山坡缓斜薄矿体露天开采工艺研究

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现㊀代㊀矿㊀业
Ｍ Ｏ Ｒ Ｄ Ｅ ＮＭ Ｉ Ｎ Ｉ Ｎ Ｇ
总 第４ ９ ９ 期 ２ ０ １ ０ 年１ １月第 １ １期
·技术交流·
山坡缓斜薄矿体露天开采工艺研究
胡福祥
（ 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司； 金属矿山安全与健康国家重点实验室）
㊀㊀摘㊀要： 山坡缓倾斜薄矿体不适合采用传统的台阶式露天开采， 根据这类矿体赋存特点， 设计 了适合此类矿体赋存条件的开拓方式， 同时也设计了剥离、 采矿、 排土复垦方式。最后将这一工艺 成功地运用于非洲某锰矿的设计中， 解决了山坡缓倾斜薄矿体的开采。 关键词： 缓倾斜薄矿体； 露天开采； 工艺研究 中图分类号： Ｔ Ｄ ８ ５ ４ ㊀㊀文献标识码： Ｂ ㊀㊀文章编号： １ ６ ７ ４ ６ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ０ ） １ １ ０ ０ ６ ４ ０ ２ 分布在 ㊀㊀非洲某锰矿Ⅰ ＃矿体为一大的板状矿体， 某山南东坡， 基本为顺地形坡度而下， 底板岩石为铁 锰质粉砂岩， 顶板为石英片岩。矿体在走向或倾向 上均呈舒缓波状， 总体走向 ２ ０ ʎ ６ ０ ʎ ， 倾向南东， 倾 角２ ５ ʎ 左右。长度大于 ３０ ０ ０ｍ ， 平均厚度 ２ ． ９ ２ｍ ， 出露最宽处为 １３ ５ ０ｍ ， 最窄处为 １ ５ ０ｍ 。覆盖层平 均１ ． ３ ３ ｍ 厚， 在山坡低洼处覆盖 １ ． ５ ０ｍ ， 矿体局部 裸露。 对于这类缓倾斜薄矿体， 当矿体倾角和山坡地 形基本相同时， 采用传统的台阶式露天采矿方式， 必 然会带来以下三个问题： 由于矿体的 ①损失或贫化： 倾角在 ２ ５ ʎ 左右， 而台阶坡面角一般为 ６ ０ ʎ 左右， 无 论如何开采， 不是损失矿量， 就是混入废石， 造成矿 石贫化； 如采用传统的台阶开采， ②生产效率较低： 为了提高矿石的回收率、 降低开采的废石混入率， 一 般只有采取降低台阶高度， 低台阶作业， 再加上作业 平台宽度较小（ 由于矿体较薄） ， 采矿设备必须小型 化， 故生产效率较低； 如采用传统的台 ③ 排土问题： 阶式开采方式， 表土必先剥离， 然后再进行采矿， 故 必须先解决剥离土的堆放， 建设排土场。采矿结束 后还要进行复垦。 鉴于上述三个问题， 有必要研究适合此类缓倾 斜薄矿体的露天开采工艺。 １ ㊀山坡缓倾斜薄矿体盘区矿块式露天开采方案 山坡缓倾斜薄矿体赋存特点是矿体薄， 而且倾 角一般和山坡地形几乎一致， 其开采方式可模仿地 下缓倾斜薄矿体的开采方式， 把矿体在垂直方向划
㊀㊀胡福祥（ １ ９ ６ ２－） ， 男， 浙江海盐 人， 硕 士， 教 授 级高 级 工 程 师， ２ ４矿块。故将该采矿方 式命名为盘区矿块式露天开采方式。 １ ． １ ㊀开拓系统 开拓系统的功能是将矿石运至选厂， 同时将材 料设备运至作业点。对于盘区矿块式露天开采方式 也可采用溜井 平巷开拓、 胶带开拓， 但由于这类矿 体分布面积较大， 比较适合公路开拓形式。 公路开拓方案设计时， 首先将矿体自上而下分 成若干盘区， 盘区的高度可根据盘区的斜长来控制， 在水平方向将盘区划分成矿块。在盘区与盘区之间 修筑水平运输道路， 作为矿块之间的联络道及矿石 的水平运输通道。 在矿体适当位置， 修筑从下而上的、 将各盘区联 结起来的主运输线路， 作为矿区的垂直运输通道。 矿石通过盘区的水平运输通道运至主运输道， 然后 运至选厂。 主运输道路和各盘区间的水平运输线路构成了 矿区整个开拓系统。形成了矿区的立体运输网络。 矿块为一个独立作业单位， 矿块的段高为盘区 的垂高， 水平宽度可根据设备型号、 生产规模来确 定。 １ ． ２ ㊀开采顺序 在高度方向， 可自上向下开采， 也可自下向上开 采。当山坡（ 矿体） 倾角较缓， 下部开采不影响山坡 稳定性时， 可自下向上开采。这一开采顺序的优点 是基建工程量较小， 主运输系统可只完成下部一、 二 个盘区的运输道路， 其余运输道路可随着生产逐年 完成， 同时这一开采顺序前期运距短， 生产成本较 低。当矿体倾角相对较陡时， 开采顺序一般为自上
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㊀㊀㊀胡福祥： 山坡缓斜薄矿体露天开采工艺研究㊀㊀㊀ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀ ㊀㊀㊀㊀㊀２ ０ １ ０年 １ １月第 １ １期 而下， 前期运距较远， 生产成本较大， 随着开采盘区 的下降， 运距逐年缩短。 在水平方向， 可从右向左、 从左向右、 从两边向 中、 从中间向两边推进 ４种顺序。可根据矿区的勘 察程度、 矿体厚度、 选厂位置等因素确定。 １ ． ３ ㊀剥离 由于此类矿体覆盖层一般较薄， 风化程度较高， 大多可直接挖掘。为此， 剥离分两步进行， 先将表土 （ 熟土） 用推土机横向推排至相邻矿块（ 稍远处） ， 然 后再将下部强风化层推排至相邻矿块（ 稍近处） 。 如覆盖层需穿孔爆破， 先将表土横向推排， 然后 穿孔爆破后， 将下部强风化层推排至相邻矿块。 １ ． ４ ㊀采矿 由于矿体倾角一般在 ２ ５ ʎ 左右， 装矿应集中在 作业盘区下水平运输道旁。故采矿先在矿块中央形 成段沟， 然后横向扩帮。 矿体一般比较硬， 需采用穿孔爆破。由于矿体 较薄， 可采用 ９ ０ｍ ｍ 左右孔径的潜孔钻机穿孔， 多 排孔微差爆破， 以增加爆堆高度和一次爆破量。用 推土机将矿石从上而下推至作业盘区下水平运输道 旁， 用液压铲装车。回采工艺见图 １ 。 ２ ． １ ㊀盘区段高及矿块宽度 根据该锰矿的地质地形条件、 拟采用的采矿设 备和露天采场的生产规模， 盘区的段高 （ 垂直） 取 １ ０ ０ｍ ， 在生产中可调节， 如推土机推土距离太长， 则 可在中间加一副中段， 将盘区高度调整为 ５ ０ｍ 。本 项目矿体平均倾角约 ２ ５ ʎ ， 矿体斜长约为 ２ １ ４ｍ 。 矿块宽度取 １ ０ ０ｍ ， 则每一矿块的平均矿量约