露天開採礦的改進型邊坡的製作方法

2023-05-04 03:58:31 2

專利名稱：露天開採礦的改進型邊坡的製作方法
露天開採礦的改進型邊坡本發明涉及露天開採礦的改進型邊坡以及形成露天開採礦中的加固石坡的方法。 本發明已針對露天開採礦中的應用進行研發，並且將在下文中參照具體應用方便地描述本發明。應當理解，本發明可以具有在例如採石場的露天挖掘環境中的其他應用，並且本發明不限於僅在礦場中使用。礦業公司採用從土地提取礦的各種方法，露天開採礦是一種需要去除大量材料的方法。挖掘材料在地面形成礦坑以及從地面向上延伸的邊坡。邊坡由一連串的斜坡 (batter)形成，平臺(berm)分隔斜坡並提供落石集水區或者用於採礦運輸設備到達礦坑地面的坡道。通常期望將邊坡的角度最大化，因為這可能使廢料的提取最小化，並使礦的提取最大化。斜坡通常被挖掘成考慮到巖石的特性是自然穩定的角度。該角度通常不超過 70°，並且更一般地在50°到70°的範圍中。當處於斜坡的頂部的平臺被用作坡道，或者容納其它關鍵性採礦設施(例如，排氣立管或者泵站)時，由於額外的負荷和風險，期望減小角度。應該理解，除90°之外的任何角度通常會導致低效。當斜坡形成在正在開採的礦中，小於90°的斜坡會使得留下的礦將平臺保持在上面。當斜坡形成在廢料中時，尤其當其處於礦床的區域之外時，小於90°的斜坡可能導致廢料被不必要地去除。儘管存在這些低效，但是露天開採礦仍傾向於使斜坡面處於小於70°的角度，以確保自然的穩定性。關於露天開採礦的安全問題涉及從斜坡面落到下面平臺上的運輸設備或人員的巖石。在斜坡小於90°的情況下，這個問題會惡化，巖石會從斜坡面彈開並從斜坡的坡底彈射到平臺上，或者經過平臺進入礦場的較低工作區。已經發現，在斜坡角度約為60°的情況下，巖石通常落到離斜坡的坡底ail和9m之間，但可能遠超過這個值。具體考慮到平臺的大面積滑坡，通常可以約為10m。以上討論的內容僅為了提供本發明的上下文而被包含在說明書中。並不表示或代表在本發明的優先權日之前，現有技術基礎的這些主題形式部分中的任何內容或者在本發明的相關領域中的公知常識存在於澳大利亞。在整個說明書中，可以交換地使用術語「露天礦坑」和「露天開採」。根據本發明的一個方面提供了露天開採礦的改進型邊坡，其包括多個具有平臺的斜坡，所述平臺從每個斜坡的坡底延伸，每個斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本豎直的並且從所述斜坡的所述坡底延伸到坡頂，加固裝置在挖掘所述斜坡面之前安裝並且與擬挖掘的坡頂隔開，所述加固裝置包括多個加固件，每個加固件位於形成於與所述擬挖掘的坡頂的間隔處的基本豎直的鑽孔中，每個鑽孔延伸到至少為所述坡頂與所述坡底之間的距離的深度，每個加固件基本延伸每個鑽孔的所述深度。優選地，每個鑽孔的所述深度超過所述坡頂與所述坡底之間的距離的15%。進一步優選地，每個鑽孔與相鄰鑽孔的間隔在IOOOmm到5000mm之間。進一步優選地，每個加固件是直徑在20mm到IOOmm之間的條或纜。優選地，所述條或纜由鋼材形成，或者可選地，每個加固件由玻璃纖維形成。優選地，在所述鑽孔中的適當位置對所述加固件進行灌漿。優選地，所述加固件的長度超過所述鑽孔的所述深度，具體地，所述加固件從所述鑽孔延伸出， 以與在所述多個鑽孔之間延伸的安全欄相互作用。可選地，所述加固件的長度小於所述鑽孔的長度，以便在所述鑽孔中對所述加固件進行鑽孔裝埋。優選地，基本豎直的所述面在 75°到90°的範圍內。進一步優選地，每個鑽孔與所述坡頂的間隔不小於800mm。根據本發明的另一方面，提供了一種形成露天開採礦中的加固石坡的方法，所述方法包括將多個豎直鑽孔鑽鑿至鑽孔深度，將加固件放置在基本為每個鑽孔中的所述鑽孔深度的長度處，將在所述孔中對加固條灌漿，將斜坡的坡頂與所述鑽孔隔開，挖掘與所述鑽孔基本平行的所述斜坡的面，所述斜坡的面從所述坡頂到坡底的高度不小於與所述面相鄰的所述鑽孔的深度，其中在已經在所述鑽孔中的適當位置對所述加固件進行灌漿之後挖掘所述面。優選地，鑽鑿每個鑽孔以使得每個鑽孔的直徑不超過300mm。進一步優選地，將所述斜坡的所述坡頂與每個鑽孔間隔開，以使得所述加固件位於所述斜坡的所述坡頂後不小於800mm。進一步優選地，使每個鑽孔的中心與相鄰的鑽孔的中心間隔不小於1000mm。進一步優選地，提供直徑不小於40mm的加固條形式的加固件。進一步優選地，將所述鑽孔深度鑽鑿至超過所述斜坡的所述面的高度至少15%。進一步優選地，提供長度小於所述鑽孔的長度的所述加固件，以便在所述鑽孔中對所述加固件進行鑽孔裝埋。進一步優選地，挖掘所述面的方法包括鑽鑿及爆破以產生在75°到90°的範圍內的基本豎直面。下文將參照示出本發明的示例性實施方式的附圖方便地更詳細地描述本發明。附圖及相關的詳細描述的特殊性不應理解為代替由權利要求所提供的本發明的寬泛限定的普遍性。

