矿山露天矿采矿场剥离工程施工要点

韩兆朋

（中铁十九局集团矿业投资有限公司，北京 100000）

0 引言

矿山露天矿采剥离工程施工过程中，必须做好设备的管理配置工作，确保工期，做好相关控制工作，确保工作的有效性，提高施工效率。

1 施工要点

1.1 机械设备的基本配置管理

各种设备的配置选型应考虑的重要因素包括：工程本身的质量要求、总体成本、流程的明确要求，对施工期间生产的明确要求，施工现场环境、水文地质条件和气候的基本条件，使用设备的核定产量，完好率和缺货率。

设备的选型配置要依据现场地质条件，具体存在两种典型情况：

（1）良好的岩体中包裹着大卵石，爆破后留下很多大石头，导致爆破后不能顺利开挖。考虑到不同大小的鹅卵石结构没有明显的表面纹理和很大的强度，采用液压破碎机破碎有用时少、耗油低及辅助设备使用少等优点。因此在这种地质条件下选配设备时，要根据产量要求配备相应数量的液压破碎机配合现场采装设备，以达到产量及场平平整度控制的要求，同时能提高主要生产设备的使用效率。

（2）例如巴基斯坦塔尔二区煤矿项目，地表以风蚀性细沙土为主，设计台阶高度为12 m，采剥深度至2 个台阶以下，地质情况为密实硬质土。但受当地安全形势制约，无法实施爆破作业，因此在设备选型时要考虑到挖掘设备有足够的切土能力，同时结合该地区的气候特点及多年的矿山设备使用经验，对挖掘机选型采购重点考虑以下因素：①针对高温强辐射对液压挖掘机裸露胶质油管的风化腐蚀，建议设备厂商增加应对的防护措施；②现场沙土物料比重为1.9，低于其他石方矿山比重。建议设备厂商根据设计原理增加铲斗容积；③金属铲斗在高强度施工中易磨损、变形，而目前正铲液压挖掘机普遍有铲斗卸料口咬合不严、易撒料、满斗系数降低、对安全施工造成威胁等缺点，建议设备厂商针对以上特点设计出适合塔尔煤矿施工的铲斗；④经现场考察，该地区硬岩需采用液压反铲挖掘机铲装。

结合售后体系经多方比对，最终选择PC1250 型液压反铲挖掘机作为采装设备。运输设备的选型要与装载设备匹配，经过经验比对和现场实际环境及当地工人的驾驶习惯，总结出以下4 个方面：①驾驶室：座椅安全带由单肩斜拉式改为双肩下拉式，下视镜加大，重新设计驾驶室，确保驾驶室密封性良好，保证驾驶室的隔音性。重新设计驾驶座椅，采用通气性能强、耐磨的材料，保证司机长时间驾驶的舒适性。针对巴基斯坦沙漠工况，建议在驾驶室顶上增加防晒隔热层，设备出场时需将驾驶室玻璃贴装防晒膜，同时将设备涂装为白色，可有效增强设备的抗辐射性能。增强宽体车车架强度，为设备额外添加倒车镜，以减少驾驶室盲区。配备并加大灭火器材。其他问题经设备商与我方现场实验数据后再进行改进；②发动机：由于巴基斯坦属于沙漠气候，环境温度常年高达45 ℃以上，沙尘污染严重，细沙成分高达90%以上。对于发动机散热问题，建议清洗水箱并增加附水箱。对于发动机空气过滤情况，建议将空气过滤装置更换为沙漠型滤芯。考虑采场后期采坑延深后，坡道长度占总运距的比例增大，对于车辆的动力性、车速和发动机散热等会产生较大影响，需着重考虑自卸车的发动机动力及爬坡能力；③电器系统：安装倒车警报器；增加日行灯，带保护罩。增加雾灯的亮度及照射距离，以保证风沙及雾天的施工安全。侧灯加大外凸，增加货箱全部落下后提示装置，尾灯采用LED 等。增加高强度的防护罩，防止将灯砸坏，车辆增加运行小时表，可以在驾驶室中发动机仪表直接读取，车顶警示灯加大，加装防砸保护罩；（4）货箱：增加后门铰接合页强度，保证斗箱门的使用年限。使用高强材料，增加货箱底座翻转轴的强度。最终选择各项均符合的同力TL875 型自卸车作为运输设备。

