1.本發(fā)明涉及礦山開采設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)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(gè)移走礦體上的覆蓋物，得到所需礦物的過(guò)程，一般包括穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等作業(yè)流程，露天采礦的優(yōu)點(diǎn)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(tái)階式開采是露天礦山安全、可靠、成熟的開采方法，實(shí)施的前提是開拓運(yùn)輸?shù)缆房梢孕拗讲蓤?chǎng)的最高開采臺(tái)階。小型露天采石場(chǎng)多因礦權(quán)范圍較小、地形高差較大等原因，無(wú)法修筑直通采場(chǎng)最高開采臺(tái)階的運(yùn)輸?shù)缆贰?br />
3.現(xiàn)有技術(shù)中小型露天采石場(chǎng)存在的問(wèn)題：

①無(wú)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(tái)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(gè)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(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，如何解決“一面墻”式開采所存在的安全隱患問(wèn)題，是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)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(wèn)題。

5.為了實(shí)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(chǎng)最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺(tái)階高度、臺(tái)階坡面角、安全平臺(tái)寬度、清掃平臺(tái)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(chǎng)最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個(gè)臺(tái)階的坡頂線；

13.步驟四、根據(jù)步驟二中確定的露天采場(chǎng)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(guò)程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺(tái)階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；

14.步驟五、計(jì)算露天采場(chǎng)開采境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比。

15.可選的，在對(duì)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(shí)，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(duì)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(yùn)輸順槽。

19.可選的，還包括使用挖掘設(shè)備，平整作業(yè)平臺(tái)，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運(yùn)平臺(tái)上的碎石運(yùn)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(wú)需像現(xiàn)有技術(shù)中一樣鋪網(wǎng)，簡(jiǎn)化了工藝，降低了開采成本，大幅提高了開采效率。

附圖說(shuō)明

28.為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)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(shí)施方式

31.下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

32.本發(fā)明實(shí)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(duì)礦山的境界、剝采比進(jìn)行計(jì)算了解。在實(shí)際開采過(guò)程中最小底寬和最大底寬，選取合適的邊坡角對(duì)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(gè)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(gè)原則是nj≤njh。其實(shí)質(zhì)是開采境界內(nèi)境界層礦石的露天開采成本不超過(guò)地下開采成本，從而使整個(gè)礦床露天與地下聯(lián)合開采的總成本最小化或總利潤(rùn)最大化。該原理應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，已廣泛應(yīng)用于露天天然礦山的設(shè)計(jì)中。其最大的缺點(diǎn)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(shí)質(zhì)是使露天開采境界內(nèi)所有儲(chǔ)量的露天開采總成本小于或等于該部分儲(chǔ)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(shí)間長(zhǎng)。在露天開采過(guò)程中，也可能使生產(chǎn)剝采比在一定時(shí)間內(nèi)超過(guò)允許值，使企業(yè)長(zhǎng)期處于虧損狀態(tài)。對(duì)于一些有價(jià)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(chǔ)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(shí)質(zhì)是，當(dāng)露天礦在任何生產(chǎn)周期內(nèi)按正常運(yùn)行的工作坡角生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)剝采比不超過(guò)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(shí)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(chǎng)最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺(tái)階高度、臺(tái)階坡面角、安全平臺(tái)寬度、清掃平臺(tái)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(chǎng)最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個(gè)臺(tái)階的坡頂線；

46.s14、根據(jù)步驟二中確定的露天采場(chǎng)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(guò)程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺(tái)階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；

47.s15、計(jì)算露天采場(chǎng)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(tái)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(guò)大不利于邊坡的穩(wěn)定，過(guò)小不利于爆破作業(yè)的裝藥，所以在本實(shí)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(duì)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(yùn)輸順槽。

53.在對(duì)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(shí)，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(tái)，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運(yùn)平臺(tái)上的碎石運(yùn)往破碎站。

55.本發(fā)明實(shí)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說(shuō)明即可。

60.對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)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(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)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(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(chǎng)最終邊坡構(gòu)成要素，即：臺(tái)階高度、臺(tái)階坡面角、安全平臺(tái)寬度、清掃平臺(tái)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(chǎng)最終境界的上口，采礦權(quán)范圍線形成第一個(gè)臺(tái)階的坡頂線；步驟四、根據(jù)步驟二中確定的露天采場(chǎng)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(guò)程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)，調(diào)整各分層臺(tái)階線位置，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；步驟五、計(jì)算露天采場(chǎng)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(duì)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(shí)，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(duì)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(yùn)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(tái)，清理開采單元坡面上的浮石，然后將裝運(yùn)平臺(tái)上的碎石運(yùn)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(jì)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(tái)寬度和分層數(shù)對(duì)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(chǎng)施工安全。現(xiàn)場(chǎng)施工安全。現(xiàn)場(chǎng)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