砂矿床露天开采与农田恢复的研究(1).pdf

山东建材学院学 报1 9 8 9 年 第 3卷 第 1 期 砂矿床露天开采与农 田恢复的研究 程 远 志 山东建材学院分院采矿 系 引 言 露天采矿 ，在 我国采 矿 业所 占的 比重约为 百 分之五十 。建 材非金属矿 山 ，露天 开 采 所 占 的 比重还 大一些 。 数十年 来 的各种 经济建 设 ， 占用了大量 的可耕 地。建 国初新人 均可 耕地 面 积为3 ． 4 亩。 由于工业 的发展 和 人 口的增长 ， 到七十 年 代，人 均可 耕地 面积 降为 2 ． 3 亩。 到 ， 十年代人均可耕地面积巳降到1 ． 6 亩 以下。隐各行各业茫建设 中占用大量的土地外， 采矿业 中的露天采 矿 也是 使可 耕 地减 少的重要原 因。 大面积 的表 土剥离要 毁坏 农 田；随着开采 置 的 增加 ，剥离物 又必 须有相 当大 的地方堆放 ，也 要 占用 农 田。例 如 山东 某石墨矿 全 部采 用露天 开采 ，占地面积达1 5 0 O 亩以上，剥离废石堆积占地面积达6 0 O 亩以上。湖南某金刚石 矿， 开 采 砂矿床 面积 迭2 0 0 0 余亩 ，剥离物 及废石堆 放 ，又 占用农 田5 0 0 亩咀上 。从 以上 两 例可 阻看 出开矿 中毁 田占地 的问题 必须引起 重视。 因此，存 露天采矿 的同时， 尽可 能地恢 复一 部 分 农 田是十分 必要的。 诚然，露天采矿 方式和开采深度各有不同，使农田恢 复耕作 确 有许多的困难，但作者 认为 从砂矿 床着 手进 行研究 ，可 见使 其开采 过程 中毁环的农 田得 到恢 复是 完全 可 能 做 到 的。 确定研究对象 非金属矿 山 的砂矿 床 ，一 般系指 金 刚石砂矿 以及石 英砂矿 等。 本文 以研 究 金刖石 砂矿 为 主。关 于其它 砂矿床 的开采和 农 田恢 复 ，可 以本文所 述作 参考 。 盒 刚石 砂 矿 一 般 是 在 第 四 纪 沉 积 物 中 ， 整个矿 床是 沿干 河答至上 而下延 伸 ，沉积物 一 般厚达几 米 ， 甲层为 粘土 层，上 层为 耕植 土 即可耕农田 。盒月 4 石矿就富集予下部 砾 石 层底 板。 故称其 为含矿 蹶石 屡。覆 盖 于 含矿 石 层上 部的糟 土层及可 耕农田 厚 度 为 l～ 3M不等 ， 如 图 l所 示。 要 开 采 含矿 砥石 就 必须 首先剥离覆 盖于砾石 层上 都 的 粘土层和 耕植土 。如 何在开采 过程 中同 图1． 粘土层和可耕农田厚度 l 一 牯 土层及 耕植土 2一 含矿 跞石 层 3一矿 床 底板 维普资讯 ■ 时恢复 耕植 土就是本文 研究的 课 题 开 采中 可耕农田 的 破 坏 旧的开采 方式为推 土机在矿 床上 部推土 ， 或是用铲运 机将 表 土运至矿 坑 以外 堆积起 来， 然 后用 正铲式 挖 掘机 砾石 层底板采 矿 。 这 种旧开采 模式 的主要 缺点 是； 1．推 土 机 剥 离 必 定造成覆盖 土层 的一次 、二次 、 甚至 多 次搬运， 农田必然毁坏； 2．推 土机剥离时， 机 器 的远距离搬 运能力 有限，大 量 剥离 物堆 积于矿 柬之上 ，致使 部分矿 物 碌料无法采 出， 因而回采 率低，造 成 了矿产 资源的 浪费’ 3． 铲 运 机运 出矿 坑 以外 的剥离 物仍然 占用土 地 ； 4．经选矿 后的废 砾石 及 尾矿 ，被 排 放于矿 坑 附近 ，这又将 使 大量的土 地和 农 田被 占 用 ， 如 图 2所 示 。 某 金刚石 矿 曾提 出过用“ 沿矿床 走 向 分条开采复用”的方案 见图 3，从图 中可 以看到沿走 向分条剥 离 的覆盖 土 按箭 头方 向排入采 空 区，能恢 复部 分农 田。