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矿山开采的方法及技术经济指标分析

来源:  |  发布时间: 2019-03-19  |  257 次浏览

石材矿山开采方法选择正确与否,是该矿成败的决定因素。因为开采方法关系到矿山荒料生产率、荒料规格质量、荒料生产成本、石材资源利用程度、碎石废渣排放量、自然生态环境影响、农业生产和村民生活安全等。如果不顾及以上各项内容,则矿山要想生存下去是不可能的。因此,石材矿山需要正规化建设,更需要采用先进的开采方法。


我国石材矿山现状

我国石材矿山数量多,但是正规化建设、机械化开采的矿山并不多,大多数矿点还是采用塘口式原始方法开采。这是我国石材工业重加工,轻矿山而形成的局面。


因为石材矿山地处边远山区,外部条件差,涉及事务多、建设周期长、投资风险大,开采工作相对辛苦。所以,投资者愿意投资办加工厂而不愿拿钱建设矿山。使石材荒料市场出现不管规格大小、质量好坏都不愁销路。


而当地村民开矿山,事前不可能做地质工作,不会搞规划设计,几个人或十几人组合在一起,有空压机、凿岩机、手推车、三角架吊就可以凿岩爆破开采。因此,成荒率极低,采出少量不规则的荒料运走后,余下大量废石、碎渣就地抛弃。他们采用游击战术,一座矿山周围都是塘口,漫山遍野都是废石碎渣。


据资料表明:

塘口式爆破法开采石材,其荒料率一般都在4%-6%之间,机械化程度好的矿区,也不会超过10% ,剩下90%的资源在开采过程中都变成了废石碎渣。


因为单靠人力搬运,所以无法将大量覆土、废石、碎渣运走,也无能力将大量覆土、废石、碎渣集中堆集成丘,只好就地平铺排放在山的坡面上,大面积植被被毁。他们拿走获利的石材数量极其有限,只是地质储量中表面层不太好的很小部分,而深部真正好的矿体,他们无法得到,也不让后人来采,都被他们炸坏或埋藏掉了。


这种状况已经不是个别现象,只是天高皇帝远,小业主们造成的各种隐患,一时显露不出来,不像小煤窑那样,人身死亡事故多,社会影响大;石材矿山都是露天开采,人身死亡事故相对少,社会影响小。


但是,石材矿山无序开采,造成资源损失与环境破坏不亚于甚至超过小煤窑,其结果会后患无穷。


中国石材工业协会会长邹传胜在考察四川、湖北多处矿山时强调指出:“摆脱传统原始方式,发展现代石材开采业。”这无疑是给石材矿山的业主们敲响警钟,要求他们“矿山要有整体设计与规划”,他还指出“矿区设计与规划是几十年上百年的百年大计,石材矿山设计需要有专业的设计单位及人员去操作,将业主的总体规划融入设计中,既能体现业主希望达到的目标,又对矿山的具体条件做出科学的开采方案”,这样才能使矿山尽快摆脱无序开采的混乱局面。


国外矿山开采水平和我国具备的条件和差距

国外矿山开采水平可以从进口荒料表面留下的开采痕迹知道个大概。由于他们早有成套石材开采设备,石材矿山也都愿意采用先进开采设备。因此,他们的矿山都是按照开采设备使用要求去科学化、正规化建设。


矿山都会有两条独立的开拓系统和排土系统

开拓系统创造生产物质设备运进和荒料运出的通路;排土系统便于排弃物运出。排土场设计在矿山开采境界外的不影响生态环境的一个或多个地方,将废石、碎渣、覆土分别集中堆放在指定地点,还要采取措施保证日后不会产生后患。


采矿场要形成开采台阶,台阶数量和参数应根据矿山年产量和开采设备要求而定,便于开采设备生产效率能正常发挥出来。


在开采台阶上分离、解体、整形荒料的方法也统一和简单,即荒料全部用金刚石绳锯锯割而成,或台阶底平面(水平面)用金刚石绳锯锯割,其余两个竖直面采用密集排孔用劈裂器分开。为了爱惜石材资源,保护生态环境,国外早已淘汰任何形式的爆破方法。


我国石材矿山开采技术水平与国外相比有很大差距。但是从现时来讲,差距不是在开采设备上,因为我国已经能生产全套先进的石材开采设备,如凿岩设备、吊运装备、金刚石绳锯、链臂锯、金刚石串珠绳等各种机械,而是差距在科学化、正规化建设石材矿山的认识上。


因此必须要改变重加工、轻矿山的错误观念,要认识到有限的石材资源不是一代人该拥有的财富,它不能再生,采出一点少一点,爱惜资源、保护资源是每个人的责任。


重加工、轻矿山是石材工业发展的不通之路。建设石材加工厂,首先要考虑建设自己的原料基地,石材加工能力和石材矿山开采能力要匹配,才能保证石材工业不断向前发展。我国已具备建设现代化、正规化的石材矿山的技术条件和知识水平,现在正是摆脱传统原始方式,发展现代石材开采业的大好时期,采用我国自己生产的成套开采设备,选择适合自己矿山特点的开采方法,才是我国石材矿山业主们的生存发展之路。


三种开采方法的技术经济指标

从进口荒料的表面留下的开采痕迹来看,国内国外开采方法都一样,都是在台阶上开采:包括荒料全部由金刚石绳锯锯割而成;荒料的底平面用金刚石绳锯锯割,而其他两个竖直面采用凿密集排孔、劈裂器和胀裂剂分开;用刻槽机而引发的刻槽胀裂法。


