采石场溜槽开采的研究和实践

杨志刚*，丁伟，严浩明



采石场溜槽开采的研究和实践

杨志刚1*，丁伟2，严浩明2

（1.云锡集团公司安全处，云南个旧，661400；2.云南省国土资源学院，云南昆明，661000）

本文对高陡地形采石场采用溜槽开采进行了研究和实践，通过优化设计，确定了开采参数和开采工艺，选取不同的地形地貌条件采石场进行了开采试验，取得了较好的效果，对中小采石场推广自上而下分台阶（分层）中深孔爆破开采工艺具有借鉴促进作用。

采石场；溜槽；开采

前言

露天中小型采石场在国家各项基础设施和城市基础工程建设中有着重要的作用。据不完全统计目前全国有采石场10余万个，从业人员数百万人。但长期以来采石场分布广，生产规模较小，开采工艺技术落后，劳动生产率低，是事故多发的领域之一。目前国家在金属非金属矿山正在推行安全标准化，机械化，科学化工作，进行转型升级改造，规范露天采石场安全开采方法，强制推行自上而下分台阶（分层）中深孔爆破开采工艺技术，保证基本安全生产条件。然而在现阶段，我国的中小型采石场绝大部分为山坡型采石场，生产规模100-300kt/a，开采范围一般为0.1k㎡左右，采石场最大采高一般为50-80m，由于矿业权许可的开采境界小，采场原始地形地貌坡度又较陡，若采用常规公路开拓汽车运输分台阶开采工艺，开拓公路与台阶之间布置汽车运输道路困难，坡度大，安全技术规程不允许，技术上也不可行；采场内台阶之间采用铲装机械运输，需要逐台阶多次翻转运至最低基础平台，开采成本高，经济上又明显不合理。因此，中小型露天采石场采用自上而下分台阶（分层）中深孔爆破开采工艺技术受地形地貌自然条件限制，常规公路开拓汽车运输分台阶开采存在局限性，推广困难。

针对中小型露天采石场地形地貌自然条件限制和常规公路开拓汽车运输分台阶开采存在的局限性，笔者及技术团队通过多年的金属非金属矿山开采安全设施设计、审查实践，结合安全法律法规和中小型露天采石场开采技术规范要求，对金属露天矿山卸矿场（排土场）、山坡露天矿公路开拓汽车运输分台阶开采方案设计进行集成，遵循“因地形地貌条件生法、安全上可靠、技术上可行、经济上合理”的原则，提出了高陡地形地貌中小型露天采石场公路溜槽联合开采的技术方案，设计了溜槽结构参数、开采工艺顺序、安全技术措施，并选取不同的地形地貌露天采石场进行了开采试验优化设计，取得了较好的安全效果、经济效益，对中小型露天采石场推广应用自上而下分台阶（分层）中深孔爆破开采工艺技术起到了示范促进作用。

1 公路溜槽联合开拓研究

1.1 开采方案

（1）开拓公路

基础（储矿）平台至破碎站之间主干公路开拓，汽车或铲运机运输，开拓公路主堑沟垂直于溜矿槽方向布置，防止大块石料滚落冲出沟口。

（2）辅助道路

主干公路与各开采台阶（分层）之间辅道连接，用于人员凿岩设备、履带铲装设备上下。

（3）溜槽结构和布置：

坡度根据采石场地质条件、石料物理力学性质和《金属非金属矿山安全规程》（ GB l6423—2006）规定溜槽地板坡面角度45°～60°为宜，应不超过65°。根据石料块度、爆破方式，溜槽宽度以10—15m为宜，深度以以3—6m为宜。溜槽尽可能布置采石场横向中点岩石坚硬、稳定、整体性好的位置。

