我国中小型露天矿的开采和发展.pdf

我国中小型露天矿的开采和发展 第六图书馆 露天矿 开采矿山技术高颖婷不详1989第六图书馆 第六图书馆 2 2 事 由 控 术 i 9 8 9 ‘ 4 我 国中小型露天矿 的开采和发展 冶金工业部规 划院 高扭工程 师 高颖 婷 一 、概 ． 述 中小露天矿 是采 掘工业 的重 要 组 成部 分， 无论 在黑 色冶金 及 其辅助原科 矿 山 还是 在有 色金属 建材， 化工原 料 等矿l山 ，都 占有一定 的比重。这 与我国资源赋存条件，资源的利用 及开采技术条件有关 。实践证明，我国优先发 展 中小型露天矿是符台客观实 际 情 祝 的。因 此，对中小露无矿发展应予以重视，特g 口 耍重 视它的装备水平的提高和工艺的技术改造，使 其不断的进步与发展，为在 “ 七五 期间和较 长对期使 中小露天矿能发挥更大的作用。 1 9 8 年．冶金系统产铁矿石l 5 T g T 万t ．其 中5 D 多个 中小露天 矿。生产铁矿 石 2 8 0 0 万 t 。 占冶金 系统铁矿 石产 量 的 1 ／ e，这 说 明 中小露 天矿在钢铁工业发展 中占有重要地位．为了使 中小露天矿 向钢铁企业提供更多的原料，必须 对 现有 矿 山进行技术 改造 ，以 保持矿山现 有生 产规模并不断 扩犬其生产 能力。矿山改造的关 键是矿山装备水平的问题，为此要根据我国的 财 力、矿山的实 际情况推动矿山技术进步与发 展 。 二 、中 型露天矿 的装备 水平 露天 矿 的装 备 水平主 要是指穿 孔、采 掘和 运 输设备 的采用标 准。 ． T 0 年 代以前．我 国 中小露天 铁矿 的穿孔设 备 ．采用 D 1 3 0 ， 0 1 3 8 等型 蕾岩机 以及 凿岩 台车 ，有 的还用 东 方红 一 T 慨动凿 岩机 及希 汽 腿的 6 5 5凿岩机 。1 9 8 4 年 YQ--1 5 0 A 潜 孔钻 问 世后 ，相 缝 出现 了 LQZ O 0 型 等潜孔 钻。 与此恩时， 爽墙镰矿自错孔径为1 ／ O mm钻机， 盒岭铁矿 色制盘， 8 口钻机．赛践证 明，这两种 设备在中小 露天矿使用是成功的。 中小露天矿的采装设备用0 ． 2 4 。 6 m 斗容 的单斗挖掘机 ，其动力有电动的和柴油 的。有 的小 型 露天 矿 及 基建矿 山的 山头 处 理，采用 人 工采装，有的人工采装与平蚵溜井开拓方式相 结 台，有 的用 漏 斗采装 如北 京 西 智 石 灰石 矿 ， 堑槽装 车 如 洪山铝 矿 。为 了降 低工 人劳 动强度 ，还用 过 其他小型 机 械采装设 备 ， 有前 用 D - 2 m 风 动装 岩机 ，如矿 山村露天 矿 { 有 的用 装运机 如持 山 铙矿 露天采 场 用 z YQ 一 1 4 型装运机采装矿石。然后将矿石卸入采场 内部潜井；肴前还用电耙把矿石耙入溜井。在 5 0 年 代耐， 弓长蛉 铁矿上部 小露 天开采 就用 了 这 种 方式。 ．T 0 年代以前，中小露天矿的运输设备立足 于 国产设 备 ，采 场有 条 件的尽 量采 用 国 产 设 备。使 用成熟的有铁路运输，如酋钢大石河 铁 矿，采用谁 瓤蒸气机车牵引 6 o r 萄斗车。 甘井 子 石灰石 矿 用 1 8 t 蒸 气机 牵 引 3 ． 5 m。矿车 。 黑 庄铁矿 采用 T 一 1 l f 电机车 ，牵 引 1 ． 5 m。 矿 车 。 趣有采用汽车运输 的矿山，如大石桥青山怀镁 扩，由于矿石 分品级开采，国外设 计 选 用 了 只 A3 2 1 O自卸汽车 。 