露天矿深深部开采的几个突出问题.pdf

第 3 4卷第 5期 2 0 0 8 年 1 0月 包钢科技 S c i e n c e＆T e c h n o l o g y o f B ant o u S t e e l G r o u p C o r p o r a t i o n Vo 1 ． 3 4． No． 5 O c t o b e r ， 2 0 0 8 露天矿深深部开采的几个突出问题 王 军， 刘 峰， 李富田 包钢 集团 公司白云鄂博铁矿 ， 内蒙古 包头 0 1 4 0 8 0 摘要 文章针对露天矿 山进入 深深部开采后 ， 从边坡 、 爆破 、 供 电、 排水 、 通风 等几个方 面进行分析 ， 阐述 了影 响生 产能力发挥 的问题 ， 提 出了解决 措施 和解决方向 。 关键词 深深部开采 ； 最 终边坡 ； 控制爆破 中图分类号 T D 8 5 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 9 5 4 3 8 2 0 0 8 0 5 0 0 0 5 0 3 Di s c u s s i o n o n a Fe w Ou t s t a n di n g Pr o b l e ms a b o u t t h e De e p M i ni ng f o r a n Ope n p i t Mi n e W A NG J u n， L I U ， L I F u t i a n B a i y u n e b o Mi n e o fB a o t o u S t e e l G r o u p C o r p． ， B a o t o u 0 1 4 0 8 0 ， N e i Mo n g g o l ， C h i n a Abs t r a c t Th i s p a p e r i n d i c a t e s a n d a n a l y s e s a f e w p r o b l e ms i n flu e n c i n g t he p r o d u c tiv e c a p a b i l i t y f r o m t h e s l o p e， e x pl o s i o n， e l e c tr i c i t y s u p p l y， d r a i n a ge， dra u g ht ， e r e． I t p u t s f o r wa r d the s o l u t i o n． K e y wo r d s d e e p mi I l i ng； fin a l s l o pe ； c o n t r o l l e d b l a s t 习 惯上 ， 人 们 把深 凹露 天 矿 自封 闭 圈 以下 1 5 0 m 范围内的开采 ， 称深部 开采 ， 1 5 0 m 以下 的开 采 ， 称深 深部开采 。矿山 的开采 ， 也遵循 “ 少年 、 中 年、 老年” 的 自然规律 ， 生产 能力 由投产 、 到达产稳 产、 最后减产直到闭坑。一般大型露天矿 ， 开采到深 深部后 ， 都要遇到采场条件恶化 ， 限制生产能力的因 素越来越多 ， 影响程度越来越大的问题。 l 边坡 问题 露天矿开采到深深部时 ， 靠界边坡暴露时间长 ， 暴露面积大 ， 受大气 降水 、 风化 剥蚀、 季节变换 热胀 冷缩等因素影响， 原生的软弱层面、 散体、 断层、 节理 内聚力下降 ， 逐步形成不稳定 区域。这些不稳定区 在受到外力扰动作用 时， 失 去平衡 ， 产 生滑块或 滑 体 ， 小到个别块 石， 大到成 千上万立 的岩土下 滑塌 落 ， 对其下部生产 的设备人员形成 巨大的威胁 。在 这种情况下 ， 应靠界 的台阶 ， 因不能减除其上部的威 胁而迟滞 ， 还要 给将来拉运滑塌岩 土， 留下运输 通 道 ， 从而直接影响采矿场的正常接替和推进。 国内外很多矿山的边坡管理实践表 明， 边坡失 稳在一定程度上是可 以预知和预 防的， 应对不稳定 边坡的方法很多 ， 成功的范例不一一列举 。下面是 总结 的经 验 。 1 ． 1 遵 循“ 早 重视 早 发现 早 治理” 的规 律 一 座新建露天矿 山的设计 ， 其最终边坡角的确 定 ， 虽然有一定的地质资料和岩性资料为依据 ， 能够 控制整个采场整体 的稳定性 ， 但对局部 的稳定性 不 能很好地控制 ， 因而在进行矿 山总体设计时 ， 最终边 收稿 日期 2 0 0 7 0 6 3 0 作者简介 王军 1 9 6 9 一 ， 男 ， 内蒙古 四子 王旗 人 ， 采矿高级工程师 ， 现从 事选矿筹备工作。 