CN106988746A - 一种缓倾斜‑薄矿体露天精细化采矿方法 - Google Patents
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Abstract
一种缓倾斜‑薄矿体露天精细化采矿方法，涉及露天采矿方法领域，特别是露天精细化采矿方法，包括采掘带划分、爆破布置、上盘分层铲装矿岩、下盘顺序剥离推进四个环节；解决传统采矿方法回采缓倾斜‑薄矿体时降低损失率、贫化率与提高大型铲装设备生产效率的矛盾问题，保证用户能经济高效回采缓倾斜‑薄矿体。
Description
技术领域
本发明涉及露天采矿方法领域，特别是露天精细化采矿方法。
背景技术
矿区中存在一类断裂构造控矿的矿床，通过断裂对内生矿产进行直接控制。
在复杂的原生地层下，构造纵横交错，这些构造为矿床的形成提供了良好的矿液通道和储矿空间，矿体因此主要赋存于平行地层走向的断裂及其与其它方向断裂相交形成的破碎空间中，为岩浆热液、层脉相交型矿体，平行地层走向断裂中多形成层间矿体，主断裂与其它方向断裂交汇处主要形成脉状矿。此种复杂矿床在交汇处的脉状矿体产状与地层相差较大，且多为薄至极薄矿体。
该条件下的缓倾斜-薄矿体的开采难度大、生产成本高、经济价值低，粗放式开采模式下往往被损失或贫化利用。而近些年矿山装备水平的提升，露天采剥设备日趋大型化、智能化，利用大型设备作业降低单位成本和提高生产能力的同时造成采矿损失率和贫化率的进一步升高。
目前国内外矿山在开采此类矿体时未能在控制单位生产成本和降低采矿损失率、贫化率方面取得共赢的结果。
露天采剥方法主要针对采剥过程中的开采顺序及其时空关系展开。
传统的露天采矿方法一：按照设计的合理台阶高度，一次开挖形成开段沟，并由上往下逐一采剥每一台阶内的矿岩，此种方法开展采剥工作，优点是设备生产效率提高，缺点是赋存于台阶中部位置的缓倾斜-薄矿体的采矿损失率和贫化率将大幅上升，造成排土场综合整治难度加大，且选矿车间生产成本上升。
传统的露天采矿方法二：选择依据矿体赋存位置降低台阶高度，分多次形成开段沟，投入劳动力分次采剥台阶内的矿岩，优点是降低采矿的损失率和贫化率，缓解排土场紧张局面和选矿车间成本压力，缺点是导致矿山生成能力下降，生产效率降低，设备辅助工作时间加长，单位生产成本上升。
传统的采矿方法不能在降低采矿损失率、贫化率的同时提高大型设备生产效率、控制生产成本间取得有益效果，不能在生产中广泛使用。
发明内容
本发明公开了一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，以解决传统采矿方法回采缓倾斜-薄矿体时降低损失率、贫化率与提高大型铲装设备生产效率的矛盾问题，保证用户能经济高效回采缓倾斜-薄矿体。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，包括以下步骤：
（一）勘探确定缓倾斜-薄矿体（1）的分布范围；
（二）作出采剥规划，确定开采范围，并开始开采；
（三）采用传统的露天采矿剥离方法剥离没有缓倾斜-薄矿体的台阶内的废土，逐渐降低开采平台，当开采平台降至缓倾斜-薄矿体所在平台时，将采区划分为多条采掘带，并保证每个采掘带宽度不小于采剥设备条带式作业的正常作业的宽度；
