露天礦開采中組合臺(tái)階陡幫開采的應(yīng)用剖析

王吉磊

摘 要：基于露天礦的組合臺(tái)階陡幫開采方案出現(xiàn)后，在我國采礦行業(yè)中引起了廣泛的反響。許多采礦企業(yè)，都采用上述方案作為自身企業(yè)礦物采集的主要模式。組合臺(tái)階陡幫開采具備眾多的優(yōu)點(diǎn)，十分適用于露天礦的采集工作。本文以露天礦開采中組合臺(tái)階陡幫開采的應(yīng)用為研究對(duì)象，對(duì)其的主要特性進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：露天礦開采；組合臺(tái)階；陡幫開采

組合臺(tái)階陡幫開采是一項(xiàng)具備提升露天采場(chǎng)工作幫坡角、推遲剝巖，降低生產(chǎn)剝采率的高效方案，其方式本質(zhì)是利用控制預(yù)留空間與構(gòu)建多層臺(tái)階，減少剝離率，提升采礦率。本文以昆陽磷礦露天采場(chǎng)為主要研究對(duì)象，以工作線長度最少為200米，5層組合臺(tái)階組成的采礦地為研究。以顯示組合臺(tái)階陡幫開采的高效效率與較高的生產(chǎn)剝采率和較少的剝離量，最終達(dá)到提升公司效率與利益的目的。

1 組合臺(tái)階的作業(yè)順序

組合臺(tái)階的實(shí)際運(yùn)用過程應(yīng)具備數(shù)個(gè)平盤，其中一個(gè)擁有穿爆、開采、運(yùn)輸?shù)染C合能力，剩余平盤只需具備運(yùn)輸功能，準(zhǔn)備工作完成后進(jìn)行作業(yè)：使用鋼纜鏟在組合臺(tái)階的最上層進(jìn)行開采與剝離工序，作業(yè)方向需要沿著設(shè)置好的工作線進(jìn)行，直到完成設(shè)計(jì)圖紙中所需求的平盤寬度為止，經(jīng)測(cè)量合格后，進(jìn)行爆破工序。完好后繼續(xù)利用鋼纜鏟沿著下一段臺(tái)階的工作線進(jìn)行開采與剝離工序，伸展到整個(gè)運(yùn)輸平盤的寬度，其長度等于一個(gè)采寬距離，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙中的工作平盤寬度要求。于此同時(shí)，上層臺(tái)階的平盤寬度距離會(huì)發(fā)生變化，縮短至運(yùn)輸平臺(tái)的寬度距離，原因是由于鋼纜鏟在下層臺(tái)階進(jìn)行延伸工序所導(dǎo)致的。之后不斷往復(fù)這一工序，達(dá)到運(yùn)輸整體形成采掘循環(huán)[1]。

2 組合臺(tái)階的構(gòu)成形式

2.1 工作幫坡角等于設(shè)計(jì)角度X

當(dāng)工作幫坡角與設(shè)計(jì)角度工作坡度相等時(shí)[2]，單臺(tái)階等寬平臺(tái)的特征表現(xiàn)為工作幫坡角與多層臺(tái)階的整體工作幫坡角的角度相同，并且單臺(tái)階等寬平臺(tái)與不同平盤的寬度距離相同，和最小工作平盤寬度距離相等，而單臺(tái)階等寬平臺(tái)不同平盤的寬度距離大于運(yùn)輸平盤寬度距離，也就是說工作平盤寬度距離大于最小工作平盤寬度距離與運(yùn)輸平盤寬度距離。所以，在組合臺(tái)階各項(xiàng)條件不變時(shí)，組合臺(tái)階的實(shí)際操作，必然需要以鋼纜鏟、剝離與開采作業(yè)的平盤為基礎(chǔ)進(jìn)行運(yùn)作，剩余最小工作平盤寬度距離小于平盤寬度距離。大量的實(shí)際數(shù)據(jù)表明臺(tái)階的數(shù)量越多，作業(yè)的平盤寬度距離也就會(huì)越長。一旦平盤寬度距離延長，對(duì)于采煤公司與平盤來說，可有效的提升開采煤量，增強(qiáng)鋼纜鏟的采煤工作時(shí)長，減少鋼纜鏟因不斷更換平盤而磨損的問題，提升整體采煤效率。依據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析[3]，鋼纜鏟因減少更換平盤的次數(shù)，采煤效率整體增強(qiáng)5%至8%左右。

