组合台阶陡帮开采在露天矿开采中的应用探讨

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：组合台阶开采方法是陡帮开采的重要形式，在国内外矿产露天开采中得到了广泛应用。文章对于组合台阶陡帮开采的结构特点进行分析，对其主要的特性进行研究，并以某铁矿多台阶组合台阶开采作为例证，分析了组合台阶陡帮开采的顺序以及参数确定的方法，希望相关研究人员以借鉴和参考。
　　关键词：组合台阶法;陡帮开采;露天矿产;应用技术
　　中图分类号：TD804         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）09-0180-02
　　Abstract： The combined bench mining method is an important form of steep slope mining， which has been widely used in open-pit mining at home and abroad. In this paper， the structural characteristics of combined bench steep slope mining are analyzed， its main characteristics are studied， and taking the multi-bench combined bench mining of an iron ore as an example， the sequence of combined bench steep slope mining and the method of determining parameters are analyzed， in the hope that relevant researchers can use it for reference.
　　Keywords： combined bench method; steep slope mining; open-pit mineral resources; applied technology
　　1 概述
　　 组合台阶陡帮开采法能够有效提升露天开采矿的工作帮坡角，同时也能够推迟剥岩，有效降低生产的剥采率，是一种较为高效的开采方案。组合台阶陡帮开采法究其本质，是利用预留的空间构建多层台阶，这样能够有效减少剥采率，提高采矿的效率。本文以某铁矿露天开采组合台阶方法作为主要研究对象，阐述了组合台阶陡帮开采的作业顺序和参数确定的方法，希望能够提升露天采矿的经济效率。
　　2 组合台阶作业法的作业顺序
　　 组合台阶开采法在实施过程中一般只保留一个正常工作的平台，这个平台具备爆破以及开采和运输等条件，其余平台只能够达到正常的运输要求即可，因此是有专属作用的运输平盘。这种运输平盘的特点是可以将数个工作平台融合成一组，在这一小组内挖掘机沿着台阶自上而下轮流进行挖掘，呈现间歇性特点，不断向前推进。组合台阶挖掘机首先在最高一层的台阶沿着工作线进行推进，不断进行剥离，直接达到工作面尽头。在开采过程中，所使用的台阶宽度不能小于组合台阶工作平盘的宽度。挖掘机经过的路段不断行走至下一平盘，直接到达工作线尽头，这样能够实现组合台阶运输平盘不断向前拓展，变成新的工作平台。同一时间，上部平台作业的台阶宽度因为挖掘机在下部平台不断进行拓宽，自身宽度变窄，逐渐符合运输平台的寬度要求，因此只能提供运输作用。这种自上而下最后到达剥离台阶的运作过程并完成了组合台阶法剥离循环。
