一種確定露天礦山開(kāi)采境界的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定露天礦山開(kāi)采境界的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]露天開(kāi)采是我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)采初步設(shè)計(jì)，對(duì)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(kāi)采初步設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題，就是露天礦山最終開(kāi)采境界的圈定問(wèn)題。
[0003]現(xiàn)有圈定露天開(kāi)采境界通常采用的方法為:在露天開(kāi)采方案初步擬定后進(jìn)行露天開(kāi)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(chǎng)最終邊坡角一確定露天坑底寬一初步選定露天礦開(kāi)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(kāi)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(kāi)采境界。
[0004]這是一種自上世紀(jì)五十年代以來(lái)，一直沿用的圈定露天礦山最終開(kāi)采境界的傳統(tǒng)方法。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的逐步建立，開(kāi)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(wèn)題:
[0005](1)反復(fù)工作量大，設(shè)計(jì)效率低。隨著礦山開(kāi)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(kāi)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(kāi)米。也就是說(shuō)，露天礦山最終開(kāi)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(kāi)采境界，能否保證露天礦山最終開(kāi)采境界的上口在采礦權(quán)范圍內(nèi)，開(kāi)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(wú)法預(yù)先控制，也許還要返工多次。另外，該方法把布置開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)放在最后，也容易造成返工，因?yàn)椴贾瞄_(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)后，邊坡角變緩了，露天開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guó)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(jiǎn)單、覆蓋物極少、成本低、效益好，圈定露天開(kāi)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(kāi)采境界的原則和方法研究，作者:金鑫，該研究確定露天開(kāi)采境界的原則和方法，基本與現(xiàn)行的設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定的原則和方法相同，是對(duì)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(kāi)采范圍后，再圈定開(kāi)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(wú)法控制圈定的露天采場(chǎng)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(kāi)采境界，再布置開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的兩步驟圈定法，無(wú)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(wèn)題
[0010]針對(duì)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(wèn)題，本發(fā)明提供了一種確定露天礦山開(kāi)采境界的方法。它減少了工作量，設(shè)計(jì)效率高，方法簡(jiǎn)單，實(shí)用性好。
[0011]2.技術(shù)方案
[0012]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0013]—種確定露天礦山開(kāi)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(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；
[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(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；
[0017]D、根據(jù)步驟B中確定的露天采場(chǎng)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(kāi)采境界，其次是將圈定露天開(kāi)采境界與布置開(kāi)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(kāi)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(duì)簡(jiǎn)單的金屬礦山。
[0019]E、在圈定最終開(kāi)采境界的過(guò)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(kāi)采境界；
[0020]F、計(jì)算露天采場(chǎng)開(kāi)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(kāi)采境界內(nèi)邊界層礦石的露天開(kāi)采費(fèi)用不超過(guò)地下開(kāi)采費(fèi)用，使整個(gè)礦床用露天和地下聯(lián)合開(kāi)采的總費(fèi)用最小或總盈利最大，此原則在應(yīng)用上簡(jiǎn)單方便，已為國(guó)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(kāi)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(duì)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(guò)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(kāi)采境界內(nèi)全部?jī)?chǔ)量用露天開(kāi)采的總費(fèi)用小于或等于地下開(kāi)采該部分儲(chǔ)量的總費(fèi)用；用這一原則圈定的露天開(kāi)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(zhǎng)，還可能使露天開(kāi)采過(guò)程中某一時(shí)期生產(chǎn)剝采比超過(guò)允許值，使企業(yè)長(zhǎng)期處于虧損狀態(tài)；對(duì)某些貴重的有色、稀有金屬礦床等，為了擴(kuò)大露天開(kāi)采以減少礦石的損失和貧化，可以采用這一原則來(lái)圈定露天開(kāi)采境界，借以擴(kuò)大露天開(kāi)采儲(chǔ)量；對(duì)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(kāi)米境界。
[0023]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(kāi)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(kāi)采境界更符合實(shí)際。
[0024]針對(duì)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(kāi)采境界圈定步驟:沿著采礦權(quán)范圍線圈定露天采場(chǎng)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(chǎng)邊坡構(gòu)成要素，自上而下圈定開(kāi)采境界，同時(shí)布置開(kāi)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(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)L。將現(xiàn)行的圈定完開(kāi)采境界后，再布置開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的兩步驟圈定法，改為邊圈定開(kāi)采境界邊布置開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)的一步驟圈定法，簡(jiǎn)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(chǎng)底部達(dá)到了采礦許可證確定的開(kāi)采深度，或露天采場(chǎng)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(duì)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(guò)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(kāi)采境界，其次是將圈定露天開(kāi)采境界與布置開(kāi)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(kāi)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(duì)簡(jiǎn)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)，