本發(fā)明涉及礦山開采技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種露天礦山高臺階多分層開采方法。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)露天礦山，特別是中小型民營企業(yè)露天礦山，或多或少的存在高臺階(大部分為高陡邊坡，即單臺階高度過高，坡面角過大；或最終留設(shè)的安全平臺和清掃平臺小于設(shè)計要求值，導(dǎo)致最終邊坡角過大等)。隨著我國社會的不斷發(fā)展進步和對安全及環(huán)保要求的不斷提高，對現(xiàn)有礦山和新建礦山開采要求也不斷提高，對歷史遺留礦山(特別是開采結(jié)束后應(yīng)復(fù)墾或整治而未實施的老礦山)已形成的高臺階(存在安全隱患)實施先治理后復(fù)墾的要求也逐步落實。但是，由于存在一部分礦山高臺階的形成，正是礦山在有限的開采范圍內(nèi)，受地形因素的影響造成開拓運輸?shù)缆窡o法按礦山道路要求修至上部開采平臺，導(dǎo)致最終采取的一面坡式的開采；另一部分礦山高臺階的形成，則是因為礦山企業(yè)為實現(xiàn)利益最大化或現(xiàn)場施工隊伍施工技術(shù)有限，最終留設(shè)的安全平臺過小，導(dǎo)致最終邊坡角過大。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，還未發(fā)現(xiàn)有更好、更安全及更經(jīng)濟的開采方式對高臺階實施開采或整治。

分層開采將礦巖按一定的厚度劃分為若干個水平分層，各水平分層上劃分礦塊，開采時無需分臺階推進，最高水平的礦塊直接爆破拋擲至鏟裝平臺，隨后爆破其下的水平分層礦塊，以此類推；各分層自上而下順序開采，分層之間保持一個礦塊的超前關(guān)系，隨著開采的同時水平推進，當(dāng)推進至最終境界時整座礦山開采完畢。該方法是在不能采用臺階式開采的情況下，能夠保證開采安全的可行的開采方式，可以省去上山運輸公路的修筑，一般只需修筑挖掘機上到各分層鑿巖平臺的簡易道路，節(jié)省大量投資，但在爆破后，部分滯留在分層鑿巖平臺的礦石需要二次轉(zhuǎn)運，增加了生產(chǎn)成本。該方法適合開采山體陡峭，無法修筑上山運輸?shù)缆罚荒茉谧畹蛯隅P裝的小型露天采石場。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)中坡底爆破后存有礦巖根底的問題，本發(fā)明提出一種露天礦山高臺階多分層開采方法，通過采用同時控制高臺階多分層爆破底盤抵抗線和增設(shè)工作臺階坡面底部水平炮孔的方式，使各分層爆破后的礦巖體能夠按照預(yù)定的拋物線，拋擲至下部裝載運輸平臺規(guī)定范圍內(nèi)，一方面既解決了運輸設(shè)備無法到達上部開采平臺的困難，另一方面又解決了高臺階作業(yè)的安全風(fēng)險系數(shù)，從而減免了清理水平臺階上殘渣量，同時還能降低高臺階分層開采的生產(chǎn)成本。

2.技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種露天礦山高臺階多分層開采方法，包括如下步驟：

s1、修筑設(shè)備上山道路：從0m水平起坡，修筑設(shè)備上山道路，在山頂形成最高水平工作平臺；在礦堆11底部設(shè)置裝巖平臺；

s2、劃分開采單元：根據(jù)露天礦山已有礦山高度、臺階坡面角以及原始高臺階的寬度，并按礦巖性質(zhì)及其它因素確定開采終了臺階坡面角和臺階高度，將高臺階邊坡劃分成n個單元，并分別用數(shù)字標(biāo)示，即單元①、單元②、單元③、單元④、……、單元n；

s3、開設(shè)炮孔：首先開采單元①，在單元①的工作臺階水平面上表面成角度傾斜開設(shè)工作臺階面炮孔，并在同一臺階的工作臺階坡面上垂直其表面開設(shè)工作臺階坡面炮孔，采用淺孔鉆機穿孔，炮孔檢驗完畢后裝藥爆破，爆破采用乳化炸藥；由于增設(shè)的工作臺階坡面炮孔能有效解決坡底爆破后存有礦巖根底的問題，減免清理水平臺階上殘渣量，所以爆破松動后的礦石能夠全部按預(yù)設(shè)的爆破拋擲線拋擲至下部裝運平臺預(yù)設(shè)的礦堆，由裝載設(shè)備裝至運輸設(shè)備后外運至破碎站；

