关键词：MAPGIS；地理信息系统；矿山
中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）04-0263-01
1MAPGIS地理信息系统
MAPGIS是具有自主版权的集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的大型基础地理信息系统软件。它的主要功能包括数据采集与编辑、空间数据管理、空间分析、数据输出等，借助这些功能可以从原始数据中图示检索或条件检索出某些实体数据，还可以进行空间叠加分析，以及对各类实体的属性数据进行统计。MAPGIS广泛应用于地质、矿产、城市规划、测绘、土地管理等领域，并成为专业技术人员进行各自研究的重要工具。
2地理信息系统在矿山中的应用
MAPGIS地理信息系统在矿山中的应用大致分为两类：一类是以多源信息的集成管理为主；另一类以多源信息的分析为主，即在前者的基础上结合一些应用模型进行分析。可以对矿山资源与环境信息进行采集、存储、处理，建立矿区数据库及软件系统，实现对信息的查询检索、综合分析、动态预测和评价、信息输出等功能，从而为矿区环境工程和矿产资源开发管理进行规划、判断和决策提供科学依据。
2.1MAPGIS在资源管理中的应用
在矿山建设和生产过程中，涉及到多种资源的管理，如矿山开采的主要资源（矿山资源）、伴生矿物、水资源等。基于MAPGIS的资源管理，建立矿产资源空间数据库，实现图形及其相关属性数据的统一集成管理。
（1）矿山资源管理。矿山资源储量和品位管理是矿山资源管理的基础，利用GIS技术进行矿山资源管理，实现矿山资源储量和上覆岩土剥离量的自动快速计算、动态管理及分析、表达，反映矿山资源的数量和分布情况，最终保证资源的合理开采和充分利用。
（2）其它资源管理。对于矿山的伴生矿物，建立基于MAPGIS的数据库，有利于伴生矿物的综合开发利用。水资源管理也是矿山面临的重要问题，由于矿山的生产活动，破坏了其周围的水资源，MAPGIS技术可以用于水资源清查，反映水资源的分布情况，为合理的利用和保护水资源提供依据。
2.2MAPGIS在工程地质中的应用
矿山工程地质的原始勘探数据可以基于MAPGIS的空间数据库高效地存储管理。MAPGIS可以有效的管理矿山工程地质图，并实现图形及其属性关联，其关键问题在于图形表达编辑能力要强。MAPGIS可以像CAD一样来绘制矿山资源开发所需要的柱状图；还可利用钻孔数据和柱状图，或者基于空间数据库，MAPGIS可以自动绘制剖面图和等值线图。在矿山的边坡控制和疏干排水中，MAPGIS地理信息系统技术可以帮助矿山工作者解决矿山疏干排水、采场边坡设计与稳定性分析等工程问题。
2.3MAPGIS在矿山规划与设计中的应用
在国外，许多矿山已经应用GIS来解决矿山工程问题。例如，德国的露天煤矿使用GIS设计工作面的作业计划、矿岩运输线路及排土场的位置等。而我国GIS在矿山的应用大多集中于底层的矿图管理，在GIS中建立分析模型对矿山进行优化分析的应用研究还很少。
（1）矿山的境界、生产能力、服务年限、开采工艺等都是其重要的决策问题，用MAPGIS技术建立境界的可视化模型是非常有效的，在传统的G软件中建立地质统计学模型可以较好的模拟开采境界和品位优化，并且实现境界的动态圈定。
（2）利用MAPGIS技术可以对矿山的采场进行交互式的可视化设计。通过在GIS软件中建立专业的分析模型，对采场的设计效果进行分析，改进设计效果。矿山设计者可以用在GIS中建立的专业模型（如网络模型、动态规划模型等）优化露天矿生产系统，如用GIS的最佳路径分析功能来优化露天运输线路的位置和布局，缩短矿岩运距，从而降低运输成本。采用MAPGIS进行露天矿的设计和规划，不仅可以交互式绘制各种所需图件，而且可以建立图形元素与其属性数据的联接，这是手工图或CAD图所没有的功能。
2.4MAPGIS在矿山管理中的应用
（1）生产计划和调度。在制定矿山生产计划和调度方案方面，可以利用MAPGIS技术建立块状矿床模型，通过计算机可视化显示矿山的矿岩分布和当前开采状态，建立开采优化模型确定哪些块段在哪个计划期开采，则得到一个优化的开采方案。目前，国内大部分矿山采用电铲―卡车间断工艺系统，采运成本占露天矿总成本的60%以上。因此，基于MAPGIS的矿山生产调度监控系统，实现对电铲、卡车等设备的实时优化调度，使运输系统高效运行，从而提高矿山的经济效益。