（四）顺序选取两个相邻的采掘带，即第 n采掘带和第n+1采掘带，其中n≥1；第n采掘带先按照横向爆破、剥离废土作业将向前推进一段距离，然后按照尾随爆破的布局在第 n采掘带和第n+1采掘带之间设置爆破区域和爆破储备区域，即：第n采掘带为爆破区域先行爆破并剥离废土作业，第n+1采掘带为爆破储备区域；当第n采掘带发现缓倾斜-薄矿体时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，将剥离废土作业转移至第n+1采掘带上，待第n+1采掘带的剥离废土作业向前推进一段距离后，再按照尾随爆破的布局与其相邻的n+2采掘带设置爆破储备区域，当第n采掘带的缓倾斜-薄矿体采掘完毕后，又将第n+1采掘带上的剥离废土作业转移至第n采掘带，第n+1采掘带变为爆破储备区域，直至第n采掘带剥离、开采完毕再完全移至第n+1采掘带，循环罔替，直至平台内的缓倾斜-薄矿体完全采掘完成再向下一平台推进作业。（参照附图1阅读）
进一步：第（四）步中：当第n采掘带发现缓倾斜-薄矿体时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，所述采矿作业工序包括以下步骤：
首先，反铲挖掘设备从上一平台反装缓倾斜-薄矿体上盘废土、围岩，并由装运设备从上一台阶的运输平台运出，并按此方法反装、运出缓倾斜-薄矿体；
同时，下一平台进行剥离废土作业，剥离、运出缓倾斜-薄矿体下盘的废土、围岩；待该采掘带内掌子面可见的缓倾斜-薄矿体采装完毕；
然后，又将第n+1采掘带上的剥离废土作业转移至第n采掘带，第n+1采掘带变为爆破储备区域。
进一步：所述剥离废土作业采用挖掘机和运输车协同作业，所述采矿设备采用液压反铲挖掘机。
进一步：所述第（三）步中的采掘带宽度计算方法如下：
台阶实体采掘带宽度A=f(Rwf+Rxm)-c-h/tanα；
其中：
Rwf：挖掘机站立水平最大挖掘半径；单位：m; 查询铲装设备额定参数可得；
Rxm：挖掘机最大卸载半径；单位：m; 查询铲装设备额定参数可得
f：铲杆规格利用系数，f=0.8-0.9；
c：外侧台阶坡底线至线路中心线距离，单位：m；c=2-3m；
h:台阶高度，单位：m，查询矿山设计参数;
α：台阶坡面角，单位：°，查询矿山设计参数。
有益技术效果
本发明在剥离缓倾斜-薄矿体区域时：采取逐一将每一条采掘带开采作业完成才进入下一采掘带的新方法顺序开采，开采过程避免出现“之”字形移动；在开采过程中，还采取尾随爆破的布置方法将两个相邻的采掘带联动作业，形成一个采掘带剥离推进，另一个采掘带预备的格局，当上一个采掘带发现缓倾斜-薄矿体就立即变为采矿作业，将剥离作业移到预备采掘带，同时采用尾随爆破的方法又将下一个相邻的采掘带规划为预备开采区域，当缓倾斜-薄矿体开采完毕后又将剥离作业移回原采掘带内继续推进，直至将该采掘带作业完工，这样的开采方法兼顾了剥离和采矿的统一结合，避免大型剥离设备遇矿停机的情况。
在采矿环节本发明对缓倾斜-薄矿体采取上下盘分别剥离、清理废土及围石，将矿体单独揭露出来，在不大幅提高生产成本的基础上有效的降低矿石损失率、贫化率，保证大型设备生产效率，直接提高企业的经济利益，上下盘同时施工，工作线路不重合，提高的开采效率。
通常矿山企业的竞争体现于矿产资源的竞争，高效利用矿产资源能保证矿山企业的持续发展。利用大型机械化设备施工的目的就是降低生产成本，为企业的竞争赢得先机，最直接的方法是保证铲装设备作业区域内有足够的工作面和最佳的爆破质量。
矿山实际生产中，缓倾斜-薄矿体成脉状分布于台阶中，通过精细化采矿方法的实施，矿山损失率由实施前的5%降低至1.65%，贫化率由实施前的8%降低至4.59%，若按照采矿规模约为350万t/a计算，全年多回收117250t矿石，阻止120000t废石进入选厂，按照目前的金属价格和生产成本计算，产生经济效益1683万元/年，同时将机械化开采复杂矿体的可采厚度降低至0.8m仍能产生效益，全年保持15m3电动液压铲生产效率为3600m3/台班，达到该型号铲装设备的理论生成能力。
附图说明
