9久9久精品视频在线观看_亚洲人成网站观看在线播放_亚洲综合精品一二三区在线_亚洲成AV人片在AV

 
當(dāng)前位置首頁>詳細信息
新聞動態(tài) >
  行業(yè)資訊 >

露天開采境界設(shè)計的原則和方法

發(fā)表時間:2023-11-13 瀏覽次數(shù):569

摘要:露天開采是用一定的采掘運輸設(shè)備在敞露的空間從事礦石開采作業(yè)。露天礦最終邊坡角、開采境界底部寬度及底部位置、開采境界深度對露天礦的生產(chǎn)安全與經(jīng)濟效果都有很大影響。本文在總結(jié)露天開采特點的基礎(chǔ)上,對露天開采境界的原則和方法進行了詳細研究論述,分析了影響露天開采境界的幾個要素及其確定方法。最后對確定露天開采境界的步驟進行了研究。文章為露天開采境界的確定和優(yōu)化提供了理論依據(jù)。


關(guān)鍵詞:露天開采;開采境界;開采方法;境界優(yōu)化


1 露天開采的特點


露天開采是用一定的采掘運輸設(shè)備在敞露的空間從事礦石開采作業(yè)。露天開采的特點是:采出礦石需將礦體周圍的巖石及覆蓋巖層剝掉,通過露天運輸通道或地下井巷把礦石或巖石運至地表。這種開采方法廣泛用于開采金屬礦、冶金輔助原料、建筑材料、化工原料及煤等礦床。


基于露天開采是在敞露的空間從事礦床開采作業(yè),與地下開采比較,它有如下特點:


(1)相對講,開采空間受限較小,有利于采用大型機械化設(shè)備。機械化、自動化水平較高,可提高礦山開采強度和礦石產(chǎn)量。


(2)勞動生產(chǎn)率高。


(3)開采成本低,使大規(guī)模開采低品位礦石成為可能


(4)礦石損失貧化小,有利于地下礦產(chǎn)資源的回收。


(5)基建時間短,年產(chǎn)噸礦石的基建投資比地下開采低。


(6)對于高溫易燃礦體的開采,露天開采也較地下開采較為安全。


(7)勞動條件較好,工作也較安全。


(8)露天開采過程中可產(chǎn)生較大粉塵,自卸汽車運行中可排放廢氣,爆破后的巖石因含有害成分對與之接觸的大氣、水和土壤有一定程度的污染。


(9)把大量剝離巖、土排棄到排土場,排土場占地面較大占用山地和農(nóng)田且局部惡化生態(tài)環(huán)境。


(10)遇冰雪、暴雨等天氣,對露天開采有一定影響。


開采境界的圈定是露天礦山開采設(shè)計的基礎(chǔ),也是礦床經(jīng)濟、安全、高效開發(fā)的前提。長期以來,各國礦業(yè)領(lǐng)域?qū)<覍W(xué)者對開采境界優(yōu)化問題做了持續(xù)的研究和探索,獲得了眾多研究成果。然而,由于露采礦山面對的是復(fù)雜多變的地質(zhì)巖體、無序的品位分布以及多變的經(jīng)濟參數(shù)等一系列非線性動態(tài)問題,最優(yōu)境界的確定顯得尤其困難。本文針對露天礦山境界優(yōu)化所面對的關(guān)鍵問題,在總結(jié)前人所做工作的基礎(chǔ)上,分析研究露天礦山開采境界的動態(tài)特征,在分析影響礦山穩(wěn)定最終邊坡角的主要指標(biāo)基礎(chǔ)上,對礦山最終合理邊坡角的預(yù)測;研究礦山系列境界的快速形成方法,研究形成礦山最終開采境界的確定方法。本文針對工程實際,立足于發(fā)展前沿,運用多學(xué)科的理論和方法,對露天礦最終境界的確定進行了系統(tǒng)和深入的研究,研究成果具有較高的理論和工程應(yīng)用價值。