圖1是根據本發明的改進型邊坡的示意性圖示的側視截面圖；圖2示出了在挖掘斜坡之前未改進的邊坡的示意圖；圖3示出了具有被挖掘的斜坡的改進型邊坡。首先參見圖1，其示出了自然水平面1，自然水平面1已被挖掘以產生露天開採礦坑的改進型邊坡2。改進型邊坡2包括多個水平平臺3，每個水平平臺3被豎直斜坡4隔開。 每個斜坡具有從斜坡的坡底6延伸至坡頂7的面5。該邊坡從自然水平面1延伸至礦坑的地面8。現參見圖2，其示出了在挖掘之前露天開採礦的一部分。選擇擬挖掘的斜坡4的坡頂7，並且與坡頂7隔開的一連串鑽孔9被鑽鑿至鑽孔深度。該間隔優選不小於800mm，但該間隔χ僅是優選的。其它距離的間隔χ明顯是可能的，但通常期望間隔χ被選擇為足以降低當挖掘斜坡時鑽孔9被暴露的可能性。斜坡的面5通過鑽鑿及爆破技術而暴露，這可能導致坡頂7崩塌。因此，優選鑽孔9與坡頂隔開1500mm，以避免爆破時孔被暴露。優選地，每個鑽孔9具有不超過300mm的直徑，但該直徑僅是優選。鑽孔9的功能是容納加固件10，因而鑽孔9的直徑在某種程度上由加固件10的特性指定。另外，優選加固件10被灌漿於鑽孔9中的適當位置，因而需要選擇鑽孔的直徑以滿足最小的覆蓋需求， 尤其在加固件10是鋼條的情況下。因此，應當理解，鑽孔9的直徑可以改變，但通常優選的是直徑小於300mm。每個鑽孔9優選地在坡頂後的間隔y處被鑽鑿，以便當平臺沒有支承關鍵性採礦設施時，使該鑽孔與相鄰鑽孔優選間隔不小於2000mm。當平臺被用作坡道或者支承關鍵性採礦設施(例如，泵站或通氣道)時，鑽孔的間隔可能需小於2000mm。更有可能的是，每個鑽孔與相鄰鑽孔隔開的間隔y在2，000到5，OOOmm之間。該間隔y將具體取決於被加固件 10加固的巖石結構的特性以及邊坡穩定性中期望的可靠性水平。例如，如果巖石結構包括許多緊密間隔的薄弱面，例如斷層、接縫或者斷裂，則每個相鄰鑽孔可能適合具有相對緊密的間隔1。相反地，如果巖石結構包括極少的薄弱面，則可能適合具有相對更遠離的間隔1。 在這兩種情況下，均能夠在考慮到地質勘查中揭露的信息以及相鄰鑽孔9之間的變量來設置間隔y。位於每個鑽孔9中的加固件10可以採用任何適當的形式。加固件的優選形式為由鋼材形成的條或者纜，但是作為替代，其可以形成為玻璃纖維杆。當加固件10是鋼條時， 鋼條的直徑優選在20mm到IOOmm之間。鋼條的直徑根據巖石的特性、鑽孔的深度和/或邊坡穩定性的期望可靠性水平來選擇。鋼條就地放置並且被灌漿在適當位置。在一個優選的實施方式中，每個加固件10的長度優選不超過鑽孔9的深度。通常期望加固件10和水泥漿被鑽孔裝埋(countersink)，以降低加固件10的頂部被暴露的可能性。如果因爆破斜坡面5而導致坡頂7崩塌，加固件10的頂部可能暴露。因此，期望鑽孔裝埋到深度為IOOOmm或者更深。然而，在某些應用中適當的是，加固件10超過鑽孔9的深度，這使得加固件10能夠從鑽孔9伸出。伸出的加固件10可以用於任何適當的目的，但優選與在多個相鄰鑽孔9之間延伸的安全欄11相互作用。該替代的實施方式在圖2和3中示出。越過坡頂7待挖掘的材料12能夠通過任何適當的方式來挖掘。圖2中示出的優選方式包含在斜坡4的坡頂7以及越過坡頂7鑽鑿多個附加的鑽孔13。然後能夠將炸藥放置在鑽孔13中，並且利用該行業中的操作人員了解並已知的鑽鑿及爆破技術來移動材料。現參見圖3，其示出了具有被暴露的斜坡面5的改進型邊坡，面5在90°處延伸至平臺3下。根據本發明的斜坡面5是基本豎直的，並且通常優選的是，基本豎直面5在 75° -90°的範圍內。根據本發明的包括加固件10的鑽孔9延伸到至少等於斜坡面5的坡頂7與坡底
6之間的距離的深度。從圖3能夠看到，鑽孔深度優選延伸越過坡底，尤其優選延伸超過坡