T D 年代 中期 以来， 中小 露 天矿 陆续 更新 了 雎 旧的诞备 ，穿孔菅遭靛1用 了国产 1 8 0 2 0 0 ram 的 潜孔钻 8 0 年代 以来 许 多矿 山采用 了2 0 0 2 5 0 ram 的牙轮钴。当然 ，坯有一些矿山 仍 然 使 用 冲击武 钻机 ．如承 城观音 山 铁矿使 用 BY - 2 6 - 2塑坤 击钻 ， 山东 黑 旺铁矿 使 用 BC一 1钻 机 。 ’ 。 供 串小露 天 矿采用 的国产 单 斗挖掘机型 号 较盛 ，制造广家也多， 斗容 从 0 ； I 一4 ． 8 m 不 等，有 电动的．有柴油驱动的，通过 各矿山的 使用认为设备可靠。 、 锏造厂家 配 合 使 用单 位 ．改变设 备性 能，如2 mI 柴 油铲 ，很适 于 中 小露 天矿使 用 ， 由于二 辅 推压 力差 ， 挖掘硬岩 困难 ， 用户提 出意见 后 制造 厂家 进 行 了 改 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 l 9 8 9 N Q 4 矿 山 技 术 2 3 进 。 另外 又 制造了2 m 的 矿用电铲 ．广 泛受 到 欢迎。国内生 产的挖 掘机 ，价格适宜，使用可 靠， 因而 中小露天 矿普 遍 采用 了 I 一4 ． 6 r n 。 各式 单 斗挖 掘机 ， 在采 掘方 面 可以落 实现 了机 械 化。 随着我国矿业 的发展 ，加之汽车在采矿场 工作具有机动灵活 的特点，中小露天矿也不同 程 度地采 用 了矿用 自卸汽车 ．如 武 钢灵 乡铁矿 采用 T一 2 0 汽车。 有 的 同一 露天 矿中出现 了多 种 型号 的汽车 并存 ，这是 由于不按 矿山需 要选 择 车型 的 结果 ，如江西 铁 坑铁矿 ，有克 拉斯 1 2 t 的2 5 6 b 8台 ，贝拉 斯2 7 t 5 1 0 A 2台 ， GLR一 1 6 0型 5台， 因而 对 设备 的备 品备件、维 修 等 方 面 都 带 来 了 困 难 。 十多年 来 ，我 国在矿 用 汽车 的研制方 面 ， ～ 直是十 分重 视的， 但 由于发 动机 不能完 全过 关 ，影 响矿用 汽车 的发展，为 此，有 的 制造 厂 家 引进了发 动机，有 的厂家 与国 外合作 制造 ， 开始 扭转矿用汽车生产 的被动局面。北京 自卸 汽车 厂生产 的 2 0 t BJ 一 3 T 4汽车 ，使 用美 国康 明斯发动机 ．目前 这 种汽车 在石人 沟铁 矿和 攀 矿使 用； 上 海 3 2 t 3 5 D汽车 ， 是 与美国W ABCO 合作 制造 的 ．正 在吉 山铁 矿使用 ；内蒙第 二 机 械 厂生 产 的 4 0 t 3 3 0 7 汽车 ，也用康 明 斯 发 动 机 ，这种 汽车 巳左 大 冶铁矿使 用 两年 ， 现在 又 在 攀矿和 马钢 矿山使用 } 2 0 t 型 以下 的矿用 汽 车有 武汉 汽车制造 厂生产 的东风 5 t 汽车 ，济南 汽 车制造 厂生产 的黄河 QD--3 5 1型 T t 汽车 ， 上 海交通 8 1 5 型 的 1 S t 侧 卸翻斗车 。 这 几种车 均 可在 中小露天 矿使 用。 三 、 r J , 露 天矿 开 拓 运 输方 式 我国 中小 露天 矿 采用 的开 拓运 输 形 式 较 多 ， 一般 有 1 铁路 开拓 运 输方 式 如 大 连甘井 子石 灰石 矿采 用 窄轨铁路 运 输 。 。 2 汽车开拓运 输方式目前 中小露天矿 使 用 较为普 遍 ，如 江 苏吉 山铁 矿等采 用这 种方 式 。 ． 3 平峒溜井开拓运输方式这种方式 的 采 矿场 内运输 大 都使 用 汽车 ，如本 溪北台铁 矿 和 河北 省支家庄 铁矿 ；采矿 场 采用人工装 运 的 ，有 辽 宁省大柯 沿铁 矿。 