s4、設(shè)置起爆方式：工作臺階面炮孔內(nèi)及工作臺階坡面炮孔內(nèi)均裝段毫秒導(dǎo)爆管雷管，各炮孔排間采用段毫秒導(dǎo)爆管雷管，每排炮孔孔間采用段毫秒導(dǎo)爆管雷管，采用深孔爆破，導(dǎo)爆管采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)為孔內(nèi)同段，地表分段；并采用導(dǎo)爆管起爆器起爆，即導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆，控制爆破底盤抵抗線寬度為w，w為3～3.5m；

s5、分層開采：采用液壓挖掘機對工作臺階稍加清理、平整，為下一步開采單元②工作平臺做好準(zhǔn)備，重復(fù)步驟s3～s4，對開采單元②～n進行開采，完成開采作業(yè)。

進一步的技術(shù)方案，礦山高度為h，h為+60m～0m；臺階坡面角為α，α為60～75°。

進一步的技術(shù)方案，工作臺階面炮孔在工作臺階水平面上表面等間距設(shè)置若干組，且相間設(shè)置多排；所述工作臺階坡面炮孔在工作臺階坡面上等間距設(shè)置若干組。

進一步的技術(shù)方案，工作臺階面炮孔的鉆孔傾角為70～75°，炮孔直徑為90mm，其炮孔間距為a，a為3.5～3.7m；其炮孔排距為b，b為3～3.5m，鉆孔超深為1.5m，炮孔深度為11.85m，采用多分層多排孔深孔、逐孔微差松動爆破。

進一步的技術(shù)方案，工作臺階坡面炮孔間的孔距與所述工作臺階面炮孔的炮孔間距相同，炮孔內(nèi)均裝10段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為380ms)，炮孔排間采用2段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為25ms)，每排炮孔孔間采用4段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為75ms)。

進一步的技術(shù)方案，所述工作臺階水平面的寬度大于等于臺階高度的1/3，該開采方式適用于至少可設(shè)置3個水平以上的高臺階，具有較強的可操作性、經(jīng)濟、安全可靠，對歷史遺留的中小型礦山高臺階治理具有一定的指導(dǎo)意義。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，通過采用同時控制高臺階多分層爆破底盤抵抗線和增設(shè)坡面底部水平炮孔的方式，使各分層爆破后的礦巖體能夠按照預(yù)定的拋物線，拋擲至下部裝載運輸平臺規(guī)定范圍內(nèi)，一方面既解決了運輸設(shè)備無法到達上部開采平臺的困難，另一方面又解決了高臺階作業(yè)的安全風(fēng)險系數(shù)，并且能有效解決坡底爆破后存有礦巖根底的問題，減免清理水平臺階上殘渣量，同時還可以降低高臺階生產(chǎn)成本，最終在國家法律法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等要求下，有效的解決了高臺階安全隱患問題；

(2)本發(fā)明的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，在單元①的工作臺階水平面上表面成角度傾斜開設(shè)工作臺階面炮孔，并在同一臺階的工作臺階坡面上垂直其表面開設(shè)工作臺階坡面炮孔，爆破松動后的礦石能夠全部按預(yù)設(shè)的爆破拋擲線拋擲至下部裝運平臺預(yù)設(shè)的礦堆，再由裝載設(shè)備裝至運輸設(shè)備后外運至破碎站，從而形成一系列的生產(chǎn)線，提高產(chǎn)能；

(3)本發(fā)明的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，采用多分層多排孔深孔、逐孔微差松動爆破；爆破采用乳化炸藥，導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)為孔內(nèi)同段，地表分段，采用導(dǎo)爆管起爆器起爆(導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆)；每個分層頂部布置2排傾斜炮孔，并于其所在臺階邊坡底部布置1排水平炮孔，以控制爆破最小抵抗線在10m以內(nèi)，最終形成的安全平臺寬度不小于最終臺階高度的1/3，最終邊坡角小于或等于標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范規(guī)定的最高限值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的露天礦山高臺階縱向剖切結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的露天礦山高臺階多分層開采方式縱向剖切結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的露天礦山高臺階多分層開采炮孔布置圖。