底達15%。已經發現，通過將加固的鑽孔9延伸該距離降低了在斜坡的坡底處斜坡的剪切破 m農。從上文應當理解，如上文所描述的改進型邊坡2減少了與具有小於70°的傾斜角的邊坡有關的低效。另外，將減少距出現落石的坡底的距離，提供了安全的工作環境。此外， 在挖掘斜坡面5之前將斜坡4加固被認為是相對安全的操作。可以將各種改變、修改和/或添加引入本發明，而不偏離前述說明書所限定的精神或範圍。
權利要求
1.一種露天開採礦的改進型邊坡，其包括多個具有平臺的斜坡，所述平臺從每個斜坡的坡底延伸，每個斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本豎直的並且從所述斜坡的所述坡底延伸到坡頂，加固裝置在挖掘所述斜坡面之前安裝並且與擬挖掘的坡頂隔開，所述加固裝置包括多個加固件，每個加固件位於形成於與所述擬挖掘的坡頂的間隔處的基本豎直的鑽孔中，每個鑽孔延伸到至少為所述坡頂與所述坡底之間的距離的深度，每個加固件基本延伸每個鑽孔的所述深度。
2.根據權利要求1所述的改進型邊坡，其中每個鑽孔的所述深度超過所述坡頂與所述坡底之間的距離的15%。
3.根據權利要求1或2所述的改進型邊坡，其中每個鑽孔與相鄰鑽孔的間隔在IOOOmm 到5000mm之間。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的改進型邊坡，其中每個加固件是直徑在20mm 到IOOmm之間的條或纜。
5.根據權利要求4所述的改進型邊坡，其中所述條或纜由鋼材形成。
6.根據權利要求1至4中的任一項所述的改進型邊坡，其中每個加固件由玻璃纖維形成。
7.根據權利要求1至6中的任一項所述的改進型邊坡，其中在所述鑽孔中的適當位置給所述加固件灌漿。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的改進型邊坡，其中所述加固件的長度超過所述鑽孔的所述深度。
9.根據權利要求8所述的改進型邊坡，其中所述加固件從所述鑽孔延伸出，以與在所述多個鑽孔之間延伸的安全欄相互作用。
10.根據權利要求1至7中的任一項所述的改進型邊坡，其中所述加固件的長度小於所述鑽孔的長度，以便在所述鑽孔中對所述加固件進行鑽孔裝埋。
11.根據權利要求1至9中的任一項所述的改進型邊坡，其中基本豎直的所述面在 75°到90°的範圍內。
12.根據以上權利要求中的任一項所述的改進型邊坡，其中每個鑽孔與所述坡頂的間隔不小於800mm。
13.一種形成露天開採礦中的加固石坡的方法，包括將多個豎直鑽孔鑽鑿至鑽孔深度，將加固件放置在每個鑽孔中基本為所述鑽孔深度的長度處，在所述孔中對加固條進行灌漿，將斜坡的坡頂與所述鑽孔隔開，挖掘與所述鑽孔基本平行的斜坡的面，所述斜坡的面從所述坡頂到坡底的高度不小於與所述面相鄰的鑽孔的深度，其中在所述鑽孔中的適當位置對所述加固件進行灌漿之後挖掘所述面。
14.根據權利要求13所述的方法，包括鑽鑿每個鑽孔以使得每個鑽孔的直徑不超過 300mmo
15.根據權利要求13或14所述的方法，包括將所述斜坡的所述坡頂與每個鑽孔間隔開，以使得所述加固件位於所述斜坡的所述坡頂後不小於800mm。
16.根據權利要求13至15中的任一項所述的方法，包括使每個鑽孔的中心與相鄰的鑽孔的中心間隔不小於1000mm。
17.根據權利要求13至16中的任一項所述的方法，包括提供直徑不小於40mm的加固條形式的加固件。
18.根據權利要求13至17中的任一項所述的方法，包括將所述鑽孔深度鑽鑿至超過所述斜坡的所述面的高度的至少15%。
19.根據權利要求13至18中的任一項所述的方法，包括提供長度小於所述鑽孔的長度的所述加固件，以便在所述鑽孔中對所述加固件進行鑽孔裝埋。
20.根據權利要求13至19中的任一項所述的方法，其中挖掘所述面的方法包括鑽鑿及爆破以產生在75°到90°的範圍內的基本豎直面。
全文摘要
本發明涉及露天開採礦，具體地，涉及露天開採礦的改進型邊坡。該邊坡包括具有多個加固件(10)的基本豎直的斜坡面(5)，多個加固件(10)與斜坡面(5)的坡頂(7)隔開。
文檔編號E02D17/20GK102597379SQ201080050041
公開日2012年7月18日 申請日期2010年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者安德魯·海勒 申請人:Bhp比利通Ssm開發有限公司