露天矿山高台阶多分层开采方法与流程

519 编辑：中冶有色技术网来源：马钢集团设计研究院有限责任公司

2023-09-27 11:57:49

本发明涉及矿山开采技术领域，更具体地说是一种露天矿山高台阶多分层开采方法。

背景技术：

目前国内露天矿山，特别是中小型民营企业露天矿山，或多或少的存在高台阶(大部分为高陡边坡，即单台阶高度过高，坡面角过大；或最终留设的安全平台和清扫平台小于设计要求值，导致最终边坡角过大等)。随着我国社会的不断发展进步和对安全及环保要求的不断提高，对现有矿山和新建矿山开采要求也不断提高，对历史遗留矿山(特别是开采结束后应复垦或整治而未实施的老矿山)已形成的高台阶(存在安全隐患)实施先治理后复垦的要求也逐步落实。但是，由于存在一部分矿山高台阶的形成，正是矿山在有限的开采范围内，受地形因素的影响造成开拓运输道路无法按矿山道路要求修至上部开采平台，导致最终采取的一面坡式的开采；另一部分矿山高台阶的形成，则是因为矿山企业为实现利益最大化或现场施工队伍施工技术有限，最终留设的安全平台过小，导致最终边坡角过大。在现有技术条件下，还未发现有更好、更安全及更经济的开采方式对高台阶实施开采或整治。

分层开采将矿岩按一定的厚度划分为若干个水平分层，各水平分层上划分矿块，开采时无需分台阶推进，最高水平的矿块直接爆破抛掷至铲装平台，随后爆破其下的水平分层矿块，以此类推；各分层自上而下顺序开采，分层之间保持一个矿块的超前关系，随着开采的同时水平推进，当推进至最终境界时整座矿山开采完毕。该方法是在不能采用台阶式开采的情况下，能够保证开采安全的可行的开采方式，可以省去上山运输公路的修筑，一般只需修筑挖掘机上到各分层凿岩平台的简易道路，节省大量投资，但在爆破后，部分滞留在分层凿岩平台的矿石需要二次转运，增加了生产成本。该方法适合开采山体陡峭，无法修筑上山运输道路，只能在最低层铲装的小型露天采石场。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中坡底爆破后存有矿岩根底的问题，本发明提出一种露天矿山高台阶多分层开采方法，通过采用同时控制高台阶多分层爆破底盘抵抗线和增设工作台阶坡面底部水平炮孔的方式，使各分层爆破后的矿岩体能够按照预定的抛物线，抛掷至下部装载运输平台规定范围内，一方面既解决了运输设备无法到达上部开采平台的困难，另一方面又解决了高台阶作业的安全风险系数，从而减免了清理水平台阶上残渣量，同时还能降低高台阶分层开采的生产成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种露天矿山高台阶多分层开采方法，包括如下步骤：

s1、修筑设备上山道路：从0m水平起坡，修筑设备上山道路，在山顶形成最高水平工作平台；在矿堆11底部设置装岩平台；

s2、划分开采单元：根据露天矿山已有矿山高度、台阶坡面角以及原始高台阶的宽度，并按矿岩性质及其它因素确定开采终了台阶坡面角和台阶高度，将高台阶边坡划分成n个单元，并分别用数字标示，即单元①、单元②、单元③、单元④、……、单元n；

s3、开设炮孔：首先开采单元①，在单元①的工作台阶水平面上表面成角度倾斜开设工作台阶面炮孔，并在同一台阶的工作台阶坡面上垂直其表面开设工作台阶坡面炮孔，采用浅孔钻机穿孔，炮孔检验完毕后装药爆破，爆破采用乳化炸药；由于增设的工作台阶坡面炮孔能有效解决坡底爆破后存有矿岩根底的问题，减免清理水平台阶上残渣量，所以爆破松动后的矿石能够全部按预设的爆破抛掷线抛掷至下部装运平台预设的矿堆，由装载设备装至运输设备后外运至破碎站；