2 露天開采的設(shè)計準(zhǔn)則


露天開采境界的大小決定了露天礦采礦量和剝離量的多少。隨著露天開采境界的延深和擴展,在采礦量增加的同時剝離量也大幅度增加,從而導(dǎo)致剝采比不斷增大。因此,露天開采境界的確定,實質(zhì)上是對剝采比的大小加以控制,使之不超過經(jīng)濟合理剝采比。


與露天礦開采境界大小相關(guān)的剝采比有多種,因此,在控制哪一種剝采比這個問題上,存在許多不同觀點。在此,以三種形成較早又具有代表性的學(xué)術(shù)觀點及其設(shè)計準(zhǔn)則:


(1)境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則


境界剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則即境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則。該原則的實質(zhì)是,露天開采境界向下延深時,控制露采的邊際經(jīng)濟效益不劣于地采經(jīng)濟效益。對于覆蓋層不大的連續(xù)礦體,運用該原則可使整個礦床的開采盈利達到最大。


由于境界剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則具有使整個礦床開采的總經(jīng)濟效果最優(yōu)這一背景,加之計算及操作簡單易行,目前國內(nèi)外手工設(shè)計普遍運用 ≤ 準(zhǔn)則來圈定露天開采境界。雖然國內(nèi)外手工設(shè)計普遍運用 ≤ 準(zhǔn)則來圈定露天開采境界,但是對于某些覆蓋層較厚或不連續(xù)的礦體,這一準(zhǔn)則不適用。因此該準(zhǔn)則只是最優(yōu)開采境界的必要條件,而不是充分條件、更不是充分必要條件。


(2)平均剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則;


這一設(shè)計準(zhǔn)則的實質(zhì)是,露天開采境界向下延深時,控制露天開采的總體經(jīng)濟效益不劣于地下開采。平均剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比設(shè)計準(zhǔn)則的技術(shù)經(jīng)濟目標(biāo)是:在滿足露采總體經(jīng)濟效果不劣于地采的條件下,使劃歸露天開采境界內(nèi)的礦石儲量最大。由于這一原則是采用算術(shù)平均的方法,因此難免會使露天開采在某些局部的經(jīng)濟效果劣于地下開采! 準(zhǔn)則可以與 ≤ 準(zhǔn)則合用。對于某些覆蓋層很厚或不連續(xù)的礦體,按 ≤ 準(zhǔn)則圈出開采境界之后,還要核算該境界內(nèi)的平均剝采比,看它是否滿足 ≤ 準(zhǔn)則。


對于某些貴重或稀有礦物等高價值礦床或小型礦山,為了盡可能采用露天開采以減少礦石的貧化損失,可以運用這個原則來確定開采境界,借以擴大露天開采范圍。此外,建材石灰石礦山慣用平均剝采比設(shè)計準(zhǔn)則。


(3)生產(chǎn)剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則 。


生產(chǎn)剝采比可以反映露天礦生產(chǎn)中實際發(fā)生的剝采比。因此按 ≤ 準(zhǔn)則確定開采境界,可以使露天礦任何生產(chǎn)時期的經(jīng)濟效果都不劣于地下開采。該原則中的生產(chǎn)剝采比,可以是均衡生產(chǎn)剝采比,也可以是未均衡的生產(chǎn)剝采比即時間剝采比。


按生產(chǎn)剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則圈定的露天開采境界比按 ≤ 準(zhǔn)則圈定的小,而較按 ≤ 準(zhǔn)則圈定的大。因此,隨之而來的初始剝離量和基建投資也較大。另外,由于生產(chǎn)剝采比的概念不易明確界定,加之它與采深的關(guān)系較為復(fù)雜而不易把握,因而該準(zhǔn)則相應(yīng)的設(shè)計方法的可操作性較差。鑒于上述各種原因,這個原則很少采用。


3 露天礦開采境界要素


3.1 開采境界最終邊坡角及邊坡結(jié)構(gòu)


露天礦最終邊坡角對露天礦的生產(chǎn)安全與經(jīng)濟效果都有很大影響。從經(jīng)濟效果來考慮,希望邊坡角盡可能大些,過小的邊坡角,將增加剝巖量,使剝采比增大。然而,過大的邊坡角,將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),嚴重影響礦山安全生產(chǎn)。因此,露天礦的最終邊坡角,要同時滿足安全穩(wěn)定條件和開采技術(shù)條件的雙重要求。