（2）矿图管理。二维矿图管理是目前GIS技术非常成熟的应用，也是GIS技术比较基础的应用。MAPGIS的最终输出产品是电子矿图，MAPGIS用于矿山的矿图管理，其实质是建立空间数据库，实现对矿图及其元素属性的存储、编辑、查询和输出，为其他高层次的应用建立基础。
（3）人力资源管理、安全管理与决策支持系统等。根据矿山的组织结构，建立基于MAPGIS的人力资源数据库，与人员考勤系统连接，从而可视化的确定和显示在什么时间、什么地点有哪些人在作业，为管理者提供实时的采场人员分布情况，为决策提供依据；利用MAPGIS对安全设施的布局进行合理科学的规划，在满足矿山安全生产的条件下尽量节约安全经费，降低生产成本,对于已经发生的事故和灾害，进行基于MAPGIS的影响评价和分析事故原因，可预防同类事故的再次出现；建立基于MAPGIS的决策支持系统，就是在空间数据库的基础上，建立专家知识库和专业模型，为矿山决策提供解决方案，并充分发挥GI的空间分析能力，以可视化的直观的方式为决策提供依据。
2.5MAPGIS在矿山环境保护与生态恢复中的应用
开发矿山矿产资源，通常对环境的破坏很大。人类赖以生存的自然环境，在某种意义上比矿产资源更重要。基于MAPGIS的地理信息系统可以很好地统筹解决环境问题。
（1）矿山环境影响评价。矿山资源开发过程中容易引起一系列环境问题，一般可以分为四类：土地破坏、水体污染、大气污染和噪声污染等。MAPGIS技术在环境影响评价中的应用已比较成熟，有助于解决露天矿环境问题。例如通过建立EGIS（专家地理信息系统）可以准确的评价露天矿生产活动对周围环境的影响；通过建立MAPGIS的缓冲区分析可以评价爆破产生的环境污染（飞出的岩石、噪音和烟尘）范围。
（2）环境规划和土地复垦规划。在矿山环境影响评价的基础上，MAPGIS可以用于制定科学的环境规划，确定环境治理措施的合理布局。矿山对到达边界的排土场或废弃的采场进行土地复垦,建立基于MAPGIS的土地复垦信息系统，在计算机屏幕上动态显示现在与未来矿区土地覆盖变化，对未来土地复垦后的景观进行预测模拟，从而有效的指导和评价土地复垦作业。
3结论
MAPGIS在矿山中的应用，主要包括资源管理、辅助勘探、工程地质、矿山规划设计、实时开采模拟、作业安排与监测、地质统计、环境保护和生态修复等。其中，建立基于MAPGIS的矿产资源数据库是实现MAPGIS在露天矿应用的基础。MAPGIS在矿山成功应用的标志,是实现基于MAPGIS的交互式三维可视化矿山开采设计。实现矿山企业的集约型发展，需要充分利用空间信息资源,在MAPGIS技术支持下的数字矿山建设，是矿山企业走向可持续发展的必经之路。
参考文献
［1］鲍光淑，刘斌．基于空间分析的矿产资源评价方法［J］.中南工业大学学报,2001，32(1)：1-3.
关键词采石业安全生产对策
1漳州采石业安全生产现状
20世纪90年代未，漳州市委、市政府作出了加快工业化进程的决定，21世纪初又提出“工业立市”的发展新战略，随着工业和基础设施建设项目如火如荼的进行，漳州市采石业得到了迅猛的发展，尤其是个体采石业，更以前所未有的速度蓬勃发展。到2007年世界金融危机爆发前，矿山企业数量达到颠峰，全市持证的露天开采石材矿山近500家，矿山企业规模大小不一，开采技术水平参差不齐。近年来，由于受世界金融危机的影响和全市矿业秩序整顿力度的不断加大，矿山企业的数量较前有了大幅度的减少，全市采石场“小、散、乱”的局面得到一定的改观，目前共有各类采石矿山企业近300家，其中开采建筑用石材的露天采石场约200家。由于受国家扩大内需政箫的带动，全市基础设施建设项目不断增多，渡过金融危机保存下来的采石场，生产规模得到一定的扩大，规模经济效益开始初步显现，安全生产条件也得到较大的改善，矿山企业安全生产主体责任得到进一步落实。
1.1安全管理逐步规范
漳州市建筑石材开采企业已普遍建立比较完善的安全生产管理机构，配备专职安全生产管理人员；安全生产责任制和管理规章制度比较健全，技术资料基本完整；能依照国家相关法律法规的要求，对矿山作业人员进行岗前安全和岗位知识培训，安全教育和培训工作基本到位，特种作业人员均能持证上岗，主要负责人、安全管理员经过专门培训，取得资格证书；从业人员参加了工伤保险，有一定的安全投入：制定有应急救援预案，多数矿山企业与当地医疗卫生部门签订了救援协议，救援体系基本建立。
1.2新建矿山符合法律法规要求
