浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置.doc

Serial No . 490February . 2010 现 代 矿 业 MORDE N M I N I N G 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 T D876 . 3 文献标识码 B 2 资企业 , 自备石灰石原料矿山 。 自 来 , 理水平 , 大型露天矿山 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 3200m , 南北宽约 1600m , 面 积约 4. 97km 2, 开采面积 1. 12k m 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, Ca O 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 160730m , 东西长 2300m 。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 ϖ16k m 长皮带运输机运输至厂区 。 3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 N GERS OLL 2RAND 、 CATERP I L LAR 、 K OMA 2TS U 、 KHD 、 RE I 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 。 3 1 1 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 N GERS OLL 2RAND 2C M695型 130mm 3液压潜孔钻机 I N GERS OLL 2RAND 2C M345型 76mm 1混制装药车 BC 27型 7t 1潜孔钻车 C M341型 孔径 102mm 2轮式装载机 CATERP I L LAR 2988F 型 斗容 6. 3m 32液压挖掘机 K OMATS U 2PC750型 斗容 4. 3m 31液压挖掘机 ① K OMATS U 2PC450斗容 1. 8m 32矿用自卸车 CATERP I L LAR 2771D 型 载重 40t 10平地机 K OMATS U 2YZ J12型 1压路机 CA250型 1推土机 CATERP I L LAR 2D8R 型 2加油车 CGJ5100GJYEQ2油罐容积 6400L 1洒水车 CGJ5130GSSEQ2水罐容积 8000L 1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, B 1000mm, 1260t/h,4. 37m /s 1 ① 配破碎锤 ; ② KHD; ③ RE I 设计。 4. 1 穿孔设备评估 目前 , 机 , “ 、 排渣难 、 送 风管道长 、 。 中风压潜孔钻机 1. 01. 4MPa 、 高风压潜孔钻机 1. 72. 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. 50. 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 24倍 。 C M695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 。 C M695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. 70. 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 48m 3液压挖掘 机和 3060t 的矿用汽车 、 机 动灵活 , 采 , , , 能耗 、 废气 40t 的美国产 自卸汽车 , 经过 10余年运行 , , 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 500010000t 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 1000万 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 16k m 的远程皮带运输机 , 以每吨矿石不 到 2k W h 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 4000h, 最 高达 6000h, 远 高于轮 胎 2000h 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 分层开采 , 机铲装作业 , 爆堆高度 不能太高 , , 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. 5m 5. 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 25m s, 单段爆破 最大装药量控制在 1000kg 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 , 。 , 避免了二 、 粉尘 、 噪音及 , 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 2k W h /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 2009211211 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