修成 本大而逐渐被大型设备取代。 设备选型的好坏直接影响着矿山以后的开采生 产,因此必须谨慎进行。为合理配置矽锅顶石灰石 矿山开采设备,矿山组织专人对各地符合需求的机 种型号进行实地考察,依据矿山年开采能力、 比较优 缺点、 结合矽锅顶石灰石矿山特点及设备产能,并考 虑维修厂商维修能力及机械性能,最终选择了装备 精良的I NGERSOLL2RAND、CATERPI LLAR、KOMA2 TSU、KHD、REI系列机型,均为世界上同类型最先 进设备。 3. 2 矿山设备配置情况见表 1 4 矿山设备配置状况评估 国内外露天矿技术发展总的趋势是开采规模大 型化、 生产连续化、 装备现代化,采矿技术正向液压 化、 联动化、 自动化发展。应用高效节能的矿山开采 和运输设备,是实现矿山可持续发展的有力保证。 311 表1 矿山主要配置设备表 名称型号规格 数量 /台 液压潜孔钻机I NGERSOLL2RAND2CM695型 130mm3 液压潜孔钻机I NGERSOLL2RAND2CM345型 76mm1 混制装药车BC27型7t1 潜孔钻车CM341型 孔径102mm2 轮式装载机CATERPI LLAR2988F型 斗容6. 3m32 液压挖掘机KOMATSU2PC750型 斗容4. 3m31 液压挖掘机 ① KOMATSU2PC450斗容1. 8m32 矿用自卸车CATERPI LLAR2771D型 载重40t10 平地机KOMATSU2YZJ12型1 压路机CA250型1 推土机CATERPI LLAR2D8R型2 加油车CGJ5100GJYEQ2油罐容积6400L1 洒水车CGJ5130GSSEQ2水罐容积8000L1 锤式破碎机 ② HDS18002300型 双转子单段1200t/h1 远程长皮带输送机 ③ 16km,B1000mm,1260t/h, 4. 37m /s1 ① 配破碎锤;②KHD;③REI设计。 4. 1 穿孔设备评估 目前,我国水泥矿山企业开始应用移动式空压 机,“ 空压机跟着钻机跑 ”,淘汰钻速低、 排渣难、 送 风管道长、 耗能高、 效率低的低风压固定式空压机。 中风压潜孔钻机 1. 0 ～1. 4MPa、 高风压潜孔钻机 1. 7 ～2. 4MPa和全液压露天钻机将是水泥矿山未 来的主力钻机。固定式低风压0. 5～0. 7MPa空压 机正逐步被淘汰,仅适应中硬以下岩石穿孔的切削 回转钻机和穿凿坚硬、 极坚硬的牙轮钻机也将逐步 淡出水泥矿山市场,以中风压缩机或高风压缩机替 代只有0. 7MPa或0. 8MPa的普通风压缩机,钻机效 率提高了2～4倍。CM695型全液压潜孔钻机全方 位角度均能穿孔,且穿孔速度快,效率高,性能明显 高于国内其它潜孔钻机,国内多数矿山使用的潜孔 钻机需要铺设固定风管线路,采场爆破及机器设备 移动时要经常移动风管线路,浪费人力、 财力。 CM695型全液压潜孔钻机自备空压机,不需要铺设 路面固定风管,无移动风管困扰。 4. 2 铲装设备评估 矿山铲装设备液压化,与传统的机械铲如电铲 相比,液压挖掘机具有自重轻、 节能的特点。可以在 陡坡上挖掘,便于选别开采。装载机机动灵活,操作 简单,但对爆破效果及高度要求较高,爆堆爆破效果 好且爆堆高度在0. 5倍左右台阶高度时装载效率 高,如爆堆爆破效果差、 爆堆高度较高且有根底时装 载效率差;挖掘机适合处理爆破效果不太理想且有 根底的爆堆,但爆堆高度较低时装载效率差;电铲铲 装效率高,但机动性差,适合爆堆高度为0. 7～0. 9 倍台阶高度,当爆堆高度较低时,铲装效率则明显下 降,其尾部拖带的动力电缆线易出现受损破裂情况。 矽锅顶石灰石矿在设备选型时充分考虑了各设备的 优缺点,经过认真比较、 研讨并结合矿山自身特点, 最终采用装载机和挖掘机联合作业模式,利用装载 机和挖掘机的各自优点,相互取长补短,爆堆爆破效 果好且爆堆高度合适时使用装载机装载,爆堆爆破 效果差、 爆堆高度较高且有根底时使用挖掘机装载。 4. 3 运输设备评估 水泥矿山装载设备,宜选用4～8m 3 液压挖掘 机和30～60t的矿用汽车。汽车运输适应性强、 机 动灵活,具有短途运输经济的优势,有利于强化开 采,同时相对于小吨位汽车,更易于管理,能耗、 废气 排放低。矽锅顶石灰石矿配备了载重40t的美国产 CATERPI LLAR2771D自卸汽车,经过10余年运行, 车厢侧底几乎没有变形,有力保障了矿山正常生产。 4. 4 破碎系统设备评估 水泥原料矿山开采规模大型化,建设大型矿山, 采用大型设备,将进一步提高劳动生产率,降低矿山 开采成本,是我国石灰石矿山的发展方向。随着日 产5000～10000t新型干法水泥生产线在我国各地 陆续建成投产,涌现出一批年产100万 ～500万t级 矿石的大型矿山,而年产50万 ～100万t矿石已属 中型矿山。目前,矿石年产量大于1 000万t级的超 大型矿山已开始显现。大型矿山必须要求有先进的 破碎系统设备,大产能、 高功率的单段锤式破碎机仍 是首选机型。