陡邊幫開采在露天礦的應用研究

王崇霖

摘要：按照露天設計規范的要求，為了保證露天礦的邊坡的穩定，端幫和非工作幫都留有保安平臺，其最終幫坡角都比較小，在內蒙古赤峰幾個露天礦采用改變工作線、爆破減震等局部推進方向，用來推進工作線前進的速度，采用內排壓幫這樣的技術措施，實現了陡邊幫開采這一目標，從而保證了邊坡的穩定，開采出煤炭，減少剝離，提高了露天礦經濟效益。

關鍵詞：邊幫開采 露天礦 應用

0 引言

在我國現有露天礦的開采程序中，絕大多數開采工作線呈平行走向布置，為了保證非工作幫的邊坡的穩定，在設計中，其兩端幫和基建初期的非工作幫最終幫坡角比較小，如在原內蒙古赤峰煤礦，原設計方案，為了保證泄洪渠道的順暢與安全，非工作幫最終幫坡角設計為40度，在開采過程中，每個非工作幫的到界的平盤都留有9m的保安平盤，這樣就造成采煤成本高、邊坡壓煤量加大，同時浪費大量的寶貴煤炭資源，根據現場實際地質情況，采用非工作幫陡邊幫開采技術，即將原設計的巖石臺階坡面角由原來的80度增加到90度，將每個非工作幫的到界的平盤都留有9m的保安平盤減小為3m，這樣邊幫的最終幫坡角將加大到為70度，采取局部改變工作線的推進方向、加大工作線的推進速度、爆破減震、及時實現內排壓幫等技術措施，從而可減少剝離量，多采出煤炭，同時也保證露天礦邊坡穩定安全。

1 陡幫開采的基本原理

采用緩幫，即臺階全面開采時，工作幫坡角一般為8-15度；采用陡幫，即臺階輪流開采時，工作幫坡角可達25-35度，有時還更大，接近最終邊坡角。

陡幫開采時，工作幫上不是每個臺階布置挖掘機，即不是每個臺階都處于作業狀態，其中一部分臺階是作業臺階，另一部分臺階則是暫不作業臺階。作業臺階和暫不作業臺階輪流開采，如圖1所示。

[圖1 臺階輪流開采法]

為了實施陡幫開采，加陡工作幫坡角，還可以采取其他一些技術措施，例如：

橫向采掘，陡幫開采時實體采掘帶寬度即爆破進尺寸比較大，其值從幾十米到上百米，大大超過挖掘機一次可能采掘的寬度。為了充分利用采掘后作業空間進行調車和其他作業，挖掘機有時作橫向采掘，如圖2所示。此時挖掘機的采掘方向與采掘帶垂直。

[圖2 挖掘機橫向采掘]

縱向爆破。緩幫開采時，一般實行橫向爆破，爆堆在平盤中所占的寬度很大，因而增加了工作平盤寬度。為了減少工作平盤寬度，實行縱向爆破，爆堆亦縱向布置，根據弓長嶺鐵礦獨木采場的經驗，采用縱向爆破旁沖在10-13m之間。

采用深度法設置備采礦量。備采礦量的設置方法可以分為寬度法、長度法和深度法。當采用深度法設置備采礦量時，剝巖幫坡角越陡，備采礦量越大；采礦工作幫坡角越緩，備采礦量越大。這是對陡幫開采極為有利的。

2 陡邊幫開采在露天礦的非工作幫的實施

2.1 陡邊幫開采在內蒙古赤峰露天礦的實施依據

1988年開始籌建的武家塔露天礦，該礦1991投入生產，在基建期完成后，其非工作幫按原設計方案，每個臺階都留有8m的保安平臺，臺階坡面角70度，最終幫坡角設計為40度，造成基建工程量大，并且壓部分煤炭，在武家塔露天礦首采區，非工作幫沙土臺階覆蓋12m厚，一個臺階開采，巖石覆蓋最大25m厚，分兩個巖石臺階開采，而且地質構造形態為向南西傾的單斜構造，巖石煤層傾角一般1度-3度，局部傾角增加到5度-8度，區內皺曲，斷裂不發育，屬于穩定性煤層。采用陡邊幫開采對最終邊坡穩定影響不大，采取一定的技術措施是可以實現陡邊幫開采的。即將巖石臺階坡面角由原來的70度增加到90度（采用光面爆破，鉆孔為垂直鉆孔，形成的坡面幾乎是直面），將每個非工作幫的到界的平盤留有8 m的保安平盤減小為2m（鉆機到坡底打孔的最小工作機械距離）。這樣原設計的在泄洪渠以下邊幫的最終幫坡焦加大為68度。

2.2 方案的實施

有些露天礦首采區工作線長度為600m，在首采區非工作幫上部有一厚0.5m石砌的泄洪渠，頂口寬8m，底寬4m，高4m，渠長600m，渠兩頭分別有兩座橋。為了確保泄洪渠的安全，在實際施工中采取了以下安全技術措施：

①實施陡邊幫開采時，在泄洪渠側的到界邊幫，采取改變工作面采掘推進方向，從原來工作面由東向西推進改為由南向北推進，這樣可以早日實現內排。

②在爆破時，采用微差預裂以及光面爆破等爆破技術，來最大限度地減少爆破震動對泄洪渠的影響。

③在泄洪渠基礎部分沒有基巖的區段的，大約12m左右；采取其他技術措施與特殊的爆破技術措施。

④方案的實施，在時間安排在雨季來臨之前，基本可以部分內排壓幫。經過13個月的緊張施工，實現了露天礦陡邊幫開采的順利完成，多采出煤炭8萬噸，增加利潤300多萬元。

3 陡邊幫開采實施

內蒙古赤峰露天礦二十世紀末年開始籌建，二十世紀初，南北長約4.8km，東西寬0.7km，開采面積1.8km2。工程地質較簡單，開采煤層屬于近水平煤層，傾角為1度-3度，平均厚度為4.8m，上部局部有覆蓋2-10m的巖石，首采區煤層頂板一般沒有巖石，工作面推進方向由北向南推進。在2000年開始實施旱采坑開采，工作面推進方向改為由南向北推進。在1996年赤峰采區在兩端幫開始采用陡邊幫開采，將巖石臺階坡面角由原來的65度增加到75度，將沙土臺階坡面角由原來的50度增加到70度，并且臺階之間不留保安平臺，這樣就將原設計的端幫的最終幫坡40度增加到65度，在開采過程中，由于在露天礦西幫15m有通往赤峰礦的運煤鐵路，為了保證鐵路的安全，采取了爆破減震技術、加大推進速度、即時實現內排壓幫等技術措施，這樣到2002年底閉坑，兩端幫推進1.8km，多采出煤炭10萬噸，實現利潤350多萬元。

3 結束語

實踐證明，在我國的開采露天礦中，在采取一定的減震爆破技術、加大工作線推進強度、局部改變工作線推進的方向以及及時壓幫等技術措施，在其端幫和非工作幫的局部或全部采用加大最終幫坡角，實現陡邊幫開采是可行的，邊坡的穩定是可以保證的，在其經濟效益方面也是可觀的，而且提高了資源回收率。

參考文獻：

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