專利名稱：露天開采礦的改進(jìn)型邊坡的制作方法
露天開采礦的改進(jìn)型邊坡本發(fā)明涉及露天開采礦的改進(jìn)型邊坡以及形成露天開采礦中的加固石坡的方法。 本發(fā)明已針對露天開采礦中的應(yīng)用進(jìn)行研發(fā)，并且將在下文中參照具體應(yīng)用方便地描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以具有在例如采石場的露天挖掘環(huán)境中的其他應(yīng)用，并且本發(fā)明不限于僅在礦場中使用。礦業(yè)公司采用從土地提取礦的各種方法，露天開采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)分隔斜坡并提供落石集水區(qū)或者用于采礦運(yùn)輸設(shè)備到達(dá)礦坑地面的坡道。通常期望將邊坡的角度最大化，因?yàn)檫@可能使廢料的提取最小化，并使礦的提取最大化。斜坡通常被挖掘成考慮到巖石的特性是自然穩(wěn)定的角度。該角度通常不超過 70°，并且更一般地在50°到70°的范圍中。當(dāng)處于斜坡的頂部的平臺被用作坡道，或者容納其它關(guān)鍵性采礦設(shè)施(例如，排氣立管或者泵站)時(shí)，由于額外的負(fù)荷和風(fēng)險(xiǎn)，期望減小角度。應(yīng)該理解，除90°之外的任何角度通常會導(dǎo)致低效。當(dāng)斜坡形成在正在開采的礦中，小于90°的斜坡會使得留下的礦將平臺保持在上面。當(dāng)斜坡形成在廢料中時(shí)，尤其當(dāng)其處于礦床的區(qū)域之外時(shí)，小于90°的斜坡可能導(dǎo)致廢料被不必要地去除。盡管存在這些低效，但是露天開采礦仍傾向于使斜坡面處于小于70°的角度，以確保自然的穩(wěn)定性。關(guān)于露天開采礦的安全問題涉及從斜坡面落到下面平臺上的運(yùn)輸設(shè)備或人員的巖石。在斜坡小于90°的情況下，這個(gè)問題會惡化，巖石會從斜坡面彈開并從斜坡的坡底彈射到平臺上，或者經(jīng)過平臺進(jìn)入礦場的較低工作區(qū)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，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(yuǎn)超過這個(gè)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(nèi)容僅為了提供本發(fā)明的上下文而被包含在說明書中。并不表示或代表在本發(fā)明的優(yōu)先權(quán)日之前，現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的這些主題形式部分中的任何內(nèi)容或者在本發(fā)明的相關(guān)領(lǐng)域中的公知常識存在于澳大利亞。在整個(gè)說明書中，可以交換地使用術(shù)語“露天礦坑”和“露天開采”。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面提供了露天開采礦的改進(jìn)型邊坡，其包括多個(gè)具有平臺的斜坡，所述平臺從每個(gè)斜坡的坡底延伸，每個(gè)斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本豎直的并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并且與擬挖掘的坡頂隔開，所述加固裝置包括多個(gè)加固件，每個(gè)加固件位于形成于與所述擬挖掘的坡頂?shù)拈g隔處的基本豎直的鉆孔中，每個(gè)鉆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(gè)加固件基本延伸每個(gè)鉆孔的所述深度。優(yōu)選地，每個(gè)鉆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(jìn)一步優(yōu)選地，每個(gè)鉆孔與相鄰鉆孔的間隔在IOOOmm到5000mm之間。進(jìn)一步優(yōu)選地，每個(gè)加固件是直徑在20mm到IOOmm之間的條或纜。優(yōu)選地，所述條或纜由鋼材形成，或者可選地，每個(gè)加固件由玻璃纖維形成。優(yōu)選地，在所述鉆孔中的適當(dāng)位置對所述加固件進(jìn)行灌漿。優(yōu)選地，所述加固件的長度超過所述鉆孔的所述深度，具體地，所述加固件從所述鉆孔延伸出， 以與在所述多個(gè)鉆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于所述鉆孔的長度，以便在所述鉆孔中對所述加固件進(jìn)行鉆孔裝埋。優(yōu)選地，基本豎直的所述面在 75°到90°的范圍內(nèi)。進(jìn)一步優(yōu)選地，每個(gè)鉆孔與所述坡頂?shù)拈g隔不小于800mm。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成露天開采礦中的加固石坡的方法，所述方法包括將多個(gè)豎直鉆孔鉆鑿至鉆孔深度，將加固件放置在基本為每個(gè)鉆孔中的所述鉆孔深度的長度處，將在所述孔中對加固條灌漿，將斜坡的坡頂與所述鉆孔隔開，挖掘與所述鉆孔基本平行的所述斜坡的面，所述斜坡的面從所述坡頂?shù)狡碌椎母叨炔恍∮谂c所述面相鄰的所述鉆孔的深度，其中在已經(jīng)在所述鉆孔中的適當(dāng)位置對所述加固件進(jìn)行灌漿之后挖掘所述面。優(yōu)選地，鉆鑿每個(gè)鉆孔以使得每個(gè)鉆孔的直徑不超過300mm。進(jìn)一步優(yōu)選地，將所述斜坡的所述坡頂與每個(gè)鉆孔間隔開，以使得所述加固件位于所述斜坡的所述坡頂后不小于800mm。進(jìn)一步優(yōu)選地，使每個(gè)鉆孔的中心與相鄰的鉆孔的中心間隔不小于1000mm。進(jìn)一步優(yōu)選地，提供直徑不小于40mm的加固條形式的加固件。