　　组合台阶作业法在运作过程中主要有采矿以及剥离两部分组成，对于一些矿层靠近水平面或者是稍微缓斜的缓层，矿产采掘一般使用水平推进力来完成，在台阶处剥离一旦形成，并且后期具备开采矿产数量的要件，采用组合台阶工作法进行露天矿产的开采就失去了原有的意义。在某铁矿施工过程中，主要是对于岩层采用组合台阶法，最终的目的是实现大面积露天开采，并且工作帮坡角必须要大于设计的工作帮坡角。在组合台阶工作法中，工作平台的宽度需要与单台阶平台最小宽度相等，同时其余的运输平台仅仅能满足运输要求，是专属的工作平盘。如果最小的平盘宽度在数值上大于运输平盘的宽度，在剥离距离相等的情况下，单个台阶工作帮坡角一般小于多个台阶的工作帮坡角，这样就实现了工作帮坡角的增大，有效减少上部平台在露天矿产开采过程中生产的剥离量。在露天矿产正常开采以及剥离作业过程中，可以将开采中上部的剥离平台重新组合起来，最终留下的台阶宽度不小于最小的平盘宽度，其余台阶只留下运输功能，并且需保证运输平盘宽度，适当增大整个工作帮坡角，最终目的是实现陡帮开采，能够在最大程度上挖掘矿石，有效平衡矿石在开采过程中采剥之间的关系，并且有效解决采剥比例失调的问题，减少露天矿产采剥作业的成本，有利于露天矿产均衡生产，并且进入良性循环发展的轨道。
　　3 组合台阶的构成形式
　　3.1 工作帮坡角等于设计角度
　　 如果组合台阶的工作包括角与设计角度在数值上相等时，单台阶宽平台主要的工作帮坡角与多层平台工作帮坡角在数值上相同，并且单台阶的等宽平台与不同平盘在宽度上距离相等，能够和最小的工作平台相适应。但是单台阶等宽平台宽度的距离与运输平台宽度距离不相等，一般是大于关系，因此，工作平台宽度距离要大于最小的平台工作宽度。在组合台阶各条件没有发生变化时，组合台阶的操作必然要以钢缆铲和剥采作业平盘作为基础，剩余的平盘宽度小于平盘宽度距离，根据实际数据显示，如果作业台阶数越多，作业平盘距离也就越长，一旦平盘宽度延长，对于开采公司来说，可以有效提高开采矿产的数量，增强采矿的工作时长，并且有效减少平台磨损问题，提高整体的矿产采掘率。
　　3.2 工作帮坡角大于实际角度
　　 当工作帮坡角大于设计角度时，如果组合台阶平盘宽度与单台阶宽度相等，而且最小的工作平盘宽度距离应大于运输平盘的距离，这样会导致工作帮坡角的增大，有效降低上一层台阶矿产的剥离率，提升矿产采集与剥离效率，提升采矿的经济效益，能够实现陡帮开采的目标。可以利用地下各层采矿平盘，有效进行组合，使得工作帮坡角在前期不发生变化的前提下，提升采矿平盘距离，提升矿产高质量作业。 　　4 某铁矿多台阶组合陡帮开采例证
　　4.1 开采优势
　　 本文根据某铁矿露天开采的数据，主要研究604-568米东侧21-17勘探线，该生产区在西部采集区已经具备2个台阶，其中580-568米这一高度为采矿台阶，上部604米为顶部平台，604-580米高度这2个台阶作为剥离台阶。采矿最小的工作平台需要两台挖掘机进行相关采掘作业，并且可以根据挖掘机与台阶的数量关系计算出每一台挖掘机最大的工作数量，这样就能够有效安排挖掘机各自的台阶数。经过实际计算可得，每一台挖掘机实际的工作剥离线长度为940米，在此基础上进行工作规划，将604-568米高度每一个台阶划分为一个等宽的平台，将580-604米高度作为组合台阶。在这其中，组合台阶边坡倾斜的方向与岩层的倾向角度是相反的，这种方向相反的边坡设置能够在结构上给予组合台阶开采更多的稳定性。在陡帮开采过程中，也不会出现岩层的坍塌或者是滑坡等各种次生灾害，根据开采数据的结果，我们可以判断该生产区采集区采用组合台阶进行矿物的陡帮开采具有较高的开采稳定性。
　　4.2 水平准备工作