l 4 斜 坡卷扬 有重 力 卷扬、 斜坡 串车 及 斜坡 箕斗等 方式。 如太钢 东山石灰 石 矿， 矿石 用两段 斜 坡卷 抒机下 放至破 碎站。第 一段安 装 一 台2 ． 5 m单 倚卷扬 机 ， 上 阵 场标 高为1 2 2 5 m， 下 部 车场 标高为 1 1 6 6 m，第二 段安 装 两台单 筒 卷 扬机 一 台 2 ． 5 m 和 一台 1 _ 6 m卷 扬机 ．上 部 车场标 高为 I 1 6 5 m，下 部车 场为 1 0 9 5 m。 包 钢 固阳 自云石 矿， 用 KJ 2 ． 5 2 2 0 型 卷 扬 机下放 矿石 。邯邢 地 区的 矿山村铁 矿 曾采 用过 串车提 升。 山东黑 旺铁矿 ， 上盘采 用 斜 坡 卷 扬，下 盘采用 汽车开 拓方 式。 江苏利 国铁 矿也 采 用 斜坡卷 扬开 拓 。 5 铁 汽联合开 拓运输 方 式首 钢大石 河 铁矿 ，采 用 铁路运 输， 由于进入 深 凹露天 一定 深 度后 ，无法 用铁路 继 续开 拓 ， 因而 改为 汽车 开 拓运 输方 式。 ， 铁 路运输 ，我 国 中小露 天 矿 山已成功地 使 用 几十 年， 不论 是堆 轨 的还 是 窄轨 的，都具 有 一 定 的 技 术 和管理 经验 。铁运本 身具有经 营 费 低 ．铁运设 备又是 国内制造 ，价 格 便宜 ，备 件充 足，因此建议有条件的矿山尽 量采用铁路 或铁 汽联 合开 拓运 输方式 。 另 外， 中小矿 山还可采 用 汽车 胶带 运 输， 如石 人 沟铁 矿采用 了胶带 排 土。总之 要从 矿 山 实际出发，选用适宜的设备，结合矿山开采工 艺，采 用 最佳 技术 ．最 佳经 济效益 的开 拓运 输 方式 四 、露 天矿 的 采 剥工 艺 长 期以 来，露天 矿采 矿是 向采 掘工作 线垂 直矿 体走 向推进， 也就是通 常 讲 的采 履 纵向采 剥。 随着 汽车在矿 山 的使 用 ，我 国露 天矿采 矿 工程 的发展 有所 突破 ，采 用 了横 向采剥 的新 工 艺。鞍钢弓长蛉铁矿独术采场就采用了这种工 艺。 该采场原 设计 是从上 盘 掘沟， 由于采场 剥 岩落后，致使台阶宽度越来越小，已无莹继缓 开 采 ，1 9 7 9 起改变 了采 剥工 艺，采 用 无段 淘 开 拓薪 水平 ，采 用横采 横 扩采 剥工 艺， 达 到了 多 采矿 少剥岩 ，使生 产 剥 采比 由纵采 的 4 ． I t ／ t 降到 1 ． T t ／ t ， 矿石 产 量迭3 1J 1 0 口 多 万 t ，采 用这 种 工艺 已稳产 6年。 1 9 8 2 年， 老岭采场 也采用 了边 采 边 扩 方 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 2 4 矿 ． 山 技 术 1 9 8 9 № 4 式 ，达到 降低 生产 剥采 比的 目的。矿 石产 量 由 4 0 万 t 恢 复到8 0 万 t ．采场 年经 济效 益实现 扭亏 为 盈。 1 9 7 9 年攀矿 兰山采场 也采用 了横 向采矿 工艺 ．缩短 了汽车运 距，节 省 了运 费 ，采 剥 设 备 效率 提高，矿 石 成本降 低 ．取得 良好的经 济 效益 。 8 0 年代 初，旌 弓长 岭铁 矿 召开 了采 剥工艺 经 验交流会 ，进 一步促 进露天 矿采 剥工艺 的发 展，此 后，相 继 在生产 和设 计 部门推广横 向开 采、 陡帮开采 ， 组合 台 阶开 采 工艺 ．