一種確定露天礦山開采境界的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山開采設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定露天礦山開采境界的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]露天開采是我國礦產(chǎn)資源開采的主要方法，具有生產(chǎn)規(guī)模大、安全性好的特點(diǎn)。比地下開采有很多的優(yōu)越性，但缺點(diǎn)也是非常明顯的，那就是在開采礦石的同時(shí)，還要?jiǎng)冸x大量的巖石。因此，一個(gè)技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理、安全上可靠的礦山開采初步設(shè)計(jì)，對合理利用礦產(chǎn)資源、節(jié)約土地、保護(hù)環(huán)境及提高經(jīng)濟(jì)效益是十分重要的。而露天礦山開采初步設(shè)計(jì)的核心問題，就是露天礦山最終開采境界的圈定問題。
[0003]現(xiàn)有圈定露天開采境界通常采用的方法為:在露天開采方案初步擬定后進(jìn)行露天開采境界的圈定。其步驟為確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比后一選取露天采場最終邊坡角一確定露天坑底寬一初步選定露天礦開采深度一計(jì)算境界剝采比一與經(jīng)濟(jì)合理剝采比比較(N^N]h)—繪制露天坑底邊界一繪制分層平面圖一繪制終了平面圖一布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。該方法的實(shí)質(zhì)是自下而上圈定露天開采境界。
[0004]這是一種自上世紀(jì)五十年代以來，一直沿用的圈定露天礦山最終開采境界的傳統(tǒng)方法。隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體制的逐步建立，開采礦種的不斷增加，礦政管理的不斷規(guī)范，這種圈定露天礦山最終境界的方法，存在以下問題:
[0005](1)反復(fù)工作量大，設(shè)計(jì)效率低。隨著礦山開采相關(guān)法律、法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，礦政管理也在不斷規(guī)范。目前在進(jìn)行礦山可行性研究、初步設(shè)計(jì)時(shí)，礦山必須取得采礦許可證，采礦許可證上確定了礦山的開采范圍(采礦權(quán)范圍)，相關(guān)的法律法規(guī)要求嚴(yán)禁越界開米。也就是說，露天礦山最終開米境界的上口，必須在米礦權(quán)范圍內(nèi)。自下而上圈定露天礦山最終開采境界，能否保證露天礦山最終開采境界的上口在采礦權(quán)范圍內(nèi)，開始并不明確，直到圈定結(jié)束后才知道。如果圈定的結(jié)果超出了采礦權(quán)范圍、或一側(cè)小于采礦權(quán)范圍而另一側(cè)超出，均需返工重圈；如果圈定的結(jié)果小于采礦權(quán)范圍，有可能導(dǎo)致礦產(chǎn)資源利用率偏低，也需返工重圈。由于圈定的結(jié)果無法預(yù)先控制，也許還要返工多次。另外，該方法把布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)放在最后，也容易造成返工，因?yàn)椴贾瞄_拓運(yùn)輸系統(tǒng)后，邊坡角變緩了，露天開采境界的上口就會(huì)變大。
[0006](2)方法較為繁瑣，實(shí)用性較差。
[0007]傳統(tǒng)方法中初步選定露天礦開采深度，理論性較強(qiáng)，實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中很少采用；計(jì)算境界剝采比，是在圈定開采境界之前進(jìn)行的，一般采用線段比法、面積比法，計(jì)算方法復(fù)雜，計(jì)算結(jié)果誤差很大。另外隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，建筑石料類礦山數(shù)量迅速增加。該類礦山生產(chǎn)工藝簡單、覆蓋物極少、成本低、效益好，圈定露天開采境界，基本可以不考慮經(jīng)濟(jì)合理剝采比、境界剝采比等因素。
[0008]《科學(xué)與技術(shù)》2014年第9期，露天開采境界的原則和方法研究，作者:金鑫，該研究確定露天開采境界的原則和方法，基本與現(xiàn)行的設(shè)計(jì)手冊規(guī)定的原則和方法相同，是對現(xiàn)行原則和方法的進(jìn)一步解讀，該研究未考慮到目前礦山企業(yè)是先取得采礦許可證、劃定開采范圍后，再圈定開采境界的實(shí)際情況；圈定的方法仍為自下而上圈定，預(yù)先無法控制圈定的露天采場上口在采礦許可證劃定的范圍內(nèi)；該方法仍然是先圈定開采境界，再布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的兩步驟圈定法，無法預(yù)先控制露天礦總出入口在最合理的位置，存在設(shè)計(jì)返工的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)中圈定露天礦山最終境界存在反復(fù)工作量大，設(shè)計(jì)效率低，方法較為繁瑣，實(shí)用性較差的問題，本發(fā)明提供了一種確定露天礦山開采境界的方法。它減少了工作量，設(shè)計(jì)效率高，方法簡單，實(shí)用性好。
[0011]2.技術(shù)方案
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0013]—種確定露天礦山開采境界的方法，其步驟為:
[0014]A、按照經(jīng)濟(jì)合理性確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比；
[0015]B、以技術(shù)可行、安全可靠為原則，根據(jù)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范及安全規(guī)程，確定露天采場最終邊坡構(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；
[0016]C、在作為設(shè)計(jì)依據(jù)的礦床的地形地質(zhì)圖和地質(zhì)剖面圖上上，首先將采礦許可證核定的采礦權(quán)范圍線繪制到地形地質(zhì)圖上，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(gè)臺(tái)階的坡頂線；
[0017]D、根據(jù)步驟B中確定的露天采場邊坡構(gòu)成要素，自上而下依次圈定第二個(gè)臺(tái)階、第三個(gè)臺(tái)階……第N個(gè)臺(tái)階；
