一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法与流程

本发明涉及露天矿山开采技术领域，特别涉及一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法。

背景技术

我国始终面临人均资源少、优质资源不足的资源国情，资源总量大，禀赋不佳，小矿多、大矿少，贫矿多、富矿少，共伴生矿多、单一矿少，矿山开发多、小、散的结构性矛盾长期存在。为了实现绿色矿山必须对现有的矿山进行结构调整和优化，其中外部排土场具有很大的调整空间。第一，外排土场长期占用大量的土地，造成资源土地资源的极大浪费，不符合国家绿色矿山的理念；第二，外排土场监测和管理做的不到位，极易发生滑坡和泥石流造成人员和财产的重大损失；第三，随着矿山的不断开采，早期设计的排土场有可能因容积不够，而重新设计和征地，再加上运距增加，运费提高，导致生产成本大大提高。因此必须考虑内部排土场设计。

内排多用于煤矿与铁矿等大型露天矿中，但在金属露天矿中的应用却极少。主要原因是金属矿床矿体多为倾斜或急倾斜，走向长度短，导致内排条件较难形成。且内排工艺是一种相对复杂的生产工艺，在采场内，同时存在两种生产工艺，即采剥工艺及排土工艺，这两种生产工艺相互影响，相互制约。对于露天矿山而言，保证采剥工艺流程各环节的连续性，从而保证露天矿山产能是第一要务，其他工程均需为其服务。而在各环节中道路系统的开拓是最主要的同时也是最复杂的，因此必须考虑道路系统开拓与矿山生产管理之间的协调。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法，以填补现有技术中内排工艺应用于金属露天矿的空白，本发明涉及的工艺设计方法，巧妙地利用了小型矿山在时间与空间上的差异性，综合利用外排与内排的优势，动态安排采矿与排废计划线路图，实现了矿山生产效率与环境效益的双优化。本发明对促进金属露天矿内排工艺的实施具有一定的借鉴意义。

本发明涉及的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法，包括：

步骤一、在金属山坡露天矿开始转入深凹开采的过渡期，采用分区开采推进，使采场形成不同分区，即首采区和后采区；

步骤二、在首采区一侧的最终境界上布置开拓系统，首采区靠帮后便修筑固定路线，少修临时道路，运排矿岩采用已靠帮的固定道路；

步骤三、在另一侧掘沟开采设置临时道路，随着首采区逐渐靠帮见底，提前一到两年规划后采区至首采区的内排线路，对后采区进行适当的开采；

步骤四、首采区的底坑如果空间足够，即可在首采区设置内排区域，首采区的开采区域和内排区域在空间上留有足够的安全距离即可开始进行内排，如果空间较小，在首采区完全见底后再进行内排。

所述首采区和所述后采区的高度差控制在当外排运距等于内排运距的台阶距离底部台阶的高差范围内。

所述内排区域采用多台阶排土方式，多台阶排土的单层排土台阶的高度采用矿山台阶高度，矿山台阶高度根据矿山的实际情况而定。

当生产区与排土区短期，即1年内处于同一区域时，所述安全距离为排土台阶的底角到运输道路的距离大于单层排土台阶的大块岩石的滚动距离；

当生产区与排土区长期处于同一区域时安全距离时，所述安全距离计算方式为：

s＝l+bmin+k+e

式中，s为安全距离；

l为大块岩石的滚动距离；

bmin为运输道路宽度；

k为运输通道宽度；

e为检修道路宽度。

本发明涉及的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法，填补了现有技术中内排工艺应用于金属露天矿的空白，其工艺设计方法，巧妙地利用了小型矿山在时间与空间上的差异性，综合利用外排与内排的优势，动态安排采矿与排废计划线路图，实现了矿山生产效率与环境效益的双优化。本发明对促进金属露天矿内排工艺的实施具有一定的借鉴意义。

附图说明

图1是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中不同分区的示意图；

图2是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例首采区示意图；

图3是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第一年采剥位置及运输系统示意图；

图4是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第二年采剥位置及运输系统示意图：

图5是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第三年采剥位置及运输系统示意图：

图6是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第四年采剥位置及运输系统示意图：

图7是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第五年采剥位置及运输系统示意图：

图8是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第六年采剥位置及运输系统示意图：

图9是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第七年采剥位置及运输系统示意图：

图10是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第八年采剥位置及运输系统示意图：

图11是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第九年采剥位置及运输系统示意图图：

图12是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第十年采剥位置及运输系统示意图：

图13是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中实施例的第十一年采剥位置及运输系统示意图：

图14是本发明提供的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法中内排区域的排土台阶示意图：

具体实施方式

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图14所示，本发明提供了一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法，包括：

