浅论露天磷矿开采排土工艺安全改善与土地复垦之间的经济联动关系

冯新华++闫素娟++焦锋

摘 要：露天开采把压覆在矿层上的废石搬运清理，准备足够的回采工作面，让挖掘机将矿石装车运出采场，是露天开采的基本作业内容。合理的选择排土场位置、改进排土工艺和提高排土工作效率，不仅关系着运输和排土的技术经济效果，而且也涉及占用土地和环境保护问题。

关键词：排土工艺；安全改善；降低成本

1 前言

磷矿是我国重要的战略资源，它既是制取磷肥和生产黄磷、磷酸及其他多种磷制品的重要化工矿物原料，也是保障食品安全的重要物质，又是精细磷化工的物质基础，在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用。本文主要以云南滇东北某磷矿类型为载体，阐述露天开采中采取适当的安全改善措施减少外排土方量以确保后续土地复垦方案经济效益最大化。

2 矿床工程地质条件

2.1 矿层特征

本文某磷矿属大型浅海相沉积的磷块岩矿床，主矿层赋存于下寒武统梅树村组中谊村段地层中，含矿层总厚19.64m，自下而上连续产出K1～K4共四层磷块岩矿，其中构成工业矿床的有K2、K4二层，矿体呈层状产出，层位稳定。

矿区地层为一单斜构造，矿层层位稳定，矿层与地层界线一致。区内矿段地形受切割影响，矿层沿地形等高线三面出露，露头线不规则，大致呈“n”字形。

2.2 矿区工程地质条件

矿区为单斜构造区，矿体赋存于碳酸盐类沉积岩中，呈北浅南深的埋藏态势，围岩的岩体结构类型以层状结构为主但矿区地层岩性较复杂，断裂构造发育，工程地质岩组的物理力学性不均一。其工程地质勘探的复杂程度属层状岩类、弱岩溶化可溶岩类型组成的中等类型。矿区工程地质条件较利于矿床的露天开采，但应采用正确的开采顺序和采用合理边坡角，并加强采场边坡管理、防止局部边坡破坏产生安全事故。

3 开采设计参数

根据采场块段范围内地形地貌条件，开采技术条件、矿体的赋存特征及顶底板、夹层岩石等特点，结合矿体局部埋藏不深，覆盖层不厚等因素，经比较，采用山坡露天开采方式开采。采场技术参数见表1。

经过计算，采区范围内采剥生产消耗费，原矿直接成本估算费用为26.68元/吨。

该矿山设计一处排土场，距离开矿段超过3公里，原设计方案中剥离11.7万m3岩土全部外排，矿山实施开采后，根据要求，为满足设计单位对今后方案提取参数的要求，公司工程技术人员重新调整开采施工组织设计思路，将该区段表层第四系腐殖土全部剥离，在采区附近征荒地，临时堆放，然后通过改变生产剥离排土工艺流程，加大内排土方量，经过实践取得一次降低生产成本的成果。

4 生产剥离排土工艺流程分析

矿山排土地点在采区外的大龙窝窝外部排土场，随着开采深度的推进，剥离运输距离越来越远，设备运行效率不能充分发挥。在不断探索内外排土场相结合减少运距、提高运输设备效率、降低剥离成本的同时，还进一步进行排土工艺技术研究探讨，研究排土场稳定性及排土场复垦规划等问题，通过排土作业工序的优化，达到了减少剥离汽车运输量的目的。

4.1 历年排土中有以下问题

（1）排土运距较长：2012年剥离量主要集中在干龙包包1～6勘探线，距外排土场较近，排土运距1.0公里左右。2013年采剥地点在干龙包包6～12勘探线，距外排土场较远，生产效益低，成本较高。

（2）没有全面规划开采顺序：通过数据分析及现场运行情况发现，采场没有进行全面规划，而是哪里好采往哪里采，结果造成采场混乱，没有内排空间不得不往大龙窝窝外排土场，采用汽车运输土方的情况。

4.2 改善排土工艺流程

在生产实践中，对采场内排土场排土方案进行设计、规划，充分考虑排土场容量、排土场与采场的相对位置、地形条件及其对环境的影响，利用倾斜矿层，矿石采出后留下的采空区地形平缓，坡度不大，采用覆盖式多台阶排土方案，沿作业平台边缘设置限位土挡，优化排土参数。改善后的生产剥离流程如下：

4.3 改善对策实行情况

（1）施工中综合考虑质与量、排土程序和排土进度均衡的情况下，采空区尽量做到有效接应直排的土方工程量。同时，提前做好排土作业优化，实施前做到采场整体规划、排土方案设计，分别计算剥离量及可实现的内排量，做到心中有数，统筹安排。

（2）工程技术员经常到现场督促检查、指导采剥技术工作，通过不断查找差距，持续对生产过程改进，巩固采场已初步具备的安全标准化成果。台阶高度、安全平台、运输道路宽度、排土场边坡角等符合矿山安全标准要求。为采空区实施内排提供了良好的作业条件，保证了内排在空间上的基本要求，使内排工作得以安全进行。

（3）采用挖掘机与推土机、装载机配合，实施采空区内排，剥离运距从2.0km缩短到不足50米的内排剥离运距。

4.4 成果分析

通过对该矿段开采结束后经济指标对比，排土工艺安全改善后取得阶段性成果如下：

经济效益

（1）节省运费：计划西一采区到干大龙窝窝内排土场共排土11.7万m3，实际腐殖土运输到临时堆场量3.04万m3，减少汽车运输量8.66万m3。按照承包剥离短运价格3.4元/ m3计算，内排节约的运费，计算如下：

内排运费节约=内排土量×短运价格 =8.66万m3×3.4元/ m3≈29.44万元

（2）节省油耗：根据采区历史统计资料。汽车倒土3公里以内实际油耗 0.35L/m3，以此计算节约油料如下：

节约生产油料费=剥离量×柴油单价×剥离油料单耗）=8.66万m3×7.37元L×0.35L/m3≈ 22.34万元

（3）减少排土场安全管理人员1人，节约人员成本2.16万元。

以上三项合计节约生产成本53.94万元。降低开采成本7.79元/吨。

5 结束语

露天开采对土地资源与生态环境造成了破坏，过去土地复垦主要对到界的排土场或对其中到界的一部分进行一般的覆土植绿。如果按照设计剥离废土全部外排外排出去的土岩长期堆存到排土场，对排土场的安全也是个压力，待回填时土料又难以寻找或发生二次倒土费用。通过排土工艺改革，可以直接降低开采成本7.79元/吨，在采场矿石开采过程中，在满足安全的前提下，采区剥离土全部内排压实的方案，减少土地复垦时外部土回填方量至少10万方，减少费用50万元。对矿山企业的经济利润指标有不小的贡献。

作者简介：闫素娟（1966-），女，内蒙古赤峰人，本科，工程师，研究学科：矿山工程通风与安全。endprint