　　 水平准备工作是组合台阶开采法施工之前的前期准备阶段，是一项较为重要的工作环节。经过现场勘查后，可以设定工作帮坡角在17度左右，经过各项数据的计算，组合台阶剥离工作帮坡角一般在20度上下，经过这番对比，工作帮坡角提高了3度。数值计算完毕之后，需要保证矿物在露天开采施工机械具有较为宽广的运作空间，只有这样才能够保证铁矿开采的稳定性。需要做好前期的帮坡角以及新水平技术准备工作，这是陡帮开采的重要环节，同时需要为组合台阶工作预留出生产空间，主要防止组合台阶工作帮坡角开采对于水平准备造成影响。在这一过程中，如果预留的空间过大，可能会导致生产剥离的量提高，陡帮开采作用降低;如果预留的空间较小，会导致缓冲功能严重下降，影响工程的后期顺利实施。准备工作与组合台阶陡峭开采具有密切的联系，需要根据准备工作形式组合台阶的数据以及采集技术等各项条件来形成对预留空间的变化性需求。同时根据采矿的实际数据，做好顺序衔接以及水平衔接，尽量减少预留空间，对于陡帮开采数据的影响。预留的空间需要根据工作台阶的宽度以及剥离的工作线距离来制定。为了保证水平准备工作具有足够的空间，需要根据各类露天的矿山性质采用不同的开采方案，对于各项数据综合进行考虑，制定出较为适宜的开采预留空间。
　　4.3 台阶分组参数的确定
　　 在露天矿产的开采过程中，需要分组轮流进行开采，这种也叫作组合台阶开采，在组合台阶开采的过程中，需要选定平台的宽度以及台阶上的高度，选择好坡面角度以及一次的台阶数和工作帮坡角。
　　第一，平台宽度的确定。平台宽度也就是作业平台，主要是指一条剥岩条带的宽度，这个宽度越小，陡帮开采生产过车中的采剥比就越小，因此，由于陡帮开采所推迟的剥岩的数量就越小。但是如果这个数值过小，设备在上下台阶所调动的次数就越多，因此，对于大型设备可能造成不良的影响。根据采掘经验，将这次采掘确定的平台宽度为30米。
　　第二，临时的非工作平臺的宽度。这种宽度和工作帮坡角在数值上具有相反的特性，为了能够提升工作帮坡角，临时非工作平台宽度数值越小，越显得有利，临时非工作平台宽度是保障现场运输平台的安全需求，因此在平台设计上需要满足安全性能需要，一般来说，非工作平台宽度可以考虑设置为5到15米。同时这部分宽度在设计过程中有部分将会用作矿物车辆的运输原料，因此最终的设计宽度为10米。
　　第三，台阶的高度以及坡面角的数值，台阶的高度以及坡面角的数值将会直接影响到开采的效益，与开采的复杂技术程度密切相关，主要由矿山的规模以及挖掘机自身的作业能力相互适应，根据挖掘设备的性能，一次性采掘的高度设置为19度。坡面角的数值设置为12度。
　　5 结束语
　　 在露天采矿中采用组合台阶方法，能够有效对单台阶等进行分解，并且根据实际采矿的需要和采矿对象的不同，对于采矿工程不断进行类别和分析，这样能够改善采矿条件，实现陡帮剥离，进而能够及早对于大面积矿石实现揭露的目的。本文对于某铁矿在缓斜矿层中的开采进行分析，铁矿出矿主要依靠水平推力来完成，可以将中上部剥离台阶实行组合，来实现多方开采的目的，进而能够大幅度降低在露天矿产生产过程中的剥离，减少生产的剥离率，并且能够及早揭露大量矿石，这样为后期整个矿山的和谐有序利用带来了极大的帮助，同时根据长时间的露天采矿组合台阶运用方法实践，发现在实际过程中有诸多值得商榷的问题：
　　 第一，组合台阶挖掘机在多台阶的调动过程中，行走的时间如果过长，则会导致采矿效率明显降低，为了保证露天矿石的效率，可以根据某铁矿在剥离作业中长时间积累的工作经验，将工作线的最小宽度设置为200米以上。
　　第二，组合台阶数越多，必然会使得工作帮坡角越大，这样会对大型设备自动化要求也越高，在某铁矿大面积开采挖掘中，挖掘机为VOLVO380，并且根据设计能力要求，可以采用1-2个台阶进行组合，具有较为合理的应用。
　　参考文献：
　　[1]王黎，杨博文，翟翔超.组合台阶陡帮开采在露天矿开采中的应用[J].中国新技术新产品，2013（3）：31-32.
　　[2]范庆，汪为平，隋学军.露天矿剥离洪峰控制技术研究现状[J].现代矿业，2013（10）：81-82.
　　[3]王成吉.近空区露天矿安全开采技术分析[J].矿业装备，2019（06）：60-61.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15131304.htm