露天礦山復雜地質地形條件下采剝方式的探索與實踐

羅正華，譚明洪，趙 琛，魯 智

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 馬關 663701）

1 背景

銅街- 曼家寨露天采場為山坡露天礦。采場東幫邊坡巖性主要為片巖，局部矽卡巖，巖層破碎，東幫部分邊坡與F0 斷層面交匯，邊坡整體穩定性較差，且邊坡局部已出現小范圍位移、坍塌、滑坡，制約采場的安全生產；同時，隨著境界擴幫工程的推進，西幫區域欠剝離問題嚴峻，嚴重影響了采場正常采剝作業的有序推進和礦山的健康、可持續發展。

2 目的

為減少礦山安全生產風險，降低邊坡安全隱患對采剝生產的制約，從根本上解決礦山采剝作業推進困難、主要運輸線路頻繁變更、維護困難等問題，公司決定對銅曼采場東幫區域實施安全整改，對西幫區域進行擴幫。然而，面臨的難題是現階段采場東西幫尚無配套完善的開拓運輸道路，受施工區域地質地形條件限制，電鏟、牙輪鉆機、100t 級礦用卡車等大型設備無法直達施工作業面，傳統的逐臺階下降條帶式推進的采剝施工方式已無法適用于這種復雜地形條件。該區域的剝離整改工作一時陷入困境，只能“另辟蹊徑”，采取特殊的采剝方法進行施工。

3 施工區域現狀

3.1 采場東西幫施工區域工程地質條件

東幫邊坡處于F0 斷層上盤、F1 斷層下盤，地表風化強烈，風化帶巖體結構類型為散體- 碎裂結構，未分化巖體結構類型為層狀結構。

西幫出露地層巖性較為簡單，巖層主要為反傾，對邊坡穩定有利。局部小斷層及節理巖體發育發育，其無論在走向還是在傾向上都延伸很短，對邊坡穩定構成一定的影響。

3.2 采場東西幫施工區域地形條件

經對東、西幫整改區域進行初步地質調查，其表層均有約8m ～18m 厚度分布不均的強風化浮土層，無需爆破即可開挖，這給施工初始階段創造了有利條件。

4 采剝方式概述

根據現有掌握的基礎資料，技術人員多次深入到現場進行實地調查，經研究討論，決定結合現有地質地形條件，根據不同的施工階段，靈活的采用“挖機、推土機、礦用汽車”等設備進行剝離整改。按施工步驟順序有：第①步，清理浮土層，擴寬工作面；第②步，平整工作面，集中裝運表層浮土；第③步，臺階拋擲爆破，拋擲爆堆的集中裝運；④臺階松動爆破，條帶式剝離推進。具體如下。

4.1 清理浮土層，擴寬工作面

施工方法：在施工的初始階段，其表層浮土度大，地形狹窄，地勢陡，不具備鏟裝運輸設備直接作業的施工條件，尤其是運輸設備無法直達作業面進行直接裝運。宜采用1.6m3 或4.5m3 挖機先將覆蓋植被與表層浮土甩至下部區域，同時擴寬工作面，以便打開安全作業場地。

4.2 平整工作面，集中清運表層浮土

待挖機將表層施工工作面擴寬后，采用大型推土機從上部開始依次刮推剩余的表層浮土至下部區域集中堆積，同時在下部區域，根據有利地形條件搭建裝載運輸聯道，安排挖機和運輸車輛，將推土機推下的廢土集中清運完成。直至將表層強風化的浮土清理完成，并揭露出下層的硬質基巖時，再將工作面加以平整，以滿足穿孔設備的安全施工條件。這種方法的施工特點是，采用推土機接替挖機完成剩余浮土層的清理工作，二者可相互協調，互補長短，根據不同的地勢地形條件靈活的選擇用推土機還是挖機進行表層附圖的清理工作，可以充分發揮挖機、推土機的使用效能，如下圖1 所示。

4.3 臺階拋擲爆破，拋擲爆堆的集中清運

待挖機和推土機將表層浮土清理完畢，并平整工作面后，結合施工區域屬高邊坡、高臺階的地形條件的特點，宜采用高臺階拋擲爆破的施工方法，直接將上部鏟裝運輸設備不便于規模化施工的廢土進行一次性拋擲到指定的區域堆積，然后在上部安排挖機甩方，下部安排鏟裝運輸設備集中清運拋擲下來的廢土。這種方法的施工特點是，可以大大的縮減施工周期，降低該區域廢土的剝離搬運成本，同時提高設備的勞動生產效率，如下圖3所示。

