1.本發(fā)明涉及礦山開采設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.露天采礦是一個移走礦體上的覆蓋物，得到所需礦物的過程，一般包括穿孔、爆破、采裝、運輸、排土等作業(yè)流程，露天采礦的優(yōu)點是資源利用充分、回采率高、貧化率低、適用于大型機(jī)械施工。自上而下臺階式開采是露天礦山安全、可靠、成熟的開采方法，實施的前提是開拓運輸?shù)缆房梢孕拗讲蓤龅淖罡唛_采臺階。小型露天采石場多因礦權(quán)范圍較小、地形高差較大等原因，無法修筑直通采場最高開采臺階的運輸?shù)缆贰?br />
3.現(xiàn)有技術(shù)中小型露天采石場存在的問題：

①無分層的“一面墻”方式開采；

②雖有分層，但分層高度不合理、作業(yè)平臺窄，導(dǎo)致工作幫坡角大于最終邊坡角；

③高階段小分層開采方式，分層開采順序不合理，一個開采周期結(jié)束，形成新的“一面墻”。三種狀況均存在滑坡的重大的安全隱患。因此，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，如何解決“一面墻”式開采所存在的安全隱患問題，是亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.有鑒于此，本發(fā)明提供了一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法及系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中存在的問題。

5.為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，具體步驟包括如下：

6.確定露天礦山的開采境界；

7.在所述開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；

8.按照從上往下的順序依次開采所述分層礦層。

9.可選的，所述開采境界的確定方法為：

10.步驟一、確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比；

11.步驟二、確定露天采場最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺階高度、臺階坡面角、安全平臺寬度、清掃平臺寬度、最終邊坡角、最小底部寬度；

12.步驟三、沿著采礦權(quán)范圍線，圈定露天采場最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個臺階的坡頂線；

13.步驟四、根據(jù)步驟二中確定的露天采場邊坡構(gòu)成要素，自上而下圈定開采境界，在圈定開采境界的過程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；

14.步驟五、計算露天采場開采境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比。

15.可選的，在對任意相鄰的兩層所述分層礦層中的上層分層礦層進(jìn)行回采時，預(yù)留

預(yù)設(shè)厚度的底部保留礦層不回采，所述底部保留礦層作為下層分層礦層的礦層頂板。

16.可選的，還包括開設(shè)炮孔和設(shè)置起爆方式，所述開設(shè)炮孔的步驟為：布置作業(yè)面：將開采區(qū)沿覆蓋層坡面分層為若干層作業(yè)面，每層作業(yè)面豎直方向的高度相同，所述每層作業(yè)面豎直方向的高度為挖掘機(jī)挖掘能力的最大高度；布置起爆網(wǎng)絡(luò)：在工作面上布置起爆網(wǎng)絡(luò)，所述起爆網(wǎng)絡(luò)為微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)，所述起爆網(wǎng)絡(luò)包括若干相互間隔設(shè)置的炮孔；鉆孔：在所述炮孔的布置位置鉆孔。

17.可選的，所述設(shè)置起爆方式的步驟為：根據(jù)所述微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)在所述鉆孔中裝填炸藥和非電毫秒雷管；根據(jù)布置的所述微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)起爆。

18.可選的，在對任一所述分層礦層進(jìn)行開采之前，先在所述分層礦層中掘出巷道，所述巷道包括切眼、回風(fēng)順槽、回撤通道和運輸順槽。

19.可選的，還包括使用挖掘設(shè)備，平整作業(yè)平臺，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運平臺上的碎石運往破碎站。

20.另一方面，還提供一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采系統(tǒng)，包括開采境界確定模塊、分層模塊、開采模塊；其中，

21.所述開采境界確定模塊，用于確定露天礦山的開采境界；

22.所述分層模塊，用于在所述開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；

23.所述開采模塊，用于按照從上往下的順序依次開采所述分層礦層。

24.經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法及系統(tǒng)，具有以下有益的技術(shù)效果：

25.(1)提供了一套操作性較強(qiáng)的分層開采方法，按照本發(fā)明確定的技術(shù)參數(shù)和開采順序?qū)嵤┓謱娱_采法，能夠使采場的工作幫始終處于分層狀態(tài)，避免形成“高架頭，一面墻”采場邊坡，預(yù)防坍塌、滑坡等事故的發(fā)生。

