露天开采是采矿工程常用的方法之一,它是直接从地表揭露矿体,然后通过挖掘、运输等流程,将有用矿物采出的方式。目前常见的露天开采方式主要有全境界开采法、分期开采法、陡帮开采法、条带开采法几种。本文将围绕这几种方法及露天采矿流程进行介绍。
全境界开采法适用于形态规则、连续分布的大型矿体。其开采特点是从地表开始,按照设计的开采境界,逐层下挖,形成阶梯状采坑。在开采过程中,每一个开采台阶都有规定的高度、宽度和坡面角,以确保边坡稳定和开采安全。这种方法能够充分发挥大型露天采矿设备的效能,实现大规模、高开采率,但前期需进行详细的地质勘探和开采设计,以确定合理的开采境界,避免过度剥离。
分期开采法主要用于矿体分布复杂或矿山企业初期投资受限的情况。该方法将整个矿床开采划分为若干阶段,按照一定顺序分阶段推进开采工作。在每个阶段,根据当前的技术经济条件和市场需求,确定合理的开采范围和规模,通过优化剥采比,降低前期投资成本。随着开采的推进和条件的变化,逐步扩大开采范围,实现资源的有序开发。例如,对于一些矿体埋藏较深且前期资金不足的矿山,可先开采浅部矿体,待积累资金后再进行深部矿体的开采。
陡帮开采法适用于深凹露天矿,旨在减少边坡剥离量,降低开采成本。该方法的核心特点是采用较大的边坡角度,通过优化边坡结构,减少废石的剥离和运输量。在开采过程中,保留部分临时边坡,待开采至一定阶段后再进行处理,从而减少了前期的剥离工作量和运输成本。同时,陡帮开采法对边坡稳定性控制要求较高,需要采用先进的监测技术和加固措施,如锚索、抗滑桩等,确保边坡安全。
条带开采法主要用于煤层或层状矿床的开采。其开采过程是沿矿层走向,按照一定宽度和顺序,逐条剥离覆盖层并开采矿石。在开采完一条矿带后,及时对采空区进行处理,如回填、土地复垦等,再进行下一条矿带的开采。这种方法能够有效减少对地表的破坏,降低开采活动对周边环境的影响,尤其适用于对生态环境要求较高的地区。同时,条带开采法便于实现开采与复垦的同步进行,提高土地资源的利用率。
前期准备工作是露天采矿顺利开展的基础。首先要进行详细的地质勘探,运用地质测绘、钻探、地球物理勘探等多种手段,获取矿体的地质结构、矿石品位、储量分布等信息,并建立矿体三维模型,为开采设计提供准确数据。同时,开展经济可行性分析,通过精确计算剥采比、生产成本、预期收益等指标,评估项目的经济合理性。此外,还需进行矿区规划,包括采场布局设计,确定开采台阶、运输道路、排土场、工业场地等的位置和参数,确保开采作业的有序进行。
表土剥离是露天采矿的首道工序,采用推土机、铲运机或轮斗挖掘机等设备,清除矿体上方的覆盖层。剥离的表土需妥善堆放至专门的排土场,并进行必要的防护措施,防止水土流失。在条件允许的情况下,部分表土可用于后续的土地复垦工作,为植被恢复提供土壤条件。对于含有可利用资源的覆盖层,还需进行资源回收处理,提高资源综合利用率。
钻孔爆破是露天采矿的关键环节。钻孔设备主要有牙轮钻机、潜孔钻机等,根据矿石硬度、岩体结构等因素选择合适的钻孔设备和工艺。在爆破设计中,需确定合理的孔网参数(孔距、排距、孔深)、装药量和起爆方式。为减少爆破振动、飞石等危害,常采用微差爆破、预裂爆破等技术,确保爆破效果的同时,降低对周边环境和设备的影响。爆破后,需对爆堆进行检查和处理,确保矿石块度满足采装要求。
采装作业使用电铲、液压铲、前装机等装载设备,将爆破后的矿石和废石装入运输工具。运输方式的选择需综合考虑矿山规模、运输距离、地形条件等因素。对于中小型矿山或短距离运输,常采用卡车运输,具有灵活性高的优点;对于大型矿山或长距离运输,带式输送机、铁路运输等方式则更具成本优势。在运输过程中,需合理规划运输路线,加强运输设备的维护管理,保障运输有序进行,避免矿石损失和环境污染。
矿石处理首先进行初级破碎,采用颚式破碎机、旋回破碎机等设备,将大块矿石破碎至合适粒度,以便后续选矿作业。根据矿石性质和目标产品要求,选择合适的选矿工艺,如筛分、磁选、浮选等,实现有用矿物的富集和杂质去除,提高矿石品位和质量,生产出符合工业要求的精矿产品。同时,对选矿过程中产生的尾矿进行妥善处理,采用尾矿库储存、综合利用等方式,减少尾矿对环境的影响。
在露天采矿接近尾声时,需进行复垦与闭坑工作。首先对边坡进行稳定处理,采用锚索加固、设置排水系统等措施,防止边坡滑坡、坍塌等地质灾害发生。然后开展土地复垦工作,通过土壤改良、植被恢复等手段,将开采破坏的土地恢复为可利用状态,如耕地、林地、草地等。在复垦过程中,遵循生态恢复原则,选择适合当地生长的植物品种,提高植被成活率,促进生态系统的重建和恢复,实现矿山开采与生态保护的协调发展。
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