深部露天礦

深部露天礦，即採用坑內開採的露天礦，用露天開採方法強化開採有用礦物，必然加大運輸設備的柴油機動力，以及爆破作業使露天礦底部存在著有害氣體。

基本介紹

• 中文名：深部露天礦
• 外文名：deep open pit
• 一般趨向：露天開採
• 依據：用露天開採出原礦的百分數比較
• 學科：採礦

開採方式

露天礦在過去三十年中，當考慮露天開採和坑內開採時，一般趨向於露天開採。證明這一趨向的依據是用露天開採法采出原礦的百分數的比較。

深部露天礦

以美國為例，在1942年前，用露天法采出原礦的比例約為50-55%，而有85%的礦床是用露天方法開採。從1942年以來，露天開採顯著增加。露天採礦設備生產力的提高，技術的改進，對大型露天礦的發展及某些坑內礦山改為露天開採起了重要作用。

但是也有相反的情況，即露天開採改為坑內礦。特別是當礦床向較深的方向延伸，採礦下降，剝離廢石接近了經濟極限的時候，都要從露天礦改為坑內礦。在這種情況下，必須對於可採用的物料運輸方法，尤其在轉變時期需要維持生產，就要作出仔細的考慮和分析。

運輸方式

深部露天礦運輸中可用的某些物料運輸方法如下：大功率的汽車，汽車一皮帶運輸機，汽車一莫杜拉礦車列車(modular)，汽車一箕斗提升道，汽車一溜井一皮帶運輸機和汽車一溜井箕斗提升。北密執安的馬克特.艾思.蘭治的里帕布列克礦是開採低品位透鏡狀遂石鐵層的礦山，正在向下延深。礦石年產量近750萬噸，而貧礦和廢石的剝離量為500萬噸。

通風要求

用露天開採方法強化開採有用礦物，露天礦底部存在著有害氣體。有害氣體的含量經常超過規定的指標，因此必須採用通風方法解決人員呼吸危害的問題。為了深部露天礦的通風（300m深），必須採用以燃氣渦輪發動機為主的通風措施，通風量在1500m³/s以上。通風設施包括有燃氣渦輪發動機、噴射器、擴散管、排氣管，這些安裝在露天礦的上部或者底部。採用這種有效的通風設施可以保證深部露天礦底部水平通風的要求。

露天礦深部開採邊坡穩定性分析

我國北方某露天鐵礦已進入深部開採階段，靠幫邊坡高度最高處近200m。由於礦區工程地質條件複雜，斷層、岩脈縱橫交錯，加之礦山頻繁的生產爆破振動，致使邊幫岩體多處出現張裂、滑塌，采場僅存的“生命線”——1544m清掃平台也出現了局部滑塌。滑體的存在使下方台階不能按設計靠界並段，阻礙了礦山生產的正常進行，嚴重影響了礦山的生產能力，制約了礦山的持續穩定生產。為了確保礦山正常生產和人員設備的安全，有必要對露天礦深部開採後，岩石高邊坡的穩定性進行分析，並根據分析結果對失穩變形或潛在變形的區段提出相應的治理措施。

采場工程地質狀況分析

（1）地層岩性

采場內岩石類型主要為雲母片岩，此外還有寬度不大的白雲岩(呈透鏡體產出)和少量的雲母化板岩及煌斑岩脈。雲母片岩呈淺綠色，薄片狀構造，片理髮育，岩性軟弱易風化。煌斑岩脈大角度斜插入邊幫岩體內部，對邊坡整體穩定性不構成直接影響，但由於岩脈自身軟弱易風化的特點，長期受風化和地表水沖刷等外界營力作用，岩脈表層遭沖蝕、剝落坍塌並逐漸向深部擴展，在坡面形成深溝，致使其兩側的岩體懸空進而逐漸產生變形張裂，往往成為邊幫變形破壞的初始點和構成坡體局部滑塌邊界。

（2）采場滑塌狀況

區內發育有3個較大規模的滑體。

①1#滑體形成於2001年初，形成部位位於1594m平台。該滑體的出現，使得下方生產台階不能正常靠界並段，並因此降低了采場的礦石生產能力，直接導致采場2002年礦石減產100萬t，對維持礦山的正常持續生產造成很大的影響。

圖1 區內滑塌狀況

②滑塌規模更大的2#滑體形成於2003年3月，滑體後緣位於1628m平台，滑體高度84m，共涉及1544m～1628m共7個台階坡，後緣張裂縫距邊坡眉線最大20m，裂縫長度約120m，滑體後緣座錯沉降約50cm，滑體總量達百萬噸(圖1(a))隨著采深的不斷增加及受降水影響，滑體蠕滑沉降不斷擴大，至2004年7月，滑體後緣張裂寬度最大至1.5m，錯落高度最大至2m，滑體表面台階岩體受壓開裂、鬆散坍塌的現象隨處可見，從坡面坍塌滾落的岩石堆滿了1544m平台，阻斷了清掃平台通道。

③3#滑體位於1516～1544m台階，形成於2003年3月，滑體後緣張裂縫位於1544m平台，裂縫長度近百米，滑塌寬度最大達10m，滑體後方平台寬度最窄處僅餘6～7m(圖1(b))，受其影響，1516m台階不能按設計靠界。隨著下方台階的不斷采深，受采場爆破振動、雨水入滲及臨空影響，滑體滑移趨勢將逐漸加大。

岩石力學實驗

為查明深部邊幫的岩體特徵及破碎帶具體位置，同時為了獲取室內岩石物理力學試驗用岩芯試樣，勘察工作於2004年8月18日至9月20日進行了深部工程地質岩芯鑽探。鑽探共布2孔，總進尺167m。對於鑽探取得的岩芯，全部採用正交攝影法拍照存檔，鑽探結果表明，深部邊幫岩體仍為雲母片岩，局部有薄層雲母化板岩夾層。

表1 岩石不連續面強度參數取值

考慮到1988～1991年礦山已經對該區岩石進行過全面的試驗，因此本次岩石物理力學性質試驗僅針對邊坡穩定性計算中所需的不連續面的力學性質進行。試驗內容主要包括:單軸抗壓強度、岩石變形參數(彈性模量E、泊松比μ)、結構面c、φ值(包括峰值強度和殘餘強度)。在使用試驗數據時，出於安全方面的考慮，在試樣處於自然風乾和飽水2種狀態下的試驗中，所選用的岩石強度指標主要是飽水狀態下的數值，並以摩擦強度取代殘餘強度。根據岩芯物理力學性質試驗結果進行歸納綜合，並與以往的同種岩石試驗成果進行比較，參數選取如表1所示。

研究結論

（1）類似於該露天礦的高陡邊坡在出現滑塌跡象後，在未進行任何處治措施的情況下，進行深部開挖採礦極有可能引起更大的邊坡滑塌事故。

（2）已經出現的滑移面往往成為深部進一步開挖過程中的控制性弱面，所以在深部開挖過程中必須充分考慮類似弱面對邊坡穩定性的影響。

（3）對於類似於該露天礦的高陡邊坡(坡高大於100m)而言，單純進行常規的錨固難以保證深部開挖邊坡的穩定，必須根據邊坡工程地質以及坡體內結構面的具體情況，進行卸載削坡才能保證深部開挖的正常進行，同時在卸載後必須進行有效加固，以確保礦山生產期內邊坡的穩定。