進(jìn)一步優(yōu)選地，將所述鉆孔深度鉆鑿至超過所述斜坡的所述面的高度至少15%。進(jìn)一步優(yōu)選地，提供長度小于所述鉆孔的長度的所述加固件，以便在所述鉆孔中對所述加固件進(jìn)行鉆孔裝埋。進(jìn)一步優(yōu)選地，挖掘所述面的方法包括鉆鑿及爆破以產(chǎn)生在75°到90°的范圍內(nèi)的基本豎直面。下文將參照示出本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的附圖方便地更詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖及相關(guān)的詳細(xì)描述的特殊性不應(yīng)理解為代替由權(quán)利要求所提供的本發(fā)明的寬泛限定的普遍性。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)型邊坡的示意性圖示的側(cè)視截面圖；圖2示出了在挖掘斜坡之前未改進(jìn)的邊坡的示意圖；圖3示出了具有被挖掘的斜坡的改進(jìn)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(chǎn)生露天開采礦坑的改進(jìn)型邊坡2。改進(jìn)型邊坡2包括多個(gè)水平平臺3，每個(gè)水平平臺3被豎直斜坡4隔開。 每個(gè)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?，F(xiàn)參見圖2，其示出了在挖掘之前露天開采礦的一部分。選擇擬挖掘的斜坡4的坡頂7，并且與坡頂7隔開的一連串鉆孔9被鉆鑿至鉆孔深度。該間隔優(yōu)選不小于800mm，但該間隔χ僅是優(yōu)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(dāng)挖掘斜坡時(shí)鉆孔9被暴露的可能性。斜坡的面5通過鉆鑿及爆破技術(shù)而暴露，這可能導(dǎo)致坡頂7崩塌。因此，優(yōu)選鉆孔9與坡頂隔開1500mm，以避免爆破時(shí)孔被暴露。優(yōu)選地，每個(gè)鉆孔9具有不超過300mm的直徑，但該直徑僅是優(yōu)選。鉆孔9的功能是容納加固件10，因而鉆孔9的直徑在某種程度上由加固件10的特性指定。另外，優(yōu)選加固件10被灌漿于鉆孔9中的適當(dāng)位置，因而需要選擇鉆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(yīng)當(dāng)理解，鉆孔9的直徑可以改變，但通常優(yōu)選的是直徑小于300mm。每個(gè)鉆孔9優(yōu)選地在坡頂后的間隔y處被鉆鑿，以便當(dāng)平臺沒有支承關(guān)鍵性采礦設(shè)施時(shí)，使該鉆孔與相鄰鉆孔優(yōu)選間隔不小于2000mm。當(dāng)平臺被用作坡道或者支承關(guān)鍵性采礦設(shè)施(例如，泵站或通氣道)時(shí)，鉆孔的間隔可能需小于2000mm。更有可能的是，每個(gè)鉆孔與相鄰鉆孔隔開的間隔y在2，000到5，OOOmm之間。該間隔y將具體取決于被加固件 10加固的巖石結(jié)構(gòu)的特性以及邊坡穩(wěn)定性中期望的可靠性水平。例如，如果巖石結(jié)構(gòu)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(gè)相鄰鉆孔可能適合具有相對緊密的間隔1。相反地，如果巖石結(jié)構(gòu)包括極少的薄弱面，則可能適合具有相對更遠(yuǎn)離的間隔1。 在這兩種情況下，均能夠在考慮到地質(zhì)勘查中揭露的信息以及相鄰鉆孔9之間的變量來設(shè)置間隔y。位于每個(gè)鉆孔9中的加固件10可以采用任何適當(dāng)?shù)男问?。加固件的?yōu)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桿。當(dāng)加固件10是鋼條時(shí)， 鋼條的直徑優(yōu)選在20mm到IOOmm之間。鋼條的直徑根據(jù)巖石的特性、鉆孔的深度和/或邊坡穩(wěn)定性的期望可靠性水平來選擇。鋼條就地放置并且被灌漿在適當(dāng)位置。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，每個(gè)加固件10的長度優(yōu)選不超過鉆孔9的深度。通常期望加固件10和水泥漿被鉆孔裝埋(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(dǎo)致坡頂7崩塌，加固件10的頂部可能暴露。因此，期望鉆孔裝埋到深度為IOOOmm或者更深。然而，在某些應(yīng)用中適當(dāng)?shù)氖牵庸碳?0超過鉆孔9的深度，這使得加固件10能夠從鉆孔9伸出。伸出的加固件10可以用于任何適當(dāng)?shù)哪康?，但?yōu)選與在多個(gè)相鄰鉆孔9之間延伸的安全欄11相互作用。該替代的實(shí)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(dāng)?shù)姆绞絹硗诰颉D2中示出的優(yōu)選方式包含在斜坡4的坡頂7以及越過坡頂7鉆鑿多個(gè)附加的鉆孔13。然后能夠?qū)⒄ㄋ幏胖迷阢@孔13中，并且利用該行業(yè)中的操作人員了解并已知的鉆鑿及爆破技術(shù)來移動材料?，F(xiàn)參見圖3，其示出了具有被暴露的斜坡面5的改進(jìn)型邊坡，面5在90°處延伸至平臺3下。根據(jù)本發(fā)明的斜坡面5是基本豎直的，并且通常優(yōu)選的是，基本豎直面5在 75° -90°的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的包括加固件10的鉆孔9延伸到至少等于斜坡面5的坡頂7與坡底
6之間的距離的深度。從圖3能夠看到，鉆孔深度優(yōu)選延伸越過坡底，尤其優(yōu)選延伸超過坡