s4、设置起爆方式：工作台阶面炮孔内及工作台阶坡面炮孔内均装段毫秒导爆管雷管，各炮孔排间采用段毫秒导爆管雷管，每排炮孔孔间采用段毫秒导爆管雷管，采用深孔爆破，导爆管采用非电起爆网络，起爆网络为孔内同段，地表分段；并采用导爆管起爆器起爆，即导爆管雷管逐孔起爆，控制爆破底盘抵抗线宽度为w，w为3～3.5m；

s5、分层开采：采用液压挖掘机对工作台阶稍加清理、平整，为下一步开采单元②工作平台做好准备，重复步骤s3～s4，对开采单元②～n进行开采，完成开采作业。

进一步的技术方案，矿山高度为h，h为+60m～0m；台阶坡面角为α，α为60～75°。

进一步的技术方案，工作台阶面炮孔在工作台阶水平面上表面等间距设置若干组，且相间设置多排；所述工作台阶坡面炮孔在工作台阶坡面上等间距设置若干组。

进一步的技术方案，工作台阶面炮孔的钻孔倾角为70～75°，炮孔直径为90mm，其炮孔间距为a，a为3.5～3.7m；其炮孔排距为b，b为3～3.5m，钻孔超深为1.5m，炮孔深度为11.85m，采用多分层多排孔深孔、逐孔微差松动爆破。

进一步的技术方案，工作台阶坡面炮孔间的孔距与所述工作台阶面炮孔的炮孔间距相同，炮孔内均装10段毫秒导爆管雷管(延期时间为380ms)，炮孔排间采用2段毫秒导爆管雷管(延期时间为25ms)，每排炮孔孔间采用4段毫秒导爆管雷管(延期时间为75ms)。

进一步的技术方案，所述工作台阶水平面的宽度大于等于台阶高度的1/3，该开采方式适用于至少可设置3个水平以上的高台阶，具有较强的可操作性、经济、安全可靠，对历史遗留的中小型矿山高台阶治理具有一定的指导意义。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，通过采用同时控制高台阶多分层爆破底盘抵抗线和增设坡面底部水平炮孔的方式，使各分层爆破后的矿岩体能够按照预定的抛物线，抛掷至下部装载运输平台规定范围内，一方面既解决了运输设备无法到达上部开采平台的困难，另一方面又解决了高台阶作业的安全风险系数，并且能有效解决坡底爆破后存有矿岩根底的问题，减免清理水平台阶上残渣量，同时还可以降低高台阶生产成本，最终在国家法律法规、规范及标准等要求下，有效的解决了高台阶安全隐患问题；

(2)本发明的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，在单元①的工作台阶水平面上表面成角度倾斜开设工作台阶面炮孔，并在同一台阶的工作台阶坡面上垂直其表面开设工作台阶坡面炮孔，爆破松动后的矿石能够全部按预设的爆破抛掷线抛掷至下部装运平台预设的矿堆，再由装载设备装至运输设备后外运至破碎站，从而形成一系列的生产线，提高产能；

(3)本发明的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，采用多分层多排孔深孔、逐孔微差松动爆破；爆破采用乳化炸药，导爆管非电起爆网络，起爆网络为孔内同段，地表分段，采用导爆管起爆器起爆(导爆管雷管逐孔起爆)；每个分层顶部布置2排倾斜炮孔，并于其所在台阶边坡底部布置1排水平炮孔，以控制爆破最小抵抗线在10m以内，最终形成的安全平台宽度不小于最终台阶高度的1/3，最终边坡角小于或等于标准及规范规定的最高限值。

附图说明

图1为本发明的露天矿山高台阶纵向剖切结构示意图；

图2为本发明的露天矿山高台阶多分层开采方式纵向剖切结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明的露天矿山高台阶多分层开采炮孔布置图。

