陡邊幫開采在某露天礦的應(yīng)用

張坤

摘 ?要：針對目前露天礦運(yùn)用陡邊幫開采技術(shù)過程存在的問題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了凹陷露天礦陡邊幫開采的應(yīng)用現(xiàn)狀，并提出了針對性控制策略，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，只有在明確陡邊幫開采過程可能產(chǎn)生的問題情況下，才能提高有色金屬資源的生產(chǎn)建設(shè)效率，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的開發(fā)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：陡邊幫;開采;露天礦;非工作幫

中圖分類號：TD824 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）01-0178-02

Abstract： In view of the problems existing in the application of steep side mining technology in open-pit mines， this paper analyzes the application status of steep side mining in sag open-pit mines from the point of view of practice， and puts forward targeted control strategies. Its purpose is to provide some theoretical basis for relevant builders. The results show that only when the problems that may arise in the process of steep slope mining are clarified can the production and construction efficiency of non-ferrous metal resources be improved and the expected development goal can be achieved.

Keywords： steep slope; mining; open-pit mine; non-working slope

引言

科技水平的不斷進(jìn)步，使得各行各業(yè)對有色金屬礦資源的需求越來越大。然而，露天礦因所處的地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，如陡邊幫等作業(yè)條件采用常規(guī)開采技術(shù)無法達(dá)到預(yù)期。為此，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)從實(shí)踐角度入手，通過明確露天礦陡邊幫開采工作困難與問題點(diǎn)，來著手解決。如，通過控制爆破減震技術(shù)，來降低開采作業(yè)過程中對周邊環(huán)境的影響;通過合理地調(diào)整幾個平臺的工作幫坡角，來減少一定時期的剝巖量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的剝采比，為企業(yè)效益提供降成保障。本文以某凹陷露天礦為例進(jìn)行分析、討論。

1 某凹陷露天礦基本情況

該凹陷露天礦巖性主要為矽卡巖、花崗巖和大理巖等，巖石強(qiáng)度高，巖石質(zhì)量好，巖體穩(wěn)固性好，地層總體北傾，產(chǎn)狀10-20°∠20-50°。礦床賦存于二長花崗巖與碳酸鹽巖接觸的矽卡巖中。探明礦體50支，其中主礦體兩支，主礦體資源量占比相對集中，達(dá)到87.76%;礦體產(chǎn)狀1°-22°之間，傾向與地層基本接近，為北東傾。礦區(qū)無大斷裂直接穿過，圍巖及礦體裂隙均不發(fā)育。該礦山對資源的回采利用分為兩期，第一期對近地表礦脈設(shè)計(jì)采用露天陡幫采剝工藝，第二期對埋藏相對深的，設(shè)計(jì)采用地下開采方式。其中第一期根據(jù)礦體圍巖相對穩(wěn)固，本著減少剝采比，設(shè)計(jì)采用了陡幫剝離工藝，服務(wù)年限8年。該礦區(qū)露天運(yùn)輸坑線設(shè)計(jì)為螺旋坑線布置方式，臺階坡面角65～70°。該礦露天境界最在長度760米，最大寬度440米，終了坑度最大長度260米，最大寬度50米，屬小型深凹露天礦[1]。

2 陡邊幫采剝的控制策略

2.1 設(shè)計(jì)的采礦與剝離方式及存在的主要問題

2.1.1 設(shè)計(jì)的采礦與剝離方式

該礦區(qū)礦體產(chǎn)狀較緩，主礦體走向及厚度相對穩(wěn)定，屬平地陷凹露天礦，為實(shí)現(xiàn)露天開采成本不超過地下開采費(fèi)用，嚴(yán)格控制經(jīng)濟(jì)合理剝采比，采礦部分設(shè)計(jì)采用寬平盤緩幫開采，剝離部分采用最小充許工作平盤寬度進(jìn)行陡幫作業(yè)方式。穿孔采用深孔、多排微差爆破，汽車運(yùn)輸開拓，液壓鏟鏟裝作業(yè)。剝離臺階高12米，工作臺階坡面角65～70°，安全平臺寬度3米，清掃平臺8米。采礦臺階根據(jù)礦體厚度采用臨時非標(biāo)準(zhǔn)臺階段高，以分采分運(yùn)為目的，主要是為減少開采過程中的礦石損失和貧化。整個露天采區(qū)同時工作的臺階一般有3～5個。最小工作平臺寬度30～40米，陡幫剝離臨時非工作平臺寬度15米，液壓挖掘機(jī)工作線長度一般為100～250米。