图1：采掘带布置示意图；
图2：本发明开采空间关系示意图；
图3：本发明开采面总体示意图；
图4：图2的A-A面剖视图；
图5：本发明实施例中尾随爆破布局示意图。
图中：1-缓倾斜-薄矿体，2-第1采掘带，3-液压反铲挖掘机，4-第2采掘带,5-挖掘机和运输车,6-爆破区域Ⅰ,7-爆破储备区域Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图及生产实践应用对本发明作出进一步说明。
实施例1：在南方某矿山发现缓倾斜-薄矿体，开采步骤如下：
（一）勘探确定缓倾斜-薄矿体（1）的分布范围；
（二）作出采剥规划，确定开采范围，并开始开采；
（三）采用传统的露天采矿剥离方法剥离没有缓倾斜-薄矿体（1）的台阶内的废土，逐渐降低开采平台，当开采平台降至缓倾斜-薄矿体（1）所在平台时，计算台阶实体采掘带宽度A=f(Rwf+Rxm)-c-h/tanα；
其中：
f=0.85m；
Rwf=12.2m；
Rxm=13.7m；
c=2.5m；
h=15m；
α=60 °；
通过公式计算得出采掘带宽度A=11米，将采区划分为6条采掘带；
（四）顺序选取两个相邻的采掘带，即第1采掘带（2）和第2采掘带（4）；第1采掘带先按照横向爆破并用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业将向前推进100米，然后按照尾随爆破的布局设置爆破区域Ⅰ（6）和爆破储备区域Ⅱ（7）（所述爆破储备区域：将被爆破作业的区域，该名称对以下部分都适用），即：第1采掘带（2）设置爆破区域Ⅰ（6）先行用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业，第2采掘带（4）为爆破储备区域Ⅱ（7）；当第1采掘带（2）带发现缓倾斜-薄矿体（1）时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，将剥离废土作业转移至第2采掘带（4）上，待第2采掘带（4）的剥离废土作业向前推进100米后，再按照尾随爆破的布局与其相邻的第3采掘带设置爆破储备区域Ⅲ，当第1采掘带（2）的缓倾斜-薄矿体（1）采掘完毕后，又将第2采掘带（4）上的剥离废土作业转移至第1采掘带（2），第2采掘带（4）变为爆破储备区域，直至第1采掘带（2）剥离、采矿完毕再完全移至第2采掘带（4），循环罔替，直至平台内的缓倾斜-薄矿体（1）完全采掘完成再向下一平台推进作业（参照附图1阅读）。
所述采矿作业包括以下步骤：首先，选用液压反铲挖掘机（3）从上一平台反装缓倾斜-薄矿体（1）上盘废土、围岩，并由上一台阶的运输平台运出，并按此方法反装、运出缓倾斜-薄矿体（1）；而后，铲装设备和运输车（5）在下一平台面协同作业剥离、运出缓倾斜-薄矿体（1）下盘废土、围岩；待该采掘带内掌子面可见的缓倾斜-薄矿体（1）采装完毕。
实施例2：。在南方某矿山发现缓倾斜-薄矿体，开采步骤如下：
（一）勘探确定缓倾斜-薄矿体（1）的分布范围；
（二）作出采剥规划，确定开采范围，并开始开采；
（三）采用传统的露天采矿剥离方法剥离没有缓倾斜-薄矿体（1）的台阶内的废土，逐渐降低开采平台，当开采平台降至缓倾斜-薄矿体（1）所在平台时，计算台阶实体采掘带宽度A=f(Rwf+Rxm)-c-h/tanα；
其中：
f=0.85m；
Rwf=12.0m；
Rxm=12.4m；
c=2.5m；
h=10m；
α=60 °；
通过公式计算得出采掘带宽度A＝12米，将采区划分为6条采掘带；
