CN107989617B - 一种缓倾斜矿体的露天开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓倾斜矿体的露天开采方法，将缓倾斜矿体划分为等厚度的与矿体底板平行的倾斜分层进行开采；采场总出入口设置在矿体较低的一角，倾斜运输沟道的倾斜方向与矿体的倾向相反；沿矿体倾向和走向开段，形成“┏”形开段沟，工作线设置成由多个“┛”形工作面组成的阶梯形。本发明通过优化出入口位置及运输沟道布置，调整露天采场工作线、工作面的布置及推进方向，避免了台阶坡面出现三角矿带，有利于提高资源回收率并降低贫化、简化矿床开采施工组织、降低开采成本，有利于改良爆破效果、提升采场生产能力，降低了初期开拓工程量及运输成本。

Description

一种缓倾斜矿体的露天开采方法

技术领域

本发明属于采矿方法，具体地说，涉及一种缓倾斜矿体的露天开采方法。

背景技术

目前露天开采常用水平台阶式开采，这种工艺在开采缓倾斜矿体时，因台阶平盘与矿体底板倾角不一致，导致开采台阶坡面上出现三角形矿带，若混采则产生较大的贫化、损失，若要分采则爆破施工技术难度大，对爆破施工技术要求极高，施工组织复杂，成本显著提高。

普通台阶式开采其工作面与采场走向平行或垂直，工作线长度受采场尺寸限制，铲装设备数量也相应受到限制，生产能力难以突破。普通台阶式开采时，工作线呈直线，其爆堆分散不便于铲装，大块率较高；普通台阶式开采时，初期需要将运输公路修至最上开采台阶，增加了初期开拓及运输费用。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，为了克服普通台阶式开采缓倾斜矿体时存在的贫化及损失率大、爆破施工技术难度大、大块率多、工作线长度受采场尺寸限制、初期开拓工程量大及开采成本高等问题，提供一种缓倾斜矿体的露天开采方法，

一种缓倾斜矿体的露天开采方法，包括以下步骤：

S1：选择采场总出入口：选择缓倾斜矿体较低的一角作为采场总出入口，所述缓倾斜矿体的倾斜方向为向下倾斜，所述缓倾斜矿体的倾角α，所述选择的采场总出入口与采场外部开拓运输公路连通；

S2：划定各采矿分层：与缓倾斜矿体的倾斜方向平行等厚度划定各开采分层，各分层的倾斜方向与矿体倾斜方向一致，倾角与矿体底板倾角一致，最下一个分层的底板即为矿体底板；

S3：开拓倾斜运输沟道：自采场总出入口开始，向下掘进倾斜运输沟道，倾斜运输沟道的倾斜方向与缓倾斜矿体的倾斜方向相反，坡度为i；

S4：首采分层开采：当倾斜运输沟道掘进至首采分层底板时，开始沿缓倾斜矿体倾向掘进开段沟，开段沟较高的一端掘至矿体上部边界后，然后再沿着缓倾斜矿体的走向掘进开段沟，形成一个“┏”形开段沟，然后以这个“┏”形开段沟端部的两个“┛”形工作面作为开采工作面进行开采，其中一个“┛”形工作面作为铲装区进行铲装矿岩作业，另一个“┛”形工作面作为穿孔爆破区进行穿凿炮孔和实施中深孔爆破作业；穿孔爆破区内采用潜孔钻机穿凿炮孔，炮孔的轴线与“┛”形工作面的两条边的水平投影夹角均呈45°，然后在炮孔中装入炸药进行爆破，正常采剥爆破采用多排孔排间微差爆破，临近最终边坡附近采用逐孔起爆以减少爆破震动对最终边坡的影响；其中一个“┛”形工作面作为铲装区时，另一个“┛”形工作面作为穿孔待爆采区，两采区交替进行铲装和穿孔爆破；然后继续沿着缓倾斜矿体的倾斜方向和缓倾斜矿体走向方向两个方向推进工作面，当“┏”形开段沟的两个端头长度达到一定长度后，在其端头掘沟形成新的“┛”形工作面，然后增加铲装、运输及穿孔设备；