26.(2)利用科學(xué)技術(shù)改進(jìn)開采工藝，提升了露天開采工作經(jīng)濟(jì)效益、工作效率，以及保證現(xiàn)場施工安全；

27.(3)直接利用上層分層礦層預(yù)留預(yù)設(shè)厚度的底部保留煤層作為下層分層礦層中工作面的礦層頂板，無需像現(xiàn)有技術(shù)中一樣鋪網(wǎng)，簡化了工藝，降低了開采成本，大幅提高了開采效率。

附圖說明

28.為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

29.圖1為本發(fā)明的方法流程圖；

30.圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

31.下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完

整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

32.本發(fā)明實施例公開了一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，如圖1所示，具體步驟包括如下：

33.s1、確定露天礦山的開采境界；

34.s2、在開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；

35.s3、按照從上往下的順序依次開采分層礦層。

36.進(jìn)一步的，要想提高露天礦產(chǎn)開采的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率和質(zhì)量，就必須要對礦山的境界、剝采比進(jìn)行計算了解。在實際開采過程中最小底寬和最大底寬，選取合適的邊坡角對礦山進(jìn)行開采，這樣便能夠使得礦產(chǎn)開采的經(jīng)濟(jì)效益得到最大化提升。確定露天開采境界有幾個主要原則：

37.(1)境界剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。這個原則是nj≤njh。其實質(zhì)是開采境界內(nèi)境界層礦石的露天開采成本不超過地下開采成本，從而使整個礦床露天與地下聯(lián)合開采的總成本最小化或總利潤最大化。該原理應(yīng)用簡單方便，已廣泛應(yīng)用于露天天然礦山的設(shè)計中。其最大的缺點是確定的露天開采境界不能直接控制露天礦的投資和生產(chǎn)成本(生產(chǎn)剝采比)。

38.(2)平均剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比

39.平均剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即np≤njh。該原則的實質(zhì)是使露天開采境界內(nèi)所有儲量的露天開采總成本小于或等于該部分儲量的地下開采總成本。根據(jù)該原則劃定的露天開采境界，較用nj≤njh原則，可能導(dǎo)致資本剝離量大、投資大、基建時間長。在露天開采過程中，也可能使生產(chǎn)剝采比在一定時間內(nèi)超過允許值，使企業(yè)長期處于虧損狀態(tài)。對于一些有價值的有色、稀有金屬礦床，為了擴(kuò)大露天開采，減少礦石損失和貧化，可以利用這一原則劃定露天開采境界，從而擴(kuò)大露天開采儲量。該原理也可用于確定近水平礦體或雞窩狀礦體的露天開采境界。

40.(3)生產(chǎn)剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比

41.生產(chǎn)剝采比不得大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即ns≤njh。這一原則的實質(zhì)是，當(dāng)露天礦在任何生產(chǎn)周期內(nèi)按正常運行的工作坡角生產(chǎn)時，其生產(chǎn)剝采比不超過經(jīng)濟(jì)合理的剝采比，反映了露天礦開采生產(chǎn)剝采比的變化規(guī)律。

42.結(jié)合上述原則，在本實施例中，開采境界的確定方法為：

43.s11、確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比；

44.s12、確定露天采場最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺階高度、臺階坡面角、安全平臺寬度、清掃平臺寬度、最終邊坡角、最小底部寬度；

45.s13、沿著采礦權(quán)范圍線，圈定露天采場最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個臺階的坡頂線；

46.s14、根據(jù)步驟二中確定的露天采場邊坡構(gòu)成要素，自上而下圈定開采境界，在圈定開采境界的過程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；

47.s15、計算露天采場開采境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比。

48.分層坡面角是指開采單元邊坡與作業(yè)平臺之間的夾角，確定分層坡面角主要考慮邊坡的穩(wěn)定性和爆破作業(yè)的裝藥因素，角度過大不利于邊坡的穩(wěn)定，過小不利于爆破作業(yè)的裝藥，所以在本實施例中分層坡面角為75度。

49.進(jìn)一步的，還包括開設(shè)炮孔和設(shè)置起爆方式。

50.開設(shè)炮孔的步驟為：布置作業(yè)面：將開采區(qū)沿覆蓋層坡面分層為若干層作業(yè)面，每層作業(yè)面豎直方向的高度相同，每層作業(yè)面豎直方向的高度為挖掘機(jī)挖掘能力的最大高度；布置起爆網(wǎng)絡(luò)：在工作面上布置起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)為微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)包括若干相互間隔設(shè)置的炮孔；鉆孔：在炮孔的布置位置鉆孔。