底達(dá)15%。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將加固的鉆孔9延伸該距離降低了在斜坡的坡底處斜坡的剪切破 m農(nóng)。從上文應(yīng)當(dāng)理解，如上文所描述的改進(jìn)型邊坡2減少了與具有小于70°的傾斜角的邊坡有關(guān)的低效。另外，將減少距出現(xiàn)落石的坡底的距離，提供了安全的工作環(huán)境。此外， 在挖掘斜坡面5之前將斜坡4加固被認(rèn)為是相對安全的操作?？梢詫⒏鞣N改變、修改和/或添加引入本發(fā)明，而不偏離前述說明書所限定的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種露天開采礦的改進(jìn)型邊坡，其包括多個(gè)具有平臺的斜坡，所述平臺從每個(gè)斜坡的坡底延伸，每個(gè)斜坡具有被挖掘的斜坡面，所述斜坡面是基本豎直的并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并且與擬挖掘的坡頂隔開，所述加固裝置包括多個(gè)加固件，每個(gè)加固件位于形成于與所述擬挖掘的坡頂?shù)拈g隔處的基本豎直的鉆孔中，每個(gè)鉆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(gè)加固件基本延伸每個(gè)鉆孔的所述深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型邊坡，其中每個(gè)鉆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(jù)權(quán)利要求1或2所述的改進(jìn)型邊坡，其中每個(gè)鉆孔與相鄰鉆孔的間隔在IOOOmm 到5000mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中每個(gè)加固件是直徑在20mm 到IOOmm之間的條或纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型邊坡，其中所述條或纜由鋼材形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中每個(gè)加固件由玻璃纖維形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中在所述鉆孔中的適當(dāng)位置給所述加固件灌漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中所述加固件的長度超過所述鉆孔的所述深度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改進(jìn)型邊坡，其中所述加固件從所述鉆孔延伸出，以與在所述多個(gè)鉆孔之間延伸的安全欄相互作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中所述加固件的長度小于所述鉆孔的長度，以便在所述鉆孔中對所述加固件進(jìn)行鉆孔裝埋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中基本豎直的所述面在 75°到90°的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的改進(jìn)型邊坡，其中每個(gè)鉆孔與所述坡頂?shù)拈g隔不小于800mm。
13.一種形成露天開采礦中的加固石坡的方法，包括將多個(gè)豎直鉆孔鉆鑿至鉆孔深度，將加固件放置在每個(gè)鉆孔中基本為所述鉆孔深度的長度處，在所述孔中對加固條進(jìn)行灌漿，將斜坡的坡頂與所述鉆孔隔開，挖掘與所述鉆孔基本平行的斜坡的面，所述斜坡的面從所述坡頂?shù)狡碌椎母叨炔恍∮谂c所述面相鄰的鉆孔的深度，其中在所述鉆孔中的適當(dāng)位置對所述加固件進(jìn)行灌漿之后挖掘所述面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括鉆鑿每個(gè)鉆孔以使得每個(gè)鉆孔的直徑不超過 300mmo
15.根據(jù)權(quán)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(gè)鉆孔間隔開，以使得所述加固件位于所述斜坡的所述坡頂后不小于800mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中的任一項(xiàng)所述的方法，包括使每個(gè)鉆孔的中心與相鄰的鉆孔的中心間隔不小于1000mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中的任一項(xiàng)所述的方法，包括提供直徑不小于40mm的加固條形式的加固件。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的方法，包括將所述鉆孔深度鉆鑿至超過所述斜坡的所述面的高度的至少15%。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至18中的任一項(xiàng)所述的方法，包括提供長度小于所述鉆孔的長度的所述加固件，以便在所述鉆孔中對所述加固件進(jìn)行鉆孔裝埋。
20.根據(jù)權(quán)利要求13至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其中挖掘所述面的方法包括鉆鑿及爆破以產(chǎn)生在75°到90°的范圍內(nèi)的基本豎直面。
全文摘要
本發(fā)明涉及露天開采礦，具體地，涉及露天開采礦的改進(jìn)型邊坡。該邊坡包括具有多個(gè)加固件(10)的基本豎直的斜坡面(5)，多個(gè)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(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者安德魯·海勒 申請人:Bhp比利通Ssm開發(fā)有限公司