S5：其他分层开采：当首采分层的底部达到要求宽度后，沿着倾斜运输沟道的方向向下掘进第二分层的倾斜运输沟道，控制首采分层的倾斜运输沟道与第二分层的倾斜运输沟道之间有长度至少为30m的水平缓冲平台，当倾斜运输沟道掘进至第二开采分层底板时，重复S4中首采分层的开段、开采方法对第二分层进行开段和开采，首采分层与第二分层同时进行开采作业，控制首采分层的工作线超前第二分层工作线至少50m的开采距离；当第二分层底部达到要求宽度后，继续沿着倾斜运输沟道的方向向下掘进下一分层的倾斜运输沟道，控制上下相邻两分层的倾斜运输沟道之间设置有长度至少为30m的水平缓冲平台，重复S4中首采分层的开段、开采方法对下一分层进行开段、开采，上部两个分层与下一分层同时进行开采作业，控制上下相邻分层的工作线至少50m的超前开采距离；以此类推，依次对每个开采分层进行掘沟、开段和开采，上下分层同时作业，直至最后一个开采分层掘沟、开段完成，采场内多个分层可以同时进行开采作业；

S6：采出矿岩的运输：自卸汽车通过采场总出入口进入采场，通过倾斜运输沟道到达各开采分层，汽车通过缓倾斜分层底板行驶至铲装区，然后采用挖掘机铲装矿岩并装入自卸汽车内，自卸汽车通过缓倾斜分层底板以及各分层倾斜运输沟道从采场总出入口驶出采场。

本发明中，S1中所述缓倾斜矿体的倾角α为0-10°，S3中所述倾斜运输沟道的坡度为i为0-10%。

本发明中，S2中等厚度的厚度为8-20m。

本发明中，S1中将采场总出入口设置在缓倾斜矿体较低的一角，初期采场外开拓运输公路只需要修筑至采场总出入口处即可，避免了普通台阶式自上而下开采时需要将运输公路修筑至最高开采台阶处，减少了初期开拓工程量及相应投资。

本发明中，S3中倾斜运输沟道的倾斜方向与矿体倾向相反，使倾斜运输沟道到达各分层底板的高差缩小，运输距离缩短，同时保证重车在采场里尽量少出现下坡运输，减少了运输提升功，运输费用得到降低。

本发明中，S4中倾斜运输沟道掘进至首采分层底板后开始掘进开段沟，开段沟设置成沿矿体走向和沿矿体倾向开段的“┏”形。然后以此“┏”型开段沟内的两个“┛”形工作面进行扩帮开采，其中一个“┛”形工作面铲装矿岩、另一个“┛”形工作面穿孔待爆，两工作面可同时作业，铲装及穿孔爆破完成后将两工作面作业交替，采区利用率较普通台阶式开采高。随着开采扩帮工作的进行，当开段沟的两个端头长度达到一定长度后，在其端头上继续向其推进方向掘进一定长度的开段沟形成新的“┛”形工作面，然后增加铲装、运输及穿孔设备。将工作线布置成由多个“┛”形工作面组成的阶段形，较直线型工作线更长，工作线上可设置更多的铲装设备，而铲装设备是决定采场生产能力的决定因素，因而采场生产能力得到了提升。

本发明中，S4中采用潜孔钻机穿孔，为了形成“┛”形工作面的台阶坡面，钻机穿孔时其轴线与两条相互垂直的工作面边线的水平投影夹角均为45度，使穿凿出的炮孔向“┛”形工作面两个方向倾斜，穿凿靠近最终边坡处的两排炮孔时，应调整钻孔倾角使爆破后形成的坡面与设计终了台阶坡面一致。由于绝大部分钻孔倾角、倾向及孔深等参数一致，简化了穿孔作业难度。