步骤一、在金属山坡露天矿开始转入深凹开采的过渡期，采用分区开采推进，使采场形成不同分区，即首采区和后采区，从而创造内排土条件；

矿山上部剥离的岩石外排还是进行内排，主要考虑运输距离是否合理。随着矿山的开采，台阶逐渐下降，当通外排土场的运输距离大于内排土场距离时，采用内排比较合适，由此往下的台阶皆可采用内排的方式，因此，首采区和后采区的高度差控制在当外排运距等于内排运距的台阶距离底部台阶的高差范围内；选用堆积标高低、尽可能环山、上部边帮少、边帮稳固靠近排土场的区域作为首采区实施强采，如图1所示；

步骤二、在首采区一侧的最终境界上布置开拓系统，首采区靠帮后便修筑固定路线，少修临时道路，运排矿岩采用已靠帮的固定道路；

步骤三、在另一侧掘沟开采设置临时道路，这样可以缩短开拓时间，保证生产工艺的连续性；随着首采区逐渐靠帮见底，提前一到两年规划后采区至首采区的内排线路，对后采区进行适当的开采，防止因两区高差过大，导致内排线路无法布设；

步骤四、首采区的底坑如果空间足够，即可在首采区设置内排区域，首采区的开采区域和内排区域在空间上留有足够的安全距离即可开始进行内排，安全距离与矿山的特性有关，为了保证矿山生产能顺利进行，生产区域与内排区域要具有一定的安全距离。这就要求即使达到了合理运距控制的高差范围内，但为了安全起见也不能进行内排。此时高差范围要缩小，随着排产时间的推移，直到内排土场形成的区域与生产区域的安全距离足够；

当生产区与排土区短期，即1年内处于同一区域时，所述安全距离为排土台阶的底角到运输道路的距离大于单层排土台阶的大块岩石的滚动距离；

当生产区与排土区长期处于同一区域时安全距离时，所述安全距离计算方式为：

s＝l+bmin+k+e

式中，s为安全距离；

l为大块岩石的滚动距离；

bmin为运输道路宽度；

k为运输通道宽度；

e为检修道路宽度；

如果空间较小，在首采区完全见底后再进行内排；

首采区、后采区内的采剥工艺及排土工艺在空间上完全分离，充分降低生产过程中的因两种工艺相互影响造成的安全隐患，并实现后采区内岩石的完全内排；

内排区域采用多台阶排土方式，为了更合理的管理内排区域，多台阶排土的单层排土台阶的高度采用矿山台阶高度，矿山台阶高度根据矿山的实际情况和矿山的特性而定。

下面结合具体实施例对本发明涉及的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法进一步喜详细说明：

实施例

该矿山露天采场工作面横交矿体走向布置，工作面纵向布置、横向推进，分层水平开采。采用中深孔加强松动爆破，液压挖掘机铲装，汽车运输。露天采场边坡最低点标高为470m(位于北山矿)，最高标高为720m(位于北山西矿)，相对高差250m。自北山西矿帮上缘710m平台至采区南部470m平台，形成了二十个台阶，台阶高12m，台阶坡面角70～75°。目前北山矿已采到470m水平已进入凹陷露天开采。

如图2所示，在本次内排设计的矿山中主要分为两个矿区，北山矿和北山西矿。目前主采场位于北山矿，北山西矿部分开采较少；北山矿开采现状低于北山西；北山矿与排土场的距离要短于北山西矿；按最终设将在北山矿和北山西矿各形成坑底。矿山目前的总出入沟位于整个采区南端部，将北山设为强采区，即首采区，选矿厂位于露天采场东南部，排土场位于露天采场东北部(两个排土台阶分别为560m、650m)。随着开采的进行，矿山将逐步进入深凹露天开采。

如图3所示的第一年采剥位置及运输系统，将总出入沟继续设置在北山矿南帮原有位置，降低2个水平段(24m)。露天底区域由西南向东北推进，使西南部尽快靠帮，形成固定运输线路，保证下部矿岩顺利运出采场；东北部区域由南向北推进，同时整理露天采场北部602m至566m之间各台阶，该并段处理的区域并段处理，为形成新的排土运输通道创造条件；为均衡剥采比，西北部区域开始生产，不降段。由于露天底区域与东北部区域在空间上相对应，高差为50m左右，两区域同时开采，需加强生产管理，避免互相干扰，保证生产安全。

