露天礦開采中組合臺階陡幫開采的應用剖析

王吉磊

摘 要：基于露天礦的組合臺階陡幫開采方案出現后，在我國采礦行業中引起了廣泛的反響。許多采礦企業，都采用上述方案作為自身企業礦物采集的主要模式。組合臺階陡幫開采具備眾多的優點，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階陡幫開采的應用為研究對象，對其的主要特性進行研究，以供參考。

關鍵詞：露天礦開采；組合臺階；陡幫開采

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

1 組合臺階的作業順序

組合臺階的實際運用過程應具備數個平盤，其中一個擁有穿爆、開采、運輸等綜合能力，剩余平盤只需具備運輸功能，準備工作完成后進行作業：使用鋼纜鏟在組合臺階的最上層進行開采與剝離工序，作業方向需要沿著設置好的工作線進行，直到完成設計圖紙中所需求的平盤寬度為止，經測量合格后，進行爆破工序。完好后繼續利用鋼纜鏟沿著下一段臺階的工作線進行開采與剝離工序，伸展到整個運輸平盤的寬度，其長度等于一個采寬距離，達到設計圖紙中的工作平盤寬度要求。于此同時，上層臺階的平盤寬度距離會發生變化，縮短至運輸平臺的寬度距離，原因是由于鋼纜鏟在下層臺階進行延伸工序所導致的。之后不斷往復這一工序，達到運輸整體形成采掘循環[1]。

2 組合臺階的構成形式

2.1 工作幫坡角等于設計角度X

當工作幫坡角與設計角度工作坡度相等時[2]，單臺階等寬平臺的特征表現為工作幫坡角與多層臺階的整體工作幫坡角的角度相同，并且單臺階等寬平臺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，而單臺階等寬平臺不同平盤的寬度距離大于運輸平盤寬度距離，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輸平盤寬度距離。所以，在組合臺階各項條件不變時，組合臺階的實際操作，必然需要以鋼纜鏟、剝離與開采作業的平盤為基礎進行運作，剩余最小工作平盤寬度距離小于平盤寬度距離。大量的實際數據表明臺階的數量越多，作業的平盤寬度距離也就會越長。一旦平盤寬度距離延長，對于采煤公司與平盤來說，可有效的提升開采煤量，增強鋼纜鏟的采煤工作時長，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。依據實際數據的數據分析[3]，鋼纜鏟因減少更換平盤的次數，采煤效率整體增強5%至8%左右。

2.2 工作幫坡角超過設計角度Y

當工作幫坡角超過設計角度Y時，可證明組合臺階與單臺階的平盤寬度相等，而最小工作平盤寬度距離則大于運輸平盤寬度距離，最終導致工作幫坡角的增長，從而降低上層臺階的剝離率，提升整體生產采集與剝離率，達到提升經濟效益的結果。在利用組合臺階生產與采集的過程中，將生產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輸平盤寬度距離，可有效的提升角度Y，也就是達到實現的陡幫開采的目標；利用生產地下層的各采煤平盤，將其組合起來，可使工作幫坡角不發生變化的條件下，提升相應的采煤平盤寬度距離，達到陡幫剝離的目的，可減少剝離的整體成本，提升露天礦均衡、高質量的生產作業，使其進入高速發展的道路之中。

3 昆陽磷礦多臺階組合實例

3.1 實際開采的優勢

依據昆陽磷礦露天采場的各項數據信息表明，2號與3號生產區已由5至9個左右的臺階構成，4號生產區的東部采集區已具有5個臺階，本次實踐研究工作以4號生產區東部采集區為主。根據數據可知，下部2150至2160米水平高度為采礦臺階，上部2190米水平高度為頂部平臺，2160至2190米水平高度的4個臺階作為剝離臺階，最小工作平盤需要2臺左右挖掘機進行相關作業，并依據挖掘機與臺階的數量計算出每臺挖掘機最大工作量，以安排相應的臺階數。經過計算可得出，每臺挖掘機的剝離工作線長943米，以此為基礎進行工作規劃，處于2150至2190米水平高度的每一臺階即為一個等寬平臺，2170至2190米水平高度的臺階可作為組合臺階。其中，組合臺階的邊坡傾斜方向與巖層傾向的方向相反，這種相反的邊坡設置方式會給予組合臺階較好的穩定性，在開采過程中，也不會輕易出現坍塌與滑坡等危險。可以得出結果，4號生產區的東部采集區采取組合臺階進行礦物的開采具有較高的穩定性。

