露天矿开采中组合台阶陡帮开采的应用剖析

王吉磊

摘 要：基于露天矿的组合台阶陡帮开采方案出现后，在我国采矿行业中引起了广泛的反响。许多采矿企业，都采用上述方案作为自身企业矿物采集的主要模式。组合台阶陡帮开采具备众多的优点，十分适用于露天矿的采集工作。本文以露天矿开采中组合台阶陡帮开采的应用为研究对象，对其的主要特性进行研究，以供参考。

关键词：露天矿开采；组合台阶；陡帮开采

组合台阶陡帮开采是一项具备提升露天采场工作帮坡角、推迟剥岩，降低生产剥采率的高效方案，其方式本质是利用控制预留空间与构建多层台阶，减少剥离率，提升采矿率。本文以昆阳磷矿露天采场为主要研究对象，以工作线长度最少为200米，5层组合台阶组成的采矿地为研究。以显示组合台阶陡帮开采的高效效率与较高的生产剥采率和较少的剥离量，最终达到提升公司效率与利益的目的。

1 组合台阶的作业顺序

组合台阶的实际运用过程应具备数个平盘，其中一个拥有穿爆、开采、运输等综合能力，剩余平盘只需具备运输功能，准备工作完成后进行作业：使用钢缆铲在组合台阶的最上层进行开采与剥离工序，作业方向需要沿着设置好的工作线进行，直到完成设计图纸中所需求的平盘宽度为止，经测量合格后，进行爆破工序。完好后继续利用钢缆铲沿着下一段台阶的工作线进行开采与剥离工序，伸展到整个运输平盘的宽度，其长度等于一个采宽距离，达到设计图纸中的工作平盘宽度要求。于此同时，上层台阶的平盘宽度距离会发生变化，缩短至运输平台的宽度距离，原因是由于钢缆铲在下层台阶进行延伸工序所导致的。之后不断往复这一工序，达到运输整体形成采掘循环[1]。

2 组合台阶的构成形式

2.1 工作帮坡角等于设计角度X

当工作帮坡角与设计角度工作坡度相等时[2]，单台阶等宽平台的特征表现为工作帮坡角与多层台阶的整体工作帮坡角的角度相同，并且单台阶等宽平台与不同平盘的宽度距离相同，和最小工作平盘宽度距离相等，而单台阶等宽平台不同平盘的宽度距离大于运输平盘宽度距离，也就是说工作平盘宽度距离大于最小工作平盘宽度距离与运输平盘宽度距离。所以，在组合台阶各项条件不变时，组合台阶的实际操作，必然需要以钢缆铲、剥离与开采作业的平盘为基础进行运作，剩余最小工作平盘宽度距离小于平盘宽度距离。大量的实际数据表明台阶的数量越多，作业的平盘宽度距离也就会越长。一旦平盘宽度距离延长，对于采煤公司与平盘来说，可有效的提升开采煤量，增强钢缆铲的采煤工作时长，减少钢缆铲因不断更换平盘而磨损的问题，提升整体采煤效率。依据实际数据的数据分析[3]，钢缆铲因减少更换平盘的次数，采煤效率整体增强5%至8%左右。

2.2 工作帮坡角超过设计角度Y

当工作帮坡角超过设计角度Y时，可证明组合台阶与单台阶的平盘宽度相等，而最小工作平盘宽度距离则大于运输平盘宽度距离，最终导致工作帮坡角的增长，从而降低上层台阶的剥离率，提升整体生产采集与剥离率，达到提升经济效益的结果。在利用组合台阶生产与采集的过程中，将生产地上层的各剥离平盘组合起来，将宽度距离为最小平盘宽度距离的平盘留下，剩余平盘宽度距离等同运输平盘宽度距离，可有效的提升角度Y，也就是达到实现的陡帮开采的目标；利用生产地下层的各采煤平盘，将其组合起来，可使工作帮坡角不发生变化的条件下，提升相应的采煤平盘宽度距离，达到陡帮剥离的目的，可减少剥离的整体成本，提升露天矿均衡、高质量的生产作业，使其进入高速发展的道路之中。

