CN102597379A - 露天开采矿的改进型边坡 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及露天开采矿，具体地，涉及露天开采矿的改进型边坡。该边坡包括具有多个加固件（10）的基本竖直的斜坡面（5），多个加固件（10）与斜坡面（5）的坡顶（7）隔开。
Description
本发明涉及露天开采矿的改进型边坡以及形成露天开采矿中的加固石坡的方法。本发明已针对露天开采矿中的应用进行研发，并且将在下文中参照具体应用方便地描述本发明。应当理解，本发明可以具有在例如采石场的露天挖掘环境中的其他应用，并且本发明不限于仅在矿场中使用。
矿业公司采用从土地提取矿的各种方法，露天开采矿是一种需要去除大量材料的方法。挖掘材料在地面形成矿坑以及从地面向上延伸的边坡。边坡由一连串的斜坡（batter）形成，平台（berm）分隔斜坡并提供落石集水区或者用于采矿运输设备到达矿坑地面的坡道。通常期望将边坡的角度最大化，因为这可能使废料的提取最小化，并使矿的提取最大化。
斜坡通常被挖掘成考虑到岩石的特性是自然稳定的角度。该角度通常不超过70°，并且更一般地在50°到70°的范围中。当处于斜坡的顶部的平台被用作坡道，或者容纳其它关键性采矿设施（例如，排气立管或者泵站）时，由于额外的负荷和风险，期望减小角度。
应该理解，除90°之外的任何角度通常会导致低效。当斜坡形成在正在开采的矿中，小于90°的斜坡会使得留下的矿将平台保持在上面。当斜坡形成在废料中时，尤其当其处于矿床的区域之外时，小于90°的斜坡可能导致废料被不必要地去除。尽管存在这些低效，但是露天开采矿仍倾向于使斜坡面处于小于70°的角度，以确保自然的稳定性。
关于露天开采矿的安全问题涉及从斜坡面落到下面平台上的运输设备或人员的岩石。在斜坡小于90°的情况下，这个问题会恶化，岩石会从斜坡面弹开并从斜坡的坡底弹射到平台上，或者经过平台进入矿场的较低工作区。已经发现，在斜坡角度约为60°的情况下，岩石通常落到离斜坡的坡底2m和9m之间，但可能远超过这个值。具体考虑到平台的大面积滑坡，通常可以约为10m。
以上讨论的内容仅为了提供本发明的上下文而被包含在说明书中。并不表示或代表在本发明的优先权日之前，现有技术基础的这些主题形式部分中的任何内容或者在本发明的相关领域中的公知常识存在于澳大利亚。在整个说明书中，可以交换地使用术语“露天矿坑”和“露天开采”。
根据本发明的一个方面提供了露天开采矿的改进型边坡，其包括多个具有平台的斜坡，所述平台从每个斜坡的坡底延伸，每个斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本竖直的并且从所述斜坡的所述坡底延伸到坡顶，加固装置在挖掘所述斜坡面之前安装并且与拟挖掘的坡顶隔开，所述加固装置包括多个加固件，每个加固件位于形成于与所述拟挖掘的坡顶的间隔处的基本竖直的钻孔中，每个钻孔延伸到至少为所述坡顶与所述坡底之间的距离的深度，每个加固件基本延伸每个钻孔的所述深度。
优选地，每个钻孔的所述深度超过所述坡顶与所述坡底之间的距离的15%。进一步优选地，每个钻孔与相邻钻孔的间隔在1000mm到5000mm之间。进一步优选地，每个加固件是直径在20mm到100mm之间的条或缆。优选地，所述条或缆由钢材形成，或者可选地，每个加固件由玻璃纤维形成。优选地，在所述钻孔中的适当位置对所述加固件进行灌浆。优选地，所述加固件的长度超过所述钻孔的所述深度，具体地，所述加固件从所述钻孔延伸出，以与在所述多个钻孔之间延伸的安全栏相互作用。可选地，所述加固件的长度小于所述钻孔的长度，以便在所述钻孔中对所述加固件进行钻孔装埋。优选地，基本竖直的所述面在75°到90°的范围内。进一步优选地，每个钻孔与所述坡顶的间隔不小于800mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种形成露天开采矿中的加固石坡的方法，所述方法包括：将多个竖直钻孔钻凿至钻孔深度，将加固件放置在基本为每个钻孔中的所述钻孔深度的长度处，将在所述孔中对加固条灌浆，将斜坡的坡顶与所述钻孔隔开，挖掘与所述钻孔基本平行的所述斜坡的面，所述斜坡的面从所述坡顶到坡底的高度不小于与所述面相邻的所述钻孔的深度，其中在已经在所述钻孔中的适当位置对所述加固件进行灌浆之后挖掘所述面。