经两年多的施工效果验证，所选设备能高效完成各项施工任务。通过实例可以看出，机器设备的两个过程和配置功能，实际上是在处理其他因素之间冲突的后续过程中。另外，有必要考虑这些因素以及各种机械设备和基本配置中机械生产能力的协调。使用此方法，可以全面比较购买（或租赁）品牌设备和二手设备的成本，有效控制总体成本。露天矿的剥离工程受到业主的采矿市场需求以及雨季、冬季和秋季条件的影响。一般来说，工程具有时间短、工作量大的特点。因此，有必要在项目建设过程中充分考虑其他设备的完备性和应用效率。同时机械设备的日常管理对于确保项目工期和控制总体成本至关重要。因此在设备选型时还应遵循以下原则：①同类型设备尽量型号品牌统一，这样有利集中备件，降低配件采购成本，还可以联系厂家在现场配备一定量的易损件，来保证设备的完好率和出勤率；②不同工序间的设备选型要匹配，这样能充分发挥各设备的效率，避免工序衔接不畅导致的窝工、降效问题。

1.2 施工便道设置

道路坡度以及堆场的位置和布局都极大地影响了项目施工的便利性，应考虑综合成本控制和工期规划。因此在施工前，应全面考虑在建设项目两个过程中要建造的所有通道，在不增加工作量的前提下，应在部分设计的开挖施工范围内尽可能设置施工通道。此外，应根据土地类型的基本条件处理长度和坡度之间的关系。在开挖和运输过程中，项目建设覆盖区域内的进出道路通常以以下方式设置：直线法适用于露天场所，环形法适用在活动场所狭窄的情况下，运输车辆的其他设备相继进入和离开挖掘机的工作面，以免受到车辆的交叉影响。在高层上被分成两个工作面，这两个工作面应互不干扰。排土场中间位置设置道路通常是大多数的选择，因此需要考排土场的布局合理。

1.3 边坡的爆破设计

为了基本保证边坡的相对稳定性和符合设计要求，边坡体经常采用3 段预裂爆破，连续预裂爆破采用预裂炸药箱，需要增加爆破次数。非爆破孔投资成本高，一般来说，对于花岗岩和片麻岩，可以设计为调整斜坡上的孔与斜坡整体顶线之间的距离。它是一种单排和单排装药爆破方法，可以降低成本且不影响爆破效果。

1.4 材料及供应

用于采矿和废石剥离项目的主要消耗品有柴油、炸药和其他附属材料，其中柴油和炸药的供应极为重要。近年来，由于主材存在价格波动，因此在参与投标项目和签订合同时，必须做详细的询价准备。一是在考虑项目总价格时考虑主材价格上涨的可能风险；二是在合同签订时包括相应调价机制。

1.5 其他设计内容

钻孔直径是爆破工程的另一个组成部分，钻孔直径的大小取决于矿石和岩石的物理特性，同时还要依据所需的破碎程度及台阶高度，这些直接影响爆破的钻探成本。根据钻孔直径的大小和形状，可以科学合理地确定平均单耗。一般而言，孔径越小，则总体平均炸药单耗越低，但装填需要的人力等成本相对较高。如果孔太大，将改变爆破孔的布置，可以实现大面积爆破，但爆破块径可能得不到有效控制。根据爆破后中国工程项目的现状，大多钻出垂直角孔，很少使用下沉孔。许多项目证明，斜孔爆破可以有效改善原型的解体性和炸药桩的松动。因此，已经做出努力以实现前冲头的底盘悬挂阻力线太大的情况，减少了对台阶表面巨大岩石的破坏，降低了钻探难度，并且减少了新工作的完成量。根据目前中国钻探平台的总体运营水平，钻探泄漏可以控制在3%以上。操作人员的粗心大意很容易导致槽缝被过多忽略，从而使炸药的效果无法得到控制，扩孔失败后，达不到预期的效果，炸药的其他成本也随之增加。对于采矿过程的连续爆破，有矩形、规则圆形和梅花孔布局的特定形式，根据工程施工中的具体实践，采用纵横交错的梅花孔布置的效果良好。梅花孔布局可以改变起爆顺序，并且方向也有所变化。根据岩石的强度比，孔排列的解决方案可以不同。对于硬石爆破，可以使用传统的交错垂直和水平孔布局解决方案，效果较好。当软岩爆破时，可以采用井眼布置方案，在保证质量的前提下，可以适当控制和增加行距或阻力线的全长，从而大大降低单位体积比大的其他岩石的爆破费用。通过多种方式调节孔距和行距，可以对硬质整块岩石或小块岩进行连续爆破，获得较好的爆破效果。在一系列其他爆破参数的情况下，设置相关的最佳抗力线可以使过裂和松动岩石的体积大小最为重要，而零碎和松动的体积底部的岩石也可以获得更好的效果。应尽可能设置最佳的阻力线，以确保当其他气体进入气流时，大部分能量已经损失掉。

2 结束语

大型露天矿场实际运行过程中，要做好剥离工程，需要充分做好安全、成本、质量控制等相关重点工作，设备配备选型要确保设备的效率和在工程实践中的有效性，最终提升工程效益。