1.本发明涉及矿山开采设计技术领域，更具体的说是涉及一种松软结构露天矿山多分层开采方法及系统。
背景技术：
2.露天
采矿是一个移走矿体上的覆盖物，得到所需矿物的过程，一般包括穿孔、爆破、采装、运输、排土等作业流程，露天采矿的优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低、适用于大型机械施工。自上而下台阶式开采是露天矿山安全、可靠、成熟的开采方法，实施的前提是开拓运输道路可以修筑到采场的最高开采台阶。小型露天采石场多因矿权范围较小、地形高差较大等原因，无法修筑直通采场最高开采台阶的运输道路。
3.现有技术中小型露天采石场存在的问题：
①无分层的“一面墙”方式开采；
②虽有分层，但分层高度不合理、作业平台窄，导致工作帮坡角大于最终边坡角；
③高阶段小分层开采方式，分层开采顺序不合理，一个开采周期结束，形成新的“一面墙”。三种状况均存在滑坡的重大的安全隐患。因此，对本领域技术人员来说，如何解决“一面墙”式开采所存在的安全隐患问题，是亟待解决的问题。
技术实现要素：
4.有鉴于此，本发明提供了一种松软结构露天矿山多分层开采方法及系统，以解决背景技术中存在的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种松软结构露天矿山多分层开采方法，具体步骤包括如下：
6.确定露天矿山的开采境界；
7.在所述开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；
8.按照从上往下的顺序依次开采所述分层矿层。
9.可选的，所述开采境界的确定方法为：
10.步骤一、确定经济合理剥采比；
11.步骤二、确定露天采场最终边坡构成要素，即：台阶高度、台阶坡面角、安全平台宽度、清扫平台宽度、最终边坡角、最小底部宽度；
12.步骤三、沿着采矿权范围线，圈定露天采场最终境界的上口，采矿权范围线形成第一个台阶的坡顶线；
13.步骤四、根据步骤二中确定的露天采场边坡构成要素，自上而下圈定开采境界，在圈定开采境界的过程中，结合矿体赋存状态，调整各分层台阶线位置，降低平均剥采比，优化开采境界；
14.步骤五、计算露天采场开采境界内分层矿岩量及平均剥采比。
15.可选的，在对任意相邻的两层所述分层矿层中的上层分层矿层进行回采时，预留
预设厚度的底部保留矿层不回采，所述底部保留矿层作为下层分层矿层的矿层顶板。
16.可选的，还包括开设炮孔和设置起爆方式，所述开设炮孔的步骤为：布置作业面：将开采区沿覆盖层坡面分层为若干层作业面，每层作业面竖直方向的高度相同，所述每层作业面竖直方向的高度为挖掘机挖掘能力的最大高度；布置起爆网络：在工作面上布置起爆网络，所述起爆网络为微差爆破起爆网络，所述起爆网络包括若干相互间隔设置的炮孔；钻孔：在所述炮孔的布置位置钻孔。
17.可选的，所述设置起爆方式的步骤为：根据所述微差爆破起爆网络在所述钻孔中装填炸药和非电毫秒雷管；根据布置的所述微差爆破起爆网络起爆。
18.可选的，在对任一所述分层矿层进行开采之前，先在所述分层矿层中掘出巷道，所述巷道包括切眼、回风顺槽、回撤通道和运输顺槽。
19.可选的，还包括使用挖掘设备，平整作业平台，清理开采单元坡面上的浮石，然后将装运平台上的碎石运往破碎站。
20.另一方面，还提供一种松软结构露天矿山多分层开采系统，包括开采境界确定模块、分层模块、开采模块；其中，
21.所述开采境界确定模块，用于确定露天矿山的开采境界；
22.所述分层模块，用于在所述开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；
23.所述开采模块，用于按照从上往下的顺序依次开采所述分层矿层。
24.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种松软结构露天矿山多分层开采方法及系统，具有以下有益的技术效果：
25.(1)提供了一套操作性较强的分层开采方法，按照本发明确定的技术参数和开采顺序实施分层开采法，能够使采场的工作帮始终处于分层状态，避免形成“高架头，一面墙”采场边坡，预防坍塌、滑坡等事故的发生。
26.(2)利用科学技术改进开采工艺，提升了露天开采工作经济效益、工作效率，以及保证现场施工安全；
27.(3)直接利用上层分层矿层预留预设厚度的底部保留煤层作为下层分层矿层中工作面的矿层顶板，无需像现有技术中一样铺网，简化了工艺，降低了开采成本，大幅提高了开采效率。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.图1为本发明的方法流程图；
