综合利用矿产资源实现矿山可持续发展――华新水泥黄石公司矿山分厂一、前言资源枯竭、环境污染是人类21世纪面临的两大严峻挑战。
如何融入以资源的高效利用和循环利用为核心的循环经济洪流，节约资源，实现矿产资源的优化配置和循环利用，保护环境，实现人与自然的和谐统一，确保企业的内涵扩大再生产，是我们矿业工作者所承担的历史使命。
石灰石是水泥生产的主要原料，而石灰石资源随着水泥工业的发展和改造升级，正在加速递减，不可再生。
因此，综合利用低品位石灰石资源，合理搭配剥离土及废石夹层，实现“低消耗、零排弃、零污染”的绿色建材，是提高水泥企业综合经济效益和社会效益的有效途径。
华新水泥黄石公司石灰石矿于1965年从老矿山金盆山石灰石矿转到新矿山黄金山石灰石矿开采；至今已经有40年的开采历史，已经开采石灰石达5500万吨。
在此期间，华新水泥黄石公司石灰石矿山工作者经过几届人的不懈努力，在矿山不同的开采时期和不同的生产条件下，采取了相应的计划和科学管理手段，坚持矿产资源的综合开采和合理利用，极大地提高了矿山的服务年限，降低矿石生产成本，减少剥离土排弃和排土场的购置费用，防止了水土流失和对周围环境的污染和破坏，取得了较好的成绩。
二、公司经济发展概述华新水泥股份有限公司位于长江中下游湖北省东部的黄石市。
华新水泥股份有限公司是一家以水泥制造业为主，集水泥设备的研究、制造和安装，以及建材产品进出口贸易、包装制品集于一身的大型综合经济实体。
华新公司于1993 年股份制重组后，成为上海证券交易所的上市公司（兼有A、B两种股票），被国家经贸委列入“1000户重点企业”的先期300户企业，在“九五”计划中被确定为重点支持发展的四大水泥集团之一。
华新水泥黄石公司具有悠久的历史。
1907年清慈禧太后亲笔御批兴建，发展至五十年代曾号称远东第一，“华新型”湿法旋窑被作为我国第一代水泥生产的定型技术产品在全国推广使用。
华新水泥黄石公司依托黄石丰富的石灰石资源和长江水道交通的运输优势，从解放前的两条美国进口的湿法生产线逐渐发展到1998年至今的五条水泥生产线，其中：湿法生产线三条，新型干法生产线2000吨和4000吨各一条。
石灰石矿石的开采量从1950年的8万吨发展到现在的350万吨，其公司水泥和石灰石产量见下图表：华新水泥黄石公司主导产品“堡垒牌”优质高标号水泥以“质量好、信誉优”；多年来广泛应用于水利水电、桥梁、机场、港口、高等级公路等国家重点建设工程。
三、矿山资源及开采状况（一）矿山地质概况黄石地区石灰石资源丰富；华新黄石公司的黄金山石灰石矿床位于黄石市石灰窑区，地理坐标大致为东经11500’45”，北纬30011’30”。
矿区地形高度在330—+30米标高之间。
1958年～1959年鄂南地质队勘探此矿区，编制《大冶黄金山石灰石矿床勘探报告》，经经委 60年3月批准17382.3万吨。
1963年鄂东地质队在鄂南地质队基础上进行补充勘探，1964年湖北省储委批准了B+C1+C2储量共计为18702.3万吨；其中B级储量为3979万吨。
矿石平均质量为：CaO 52.38%；MgO 1.08%。
1、地层：矿区位于大地构造上下扬子凹陷西南，鄂东断折北缘，大冶复向斜之北黄金山向斜北翼中部，矿区出露地层为下三迭纪大冶灰岩（T1）和嘉陵江灰岩（T2）。
其中大冶灰岩（T1）分为四层：下部（T11）：黄灰色钙质页岩与钙质页岩互层，含泥灰岩扁豆体，性柔，易折曲，层理极发育，风化后呈黄色薄片状页岩，170m。
