復(fù)雜條件下露天開采工藝分析

田于野

摘 要： 我國(guó)具有豐富的礦產(chǎn)資源，但受制于經(jīng)濟(jì)和政策等因素的影響，我國(guó)礦產(chǎn)資源的現(xiàn)代化開發(fā)起步較晚。近年來(lái)隨著社會(huì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)于礦產(chǎn)資源需求量的增加，礦產(chǎn)資源開采比重逐年增中，開采技術(shù)水平和機(jī)械化程序也大幅度提高。在礦產(chǎn)資源開采工作中，露天開采量占總開采量的較大的比重。隨著露天開采量的不斷增加，需要合理選擇露天開采工藝，確保在復(fù)雜條件下能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效的開采作業(yè)。文中從復(fù)雜條件下露天開采工藝選擇入手，分析了露天開采工藝，并進(jìn)一步對(duì)采空區(qū)處理常用方法進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞： 復(fù)雜條件；露天開采工藝；原則；采空區(qū)處理；臺(tái)階推進(jìn)方法

1復(fù)雜條件下露天開采工藝選擇

在選擇露天開采工藝時(shí)，需要以礦床賦存條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件作為選擇的依據(jù)。針對(duì)于礦床剝離物賦存條件來(lái)選擇適宜的采裝設(shè)備，以此來(lái)對(duì)開采效益進(jìn)行改善。這其中剝離物賦存主要包括剝離物挖掘，礦田內(nèi)剝離物類型，剝采比及覆蓋層厚度，礦床含水特征。礦物層賦存特征主要包括礦物層厚度、礦物層組成、礦物層傾角及變化等為主，這其中礦物層傾角對(duì)于新水平降深速度、分層開采、剝采比及能否實(shí)現(xiàn)剝離物內(nèi)排都具有較大的影響。另外，礦田特征也是露天開采工藝選擇時(shí)必然要考慮的因素。對(duì)于礦田開采范圍和深度，則會(huì)涉及到是進(jìn)行露天布置還是地下開采布置。同時(shí)礦田及周圍地區(qū)地形特征會(huì)對(duì)開采工藝具有決定性作用。另外，外排土場(chǎng)位置及地理位置等也是選擇開采工藝時(shí)需要考慮的重要因素。 在復(fù)雜條件下露天開采作業(yè)時(shí)，露天開采工藝的選擇還要對(duì)資金、動(dòng)力供應(yīng)、設(shè)備配件條件、產(chǎn)量規(guī)模、占地及生態(tài)環(huán)境影響等一些經(jīng)濟(jì)條件進(jìn)行必要的考慮。

2露天開采工藝

2.1傳統(tǒng)開采工藝

2.1.1平緩礦床的開采工藝

對(duì)于傾角在12°以下的礦床則稱為平緩礦床，針對(duì)于這種礦床在開采時(shí)可能采用三種開采工藝。利用倒推法進(jìn)行開采時(shí)，可以利用索斗鏟或是機(jī)械鏟，這樣可以將剝離物推到前一采掘帶范圍內(nèi)，并向前推進(jìn)采礦工作，通過(guò)多次推倒，從而達(dá)到較好的效果。利用橫運(yùn)法開采時(shí)，會(huì)利用到懸壁排土機(jī)和排水橋，可以將剝離物運(yùn)至采空區(qū)內(nèi)，具體對(duì)剝離物運(yùn)送過(guò)程中，剝離物與工作線保持垂直狀態(tài)，在剝離厚度較大的開采情況下適宜采用這種方法。應(yīng)用縱運(yùn)法開采時(shí)，運(yùn)用機(jī)車或是帶式輸送機(jī)將剝離物運(yùn)至采空區(qū)，運(yùn)送過(guò)程中剝離物需要繞過(guò)端幫，縱運(yùn)法具有較強(qiáng)的靈活性，而且在應(yīng)用時(shí)不受剝離巖石厚度及運(yùn)輸設(shè)備規(guī)格的限制。

2.1.2傾斜礦床的開采方法

在對(duì)傾斜礦床開采過(guò)程中，需要將剝離物運(yùn)送至場(chǎng)外，當(dāng)開采達(dá)到一定深度后，則要對(duì)采空區(qū)進(jìn)行內(nèi)排，可以采用垂直礦體走向和沿礦體方向兩種方法進(jìn)行。在對(duì)推進(jìn)方向和初始位置進(jìn)行選擇時(shí)，要對(duì)基建剝離量、生產(chǎn)剝采比的均衡、生產(chǎn)能力、運(yùn)輸方式及礦床地質(zhì)地形條件等因素充分考慮，在研究開采工藝時(shí)，則要對(duì)推遲剝離高峰、減少基建剝離量及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行綜合考慮。

2.2現(xiàn)代露天開采工藝

2.2.1表土剝離工藝

表土剝離工藝的兩種方法，排土機(jī)、帶式輸送機(jī)和輪斗進(jìn)行連續(xù)開采的工藝以及使用卡車和單斗進(jìn)行間斷開采。若表土硬度小、松散，則優(yōu)先使用輪斗挖掘機(jī)進(jìn)行直接的開采運(yùn)送，可使用連續(xù)開采工藝開采；若表土較為堅(jiān)硬，結(jié)構(gòu)緊密的物體，采用連續(xù)開采工藝不容易將水排出，導(dǎo)致表土層堵塞，此時(shí)需要使用爆破技術(shù)進(jìn)行開采裝運(yùn)，輪斗挖掘機(jī)則不適用。另外，粘土巖和表土的含水量大、粘性高，若使用帶式輸送機(jī)影響排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。此時(shí)應(yīng)用卡車和單斗進(jìn)行開采。

