石灰石矿山的集约化开采

方新红，路海军，栗红玉，朴志友，陶翠林

石灰石矿山的集约化开采

方新红1，路海军2，栗红玉2，朴志友2，陶翠林2

Intensive Exploitation of Limestone Mine

矿产是不可再生的自然资源。而资源的合理利用不仅是国家战略问题，也关系到企业自身的经济利益和社会责任。笔者负责管理某石灰质原料矿山，经历了从前期矿山勘查、开发策划、组织建设到投入生产的全过程，并在不同阶段对不同环节，以围绕资源节约、降低能耗为核心，采取了一系列的技术措施，取得了良好的社会效益和经济效益。

石灰石；资源综合利用；破碎；粉磨；脱硫；贫化

杭州鑫磊脱硫剂有限公司成立于2005年，是目前浙江省内最大的石灰石脱硫剂生产和供应基地，是一家利用优质石灰石资源加工热能脱硫剂和熔剂灰岩，集采矿、破碎及粉磨加工为一体的大型开采加工联合企业。以下为公司通过对矿山技改实现资源集约化开采和节能减排的生产实践。

1 矿山资源条件

（1）矿床地质特征

矿床处于一个北东向的向斜核部，矿层为石炭系黄龙组灰岩，矿层平均厚度152m，其中，硅质团块灰岩厚17m，缝合线灰岩厚40m，生物碎屑细晶灰岩及细晶灰岩厚95m。矿体出露最低标高206m，最高标高379.53m，相对高差173.53m。

（2）矿体化学成分

矿体化学成分沿矿体倾向和走向变化稳定。全矿区矿体平均化学组分质量分数见表1。

（3）围岩与夹层

矿体内发现含矿夹石层15个，全部为高硅夹层。矿体顶板为石炭系下统叶家塘组（C1y），岩性主要为白色、灰白色中—厚层状石英砂砾岩、砂岩、紫红色泥岩。矿体底板由黄龙组第二段（C2h2）白云质团块灰岩、硅质团块灰岩下部岩层组成。

（4）地质构造

由于受纵向、横向断层的影响，矿体沿倾向和走向方向的连续性受到破坏，并对开采造成一定影响。

（5）工程地质与水文地质条件

矿区水文地质条件简单，工程地质条件也比较简单。但在切割断层部位，采矿工作面需要注意生产安全。

（6）矿区资源储量

矿区内脱硫用灰岩、熔剂灰岩、水泥用灰岩资源储量29 343.35千吨。其中，脱硫用灰岩（332+ 333）资源储量为5 202.28千吨，熔剂用灰岩（熔剂121b+熔剂122b）资源储量为8 554.91千吨，水泥用灰岩（121b+122b+333）资源储量为15 586.16千吨。

2 矿床开拓与矿山开采

该矿山在取得采矿许可证前地表已被人为改变，原有简易道路坡度大、路面狭窄、弯急路险，行车条件极为危险；工作面为“一面坡”开采方式，越采越高，覆盖剥离物到处堆砌，不仅植被破坏严重，而且随意堆砌于山坡及沟谷的土石导致经常发生泥石流灾害。基于矿山实际状况，经与设计单位沟通，采用公路开拓与溜槽结合的开采形式。

受地质构造影响，矿床分割成东、西两个矿段。为了降低投资将东西矿段划分为一期和二期分别开发利用。

一期时矿物加工生产线包括初级破碎均距离矿山2.5km以外。初级破碎选用PCF1616单转子锤式破碎机。破碎后经过筛分分级进行储存与粉磨，最终通过汽车运输至码头到用户。

3 生产建设过程中采取的工艺技术与节能措施

（1）矿山基建期间的运输

利用溜槽转载运输，解决了道路尚不完善期间的工期进度与行车安全问题，并对初期生产出矿量的保证起到储备作用。

表1 全矿区矿体平均化学组分质量分数

（2）调整采矿计划，提高矿山管理水平

将部分剥离成本均衡到二期中，降低一期基建投入和一期生产的剥采比。由于矿山开采条件差，初期剥离量很大，如果采用常规方法，一期矿山投资势必较高，对于企业压力较大。由于减少一期剥离工程，到二期生产时就需要扩大境界“扩帮”剥离和延深开采。为了确保二期的开采，在一期生产所形成的剥离、采矿临时边帮保留足够的平台宽度，以满足二期采矿设备通行和爆破作业的需求。

（3）矿床开拓系统的选择与确定

山坡露天矿的公路开拓系统一般都设在开采境界以内，随着开采水平的不断下降而废除消失。依据矿体赋存条件和经济原则确定了本矿山分东西两个采区分期开采，东采区也分期开采，这就要求保证后期的开采工作开拓道路的完整性。如仍将道路设在开采境界内，则东矿段开采时会破坏开拓道路或保留大量“矿柱”，不利于东矿段的开采。因此考虑开拓道路主要利用东西矿段F2~F5断层之间的无矿段地形，可以确保开拓系统的完整性，又兼顾了东西矿段。而道路的几处回头曲线位置已考虑东西矿段各开采水平道路接线的便利。由于一期开拓系统规划的预知性与完整性，二期道路衔接非常顺畅。

（4）剥离与采矿协调作业，分爆分采，提高采矿回收率

矿山覆盖层厚，夹层多，地质和开采技术条件复杂。前期设计采用大爆破开采，矿体内的薄夹层和矿、岩交界处的围岩会混入矿石内造成矿石贫化；部分矿石也会混弃于剥离物中造成矿石损失、废石排放增加，不仅浪费资源，还会影响环境。

