露天礦精細(xì)化開(kāi)采時(shí)空原理研究

一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)外露天礦生產(chǎn)都屬于粗放式的開(kāi)采模式，礦石開(kāi)采、礦巖運(yùn)輸與排放、邊坡維護(hù)、廢石場(chǎng)復(fù)墾等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)多是相對(duì)獨(dú)立的。隨著機(jī)械化水平的提高，露天礦生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，礦山粗放式開(kāi)采所帶來(lái)的環(huán)保壓力使得當(dāng)前的礦產(chǎn)資源開(kāi)采處于一個(gè)“經(jīng)濟(jì)”、“安全”、“環(huán)境”、“可持續(xù)”等多因素共同影響的尷尬境地?；诼短斓V生產(chǎn)中所存在的突出問(wèn)題，采用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)相結(jié)合的方法，針對(duì)性開(kāi)展了深凹露天礦、淺埋露天礦精細(xì)化開(kāi)采理論研究。從空間與時(shí)間的角度出發(fā)，運(yùn)用彈塑性理論、時(shí)間序列法深入研究了橢圓形深凹露天礦邊坡巖環(huán)的環(huán)向應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合軸比論、莫爾?—庫(kù)侖強(qiáng)度理論推導(dǎo)出橢圓形深凹露天礦邊坡形狀表達(dá)式，與傳統(tǒng)的穩(wěn)定性理論確定的邊坡形狀相比，該邊坡形狀可在保證邊坡穩(wěn)定的前提下減少巨大的廢石剝離量；露天礦精細(xì)爆破是露天礦精細(xì)化開(kāi)采體系的重要環(huán)節(jié)，采用高速攝像技術(shù)對(duì)180°對(duì)折、緩結(jié)、輕度死結(jié)和嚴(yán)重死結(jié)四種對(duì)折打結(jié)導(dǎo)爆管，對(duì)單一破孔、連續(xù)破孔特殊情況下的導(dǎo)爆管傳爆可靠性進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)研究；以巖石力學(xué)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法分別研究了淺埋露天礦內(nèi)排壓幫復(fù)合邊坡穩(wěn)定性狀況、深凹露天礦廢石回填減震護(hù)坡作用機(jī)理；本項(xiàng)目研究首次給出了露天礦精細(xì)化開(kāi)采的基本定義、內(nèi)涵、技術(shù)結(jié)構(gòu)體系以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程；基于虛擬儀器技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)集生產(chǎn)工藝信息、安全監(jiān)測(cè)信息及決策指揮體系于一體的露天礦精細(xì)化開(kāi)采信息采集與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)露天礦各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)共享，為露天礦優(yōu)化生產(chǎn)管理方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；基于VFP語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，采用B/S模式開(kāi)發(fā)了露天礦山精細(xì)化成本管理系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)礦山開(kāi)采過(guò)程精細(xì)化管理。項(xiàng)目研究成果初步建立了我國(guó)露天礦山精細(xì)化開(kāi)采理論體系，實(shí)現(xiàn)露天礦安全、低成本、環(huán)保開(kāi)采。 2100433B

迄今為止，國(guó)內(nèi)外礦床露天開(kāi)采工藝中的廢石剝離、廢石運(yùn)輸與排放、邊坡維護(hù)、廢石場(chǎng)的復(fù)墾與綠化等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)的內(nèi)在規(guī)律與關(guān)聯(lián)性研究缺乏深度挖掘。傾斜礦體露天開(kāi)采所形成的直線形邊坡穩(wěn)定性差，廢石剝離量大，礦石生產(chǎn)成本高企。從空間與時(shí)間的角度出發(fā)，運(yùn)用彈塑性理論深入研究深凹露天邊坡巖體應(yīng)力分布規(guī)律，推導(dǎo)不同情況下凸曲線形邊坡自穩(wěn)的數(shù)學(xué)與力學(xué)表達(dá)式。運(yùn)用工業(yè)與系統(tǒng)工程的方法，開(kāi)展深凹露天礦、淺埋露天礦精細(xì)化開(kāi)采理論與方法研究，基于相關(guān)數(shù)字礦山軟件，建立露天開(kāi)采信息系統(tǒng)。在保證露天邊坡臨空時(shí)間最短、邊坡穩(wěn)定的前提下，以整個(gè)露天采場(chǎng)廢石運(yùn)輸功最小為原則，用就近剝離的廢石對(duì)完成回采分段處邊坡進(jìn)行快速回填護(hù)坡，降低邊坡維護(hù)與治理費(fèi)用，從而把條件合適的深凹露天最終邊坡角提高5～8 ，減少巨大的廢石剝離量，發(fā)展礦山巖石力學(xué)邊坡維護(hù)理論，初步建立我國(guó)露天礦山精細(xì)化開(kāi)采理論體系，實(shí)現(xiàn)露天礦安全、低成本、環(huán)保開(kāi)采。

露天礦分期開(kāi)采(open pit mining by stages)是指在露天開(kāi)采的最終境界內(nèi)，在平面上或在深度上劃分若干中間境界依次進(jìn)行開(kāi)采。露天礦分期開(kāi)采旨在首先開(kāi)采品位高、生產(chǎn)條件好、剝采比小的礦床部位，以減少露天礦初期投資，加速露天礦基建、投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)，為露天礦均衡生產(chǎn)和擴(kuò)大再生產(chǎn)提供基礎(chǔ)，達(dá)到用最少的投入取得最大的產(chǎn)出 。

露天礦沿深度方向分期開(kāi)采時(shí)，中間境界，一般取露天礦最終邊幫角。應(yīng)用緩幫采剝法進(jìn)行分期開(kāi)采時(shí)，當(dāng)工作幫推進(jìn)到分期境界且生產(chǎn)剝采比開(kāi)始由大變小時(shí)開(kāi)始向下一個(gè)分期境界擴(kuò)幫過(guò)渡。采礦工作延深到分期開(kāi)采境界底部水平的時(shí)間是分期擴(kuò)幫過(guò)渡結(jié)束的最遲期限，即分期內(nèi)正常生產(chǎn)的工作幫與擴(kuò)幫過(guò)渡的工作幫形成統(tǒng)一工作幫。擴(kuò)幫工作可從下一個(gè)分期的境界開(kāi)始。由外向采場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行，也可以從本分期的境界開(kāi)始，由采場(chǎng)內(nèi)向下一個(gè)分期境界推進(jìn)。中國(guó)大冶鐵礦曾用多臺(tái)階由內(nèi)向外擴(kuò)幫，依靠嚴(yán)密的組織，使常規(guī)設(shè)備達(dá)到極高的擴(kuò)幫延深速度。

應(yīng)用組合臺(tái)階或傾斜分條采剝的陡幫開(kāi)采時(shí)，露天礦采剝工作分別在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行，一般在陡工作幫剝離巖石，在下部用較緩的工作幫采礦。擴(kuò)幫工作已不再是正常采剝作業(yè)額外的附加工作，而是正常采剝作業(yè)的組成 。

學(xué)科：礦山地質(zhì)學(xué)

詞目：露天礦開(kāi)采境界

英文：open-pit mining limit

釋文：又稱露天礦開(kāi)采界線。按技術(shù)上的可能性與經(jīng)濟(jì)上的合理性，對(duì)露天采礦場(chǎng)所確定的最終可能達(dá)到的采礦范圍，即由上部和下部邊界線所限定的范圍。它主要決定于礦體的埋藏條件、開(kāi)采技術(shù)條件和設(shè)備等。 2100433B