中下部（T12）：灰色——深灰色薄层状泥质灰岩，层理极发育，分层厚2——10mm，层间有泥质和碳质薄膜，T11分界处有一层12m厚的中厚层石灰岩，CaO含量40% Mgo.1.16%， SiO216.7%，为矿体底板，厚134m。
中上部（T13）：青灰色中厚层状石灰岩，分层厚5～50cm，间夹薄层灰岩、质钝，厚度为60m。
为下矿层。
上部（T14）：浅灰——深灰色厚层块状石灰岩，夹中厚、巨厚层状灰岩及白云质灰岩，厚度405.5m。
该层的下部为上矿层；上部因白云质灰岩呈高镁团块，分布规律在勘探中难控制，作为矿体顶板。
嘉陵江灰岩（T2）。
（T21）：含红色钙质团块白云质灰岩（中厚、厚层状），该层最下部与T14接触处，有约层厚18m的白云质角砾岩、砾石成分以石灰岩为主，次为含白云质灰岩及白云岩，砾石块径大小不等，多在2～80cm 之间，分选性极差。
（T22）：灰、淡红白云质角砾岩，岩石由大小不等，棱角尖锐的石灰岩组成，被淡红色白云石胶结，厚24m，出露于黄金山顶。
2、矿层及矿石质量：中厚层状灰岩T13：为深灰色石灰岩，单层厚5～50cm。
多在5～20cm之间，含少量白云石、石英、泥质及氧化铁，中下部常含泥质条带，局部夹有灰黑色薄层泥灰岩或页岩。
中厚层石灰岩（T13）与底板泥质灰岩（T12）为整合接触，二者之间地貌有明显界限，中厚层灰岩的厚度较稳定：最薄处55m，最厚处65m，其化学成分为：CaO 51.87% ，MgO 0.90% ，Fe2O30.45%，Al2O30.87%，SiO23.39%，灼失41.62%。
沿走向CaO、MgO变化不大，CaO为52.7～50.6%，MgO<1%.总的来说该层质量良好。
厚层块状灰岩（T14）：深灰色细粒石灰岩，局部地段颜色较淡。
其中含灰层7条，合乎质量的矿层有291m厚。
该层矿石质量波动大，平均CaO为52.22%，MgO1.16%，总的看来厚层灰岩上部含夹层较多，靠近顶板MgO显著增高，因而越往上夹层越多，变化越趋复杂，如单独开采此层时，剥离率将达40%。
矿层的总厚度巨大，达350米，质量稳定，地表为第四纪浮土层，平均厚度为1米。
3、夹层矿体中含夹层8层：D、E、G、J、H、P、R、S（CaO<47%， MgO>2.7%），其中G、H、S的厚度在4—25米，夹层中的MgO个别达：8.21%，是矿体中的主要夹层。
矿区是一单斜构造，矿体呈规则的层状产出，地层走向45~225度，倾向135度，倾角30~50度，平均倾角40度。
矿区内及其附近均未发现明显断层。
（见剖面图Ⅳ-Ⅳ）矿体出露高度在海拔110－220m以上，倾向与开采边坡倾向相反。
（二）矿山设计概况矿山由水泥工业设计院于1960年进行初步设计，设计产量为70万吨/年；设计矿山石灰石开采储量为5435.04万吨。
采用溜井平硐开拓，采矿场最低开采标高90米，采掘终了最小底盘宽度80米，采矿场开采最大深度170米；矿区的夹层和表土的剥采比为9.7%，设计了石马红废石场和魏家垴废石场2个废石场。
矿山采用钢丝绳冲击钻冲孔，中深孔爆破，1.9立方（美国）和2.5立方（捷克）电铲装车，8吨贝利特和5吨解放自卸车运输，在当时已经是机械化开采的矿山了。
（三）矿山开采现状矿山经过扩大后，目前采矿场的长度达到1050米，宽度达到700米，主要生产水平为240米、225米，210米水平。
（见下图）矿山现在的生产规模为每年350万吨。
矿山在规模逐渐扩大的过程中不断更新装备，目前采用潜孔钻机、全液压凿岩钻机穿孔，WK-4型电铲、6立方轮式装载机铲装，SGA3722型42吨级矿车运输，设有500~600t/h 的MB56/75型露天单段锤式破碎和峒内1000t/h的TKPC18D18单段锤式破碎机破碎两套独立的破碎系统。
