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6 2 化 工 矿 l l I 技 术 1 9 9 4 年 关于确定 英坪露天矿 台阶 高度之我见 ． 张 丛 挂一 一 贵 州 瓮 襦 矿 肥 基 地 厂 7 f | 摘要 英坪露天 矿目前山坡露天开采部分的剥离秆采矿台阶高度设计均为 l m 通过对穿孔设备 和采掘设备配置、 地形条件及地质资料的具体分析， 认为剥离和采矿台阶高度为 6 m较为台理。这既有利 ． 于 穿 籼 薹 薹 矛 f 高 蔚 产 r、 荚 键 调 山 捌 竺龟 堕 监潞 配 置 地 质 特 征 习 f ， 叮 ’ 、 台阶高度是露天矿工作面主要参数之一 ， 其大小受挖掘机工作参数、 矿床开采强度以及 运输条件等多因素制约。该参数确定的台理与 否， 不仅影响采装工作， 而且影响露天矿其他生 产过程的顺利进行。 英坪露天矿始建于 1 9 9 0年 l 1月． 设计规 模为年产磷矿石原矿 2 5 0万 t ， 剥离量为 1 2 5 0 万 t 首采荚坪矿段 I 号坑， 开采境界走向长约 1 2 0 0 m， 宽 8 2 0 m。1 2 1 B in水平至 1 4 0 0 m水平为 山坡露天开采 ， 1 O 9 0 m水平至 1 2 1 0 m水平为凹 陷露天开采 矿体南北走向， 倾角 2 0 。 ～ 5 。 ， 属 缓 倾斜 或 中等倾斜 中厚矿 体， 平 均厚 度 l 3 3 5 m， 顶板是硅质自云岩 ， 底板是硅质岩。开拓 方式为汽车运输 ， 剥离和采矿 台阶设计高度均 为 1 0 m。目前， 矿山基建部分已进入扫尾阶段 ． 今年将进行采选负荷联动试车和试生产。现在 部分采矿设备 已经投入运行 ， 根据设备的配置 情况， 对照矿体的赋存条件和地形特征， 现笔者 对 台阶高度确定合理与否从以下四方面加以探 讨 l 穿孔设备 原设计中， 矿石穿孔设备采用 } 2 7 ra m液 压钻 ， 上覆 岩土穿 孔设 备采 用 2 5 0 m r n牙轮 钻 目前液压钻已投入使用 兼顾矿岩钻孔 ． 型 号 为 R OC 8 4 2 H C一 1 2 At c 0 p ∞ ， 配 直 径 1 0 2 、 1 1 5 、 1 2 7 r n m3种钻头． 钻杆直径 5 2 ra m， 钻 杆长度 3 ． 6 m ／ 根， 钻孔速度 3 2 r n ／ h ， 最大风压 1 ． 0 5 Mp a ， 移动速度 3 ． 7 k m ／ h 。根据现场观察 ， 由于 矿岩 节理裂 隙发肓 ， 在钻 孔 过程 中， 有 l 0 左右的矿岩被裂解成 1 0 ra m以下的颗粒。 围孔壁与钻杆间隙过太 ， 加之裂隙的耗散 ． 风压 经损失后 已不足以有效地排除这些粒状矿岩 ， 致使钻孔多被回填堵塞。随着钻孔加大或使用 ] 2 7 m r a钻头时 ． 这种现象尤为明显， 如图 l 。 尤其在钻孔深度达 3 根钴杆以后 ． 因不能及时 有效地排除粒状矿岩 ， 极易发生卡钻现象 ， 导致 经常提杆和卸杆时间大大超过钻进时间， 作业 效率降低 由于设计 台阶高度为 1 0 m． 钻孔超深 l 、 l ～1 ． 6 m， 这样就需 根钻杆来完成单孔的 钻进 ， 无疑拆卸杆次数增鸟 ． 效率会更低 。 图 l 钻孔特性曲线 笔者认为 若将台阶高度降为 6 m， 每次成 孔仅霭 2 根钻杆完成 ． 可大大提高成孔速度， 而 维普资讯 第 2 3 卷第 5 期 化 工 矿 山 技 术 6 3 固台阶高度降低造成钻机频繁移动的工效损 失， 可利用该机行走、 对位操作灵活的特点及时 移钻， 由减少卡钻堵塞和拆卸杆节约的时间加 以弥补。另外 ， 由于钻孔深度的降低， 爆破的夹 制作用减少 ， 既避免了根底的大量产生， 又克服 了后冲的发生。 后冲减少后 ， 在顶板围岩和矿体 的下次爆破钻孔中， 临近台阶坡顶线的开孔条 件得以改善 ， 并避免边坡失稳 由于该矿山坡露 天开采部分的剥离物只有 6 0 需进行爆破松 动， 按液压钻作业能力和配置数量， 辅以 D I O N 推土机进行裂士集堆 ， 可以满足剥离物的采装 工作要求 ， 因此 山坡露天开采部分可不考虑使 用 2 5 0 m m的牙轮钻机。 