优选地，钻凿每个钻孔以使得每个钻孔的直径不超过300mm。进一步优选地，将所述斜坡的所述坡顶与每个钻孔间隔开，以使得所述加固件位于所述斜坡的所述坡顶后不小于800mm。进一步优选地，使每个钻孔的中心与相邻的钻孔的中心间隔不小于1000mm。进一步优选地，提供直径不小于40mm的加固条形式的加固件。进一步优选地，将所述钻孔深度钻凿至超过所述斜坡的所述面的高度至少15%。进一步优选地，提供长度小于所述钻孔的长度的所述加固件，以便在所述钻孔中对所述加固件进行钻孔装埋。进一步优选地，挖掘所述面的方法包括钻凿及爆破以产生在75°到90°的范围内的基本竖直面。
下文将参照示出本发明的示例性实施方式的附图方便地更详细地描述本发明。附图及相关的详细描述的特殊性不应理解为代替由权利要求所提供的本发明的宽泛限定的普遍性。
图1是根据本发明的改进型边坡的示意性图示的侧视截面图；
图2示出了在挖掘斜坡之前未改进的边坡的示意图；
图3示出了具有被挖掘的斜坡的改进型边坡。
首先参见图1，其示出了自然水平面1，自然水平面1已被挖掘以产生露天开采矿坑的改进型边坡2。改进型边坡2包括多个水平平台3，每个水平平台3被竖直斜坡4隔开。每个斜坡具有从斜坡的坡底6延伸至坡顶7的面5。该边坡从自然水平面1延伸至矿坑的地面8。
现参见图2，其示出了在挖掘之前露天开采矿的一部分。选择拟挖掘的斜坡4的坡顶7，并且与坡顶7隔开的一连串钻孔9被钻凿至钻孔深度。该间隔优选不小于800mm，但该间隔x仅是优选的。其它距离的间隔x明显是可能的，但通常期望间隔x被选择为足以降低当挖掘斜坡时钻孔9被暴露的可能性。斜坡的面5通过钻凿及爆破技术而暴露，这可能导致坡顶7崩塌。因此，优选钻孔9与坡顶隔开1500mm，以避免爆破时孔被暴露。
优选地，每个钻孔9具有不超过300mm的直径，但该直径仅是优选。钻孔9的功能是容纳加固件10，因而钻孔9的直径在某种程度上由加固件10的特性指定。另外，优选加固件10被灌浆于钻孔9中的适当位置，因而需要选择钻孔的直径以满足最小的覆盖需求，尤其在加固件10是钢条的情况下。因此，应当理解，钻孔9的直径可以改变，但通常优选的是直径小于300mm。
每个钻孔9优选地在坡顶后的间隔y处被钻凿，以便当平台没有支承关键性采矿设施时，使该钻孔与相邻钻孔优选间隔不小于2000mm。当平台被用作坡道或者支承关键性采矿设施（例如，泵站或通气道）时，钻孔的间隔可能需小于2000mm。更有可能的是，每个钻孔与相邻钻孔隔开的间隔y在2,000到5,000mm之间。该间隔y将具体取决于被加固件10加固的岩石结构的特性以及边坡稳定性中期望的可靠性水平。例如，如果岩石结构包括许多紧密间隔的薄弱面，例如断层、接缝或者断裂，则每个相邻钻孔可能适合具有相对紧密的间隔y。相反地，如果岩石结构包括极少的薄弱面，则可能适合具有相对更远离的间隔y。在这两种情况下，均能够在考虑到地质勘查中揭露的信息以及相邻钻孔9之间的变量来设置间隔y。
位于每个钻孔9中的加固件10可以采用任何适当的形式。加固件的优选形式为由钢材形成的条或者缆，但是作为替代，其可以形成为玻璃纤维杆。当加固件10是钢条时，钢条的直径优选在20mm到100mm之间。钢条的直径根据岩石的特性、钻孔的深度和/或边坡稳定性的期望可靠性水平来选择。钢条就地放置并且被灌浆在适当位置。
在一个优选的实施方式中，每个加固件10的长度优选不超过钻孔9的深度。通常期望加固件10和水泥浆被钻孔装埋（countersink），以降低加固件10的顶部被暴露的可能性。如果因爆破斜坡面5而导致坡顶7崩塌，加固件10的顶部可能暴露。因此，期望钻孔装埋到深度为1000mm或者更深。然而，在某些应用中适当的是，加固件10超过钻孔9的深度，这使得加固件10能够从钻孔9伸出。伸出的加固件10可以用于任何适当的目的，但优选与在多个相邻钻孔9之间延伸的安全栏11相互作用。该替代的实施方式在图2和3中示出。
越过坡顶7待挖掘的材料12能够通过任何适当的方式来挖掘。图2中示出的优选方式包含在斜坡4的坡顶7以及越过坡顶7钻凿多个附加的钻孔13。然后能够将炸药放置在钻孔13中，并且利用该行业中的操作人员了解并已知的钻凿及爆破技术来移动材料。
现参见图3，其示出了具有被暴露的斜坡面5的改进型边坡，面5在90°处延伸至平台3下。根据本发明的斜坡面5是基本竖直的，并且通常优选的是，基本竖直面5在75°-90°的范围内。