6 包钢科技 第 3 4 卷 坡角应根据地质和岩性 的变化而变化 ， 不能一概而 论。当然 ， 还应在必要的区域加密勘探 网， 作为设计 依据。 在开采过程 中， 采场逐渐下 降， 台阶逐步靠界 ， 矿岩在垂直方向上暴露 ， 在一定程度上起到补充勘 探的作用 ， 从靠界的第一个台阶产生时， 就应该对靠 界台阶给予足够 的重视 ， 研究其地质结构 、 稳 固性、 岩性变化规律 、 扩展方向， 及时发现可能在将来开采 过程 中， 产生滑塌的部位 ， 必要时进行有针对性的勘 探 ， 实现对不稳定区域的预知 。 探明不稳定 区域后 ， 应找准最佳的治理时间， 尽 早对不稳定 区域进行治理 。把握治理设备可以发挥 效率、 清运道路通畅、 对采场正常推进影响不大的时 机 ， 清削或加固不稳定的边坡 ， 避免滞后处理带来的 人员设备缺乏场地 、 效率低下 、 安全条件恶化等不 良 后果 。需要说明一点， 对不稳定区域的治理 ， 应对该 区域下部发展规模、 规律加以考虑 ， 衔接好后续的治 理工 作 。 1 ． 2 重视 日常边 坡保 护 矿山企业离不开爆破 ， 爆破会产生空气冲击波、 地震波 、 飞石 ， 地震波对边坡产生破坏作用 ； 靠界爆 破会对边坡原岩产生挤压和破碎作用。这些 因素成 为边坡失稳的诱 因， 有 时甚 至成为 主因。因而控制 爆破技术的运用 ， 对保护边坡 ， 非常重要。 水 对边 坡 的影 响很大 。采 场 内及其 周边 的 大气 降水 、 地 下水 对边 坡稳 定性 的 影响 ， 主要 表现 在 2 个 方面 ， 一是边坡岩体的含水量 ， 影响其内聚力⋯。含 水多时， 内聚力下降 ， 岩体易发生塑性变形， 导致边 坡失稳。二是在岩体含水量大 的情况下 ， 由于昼夜 温差、 季节变换的影响 ， 水分热胀冷缩 ， 使致密岩体 变疏松 ， 内聚力下降 ， 易导致岩体失稳。因而往往在 采场外采用截水沟 、 排洪沟等措施 ， 将水引排到远离 采场的地方 ； 采场内采用边坡穿凿泄水孔 、 砌排水沟 的方法 ， 将水引到泵坑 ， 再排 出采场外 。 1 ． 3 根据 失稳边 坡 的成 因科 学治理 从失稳边坡的规模来划分 ， 可分为悬岩、 滑块 ， 滑体。悬岩的治理 比较简单 ， 一般采用人工撬石， 覆 土爆破， 甚至还有人采用火炮轰炸的方法， 使其脱离 母岩 自然塌落到下部平 台。规模稍大的滑块 ， 完整 性较好的情况下， 采用加 固的方法， 完整性较差 的情 况下 ， 采用削坡减载的方法治理 。 滑体的治理方法 由于其成因千差万别 ， 治理方 法多种多样。归纳起来可分为扩帮减缓边坡 角， 局 部加陡或减缓 边坡边坡角 ， 削坡减载 ， 加 固 4项措 施 ， 这 4项措施有时单独使用 ， 有时在边坡 的治理中 联合使用。 扩帮减缓边坡角的方法 ， 主要用在大规模滑体 的治理上， 用 以解决矿 山较大面积的局部边坡 ， 最终 边坡角偏大的问题 。这种治理措施的实质是修正开 采原始设计 ， 一般来说 ， 工程量较大， 矿 山生产过程 中， 很少发生， 运用也很少。局部加陡或减缓边坡角 是指在开采境界内， 加陡稳固区域的边坡角 ， 减缓其 上部或下部对应的不稳定 区的边坡角 ， 使不稳区的 边坡角接 近于 自然安息角 ， 实现稳定边坡 的 目的。 削坡减载在边坡治理 中， 运用最 多。这种措施是运 用人工或 机械将失稳边坡上部的岩土清理拉运 出 去 ， 减小岩土 自重对下部失稳边坡 的影响。加 固边 坡 ， 是指通过多种工程措施 ， 加强失稳边坡的稳 固性 及完整性 。加 固边坡的措施包括挂网、 喷浆、 锚索或 锚杆 、 打抗滑桩、 筑抗滑墙等 J ， 为达到控制滑塌的 目的， 这些措施往往根据现场的具体情况 ， 采用一种 或多种措施联合运用， 才能取得预期的效果。 1 ． 4 适时监测 掌握规律 指导治理 边坡失稳有表象 、 有过程、 有规律 ， 通过位移监 测 、 应力 应变监 测 、 目力 监测 等 手 段 ， 掌 握失 稳 边 坡 存在的一般规律， 对照相类似的滑体治理， 指导确定 治理方案 ， 以及治理措施。 2 爆破 问题 。 露天矿开采到深深部后， 采场空间变小 ， 边坡暴 露面积变大， 对生产爆破提 出了更高 的要求 。随着 近年来爆破技术的进步， 有的问题 已经解决 ， 有的正 在解决 ， 但彻底解决还有待时 日。 