圖2 拋擲爆破+ 集中清運作業示意圖

4.4 臺階松動爆破，條帶式剝離推進

隨著拋擲爆破施工區域臺階的下降以及采剝工作平盤寬度和工作線長度的增加。牙輪鉆、電鏟、礦用卡車等大型設備的安全施工便利條件得以釋放，已經具備規模化剝離施工的必要條件。因此，至該階段后，可采用傳統的逐臺階下降條帶式推進的采剝施工方式，條件允許時可采用組合臺階尾隨式采剝工藝，考慮到施工區域是臨近邊坡或F0 斷層破碎帶，應必要的減震控制爆破措施。這種施工方法的特點是，可以大大提高生產效率，極大地縮短區域整改施工周期。

5 實施及效果分析

5.1 施工區域設備效率統計

通過對施工區域“挖機甩方+ 推土機推土”協同作業方式的跟蹤，對挖機以及推土機生產效率進行了長時間的跟蹤記錄，詳見下表1 所示。

表1 “甩+ 推”設備效率統計表

統計跟蹤數據發現，挖機在甩方過程中，由于不考慮裝車，挖機滿斗系數95% 以上，一次甩方循環時間短，設備聯系作業，生產效率提升較大；推土機在推排時，距離坡頂10m 位置推排效率最高，當距離每增加10m，單次推排方量下降5%。

5.2 爆破技術革新

5.2.1 拋擲爆破工藝及參數

施工區域初期滿足穿爆條件后，上部平臺外側爆破帶采用局部拋擲爆破施工方法，將部分巖土拋擲到下方邊坡底，減少鏟裝設備的作業量，快速將上部作業區域施工至滿足鏟裝要求的工作面。爆破區域采用梅花形布孔，設計裝藥方式為連續裝藥結構；采用排間微差逐孔起爆方式，地表采用起爆母線連接，主要以起爆時間的控制來實現將前排30% ～40% 巖土拋擲到邊坡上，達到搞高整改效率的目的。

5.2.2 鄰近邊坡階梯式爆破

為了提高露天礦山鄰近邊坡施工效率，減少礦山鄰近邊坡穿爆工程量；低鄰近邊坡爆破施工難度，提高邊坡爆破質量，降低邊坡爆破成本；在最終境界20m 范圍內采用鄰近邊坡階梯式爆破方法進行爆破，鄰近邊坡階梯式爆破方法以露天礦山最終境界為藍圖橫向采剝、縱向爆破的爆破技術方案，爆破帶均平行于露天礦山最終境界沿走向布置，穿孔設備按照固定的爆破帶寬度橫向穿孔爆破。鄰近邊坡階梯式爆破方法參數如表2 所示

表2 鄰近邊坡階梯式爆破方法爆破參數表

6 實踐總結及成果推廣

采場東幫完全整改區域通過“甩+ 推→拋擲爆破+ 挖機甩方+ 鏟裝→電鏟鏟裝→甩方量集中鏟裝”生產組織優化，在規定時間內完成了剝離量；同時在2020 年初銅曼采場西幫擴幫區域開始施工，根據東幫整改區域施工的經驗，結合“甩+ 推”的作業方式，經過一個月的施工作業面準備便具備電鏟鏟裝運輸的作業條件，加快了西幫擴幫工程的進度。此種方法在我礦山所取得的良好實踐效果，對國內大多數露天礦山在復雜地質地形條件區域施工提供借鑒，同時也提高了設備的生產效率，縮短施工周期，降低生產成本，可實施性高，適用范圍廣等優點，極具實用推廣價值。

7 適用條件

（1）“挖機甩+ 推土機推”的作業方式適用于表層浮土度大，地形狹窄，地勢陡；新開段工作區域，難以配套完善的開拓運輸道路，不具備鏟裝運輸設備直接作業的施工條件，尤其是運輸設備無法直達作業面進行直接裝運（電鏟、牙輪鉆機、100t 級礦用卡車等大型設備無法直達施工作業面）的區域。

（2）“挖機甩+ 推土機推”的作業方式在施工區域下方需具備設置甩方量的臨時堆存點的空間，并且選擇的區域盡可能的寬闊，便于后期對甩方量的搬運，應配置完善的安全保障措施。