淺論露天磷礦開采排土工藝安全改善與土地復(fù)墾之間的經(jīng)濟聯(lián)動關(guān)系

馮新華++閆素娟++焦鋒

摘 要：露天開采把壓覆在礦層上的廢石搬運清理，準備足夠的回采工作面，讓挖掘機將礦石裝車運出采場，是露天開采的基本作業(yè)內(nèi)容。合理的選擇排土場位置、改進排土工藝和提高排土工作效率，不僅關(guān)系著運輸和排土的技術(shù)經(jīng)濟效果，而且也涉及占用土地和環(huán)境保護問題。

關(guān)鍵詞：排土工藝；安全改善；降低成本

1 前言

磷礦是我國重要的戰(zhàn)略資源，它既是制取磷肥和生產(chǎn)黃磷、磷酸及其他多種磷制品的重要化工礦物原料，也是保障食品安全的重要物質(zhì)，又是精細磷化工的物質(zhì)基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有重要的地位和作用。本文主要以云南滇東北某磷礦類型為載體，闡述露天開采中采取適當?shù)陌踩纳拼胧p少外排土方量以確保后續(xù)土地復(fù)墾方案經(jīng)濟效益最大化。

2 礦床工程地質(zhì)條件

2.1 礦層特征

本文某磷礦屬大型淺海相沉積的磷塊巖礦床，主礦層賦存于下寒武統(tǒng)梅樹村組中誼村段地層中，含礦層總厚19.64m，自下而上連續(xù)產(chǎn)出K1～K4共四層磷塊巖礦，其中構(gòu)成工業(yè)礦床的有K2、K4二層，礦體呈層狀產(chǎn)出，層位穩(wěn)定。

礦區(qū)地層為一單斜構(gòu)造，礦層層位穩(wěn)定，礦層與地層界線一致。區(qū)內(nèi)礦段地形受切割影響，礦層沿地形等高線三面出露，露頭線不規(guī)則，大致呈“n”字形。

2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

礦區(qū)為單斜構(gòu)造區(qū)，礦體賦存于碳酸鹽類沉積巖中，呈北淺南深的埋藏態(tài)勢，圍巖的巖體結(jié)構(gòu)類型以層狀結(jié)構(gòu)為主但礦區(qū)地層巖性較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，工程地質(zhì)巖組的物理力學(xué)性不均一。其工程地質(zhì)勘探的復(fù)雜程度屬層狀巖類、弱巖溶化可溶巖類型組成的中等類型。礦區(qū)工程地質(zhì)條件較利于礦床的露天開采，但應(yīng)采用正確的開采順序和采用合理邊坡角，并加強采場邊坡管理、防止局部邊坡破壞產(chǎn)生安全事故。

3 開采設(shè)計參數(shù)

根據(jù)采場塊段范圍內(nèi)地形地貌條件，開采技術(shù)條件、礦體的賦存特征及頂?shù)装?、夾層巖石等特點，結(jié)合礦體局部埋藏不深，覆蓋層不厚等因素，經(jīng)比較，采用山坡露天開采方式開采。采場技術(shù)參數(shù)見表1。

經(jīng)過計算，采區(qū)范圍內(nèi)采剝生產(chǎn)消耗費，原礦直接成本估算費用為26.68元/噸。

該礦山設(shè)計一處排土場，距離開礦段超過3公里，原設(shè)計方案中剝離11.7萬m3巖土全部外排，礦山實施開采后，根據(jù)要求，為滿足設(shè)計單位對今后方案提取參數(shù)的要求，公司工程技術(shù)人員重新調(diào)整開采施工組織設(shè)計思路，將該區(qū)段表層第四系腐殖土全部剝離，在采區(qū)附近征荒地，臨時堆放，然后通過改變生產(chǎn)剝離排土工藝流程，加大內(nèi)排土方量，經(jīng)過實踐取得一次降低生產(chǎn)成本的成果。

4 生產(chǎn)剝離排土工藝流程分析

礦山排土地點在采區(qū)外的大龍窩窩外部排土場，隨著開采深度的推進，剝離運輸距離越來越遠，設(shè)備運行效率不能充分發(fā)揮。在不斷探索內(nèi)外排土場相結(jié)合減少運距、提高運輸設(shè)備效率、降低剝離成本的同時，還進一步進行排土工藝技術(shù)研究探討，研究排土場穩(wěn)定性及排土場復(fù)墾規(guī)劃等問題，通過排土作業(yè)工序的優(yōu)化，達到了減少剝離汽車運輸量的目的。