四、矿产资源的综合开采实施情况矿山投产初期，工厂对石灰石的产品粒度要求高，矿山设三道破碎，第一道是颚式破碎，第二、第三是锤式破碎，石灰石进厂粒度为10mm，筛余量小于10%，这样的指标当时在全国大中型水泥厂中是极少见的。
根据传统开采方式和设计，表层覆盖层必须用人工挖出汽车运输到排土场，否则极大的影响破碎机产量；若是在雨季，溜井矿仓有水，有泥土时破碎机根本无法生产。
废石夹层则在爆破后用电铲装车，汽车运输到废石场剔除。
此时矿山生产几乎没有搭配废石，当时剥采比达到30%；设计的石马洪废石场不到5年时间就堆满，一度造成泥石流，危及山下民房的安全，只能停用另行安排废石场。
怎样综合利用矿山的废土石，减少矿产资源浪费和危害，成为我们矿山急待解决的问题。
（一）、投产初期因地制宜，适当扩大采区境界矿山初期开采首先开拓225、245米、267米水平，其中225米水平开拓到矿山溜井处，当时矿山东部开采境界外50~100处有知青林场工作场地，其标高为225M，从267米水平和知青林场以及采区外矿石取样分析，质量尚可，于是考虑向外扩大开采境界，考虑到当时设备能力，把矿山开采境界外推50M，增加矿石储量2537万吨，矿山开采设计储量扩大到7972万吨。
（二）、质量搭配手段加强，回收利用高镁夹层按设计要求，矿山范围内约有534万吨高镁夹层需剔除，不仅要大量的剥离费用，还需购置排土场和设立挡土坝。
矿山化验站加强了质量控制和管理手段，建立了矿山生产过程的质量控制，通过详细的开采区检块取样，爆破区钻孔取样，爆堆取样，提前掌握各个平台、各个爆堆的矿石质量，高镁夹层厚度、走向、以及品位，从而为生产搭配方案的制订提供依据。
在生产组织上还采取每班的装载区取样，指导采区的汽车数合理地搭配各工作线上的高镁夹层，至1978年底的13年间，共搭配高镁石灰石80万吨，减少了高镁废石的排弃量。
（三）、以3#窑投产为契机，进一步扩大采区境界1978年华新3#窑投产，公司生产和发展势头良好，矿山质量搭配和控制手段在不断成熟和加强，质量管理及质量控制工作卓有成效。
矿山生产能力的扩大，要求矿山有较多的三级矿量和块石储备，而平台工作面窄小，采场生产能力不足，影响了三级矿量储备；矿山会同化验室对矿层的顶板进行了比较系统的取样分析，摸清了高镁团块的分布状况，论证了搭配生产的可能性，最终决定只要矿山坚持抓好质量控制工作，保持矿山石灰石质量搭配均衡生产，将开采境界再次向外扩100M是可行的。
通过本次扩大使矿山增加矿石储量达3312万吨，实施中利用了顶板剥离量30万M3。
（四）、破碎工艺改善，全矿完全取消了剥离工作1994年2000t/d生产线建设，在矿山开采境界北部新建一套地面破碎系统，破碎机是MB56/75锺式破碎机，处理能力600t/h，出料粒度≤25MM，破碎机物料的湿度≤8%。
破碎出料粒度的放大，增强了矿山生产对泥土的适应性，我们根据普通石灰石的质量要求：CaCO3≥91%，MgO＜2.6%。
这样的指标，开始将适量的废土同质量好的矿石搭配一起进入破碎机进行破碎，发现只要搭配得合理是不会影响破碎机的产量。
1999年7月南京院设计的峒内1000t/h的TKPC18D18的单段破碎机建成并投入使用，出料粒度≤75MM。
随着两台单段锤式破碎机的相继投产，为表土搭配创造了良好条件，我们根据气候情况，利用秋季和晴好天气，将表土作为硅质原料使用，按10％左右的物料配比掺入石灰石搭配下山，此后矿山便彻底取消了表土剥离工作，实现无夹石剥离、无盖层剥离、无地表土剥离的无剥离开采。