2.2.2泥灰?guī)r剝離工藝

在露天礦物開采中，泥灰?guī)r層松軟，下部顏色較深，有密度均勻一致貝殼狀的斷口。在剝離泥灰?guī)r時(shí)，主要采用三種工藝方法：第一，使用輪斗卡車進(jìn)行連續(xù)工藝，使用單斗卡車進(jìn)行間斷工藝，兩種工藝結(jié)合使用，此種工藝方法充分使用了系統(tǒng)以及設(shè)備，通過(guò)連續(xù)工藝和間斷工藝的相互配合，提高了工作效率，但兩者在相互協(xié)調(diào)工作時(shí)可能對(duì)彼此造成干擾。；第二，使用帶式傳送機(jī)和單汽車進(jìn)行破碎以及半連續(xù)工藝，此種方法主要使用汽車進(jìn)行開采，充分利用汽車靈活機(jī)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。；第三，使用單斗汽車進(jìn)行間斷工藝。方法靈活性較強(qiáng)，更加可靠，便于管理，同時(shí)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

3采空區(qū)處理常用方法

據(jù)資料調(diào)查，目前國(guó)內(nèi)外處理空區(qū)常用的方法有地表崩落處理法和充填法“崩落法”、“充填法”、兩種。但由于充填法處理空區(qū)存在投資大、工藝復(fù)雜、充填效率低、處理成本高等缺點(diǎn)，真正廣泛采用的是地表崩落法。

對(duì)于礦區(qū)地下采空區(qū)相互聯(lián)貫、重疊、互相采透，充填法不宜施工等原因，礦區(qū)地下采空區(qū)治理方法一直采用“地表崩落法”。

崩落法處理采空區(qū)常分兩種類型：（1）簡(jiǎn)單容易處理的單層空區(qū)，利用臺(tái)階坡面為自由面處理采取中深孔爆破一次爆破處理；（2）復(fù)雜難處理的2層或多層復(fù)合空區(qū)，通常采用分區(qū)、分層深孔爆破處理方法。為保證空區(qū)處理安全有效，空區(qū)處理通常在超前一個(gè)臺(tái)階進(jìn)行處理。

在對(duì)空區(qū)處理后，需要克服標(biāo)高不一致對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)的影響，以此來(lái)提高采礦生產(chǎn)效率?？梢酝ㄟ^(guò)采用上部揭頂采礦法，其是在鏟裝臺(tái)階頂面利用挖掘機(jī)分層下挖清碴，全面挖出原理處理空區(qū)塌落的虛碴，再進(jìn)行穿孔。也可以采用抬炮削腳的方法，即利用挖掘機(jī)將下部巖根清理出來(lái)，利用潛孔鉆進(jìn)行水平鉆孔，裝藥爆破，再鏟裝爆破后垮塌下來(lái)的上部虛碴。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，也可以增設(shè)輔助臺(tái)階采礦法，即以空區(qū)底板標(biāo)高為基礎(chǔ)上，進(jìn)行臨時(shí)斜坡道路的修筑，對(duì)第一次鏟裝作業(yè)標(biāo)高進(jìn)行抬高，當(dāng)下部存在空區(qū)時(shí)，等于增加了頂板的安全厚度，并針對(duì)推進(jìn)的速度規(guī)模化穿孔，爆破完成后，再進(jìn)行二次鏟裝至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階。利用輔助臺(tái)階采礦法，有效的降低了臺(tái)階的高度，能夠更好的發(fā)揮出挖掘機(jī)的工作效能，確保作業(yè)的安全，同時(shí)還能夠大幅度提高生產(chǎn)效率，而且輔助臺(tái)階推進(jìn)速度較快，能夠?yàn)橄聦涌諈^(qū)處理提供重要的安全保障，另外，采用規(guī)模化爆破，能夠進(jìn)一步促進(jìn)臺(tái)階的整體推進(jìn)速度。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)露天礦物開采比重不斷增加，這也有效的促進(jìn)了露天礦物開采技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。特別是當(dāng)前露天礦物產(chǎn)量占全國(guó)礦物產(chǎn)量的比重逐年增加，這也有效的推動(dòng)了露天礦物開采的集中化和集約化，開采工藝更具多樣化、綜合化和半連續(xù)化的特點(diǎn)，同時(shí)露天礦物開采設(shè)備也加快了向大型化、系列化和自動(dòng)化方向的發(fā)展。在露天開采作業(yè)過(guò)程中，邊坡穩(wěn)定與安全技術(shù)也越來(lái)越受到重視，邊坡穩(wěn)定技術(shù)和手段更為成熟和先進(jìn)，這對(duì)露天礦物生產(chǎn)的安全性和高效性帶來(lái)了較大的保障，為我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)的更快更好發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

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