2 采掘设备 英坪矿配置的挖掘设备 ． 采矿用K O MA T S U WA 8 0 0 2型 装 载机 ， 剥 离 用 H 1 T A C H I E X1 8 0 0 型液压铲， 为了在装载过程中处理顶、 底板三角体或台阶坡面伞岩 ， 用 D I O N推土机 辅助作业。由于 E X 1 8 0 0 液压铲在最大挖掘半 径时挖掘高度仅为 d m， 台阶高度过高， 会在台 阶坡顶线处出现伞岩 ， 危及采剥安全， 或在岩石 顶板出现大量三角体 如图 2 ， 需用推土机将 其从台阶倾斜面上集堆到运输平台进行装载 若台阶高度 降至 6 m， 则无需推土机辅助作业 ， 液压铲可直接挖掘 ， 从而节省设备提高工效 ， 并 提高作业的安全性 、 ＼ 、 ， ， ／ 图 2 台阶伞岩及三 角体示意图 岛 牵岩I 扁 2 顶 底 板三 角体 } 矿岩倾角 } 台阶坡面角 3地形 条件 由于地形条件所限， 山坡露天开采音 盼 可 分为南北两个采区J 覆岩土水平厚度为 6 0 ～ 1 0 0 m， 台阶走向平行矿体走向， 长度仅为 1 2 0 ～ O O m， 矿岩运输采用 T E R E X 3 3 1 1 E自卸汽车。 设计道路宽度为 l 5 ～ 1 8 m， 最大纵坡 ≤ 8 ， 最 小曲率半径 ≥2 0 m。 台阶高度为 1 0 m时， 按道路 要求， 所需出入沟长度不得_ 了 2 C n -, 。 受场地 和道路技术条件限制， 出入沟只能平行或小交 角斜交走向布置， 这样必然造成铲装作业场地 狭窄 ， 实际可提供穿爆侧 k 的矿岩量减少， 制约 了穿孔、 爆破、 装载和运输效率的正常发挥， 而 且 出入沟开沟和保留时间相对较长， 还将使上 部采矿和下部剥离工作线难于台理布置和正常 推进。 若台阶高度降至 6 m， 出入淘纵坡提高到 l 0 经 现场 测试和 厂商认 同， 此坡 度 满足 3 3 1 1 E自卸车正常行驶 ， 则出入沟可在台阶的 两端或中部， 垂直或斜交矿体走向任意布置， 可 最大限度地提供采掘作业场地 ， 避免道路和工 作面空间重叠相互影响， 且固掘沟工程量减少 而加速新水平的准备 ， 利于强化开采 4 地质资料 有关地质资料表明， 矿石中 ； 0全矿段平 均含量达 5 ． 1 2 ， 选矿难度已经很大， 加之顶 板为硅质自云岩 ， 若开采不当易使矿石贫化， 给 矿石的深加工带来不良影响。 矿体的倾角为2 ～ 4 5 。 ， 平均厚度仅有 1 3 ． 3 5 m， 自然坡度为岩层 顺向坡， 设计时矿层底板为下盘最终边帮， 故采 剥工作线只能从顶帮向底帮推进 这样， 矿岩混 采 宽度随台阶高度的增加而增加， 矿石的损失 与贫化也固之而增大 如图 3 。 当台阶高度由 增至 时， 矿岩混采宽度由刮者至 ， 大面积的 矿岩混采， 将大大降低采出的原矿品位。 所以适 当 降低台阶高度， 也是降低矿石贫化损失的一 个重要措脑。 在美国， 使用钻孔与采装 运设备等级与英 下转 5 6 页 譬 一 一 r - ● 』 维普资讯 5 6 化 工 矿 山 技 术 1 9 9 4 缸 表 3 台阶高度 由 1 5 m增至 1 8 m 时的边际运费率 当量景数 9 0 里 1 竺 8 0 27 0 3 6 0 1 ． ol 2．1 6 9 ．6 9 3 O 0 0 ． 3 0 0 ． 8 6 1 ．3 5 1 B2 1 ． 0 1 m 29 6 0 0． 96 1 ． 们『 吼 2 O 吼 30 0 57 表 4 台阶高度由 1 8 m增至 2 0 m 时的边际运费率 当 量 系 数 ． 竺 一 90 18 0 2 70 3 6 0 2 7一 吼 9 6 1 28 1 ． 7 一m 4 9 0 ．9 4 0 ． 52 O 7 2 o nl 2 r 二 丽 一0 埘 0 ． 1 5 3 4 0 0 1 0 l 6 3 几点结论 3 ． 1 从表 1可以看出， 当台阶高度 由 I O n 3 增 至 1 2 m时， 在最终采深为 9 0 m至 3 6 0 m， 当量系 数为 1 至 3 ， 当量运距不大于 3 5 0 0 m的范围内， 卡车运费普遍降低。