内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司内蒙古呼和浩特010010
摘要：采空区为露天矿高台阶生产埋下了巨大的隐患，为了有效消除其危害，一般会在台阶采矿之前，使用崩落法加以处理。据此，本文主要以实例对露天矿高台阶液压反铲降段开采方法的应用进行了详细分析。
关键词：露天矿；高台阶；液压反铲降段；开采方法
一、工程概况
某钼矿早期采用浅眼留矿法开采，已形成有+1365、+1350、+1330共三个中段形态各异、大小不等的采空区。后期转为露天采矿后，设计台阶高度15米，主要出矿台阶有1405、1390、1375、1360、1345台阶，为保证露天采矿设备作业安全，通常提前对地下采空区进行爆破处理，由于空区底板与露天台阶的高度不一致，致使在空区处理区域的露天采矿效率较低。A钼业有限公司所属的某钼矿区是一个特大型钼矿床，矿石储量7亿吨，设计采用露天开采。首采区开采能力15000t/d，设计台阶高度15m，最大开采深度385m。但由于历史原因，出现大量民间地下乱采滥挖现象，矿体内留下大量大小不等、形状各异，在空间位置上层层叠叠，高低不同，杂乱无章，十分复杂的采空区。
二、高台阶空区赋存情况
空区处理前必须对要处理的采空区形态，即空区范围、顶板厚度、空区的高度，等了解清楚，根据空区的赋存形态制定不同的处理方法。通过调查收集地采过程资料、现场钻探、采空区物理探测以及井下实测等多种手段，基本上掌握了钼矿地下采空区分布情况，主要分布在+1330m、+1350m、+1365m三个中段水平。这些地下采空区的主要特点为：其一，采空区位于富矿区内，矿柱偷采破坏现象严重，矿房多数已连成一片，空区垮塌现象严重；其二，空区复合交错，空区之间顶板原岩厚度较薄，甚至几层相互采透贯通，曾经发生多次采空突然塌陷事故，幸未造成人员伤亡或设备损坏。高台阶采空区处理常用方法：
（一）空区处理的方法
据资料调查，目前国内外处理空区常用的方法有地表崩落处理法和充填法“崩落法”、“充填法”、两种。但由于充填法处理空区存在投资大、工艺复杂、充填效率低、处理成本高等缺点，真正广泛采用的是地表崩落法。
（二）钼矿区采空区处理的方法
由于矿区地下采空区相互联贯、重叠、互相采透，充填法不宜施工等原因，钼矿区地下采空区治理方法一直采用“地表崩落法”。崩落法处理采空区常分两种类型：首先，简单容易处理的单层空区，利用台阶坡面为自由面处理采取中深孔爆破一次爆破处理；其次，复杂难处理的2层或多层复合空区，通常采用分区、分层深孔爆破处理方法。为保证空区处理安全有效，空区处理通常在超前一个台阶进行处理，如1365空区如跨度较大，采高较高，通常在1390台阶进行空区处理。1350空区通常在1375台阶进行处理。
三、露天矿高台阶液压反铲降段开采方法的实践
由于征地搬迁的影响，长期以来，与设计相匹配的WK-10B电铲及TR-100工程车不能投入使用，矿山开采不得不采用液压液压反铲、后八轮汽车进行作业，矿山采场使用的液压铲的最大挖掘高度仅10m左右，由于现有液压反铲的最大挖掘高度远小于设计台阶高度15米，液压反铲进行高台阶铲装作业不符合《金属非金属矿山安全规程》关于阶段高度应不大于机械最大挖掘高度的1.2倍，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍的要求，存在较大的安全隐患，在前期的施工中施工队和租赁设备的液压反铲曾出现多次险情，液压反铲曾多次被台阶坡面滚落的块石砸碰，所幸未造成人员伤亡。
（一）台阶顶部“揭顶法”开采技术