本发明中，S4中正常采掘爆破沿“┛”形工作面布置3排以上炮孔逐排起爆，临近最终边坡处改为逐孔爆破以减少爆破震动为最终边坡的影响。爆破时，从相互垂直的两个工作面上抛执出来的矿岩相互碰撞，形成二次破碎作用，使矿岩大块率明显降低。同时，后排炮孔爆破时产生的应力波从相互垂直的两个方向传递到爆堆中，应力波在爆堆中产生叠加、反射，对爆堆进一步二次破碎，最终矿岩块度较均匀而大块率少，爆破效果得到改善。

本发明中，S5中当首采分层底部作业平盘达到一定宽度后，继续沿倾斜运输沟道向下掘进下一分层的倾斜运输沟道，在两倾斜运输沟道之间设置长度不少于30m的缓冲平台，当倾斜运输沟道掘至下一分层底板后，进行开段和扩帮作业，其开段沟形式及工作线布置、采区设置等均与上一分层相同。上下两分层同时作业，上下分层的工作线之间保持50m以上的超前开采距离。以此类推，采场内可形成多分层同时作业。

本发明中，S4、S5中各分层工作线设置成由多个“┛”形工作面组成的阶梯状，“┛”形工作面同时向矿体走向和倾向两个方向推进：沿矿体走向布置的工作面顺矿体倾向自上而下推进，沿矿体倾向布置的工作面顺矿体走向自一端向另一端推进。由于开采分层的倾斜方向及倾角与矿体的倾斜方向及倾角一致，最下一个分层的底板即为矿体底板，开采时便于精确掌握矿岩界线，对充分回收矿产资源有利，“┛”形工作面的两个推进方向的台阶坡面上均不会出现三角形台阶及三角形矿体，有效的避免了普通台阶式开采时易产生三角台阶等导致的贫化损失，避免了分采或爆破三角台阶带来的爆破施工技术难题，同时也降低了爆破成本。

本发明通过调整工作线布置、改变工作面的形状及推进方向，改进爆破工艺，优化采场出入沟与矿体产状之间的关系等技术手段和方法，避免了采矿台阶坡面出现三角形矿带，有利于提高资源回收率并降低贫化，简化矿床开采施工组织，改良了爆破效果，提高了采区利用率及生产能力，减少了初期开拓工程量，降低了生产成本。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明充分利用矿体走向与倾向之间的关系，通过调整露天采场工作线、工作面的布置及推进方向，有效的避免了开采台阶坡面上出现三角矿带，有利于提高资源回收率并降低贫化，简化矿床开采施工组织，降低开采成本。该发明将工作面布置成“┛”形，使爆堆更集中，大块率降低，减少了二次破碎费用，可取得更好的爆破效果；该发明通过工作线及其上采区的优化设置，使工作线更长，采区利用率更高，采场内可设置更多的采装设备，采场生产能力更大；该发明通过优化采场出入沟与矿体产状之间的关系，使重车爬坡高差降低，运输功得到降低，降低了初期开拓工程量及运输成本。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本发明露天采场的俯视图；