（4）溜槽开掘

按采石场单体设计自上而下分台阶中深孔爆破形成溜槽，在最高台阶溜槽口进行扩漏。

（5）剥离

表土剥离形成工作平台。一般高陡地形采石场无表土，或有少量表土无需剥离混采，利用溜槽的分级作业隔离。

（6）爆破

按常规中深孔松动爆破进行设计。

（7）石料运搬

用履带铲运设备分条或逐层将石料铲运推运至溜槽下放至储矿平台，根据需要，用铲运设备和汽车将石料运至破碎站。

（8）开采顺序

自上而下逐分层后退式开采，即每个设计台阶（分层）标高内的石料开采、铲运溜放完毕后方可进行下一分层标高的开采。

（9）最终边坡和台阶

由于自上而下逐分层后退式开采，形成的边坡和台阶为最终边坡和台阶，不设工作平台，只设安全平台和清扫平台，根据开采后边坡的地质条件和露天采石场设计规范在设计中确定。

1.2 开采参数

（1）开拓公路

按《矿山道路设计规范》规定的矿山道路标准，路基宽不小于5.5m，路面宽不小于3.5m，坡度不大于10%。

（2）辅助道路

宽度按选用的履带铲运设备宽度加内侧0.5m再加临边侧1.0m设计。坡度按选用的履带铲运设备最大爬坡能力设计，但不大于45%。

（3）溜槽结构和布置：

坡度根据采石场地质条件、石料物理力学性质和《金属非金属矿山安全规程》（GB l6423—2006）规定溜槽地板坡面角度45°～60°为宜，应不超过65°。根据石料块度、爆破方式，溜槽宽度以10—15m为宜，深度以以3—6m为宜。溜槽尽可能布置采石场横向中点岩石坚硬、稳定、整体性好的位置。

1.3 安全设施设计

（1）开拓公路主堑沟垂直于溜矿槽方向布置，防止大块石料滚落冲出沟口。

（2）爆破设计；由于采用常规中深孔松动爆破，爆破设计按常规成熟工艺设计即可，但在进行台阶（分层）边缘爆破设计时，爆破指向为采场中心。

（3）最终边坡和台阶也是按规范常规设计，在此不再赘述。

（4）在溜槽坡顶线方向有2％～5％的反坡；溜矿时在离溜槽口边缘1.5m，设置移动钢结构车挡设施，其高度为垂直型，不小于履带高度。不溜矿时，在溜槽口周边堆集不低于1.5m的防护堤。

（5）在溜矿作业时，铲装平台入口处设置警戒线和警示标志，禁止人员和车辆进入；

（6）在溜槽底部铲装平台必须留有一定的矿石作为缓冲层。

（7）在溜槽下部进行铲装作业时，各台阶上禁止任何作业；

（8）当溜槽内的矿石发生滞留，必须停止铲装作业，用履带式挖掘机进行清理，禁止人工进入溜槽内清理；

（9）溜槽底部矿石堆高不得高于一个台阶高度;

2 开采实践

笔者选取不同的地形地貌条件采石场进行了开采设计和实践。

2.1 槽指门采石场：

（1）地质地形地貌

该矿区地形西北高陡东南低缓，地形地貌为孤立陡峭的近似“人”型，相对高差近90m，层理近似水平，无覆土不需剥离。西北部山体自然坡面角度50—60°、东南面15-50°。

（2）开采设计

采用公路溜槽分标高联合开拓。开采方案设计即相对标高0-45m东南低缓岩石采用分层公路开拓汽车运输，待45m以上相对标高岩石开采完毕后，分台自上而下中深孔松动爆破开采。相对标高45-90m陡峭岩石采用溜槽自最高点逐分层向下开采至45m相对标高。

（3）参数选取

工作分层高：根据采区地质条件较好，构造简单，无明显断裂构造痕迹；矿岩主要为致密坚硬石灰岩矿，属较硬稳固矿岩。凿岩设备为开山牌70型潜孔钻，根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006）的要求，采场工作分层高度确定为15m。

工作分层坡面角：根据该矿区矿岩主要为致密坚硬石灰岩矿，属较硬稳固矿岩，层理近似水平的特性，故工作台阶（分层）坡面角确定为60°。

最终边帮台阶和边坡角:该矿区地形地貌为孤立陡峭的近似“人”字地型，每个标高分层截面一次性采完，故无最终边帮台阶和边坡角。

溜槽：45-70m标高，垂直高度30m;溜槽地板坡面角60°;溜槽宽15m;溜槽深3m。

辅助道路；铲装设备选用开山牌KB8L型履带式挖掘装载机，最大爬坡能力45%，故辅助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.2 果吉利采石场

（1）地质地形地貌

该矿区地形北、东、南三面高陡孤立，山体自然坡面角40—50°，矿区范围垂直高度60m，西部山体在相对高度30m与另外山体相连，总体近似“凹”字型喀斯特地形地貌，矿区范围为“凹”字东半部分，层理近似水平，无覆土，无需剥离。