矿产资源的开采作为高危行业，安全生产问题越来越引起业主的重视。业主们不断加大矿山安全生产投入的资金，逐步完善矿山安全设施建设。新建矿山经过一整套较为规范的程序，从规划、设计、基建、施工到竣工投产，经过安全设施“三同时”审查和验收，使得建设项目的安全设施能与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用，从而保证矿山企业具有较好的安全生产条件。
1.3安全生产条件进一步改善
1)机械化铲装设备普遍推广应用。全面采用挖掘机、铲装机等机械设备进行铲装作业，大量减少现场作业人员，提高安全保障程度和生产效率。
2)机械二次破碎设备逐渐普及。与挖掘机配套的液压锤对爆破产生的大块岩石进行二次破碎得到大量运用，避免了使用火工对大块岩石进行浅眼二次爆破而发生爆破事故和飞石伤人事故，提高破碎作业的本质安全度。
3)中深孔爆破技术开始逐步推广，形成自上而下分层的开采顺序，从根本上杜绝了从底部“挖墙脚”开采而造成的松石悬顶和边坡过于高陡，从源头上避免了“一面墙”式的开采方式，大大消除了滑坡、崩塌、滚石等坡面事故，大幅度减少爆破事故，同时降低了生产成本，提高了生产效率。
2漳州市采石场安全生产存在的主要问题
2.1采石场建设项目选址与布局不够合理
漳州市工业化建设进程中，需要大量的砂石材料，这促进了采石业的快速发展。然而，在设立采石场的过程中，特别是2007年世界金融危机前，由于体制、机制的原因，早期编制的《漳州市矿产资源总体规划》“三区”规划没有充分考虑安全生产条件，有关部门在矿业权设置时也没有先行安全论证，就挂牌出让矿区，留下安全隐患。有的将同一矿床分割成多个矿区，设立多家采石场：有的采石场与村庄、工业区、交通要道、水利电力设施距离过小，给安全生产造成严重隐患，甚至威胁到公共安全。
2.2经营者素质不高，缺乏专业技术人才，从业人员流动性大
现有中小型采石场均为私营或个体经营，相当_部分经营者文化素质不高。在开采中，部分业主不是凭技术规范和开采方案，而是凭所谓的经验和短期经济利益在指挥作业，安全生产和劳动保护措施距国家有关要求还有一定距离。矿山安全负责人和安全管理员虽然进行了培训考核，但安全管理基本上依靠当地安监部门的辅导和监督，建立起来的安全管理制度未能得到全面贯彻实施，甚至流于形式，处于被动管理的状态。
所聘用的从业人员中基本上没有工程技术人员或经过专门培训的专业人员，绝大多数生产工人来自于不具备基本应知应会和操作技能的外来农民工。这些农民工文化水平低，且流动性大，给安全管理增加一定的难度。
2.3爆破作业安全隐患较为突出
有的矿区严重违反《爆破安全规程》，采用导线做爆破电源母线或者多根串接爆破母线，接头，容易因杂散电流引发早爆事故：起爆电源管理不善，一些矿山电力起爆电源没有设置中间开关和专用保护装置，容易因误操作而引发爆破事故：有些矿山生活区位于爆破危险区内，房屋结构简易，防护飞石危害能力差；部分矿区甚至与村庄、工业区、交通要道的安全距离不足，有的开采方案设计图纸没有划定爆破危险区范围；个别企业对爆破安全重视不够，随意堆放爆破器材。
2.4边坡管理不善
个别矿山因不规范开采，存在采富弃贫的现象，对弃采边坡既没有进行定点定期监测，也没有设立警戒警示标志。
2.5分层开采技术水平低下，分层凿岩平台不规范
多数矿山实行自上而下分层开采方式，但由于钻孔、爆破技术水平较低，工作面布置不合理，往往无法一次性形成钻凿爆破作业平台，爆破过后形成了倾斜坡面，给下一层的钻爆作业留下隐患。
3漳州市露天采石场安全生产的对策措施
3.1合理规划，科学布点，扩大规模
各级矿产资源主管部门在修编《矿产资源总体规划》时，应将采石场规划布局作为专项规划进行编制，在划定可采区、限采区、禁采区时，应充分考虑采石场建设对公共安全的影响。为弥补规划编制人员的安全专业知识局限性，可在《矿产资源总体规划》报批前，委托安全评价机构开展规划安全预评价，对建筑用石料可采区进行安全生产条件论证，将村庄、民居、企业、学校、交通要道、水利电力、风景名胜区、军事设施等建(构)筑物附近一定范围列入禁采区，防范采石场开采对公共安全的影响。对同一开采面或同一开采证有多家业主开采的现象，要以漳州市第二轮矿产资源整合为契机，结合修编的《矿产资源总体规划》，实施采石场重组兼并，按照资本、资源等生产要素将同一开采面的采石场进行整合，可采用股份制或合伙的方式进行企业主体整合，使之成为单一企业法人。对参与整合的企业中无法产生整合主体的，也可采用招拍挂的方式，引入第三方
