1 石灰石礦的基本現(xiàn)狀與概況

石河子南山水泥廠石灰石礦位于沙灣縣境內(nèi)的寧家河上游，水泥廠所在地石場鎮(zhèn)18公里處，公路通至2號(hào)礦體1796.7米水平。南山水泥廠所在地石場鎮(zhèn)位于石河子市215°方位，距離為68公里，礦區(qū)位于石場鎮(zhèn)223°。礦區(qū)中心地理坐標(biāo)：東徑85°34′，北緯43°53′，面積0.8028Km2。礦區(qū)位于天山山脈北坡，山坡陡峻，山谷狹窄，海拔2041米左右，比高450米左右，寧家河自南向北穿過礦區(qū)，將礦區(qū)分為東西兩部分，河水梯度大，流速快，是礦區(qū)的主要水源。

2 擬選新開采方案的原因和主要特點(diǎn)

2.1 原因：本礦自上世紀(jì)60年代建礦至今，一直用簡陋的生產(chǎn)方式，只采不剝，采富棄貧，由于原生產(chǎn)方式不僅浪費(fèi)了有限的礦產(chǎn)資源，且礦山安全生產(chǎn)問題日益突出，本礦山開采規(guī)模較小，裝備條件較差，技術(shù)力量薄弱，山高陡峻、坍塌、滑坡、掉石頭，冬春交替滑動(dòng)季節(jié)等特殊地形、地貌、地質(zhì)條件及地質(zhì)災(zāi)害，建議應(yīng)采用新的開采方案——安全小平臺(tái)開采。

2.2 特點(diǎn)：做到資源開發(fā)，提高效益、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)并舉，減少重大事故，生產(chǎn)不斷發(fā)展，保護(hù)職工的安全和健康，穩(wěn)定人心，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 剝采結(jié)合安全小平臺(tái)技術(shù)方案

3.1 開采技術(shù)條件 礦床距廠區(qū)較近，運(yùn)輸方便，資源量測算最低標(biāo)高均在最低侵蝕面以上的一種—低山林帶。礦床水文地質(zhì)簡單，但礦床為兩個(gè)不相連的獨(dú)立礦體。相對(duì)高差大、厚度小，礦床開采底平面不在一個(gè)水平上，給機(jī)械化開采帶來很大困難，且礦體傾斜于頂板巖石的腹部，剝采比較大，地勢(shì)狹窄，在礦區(qū)附近沒有適當(dāng)?shù)膹U石排土場，從地形上來看坡度均在45°左右。

3.2 設(shè)計(jì)方案 ①開采對(duì)象礦區(qū)范圍由17個(gè)控制拐點(diǎn)構(gòu)成，根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀和礦體賦存狀況，本開采方案主要開采對(duì)象為寧家河?xùn)|岸Ⅰ號(hào)礦體和Ⅱ號(hào)礦體段石灰?guī)r礦。②開采方式，根據(jù)礦體的賦存條件，埋藏深度，礦區(qū)特殊的地形地質(zhì)條件，選用露天開采方式進(jìn)行開采。③開拓方案，溜槽+公路開拓。④開采順序，自上而下。⑤采礦方法，沿礦體走向水平分層自上而下的小平臺(tái)開采，多排淺眼瞬發(fā)擠壓爆破崩礦。⑥工作制度：根據(jù)礦山特點(diǎn)，采用不連續(xù)周工作制度。即350天/年;2班/天;8小時(shí)/班;即常日班，爆破和輔助生產(chǎn)為1班/天。⑦礦石運(yùn)輸、自卸汽車運(yùn)輸。

4 礦山開拓方法的選擇

根據(jù)礦區(qū)地形高差大，山坡自然坡度變化在45度之間，涉及范圍為出露石灰?guī)r和凝灰?guī)r，浮土覆蓋不大，地表由于風(fēng)化剝蝕作用及構(gòu)造等影響形成較大的陡壁、陡巖，山體厚度小，地形狹窄，機(jī)械設(shè)備作業(yè)困難，故只能采用淺眼爆破，即小平臺(tái)上打眼—溜槽放礦—公路開拓運(yùn)輸方案。這樣既利用了前期公路開拓的運(yùn)礦公路，且礦區(qū)已通公路的便利條件。根據(jù)設(shè)計(jì)確定的開拓運(yùn)輸方案，礦山后期開采系統(tǒng)基建工程主要包括：Ⅰ號(hào)礦體采標(biāo)高1640m—1947m放礦溜槽及1940m基建工作中平臺(tái)開拓;Ⅰ號(hào)礦體1800m—2025m放礦溜槽及2025m基建工作平臺(tái)開。