图2为本发明露天采场的Ⅰ-Ⅰ剖面图；

图3为本发明露天采场的Ⅱ-Ⅱ剖面图；

图4为“┛”形工作面穿孔待爆区放大图；

图5为“┏”型开段沟放大图；

图6为“┛”形工作面放大图。

图中：1-倾斜运输沟道；2-水平缓冲平台；3-沿矿体倾向倾斜运输平台；4-沿矿体走向水平运输平台；5-“┏”型开段沟；6-运输汽车；7-挖掘机；8-潜孔钻机；9-铲装区；10-穿孔待爆采区；11-炮孔；12-缓倾斜矿体；13-采场总出入口；14-倾斜开采分层底板；15-矿体底板；16-“┛”形工作面；17-拟新开工作面。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”、“东”、“西”、“南”、“北”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1至图5所示，本实施例所述的一种缓倾斜矿体的露天开采方法，矿体呈东西走向，向南倾斜，倾角4度。采场内设置有多个倾斜运输沟道1，相邻倾斜运输沟道1之间设置有长度至少为30m的水平缓冲平台2，“┏”形开段沟5边缘设置有沿矿体倾向倾斜运输平台3和沿矿体走向水平运输平台4，挖掘机7和运输汽车6位于“┏”形开段沟5的铲装区9；挖掘机7将爆破后的矿石或岩石挖掘后装入运输汽车6内，运输汽车6装满矿石或岩石后，沿开采分层倾斜底板14、水平缓冲平台2及倾斜运输沟道1运输，然后通过采场总出入口13运输出采场，潜孔钻机8在穿孔待爆采区10进行穿凿炮孔11，炮孔11的轴线与“┛”形工作面17的两条边的水平投影夹角均呈45°，然后在炮孔11中装入炸药进行爆破，正常采剥作业采用多排孔排间微差爆破，临近最终边坡处采用逐孔爆破以减少爆破震动对边坡的影响，缓倾斜矿体12的倾斜方向为向下倾斜，缓倾斜矿体12的倾角α为4°。

开采时，在缓倾斜矿体12较低的一角设置采场总出入口13，所述采场总出入口与外部开拓运输公路连通；与缓倾斜矿体12的倾斜方向平行等厚度划定各开采分层；高差为14m，倾斜运输沟道1的倾斜方向与缓倾斜矿体12的倾斜方向相反，倾斜运输沟道1的坡度为10%；当倾斜运输沟道1掘进至首采矿分层底板时，开始掘进“┏”形开段沟5，“┏”形开段沟5沿着缓倾斜矿体的倾斜方向和缓倾斜矿体走向方向两个方向掘进，开段沟内形成两个“┛”形工作面16，然后以这两个“┛”形工作面16作为开采面进行开采，其中一个“┛”形工作面16作为铲装区进行矿岩铲装作业，另一个“┛”形工作面16作为穿孔待爆区进行穿孔和实施中深孔爆破作业，潜孔钻机8穿凿炮孔11时，炮孔11的轴线与“┛”形工作面16的两条边的水平投影夹角均呈45°，然后在炮孔11中装入炸药进行爆破，其中一个“┛”形工作面16作为铲装区9时，另一个“┛”形工作面16作为穿孔待爆区10，两采区交替进行铲装和爆采；然后继续沿着缓倾斜矿体12的倾斜方向和走向方向两个方向推进工作面，当开段沟5的两个端头长度达到一定长度后，在其端头上继续向其推进方向掘进一定长度的拟新开工作面17，形成新的“┛”形工作面16，然后增加铲装、运输及穿孔设备；当首采矿分层的底部达到要求宽度后，沿着倾斜运输沟道1的方向向下掘进第二采矿分层的倾斜运输沟道1，控制首采矿分层的倾斜运输沟道1与第二采矿分层的倾斜运输沟道1之间设置有长度至少为30m的水平缓冲平台2，当倾斜运输沟道1掘进至第二采矿分层底板14时，重复首采分层的开段、开采方法对第二采矿分层进行开段和开采，首采分层与第二分层开采作业同时进行，控制首采分层的工作线超前第二分层工作线至少50m的开采距离；当第二分层底部达到要求宽度后，继续沿着倾斜运输沟道1的方向向下掘进下一采矿分层倾斜运输沟道1，控制上下相邻两分层的倾斜运输沟道之间设置有长度至少为30m的水平缓冲平台2，重复首采矿分层的开段、开采方法对下一分层进行开段、开采，上部两个分层开采与下一分层开采同时进行作业，控制上下相邻分层的工作线至少50m的超前开采距离；以此类推，依次对每个开采分层进行掘沟、开段和开采，上下分层同时作业，直至最后一个开采分层掘沟、开段完成，采场内多个开采分层可以同时进行开采作业；采出矿岩在采装区9用挖掘机7铲装入自卸汽车6，通过倾斜开采分层底板14以及各分层倾斜运输沟道1从采场总出入口13运出采场。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (3)