（2）开采设计

矿区相对标高0-60m，采用溜槽开拓，分层自上而下中深孔松动爆破开采。

（3）参数选取

分层高为10m，分层坡面角取60°。

矿区西面0-20m相对标高设计两个最终安全平台（不设工作平台），台阶高10m，坡面角为60°，最终边坡角50°。

溜槽垂直高度50m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦长10m。

铲装设备选用开山牌KB8L型履带式挖掘装载机最大爬坡能力45%，故辅助道路坡度45%，“Z”型布置。

2.3 山腰采石场

（1）地质地形地貌

该采石场为转型升级提升改造类矿山。地形为东、西面孤立陡峭，南、北为“山”字型延展，矿权范围为中间山峰至南面山谷（相对标高30m）、北面山谷（相对标高40m），矿区垂直高差70m，覆土0.5—1.1m，属中低切割地形地貌。原设计采用公路开拓运输前进式开采，现形成四个台阶，台阶高度10～30m不等，因设计开拓公路处于矿权范围外，征地费用高且林地征地困难，现矿权范围开拓公路坡度为20%～30%，汽车无法运输，采用履带挖掘机逐台阶翻运至出矿平台。根据国家安全生产监督管理总局第39号令《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》和地方政府的有关规定，应当重新进行开采设计。

（2）开采设计

采用溜槽开拓，分层自上而下中深孔松动爆破开采。

（3）参数选取

分层高为15m，分层坡面角为60°。

矿区北面0—30m相对标高设计三个最终安全平台（不设工作平台），台阶高10m，坡面角为60°，最终边坡角50°。南面0—30m相对标高设计两个最终安全平台（不设工作平台），台阶高10m，坡面角为60°，最终边坡角50°

溜槽垂直高度60m，溜槽地板坡面角60°，溜槽弧形布置，弦长10m。

铲装设备选用开山牌KB8L型履带式挖掘装载机最大爬坡能力45%，故辅助道路坡度45%，“Z”型布置。

覆土层不单独剥离，利用溜槽分级后铲运到排土场堆存。

3 效果分析

安全性好。工作台阶少，维护管理简单，仅有同分层凿岩和铲装的超前滞后台阶，最终边帮台阶和最终边坡对人员和设备的安全威胁小。人员、凿岩和铲装设备在宽敞的分层平台作业相对比较安全。消除了公路汽车长陡坡重载运输所带来的事故隐患。

绿色环保。减少了修筑公路对土地的占用和植被的破坏。

节约投资。可节约运输公路征地费和修筑费用，林地补偿和植被恢复等费用。

开采成本低，可节约汽车运输费和铲运机逐台阶翻转倒运费用。

4 结束语

露天采石场溜槽开采仅在《采矿设计手册》和《金属非金属矿山安全规程》有所提及，但具体内容介绍和规范要求很少，溜槽的设计和施工实践资料更少，开采参数缺乏类比借鉴，难免存在缺陷和不足，因此需要不断实践总结完善，形成规范，成熟的常规开采工艺。

[1] 《国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》.

[2] 《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006).

[3] 《厂矿道路设计规范》(GBJ22-1987).

[4] 《排土场设计规范》(GB51119-2015).

[5] 《矿山采矿手册》, 北京冶金出版社, 2006.

[6] 《露天采矿手册》, 煤炭工业出版社, 1986.

[7] 《采矿设计手册》, 中国建筑工业出版社.

Research and Practice of Chute Mining in Quarry

YANG Zhigang1*, DING Wei2, YAN Haoming2

(1.Yun Tin Group Company Security Department, Yunnan Gejiu, 661400, China;2.interns of Yunnan Institute of land and resources, Yunnan, Kunming 661000, China)

in this paper, the high and steep terrain quarry by chute mining for research and practice, through the optimization design, determine the parameters of mining and mining technology, selection of different terrain conditions of the quarry mining test, and achieved good results, for small and medium-sized quarry promotion from top to bottom (layered) step has reference role deep hole blasting in mining process.

quarry; chute; mining

杨志刚, 丁伟, 严浩明. 采石场溜槽开采的研究和实践[J]. 数码设计, 2017, 6(5): 179-180.

YANG Zhigang, DING Wei, YAN Haoming. Research and Practice of Chute Mining in Quarry[J]. Peak Data Science, 2017, 6(5): 179-180.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.05.073

X820.3

A

1672-9129(2017)05-0179-02

2017-01-15；

2017-02-23。

杨志刚（1956—），男，云南建水，采矿高级工程师、从事矿山安全技术工作，现已退休，中国安全生产协会会员、国家安全标准化非煤矿山分会会员。E-mail: yxyzg@126.com