2.2 工作幫坡角超過設(shè)計(jì)角度Y

當(dāng)工作幫坡角超過設(shè)計(jì)角度Y時(shí)，可證明組合臺(tái)階與單臺(tái)階的平盤寬度相等，而最小工作平盤寬度距離則大于運(yùn)輸平盤寬度距離，最終導(dǎo)致工作幫坡角的增長，從而降低上層臺(tái)階的剝離率，提升整體生產(chǎn)采集與剝離率，達(dá)到提升經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)果。在利用組合臺(tái)階生產(chǎn)與采集的過程中，將生產(chǎn)地上層的各剝離平盤組合起來，將寬度距離為最小平盤寬度距離的平盤留下，剩余平盤寬度距離等同運(yùn)輸平盤寬度距離，可有效的提升角度Y，也就是達(dá)到實(shí)現(xiàn)的陡幫開采的目標(biāo)；利用生產(chǎn)地下層的各采煤平盤，將其組合起來，可使工作幫坡角不發(fā)生變化的條件下，提升相應(yīng)的采煤平盤寬度距離，達(dá)到陡幫剝離的目的，可減少剝離的整體成本，提升露天礦均衡、高質(zhì)量的生產(chǎn)作業(yè)，使其進(jìn)入高速發(fā)展的道路之中。

3 昆陽磷礦多臺(tái)階組合實(shí)例

3.1 實(shí)際開采的優(yōu)勢(shì)

依據(jù)昆陽磷礦露天采場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息表明，2號(hào)與3號(hào)生產(chǎn)區(qū)已由5至9個(gè)左右的臺(tái)階構(gòu)成，4號(hào)生產(chǎn)區(qū)的東部采集區(qū)已具有5個(gè)臺(tái)階，本次實(shí)踐研究工作以4號(hào)生產(chǎn)區(qū)東部采集區(qū)為主。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，下部2150至2160米水平高度為采礦臺(tái)階，上部2190米水平高度為頂部平臺(tái)，2160至2190米水平高度的4個(gè)臺(tái)階作為剝離臺(tái)階，最小工作平盤需要2臺(tái)左右挖掘機(jī)進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，并依據(jù)挖掘機(jī)與臺(tái)階的數(shù)量計(jì)算出每臺(tái)挖掘機(jī)最大工作量，以安排相應(yīng)的臺(tái)階數(shù)。經(jīng)過計(jì)算可得出，每臺(tái)挖掘機(jī)的剝離工作線長943米，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工作規(guī)劃，處于2150至2190米水平高度的每一臺(tái)階即為一個(gè)等寬平臺(tái)，2170至2190米水平高度的臺(tái)階可作為組合臺(tái)階。其中，組合臺(tái)階的邊坡傾斜方向與巖層傾向的方向相反，這種相反的邊坡設(shè)置方式會(huì)給予組合臺(tái)階較好的穩(wěn)定性，在開采過程中，也不會(huì)輕易出現(xiàn)坍塌與滑坡等危險(xiǎn)?？梢缘贸鼋Y(jié)果，4號(hào)生產(chǎn)區(qū)的東部采集區(qū)采取組合臺(tái)階進(jìn)行礦物的開采具有較高的穩(wěn)定性。