1.一种缓倾斜矿体的露天开采方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：选择采场总出入口：选择缓倾斜矿体较低的一角作为采场总出入口，所述缓倾斜矿体的倾斜方向为向下倾斜，缓倾斜矿体的倾角为α，缓倾斜矿体的倾角α为0-10°，所述选择的采场总出入口与采场外部开拓运输公路连通；

S2：划定各开采分层：与缓倾斜矿体的倾斜方向平行等厚度划定各开采分层，各开采分层的倾斜方向与矿体倾斜方向一致，倾角与矿体底板倾角一致，最下一个分层的底板即为矿体底板；

S3：开拓倾斜运输沟道：自采场总出入口开始，向下掘进倾斜运输沟道，倾斜运输沟道的倾斜方向与缓倾斜矿体的倾斜方向相反，坡度为i；

S4：首采分层开采：当倾斜运输沟道掘进至首采分层底板时，开始沿缓倾斜矿体倾向掘进开段沟，开段沟较高的一端掘至矿体上部边界后，然后再沿着缓倾斜矿体的走向掘进开段沟，形成一个“┏”形开段沟，然后以这个“┏”形开段沟端部的两个“┛”形工作面作为开采工作面进行开采，其中一个“┛”形工作面作为铲装区进行铲装矿岩作业，另一个“┛”形工作面作为穿孔爆破区进行穿凿炮孔和实施中深孔爆破作业；穿孔爆破区内采用潜孔钻机穿凿炮孔，炮孔的轴线与“┛”形工作面的两条边的水平投影夹角均呈45°，然后在炮孔中装入炸药进行爆破，正常采剥爆破采用多排孔排间微差爆破，临近最终边坡附近采用逐孔起爆以减少爆破震动对最终边坡的影响；其中一个“┛”形工作面作为铲装区时，另一个“┛”形工作面作为穿孔爆破区，两个采区交替进行铲装和穿孔爆破；然后继续沿着缓倾斜矿体的倾斜方向和缓倾斜矿体走向方向两个方向推进工作面，当“┏”形开段沟的两个端头长度达到一定长度后，在其端头掘沟形成新的“┛”形工作面，然后增加铲装、运输及穿孔设备；

S5：其他分层开采：当首采分层的底部达到要求宽度后，沿着倾斜运输沟道的方向向下掘进第二开采分层的倾斜运输沟道，控制首采分层的倾斜运输沟道与第二开采分层的倾斜运输沟道之间有长度至少为30m的水平缓冲平台，当倾斜运输沟道掘进至第二开采分层底板时，重复S4中首采分层的开段、开采方法对第二开采分层进行开段和开采，首采分层与第二开采分层同时进行开采作业，控制首采分层的工作线超前第二开采分层工作线至少50m的开采距离；当第二开采分层底部达到要求宽度后，继续沿着倾斜运输沟道的方向向下掘进下一分层的倾斜运输沟道，控制上下相邻两分层的倾斜运输沟道之间设置有长度至少为30m的水平缓冲平台，重复S4中首采分层的开段、开采方法对下一分层进行开段、开采，上部两个分层与下一分层同时进行开采作业，控制上下相邻分层的工作线至少50m的超前开采距离；以此类推，依次对每个开采分层进行掘沟、开段和开采，上下分层同时作业，直至最后一个开采分层掘沟、开段完成，采场内多个分层可以同时进行开采作业；

S6：采出矿岩的运输：自卸汽车通过采场总出入口进入采场，通过倾斜运输沟道到达各开采分层，汽车通过缓倾斜分层底板行驶至铲装区，然后采用挖掘机铲装矿岩并装入自卸汽车内，自卸汽车通过缓倾斜分层底板以及各开采分层倾斜运输沟道从采场总出入口驶出采场。

2.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体的露天开采方法，其特征在于，S3中所述倾斜运输沟道的坡度为i为0-10％。

3.根据权利要求1所述的一种缓倾斜矿体的露天开采方法，其特征在于，S2中等厚度的厚度为8-20m。