3 昆阳磷矿多台阶组合实例

3.1 实际开采的优势

依据昆阳磷矿露天采场的各项数据信息表明，2号与3号生产区已由5至9个左右的台阶构成，4号生产区的东部采集区已具有5个台阶，本次实践研究工作以4号生产区东部采集区为主。根据数据可知，下部2150至2160米水平高度为采矿台阶，上部2190米水平高度为顶部平台，2160至2190米水平高度的4个台阶作为剥离台阶，最小工作平盘需要2台左右挖掘机进行相关作业，并依据挖掘机与台阶的数量计算出每台挖掘机最大工作量，以安排相应的台阶数。经过计算可得出，每台挖掘机的剥离工作线长943米，以此为基础进行工作规划，处于2150至2190米水平高度的每一台阶即为一个等宽平台，2170至2190米水平高度的台阶可作为组合台阶。其中，组合台阶的边坡倾斜方向与岩层倾向的方向相反，这种相反的边坡设置方式会给予组合台阶较好的稳定性，在开采过程中，也不会轻易出现坍塌与滑坡等危险。可以得出结果，4号生产区的东部采集区采取组合台阶进行矿物的开采具有较高的稳定性。

3.2 新水平准备工作

新水平准备工作是组合台阶开采之前的准备阶段，是一项重要的工程环节。经实际考察后可知，工作帮坡角在17度左右，经各项数据的计算，组合台阶剥离层的工作帮坡角在20度左右，对比之下，共提高3度。计算数值之后，需保证矿物露天采集地具有较为宽广的空间，只有这样，才能保障昆阳磷矿的安全与稳定生产。做好工作帮坡角与新水平准备工作的技术需要，这是组合台阶陡帮开采的重要环节。对此，就需要在组合台阶工作帮坡角和新水平准备工作预留出工作空间，以防止组合台阶的开采工作会对新水平准备工程造成影响。预留空间如果过大，就会造成生产剥离的产量提升，降低陡帮开采的作用；预留空间过小，其缓冲功能将出现问题，影响工程的顺利实施。对此，就需要制定完善的预留空间大小，同时，准备工作与组合台阶陡帮开采有着密切的联系。新水平准备工作的方式、组合台阶数据、拉沟位置与采集技术等各项条件都有可能导致预留空间的大小发生变化。所以，就需要结合昆阳磷矿的实际数据，针对组合台阶陡帮开采进行新水平准备工程，包含顺序衔接与水平衔接，会对预留空间的大小和陡帮开采各项数据产生影响，也就是说预留空间的大小需依据工作台阶宽度与工作线的距离来制定。为保证新水平准备工作具有足够的空间与时间，根据各类露天矿山，应采取不同的方案进行，综合考虑各项数据、技术与环境等因素，制定出适宜的预留空间大小。

4 结论

通过组合台阶的方式进行矿物的开采工作，可高效的将采集地进行多层分解，依据需求与采掘对象的特性进行适宜的划分与掌控，最终，达到缓帮采煤的效果。针对昆阳磷矿露天采场的台阶多、急倾斜等特性矿区，生产煤矿主要方案是依靠降深的方式完成，降深的速度越快，所形成的台阶就越多，剥采效率也就会越高。利用组合台阶陡帮开采的特性，可高效地降低剥离率，减少生产量，对矿物的采集与生产产生了积极的影响。但是，组合台阶本身也存在一定的问题：①钢缆铲不断流动于多个台阶之间，这就增加了钢缆铲的运输时间，減少采装效率，为增长采装的效率，就需依据施工实际情况，控制各台阶的最小工作线长度，使其大于200米。②组合台阶的数量对工作帮坡角有着极大的影响，数量的提升会导致角度的增加，而采集强度不发生变化的条件下，对采集与运输的要求标准也会随着增加。依据国外多年的数据收集中，有关于组合台阶各项资料来看，根据采掘设备的大小，台阶数量通常在4至6 层台阶之间进行组合；而昆阳磷矿露天采场选用的钢缆铲规格为4.6m3，依据相关技术的要求与实际运用情况，台阶数量应在 3层台阶左右达到最合适的开采量。③针对低水平与缓倾斜煤层方向来看，煤矿的传输工作主要在高水平环境下进行推进工作，完成传输工作。所以，组合台阶陡帮开采方案非常适用于在昆阳磷矿露天采场的各项条件下进行工作。

参考文献

[1]王黎，杨博文，翟翔超. 组合台阶陡帮开采在露天矿开采中的应用[J]. 中国新技术新产品，2013，（3）：31-32.

[2]范庆，汪为平，隋学军. 露天矿剥离洪峰控制技术研究现状[J]. 现代矿业，2013，（10）：81-82.

[3]刘艳，陈鹏能，李永平，周永生，杨柳. 昆阳磷矿组合台阶陡帮开采方法的探讨[J]. 采矿技术，2013，05：（12）-13+20.