圖中：1-臺階坡面角；2-最終邊坡角；3-終了臺階坡面角；4-爆破底盤抵抗線；5-臺階高度；6-礦山高度；7-原始地形線；8-分層開采區(qū)域；9-工作臺階；10-爆破拋擲線；11-礦堆；12-裝載設(shè)備；13-運輸設(shè)備；14-原始高臺階坡面；15-原始高臺階；16-工作臺階面炮孔；17-炮孔間距；18-炮孔排距；19-工作臺階坡面炮孔；91-工作臺階水平面；92-工作臺階坡面；①～n-開采單元。

具體實施方式

為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對發(fā)明作詳細描述。

實施例1

本實施例的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，如圖1所示，小型露天采石場采礦權(quán)規(guī)定的開采面積為1km2，開采礦山高度6為h，h為+60m～0m，臺階坡面角1為α，α為60～75°。由于礦山前期未在全礦區(qū)范圍內(nèi)按設(shè)計進行自上而下分臺階開采，于西側(cè)留有寬約50m、長約200m的區(qū)域未進行開采，且該側(cè)邊幫未留設(shè)安全平臺和清掃平臺，從而形成“一面墻”式的高陡邊坡。同時，由于礦山開拓運輸?shù)缆繁黄茐?，在目前地形較陡的情況下，已無法實現(xiàn)運輸設(shè)備上山裝運礦巖。為解決該區(qū)域礦石開采問題，采用一種露天礦山高臺階多分層開采方法，如圖1～4所示，具體步驟如下：

s1、修筑設(shè)備上山道路：從0m水平起坡，修筑設(shè)備上山道路，在山頂形成最高水平工作平臺；在礦堆11底部設(shè)置裝巖平臺；

s2、劃分開采單元：根據(jù)露天礦山已有礦山高度6、臺階坡面角1、原始地形線7、原始高臺階坡面14以及原始高臺階15的寬度l，并按礦巖性質(zhì)及其它因素確定開采終了臺階坡面角3和臺階高度5，將高臺階邊坡劃分成n個分層開采區(qū)域8，并分別用數(shù)字標(biāo)示，即單元①、單元②、單元③、單元④、……、單元n；

s3、開設(shè)炮孔：首先開采單元①，在單元①的工作臺階水平面91上表面成角度傾斜開設(shè)工作臺階面炮孔16，并在同一臺階的工作臺階坡面92上垂直其表面開設(shè)工作臺階坡面炮孔19，采用淺孔鉆機穿孔，炮孔檢驗完畢后裝藥爆破，爆破采用乳化炸藥；由于增設(shè)的工作臺階坡面炮孔19能有效解決坡底爆破后存有礦巖根底的問題，減免清理水平臺階上殘渣量，所以爆破松動后的礦石能夠全部按預(yù)設(shè)的爆破拋擲線10拋擲至下部裝運平臺預(yù)設(shè)的礦堆11，由裝載設(shè)備12裝至運輸設(shè)備13后外運至破碎站；

s4、設(shè)置起爆方式：工作臺階面炮孔16內(nèi)及工作臺階坡面炮孔19內(nèi)均裝10段毫秒導(dǎo)爆管雷管，各炮孔排間采用2段毫秒導(dǎo)爆管雷管，每排炮孔孔間采用4段毫秒導(dǎo)爆管雷管，采用深孔爆破，導(dǎo)爆管采用非電起爆網(wǎng)絡(luò)，起爆網(wǎng)絡(luò)為孔內(nèi)同段，地表分段；并采用導(dǎo)爆管起爆器起爆，即導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆，控制爆破底盤抵抗線4寬度為w，w為3～3.5m；

s5、分層開采：采用液壓挖掘機對工作臺階9稍加清理、平整，為下一步開采單元②工作平臺9做好準(zhǔn)備，重復(fù)步驟s3～s4，對開采單元②～n進行開采，完成開采作業(yè)。