51.設(shè)置起爆方式的步驟為：根據(jù)微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)在鉆孔中裝填炸藥和非電毫秒雷管；根據(jù)布置的微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)起爆。

52.在對任一分層礦層進(jìn)行開采之前，先在分層礦層中掘出巷道，巷道包括切眼、回風(fēng)順槽、回撤通道和運輸順槽。

53.在對任意相鄰的兩層分層礦層中的上層分層礦層進(jìn)行回采時，預(yù)留預(yù)設(shè)厚度的底部保留礦層不回采，底部保留礦層作為下層分層礦層的礦層頂板。

54.此外，還包括使用挖掘設(shè)備，平整作業(yè)平臺，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運平臺上的碎石運往破碎站。

55.本發(fā)明實施例2公開了一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采系統(tǒng)，如圖2所示，包括開采境界確定模塊、分層模塊、開采模塊；其中，

56.開采境界確定模塊，用于確定露天礦山的開采境界；

57.分層模塊，用于在開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對露天礦山依次劃分各分層礦層；

58.開采模塊，用于按照從上往下的順序依次開采分層礦層。

59.本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

60.對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。技術(shù)特征：

1.一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，具體步驟包括如下：確定露天礦山的開采境界；在所述開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；按照從上往下的順序依次開采所述分層礦層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，所述開采境界的確定方法為：步驟一、確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比；步驟二、確定露天采場最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺階高度、臺階坡面角、安全平臺寬度、清掃平臺寬度、最終邊坡角、最小底部寬度；步驟三、沿著采礦權(quán)范圍線，圈定露天采場最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個臺階的坡頂線；步驟四、根據(jù)步驟二中確定的露天采場邊坡構(gòu)成要素，自上而下圈定開采境界，在圈定開采境界的過程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；步驟五、計算露天采場開采境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，在對任意相鄰的兩層所述分層礦層中的上層分層礦層進(jìn)行回采時，預(yù)留預(yù)設(shè)厚度的底部保留礦層不回采，所述底部保留礦層作為下層分層礦層的礦層頂板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，還包括開設(shè)炮孔和設(shè)置起爆方式，所述開設(shè)炮孔的步驟為：布置作業(yè)面：將開采區(qū)沿覆蓋層坡面分層為若干層作業(yè)面，每層作業(yè)面豎直方向的高度相同，所述每層作業(yè)面豎直方向的高度為挖掘機(jī)挖掘能力的最大高度；布置起爆網(wǎng)絡(luò)：在工作面上布置起爆網(wǎng)絡(luò)，所述起爆網(wǎng)絡(luò)為微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)，所述起爆網(wǎng)絡(luò)包括若干相互間隔設(shè)置的炮孔；鉆孔：在所述炮孔的布置位置鉆孔。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，所述設(shè)置起爆方式的步驟為：根據(jù)所述微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)在所述鉆孔中裝填炸藥和非電毫秒雷管；根據(jù)布置的所述微差爆破起爆網(wǎng)絡(luò)起爆。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，在對任一所述分層礦層進(jìn)行開采之前，先在所述分層礦層中掘出巷道，所述巷道包括切眼、回風(fēng)順槽、回撤通道和運輸順槽。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法，其特征在于，還包括使用挖掘設(shè)備，平整作業(yè)平臺，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運平臺上的碎石運往破碎站。8.一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采系統(tǒng)，其特征在于，包括開采境界確定模塊、分層模塊、開采模塊；其中，所述開采境界確定模塊，用于確定露天礦山的開采境界；所述分層模塊，用于在所述開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；

所述開采模塊，用于按照從上往下的順序依次開采所述分層礦層。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種松軟結(jié)構(gòu)露天礦山多分層開采方法及系統(tǒng)，涉及礦山開采設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。具體步驟為：確定露天礦山的開采境界；在所述開采境界的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大開采高度、分層高度、分層坡面角、作業(yè)平臺寬度和分層數(shù)對所述露天礦山依次劃分各分層礦層；按照從上往下的順序依次開采所述分層礦層。本發(fā)明提供了一套操作性較強(qiáng)的分層開采方法，按照本發(fā)明確定的技術(shù)參數(shù)和開采順序?qū)嵤┓謱娱_采法，可以提升露天開采工作經(jīng)濟(jì)效益、工作效率，以及保證現(xiàn)場施工安全?，F(xiàn)場施工安全?，F(xiàn)場施工安全。

技術(shù)研發(fā)人員：陳立軍

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.04.12

技術(shù)公布日：2022/7/1