但 大量 的废 砾 石 和选矿 后 的尾矿 ，仍 留在坑 外 占用许 多土地 ，而且 已恢复 的农 田与开 采前 的原貌 相差 较大，特 别是高程 下 降， 一 遇 大雨农 田就 会被 淹 故此方 案并不理 想 。 图 2被 占土地 示意 图 1一剥离 工作面2一采 矿 工作 面3一坑 内剥离 物4一坑外剥离 物5一推 土机 6一挖捌 机7一轻轨 图 3 沿矿 床走 向开采 复 田示意 图 1一粘 土及耕 植土 2一含矿 砑石 层 3一 回填入采 空 区的粘 土及 耕植土 理想的开采方案 理 想的矿 物开采和 农 田恢 复 的方案 ，应从 如下几 方 面入手 t 1． 有用矿 物必须全 部 回采 ； 2． 废砾石 及尾矿 应 尽可 能回填到原 处； 3．剥离物 即覆盖土层 应全部运回采 前位置， 4．剥离 ，采矿 和农 田恢 复必须 同时 进行。 方案的确定 率方案应解 决的 主要矛 盾 是矿 床覆盖 层的剥 离 及剥 离物 的远距离运 送问题 。近年 来矿山 7 3 维普资讯 的运输设备逐渐 由矿车转变为汽车。但在松软的土层或农田上作业，上述设备的作业效率很 低，而 且还要配备专用的装载设备。研究认为矿山的剥离工作，选用具有装、运、卸三种 功 能的设 备时 效率最佳。 所 以选用 拖拉式 铲运 机 最为合适。 生产 作业 的安 排 是超 前的剥 离 工 作 由原 用的推 E 机 改用拖 拉式铲运 机剥离 ，监 向采 空 区 远 距 离 排 土 。 滞 后 的采 矿运 输工 作 ，仍 由正铲式 挖 掘机 与矿 车完成 。 所采 下 的 原 矿 石 即含矿 砾石 经 选 矿 后 ，将 废砾石 及 选 矿 尾 砂 返 运 至 采 空 区底板 。 拖 拉 式 铲运 机 的排 土在 废 砾 石 及 尾 矿 堆 上 进 行 ，形成 一个恢 复 农 田的工 作面 见 图 4 】 推 土 机 只 傲 农 田恢 复 的辅助 工作。 含矿砾石 的 粗选或洗 矿设备 如 何 放 置 ，可视 具体 条件 掌握 ，本 文不 加 赘 述。 干河各 宽度 图 4恢 复农 田 示意 图 1一 剥离工 作面； 2一采 矿工 作面 ； 3一 废石 、尾矿 回 填 I 4一 剥离 物 回填； 5一铲运 机行走 台阶j 6一 临时移 动式罐笼 提升框 架 j 7一 临 时移动式 空中校桥 ； 8一铲运 机铲 土； 9一铲运 机卸 土I 1 O 一推 土 ● 机j 1 1 一挖 坷机 ；1 2 一矿 车；1 3 一轨道 ， 1 4 一采矿 及农 田恢复 推 进方 向； l 5 一 巳恢复 的农 田 剥离采矿 工作面 的推 进方 向是干河 爸上游穆 动 ．滞后 的农 田恢复 工 作面亦 措干 河 答 上 延游 伸。这样不 但能 使采 矿工 作 面处 在干 燥的环 境里 ，而 且可 使铲运 机重 载下 行。 采 矿工 作面 与农田恢 复工作 面的 间距 ，在矿床 底板 部位不小 于6 O M ， 以保 证采 、装 ，运 的旯 j性。 根 据各 环节 的 作业特点 ，奉 『J 案定 名为 砂矿 濠 的 同步采 剥 复 田法” 。采 弱复 母 的 过程 见图 5。 7 4 ’ 维普资讯 主 要设 备配 置 1砂矿 床开采 一般为 中小 型规模， 故不宜 采用大型设备，设备配置见下表。 2．关于所 需设备的数量要看生产规模的大 小而定，如挖据机、推土机及运输设备等，在有 关 专业书籍中已有论述。但拖拉式铲运机在砂矿 床开采 剽 离及 农 田恢 复 中有重要 的经 济意义和 技 术价值 在 本方案中，这种设备的一次性作业能 达 到三个 目的 1 进行 剥离工 作j 2 对 剥离物 进行远距 离 运输 j 3 卸土郧恢 复农 田。对拖 拉式 铲运 机 有关 生产方 面的计算 作如下 救述。 