本實施例中，如圖4所示，穿孔爆破方法：采用淺孔鉆機穿孔(傾斜孔和水平孔)，深孔爆破，導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)爆管起爆器起爆；穿孔參數(shù)：工作臺階面炮孔16在工作臺階水平面91上表面等間距設(shè)置若干組，且相間設(shè)置多排；所述工作臺階坡面炮孔19在工作臺階坡面92上等間距設(shè)置若干組；工作臺階面炮孔16的鉆孔傾角為70～75°，炮孔直徑為90mm，，其炮孔間距17為a，a為3.5～3.7m；其炮孔排距18為b，b為3～3.5m，鉆孔超深為1.5m，炮孔深度為11.85m；起爆方式及參數(shù)：采用多分層多排孔深孔、逐孔微差松動爆破；工作臺階坡面炮孔19間的孔距與所述工作臺階面炮孔16的炮孔間距17相同，炮孔內(nèi)均裝10段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為380ms)，炮孔排間采用2段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為25ms)，每排炮孔孔間采用4段毫秒導(dǎo)爆管雷管(延期時間為75ms)。每個分層頂部布置2排傾斜炮孔，并于其所在臺階邊坡底部布置1排水平炮孔，以控制爆破最小抵抗線在10m以內(nèi)，最終形成的安全平臺寬度不小于最終臺階高度的1/3，最終邊坡角2小于或等于標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范規(guī)定的最高限值。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。

技術(shù)特征：

1.一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：包括如下步驟：

s1、修筑設(shè)備上山道路：從0m水平起坡，修筑設(shè)備上山道路，在山頂形成最高水平工作平臺；在礦堆(11)底部設(shè)置裝巖平臺；

s2、劃分開采單元：根據(jù)露天礦山已有礦山高度(6)、臺階坡面角(1)以及原始高臺階(15)的寬度，并按礦巖性質(zhì)及其它因素確定開采終了臺階坡面角(3)和臺階高度(5)，將高臺階邊坡劃分成n個分層開采區(qū)域(8)，并分別用數(shù)字標(biāo)示，即單元①、單元②、單元③、單元④、……、單元n；

s3、開設(shè)炮孔：首先開采單元①，在單元①的工作臺階水平面(91)上表面成角度傾斜開設(shè)工作臺階面炮孔(16)，并在同一臺階的工作臺階坡面(92)上垂直其表面開設(shè)工作臺階坡面炮孔(19)，炮孔檢驗完畢后裝藥爆破；

s4、設(shè)置起爆方式：工作臺階面炮孔(16)內(nèi)及工作臺階坡面炮孔(19)內(nèi)均裝10段毫秒導(dǎo)爆管雷管，各炮孔排間采用2段毫秒導(dǎo)爆管雷管，每排炮孔孔間采用4段毫秒導(dǎo)爆管雷管；

s5、分層開采：重復(fù)步驟s3～s4，對開采單元②～n進行開采，完成開采作業(yè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：步驟s1中，礦山高度(6)為h，h為+60m～0m；臺階坡面角(1)為α，α為60～75°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：步驟s3中，所述工作臺階面炮孔(16)在工作臺階水平面(91)上表面等間距設(shè)置若干組，且相間設(shè)置多排；所述工作臺階坡面炮孔(19)在工作臺階坡面(92)上等間距設(shè)置若干組。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：所述工作臺階面炮孔(16)的鉆孔傾角為70～75°，其炮孔間距(17)為a，a為3.5～3.7m；其炮孔排距(18)為b，b為3～3.5m。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：所述工作臺階坡面炮孔(19)間的孔距與所述工作臺階面炮孔(16)的炮孔間距(17)相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：所述工作臺階水平面(91)的寬度大于等于臺階高度(5)的1/3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，其特征在于：步驟s4中，采用深孔爆破，控制爆破底盤抵抗線(4)寬度為w，w為3～3.5m。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種露天礦山高臺階多分層開采方法，屬于礦山開采技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的一種露天礦山高臺階多分層開采方法，根據(jù)開采終了臺階坡面角和臺階高度，將高臺階邊坡劃分成N個分層開采區(qū)域，逐步在各開采單元的工作臺階水平面上表面成角度傾斜開設(shè)工作臺階面炮孔，并在同一臺階的工作臺階坡面上開設(shè)工作臺階坡面炮孔，通過采用同時控制高臺階多分層爆破底盤抵抗線和增設(shè)坡面底部水平炮孔的方式，使各分層爆破后的礦巖體能夠按照預(yù)定的拋物線，拋擲至下部裝載運輸平臺規(guī)定范圍內(nèi)，使得最終形成的安全平臺寬度不小于最終臺階高度的1/3，最終邊坡角小于或等于標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范規(guī)定的最高限值，以有效解決坡底爆破后存有礦巖根底的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王春仁;余敏;陳洪;趙迎貴;岳國均;劉金龍;游勛

受保護的技術(shù)使用者：馬鋼集團設(shè)計研究院有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.09.28

技術(shù)公布日：2021.01.05