30.图2为本发明的系统结构图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.本发明实施例公开了一种松软结构露天矿山多分层开采方法，如图1所示，具体步骤包括如下：
33.s1、确定露天矿山的开采境界；
34.s2、在开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；
35.s3、按照从上往下的顺序依次开采分层矿层。
36.进一步的，要想提高露天矿产开采的经济效益和工作效率和质量，就必须要对矿山的境界、剥采比进行计算了解。在实际开采过程中最小底宽和最大底宽，选取合适的边坡角对矿山进行开采，这样便能够使得矿产开采的经济效益得到最大化提升。确定露天开采境界有几个主要原则：
37.(1)境界剥采比不得大于经济合理剥采比。这个原则是nj≤njh。其实质是开采境界内境界层矿石的露天开采成本不超过地下开采成本，从而使整个矿床露天与地下联合开采的总成本最小化或总利润最大化。该原理应用简单方便，已广泛应用于露天天然矿山的设计中。其最大的缺点是确定的露天开采境界不能直接控制露天矿的投资和生产成本(生产剥采比)。
38.(2)平均剥采比不得大于经济合理剥采比
39.平均剥采比不得大于经济合理剥采比，即np≤njh。该原则的实质是使露天开采境界内所有储量的露天开采总成本小于或等于该部分储量的地下开采总成本。根据该原则划定的露天开采境界，较用nj≤njh原则，可能导致资本剥离量大、投资大、基建时间长。在露天开采过程中，也可能使生产剥采比在一定时间内超过允许值，使企业长期处于亏损状态。对于一些有价值的有色、
稀有金属矿床，为了扩大露天开采，减少矿石损失和贫化，可以利用这一原则划定露天开采境界，从而扩大露天开采储量。该原理也可用于确定近水平矿体或鸡窝状矿体的露天开采境界。
40.(3)生产剥采比不得大于经济合理剥采比
41.生产剥采比不得大于经济合理剥采比，即ns≤njh。这一原则的实质是，当露天矿在任何生产周期内按正常运行的工作坡角生产时，其生产剥采比不超过经济合理的剥采比，反映了露天矿开采生产剥采比的变化规律。
42.结合上述原则，在本实施例中，开采境界的确定方法为：
43.s11、确定经济合理剥采比；
44.s12、确定露天采场最终边坡构成要素，即：台阶高度、台阶坡面角、安全平台宽度、清扫平台宽度、最终边坡角、最小底部宽度；
45.s13、沿着采矿权范围线，圈定露天采场最终境界的上口，采矿权范围线形成第一个台阶的坡顶线；
46.s14、根据步骤二中确定的露天采场边坡构成要素，自上而下圈定开采境界，在圈定开采境界的过程中，结合矿体赋存状态，调整各分层台阶线位置，降低平均剥采比，优化开采境界；
47.s15、计算露天采场开采境界内分层矿岩量及平均剥采比。
48.分层坡面角是指开采单元边坡与作业平台之间的夹角，确定分层坡面角主要考虑边坡的稳定性和爆破作业的装药因素，角度过大不利于边坡的稳定，过小不利于爆破作业的装药，所以在本实施例中分层坡面角为75度。
49.进一步的，还包括开设炮孔和设置起爆方式。
50.开设炮孔的步骤为：布置作业面：将开采区沿覆盖层坡面分层为若干层作业面，每层作业面竖直方向的高度相同，每层作业面竖直方向的高度为挖掘机挖掘能力的最大高度；布置起爆网络：在工作面上布置起爆网络，起爆网络为微差爆破起爆网络，起爆网络包括若干相互间隔设置的炮孔；钻孔：在炮孔的布置位置钻孔。
51.设置起爆方式的步骤为：根据微差爆破起爆网络在钻孔中装填炸药和非电毫秒雷管；根据布置的微差爆破起爆网络起爆。
52.在对任一分层矿层进行开采之前，先在分层矿层中掘出巷道，巷道包括切眼、回风顺槽、回撤通道和运输顺槽。
53.在对任意相邻的两层分层矿层中的上层分层矿层进行回采时，预留预设厚度的底部保留矿层不回采，底部保留矿层作为下层分层矿层的矿层顶板。
54.此外，还包括使用挖掘设备，平整作业平台，清理开采单元坡面上的浮石，然后将装运平台上的碎石运往破碎站。
55.本发明实施例2公开了一种松软结构露天矿山多分层开采系统，如图2所示，包括开采境界确定模块、分层模块、开采模块；其中，
56.开采境界确定模块，用于确定露天矿山的开采境界；
57.分层模块，用于在开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对露天矿山依次划分各分层矿层；
