远景采区复杂地质石灰石生产工艺探讨

闫 寒，王 强

（唐山三友矿山公司，河北 唐山 063101）

1 远景采区地质复杂的因素分析

1.1 采空区波及影响

唐山三友矿山有限公司远景采区部分区域位于开滦集团赵各庄矿采空区，开滦赵各庄矿长期大规模的开采形成采空区，随着采空区面积不断加大，煤层的顶板（覆岩）失去支撑，顶板岩层随之发生弯曲、断裂、垮落，产生倾斜变形和水平移动。垮落过程中引发采空区周围的岩体变形、松动、乃至破坏使采空区上覆岩层随之弯曲下沉，覆岩层的这种弯曲到达地面后，形成地表沉陷现象，这种现象存在的区域就是三友矿山远景塌陷区。由于塌陷区引发的采区地质变化，加剧岩层结构裂隙发育，很大程度地对钻孔，爆破，铲装作业等带来不同程度的影响。其中爆破最突出的影响，炸药爆破能量释放的均匀性与爆破预定的方向受到严重的干扰。

1.2 采区地质断层多

远景采区整体采区断层多，同时这些断层直接导致被爆岩体存在一定厚度的另一种软介质，由于这些软介质的密度，弹性模量和应力波传播的速度，均与岩石介质的相差较大，软介质与岩石介质之间相互交错，从而使应力波在不同介质之间传播的过程中出现两次以上的复杂的波效应，产生反射，折射以及波形转换等，从而使应力波在断层破碎带两侧出现不同的动应力与动应变。由于软弱带或者软弱面的存在，岩石的连续性遭到破坏，直接导致岩石在爆破中出现明显的应力集中情况，以及应力波反射增强现象，甚至出现爆破能量吸收与卸能作用，直接改变各个孔爆破的漏斗形状，减小或者增大爆破方量，直接影响到岩块的破裂特征与爆堆块度的分布规律。

2 采区复杂各种工艺的探讨

2.1 地质的分析与解决方案

爆堆上一水平在铲装作业中，预先将爆堆岩块进行现场采样，搜集标号，进行化验，确定矿岩品位，现场确定不同品位矿岩的厚度，现场做好线性标记，直接显现不同种矿岩的基本分布趋势，利用测量仪器，结合现场实际情况，确定矿岩地质情况，核算矿岩的倾角与走向，从而统计分析出矿岩的分布规律。同时利用爆堆实际情形，确立矿岩基本地质情况，由于三友矿山矿岩为石灰岩，属于化学沉积岩，同层次的沉积岩之间的化学与物理性质基本相同，无明显的断层破碎带，岩层的各种性质比较稳定。

图1 矿岩基本地质情况

2.2 地质的推断与模型的建立

由于岩层存在一定的倾角与或大或小变动的走向，所以再确定爆破地区矿岩的情况，还需进一步探索与推断当前爆区岩层的倾向与倾角的问题，依据爆区前几个爆堆的爆破中矿岩揭露情况，再次分析判断矿岩的走向，推断后续爆堆矿岩的位置与分布规律。

上述两个工作进行归纳与总结，从而得出并建立三维的矿岩的产出位置。

图2 三维的矿岩的产出位置

2.3 钻孔工艺的完善

依据上述工作，在全面了解矿岩地质的各方面情况下，依据不同岩性，进行多种布孔方式，岩层厚且岩层中被爆岩体的岩性物理性质较好，严格按照炸药单耗，均匀布孔。岩层薄且是软岩层，布孔适当调整孔网参数，避免钻孔出现在此岩层中。

2.4 多种爆破工艺

根据爆破出现的问题，在容易混矿的位置控制装药量，调整装药结构，缩小爆破参数，甚至在某些塌陷区域，岩层节理裂隙发育较好的情况下，大幅降低岩石炸药单耗。在容易出现根底的受塌陷区波及的爆区，提高炸药单耗，大幅降低根底产出率。积极优化爆破网络，调整爆破布局，在一些矿脉与废石相邻岩层均不大于5米的情况下，采用原位或者压渣爆破工艺，使矿石与废石，及其相互之间的边界在爆堆基本保留原始赋存条件，灵活合理安排采剥顺序，降低了矿石爆堆的混矿率。

2.5 采掘工艺的多样化

针对工程地质特殊的情况，实测地质情况反映岩层薄，且断层位置，矿岩发生明显的变化，或者岩层倾角小的，控制爆破后，采用电动或者柴动挖掘机等容易移动，斗容小，便于分选的采掘设备，如果岩层厚度大，大倾角，采用斗容大的电铲作业，提高铲装效率。

3 结语

复杂地形地质条件下，灵活采用多种爆破工艺，积极在原始地形地质的工作多方位多层次的探索，从而建立三维钻孔实施方案及后续爆破模型，积极搜集现场地质数据，反馈并改善解决现场实际问题。经过多年的复杂地形地质的不同水平不同岩层的探索，及三友矿山远景采区露天矿在采剥工艺不断改进，2018年与2017年同比矿石的贫化率大幅降低，柴油成本降低3.1%,铲装效率提高10.2%,破碎效率提高9%。同时在复杂爆破区域，采用高精度管，不断优化爆破网络，进行爆破作业，合理设计并验算爆破网络，杜绝盲炮的出现。同时远景采区的采装设备的故障率明显的降低，2018年设备总故障216起（其中电铲124次、钻机28次、反铲31次、电反铲电气16次、电反铲机械17次）。2017年总故障349起，故障率下降38.1%。