5 采礦

主要采礦工藝過程為：穿孔(空壓機(jī)向穿孔設(shè)備供風(fēng))→爆破→工作面清理→運(yùn)輸→(礦石運(yùn)往水泥廠，廢石運(yùn)往石場)。

5.1 采礦方法：

5.1.1 根據(jù)礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀、礦山地形、地質(zhì)條件、礦石質(zhì)量及爆破安全的綜合因素，確定本礦山采礦方法自上而下，水平分層，高臺(tái)段小臺(tái)階依次推進(jìn)的露天采礦方法。礦體最低標(biāo)高1800m水平，最高標(biāo)高1950m水平，上面覆蓋晶凝灰?guī)r90m左右。礦體上廢石覆蓋最低標(biāo)高2040m水平。由于地形為陡峭山脊，公路只能通到1800m水平。鑒于礦床地形特征，高差大以及開采技術(shù)條件，把整個(gè)礦體開采分幾個(gè)階段(臺(tái)段)H，每H=30—40m一次開采高度h=3m，采場要素：最小工作平臺(tái)長度40m,寬度10m，工作臺(tái)階3m，工作臺(tái)段坡面角75°，最終臺(tái)段高度30m，最終工作臺(tái)段坡面角30°左右。

5.1.2 技術(shù)要求：本礦安全小平臺(tái)開采方法主要在現(xiàn)有的設(shè)備條件，遵循“采剝并舉，剝離先行”的原則，采用高臺(tái)段小臺(tái)階始終從上而下的打眼方法，通過布置合理的炮孔位置確定適宜的裝藥量。采用淺眼爆破法，使布置在同一平臺(tái)所有炮孔一次同時(shí)起爆直接把巖面礦石一次性掀到溜槽，通過溜槽滾落到裝礦水平面上，減少高差運(yùn)輸，并形成規(guī)則的安全水平。①穿孔：穿孔采用7655型手持鑿巖機(jī)打直徑為36mm的孔，鉆孔傾角75度—90度，使頂、底部炮眼的抵抗線達(dá)到一致，并通過炮眼的方向來確定巖面的邊坡角度。該鉆機(jī)使用氣壓0.7mpa耗氣量2.6立方米，爆破后產(chǎn)生的大塊礦石用7655型手持鑿巖機(jī)打眼進(jìn)行二次爆破。②爆破：礦石采用多排瞬發(fā)擠壓爆破方法，處理大塊礦石采用手持鑿巖機(jī)打淺眼爆破，嚴(yán)禁使用裸露藥包爆破，裝藥后的余孔用炮泥添實(shí)，爆破參數(shù)最小抵抗線1.6m孔距2m排間距1.5—2m，孔深3m單孔爆破量9立方米，根據(jù)礦山實(shí)際情況和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，適時(shí)對(duì)爆破參數(shù)進(jìn)行合理修正，多排孔采用三角眼布置法，前排孔的深度略大于后排孔的深度，而后排孔的抵抗線要略小于前排孔，這樣形成的平臺(tái)略有斜度，使爆落后的巖石盡可能少的殘留在平臺(tái)上。③工作面清理。爆破后，15分鐘進(jìn)入工作平臺(tái)對(duì)工作面進(jìn)行清理。全班人員從上往下用撬杠把爆破后的殘留在平臺(tái)上的大塊石頭及邊坡有裂縫快要掉的石頭撬掉，進(jìn)行安全處理，最后采用4L—20/8型空壓機(jī)供風(fēng)，用風(fēng)把工作平臺(tái)殘留的小的塊狀碎的石頭吹干凈，這樣為下班打眼作業(yè)做好準(zhǔn)備，及對(duì)底部裝車平臺(tái)采裝安全消除隱患。④礦巖爆破及工作面清理干凈后，塊度大于45mm的礦石在工作平臺(tái)采用人工或用7655型手持鑿巖機(jī)打眼進(jìn)行二次爆破。爆破后用裝載機(jī)鏟裝入運(yùn)輸車運(yùn)往水泥廠機(jī)械破碎工段或石灰煅燒工段，廢石則運(yùn)往設(shè)在礦區(qū)北側(cè)的廢石場排放。⑤供風(fēng)：采用電動(dòng)空壓機(jī)固定式供風(fēng)站供風(fēng)方式向鑿巖機(jī)供風(fēng)，供風(fēng)站利用礦山已有建筑設(shè)備，選用4L20/8型電動(dòng)空壓機(jī)3臺(tái)，設(shè)備排放量20立方米/排氣壓力0.7mpa。