拖拉 式铲运 机的 工 作顺 序为t铲 土、重 载 运 行 、 卸土、 空载运行 。 拖 拉式 铲运 机的工 作 循环 时 间 T为 T 话 T T 壁 T卸T空 分 式 中T 一 铲运 机 铲 土 时 问 分 图 5 砂矿床 同步采 刊 复田法 表 1 砂矿床的设备配置 0 ． 5 M 。 正铲’ 6M 。 拖拉 没备名称 8 0 马力 推土 机 酹 斗 矿 车 式 挖 掘机 式铲 运机 运矿石 、 废石 、 工作性质 采 控矿 石 辅助农 田恢复 尾 矿 工 作 地 点 采 矿 工 作 面 ； 蓄 釜 蓍 嵌 复 农 田 工作面 坑 内 外 运 输 T L 一 运机铲土时怕路程 米 K斗 Q _ _ 式 中K斗 一满斗系数；Q一铲斗容积 m h 一刨片厚度 米 ；l 一切割宽度 米 K 橙一土体松散系数；V 一铲土移动速度 米／ 分 ， K 一 由土质而 影响的移 动 这妻减 低系数 I级 土质 K O ． 5 O ， I级 土 质K1 O ． 7 O ， I级土质 KI O ． 5 ， Ⅳ级 土 质 K l O ． 8 O 。 T 一重载运行时间 劳 维普资讯 式 中l L重一重载运 行距 离 米 J L重 可 取矿 坑上 部周 长 的 1／2。I V 一运行 速 度 米／ 分 K 一运行 速度减低 系数， K z 在上 行时，按 土质 条件可 取0 ． 7 5 -0 ． 9 5 T 卸一 卸 土 时 闻 一 般 取T卸 0 。 2 5 分 T空一空载运 行时 间 分 T 素 式中。L 空一空载运行距离 米 ； L 2 g J y 案中为L 重 V． 一空载运行速度 米／ 分 拖 拉 式 铲 运 机 生 产能力 N 为 N 6 O Q ‘ 壹 米 。 ／ 小 时 。’ 式 中I q 对 间 U 用余 数j昼 夜二 八班制 0 ． 8 5 J 昼夜三八班 制 ；0 ． 7 0 。 方案的实施与存在的问题 本文 所研 究的 内容 ，曾部 分实践 于湖南 某金刚石矿 区的初步扩建 设 计，较好 地解 决 了扩 建设计中的农田恢复问题。近年老，我国可耕地面积逐年减少，巳给农业发展及粮食生产带 来 了后 患。 因此 ，在 开 发矿 业 的同时， 尽可能地恢 复部 分农田将 具有 长远 的经济意义 。 本文 所研究 的 “ 砂矿 床 同步采 剥 复 田法”可 以达 到如下 的几 个 目的。 1．避 免 了剥离物 多次 倒运而 造成的浪 费现象I 2． 解决 了废石 ，尾矿 占用 大量 土地和农 田的 问题； 3． ．采 剥工 作面和农 田恢复 工作面 能 同步 推进 ，始终 保 持两工 作面的等距离关 系，简 化． 了矿 坑 内的劳动 组织管理和 采 剥作业 的计 划管 理； 4．排放 废石和 尾矿 就是恢 复农 田 ，可 以全部节约恢 复农 田的专 项投资 。 本方 案存在 的主要 问题是在 冬季 将 受到气候 的影 响，表 土覆盖层 发生冻 结 。在北 方地 区更为 突 出，给铲运 机工 作带 来很 大的 困难 ，只 有辅 以爆 破来 松动 土层 ，这就 必然会增 加材 料及人 工费 ，使采矿 成本 提高。 结束语 我 国的非 金属矿 和 其它一 些矿 ，用露天 法 开采 的甚多，对矿 山的 表土剥离 及剥离 物的科 学 排 放 及处 理应 引起 有关部 门 的高度 重视。 力 争在 开发矿 业 的同时 ，尽量减 少、对农 田的毁 坏，尽量提高采后农田的恢复率，就是我们研究的目的。 收稿日期 8 8 ． 1 1 ． 2 0 参 考文献 武 汉地 质学院 矿 床教 研 室犏矿 床学 冶金工 业出版 社1 9 7 4 武汉建 筑材料工 业学 院 编非金 屑矿 床露天 开采 1 9 8 4 76 维普资讯