3.2 新水平準(zhǔn)備工作

新水平準(zhǔn)備工作是組合臺(tái)階開采之前的準(zhǔn)備階段，是一項(xiàng)重要的工程環(huán)節(jié)。經(jīng)實(shí)際考察后可知，工作幫坡角在17度左右，經(jīng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的計(jì)算，組合臺(tái)階剝離層的工作幫坡角在20度左右，對(duì)比之下，共提高3度。計(jì)算數(shù)值之后，需保證礦物露天采集地具有較為寬廣的空間，只有這樣，才能保障昆陽磷礦的安全與穩(wěn)定生產(chǎn)。做好工作幫坡角與新水平準(zhǔn)備工作的技術(shù)需要，這是組合臺(tái)階陡幫開采的重要環(huán)節(jié)。對(duì)此，就需要在組合臺(tái)階工作幫坡角和新水平準(zhǔn)備工作預(yù)留出工作空間，以防止組合臺(tái)階的開采工作會(huì)對(duì)新水平準(zhǔn)備工程造成影響。預(yù)留空間如果過大，就會(huì)造成生產(chǎn)剝離的產(chǎn)量提升，降低陡幫開采的作用；預(yù)留空間過小，其緩沖功能將出現(xiàn)問題，影響工程的順利實(shí)施。對(duì)此，就需要制定完善的預(yù)留空間大小，同時(shí)，準(zhǔn)備工作與組合臺(tái)階陡幫開采有著密切的聯(lián)系。新水平準(zhǔn)備工作的方式、組合臺(tái)階數(shù)據(jù)、拉溝位置與采集技術(shù)等各項(xiàng)條件都有可能導(dǎo)致預(yù)留空間的大小發(fā)生變化。所以，就需要結(jié)合昆陽磷礦的實(shí)際數(shù)據(jù)，針對(duì)組合臺(tái)階陡幫開采進(jìn)行新水平準(zhǔn)備工程，包含順序銜接與水平銜接，會(huì)對(duì)預(yù)留空間的大小和陡幫開采各項(xiàng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，也就是說預(yù)留空間的大小需依據(jù)工作臺(tái)階寬度與工作線的距離來制定。為保證新水平準(zhǔn)備工作具有足夠的空間與時(shí)間，根據(jù)各類露天礦山，應(yīng)采取不同的方案進(jìn)行，綜合考慮各項(xiàng)數(shù)據(jù)、技術(shù)與環(huán)境等因素，制定出適宜的預(yù)留空間大小。

4 結(jié)論

通過組合臺(tái)階的方式進(jìn)行礦物的開采工作，可高效的將采集地進(jìn)行多層分解，依據(jù)需求與采掘?qū)ο蟮奶匦赃M(jìn)行適宜的劃分與掌控，最終，達(dá)到緩幫采煤的效果。針對(duì)昆陽磷礦露天采場(chǎng)的臺(tái)階多、急傾斜等特性礦區(qū)，生產(chǎn)煤礦主要方案是依靠降深的方式完成，降深的速度越快，所形成的臺(tái)階就越多，剝采效率也就會(huì)越高。利用組合臺(tái)階陡幫開采的特性，可高效地降低剝離率，減少生產(chǎn)量，對(duì)礦物的采集與生產(chǎn)產(chǎn)生了積極的影響。但是，組合臺(tái)階本身也存在一定的問題：①鋼纜鏟不斷流動(dòng)于多個(gè)臺(tái)階之間，這就增加了鋼纜鏟的運(yùn)輸時(shí)間，減少采裝效率，為增長采裝的效率，就需依據(jù)施工實(shí)際情況，控制各臺(tái)階的最小工作線長度，使其大于200米。②組合臺(tái)階的數(shù)量對(duì)工作幫坡角有著極大的影響，數(shù)量的提升會(huì)導(dǎo)致角度的增加，而采集強(qiáng)度不發(fā)生變化的條件下，對(duì)采集與運(yùn)輸?shù)囊髽?biāo)準(zhǔn)也會(huì)隨著增加。依據(jù)國外多年的數(shù)據(jù)收集中，有關(guān)于組合臺(tái)階各項(xiàng)資料來看，根據(jù)采掘設(shè)備的大小，臺(tái)階數(shù)量通常在4至6 層臺(tái)階之間進(jìn)行組合；而昆陽磷礦露天采場(chǎng)選用的鋼纜鏟規(guī)格為4.6m3，依據(jù)相關(guān)技術(shù)的要求與實(shí)際運(yùn)用情況，臺(tái)階數(shù)量應(yīng)在 3層臺(tái)階左右達(dá)到最合適的開采量。③針對(duì)低水平與緩傾斜煤層方向來看，煤礦的傳輸工作主要在高水平環(huán)境下進(jìn)行推進(jìn)工作，完成傳輸工作。所以，組合臺(tái)階陡幫開采方案非常適用于在昆陽磷礦露天采場(chǎng)的各項(xiàng)條件下進(jìn)行工作。

參考文獻(xiàn)

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