的优势企业，公开、公平、公正地确定新的整合主体。对整合后的矿区进行统一规划、统一设计，对企业内部实行统一经营、统一生产、统一管理，既解决了企业间的纠纷，又做大做强企业规模，淘汰小、散、乱企业，促进安全生产。
3.2开展矿山安全职业技能培训
矿山安全职业技能包含矿山地质、爆破技术、机电设备维护与保养、安全生产管理等多项专业技术知识。采石场业主因文化素质低、社会关系窄、人员少，普遍没有这些职业技能的专门人才，社会上也缺乏相应的职业技能培训学校。地方安全监管部门可通过统一组织培训的形式，联系专业技术人员到当地举办技术培训班，提供技术支撑服务，全面提高采石场安全管理能力和开采技术水平。
3.3推行专业化矿山爆破技术服务
针对不少矿山企业安全技术水平低和凿岩设备利用率低的状况，以及中深孔爆破落矿量大的特点，应在露天矿山推行专业化爆破技术服务，以保障实施中深孔爆破开采的安全技术条件和安全管理水平。
1)按市场化运作方式组织专业技术服务机构承担矿山中深孔爆破的设计、现场技术指导等技术服务工作。
2)推行由专业化的凿岩爆破企业承包露天矿山中深孔凿岩爆破工作，提高专业技术水平和设备的利用率，降低开采投资和成本。
3)鼓励在具备条件的爆破作业中使用现场混装炸药技术，预防和减少生产、储存、运输等环节爆炸事故的发生。
3.4加强爆破安全管理
1)在危险区边界设置安全警示标志，告知公众爆破危险区范围，防止无关人员误人。
2)严格执行定时爆破作业制度，并在警示牌上公告，明确爆破作业时间。
3)坚持爆破警戒制度，爆破时指定专人到各警戒岗哨值守，其安全距离应由设计确定。
4)在矿区设立指定的人员避炮点。有的矿山在危险区内建有破碎站、工棚、办公室，由于房屋结构不一，应统一选定牢固、可靠的避炮地点。
5)加大爆破作业现场安全管理力度。爆破前应先进行作业区安全检查，将钻凿、铲装等移动设备开到安全地点，并切断风、水、电；爆破后要开展爆区及相关坡面安全检查，发现工作面存在可能塌落的裂缝，或台阶坡面存在浮石、危石和伞檐体时，应先行撤离人员和设备，再聘请专业技术人员进行会商，制定处置方案：爆破过后，应至少等待15分钟后，方可由专业人员进入爆区进行安全检查，遇有盲炮，应在现场设立危险标志，并采取切实可行的安全措施，由爆破员及时进行处理：爆破前，应注意收集当地天气预报，严禁在雷雨天进行爆破作业，如遇天气突变，伴有雷电时，应立即组织危险区内的一切人员迅速撤离。
3.5进一步规范采石场开采方式
全面落实采石场露天分台阶(分层)开采顺序和推广使用中深孔爆破技术。露天采石场必须遵循自上而下开采顺序，执行分台阶开采，切实做到“采剥并举，剥离先行”，严禁在台阶坡面钻凿水平炮眼，以杜绝掏采或“一面墙”开采方式。小型露天采石场不能采用分台阶开采的，在遵循自上而下分层开采的原则下，实施浅眼爆破时分层高度不得超过6米，实施中深孔爆破时分层高度不得超过20米，最终边坡角应当符合设计要求。
3.6严把安全生产条件准入关口
1)在矿山安全设施“三同时”审查时，严格审查采石场与周边环境的安全距离，在开采方案平面布置图中应划定爆破危险区的警戒范围，对300米范围内有村庄、学校、企业、水利设施、文物单位或其他重要设施的，原则上不得通过。
2)采石场开采台阶参数和凿岩平台宽度达不到《金属非金属矿山安全规程》和《小型露天采石场安全生产暂行规定》规定的，不得批准建设。
3)开采方向与结构面关系不合理的，应修改开采方案设计，结构面的倾向应有利于边坡的稳定，防止发生顺层滑坡和倾倒滑坡。
关键词：露天采矿技术采矿设备新工艺新技术发展趋势
中图分类号：TD43文献标识码：A文章编号：
80年代以来,国内外露天矿山的开采规模一在继续增大,年采剥总量在1亿吨左右的特大型露天矿山有明显增加。与此相适应,露天采矿设备的规格也在向大型化发展。但与70年代相比,其发展速度已明显减缓,而各设备制造厂家都十分重视改进和完善机械结构,提高设备的技术水平,提高监测、控制和调度的综合自动化水平。
随着浅部资源的逐渐消耗,矿床开采将向低品位、边界品位、深部发展,安全高效的采矿技术的重要性将日显突出。信息技术的发展将为采矿工艺和技术的发展带来新的突破。数字信息技术在采矿工艺优化、采矿工程设计、生产调度、设备智能化、灾害预报及无人采矿系统等方面的应用将得到长足发展。智能采矿设备将成为21世纪露天矿山提高劳动生产率和竞争能力所追求的目标。