3.2 新水平準備工作

新水平準備工作是組合臺階開采之前的準備階段，是一項重要的工程環節。經實際考察后可知，工作幫坡角在17度左右，經各項數據的計算，組合臺階剝離層的工作幫坡角在20度左右，對比之下，共提高3度。計算數值之后，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定生產。做好工作幫坡角與新水平準備工作的技術需要，這是組合臺階陡幫開采的重要環節。對此，就需要在組合臺階工作幫坡角和新水平準備工作預留出工作空間，以防止組合臺階的開采工作會對新水平準備工程造成影響。預留空間如果過大，就會造成生產剝離的產量提升，降低陡幫開采的作用；預留空間過小，其緩沖功能將出現問題，影響工程的順利實施。對此，就需要制定完善的預留空間大小，同時，準備工作與組合臺階陡幫開采有著密切的聯系。新水平準備工作的方式、組合臺階數據、拉溝位置與采集技術等各項條件都有可能導致預留空間的大小發生變化。所以，就需要結合昆陽磷礦的實際數據，針對組合臺階陡幫開采進行新水平準備工程，包含順序銜接與水平銜接，會對預留空間的大小和陡幫開采各項數據產生影響，也就是說預留空間的大小需依據工作臺階寬度與工作線的距離來制定。為保證新水平準備工作具有足夠的空間與時間，根據各類露天礦山，應采取不同的方案進行，綜合考慮各項數據、技術與環境等因素，制定出適宜的預留空間大小。

4 結論

通過組合臺階的方式進行礦物的開采工作，可高效的將采集地進行多層分解，依據需求與采掘對象的特性進行適宜的劃分與掌控，最終，達到緩幫采煤的效果。針對昆陽磷礦露天采場的臺階多、急傾斜等特性礦區，生產煤礦主要方案是依靠降深的方式完成，降深的速度越快，所形成的臺階就越多，剝采效率也就會越高。利用組合臺階陡幫開采的特性，可高效地降低剝離率，減少生產量，對礦物的采集與生產產生了積極的影響。但是，組合臺階本身也存在一定的問題：①鋼纜鏟不斷流動于多個臺階之間，這就增加了鋼纜鏟的運輸時間，減少采裝效率，為增長采裝的效率，就需依據施工實際情況，控制各臺階的最小工作線長度，使其大于200米。②組合臺階的數量對工作幫坡角有著極大的影響，數量的提升會導致角度的增加，而采集強度不發生變化的條件下，對采集與運輸的要求標準也會隨著增加。依據國外多年的數據收集中，有關于組合臺階各項資料來看，根據采掘設備的大小，臺階數量通常在4至6 層臺階之間進行組合；而昆陽磷礦露天采場選用的鋼纜鏟規格為4.6m3，依據相關技術的要求與實際運用情況，臺階數量應在 3層臺階左右達到最合適的開采量。③針對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境下進行推進工作，完成傳輸工作。所以，組合臺階陡幫開采方案非常適用于在昆陽磷礦露天采場的各項條件下進行工作。

參考文獻

[1]王黎，楊博文，翟翔超. 組合臺階陡幫開采在露天礦開采中的應用[J]. 中國新技術新產品，2013，（3）：31-32.

[2]范慶，汪為平，隋學軍. 露天礦剝離洪峰控制技術研究現狀[J]. 現代礦業，2013，（10）：81-82.

[3]劉艷，陳鵬能，李永平，周永生，楊柳. 昆陽磷礦組合臺階陡幫開采方法的探討[J]. 采礦技術，2013，05：（12）-13+20.