从 而减 少 了基建 工程 置， 降低 了生产 剥采 比，缩 短 了基 建时 间，使矿 山多出矿 ，并且 早 日 投 产 与 达 产 ，获得好 的经 济效益 。 一 五 、 矿 山 分 期开 采 和 建 设 建 国以来 ，我 国露 天矿 的开 采设 计 ，均 结 合国情圈定露天矿开采境界，除用境界剥采比 不 大于经 济合理剥采比圈定露天境界外，还用 平均剥 采比 加以校 核。在 编制 矿山采 掘进 度计 划 时， 均 优先开 采有 利部位 ，尽 量减少 矿 山基 建工程 量，降低 初期 生产 剥采 比，使 矿山 早投 产 和达产 ，提 高经 济效果。 随 着矿 山的生产发 展 ，矿山深 都开采或称二期开采 已摆到 日程上 来 。应 当肯定 ，露天 矿 分期开 采 和建设 是经 济 合 理的， 在 中小 露天 矿开 采 中已普遍 实 施。置 锕近北庄 铁 矿设 计 规定 ．初期规模 1 0 0 2 t ／ a ， 后 期1 5 0 万 t ／ a， 资金 收 益率 由 1 0 n 乃“ t ／ a规 梃 的 0 ． 2 提 高 到 T 。 六 、技 术 经 济效 益 3 0 多 年来， 中小露天 矿 的开 采发 展很 决J 在 所统 计 的5 1 个 中小露天 矿 ，其 中重点企 业2 3 个 ，地 方 中小骨干企 业有 2 8 个，均 巳实 现 了机 械 化生 产 ． 因而 获得较 好 的技经 指标 。例 如新 疆 雅满 苏 铁矿 ，矿 山 自然 条件 很 差 ．四周是 一 望 无际 的 戈壁滩 ， 当地 无 水，生产 租生播 用水 以厦一切生播 物 资供 应 ． 要 由 4 0 k in 以 远 运 进 ，然而 矿 山每年还有 2 0 0万元利 润 。这 是矿 山 科学 管理 的结果 ，是 全体 职工艰苦 创业 取得 的。但 是， 也有 亏 损 的矿山． 说 明 中小露天 矿 亟待改 进 与提 高。 当然 亏损 的原 因很 多，无论 阿种原 因 ，也要 重视扭 转这种局 面，使 企 业具 有 一 定经 济效益 。 1 9 8 T 年 铁矿 山 技经指标 列于表 1。 1 9 8 7年 羲 矿 技 蛏 措 标 囊1 项 目 矿 T 石 i t 量 果 t ／ t 嘉 I J i 』 景 茬 J 精 位 } l m ，a 1 【元 m l 【元 ，t I 旁 I 全 国 总 计 1 6 1 1 2 一 ，重 点 企 业 铁 矿 1 0 2 1 8 l 8 2 B 1 ． 6 2 3 口 ． 9 5 6 Z 8 口 其中 1 坑 内 矿 1 2 6 8 4 ． 8 T 2 0 ． 8 8 2 露 无 矿 8 9 6 O 3 6 ． 1 6 l 1 ． M 3 1 ． T 8 8 中小露无矿 1 5 1 1 - 二，地 方 中 小 铁 矿 6 5 7 B 其 中C 1 地 方 中 小 骨 干 铁 矿 1 B 1 9 l 5 B 7 4 ． 5 3 8 3 ． ” 6 3 ． 5 5 2 地方 中小骨 干露 无 矿 1 i g 0 2 ． 1 5 B ． t 2 1 4 ． 3 2 T T , 9 6 8 T ． 8 2 三．5 1个畸 I小露天矿 2 T 3 1 从矿 山 整体来看 ， 中小型 露天 矿无 论 操作 技术 、装 备 水平、企 业管理 均 较落后 ．有 的矿 山采选 不配 套 ，选 矿能 力小 ． 出现 采场 限产 。 应按 十三 大 指 出的．工 艺技术 要 由粗放型 向精 致型发 展 ， 在 “ 精 ”字上下 功夫 。 在技术 改造 上 要按 照先进 ，经 济、适 用 的原 刚，从 国情 和 矿山具体情况出发，采用多层次 的装备水平。 总之．