一、露天采矿新技术
从全球矿石生产产量来看，露天采矿是矿山开采最主要的方式，露天与地下矿石产量之比在2000年前后几年基本稳定在6：1，其中84%为露天开采矿石产量，而16%为地下开采矿石产量，预计随着浅部资源可供开发量的减少，深部资源勘探技术发展获得更多深部可开采资源，这一比例将会呈逐渐减小趋势。
当代露天采矿技术发展趋势是开采工艺的综合化，采剥工艺的选择贵在因地制宜。针对不同开采深度、不同地段、不同开采对象的特点，采用不同开采工艺，并组成综合工艺。将机械化、自动化、通信、计算机及优化理论等多学科交叉应用，通过研究、开发、实现露天开采生产的自动调度，生产计划和过程的优化，开拓运输系统和采装系统的优化将是露天开采常用的计划、生产管理手段，在未来几年，数字矿山技术将会得到普及。
1、胶结充填采矿技术
充填采矿工艺,尤其是胶结充填采矿工艺,对于提高矿产资源的回采率和保护地表不受破坏具有十分显著的效果。但如何使充填采矿工艺与矿床开采条件有效匹配,实现高效率、高产能，并且降低采矿成本一直是个难题，随着充填采矿工艺的推广应用，这一难题将逐步予以解决。
（1）盘区高分层充填采矿技术
分层充填采矿工艺应用范围较广,但分层高度一般在2m～3m左右，使得分层采矿法的生产能力和生产效率较低。标准盘区的生产能力达到800t/d以上，采后尾砂充填，实现分层充填采矿法集中强化采矿，显著提高了生产能力和生产效率。
（2）分段充填采矿技术
充填采矿法通常采用分层回采方式,但下向分层法的充填成本高,而上向分层法要求矿体稳固性较好。分段充填法将暴露面积较大的分层采场转变为椭圆状多边形断面结构大幅度缩小了采场暴露面积,因而可以在矿体不太稳固的条件下实行高效率充填采矿。该工艺可以实现无矿柱连续开采,可以在难采矿体条件下实现安全、高效、低耗采矿。
（3）高阶段大直径深孔嗣后充填采矿技术
大直径深孔采矿由高效率的落矿技术与阶段嗣后充填工艺相结合,既发挥了充填采矿法的优点,又能实现高效率、大规模地下采矿。通过铲运机平底出矿,遥控铲运机回收残矿,采空区采用嗣后高浓度尾砂胶结充填等工艺,使采场综合生产能力大大增强。
2、陡帮开采
目前,我国大部分大型露天矿已进入深凹开采,采场作业条件逐年劣化,采运设备陈旧老化,效率降低。因此要想从根本上改变矿山工业面貌,提升整体生产能力,必须依靠科学技术,提高科技贡献率,增强企业活力,以求得发展。陡帮开采技术具有初期剥离量小,基建工程量少,建设周期短和最终边坡暴露时间短等优点。
3、高台阶采矿
随着露天开采设备大型化的发展,国外一些矿山研究并采用高台阶开采工艺。我国对高台阶开采技术的研究起步较晚采用高台阶开采的露天矿不多,台阶高度最大也只有14m～15m。近几年来,我国大型露天铁矿装备水平有了很大提高,采10m3以上的大型挖掘设备逐渐增多,为高台阶开采新工艺的实施提供了有利的技术保证。
4、装备大型化
随着高新技术特别是微电子技术的进一步扩大应用,大功率柴油机和大规格轮胎相继研制成功,为装载设备大型化发展创造了条件。在21世纪必将会有采用先进技术特别是高科技微电子控制系统的、更加灵活可靠的、造价较低的更大型装载设备登上露天开采的舞台。
（1）钻机
国内重点冶金矿山穿孔设备是潜孔钻与牙轮钻共存,牙轮钻比例较高(占88%),钻孔直径以250、310mm为主,中型矿山以潜孔钻为主,钻孔直径以200mm为主;国外普遍采用牙轮钻,直径大多为310mm～380mm,有的达559mm,孔深可达73m。
（2）矿用电铲
国外液压电铲的应用在不断扩大(占26%),电动铲仍占绝对优势(占48%)。斗容以16.8、21、30、38、43m3为主。国内重点露天矿主要以电铲为主,斗容最大为16.8m3。
（3）露天矿用汽车
目前国外大型矿山,无论是液力机械传动的、还是交流驱动的电动轮汽车,其载重量大多为240t、320t、150t。我国大型露天矿山汽车的最大载重量也达到120t、170t。
（4）矿用电机车
目前国外露天采矿场使用电机车运输的国家主要是原独联体的一些国家,这些国家深凹露天矿电机车一般是直流电机或交流电机驱动的联动机组,粘重一般为300t以上,最大粘重为480t。国内电机车一般为直流电机驱动,粘重一般为150t。
（5）大倾角运输机