2.1.2 存在的主要問題

要實(shí)現(xiàn)緩幫采礦，就必須加大上部剝離擴(kuò)幫的推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)下部采礦臺階寬度較寬（該寬度即要保證露天“二級礦量”保有期達(dá)到規(guī)范要求，又要預(yù)留一定的寬度保障可以正常開展深部出入溝、開段溝的開拓工程的施工作業(yè)），這過程中還要確保均衡的生產(chǎn)剝采比，不能大量的剝離生產(chǎn)組織。反應(yīng)的問題就是如何實(shí)現(xiàn)均衡的生產(chǎn)剝采比，又要實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)區(qū)寬度較寬？已形成的終了邊坡，如何控制好坡面及坡頂線浮石墜落到運(yùn)輸坑線區(qū)域構(gòu)成的安全影響？

2.2 陡幫剝離作業(yè)的組織

2.2.1 陡工作幫的作業(yè)方式

由于該礦區(qū)新建不久，目前下掘深度82米，共形成7個封閉平臺。本著控制經(jīng)濟(jì)投入，減少初期剝巖量，提早出礦的目的，剝離區(qū)與采礦區(qū)采用傾斜條帶的方式作業(yè)，即剝離幫所有臺階組合成一個作業(yè)區(qū)，自上而下擴(kuò)幫推進(jìn)，在剝巖幫下部設(shè)有一個寬25～35米的截碴平臺[2]。采有這種傾斜條帶的開采方式，主要是依據(jù)該礦區(qū)圍巖較穩(wěn)固，可以提高工作幫坡角。每一個剝離循環(huán)都是先從礦體上盤的最上部臺階推寬后，再自上而下逐步推寬到采礦區(qū)平臺。

2.2.2 采剝工作線的布置形式

該礦根據(jù)設(shè)計(jì)的露天開采終了境界形態(tài)，靈活地運(yùn)用了采剝工作線布置。基建期剝巖幫與采礦幫都采用了縱向布置，橫向推進(jìn)的分條帶采剝;目前生產(chǎn)期工作線采用縱橫向布置：剝巖幫工作線沿礦體走向布置，垂直礦體走向推進(jìn)，采礦幫的工作線垂直礦體走向布置，沿礦體走向推進(jìn)[3]。具體運(yùn)用原理為：如露天礦開采運(yùn)用緩幫，即在對臺階實(shí)施全面開采過程中，將工作幫坡角控制在8-15°;而陡幫，臺階開采需按照輪流原則，并將工作幫坡角控制在25-35°。特殊情況下，坡角還會更大，即接近最終的邊坡角。實(shí)際陡幫開采，并不是每個工作幫臺階均要設(shè)置挖掘機(jī)。換句話說，因?yàn)槭禽喠髯鳂I(yè)，所以，不是每個臺階均處于作業(yè)狀態(tài)[4]。

要想使陡幫開采達(dá)到露天礦開發(fā)建設(shè)預(yù)期，需增加工作幫坡角度數(shù)，或是采用橫、縱向開采挖掘技術(shù)。這里的橫向開采挖掘技術(shù)，就是開采作業(yè)過程要解決采掘帶寬度較大問題。具體是指，爆破進(jìn)尺寸較大，范圍在十幾米到上百米，遠(yuǎn)超出了挖掘機(jī)一次作業(yè)所能完成的采掘?qū)挾?。故而，為保證采掘后仍能為調(diào)車與其他作業(yè)提供空間，需對挖掘機(jī)進(jìn)行橫向采掘控制，以降低陡邊幫露天礦的采掘作業(yè)難度，進(jìn)而提高開采工作開展效率。

而縱向爆破是指，為控制橫向爆破作業(yè)對工作平盤寬度的影響，露天礦開采人員應(yīng)根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況，對爆堆進(jìn)行縱向布置，以為后續(xù)作業(yè)空間的預(yù)留提供支撐。在運(yùn)用深度法進(jìn)行露天礦采礦量的控制過程，可從長度法、寬度法以及深度法中進(jìn)行選擇。其中深度法設(shè)置，能夠在剝巖幫坡角越來越陡的情況下，增加采礦量，進(jìn)而提高陡邊幫開采建設(shè)效率[5]。