安全穩(wěn)定條件是指根據(jù)邊坡巖體的性質(zhì),通過穩(wěn)定性分析計算,確定能保證邊坡穩(wěn)定的最終邊坡傾角。在境界設(shè)計階段,一般是參照類似礦山實踐資料選取穩(wěn)定的邊坡角,并用已有資料對其穩(wěn)定性進行初步分析和簡要計算。


3.2 開采境界底部寬度及底部位置


(1) 底部寬度要求及數(shù)值


露天礦的最小底寬,應(yīng)滿足采裝運輸設(shè)備在底部正常運行與安全作業(yè)的要求,一般不應(yīng)小于開段溝的底寬,其最小寬度根據(jù)采裝、運輸設(shè)備規(guī)格及線路布置的有關(guān)計算結(jié)果來確定。


(2) 底部位置與相似形開采境界(特征和性質(zhì))


確定境界底部位置的基本準(zhǔn)則是使境界內(nèi)平均剝采比最小。有時須根據(jù)礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)調(diào)整露天礦底的位置,使最終邊坡避開破碎帶或構(gòu)造帶,以利邊坡穩(wěn)固、穿爆方便。


視礦體水平厚度不同,露天采場底的位置可能有三種:當(dāng)?shù)V體水平厚度小于最小底寬時,露天礦底平面按最小寬度繪制;當(dāng)?shù)V體水平厚度等于或略大于最小底寬時,露天采場底寬取礦體水平厚度;若礦體水平厚度遠大于露天礦最小底寬時,則按最小底寬繪制底平面。其位置應(yīng)能滿足可采礦石量最多、剝離礦石量最少、采出礦石質(zhì)量最好等于經(jīng)濟效益最大的原則。


由于實際境界的底寬不為零,相似形境界不能完全適用,設(shè)計中可按下列情形確定境界底部位置:①對于平坦地表,無論是厚礦體還是薄礦體均為相似形境界;②對于傾斜地表,水平厚度大于底寬的礦體仍為相似形境界,水平厚度小于底寬的薄礦體則須滿足條件。


(3) 相似形開采境界的設(shè)計方法


相似形境界是理論上滿足平均剝采比最小準(zhǔn)則的最優(yōu)底部位置,確切地說是境界底寬為零時的最優(yōu)底部位置。


3.3 開采境界深度


露天開采境界的設(shè)計準(zhǔn)則實質(zhì)上是確定露天礦開采深度的理論依據(jù)。采場外觀,可因礦體賦存條件特別是沿走向長度的不同分為長采場和短采場。采場的長寬比大于4:1的稱長采場,其端幫礦巖量占總礦巖量的比例相對比較小,設(shè)計中手工計算時一般可以不單獨考慮端幫礦巖量;采場的長寬比小于4:1的稱短采場,其端幫礦巖量占總礦巖量的15~20%以上,設(shè)計時必須考慮這部分礦巖量。


(1) 地質(zhì)橫斷面圖上初步擬定開采深度


在地質(zhì)橫斷面圖上確定開采深度的方法由三種:(1)分析法。(2)圖解法。(3)方案-分析法。在上述三種方法中,方案-分析法應(yīng)用最廣,其具體操作步驟如下:1、擬定若干個開采境界深度方案。2、計算各采深方案的境界剝采比。3、繪制分析曲線,初擬采深。


(2) 地質(zhì)橫斷面圖上調(diào)整開采境界底部標(biāo)高,調(diào)整后的底部標(biāo)高就是開采境界的設(shè)計深度。


(3) 圈定露天礦開采境界。露天開采境界的圈定方法(人工方法)分為三大步驟:(1)繪制露天礦底部周界。露天礦底部周界應(yīng)按開采境界的設(shè)計深度確定,具體步驟為:


1、在各橫斷面、縱斷面、輔助斷面圖上,按開采境界的設(shè)計深度,繪制露天開采境界;