大倾角运输技术在露天矿山运输中具有明显的优越性。美国、前苏联、瑞典德国、英国等都进行了这方面的研究,如美国大陆公司研制了由2条胶带组成的夹持式大倾角运输机瑞典斯维特拉公司研制了带横隔板的波浪挡边大倾角运输机和由2条胶带牵引的袋式大倾角运输机英国休伍德公司研制了链板与胶带组合的大倾角运输机等。这些运输机都实现了>30°的大倾角连续运输。前南斯拉夫麦依丹佩克铜矿因采用了大陆公司的大倾角运输系统,使采场内的汽车用量减少3倍,运距缩短4km,其中35km是连续陡坡,大幅度降低了运输成本,每年可节省1200万美元。
5、爆破技术
（1）微差爆破
露天矿目前采用塑料导爆管非电起爆系统大区微差爆破技术，大区微差爆破一般一星期只需爆破一次，可满足采矿和剥离的需要，但受作业条件的限制，平时只搞小规模爆破，满足一台电铲2-3天的采剥量即可。
（2）二次爆破
采用YT-25型和7655型凿岩机打眼，2#岩石炸药爆破，由于该矿大块产出率小，所以一般实行集中二次破碎，8#电雷管瞬发引爆。
（3）预裂爆破
为了减轻爆破震动对边坡的影响，并保证每个台阶坡面平整，临近边坡采用预裂爆破。用现有的牙轮钻机在每个平盘的境界线的坡底打垂直孔孔深为台阶高度，孔距2.5m-3.5m，空气间隔不偶合袋装乳化炸药，导爆索捆扎药卷同段微差导爆管起爆。
6、排土技术
排土技术是露天采矿过程中必不可少的生产工序，它不仅关系生产规模的扩大，而且体现着运输和排土的技术经济效果。排土方式取决于开拓运输方式，而排土场的稳定性及病害治理则是排土场能否长久使用的关键，采用汽车-推土机排土方式具有机动灵活、爬坡能力大等优点，适用于任何地形条件，可堆置山坡形和平原形排土场，且排土线路建设快、投资少、容易维护，其排土工艺与土场技术管理也比较简单。在排土过程中，有单台阶排土，高差达60米以上的，也有多台阶分层排土，每层10m-20m不等，露天矿排土技术与排土场治理一是采用高效率的排土工艺，提高排土强度；二是增加单位面积的排土容量，提高堆置高度，减少排土场占地；三是排土场复垦或剥离与土地复垦一体化作业，目前露天矿的土地复垦工作，主要是对到界的排土场或对其中到界的某一部分进行一般的复垦绿化，剥离与复垦一体化作业是将复垦作业和采剥作业溶为一体，在进行采剥作业的同时，将采场和排土场可用作复垦的表土单独采集和存放，待采场或排土场出现到界区域并可进行复垦时，再将这些表土运运至待复垦点排弃和复垦，这样不仅能取得一定的经济效益，而且还能化解一些工农争地矛盾，减少环境污染。
二、露天采矿设备的发展趋势
我国采矿技术取得了显著成就,但总体水平仍然较低,在以后一定时期内采矿技术的主要发展方向为：
1、设备逐步趋向大型化。为了满足人们对矿产资源的需求和矿业公司的经济利益，人们开始逐渐把目光投向边界品位矿体，扩大工作面尺寸，使用大型设备，加大开采规模。近20年采矿设备大型化的趋势日趋明显，主要表现在一是露天穿孔设备钻孔直径不断增大；二是露天装载设备的斗容量不断增大，电铲一直是大型和特大型露天矿山的主导装载设备，液压挖掘机和轮式装载机具有很多优点，如重量轻、机动灵活、作业率高、投资少、设备更新快、易于实现无级调速和控制等；三是露天运输设备的吨位不断增大，汽车具有爬坡能力大、转弯半径小的优点，汽车运输机动灵活，特别适合需要均衡配矿和多点作业的矿山，成为现代露天矿山的主要运输设备。
2、设备逐步向智能化方向发展。随着微电子技术和卫星无线通讯技术的飞速发展，采矿设备在开发和应用上逐步开始了自动化和智能化的发展进程，并取得了实质的进步，主要表现在一是车载监控系统，主要用于监控设备的完好状态和提供相关的维护信息；二是卡车调度系统，主要应用于露天矿山的优化运输生产中，从最初的应用于运输汽车的调度，发展成为全面提供实时数据和相关生产数据，进行实时设备监控；三是卫星定位系统，利用全球卫星定位系统进行卫星定位，精度可控制在厘米级，在露天矿山的应用领域越来越广。
3、设备更体现人性化。露天采矿设备在设计中贯彻“以人为本”的原则，充分考虑操作者、设备和环境的协调，采取先进有效的技术措施，增加设备操作的安全性。降低振动与噪声改善作业环境，提高操作者舒适性，主要体现在一是设备的安全性，设备的安全功能和相应安全功能的可靠性，是露天矿山安全生产与工作人员生命安全的保证；二是设备的舒适性，露天采矿设备的生产单位，在设计研发阶段要运用人机工程学设计原理，改善司机的工作环境，注重驾驶员与操作界面的协调，缓解疲劳，提高作业效率；三是设备的外观造型，露天采矿设备的生产单位要注重设备外观美学和机体本身的流线型设计，达到机械与环境的和谐，给人以视觉上的美感，是功能、材料、结构、人机关系以及生产工艺等因素的综合表现；四是设备的环保性，露天采矿设备是污染的源头，为降低能耗、污染，尽量采用低环境负荷材料，采用能再生利用的材料和资源，降低整机的振动与噪声，减轻对周围环境的污染。