现对以上三种方法进行对比,从中知道它们各自的特点、优势和不足之处。为了有可比性,三种开采方法都设定在台阶上开采,台阶高度2.2m,并在其上进行分离、解体成荒料,最终计算出荒料三个面的生产费用指标。


一次分离岩体尺寸为:长x宽x高=12mx3mx2m=72m3,然后将分离岩块解体成8块形状尺寸相同的荒料,每块荒料尺寸为:长x宽x高==3m x1.5m x 2m=9m3。


以上述分离、解体荒料的尺寸要求为条件,分别由三种方法去完成,看各自产生的费用有多大差额,技术上各自有哪些优缺点:


1、绳锯锯割法:

一块9m3的荒料,底面积为3m x 1.5m;两个竖直面面积分别是2m x 1.5m=3㎡;3m x 2m=6㎡。


(1)绳锯锯割面积:

底平面+两竖直平面=4.5m2+3m+6m2=135㎡。


(2)荒料三个面锯割生产费用为:

13.5㎡ x 386元/㎡=5211元(选取中硬石材的实际消耗综合指标计算,即386元/㎡。包括穿绳费用)。


2、密集排孔胀裂法:

荒料底平面采用绳锯锯割,两个竖直面用密集排孔胀开。


(1)底平面锯割费用:

4.5㎡ x 386元/㎡=1737元


(2)两竖直面凿密集排孔孔数及费用:

孔数:1.5m ÷ 0.12m/个+3m ÷ 0.12m1个=38个(孔距取0.12m);

凿孔总深:38 x 2m=76m;

则凿岩总费用:76m x 5.8元//m=4.41元(每m凿岩费取矿山中硬岩石实际消耗综合指标计算即5.8元/m);


(3)胀裂剂用量及费用:

(岩孔直径为0.04m,胀裂剂容重1.7dm3,胀裂剂矿山价1200元/t);

胀裂剂用量=岩孔容积x装孔系数=76 x II R2x 0.7=0.048m3;

胀裂剂费用:0.048m3 x 1.7t/m3x 1200元/t=98元;

则荒料三个面分开的生产费用总和为: 锯割费+凿岩孔费+胀裂剂费二1737元十441元+98元=2276元。


3、刻槽胀裂法:

荒料底平面用绳锯锯割,两个竖直面用刻槽岩孔胀开。

(1)底平面锯割费用:

4.S㎡ x 386元/㎡=1737元;


(2)两竖直面凿刻槽岩孔孔数及费用:

孔数:1.5m ÷0.6m/个=3m ÷0.6m/个=8个(孔距取0.6m);

槽孔总深8 x 2m=16m;

则刻槽岩孔费用:1.6m x元/m =128元(每m刻槽岩孔费用取矿山中硬岩石实际消耗综合指标计算即8元/m);


(3)胀裂剂用量=岩孔容积x装孔系数二16xII R2 x 0.7=0.02m3。

胀裂剂用量:0.02m3 x 1.7 t/m3x 1200元/t=28元;

则荒料三个面分开的生产费用总和为: 锯割费+凿刻槽岩孔费+胀裂剂费二1737元+128元+28元=1893元。


在开采台阶上采出一块9m3的荒料,采用三种方法来完成,各自生产费分别是:绳锯法5211元;密集排孔胀裂法2274元;刻槽胀裂法1893元。为了便于比较,再折算成单位生产费用消耗。


则:

绳锯法:5211元÷9m3=579元/m3;

密集排孔胀裂法:2274元÷9m3=253元/m3;

刻槽胀裂法:1893元:9m3=210元/ m3;


从三个方法生产费用来看,我们不需要计算三种方法的全部生产成本就能明显看出它们之间在经济上的差额。 在技术上,三种方法也各有优劣:


绳锯法:

生产工艺难度大(指穿绳孔对接),生产技术要求高、耗电、耗水、费时,采场产生泥浆多,给生产和生活环境造成影响。但它生产荒料率高,荒料质量好,相对开采成本高,企业经济效益小,中低档石材品种用它得不偿失。


密集排孔胀裂法:

凿岩工作量多、劳动强度大、劳动条件差、粉尘、噪音危害工人身体健康;荒料表面有钻孔痕迹,影响板材率;荒料在验尺上会有折扣。但是,荒料开采成本中的主要费用可大幅度减少,会给企业增加经济效益。


刻槽胀裂法:

刻槽钻孔数量少,可改善劳动条件,减轻劳动强度,岩孔内有槽线存在,当受外力作用后会产生应力集中效应,岩体必然会沿槽线处整齐断开,槽线有导向功能,保证岩块断面平整而不会走偏,对胀裂剂质量要求不高,矿山容易实现自产自用胀裂剂的目的。荒料开采成本相对少,可给企业增加经济效益。


以上只是粗略地从技术经济角度对三种方法进行对比评述,但并不是它们真实的全部内容。其目的只是想借用数据来说明开采方法选择正确与否,会给企业带来那些经济效益。




结论:

1、上述三种方法是目前先进的石材开采方法,是摆脱传统爆破法,实现石材开采现代化的首选方法之一。


2、任何先进开采方法都有它的使用条件和服务对象。生产条件不同,服务对象特异,生产效率会不一样。每个矿山的外部条件和岩体内部的特征都不相同。因此,如何针对矿山自身特点去选择适合矿山要求的开采方法至关重要。


3、石材矿山选择好开采方法是企业成败的关键。



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