图中：1-台阶坡面角；2-最终边坡角；3-终了台阶坡面角；4-爆破底盘抵抗线；5-台阶高度；6-矿山高度；7-原始地形线；8-分层开采区域；9-工作台阶；10-爆破抛掷线；11-矿堆；12-装载设备；13-运输设备；14-原始高台阶坡面；15-原始高台阶；16-工作台阶面炮孔；17-炮孔间距；18-炮孔排距；19-工作台阶坡面炮孔；91-工作台阶水平面；92-工作台阶坡面；①～n-开采单元。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，如图1所示，小型露天采石场采矿权规定的开采面积为1km2，开采矿山高度6为h，h为+60m～0m，台阶坡面角1为α，α为60～75°。由于矿山前期未在全矿区范围内按设计进行自上而下分台阶开采，于西侧留有宽约50m、长约200m的区域未进行开采，且该侧边帮未留设安全平台和清扫平台，从而形成“一面墙”式的高陡边坡。同时，由于矿山开拓运输道路被破坏，在目前地形较陡的情况下，已无法实现运输设备上山装运矿岩。为解决该区域矿石开采问题，采用一种露天矿山高台阶多分层开采方法，如图1～4所示，具体步骤如下：

s1、修筑设备上山道路：从0m水平起坡，修筑设备上山道路，在山顶形成最高水平工作平台；在矿堆11底部设置装岩平台；

s2、划分开采单元：根据露天矿山已有矿山高度6、台阶坡面角1、原始地形线7、原始高台阶坡面14以及原始高台阶15的宽度l，并按矿岩性质及其它因素确定开采终了台阶坡面角3和台阶高度5，将高台阶边坡划分成n个分层开采区域8，并分别用数字标示，即单元①、单元②、单元③、单元④、……、单元n；

s3、开设炮孔：首先开采单元①，在单元①的工作台阶水平面91上表面成角度倾斜开设工作台阶面炮孔16，并在同一台阶的工作台阶坡面92上垂直其表面开设工作台阶坡面炮孔19，采用浅孔钻机穿孔，炮孔检验完毕后装药爆破，爆破采用乳化炸药；由于增设的工作台阶坡面炮孔19能有效解决坡底爆破后存有矿岩根底的问题，减免清理水平台阶上残渣量，所以爆破松动后的矿石能够全部按预设的爆破抛掷线10抛掷至下部装运平台预设的矿堆11，由装载设备12装至运输设备13后外运至破碎站；

s4、设置起爆方式：工作台阶面炮孔16内及工作台阶坡面炮孔19内均装10段毫秒导爆管雷管，各炮孔排间采用2段毫秒导爆管雷管，每排炮孔孔间采用4段毫秒导爆管雷管，采用深孔爆破，导爆管采用非电起爆网络，起爆网络为孔内同段，地表分段；并采用导爆管起爆器起爆，即导爆管雷管逐孔起爆，控制爆破底盘抵抗线4宽度为w，w为3～3.5m；

s5、分层开采：采用液压挖掘机对工作台阶9稍加清理、平整，为下一步开采单元②工作平台9做好准备，重复步骤s3～s4，对开采单元②～n进行开采，完成开采作业。

本实施例中，如图4所示，穿孔爆破方法：采用浅孔钻机穿孔(倾斜孔和水平孔)，深孔爆破，导爆管非电起爆网络，导爆管起爆器起爆；穿孔参数：工作台阶面炮孔16在工作台阶水平面91上表面等间距设置若干组，且相间设置多排；所述工作台阶坡面炮孔19在工作台阶坡面92上等间距设置若干组；工作台阶面炮孔16的钻孔倾角为70～75°，炮孔直径为90mm，，其炮孔间距17为a，a为3.5～3.7m；其炮孔排距18为b，b为3～3.5m，钻孔超深为1.5m，炮孔深度为11.85m；起爆方式及参数：采用多分层多排孔深孔、逐孔微差松动爆破；工作台阶坡面炮孔19间的孔距与所述工作台阶面炮孔16的炮孔间距17相同，炮孔内均装10段毫秒导爆管雷管(延期时间为380ms)，炮孔排间采用2段毫秒导爆管雷管(延期时间为25ms)，每排炮孔孔间采用4段毫秒导爆管雷管(延期时间为75ms)。每个分层顶部布置2排倾斜炮孔，并于其所在台阶边坡底部布置1排水平炮孔，以控制爆破最小抵抗线在10m以内，最终形成的安全平台宽度不小于最终台阶高度的1/3，最终边坡角2小于或等于标准及规范规定的最高限值。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：包括如下步骤：