科技的不断进步，推动露天采矿技术和设备不断更新进步，提高矿山的生产力，节约投资，降低成本，对我国低品位、边界品位露天矿的开发有了乐观的开发前景。在不远的将来，我们甚至可以通过建立模拟采矿系统进行经济比较，向虚拟采矿方向发展。随着微电子技术和卫星定位系统的扩大应用，为无人驾驶矿用汽车的研发和投产，创造了有利的条件。
参考文献：
[1]薛成浩.加快技术创新保证采矿设备的高效运行[J].梅山科技.2000(03)
[2]屈建清.对露天采矿设备进行状态评价的探讨[J].露天采矿技术.2007(S1)
【关键词】露天采矿;开采工艺;采剥设备;环境保护
0.引言
云南思茅山水铜业有限公司是由玉溪矿业有限公司、（香港）励晶金属有限公司、云南鼎泰投资有限公司和云南易门经一工贸有限责任公司共同投资重组的一家中外合资公司，目前拥有大平掌铜矿采矿权和大平掌铜多金属普查、大凹子铜多金属普查、景谷中合铜多金属普查三个探矿权，是集探、采、选为一体，以铜、锌为主的矿产资源开发企业。
1.大平掌铜矿地质概况
大平掌铜矿是一座以铜为主，并伴生锌、金、银，铁等多种金属元素的中大型露采矿山。采区出露地层主要为上泥盆统－下石炭统大凹子组（DCd）的第一段（DCd1）顶部和第二段（DCd2）。大凹子组第一段顶部为块状硫化物及放射虫硅质岩、硅质凝灰岩，是矿区v1矿体的产出层位，其下部被次火山岩流纹斑岩侵入，矿区v2矿体即产于流纹斑岩。大凹子组第二段出露于矿区中部，岩性为灰绿色英安岩。矿区总体为一北西走向的背斜构造，由于受断裂、斜长花岗斑岩及流纹斑岩侵入破坏，背斜形态不完整。采区出露断层较多，但多为小断层，对矿体影响不大。只有2-12线之间发育较好的纵段断层和4-6线处发育横断层对v1矿体有一定影响，但错距都不大只有20米。大平掌铜多金属矿产于大凹子组凝灰岩和流纹岩中，矿区圈出两个矿体，两者的地质特征有明显差异。V1矿体由块状硫化物矿石组成，呈不规则的透镜状或构造块体，分布在V2矿体及流纹岩之上，与下伏V2矿体不完全重叠，与顶板英安岩之间常见凝灰岩，接触面呈波状。V2矿体由细脉状和浸染状矿石组成，产于流纹斑岩顶部流纹岩中，连续分布，中部厚边部薄，饼状透镜状。两个矿体分布于19至20勘探线间，走向北西，向北东波状缓倾斜，倾角10°－25°，局部大于35°。矿体总体长2000米，宽100－670米，埋深从地表到280米标高，矿体厚度2－50米。V1矿体主要由7个矿体构成，V2矿体主要由4个矿体构成。
2.矿产资源
根据玉溪矿业矿山研究院提交《大平掌铜多金属矿床三维可视化模型创建及资源储量评价报告》结果：核实累计查明工业加低品位111b+122b+331+332+333类矿石量3646万t，铜金属量300149t、铜品位0.81%，锌金属量182092t、锌品位0.5%，金金属量7757kg、金品位0.21g/t，银金属量307406kg、银品位8.36g/t。
截止2010年底，累计开采消耗铜矿石量450万吨，铜金属量40649t平均品位0.90%；保有111b+122b+331+332+333类铜矿石量3196万吨，金属量259500t，平均品位0.81%。
3．采矿
3.1开采现状
大平掌矿区开采范围为大凹子矿段的13～21号勘探线和大平掌矿段的1～20号勘探线。大凹子矿段共开采消耗铜矿石量约87.98万t,铜金属量3017t,大凹子矿段的矿体大部分已开采，只有少量的残留矿体，待后期条件成熟时开采，目前矿山对大凹子矿段的采空区已进行回填；大平掌矿段为今后开采的主要区域。目前矿山的实际采矿能力为6000t/d、实际选矿能力为4000t/d。矿山采用露天开采方式开采，由于前期缺乏系统的规划，采剥严重失调，导致矿山生产能力与选厂处理规模不匹配；2006年3月云南思茅山水铜业有限公司成立后，公司不断加大矿山剥离，解决历年“剥离欠帐”问题。2007年全年剥离土石方工程量：1100万m3，供矿50万t，尚有20万t存矿；2008年剥离土石方工程量：1100万m3，供矿54万t，铜品位为：1.5%，锌的原矿品位：2.5%，采矿标高降至1240m，存矿50万t。2009年全年剥离土石方工程量：1000万m3，采矿最低标高1140m，供矿82万t，尚有120万t存矿。2010年全年剥离土石方工程量：1100万m3，采矿最低标高1110m，供矿110万t，尚有220万t存矿（处理量与采矿量不一致）。