58.开采模块，用于按照从上往下的顺序依次开采分层矿层。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
60.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。技术特征：
1.一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，具体步骤包括如下：确定露天矿山的开采境界；在所述开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；按照从上往下的顺序依次开采所述分层矿层。2.根据权利要求1所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，所述开采境界的确定方法为：步骤一、确定经济合理剥采比；步骤二、确定露天采场最终边坡构成要素，即：台阶高度、台阶坡面角、安全平台宽度、清扫平台宽度、最终边坡角、最小底部宽度；步骤三、沿着采矿权范围线，圈定露天采场最终境界的上口，采矿权范围线形成第一个台阶的坡顶线；步骤四、根据步骤二中确定的露天采场边坡构成要素，自上而下圈定开采境界，在圈定开采境界的过程中，结合矿体赋存状态，调整各分层台阶线位置，降低平均剥采比，优化开采境界；步骤五、计算露天采场开采境界内分层矿岩量及平均剥采比。3.根据权利要求1所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，在对任意相邻的两层所述分层矿层中的上层分层矿层进行回采时，预留预设厚度的底部保留矿层不回采，所述底部保留矿层作为下层分层矿层的矿层顶板。4.根据权利要求1所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，还包括开设炮孔和设置起爆方式，所述开设炮孔的步骤为：布置作业面：将开采区沿覆盖层坡面分层为若干层作业面，每层作业面竖直方向的高度相同，所述每层作业面竖直方向的高度为挖掘机挖掘能力的最大高度；布置起爆网络：在工作面上布置起爆网络，所述起爆网络为微差爆破起爆网络，所述起爆网络包括若干相互间隔设置的炮孔；钻孔：在所述炮孔的布置位置钻孔。5.根据权利要求4所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，所述设置起爆方式的步骤为：根据所述微差爆破起爆网络在所述钻孔中装填炸药和非电毫秒雷管；根据布置的所述微差爆破起爆网络起爆。6.根据权利要求1所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，在对任一所述分层矿层进行开采之前，先在所述分层矿层中掘出巷道，所述巷道包括切眼、回风顺槽、回撤通道和运输顺槽。7.根据权利要求1所述的一种松软结构露天矿山多分层开采方法，其特征在于，还包括使用挖掘设备，平整作业平台，清理开采单元坡面上的浮石，然后将装运平台上的碎石运往破碎站。8.一种松软结构露天矿山多分层开采系统，其特征在于，包括开采境界确定模块、分层模块、开采模块；其中，所述开采境界确定模块，用于确定露天矿山的开采境界；所述分层模块，用于在所述开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；
所述开采模块，用于按照从上往下的顺序依次开采所述分层矿层。
技术总结
本发明公开了一种松软结构露天矿山多分层开采方法及系统，涉及矿山开采设计技术领域。具体步骤为：确定露天矿山的开采境界；在所述开采境界的基础上，根据最大开采高度、分层高度、分层坡面角、作业平台宽度和分层数对所述露天矿山依次划分各分层矿层；按照从上往下的顺序依次开采所述分层矿层。本发明提供了一套操作性较强的分层开采方法，按照本发明确定的技术参数和开采顺序实施分层开采法，可以提升露天开采工作经济效益、工作效率，以及保证现场施工安全。现场施工安全。现场施工安全。
技术研发人员：陈立军
受保护的技术使用者：中铁十九局集团矿业投资有限公司
技术研发日：2022.04.12
技术公布日：2022/7/1
声明：
“松软结构露天矿山多分层开采方法及系统与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中铁十九局集团矿业投资有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