4.1 歷年排土中有以下問題

（1）排土運距較長：2012年剝離量主要集中在干龍包包1～6勘探線，距外排土場較近，排土運距1.0公里左右。2013年采剝地點在干龍包包6～12勘探線，距外排土場較遠，生產(chǎn)效益低，成本較高。

（2）沒有全面規(guī)劃開采順序：通過數(shù)據(jù)分析及現(xiàn)場運行情況發(fā)現(xiàn)，采場沒有進行全面規(guī)劃，而是哪里好采往哪里采，結(jié)果造成采場混亂，沒有內(nèi)排空間不得不往大龍窩窩外排土場，采用汽車運輸土方的情況。

4.2 改善排土工藝流程

在生產(chǎn)實踐中，對采場內(nèi)排土場排土方案進行設(shè)計、規(guī)劃，充分考慮排土場容量、排土場與采場的相對位置、地形條件及其對環(huán)境的影響，利用傾斜礦層，礦石采出后留下的采空區(qū)地形平緩，坡度不大，采用覆蓋式多臺階排土方案，沿作業(yè)平臺邊緣設(shè)置限位土擋，優(yōu)化排土參數(shù)。改善后的生產(chǎn)剝離流程如下：

4.3 改善對策實行情況

（1）施工中綜合考慮質(zhì)與量、排土程序和排土進度均衡的情況下，采空區(qū)盡量做到有效接應(yīng)直排的土方工程量。同時，提前做好排土作業(yè)優(yōu)化，實施前做到采場整體規(guī)劃、排土方案設(shè)計，分別計算剝離量及可實現(xiàn)的內(nèi)排量，做到心中有數(shù)，統(tǒng)籌安排。

（2）工程技術(shù)員經(jīng)常到現(xiàn)場督促檢查、指導(dǎo)采剝技術(shù)工作，通過不斷查找差距，持續(xù)對生產(chǎn)過程改進，鞏固采場已初步具備的安全標準化成果。臺階高度、安全平臺、運輸?shù)缆穼挾取⑴磐翀鲞吰陆堑确系V山安全標準要求。為采空區(qū)實施內(nèi)排提供了良好的作業(yè)條件，保證了內(nèi)排在空間上的基本要求，使內(nèi)排工作得以安全進行。

（3）采用挖掘機與推土機、裝載機配合，實施采空區(qū)內(nèi)排，剝離運距從2.0km縮短到不足50米的內(nèi)排剝離運距。

4.4 成果分析

通過對該礦段開采結(jié)束后經(jīng)濟指標對比，排土工藝安全改善后取得階段性成果如下：

經(jīng)濟效益

（1）節(jié)省運費：計劃西一采區(qū)到干大龍窩窩內(nèi)排土場共排土11.7萬m3，實際腐殖土運輸?shù)脚R時堆場量3.04萬m3，減少汽車運輸量8.66萬m3。按照承包剝離短運價格3.4元/ m3計算，內(nèi)排節(jié)約的運費，計算如下：

內(nèi)排運費節(jié)約=內(nèi)排土量×短運價格 =8.66萬m3×3.4元/ m3≈29.44萬元

（2）節(jié)省油耗：根據(jù)采區(qū)歷史統(tǒng)計資料。汽車倒土3公里以內(nèi)實際油耗 0.35L/m3，以此計算節(jié)約油料如下：

節(jié)約生產(chǎn)油料費=剝離量×柴油單價×剝離油料單耗）=8.66萬m3×7.37元L×0.35L/m3≈ 22.34萬元

（3）減少排土場安全管理人員1人，節(jié)約人員成本2.16萬元。

以上三項合計節(jié)約生產(chǎn)成本53.94萬元。降低開采成本7.79元/噸。

5 結(jié)束語

露天開采對土地資源與生態(tài)環(huán)境造成了破壞，過去土地復(fù)墾主要對到界的排土場或?qū)ζ渲械浇绲囊徊糠诌M行一般的覆土植綠。如果按照設(shè)計剝離廢土全部外排外排出去的土巖長期堆存到排土場，對排土場的安全也是個壓力，待回填時土料又難以尋找或發(fā)生二次倒土費用。通過排土工藝改革，可以直接降低開采成本7.79元/噸，在采場礦石開采過程中，在滿足安全的前提下，采區(qū)剝離土全部內(nèi)排壓實的方案，減少土地復(fù)墾時外部土回填方量至少10萬方，減少費用50萬元。對礦山企業(yè)的經(jīng)濟利潤指標有不小的貢獻。

作者簡介：閆素娟（1966-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，本科，工程師，研究學(xué)科：礦山工程通風(fēng)與安全。endprint