如图4所示的第二年采剥位置及运输系统，北山矿降低1个水平(12m)，露天底区域继续由西南向东北推进，加大东北部区域采剥力度，为使其能尽快与露天底区域形成统一采场做准备。由于露天最终境界的影响，随着开采的进行，现有至650m排土台阶的岩石运输道路被破坏，需在采场北帮修筑折返式固定坑线运输系统形成新的运输通道，由矿方提供的资料看，外部道路形成比较困难，不满足设计要求，设计考虑在内部设置岩石运输通道。为尽快形成内排空间，暂停西北部区域生产。

如图5所示的第三年采剥位置及运输系统，北山矿降段1个水平(12m)，东北帮不断向下、向南推进，上部台阶靠帮并段，继续在北帮修筑折返式固定坑线运输系统。随着开采的进行，露天底区域基本不具备生产空间，即使强行开沟，向下延伸，采出矿量也非常有限，因此，这一年主要生产区域为东北部区域，基本满足生产需求。

如图6和图7所示的第四年和第五年采剥位置及运输系统，随着开采的进行，露天底区域与东北部区域基本形成统一采场，即简称为下部采场，为均衡剥采比及控制西北部区域与主生产区域之间的高差，继续开展西北部区域生产活动。

如图6可以看出，第四年的下部采场内，北部、东部均进行生产活动，西部靠帮，与西北部区域在空间上相互对应，南部靠帮，南部与西部为下部采场的主运输道路布置区，继续在北帮修筑折返式固定坑线运输系统，为均衡剥采比及控制西北部区域与主生产区域之间的高差，继续开展北山西矿区域生产活动，降低1个水平(12m)。至第四年末，下部采场在空间布置上不具备内排条件。而且，在运距上看，岩石运往排土场更合理。

如图7可以看出，第五年北山矿东北帮不断向下、向南推进，东帮和北帮上部靠拢并段，继续在北帮修筑折返式固定坑线运输系统。北山西矿继续生产，降低2个水平(24m)。

如图8所示的第六年采剥位置及运输系统，随着开采的进行，北山矿降低2个水平(22m)，东北帮不断向下、向南推进，北山矿露天采场东北部、东部和南部基本全部靠帮并段，且北山矿见底，第六年部分岩石实现内排。西北帮不降段，露天采场东部基本全部靠帮(差一个台阶12m)，北部东侧区域基本，南部基本靠帮，内排道路(西北区542m标高至下部采场446m之间，高差大约100m)应于此时形成，为下一年实现内排做准备。阴影区域为排土区域，内排单层台阶高度为22m。

如图9所示的第七年采剥位置及运输系统，北山西矿继续推进，下降2个水平(24m)。露天采场开采至露天底400m水平，下部采场只有两个台阶开采，开采推进方向为由东南向西北方向推进，西北区采出的岩石，由第六年形成的内排道路运至露天采场东南端帮，由东南向西北方向排弃，形成内排土场，采场内运输道路布置在西南侧，保证下部采场运输通畅，并作为下部排水设施的检修通道。主采场已由下部采场转变为西北部区域，生产推进方向为由东南向西北推进，开采区域与内排区域在空间上留有足够的安全距离，下部采场内也有足够的空间布置道路系统、拦挡设施、排水设施等工程。阴影区域为排土区域，内排单层台阶高度为22m。

如图10至图13所示的第八年至第十一年的采剥位置及运输系统，主采场已由下部采场转变为西北部区域，生产推进方向为由东南向西北推进。第八到十一年主要开采西部资源，已完全实现内排，北山西矿的剥离的岩石均排至北山矿坑底。

第八年，北山西矿按台阶分层往下推进，下降至518m水平岩石完全排入北山矿。阴影区域为排土区域，内排区域的单层台阶高度为22m，24m。

第九年，北山西矿按台阶分层往下推进，下降至494m水平，岩石完全排入北山矿。阴影区域为排土区域，内排单层台阶高度为22m，24m。

第十年，北山西矿按台阶分层往下推进，下降至446m水平，岩石完全排入北山矿。阴影区域为排土区域，内排单层台阶高度为22m，24m。

第十一年，北山西矿按台阶分层往下推进，下降至400m水平，岩石完全排入北山矿，此时开采活动结束，形成最终境界。阴影区域为排土区域，内排单层台阶高度为22m，24m。排土台阶如图14所示。

本发明涉及的一种金属露天矿山坡转入深凹阶段的内排工艺设计方法，填补了现有技术中内排工艺应用于金属露天矿的空白，其工艺设计方法，巧妙地利用了小型矿山在时间与空间上的差异性，综合利用外排与内排的优势，动态安排采矿与排废计划线路图，实现了矿山生产效率与环境效益的双优化。本发明对促进金属露天矿内排工艺的实施具有一定的借鉴意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。