由于露天矿山已采用液压反铲按15m高台阶施工多年，目前形成的台阶高度多在15m，为了保证生产的持续进行，避免因台阶参数调整给生产带来较大的影响，经全面分析比较，项目组决定对1345水平封闭圈以上的台阶采用顶部“揭顶法”降段方案。所谓顶部“揭顶法”，就是每次爆破后，在爆区开挖之前，在爆堆的顶部先安排液压反铲从台阶面沿纵向进行反挖装车，从而达到爆堆高度降低的开采方法。
正常台阶一个爆区爆破后，若采用清碴抛掷爆破，爆破后爆区前排及后排爆堆高度较低，高度往往小于15m，爆区中间区域爆堆高度相对较高，通常高度在11-15m左右。若采用压碴爆破，爆堆的整体高度将超过15m。当天下午爆破后，利用给内部选厂供矿的时间，安排一台液压反铲从爆堆顶部进行揭顶降段高的方法，下挖深度在3-3.5m，视爆堆的高度，可分层进行揭顶。
（二）台阶下部“高位装车平台”开采方法
台阶下部“高位装车平台”开采方法是指在爆堆采用“顶部揭顶法”开采后，液压反铲在正常铲装台阶水平，利用抬高液压反铲的装车平台从而降低整体采装高度的开采方法。
每天白班对外供矿作业时，可安排液压反铲在已采用“顶部揭顶法”开降台阶的下部，提高液压反铲装车平台的高度，液压反铲装车站立平台高1.5m-2.0m，这样液压反铲开挖爆堆的高度将不足10米，满足安全规程的要求。
（三）“顶部揭顶”和“下部高位装车”安全作业要求
液压反铲采用“顶部揭顶”和“下部高位装车”法采矿时，除严格按《金属非金属矿山安全规程》GBl6423-2006，进行作业外，另制订了有针对性的安全保证措施。每次爆破需采用清碴爆破，来降低前排爆堆的高度，减少上部揭顶的工程量，加快下部台阶的推进速度，保证生产需要；优化爆破参数，降低爆堆顶部的大块率。上部揭顶液压反铲的履带与台阶坡面的安全距离不小于3.0m，装矿车辆停放位置禁止超越液压反铲履带走向轴线外侧边缘距离不小于5.0m。进行爆堆上部揭顶作业，应有专人指挥，做好现场安全监管，液压反铲开挖不得两侧掘沟式开挖。在上部台阶进行揭顶作业的液压反铲，与下部台阶正常作业的液压反铲不能处在上、下一条直线上，前后错距应大于30m。下部液压反铲的装车平台长度应不小于液压反铲履带长度的1.5倍，高度1.5-2.0m。装车平台应能有遇到紧急情况时，液压反铲能迅速撤下平台到安全地带的措施。下部液压反铲装车平台与台阶面间应有不小于1.5m宽、1.5m深的落矿坑，避免台阶坡面的矿石滚落后冲击铲装设备。下部装矿车辆不得停于液压反铲履带后方进行装车，应停放于液压反铲两侧90°-135°扇形区域，不得停于液压反铲轴线0°、180°位置装车。露天封闭圈以下台阶开采采用“先分段后并段”的开采方法，先将台阶高度由15m降为10m，临近最终境界再将10m台阶并段为15m标准台阶。所谓“先分段并段“开采法，是指将两个标准15m台阶分3段开采，每段高10m，上部台阶超前下部台阶开采。此方案适宜北区、东区1345水平以下新台阶的开采。
在1345水平开掘1330时，按段高10m，将出入沟掘至1335水平后开段沟进行规模开采。待1335水平推进宽度满足最小平台宽度时，新掘出入沟打开1325水平进行开采。待1325水平推进一定宽度后打开1315台阶进行开采。总体上是将1330、1315两个标准15m的台阶按1335、1325、1315分三次进行开采。
结语
综上所述，在受征地搬迁相对滞后，大型设施设备不能投入使用的情况下，A钼业矿山公司积极开展的高台阶液压反铲降段开采技术研究项目获得了良好的成果，在很大程度上消除了液压反铲与高台阶施工不相适应的安全隐患。与此同时，还获取了顶部揭顶降段法、下部高位装车降段法、先分段后并段的降段开采方法，这些开发方法势必会在国内金属、非金属露天矿山、露天煤矿等采用液压反铲施工的矿山中得以推广与应用，发展前景十分广阔。
参考文献
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