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组合台阶开采只有当采场下降到一定的深度后才能实现。如果采 场空间允许,可以在不同区段布置多台采掘设备同时进行组合台阶开采,也可视工作帮的高度在同一区段垂直方向上布置多个组合单元。 组合台阶开采常用于分期开采的扩帮工作。(分期开采将在后面介绍)。

组合单元内的工作帮坡角一般定义为单元内最上一个台阶的坡顶 线与最下一个台阶的坡底线连成的斜面与水平面之间的夹角,计算公式为:

式中,n为组合单元中台阶的数目;Ws 为安全平台的宽度;W为工作平盘宽度。假设n=4,H=12m,Ws =10m,W=40m,α=700,则求得 ?g =31.780

三 各种帮坡形式

图15-36所示是在开采过程中形成的由6个台阶组成的一段帮坡, 每一台阶均保持安全平台宽度(Ws)。从最上一个台阶的坡顶线到最下一个台阶的坡底线的斜面与水平面的夹角(θ)称为该段边帮的总帮坡角,其计算式与式(15-11)相同,只需将式中 的W换成Ws 即可。设Ws =10m,H=12m,α=700。则得? =43.370。

如果图15-36中的剖面通过一宽度为WR 的斜坡道,斜坡道位于第三 台阶的中腰,该段边帮变为图15-37。建议读者画出这段边帮的水平投影草图。

图15-37中的? 仍为总帮坡角。道路将整段边帮分为AC和DB两段,图中?1 和?2 称为路间帮坡角。若WR =30m,其它数据不变,则? =34.130,?1 =44.140, ?2 =42.840。可见在边帮上加入运输道路会使总帮坡角变缓许多(本例中变缓了约90)。若该段帮坡是最终边帮,帮坡角的变缓意味着多剥离大量的岩石。这一简单的例子说明在设计最终境界时,最终帮坡角的选取应考虑到运输道路的布置情况。

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若图15-36所示的边帮上有一个台阶是工作台阶,边帮将变为如图 15-38所示。工作台阶对帮坡角的影响与道路相似。若这6 个台阶是组 合开采中的一个组合单元,那么,该段边帮的总帮坡角(?)即为前面提到的组合单元工作帮坡角(?g)。工作平盘上下两段的帮坡角(?1和?2 )有时也称为路间帮坡角。若其它的数据不变,工作平盘宽度W=40m ,则?=34.130,?1 =52.020,?2 =45.320。

更复杂的边帮是既有工作台阶又有道路,如图15-39所示。读者可 利用前面的有关数据计算总帮坡角和路间帮坡角。

若将图15-36中的6个台阶沿垂直方向

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平分为两个组合单元进行组合 台阶开采,边帮变为图15-40。单个组合单元的工作帮坡角可用式(15-13)计算。利用前面的数据,计算结果为:?=27.860,?g=29.700。

图15-41是实行三台阶并段的最终边帮。若坡面角α=700,台阶高度H = 12m, 安全平台宽度Ws =17m,则该段边帮的总帮坡角为? =590。若一露天矿最终境界深为42个台阶高度(即504m),采用这样的安全平台宽度和并段方式,不考虑运输道路时,最终帮坡角可达51.250。如果不实行并段,每一台阶都留7m宽的安全平台,同一露天矿的最终帮坡角为46.970。

第七节 生产剥采比

生产剥采比是露天生产过程中某一时段(或某一开采区域)内的 岩石量与矿石量之比。常用的生产剥采比的单位有m3(岩石)/m3(矿石)、t(岩石)/t(矿石)、m3(岩石)/t(矿石)。如图15-42所示,生产剥采比一般是按工作帮坡计算的、采场下降一个台阶采出的岩石量与矿石量之比,即VH/TH。为了与下面将要提到的其它生产剥采比相区别,这里将图15-42所示的生产剥采比称为几何生产剥采比,记为SRH。

从图15-42中可以看出,一般情况下,几何生产剥采比先随采场的降深而增加,在某一深度达到最大值,然后随深度的增加而减小。在矿体形态较复杂的矿山,几何生产剥采比随采场深度变化的曲线可能 出现几个峰值。

累积生产剥采比是指从开采开始到某一深

度(或时间)累积采出 的岩石量与矿石量之比,记为SRc。如图15-43所示,采场下降到深度 D时的累积生 产剥采比为 SRc =VD/TD。

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在编制采掘计划时,往往需考虑剥采比的逐年变化情况,并采取 措施(如改变台阶的推进方向、调整工作面的布置方式等),尽量避免剥采比的大幅度波动。因此,年生产剥采比是编制采掘进度计划时 最常用的生产剥采比。顾名思义,年生产剥采比(SRy)是某一年内采出的岩石量(Vy)与矿石量(Ty )之比,即: SRy = Vy / Ty 。

从设备管理(包括备品备件)和生产组织的角度,生产剥采比在 生产过程中的波动越小越好。这样可以保持较稳定的设备数量、备品备件的库存量、机修设施的能力以及设备操作和维护人员队伍。因此 在生产计划中常进行所谓的剥采比均衡,以得到较稳定的生产剥采比 。然而,对于一定的矿体形态、最终境界和开采方式,剥采比均衡的结果往往是将剥离高峰处的岩石提前剥离。图15-44中曲线A是不进行 剥采比均衡的生产剥采比随时间变化的曲线。在“极限均衡状态”, 即均衡后的生产剥采比是一常数时(图中的直线B),需要将高峰期的剥岩量Vp提前到Vp'剥离。由于资金的时间价值,提前剥离量大会降低 总体经济效益。因此,在提前剥离所带来的经济效益损失与剥采比均衡所能带来的好处之间应进行成本__效益分析,以确定每年最佳的生 产剥采比。这是一个生产剥采比的优化问题,采矿优化界已研究出基 于动态规划的剥采比动态优化算法。应用这些算法可求出在满足每年矿石目标产量的条件下,使矿山生产的总体经济效益达到最大的最佳 年生产剥采比。优化后的生产剥采比曲线一般位于A与B之间(图15-44中曲线C)。

在生产实践中,常常将矿山生产寿命分为几个均衡期,在每个均衡期内将生产剥采比均衡为常数o PV曲线可用于均衡生产剥采比。Pv曲线是矿山开采过程中累积采矿量和累计

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