（四）顺序选取两个相邻的采掘带，即第1采掘带（2）和第2采掘带（4）；第1采掘带先按照横向爆破并用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业将向前推进100米，然后按照尾随爆破的布局设置爆破区域Ⅰ（6）和爆破储备区域Ⅱ（7）（所述爆破储备区域：将被爆破作业的区域，该名称对以下部分都适用），即：第1采掘带（2）设置爆破区域Ⅰ（6）先行用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业，第2采掘带（4）为爆破储备区域Ⅱ（7）；当第1采掘带（2）带发现缓倾斜-薄矿体（1）时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，将剥离废土作业转移至第2采掘带（4）上，待第2采掘带（4）的剥离废土作业向前推进100米后，再按照尾随爆破的布局与其相邻的第3采掘带设置爆破储备区域Ⅲ，当第1采掘带（2）的缓倾斜-薄矿体（1）采掘完毕后，又将第2采掘带（4）上的剥离废土作业转移至第1采掘带（2），第2采掘带（4）变为爆破储备区域，直至第1采掘带（2）剥离、采矿完毕再完全移至第2采掘带（4），循环罔替，直至平台内的缓倾斜-薄矿体（1）完全采掘完成再向下一平台推进作业（参照附图1阅读）。
所述采矿作业包括以下步骤：首先，选用液压反铲挖掘机（3）从上一平台反装缓倾斜-薄矿体（1）上盘废土、围岩，并由上一台阶的运输平台运出，并按此方法反装、运出缓倾斜-薄矿体（1）；而后，铲装设备和运输车（5）在下一平台面协同作业剥离、运出缓倾斜-薄矿体（1）下盘废土、围岩；待该采掘带内掌子面可见的缓倾斜-薄矿体（1）采装完毕。
实施例3：在南方某矿山发现缓倾斜-薄矿体，开采步骤如下：
（一）勘探确定缓倾斜-薄矿体（1）的分布范围；
（二）作出采剥规划，确定开采范围，并开始开采；
（三）采用传统的露天采矿剥离方法剥离没有缓倾斜-薄矿体（1）的台阶内的废土，逐渐降低开采平台，当开采平台降至缓倾斜-薄矿体（1）所在平台时，计算台阶实体采掘带宽度A=f(Rwf+Rxm)-c-h/tanα；
其中：
f=0.9m；
Rwf=13.1m；
Rxm=13.5m；
c=2.0m；
h=10m；
α=60°；
通过公式计算得出采掘带宽度A=17米，将采区划分为4条采掘带；
（四）顺序选取两个相邻的采掘带，即第1采掘带（2）和第2采掘带（4）；第1采掘带先按照横向爆破并用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业将向前推进100米，然后按照尾随爆破的布局设置爆破区域Ⅰ（6）和爆破储备区域Ⅱ（7）（所述爆破储备区域：将被爆破作业的区域，该名称对以下部分都适用），即：第1采掘带（2）设置爆破区域Ⅰ（6）先行用挖掘机和运输车（5）协同剥离作业，第2采掘带（4）为爆破储备区域Ⅱ（7）；当第1采掘带（2）带发现缓倾斜-薄矿体（1）时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，将剥离废土作业转移至第2采掘带（4）上，待第2采掘带（4）的剥离废土作业向前推进100米后，再按照尾随爆破的布局与其相邻的第3采掘带设置爆破储备区域Ⅲ，当第1采掘带（2）的缓倾斜-薄矿体（1）采掘完毕后，又将第2采掘带（4）上的剥离废土作业转移至第1采掘带（2），第2采掘带（4）变为爆破储备区域，直至第1采掘带（2）剥离、采矿完毕再完全移至第2采掘带（4），循环罔替，直至平台内的缓倾斜-薄矿体（1）完全采掘完成再向下一平台推进作业（参照附图1阅读）。