s1、修筑设备上山道路：从0m水平起坡，修筑设备上山道路，在山顶形成最高水平工作平台；在矿堆(11)底部设置装岩平台；

s2、划分开采单元：根据露天矿山已有矿山高度(6)、台阶坡面角(1)以及原始高台阶(15)的宽度，并按矿岩性质及其它因素确定开采终了台阶坡面角(3)和台阶高度(5)，将高台阶边坡划分成n个分层开采区域(8)，并分别用数字标示，即单元①、单元②、单元③、单元④、……、单元n；

s3、开设炮孔：首先开采单元①，在单元①的工作台阶水平面(91)上表面成角度倾斜开设工作台阶面炮孔(16)，并在同一台阶的工作台阶坡面(92)上垂直其表面开设工作台阶坡面炮孔(19)，炮孔检验完毕后装药爆破；

s4、设置起爆方式：工作台阶面炮孔(16)内及工作台阶坡面炮孔(19)内均装10段毫秒导爆管雷管，各炮孔排间采用2段毫秒导爆管雷管，每排炮孔孔间采用4段毫秒导爆管雷管；

s5、分层开采：重复步骤s3～s4，对开采单元②～n进行开采，完成开采作业。

2.根据权利要求1所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：步骤s1中，矿山高度(6)为h，h为+60m～0m；台阶坡面角(1)为α，α为60～75°。

3.根据权利要求1所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：步骤s3中，所述工作台阶面炮孔(16)在工作台阶水平面(91)上表面等间距设置若干组，且相间设置多排；所述工作台阶坡面炮孔(19)在工作台阶坡面(92)上等间距设置若干组。

4.根据权利要求3所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：所述工作台阶面炮孔(16)的钻孔倾角为70～75°，其炮孔间距(17)为a，a为3.5～3.7m；其炮孔排距(18)为b，b为3～3.5m。

5.根据权利要求4所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：所述工作台阶坡面炮孔(19)间的孔距与所述工作台阶面炮孔(16)的炮孔间距(17)相同。

6.根据权利要求5所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：所述工作台阶水平面(91)的宽度大于等于台阶高度(5)的1/3。

7.根据权利要求1所述的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，其特征在于：步骤s4中，采用深孔爆破，控制爆破底盘抵抗线(4)宽度为w，w为3～3.5m。

技术总结

本发明公开了一种露天矿山高台阶多分层开采方法，属于矿山开采技术领域。本发明的一种露天矿山高台阶多分层开采方法，根据开采终了台阶坡面角和台阶高度，将高台阶边坡划分成N个分层开采区域，逐步在各开采单元的工作台阶水平面上表面成角度倾斜开设工作台阶面炮孔，并在同一台阶的工作台阶坡面上开设工作台阶坡面炮孔，通过采用同时控制高台阶多分层爆破底盘抵抗线和增设坡面底部水平炮孔的方式，使各分层爆破后的矿岩体能够按照预定的抛物线，抛掷至下部装载运输平台规定范围内，使得最终形成的安全平台宽度不小于最终台阶高度的1/3，最终边坡角小于或等于标准及规范规定的最高限值，以有效解决坡底爆破后存有矿岩根底的问题。

技术研发人员：王春仁;余敏;陈洪;赵迎贵;岳国均;刘金龙;游勋

受保护的技术使用者：马钢集团设计研究院有限责任公司

技术研发日：2020.09.28

技术公布日：2021.01.05

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)