6 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)和階段及開采高度

6.1 階段高度H，整個(gè)礦體海拔高，為狹窄山脊，中間無法設(shè)運(yùn)輸平臺(tái)。礦石爆下后只能直接沿安全小平臺(tái)到放礦溜槽滾落到采場底部1800米水平，由于采場高度較高，現(xiàn)采用高階段分層開采，整個(gè)采場從上到下分幾個(gè)階段，每個(gè)階段有開段溝(放礦溜槽)，使上部豎條帶(安全平臺(tái)上)爆落后的礦巖通過開段溝堆積到運(yùn)輸平臺(tái)上，每階段為40米。

6.2 作業(yè)臺(tái)階高度即一次開采高度h。據(jù)所選用穿孔設(shè)備的有效鉆進(jìn)深度，從經(jīng)濟(jì)安全和技術(shù)上綜合考慮，在一豎條采掘帶上，一個(gè)階段分幾次才能開采到底，一次開采高度以打眼設(shè)備性能而定，本礦一次開采高度h為3米。

6.3 炮孔直徑：根據(jù)所選用的穿孔設(shè)備7655型鑿巖機(jī)，確定鑿巖炮孔直徑d=36mm

6.4 底盤最小抵抗線：為了保證臺(tái)階底部獲得預(yù)期爆破效果，減少盲孔率及巖坎，且最小抵抗線W的大小決定了安全小平臺(tái)的高度。W只能根據(jù)爆破方法確定，應(yīng)使爆落的礦巖的絕大部分一次性落到開段溝(即放礦溜槽)滾到底部，W太大，大部分巖石推不下去，留在小平臺(tái)上，影響第二次在小平臺(tái)上打眼，W太小，爆后的礦石量滿足不了生產(chǎn)的需要，小平臺(tái)上站不住人繼續(xù)作業(yè)，本礦石中等堅(jiān)硬，一般情況確定最小抵抗線W=(0.5～0.9)h取1.5m為宜。

6.5 炮孔眼距α。根據(jù)裝藥量與W的匹配，與形成安全小平臺(tái)及大塊的減少，一般情況下采用多排梅花型布眼方式，采用的炮眼間距1.5m左右。

6.6 單孔裝藥量。單孔裝藥量與巖石性質(zhì)、臺(tái)階自由面?zhèn)€數(shù)、炸藥種類、炮眼直徑、抵抗線等多種因素有關(guān)，爆后必須保證爆后各孔自行爆出瀑破漏斗，并使孔之間的漏斗聯(lián)結(jié)在一起，成為規(guī)則的安全小平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)單孔裝藥量確定Q=0.7KV3;(K單耗取0.2)①當(dāng)高=2.8m，寬=2m時(shí)，Q=1568g，長=2m②當(dāng)高=2.8m，寬=1.5m時(shí)，Q=1508g，長=1.8m③當(dāng)高=2.8m，寬=2.5m時(shí)，Q=2450g，長=2.5m。

6.7 單孔平均爆破量V=a×H×W=2×2.8×2=11.2立方米

7 方案目的與結(jié)論

通過改造安全小平臺(tái)加溜槽落礦，可減少和防止礦山露天開采發(fā)生重大事故，保障采礦過程安全，保障礦山職工人身安全和身心健康，促進(jìn)礦業(yè)發(fā)展。提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，提高爆破采礦工效，較大幅度提高產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本。