中小露天矿的技术改造必须放在技术进 步 和提 高经 济效 益上 。 七 ，中小型露 天矿 的发展问题 发展 中小型露天矿。应作好下列工作 1 ．在 执行矿 山设计 指标 的基 础上 ． 垒面 搞好企 业承 包 制，尽 量缩小设 计规模 与实 际产 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 9 8 9 - 4 ．g- 山 ’技 术 2 5 赤铁矿磁化焙烧机理 与四段竖炉 鞍山黑 色冶金矿山设计研宄院 高鳆工程师 刘 启 贤 一 、赤 铁 矿磁 化 焙 烧机 理 与 三 段 竖 炉 赤 铁矿磁 化焙 烧生产 所用 的热 工设备 ．通 常采 用三段 竖炉 。其磁 化焙 烧机理 可通过 铁矿 物焙 烧图 如图 1 所示来解释赤铁矿向磁铁 矿 转 化的过程 或程 度。 赤 铁矿加 热 到 4 0 0 ℃ 时 在还原气 氛 中， 即 开 始还原 反应，且 显示 出磁 洼增 强，但 反 应 警 亡 蓦 蓦 律 童 著 c 兰磐 、 L - - { ∞ o b li I J 赤 铁 矿 田 1 靛矿 栩培螭 田 速 度远 比 5 7 0 ℃ 时为 慢。所 以，工 业生产 常 把 赤铁矿焙烧温度控制在 5 5 0 ℃ 左右。还原反应 进程 如 D 或 跚段 所示 。 当赤 铁矿还原 反应 终止 于 D点 或F 点 时， 业 巳生 成磁铁 矿，其 化学 反应如 下 a Fe 2 O8 CO 2 Fe 3 O‘ CO 3 Fe O a 十 H2 2 Fe 3 O4 H 2 O 在三段 竖炉 中，矿块 粒度、 温度， 煤气 成 分和矿块 在炉 内停 留 时 间等 因素皆难 以{ 办调 ． 所以赤 铁矿还 原反 应难 以驻在 D、 F点 ．而沿着 DH 线段 继 续进行 ，结果 导致过 还 原 DG 线． 段 。 当矿块 温度 低于5 7 0 ℃时 F O 十 4 CO 3 Fe 4 CO2 F O‘ 十 4 H 2 3 Fe 4 H 2 0 当矿块 温度高 于5 7 0 ℃ 时 Fe O． 十 CO 宅 3 Fe O CO 2 Fe O 十 H2 3 Fe O H2 O 上 述 两 种 过 还 原 皆 使热 耗增 高．前者 影 响竖炉 台时产 量．后 者 可 使选 别指 标 降低。 对三 段竖炉 来 说，采 用低 温焙烧 虽然 符合 焙 烧机 理图， 但低温过 还原 由于燃料 高耗 ．无 ． 疑提 高产 品成本 。另外 ，现有 燃料 难以实现 低 温焙 烧 制度。 再有矿块 在竖 炉 中加 热 不均 ．出 现 高低 温并存 ．这 样 高低温过 还原 在 三段竖 炉 中难 以消除 ，其还原 反应 结果见 周 2 最之 闽 的差距 ， 确保矿山稳 定生产 。 2 ． 在 具备矿 山长远 规 划的基础 上，作 好 接替矿山的前期准备工作，妥善解决建设资金 的筹措 ，以 弥补老 矿 闼坑所 消失 的生产 能力。 3 ．革新 采剥工 艺，改 善开 拓避 输系统 ， 合理安 排 由山坡 向深 凹露天 转 换 中开 拓坑线 的 衔 接，周 密考虑 由一期 向二 期境界 扩帮过 渡措 施 ，避免 矿 山延深 或扩 帮期 间停产 或减产 。 4 ． 进一 步勘 查现 有 矿山地 质资 源 ．使 卺 矿 焕发青春 ，作 好加工 工 艺试验 研究工 作，擒 好 伴生 有益元 素 的综 合利 用， 台 理的调整好 矿 石价格，有效 的落实矿山特殊政策，充 分发挥 广大职工的积极洼，确保矿山取得 良好的经 济 效益 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