为此，对不同的矿体进行分爆分采，使采矿方法更加科学合理，管理更加精细。在采矿过程中严格执行贫富、厚薄、难易、大小和主副兼采的原则，有效提高了资源的综合回采率，收到了很好的效果。2012年度，矿山实际采矿回采率提高到99%，比国土资源部门核定指标提高7个百分点。

（5）调整破碎加工系统工艺，提高主导产品（8~ 55mm粒级）成品率

矿石原有破碎加工系统，采用单段锤式破碎机一次破碎工艺流程，粉矿占比35%以上，降低了主导产品的出产率，造成资源浪费并增加了废弃物的排放。

经过对破碎加工工艺流程、设备选型的反复试验和研究，确定将原有单段锤式破碎机工艺改为颚破+圆锥+圆锥的三段破碎一闭路的生产工艺，改进了工艺流程，提高了主导产品的产量，将块矿产品率提高到72%（指8mm以上，原为65%）。

（6）采用能耗低的胶带机取代汽车运输

矿山原采用汽车运输，道路弯曲长度约2km。生产稳定以后，由于产品比率不理想，借破碎系统改造机会对长距离运输方式进行了论证。

通过比较，最终确定采用胶带机输送，建成了由6条胶带机组成的运输线路，充分利用了高差，下坡运行节省了大量的电能，运输成本锐减。同时线路多数地段标高的设计与道路坡度接近，工作人员在道路行车时对胶带机运行状态一目了然，提高了巡检效率与巡检次数。

（7）加强矿区生产勘查，优矿优用，提高资源利用的附加值，提高低品位矿（按工业指标CaO< 51%）资源的综合利用率

与地质勘查单位合作，对矿体、围岩与夹石特征及分布情况做了进一步勘查，为提高低品位矿产资源的综合利用率打下了基础。矿山按质分类开采，达到优矿优用；按不同矿种分爆分采；矿山生产要求分堆、分装、分运。结构细腻的纯灰岩（CaO> 51%）做脱硫用，保证脱硫效率（95%以上）和再生石膏达到可利用的质量标准；含有燧石（SiO2）条带或结核的灰岩（SiO2超过脱硫灰岩工业指标要求）则搭配加工生产，白云质灰岩（MgO不超标）用作熔剂用灰岩。通过上述措施和工作，最大限度地提高了资源利用的附加值和低品位资源的综合利用率。

（8）新增粉体材料深加工系统，实现尾矿（指8mm以下碎屑矿）全部综合利用

为改变原有单段锤式破碎加工系统块矿率较低、废弃物排放多、粉矿未能得到综合利用的局面，2009年公司针对粉矿的回收利用进行了研究，新增一台球磨机（ϕ3m×9m）及粉磨分级系统，将加工过程中产生的尾矿（碎屑矿），深加工成325目的粉体材料，使尾矿得以100%全部综合利用。

表2 技改后新增主要设备

表3 技改后各项指标完成情况

4 技改后工艺流程、主要设备及技术指标

（1）工艺流程

原矿用汽车从矿山运至破碎车间原矿受矿仓内，经棒条振动给料机喂至颚式破碎机内进行破碎，破碎后的物料经地槽带式输送机运至过渡料仓，过渡料仓的物料经胶带喂至圆锥破碎机（二破）进行破碎，破碎后的物料经1.5km的长胶带输送至半成品料仓，半成品料仓的物料用胶带机送至振动筛上进行粒度分级，分级后60mm以上的物料送至圆锥破碎机（三破）进行破碎，破碎后的物料重新送至振动筛上进行粒度分级，形成闭路循环。根据不同矿种，＜60mm的物料经振动筛筛分为三种产品，一为石灰石脱硫剂碎石，产品粒度为8~25mm；二为熔剂灰岩，产品粒度为26~60mm；三为＜8mm的物料经球磨机和选粉机生产325目脱硫剂粉产品。

（2）技改后新增主要设备见表2。

（3）技改后各项指标完成情况见表3。

5 技改后新增经济效益

（1）开采回采率由92%提高到99%，可增加资源量17.5万吨，增加销售收入875万元。计算过程：

250万吨×（99%-92%）=17.5万吨

17.5 万吨×50元/吨=875万元

（2）矿块成品率由65%提高到72%，可增加主导产品17.5万吨，增加经济效益1 016.4万元。计算过程：

250万吨×（72%-65%）=17.5万吨

17.5 万吨×（78.08-20）元/吨=1 016.4万元

（3）科学设计，合理规划，实现资源全部综合利用。二氧化硅、氧化镁含量较高的低品位矿石经适当配矿后全部利用，尾矿全部深加工为脱硫用粉体材料，剥离表土用于复垦、复绿。

尾矿100%被利用，可利用尾矿23.44万吨，增加经济效益1 584.54万元。计算方式：

23.44 万吨×（87.6-20）元/吨=1 584.54万元

（4）实现了资源利用集约化、开采方式科学化、生产工艺环保化，促进了矿业经济与生态环境的和谐发展。

6 综合效益与推广前景

公司通过适当的技术改造，采用科学合理、先进环保、成熟可靠的工艺技术装备，初步建成了资源节约、环保节能、生态环境好、符合矿山循环经济发展要求的矿山，并能给当地矿山起到明显的示范作用，促进本地区矿山的矿产资源节约与综合利用水平迈上一个新的台阶，同时该项目被国家财政部、国土资源部列为矿产资源节约与综合利用示范工程。ು

TD216

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2016-07-25；编辑：赵莲