这一结果可以部分地解释 露天矿开采 由过去的较低台阶发展到当前普遍 采用的 1 2 m台阶的原因。 3 ． 2 比较表 2 与表 1 可以看出， 当台阶高度 由 1 2 m增至 1 5 m时， 卡车运费的变化情况与上述 的情况基本相同。 但是 ， 卡车运费降低的幅度有 所减少 ， 且当最终采深为 9 0 m和当量系数为 3 时， 运 费升高 0 ． 3 5 ， 此结果以及露天采矿设 备的大型化， 也可以部分地解释一些现代露天 矿采用 I 5 m台阶的原 固。 3 ． 3 将表 3 与表 I 、 表 2比较可以看出， 当台 阶高度由 1 5 m增至 1 8 m时 ， 运费的降低幅度较 前二种情 况下的降低幅度显著减少， 且有二例 运费升高 的情况， 增加量分别为 0 ． 3 0 和 1 ． 。 1 。 3 ． 4 从表 d中可以看 出， 当台阶高度 由 1 8 m 增至 2 0 m时， 运 费的 降低幅度甚微， 降低的范 围亦很有限， 即仅当当量 系数为 I 和 2且最终 采深为 1 8 0 2 7 0 m之间时， 运费才降低。 3 ． 5 数值分析还表明， 运 费的相对变化在一定 程度上也受采场底长和地表运距的影响。采场 底长和地表运距越大， 运 费的相对变 化幅度越 小， 提高台阶高度对运输经济效果的改进越不 显著 。 4 参考文献 1 李仲学． 深凹露天矿最佳台阶高度的探讨． 化2 1 2 - 山技术 ． 1 99 3， 5 2 牛成馋 论探凹露天矿妁高台阶开采． 中国矿业 ． 1 9 9 2 ． 1 3 陈广平、 刘琦． 台阶高度与矿岩运输功含量的关系． 中国矿 业 1 9 9 3 ， 1 上接 6 3页 囤 3 矿 昆 采示意图 坪矿类同的露天矿山， 台阶高度均在6 m左右， 既有利于控制爆破效果， 又便于设备采装， 还有 利于降低矿石贫化损失， 更主要的在于堑沟的 布置和施工变得容易。 综上所述， 笔者建议将英 坪矿原设计 1 O m台阶高度调整为 6 m。 De t e r m i na t i o n o f b e n c h h e i g h t o f Yi ng p i n g Sur f a c e M i n e Z h a n g Qi u we i Ⅵ n g 向 Mi n e＆ F e r t i l i z e r B a s e Ab s t r a c t h mp 蛳 d f h t h e d 鸥n 耐 l O m b e n c h h o i g h t 12 1 1 t i“ g l3 [ 一 ly c mp ．t o y e a i n I mk mi n i n g o f Y i n 印 j n g S u r f a c e Mi n e ．k 鲫 ] f 6 m f o r mi n i n g a n d s t r i p p i n g b e n c h ∞ o d mo l r c a ⅧMo li e - ∞ I 】gt o O i s o nd fi r i l l i n ． g c x c a v a t i n g e q u J ,n e n t a n d∞ mJ lod na l y s is 。 f ∞p o a c o n d i t i o n s a n d g e o g r a p h ic [ n o r ma - n m ．S u c h b e n c h 曲 【 t 【 。a Nc v b 叶l c r e q u i p me n t e f f i e [ e n c y，lo we r o ∞ dil u t io n a n d, Nni n g 1 a n d I 县 h o r o g r a d e ． Ke ywo r d s B mi f fi n g ．B e n c h h e i g h t ，E q u J p r n c ,r , t d i s D 一 Ⅱ o n ． R 。 g r a p l 1 a n d g c c g r a p Nc f c a t u t c s 维普资讯