2.2.3 運(yùn)輸開拓方式

該礦因采用汽車運(yùn)輸方式，為靈活的工作線布置提供了便利條件。下部采礦運(yùn)輸坑線原則上按設(shè)計(jì)的終了螺旋坑線逐步推進(jìn)，上部剝離的運(yùn)輸坑線大量運(yùn)用了移動坑線，雖然增加一定運(yùn)輸?shù)缆沸拗?、維護(hù)費(fèi)用，但在露天服務(wù)的前期，通過靈活地將采礦區(qū)和剝離區(qū)的運(yùn)輸開拓系統(tǒng)獨(dú)立分開，較大地降低了剝離運(yùn)輸距離，同時也減輕了露天境界內(nèi)大量汽車在終了運(yùn)輸坑線上的交叉作業(yè)帶來的安全隱患[6]。

2.3 陡邊幫及終了邊坡的管理措施

該礦對前期不得不提前揭露終了邊坡穩(wěn)定性控制措施采用光面爆破技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各終了臺階坡面平整、光滑，對部分因鉆孔超深影響坡頂線穩(wěn)固的地段，采用主動鋼絲網(wǎng)防護(hù)處理;其余地段，做到縮短最終邊幫的暴露時間，以利于邊坡的穩(wěn)定。對工作幫、非工作幫陡邊幫的穩(wěn)固管理，主要取用內(nèi)排壓幫技術(shù)以及爆破減震技術(shù)等，來控制剝離量，進(jìn)而強(qiáng)化邊坡的穩(wěn)定性與安全性[7]。

對于露天礦陡邊幫開采環(huán)境為泄洪渠側(cè)到界邊幫，應(yīng)采用工作面采掘推進(jìn)作業(yè)方法，以為后續(xù)內(nèi)排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供條件。具體過程，就是從原工作面自東向西推進(jìn)作業(yè)改為自南向北推進(jìn)作業(yè)。爆破作業(yè)過程，應(yīng)運(yùn)用微差預(yù)裂與光面爆破技術(shù)，來控制爆破針對對泄洪渠影響。此外，實(shí)際開采過程，也要遵循季節(jié)性原則，即在雨季前完成內(nèi)排壓幫作業(yè)，以提高陡邊幫開采作業(yè)的安全性。由此可見，陡邊幫開采管理工作開展要與露天礦實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，以降低失穩(wěn)因素所帶來的影響，進(jìn)而提高資源開發(fā)效率。

2.4 取得的效果

（1）該礦依據(jù)礦巖相對穩(wěn)固的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)最終邊坡角在45～47°之間，其目的就是為了減少采剝成本，通過上述陡幫開采，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)剝采比控制在設(shè)計(jì)的10.89立方米/立方米內(nèi)。

（2）通過陡幫剝離，在目前3540米臺階采礦平盤實(shí)現(xiàn)了采礦區(qū)平盤寬度達(dá)到250米*150米，為備采礦量的升級提供了寬度和長度，同時也為深部臺階向下開拓創(chuàng)造寬度條件。

（3）因縮短終了邊坡揭露時間，減少了最上部第四系及其余不穩(wěn)固邊坡的維護(hù)費(fèi)用。

3 結(jié)束語

綜上所述，露天礦陡邊幫的開采要求研究人員通過分析其技術(shù)運(yùn)用缺陷，并與實(shí)際情況結(jié)合來優(yōu)化開采技術(shù)的運(yùn)用質(zhì)量。對于有表層第四系砂土層覆蓋等問題，技術(shù)人員要縮短揭露時間。此外，需爆破作業(yè)過程，應(yīng)運(yùn)用光面爆破技術(shù)，來控制爆破產(chǎn)生的震動影響。為進(jìn)一步強(qiáng)化陡幫開采效果，除了增加工作幫坡角，還可采用橫向采掘與縱向爆破技術(shù)。事實(shí)證明，只有這樣，才能將最具適用性的露天礦陡邊幫開采技術(shù)運(yùn)用實(shí)踐，才能滿足涉及行業(yè)發(fā)展對有色金屬資源的用量的需求，進(jìn)而推動行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

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