重庆大宝坡矿400 m水平以上非冶金用石灰岩回收利用方案

王友国

(重钢矿业有限公司大宝坡石灰石矿)

大宝坡矿是重钢主要的冶金用石灰石露天矿山，设计生产能力为80万t/a，现已开采至400 m水平。近年来，随着冶金用石灰石开采量的增加，开采台阶逐年下降，高硫、低钙石灰石资源大量出露，其中400 m 水平以上蕴藏着丰富的非冶金用石灰石，如果将其用作建筑材料、水泥材料，可有效减少矿山剥离量，减小尾矿排放。随着采场内冶金用石灰石资源日趋减少，将开采台阶出露的水泥灰岩、低品位冶金用石灰石(废石、尾矿类)作为二次矿产资源进行合理开发和有效利用，对于实现该矿可持续发展大有裨益。

1 回收利用条件

大宝坡石灰石矿以现有采场内分布的高硫熔剂灰岩和水泥灰岩资源作为回收对象，拓展采场空间，进行水泥用石灰石与冶金用石灰石联合开采，可调整采场结构，确保冶金用石灰石质量，合理利用矿山资源，减少渣石排放对矿区周边环境影响，延长排土场使用期。高硫熔剂灰岩和底板水泥灰岩产品可作为水泥原料，矿区附近分布的小南海水泥厂与矿区距离小于15 km，江津天助水泥厂与矿区距离不足26 km，为区内非冶金用石灰石开发利用创造了良好条件。

大宝坡矿区位于中梁山观音峡(中梁山)南段轴高隆起部位的南倾没端，背斜轴线约350°，枢纽线倾伏角约12°，岩层产状东翼较缓(倾角为20°～30°)，西翼较陡(倾角为30°～50°)，轴部岩层倾角一般小于10°，在背斜轴部，由于SN向挤压力相对集中，局部形成了近似垂直于背斜轴线的次一级(背斜—向斜—背斜)紧密小褶曲带。区内矿层产出于三叠系飞仙关组第三段，其中第四层(T1f3-4)称为上矿层，第3层(T1f3-3)称为下矿层。上矿层厚度为31.25～47.55 m，平均37.91 m，下矿层厚度为17.30～32.49 m，平均25.37 m，底矿层厚度为7.33～18.72 m，平均12.81 m。总体上，矿层厚度稳定，沿走向、倾向变化均较小，上、下矿层等厚线长轴展布方向与背斜轴线基本一致，背斜核部矿层厚度较大。矿区岩层主要为灰质石灰岩，主要成分为方解石，少量白云石、石英、微量黄铁矿等；石料主要成分为CaO(45%)、MgO(8.7%)，SO3(0.05%)等[1]。

依据地质勘探储量相关资料统计分析可知，450～370 m水平的水泥灰岩资源量为1 053.17万t，可回收利用的高硫石灰石资源量1 062.4万t，合计2 115.57万t；其中400 m水平以上已经形成开采平台，可开发利用的资源储量为827.76万t，预计产能可达到50万t/a。

根据矿山实际情况，KQ150Y型穿孔钻机作业能力为57.5～80.5 m/台班，矿山延米爆破量约为28～30 m3/m，废孔率为7%～10%。按照钻机台年作业时间300 d计算，KQ150Y型潜孔钻年生产能力为84.75万t。安排1台该型钻机即可完成水泥灰岩开采50万t/a的穿孔作业任务。采矿车间现有1.9 m3VOLVO型挖掘机3台，可完成非冶金用石灰石开采130万t/a的生产任务。总体上，该矿钻凿及挖掘能力均可满足生产需要。

该矿采用自上而下的山坡露天开采方式，生产规模属于石灰石中小型矿，适宜采用潜孔型钻机钻孔，中深孔爆破作业方式。由于开采区域周围有采矿办公室、建材生产线，故采用松动爆破方式和逐孔爆破技术。