矽锅顶石灰石矿山引进德国洪堡公司 KHD的双轴单段锤式石灰石破碎机,具有高效 率、 大产能、 结构紧凑、 占用空间小特点,特别是板喂 机由液压马达传动,与国内同类型板喂机相比,具有 明显的优越性。 4. 5 远程长皮带输送机评估 矿区至厂区直线距离约16km,沿途要穿越山 脉、 林区、 水库和平原,跨越312国道和沪宁铁路,将 矿区石灰石快捷、 高效、 低成本运输至厂区,经依地 形地势及周边环境审慎评估后确定长皮带运输机为 最佳选择方案。因为带式运输机运力大、 爬坡能力 强、 运营成本低,其成本只有汽运成本的1/7。应用 长皮带运输矿石,虽然一次性投资较高,但高效运 输,节能效果好,因此长皮带运输是矿山运输的发展 方向。矽锅顶石灰石矿长皮带于1997年9月正式 建成并一次性通电试运转成功,并平稳运行至今。 利用一条16km的远程皮带运输机,以每吨矿石不 到2kWh电的极低廉运输成本便将矿石输送到厂 区,且运行平稳、 运转率高、 清洁卫生对周围环境无 411 总第490期 现代矿业 2010年2月第2期 污染, 10余年来的生产实践,证明了选择远程皮带 输送机是合理的。 4. 6 其它设备评估 矽锅顶石灰石矿配制有平地机及压路机,一方 面确保采台面及道路路面整洁;另一方面减少运输 车辆轮胎磨损,防止轮胎意外被碎石或其它异物扎 破,延长轮胎使用寿命。目前矿山矿车轮胎使用寿 命平均高于4 000h,最高达6 000h,远高于轮胎 2 000h的正常使用寿命。 矿山10余年来的生产实践,充分证明了矽锅顶 石灰石矿山设备选型具有先进性、 合理性、 互补性并 和谐搭配,完全适合矽锅顶石灰石矿山实际情况,值 得在全国范围内借鉴推广。 5 开采技术 矽锅顶石灰石矿采场采用台阶式自上而下水平 分层开采,运用塑料导爆管深孔微差爆破,考虑装载 机铲装作业,采场爆破既要求爆破效果好、 爆堆高度 不能太高,又不能出现坍炮情况,为此矿山技术人员 结合该矿山地质特点和技术要求,设计了一套爆破 网络,并经过反复实践不断完善。目前矿山采用的 爆破参数为7. 5m5. 5m,超深1. 5m,炸药单耗0. 16 kg/t,采用直线式布孔,每次爆破两排,以串并联复 式网络方式联线,爆破微差时间为25ms,单段爆破 最大装药量控制在1 000kg以内。采用该网络爆破 后爆堆高度理想且爆破效果良好,飞石、 空气冲击波 及爆破地震效应得到有效控制,装载机铲装效率高。 值得一提的是,为提高装载机铲装效率,不可一 味追求炸药低单耗,适当地将炸药单耗提高,装载成 本将得到降低,总体生产成本仍得到节省。 6 设备维护保养 “ 保养重于维修,维修重于购买 ” 是矽锅顶石灰 石矿山对设备维护保养始终贯穿的理念。矿山所有 岗位均制订有完善的设备操作规程及设备维护保养 制度并确实执行,加强设备计划检修和预防性维护, 对重点设备重点监控、 重点维护保养,加强设备巡 检、 点检力度,润滑保养应认真作好记录,记录内容 应包括设备名称、 润滑部位、 润滑点数、 润滑油脂型 号、 润滑周期、 此次润滑时间、 下次计划润滑时间,并 建立有效设备检修履历及故障分析等一系列报表。 大型进口设备虽然是大型矿山主要设备的理想选 择,但如果设备维护保养没有及时跟上,将会使维修 成本大大攀升,生产时常陷入被动状态,因此一定要 切实加强对大型进口设备的维护保养工作。 7 矿山开采技术及设备配置的体会 1露天矿采用铵油炸药车进行炮孔混制装药 作业,与传统人工装药相比,大大减轻了员工劳动强 度,提高了装药效率及安全性,炸药成本也得到大幅 度降低。目前由于种种原因铵油炸药车一直得不到 广泛推广,但混制装药车的广泛应用必将是今后露 天矿山发展的方向。 2大块二次破碎采用碎石器破碎,避免了二 次爆破给周围设备、 环境带来的飞石、 粉尘、 噪音及 有毒气体危害,碎石器将成为今后露天矿山的必备 机具。 3采用直线布孔方法,爆破后裂现象得到有 效改善,且给下次布孔创造了良好条件,确保炮孔抵 抗线一致,建议借鉴采用。 4运矿道路采用泥结碎石路面结构,投资少, 维护简单、 方便,更适合露天矿山运矿,建议借鉴采 用。 5利用一条16km的远程皮带运输机,以耗电 小于2kWh/t的极低廉的运输成本,将矿石输送到 厂区且运行平稳、 运转率高、 清洁卫生对周围环境无 污染,是露天矿山运输发展的方向。 6矽锅顶石灰石矿目前采用的台阶高度为 15m,经过10余年来的生产实践,发现如采用12m 的台段将更适合装载机的装载,建议借鉴采用。 8 结 语 矿山开采技术和设备配置是影响矿山发展的重 要因素。在当今日益发展的改革时代,矿山技术及 设备配置要不断地更新换代,与时俱进,既不能一味 沿用原有的作业模式,也不能盲目引进、 照搬照抄。 只有不断学习和引进他人先进经验,并结合自身特 点有选择性采纳,才能使矿山建设得到不断发展。 同时也应将自己的先进经验供他人借鉴,相互学习, 促进国内矿业的共同发展。 收稿日期20092112 11 511 唐开元 娄广文浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置 2010年2月第2期