2、按開采境界的設(shè)計深度,即底部標(biāo)高繪制該水平的地質(zhì)分層平面圖;

3、將各斷面圖上的露天礦底部位置(底部兩側(cè)的端點即下部境界點)分別投影到分層平面圖上,依次連接各點,得出開采境界的理論底部周界(下圖中的虛折線)。

4、用圓滑的曲線擬合理論周界的折線,得到開采境界的設(shè)計底部周界。

5、為了便于采掘運輸作業(yè)需按下列要求對設(shè)計底部周界進行校核:底部長度應(yīng)符合布設(shè)運輸線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),底部寬度應(yīng)保證采掘工作的正常進行;底部周界要盡量平直,彎曲部位的曲率半徑要適應(yīng)運輸設(shè)備的技術(shù)性能。


(2)繪制露天礦開采境界。將露天礦的設(shè)計底部周界繪在地質(zhì)地形平面圖上,按照設(shè)定邊坡組成要素,從底部周界開始由里向外依次繪出各個臺階的坡底線和坡底線,即平臺和坡面。顯然,露天礦凹陷部分,即封閉圈以下的各臺階坡底線在平面圖上是閉合的;而山坡部分,即封閉圈以上的臺階坡底線不能閉合,其末端應(yīng)與同標(biāo)高的地形等高線交接。


(3)繪制露天礦開采終了平面圖。在繪制的露天礦開采境界平面圖上布置開拓運輸線路,即所謂的定線;在定線的開采境界平面圖上繪制開采終了平面圖,從底部周界開始,由里向外依次繪出各個臺階的坡面和平臺;與此同時,在布置運輸干線的邊幫上,按照具體的渡線位置,繪出臺階間相互溝通的傾斜運輸平臺;檢查和修正繪制的露天開采境界。由于原定的露天開采境界,特別是布置開拓坑線的邊幫,常受開拓運輸路線的影響,致使邊坡角變緩,剝采量增大。


(4)繪制露天礦開采境界斷面圖


根據(jù)露天礦采掘終了平面圖,按照圖中的實際長度,繪制三個剖面的橫斷面圖。在露天礦開采境界平面圖中的底寬的重點,連接這兩點并延伸,該線即為縱剖面線。然后確定水平底寬,然后根據(jù)各臺階的寬度依次往上推,最終完成橫斷面圖。


4露天開采境界的確定和優(yōu)化


綜上所述,以露天開采境界設(shè)計廣泛采用的 原則進行為例,確定其方法和步驟為:


(1)確定露天開采深度。向長度大的露天礦,應(yīng)先在各地質(zhì)橫剖面圖上初步確定開采深度,然后再用縱剖面圖調(diào)整露天礦底部標(biāo)高。走向很短、深度和寬度相對較大的露天礦,必須考慮端幫擴幫的影響。在剖面圖上不能把開采深度直接確定下來,需用平面圖法計算出境界剝采比再確定露天開采深度。具體步驟是,把預(yù)計幾個可能深度的境界剝采比分別算出后,選取境界剝采比等于經(jīng)濟合理剝采比的階段做為露天采場的底,則其深度即為露天礦開采深度。


(2)確定露天礦底平面周界。露天礦底寬可能大于或小于礦體的水平厚度,但必須滿足最小寬度的要求。確定原則是,保證在全部露天開采范圍內(nèi),礦石的回來率最高,而剝離的巖石量最少。露大礦底平面最小寬度應(yīng)保證生產(chǎn)安全和采掘運輸設(shè)備的正常工作。從礦山采剝工程要求來看,它相當(dāng)于開段溝的掘進寬度,取決于掘進方法及設(shè)備類型和規(guī)格,按工作安全條件要求,一般不小于20~30m。


露天礦底平面標(biāo)高及端部位置確定后,即可繪制出底平面的理論周界,繪制的方法是,以地質(zhì)縱斷面圖上已調(diào)整的露天礦底部標(biāo)高為準(zhǔn),在各地質(zhì)橫斷面圖上繪出露天采場的境界,將各地質(zhì)橫斷面圖上露天礦底平面的兩端邊界投影到該標(biāo)高的分層平面圖上,連接各點,即可得出底平面的理論周界。為了便于采掘運輸,露天采礦場底平面應(yīng)盡可能保持平直。因此,對彎曲處應(yīng)按運輸條件的要求進行修正,使之保持一定的曲率半徑。


