陡边帮开采在露天矿的应用研究

王崇霖

摘要：按照露天设计规范的要求，为了保证露天矿的边坡的稳定，端帮和非工作帮都留有保安平台，其最终帮坡角都比较小，在内蒙古赤峰几个露天矿采用改变工作线、爆破减震等局部推进方向，用来推进工作线前进的速度，采用内排压帮这样的技术措施，实现了陡边帮开采这一目标，从而保证了边坡的稳定，开采出煤炭，减少剥离，提高了露天矿经济效益。

关键词：边帮开采 露天矿 应用

0 引言

在我国现有露天矿的开采程序中，绝大多数开采工作线呈平行走向布置，为了保证非工作帮的边坡的稳定，在设计中，其两端帮和基建初期的非工作帮最终帮坡角比较小，如在原内蒙古赤峰煤矿，原设计方案，为了保证泄洪渠道的顺畅与安全，非工作帮最终帮坡角设计为40度，在开采过程中，每个非工作帮的到界的平盘都留有9m的保安平盘，这样就造成采煤成本高、边坡压煤量加大，同时浪费大量的宝贵煤炭资源，根据现场实际地质情况，采用非工作帮陡边帮开采技术，即将原设计的岩石台阶坡面角由原来的80度增加到90度，将每个非工作帮的到界的平盘都留有9m的保安平盘减小为3m，这样边帮的最终帮坡角将加大到为70度，采取局部改变工作线的推进方向、加大工作线的推进速度、爆破减震、及时实现内排压帮等技术措施，从而可减少剥离量，多采出煤炭，同时也保证露天矿边坡稳定安全。

1 陡帮开采的基本原理

采用缓帮，即台阶全面开采时，工作帮坡角一般为8-15度；采用陡帮，即台阶轮流开采时，工作帮坡角可达25-35度，有时还更大，接近最终边坡角。

陡帮开采时，工作帮上不是每个台阶布置挖掘机，即不是每个台阶都处于作业状态，其中一部分台阶是作业台阶，另一部分台阶则是暂不作业台阶。作业台阶和暂不作业台阶轮流开采，如图1所示。

[图1 台阶轮流开采法]

为了实施陡帮开采，加陡工作帮坡角，还可以采取其他一些技术措施，例如：

横向采掘，陡帮开采时实体采掘带宽度即爆破进尺寸比较大，其值从几十米到上百米，大大超过挖掘机一次可能采掘的宽度。为了充分利用采掘后作业空间进行调车和其他作业，挖掘机有时作横向采掘，如图2所示。此时挖掘机的采掘方向与采掘带垂直。

[图2 挖掘机横向采掘]

纵向爆破。缓帮开采时，一般实行横向爆破，爆堆在平盘中所占的宽度很大，因而增加了工作平盘宽度。为了减少工作平盘宽度，实行纵向爆破，爆堆亦纵向布置，根据弓长岭铁矿独木采场的经验，采用纵向爆破旁冲在10-13m之间。

采用深度法设置备采矿量。备采矿量的设置方法可以分为宽度法、长度法和深度法。当采用深度法设置备采矿量时，剥岩帮坡角越陡，备采矿量越大；采矿工作帮坡角越缓，备采矿量越大。这是对陡帮开采极为有利的。

2 陡边帮开采在露天矿的非工作帮的实施

2.1 陡边帮开采在内蒙古赤峰露天矿的实施依据

1988年开始筹建的武家塔露天矿，该矿1991投入生产，在基建期完成后，其非工作帮按原设计方案，每个台阶都留有8m的保安平台，台阶坡面角70度，最终帮坡角设计为40度，造成基建工程量大，并且压部分煤炭，在武家塔露天矿首采区，非工作帮沙土台阶覆盖12m厚，一个台阶开采，岩石覆盖最大25m厚，分两个岩石台阶开采，而且地质构造形态为向南西倾的单斜构造，岩石煤层倾角一般1度-3度，局部倾角增加到5度-8度，区内皱曲，断裂不发育，属于稳定性煤层。采用陡边帮开采对最终边坡稳定影响不大，采取一定的技术措施是可以实现陡边帮开采的。即将岩石台阶坡面角由原来的70度增加到90度（采用光面爆破，钻孔为垂直钻孔，形成的坡面几乎是直面），将每个非工作帮的到界的平盘留有8 m的保安平盘减小为2m（钻机到坡底打孔的最小工作机械距离）。这样原设计的在泄洪渠以下边帮的最终帮坡焦加大为68度。

2.2 方案的实施

有些露天矿首采区工作线长度为600m，在首采区非工作帮上部有一厚0.5m石砌的泄洪渠，顶口宽8m，底宽4m，高4m，渠长600m，渠两头分别有两座桥。为了确保泄洪渠的安全，在实际施工中采取了以下安全技术措施：

①实施陡边帮开采时，在泄洪渠侧的到界边帮，采取改变工作面采掘推进方向，从原来工作面由东向西推进改为由南向北推进，这样可以早日实现内排。

②在爆破时，采用微差预裂以及光面爆破等爆破技术，来最大限度地减少爆破震动对泄洪渠的影响。

③在泄洪渠基础部分没有基岩的区段的，大约12m左右；采取其他技术措施与特殊的爆破技术措施。

④方案的实施，在时间安排在雨季来临之前，基本可以部分内排压帮。经过13个月的紧张施工，实现了露天矿陡边帮开采的顺利完成，多采出煤炭8万吨，增加利润300多万元。

3 陡边帮开采实施

内蒙古赤峰露天矿二十世纪末年开始筹建，二十世纪初，南北长约4.8km，东西宽0.7km，开采面积1.8km2。工程地质较简单，开采煤层属于近水平煤层，倾角为1度-3度，平均厚度为4.8m，上部局部有覆盖2-10m的岩石，首采区煤层顶板一般没有岩石，工作面推进方向由北向南推进。在2000年开始实施旱采坑开采，工作面推进方向改为由南向北推进。在1996年赤峰采区在两端帮开始采用陡边帮开采，将岩石台阶坡面角由原来的65度增加到75度，将沙土台阶坡面角由原来的50度增加到70度，并且台阶之间不留保安平台，这样就将原设计的端帮的最终帮坡40度增加到65度，在开采过程中，由于在露天矿西帮15m有通往赤峰矿的运煤铁路，为了保证铁路的安全，采取了爆破减震技术、加大推进速度、即时实现内排压帮等技术措施，这样到2002年底闭坑，两端帮推进1.8km，多采出煤炭10万吨，实现利润350多万元。

3 结束语

实践证明，在我国的开采露天矿中，在采取一定的减震爆破技术、加大工作线推进强度、局部改变工作线推进的方向以及及时压帮等技术措施，在其端帮和非工作帮的局部或全部采用加大最终帮坡角，实现陡边帮开采是可行的，边坡的稳定是可以保证的，在其经济效益方面也是可观的，而且提高了资源回收率。

參考文献：

[1]于汝绶.露天矿设计理论的新发展[J].中国矿业大学学报，2003，32（1）.

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[3]林胜.陡帮开采工艺在大顶铁矿的应用[D].2006.

[4]虞捷.金属露天矿山陡帮开采工艺的应用与发展[D].2001.