[0018]首先是將傳統(tǒng)方法的“自下而上”改為自上而下圈定露天開采境界，其次是將圈定露天開采境界與布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，兩步走改為同步進(jìn)行；可有效的提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)與露天礦山實(shí)際生產(chǎn)中，自上而下分臺(tái)階開采的順序一致，有利于理順設(shè)計(jì)人員的空間想象力；該方法適用于非金屬露天礦山，或礦體賦存狀態(tài)相對簡單的金屬礦山。
[0019]E、在圈定最終開采境界的過程中，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，調(diào)整各分層臺(tái)階線位置，達(dá)到少剝離多采礦，降低平均剝采比，優(yōu)化開采境界；
[0020]F、計(jì)算露天采場開采境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比Np。
[0021]境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即N ]h，其實(shí)質(zhì)是在開采境界內(nèi)邊界層礦石的露天開采費(fèi)用不超過地下開采費(fèi)用，使整個(gè)礦床用露天和地下聯(lián)合開采的總費(fèi)用最小或總盈利最大，此原則在應(yīng)用上簡單方便，已為國內(nèi)外露天礦設(shè)計(jì)普遍采用。其最大的缺點(diǎn)，是所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)。例如，對某些不連續(xù)的礦床或上薄下厚的礦床、或覆蓋層很厚或地形復(fù)雜(如境界內(nèi)有孤立山頭等)的礦床，在應(yīng)用該原則確定境界時(shí)，可能出現(xiàn)境界剝采比符合要求，而初期剝采比超過允許值的現(xiàn)象。為了防止出現(xiàn)虛假結(jié)論，一般需要用平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即Np彡N ]h的原則進(jìn)行校驗(yàn)。
[0022]平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即Np< N ]ho這一原則的實(shí)質(zhì)，是使露天開采境界內(nèi)全部儲(chǔ)量用露天開采的總費(fèi)用小于或等于地下開采該部分儲(chǔ)量的總費(fèi)用；用這一原則圈定的露天開采境界，較用原則所圈定的要大，可能引起基建剝離量大、投資多、基建時(shí)間長，還可能使露天開采過程中某一時(shí)期生產(chǎn)剝采比超過允許值，使企業(yè)長期處于虧損狀態(tài)；對某些貴重的有色、稀有金屬礦床等，為了擴(kuò)大露天開采以減少礦石的損失和貧化，可以采用這一原則來圈定露天開采境界，借以擴(kuò)大露天開采儲(chǔ)量；對近于水平的礦體或雞窩狀礦體也可米用此原則確定露天開米境界。
[0023]隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國內(nèi)市場礦產(chǎn)品供不應(yīng)求，價(jià)格比上世紀(jì)80年代有了很大的提高，隨著礦石開采及加工技術(shù)的提高，生產(chǎn)成本卻漲幅較小，實(shí)際計(jì)算的經(jīng)濟(jì)合理剝采比遠(yuǎn)大于境界剝采比，因此，用Νρ< Ν >校核露天最終開采境界更符合實(shí)際。
[0024]針對目前礦政管理“先設(shè)置采礦權(quán)，再進(jìn)行初步設(shè)計(jì)”的特點(diǎn)，露天開采境界圈定步驟:沿著采礦權(quán)范圍線圈定露天采場最終境界的上口，形成第一個(gè)臺(tái)階一根據(jù)確定的露天采場邊坡構(gòu)成要素，自上而下圈定開采境界，同時(shí)布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)一計(jì)算境界內(nèi)分層礦巖量及平均剝采比一與經(jīng)濟(jì)合理剝采比比較Np< N ]ho
[0025]優(yōu)選地，步驟E中同時(shí)布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)L。將現(xiàn)行的圈定完開采境界后，再布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的兩步驟圈定法，改為邊圈定開采境界邊布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的一步驟圈定法，簡化了步驟，，預(yù)先控制露天礦總出入口在最合理的位置，不存在設(shè)計(jì)返工的可能性，設(shè)計(jì)效率高。
[0026]優(yōu)選地，圈定的第N個(gè)臺(tái)階的條件是，直到露天采場底部達(dá)到了采礦許可證確定的開采深度，或露天采場底部寬度達(dá)到了設(shè)計(jì)確定的最小底寬為止。
[0027]優(yōu)選地，平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即Np彡N jho
[0028]3.有益效果
[0029]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:
[0030](1)對某些不連續(xù)的礦床或上薄下厚的礦床、或覆蓋層很厚或地形復(fù)雜(如境界內(nèi)有孤立山頭等)的礦床，在應(yīng)用該原則確定境界時(shí)，可能出現(xiàn)境界剝采比符合要求，而初期剝采比超過允許值的現(xiàn)象；為了防止出現(xiàn)虛假結(jié)論，需要用平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即Np< N >的原則進(jìn)行校驗(yàn)；
[0031](2)本發(fā)明首先是將傳統(tǒng)方法的“自下而上”改為自上而下圈定露天開采境界，其次是將圈定露天開采境界與布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，兩步走改為同步進(jìn)行；可有效的提高設(shè)計(jì)效率，同時(shí)與露天礦山實(shí)際生產(chǎn)中，自上而下分臺(tái)階開采的順序一致，有利于理順設(shè)計(jì)人員的空間想象力；該方法適用于非金屬露天礦山，或礦體賦存狀態(tài)相對簡單的金屬礦山；
[0032](3)本發(fā)明平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，即Np彡N ]h。這一原則的實(shí)質(zhì)，