2 矿石回收利用方案

2.1 经济合理剥采比

如果生产剥采比不断变化，则要求露天矿的矿岩产量随之变化，这在短期内需要改变生产使用的采掘、运输设备的数量。特别是在剥采比高峰期，更要求在短期内集中大量的设备和相应的辅助设施，配备足够的人员，高峰期过后又要进行削减，势必会降低设备的利用率，使基建费用增大，生产成本增高，并且使得露天矿的生产组织工作复杂化[2-5]。因此，必须对生产剥采比进行优化与控制，使之在一定时期内保持相对稳定，达到合理开采的目的。

不同开采方法的开采成本以及矿产品价格是计算经济合理剥采比的重要参数[5-7]。经济合理剥采比一般会随着生产时间、生产成本或价格等因素的变化而变化。在该矿水泥灰岩开采工作实施以前，冶金用灰岩开采已经形成了450，460，470 m台阶，开采初期可适当增加水泥石灰石产量，降低年度生产剥采比；当冶金用灰岩开采至430 m水平时，若水泥灰岩产量较大，则台阶无法同步降深，当水泥灰岩开采深度超过冶金用石灰石的开采深度时，低价值的水泥灰岩的开采必然带来大量掘沟开拓工作，使得当期生产成本提高。因此，有必要综合考虑市场中各个相关因素的变化，分析、预测经济合理剥采比的波动情况，适时调整剥采比，从而确保矿山整体经济效益。

采用价格法计算经济合理剥采比的公式为

njh=[r(P0-a)]/b，

(1)

式中，njh为经济合理剥采比，m3/m3；r为矿石密度，t/m3；a为露天开采纯采矿成本(不包括剥离)，元/t；b为露天开采剥离成本，元/m3；P0为原矿价格，元/t。

按照最低利润法计算经济合理剥采比的公式为

njh=(r/b)[P0/(1+δ)-a] ，

(2)

式中，δ为利润率，%。

通过综合计算分析，本研究确定的冶金用灰岩开采的平均剥采比为0.32 m3/m3，结合该矿440 m水平以上非冶金用石灰石的开采条件，非冶金用石灰石开采的平均剥采比为0.21 m3/m3。

2.2 回收方案

矿体裸露于山坡地表，本研究设计利用400m水平以上开采冶金熔剂灰岩已经形成的运输平台、安全平台，标高位于当地侵蚀基准面以上，采用露天开采方式，公路运输开拓，分层式开采方法。开采最低标高设计为400m以上，高于当地最低侵蚀基准面标高，矿山外部建矿条件已具备，沿用以前的工业广场。由于大宝坡石灰石矿与大宝坡东石灰石矿仅一线之隔且两矿山同属于一个采矿权人，因此将两者划分为一个采场，共用一套生产系统。采用横向采剥方法，开采垂高50m，按10m1个分层，开采终了后将形成高约120m的边坡，共划分5个分层开采。采场工作平台宽度10m，清扫平台最小宽度8m，安全平台宽度2m，运输平台宽度8～10m，最终边坡角≤50°，应形成阶梯状斜坡。矿山采用中深孔爆破方式，分2期开采，一期为450～400m阶段，2期为400～370m阶段。本研究设计的爆破安全距离大于200m，并应加强警戒，严防飞石伤人。预计年有效作业时间为300d，每天2班，每班工作6h，采场年生产原矿约50万t(损失率6%)，日产原矿约1700t，剥离量约350t，采剥总量约2000t/d。

3 结 语

为合理利用重庆大宝坡矿400 m水平以上的非冶金用石灰岩资源，详细分析了该类资源的回收利用条件，对相应的回收利用方案进行了设计，确定了经济合理剥采比为0.21 m3/m3。根据方案实施投产后10个月的生产状况分析，水泥灰岩产量33.11万t(预计全年45万t)，建材矿石完成利用量23.92万t(预计全年30万t)；全年预计直接经济效益为341.235万元，其他经济效益为427.725万元(主要包括排土场占地费用、排渣运输费用、节省的挖运设备配置费用等)。