2 ． 1 爆破 震 动的 控制 爆破震动对边坡的失稳起 着诱 因或主 因作用 ， 降低爆破地震波 J ， 成为矿 山深深部开采爆破中的 一 个重要课题 。爆破地震波的峰值 ， 与爆破 中单段 起爆药量近似成正 比例关系 ， 因此控制爆破地震波 的强度 ， 要从控制爆破的单段起爆药量着手l 2 J 。 目 前 ， 已成功应用了逐孔起爆技术 ， 即每段起爆药量控 制为单个孑 L 的装药量， 此项技术大大降低 了爆破地 震波的峰值 。但 目前大型露天矿的单孑 L 起爆药量可 达到 0 ． 61 ． 0 t ， 引发的地震波还是较大 ， 能否实现 孔内分段起爆 ， 有待于进一步研究。 2 ． 2 靠界 爆破 控 制 近帮和靠界爆破的控制 ， 对 已暴露边坡 的稳定 第 5期 露天矿深深部开采 的几 个突出问题 7 和新产生的边坡原岩 的完整性 ， 影响甚 大。在近帮 爆破控制方面， 一方面采用逐孔爆破技术 ， 控制地震 波的峰值 ； 另一方面尽可能控制爆区规模 ， 减少地震 波的作用时间， 以图对边坡 的影响小一些。在靠界 爆破 中， 目前普遍采用预裂爆破技术 ， 通过拉开预裂 面 ， 使得爆破地震波传播 到此面时， 发生衰减 ， 从而 起到保护边坡原岩的作用。 2 ． 3 爆堆参数 的控制 矿 山开采到深深部后 ， 采场空间变得狭小 ， 工作 台阶上的设备、 高低压线路 占用部分空间， 爆破时设 备的避炮距离因而受 到限制 ， 爆 堆的前 冲、 后 冲、 旁 冲等参数 ， 要求不 能太 大。相 反 ， 进入深 深部开采 后 ， 矿岩的可爆性越来越差 ， 既要控制爆 堆形状 ， 又 要保 证爆 破 质 量 ， 这 在 一 定 程 度 形 成 了 一 对 矛 盾 。 尽管 目前采用了改变起爆方向、 间隔装药等技术， 但 效果不是太 明显。 3 供 电问题 大部分露天矿 山以电能为设 备动力能源， 以高 压线路引入采场 的方式 ， 解决采场设备的供电问题。 矿山开采进入深深部后 ， 靠界掌子越来越多， 达到最 终边坡角 的非工作 帮越来 越高 陡。与浅部开采相 比 ， 高 压线 路 的维 护变得 十 分 困难 ， 有 的线路甚 至 由 于设备人员无法接近而报废 。 在 这 种情 况 下 ， 不得 已将 变 配 电站 所 向采场 深 部迁移。一般是将高压母线沿运输主干线引到采场 下部合适 的位置 ， 再设变配电站所 ， 将分线路配出到 各用 电设备 。也有用钢制 的坚固电柱将高压母线引 下采场的； 还有通过敷设铠装 电缆将高压母线 引到 采场下部 的， 方式多样 ， 其 目的只有一个 ， 就是将变 配电站所移到工作台阶附近 ， 用以满足采场供电， 减 小线路 维护工作量 。具体选 何种方式 引母 线下采 场， 视现场便利条件和技术经济而定。 4 排水 问题 矿山开采到深深部时， 采场上部边坡逐渐固定 下来 ， 排水线路也应 固定下来 。而且最终边坡上敷 设的排水管路 ， 要求规 范稳 固， 因为随着采 场的延 伸 ， 维护越来越困难。在采深达到一定的标高时， 应 设二级泵站 ， 必要 时还要设三级 四级泵站 ⋯⋯泵站 的设置 ， 视水泵的扬程而定 。如有条件 ， 可在泵站建 储水池、 水车加水设施 ， 用来作为公路降尘用水。 5 通风 问题 露天开采到深深 部后 ， 坑底 风流不 畅， 采掘设 备、 拉运设备扬尘排泄 困难 ， 严重 时车辆视线不清 ， 影响生产安全。解决这个问题 ， 首先是洒水降尘 ， 特 别是是起尘源点 的洒水 ， 更为重要。其次还有掘导 风洞 ， 设导风板等措施 ， 这些措施一般很少使用 ， 尤 其 是在 多风地 区。 6 结束语 除以上列举的问题之外 ， 深深部开采的矿山还 存在运输困难、 矿岩品种品级衔接 困难等不同于浅 部开采 的情况 ， 正是这些问题 ， 制约着矿山深深部开 采的生产能力。这些 问题解决的好， 矿山生产才能 实现有计划 ， 有 目的、 均衡 的、 可持续的发展 ； 解决的 不好 ， 往往会导致采剥失调 ， 掌子不能正常推进， 甚 至间段性停产 ， 待解决 问题后再恢复生产 的被动局 面 。 参 考 文 献 ． ．[ 1 ] 采矿 手 册 编辑 委 员会 ． 采 矿手 册 [ M] 第二 卷 ． 北京 冶金 工业 出版社 ， 1 9 9 0 ． [ 2 ] 李宝祥 ． 金属矿床露天开采[ M] ．北京 机械 工业 出版 社 ． 1 9 9 2． 欢迎订阅2 0 0 9 年 包钢科技 杂志 l