(3)確定邊坡結(jié)構(gòu)和邊坡角。露天礦場邊坡的穩(wěn)定是保證露天礦生產(chǎn)正常進行的必要條件。邊坡穩(wěn)定性的破壞,必將造成滑坡或巖石塌落嚴重事故。正確選擇露天采場的邊坡角,是保證邊坡穩(wěn)定的首要措施。其數(shù)值大小對安全生產(chǎn)有著重大意義,而且對露天開采境界也有重大影響,故在技術(shù)條件及穩(wěn)定安全條件允許情況下,應(yīng)取最大的最終邊坡角,其目的是減少剝離工程量。


確定露天礦邊坡角時,應(yīng)全面考慮各種因素對邊幫穩(wěn)定的影響,如巖石物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件、開采技術(shù)條件、開采年限及氣候條件等。在有條件的地方,可作巖體力學(xué)性質(zhì)研究試驗,進行邊坡穩(wěn)定計算。但由于現(xiàn)有計算方法仍不很完善,目前在實踐中,大多數(shù)仍按類似礦山經(jīng)驗數(shù)據(jù)選取最終邊坡角。


(4)繪制終了平面圖。露天礦開采終了平面圖,可以按下述方法進行繪制:


1)將確定的露天礦底部周界繪在透明紙上,井將其覆于地形地質(zhì)圖上,然后按照邊坡組成要素,從底部周界內(nèi)開始依次向外繪出各個臺階的坡底線。


2)在圖上布置開拓運輸線路;


3)對上述初步圈定的露天采場終了平面圖進行檢查和修改。


根據(jù)最終修定的露天采場開采終了平面圖,再投影到各橫剖面上,使各橫剖面上的境界也與平面圖上的境界基本一致。邊坡角、底部寬度及深度等因素對露天礦山最終境界的影響交大,我們可以建立動態(tài)評價的指標(biāo)體系對露天開采進行建模優(yōu)化,也可以運用改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,構(gòu)建露天礦山穩(wěn)定邊坡角的預(yù)測模型,實現(xiàn)礦山穩(wěn)定最終邊坡角的預(yù)測。還可以運用計算機三維仿真模擬技術(shù),實現(xiàn)露天礦山生產(chǎn)進度計劃的高效可視化編制。通過計算機仿真方法,我們可以對露天開采的境界進行進一步的優(yōu)化分析。


5總結(jié)


露天開采是用一定的采掘運輸設(shè)備在敞露的空間從事礦石開采作業(yè)。露天礦最終邊坡角、開采境界底部寬度及底部位置、開采境界深度對露天礦的生產(chǎn)安全與經(jīng)濟效果都有很大影響?傊,露天開采境界的確定,是一個復(fù)雜的任務(wù)。在設(shè)計工作中既要遵循基本原則,又要靈活地適應(yīng)具體條件,使境界確定得更加合理。本文針對露天礦山境界優(yōu)化所面對的關(guān)鍵問題,在總結(jié)前人所做工作的基礎(chǔ)上,分析研究露天礦山開采境界的特征,在分析影響礦山穩(wěn)定最終邊坡角的主要指標(biāo)基礎(chǔ)上,對礦山最終合理邊坡角預(yù)測;最后研究了礦山開采境界的優(yōu)化方法。

文章來源: 地質(zhì)雜記

  • 免責(zé)聲明:聯(lián)網(wǎng),轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò),責(zé),構(gòu),內(nèi)。發(fā)現(xiàn)產(chǎn)權(quán),聯(lián)。


Copyright (C) 2015 版權(quán)所有:山東聯(lián)創(chuàng)礦業(yè)設(shè)計有限公司  ICP備案:魯ICP備14017012號 關(guān)于我們 | 辦事指南 | 服務(wù)中心 | 聯(lián)系方式