根据本发明的包括加固件10的钻孔9延伸到至少等于斜坡面5的坡顶7与坡底6之间的距离的深度。从图3能够看到，钻孔深度优选延伸越过坡底，尤其优选延伸超过坡底达15%。已经发现，通过将加固的钻孔9延伸该距离降低了在斜坡的坡底处斜坡的剪切破裂。
从上文应当理解，如上文所描述的改进型边坡2减少了与具有小于70°的倾斜角的边坡有关的低效。另外，将减少距出现落石的坡底的距离，提供了安全的工作环境。此外，在挖掘斜坡面5之前将斜坡4加固被认为是相对安全的操作。
可以将各种改变、修改和/或添加引入本发明，而不偏离前述说明书所限定的精神或范围。
Claims (20)
1.一种露天开采矿的改进型边坡，其包括多个具有平台的斜坡，所述平台从每个斜坡的坡底延伸，每个斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本竖直的并且从所述斜坡的所述坡底延伸到坡顶，加固装置在挖掘所述斜坡面之前安装并且与拟挖掘的坡顶隔开，所述加固装置包括多个加固件，每个加固件位于形成于与所述拟挖掘的坡顶的间隔处的基本竖直的钻孔中，每个钻孔延伸到至少为所述坡顶与所述坡底之间的距离的深度，每个加固件基本延伸每个钻孔的所述深度。
2.根据权利要求1所述的改进型边坡，其中每个钻孔的所述深度超过所述坡顶与所述坡底之间的距离的15%。
3.根据权利要求1或2所述的改进型边坡，其中每个钻孔与相邻钻孔的间隔在1000mm到5000mm之间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的改进型边坡，其中每个加固件是直径在20mm到100mm之间的条或缆。
5.根据权利要求4所述的改进型边坡，其中所述条或缆由钢材形成。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的改进型边坡，其中每个加固件由玻璃纤维形成。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的改进型边坡，其中在所述钻孔中的适当位置给所述加固件灌浆。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的改进型边坡，其中所述加固件的长度超过所述钻孔的所述深度。
9.根据权利要求8所述的改进型边坡，其中所述加固件从所述钻孔延伸出，以与在所述多个钻孔之间延伸的安全栏相互作用。
10.根据权利要求1至7中的任一项所述的改进型边坡，其中所述加固件的长度小于所述钻孔的长度，以便在所述钻孔中对所述加固件进行钻孔装埋。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的改进型边坡，其中基本竖直的所述面在75°到90°的范围内。
12.根据以上权利要求中的任一项所述的改进型边坡，其中每个钻孔与所述坡顶的间隔不小于800mm。
13.一种形成露天开采矿中的加固石坡的方法，包括：将多个竖直钻孔钻凿至钻孔深度，将加固件放置在每个钻孔中基本为所述钻孔深度的长度处，在所述孔中对加固条进行灌浆，将斜坡的坡顶与所述钻孔隔开，挖掘与所述钻孔基本平行的斜坡的面，所述斜坡的面从所述坡顶到坡底的高度不小于与所述面相邻的钻孔的深度，其中在所述钻孔中的适当位置对所述加固件进行灌浆之后挖掘所述面。
14.根据权利要求13所述的方法，包括钻凿每个钻孔以使得每个钻孔的直径不超过300mm。
15.根据权利要求13或14所述的方法，包括将所述斜坡的所述坡顶与每个钻孔间隔开，以使得所述加固件位于所述斜坡的所述坡顶后不小于800mm。
16.根据权利要求13至15中的任一项所述的方法，包括使每个钻孔的中心与相邻的钻孔的中心间隔不小于1000mm。
17.根据权利要求13至16中的任一项所述的方法，包括提供直径不小于40mm的加固条形式的加固件。
18.根据权利要求13至17中的任一项所述的方法，包括将所述钻孔深度钻凿至超过所述斜坡的所述面的高度的至少15%。
19.根据权利要求13至18中的任一项所述的方法，包括提供长度小于所述钻孔的长度的所述加固件，以便在所述钻孔中对所述加固件进行钻孔装埋。
20.根据权利要求13至19中的任一项所述的方法，其中挖掘所述面的方法包括钻凿及爆破以产生在75°到90°的范围内的基本竖直面。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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