所述采矿作业包括以下步骤：首先，选用液压反铲挖掘机（3）从上一平台反装缓倾斜-薄矿体（1）上盘废土、围岩，并由上一台阶的运输平台运出，并按此方法反装、运出缓倾斜-薄矿体（1）；而后，铲装设备和运输车（5）在下一平台面协同作业剥离、运出缓倾斜-薄矿体（1）下盘废土、围岩；待该采掘带内掌子面可见的缓倾斜-薄矿体（1）采装完毕。
在不脱离本发明范围的情况下，还可以对发明进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。
Claims (4)
1.一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，包括以下步骤：
（一）勘探确定缓倾斜-薄矿体（1）的分布范围；
（二）作出采剥规划，确定开采范围，并开始开采；
（三）采用传统的露天采矿剥离方法剥离没有缓倾斜-薄矿体的台阶内的废土，逐渐降低开采平台，当开采平台降至缓倾斜-薄矿体所在平台时，将采区划分为多条采掘带，并保证每个采掘带宽度不小于采剥设备条带式作业的正常作业的宽度；
（四）顺序选取两个相邻的采掘带，即第 n采掘带和第n+1采掘带，其中n≥1；第n采掘带先按照横向爆破、剥离废土作业将向前推进一段距离，然后按照尾随爆破的布局在第 n采掘带和第n+1采掘带之间设置爆破区域和爆破储备区域，即：第n采掘带为爆破区域先行爆破并剥离废土作业，第n+1采掘带为爆破储备区域；当第n采掘带发现缓倾斜-薄矿体时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，将剥离废土作业转移至第n+1采掘带上，待第n+1采掘带的剥离废土作业向前推进一段距离后，再按照尾随爆破的布局与其相邻的n+2采掘带设置爆破储备区域，当第n采掘带的缓倾斜-薄矿体采掘完毕后，又将第n+1采掘带上的剥离废土作业转移至第n采掘带，第n+1采掘带变为爆破储备区域，直至第n采掘带剥离、开采完毕再完全移至第n+1采掘带，循环罔替，直至平台内的缓倾斜-薄矿体完全采掘完成再向下一平台推进作业。
2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，其特征在于，第（四）步中：当第n采掘带发现缓倾斜-薄矿体时，立即停止剥离废土作业，变为采矿作业，所述采矿作业工序包括以下步骤：
首先，反铲挖掘设备从上一平台反装缓倾斜-薄矿体上盘废土、围岩，并由装运设备从上一台阶的运输平台运出，并按此方法反装、运出缓倾斜-薄矿体；
同时，下一平台进行剥离废土作业，剥离、运出缓倾斜-薄矿体下盘的废土、围岩；待该采掘带内掌子面可见的缓倾斜-薄矿体采装完毕；
然后，又将第n+1采掘带上的剥离废土作业转移至第n采掘带，第n+1采掘带变为爆破储备区域。
3.根据权利要求1或者2任意一项所述的一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，其特征在于，所述剥离废土作业采用挖掘机和运输车协同作业，所述采矿设备采用液压反铲挖掘机。
4.根据权利要求3所述的一种缓倾斜-薄矿体露天精细化采矿方法，其特征在于，所述第（三）步中的采掘带宽度计算方法如下：
台阶实体采掘带宽度A=f(Rwf+Rxm)-c-h/tanα；
其中：
Rwf：挖掘机站立水平最大挖掘半径；单位：m; 查询铲装设备额定参数可得；
Rxm：挖掘机最大卸载半径；单位：m; 查询铲装设备额定参数可得
f：铲杆规格利用系数，f=0.8-0.9；
c：外侧台阶坡底线至线路中心线距离，单位：m；c=2-3m；
h:台阶高度，单位：m，查询矿山设计参数;
α：台阶坡面角，单位：°，查询矿山设计参数。
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