3.2大平掌矿露天边坡地质条件
大平掌矿露天采场边坡主要分布情况：西南帮和东北帮主要出露在流纹斑岩中；西北帮和东南帮以1100m标高为界，上部为英安岩，下部为流纹斑岩；东南帮1260-1300出露部分第四系残坡积物；最终边坡地层出露情况见图1、图2。
露天采场最终边坡出露的岩石主要英安斑岩和流纹岩。流纹岩被硅质胶结，硅化强，岩石坚硬，抗剪抗压强度高；英安岩致密坚硬、节理欠发育，具有较好的抗压强度。因此，从总体上来看，露天采场最终边坡通过的地层岩石坚硬，稳固性好。地层的产状和露天边坡的关系为：东北方向边坡与岩层产状逆向,西北和东南方向边坡地层近水平斜截边坡，西南方向边坡整体为流纹岩。从地层的产状和露天边坡的关系来看，不会在地层分界部位形成滑移面。地表有部分第四系残坡积物出露高度不大，对边坡稳定性影响不大。
图1大平掌矿露天采场东西向边坡主要出露岩层图
图2大平掌矿露天采场南北向边坡主要出露岩层图
3.3露天境界
大平掌铜矿露天开采境界为南20勘探线至北3勘探线之间，开采标高为900-1340m，主要开采对象为V1、V2矿体。
大平掌露天矿各参数值：
①工作平台台阶高度10m，终了时合并台阶高度20m。
②安全清扫平台宽度12.5m。
③运输平台宽度15m。
④运输线路坡度10%。
⑤运输线路最小转弯半径15m。
⑥台阶坡面角：最终台阶坡面角为65°，工作台阶坡面角为75°。
3.4露天采剥工艺
根据大平掌矿露天开采最终境界，在1140台阶以上，矿体下盘紧临最终境界西南面，其上盘剥离量较大，故露天开采沿矿岩分界线上盘进沟，将露天坑分为上盘剥离帮及下盘采矿帮。采矿帮采取缓帮工艺，剥离帮采取组合台阶陡帮工艺。1140台阶以下各台阶矿体与夹石交互产出，不能明确划分采矿帮和剥离帮，因此，只能沿矿体下盘和端部布置折返道路向下开拓，布置2-3个工作台阶以缓帮工艺进行采矿和剔夹工作。
3.5矿床开拓及运输系统
3.5.1矿床开拓
大平掌矿露天采场以1060m标高为界，以上为山坡露天，以下为凹陷露天，山坡露天从1060m-1240m共18个台阶,凹陷露天从900m-1060m共17个台阶。矿床开拓中，上部山坡露天采用直进式公路开拓。由于东北帮地势高，且与排土场之间的联系被深沟切断，因此，不能从矿体上盘剥离量大的东北帮进线，只能从西南帮进线，每一组合台阶接两条外部线路，台阶之间由内部设临时线接向上（或向下）接通上下台阶。凹陷露天开拓采用下盘和端部折返公路开拓，露天矿的总出入沟布置在1160m标高南部。
3.5.2矿岩运输系统
①山坡部分开拓线路布置：山坡露天的矿岩主要经过平台运输至直进公路，通过外部公路将矿岩分别运输至距采场1.32km左右西北方向的选矿厂和采场西南方向的排土场。
②凹陷露天矿岩通过下盘和端部折返公路运送至1160m总出入沟，再经外部公路将矿岩分别运送至选厂和排土场。
4.防排水
由于大平掌铜矿矿床开采采用露天公路开拓方式。开采过程露天坑有裂隙渗透水及大气降水，随季节不同水量有变化，雨季水量大。露天防排水工作主要有露天场外排水、山坡露天采场排水和凹陷露天排水。
5.露天开采中环境保护
5.1环境污染源及处理措施
5.1.1废气
露天采场凿岩、穿孔、爆破、铲装、运输工序是主要粉尘污染源。由于其排放的无组织性，难以准确计量，据国外及其它类似矿山实测资料类比，其生产设备的产尘强度大致如下：
自卸汽车：4－15g/s，挖掘机：2g/s，潜孔钻机：4.8g/s，破碎机：1.5g/s。上述作业粉尘被气流带走，形成局部含尘空气，随气流的迁移、扩散，将污染作业场所及附近环境。控制措施如下：
凿岩、穿孔采用阿特拉斯吸尘式钻机或采用湿式作业；配备洒水车对采、剥工作面、矿、岩石运输道路、废石场进行喷雾、洒水降尘、抑尘；产尘点操作工均配带防尘口罩，防止粉尘吸入人呼吸道。
5.1.2固体废弃物
露天采场固体废物主要是剥离废石。露天采场基建工程量：782.30万m3，其中矿石276.61万t，剥离废石689.48万m3；全期剥离废石6403.81万m3，目前暂时选有采场西侧1020－1264废石场、容量为119.85万m3；采场西南1144m以下沟谷内，容量为9575.80万m3，合计9695.65万m3，可满足露天开采全期排废需求。废石场周围修建截洪沟，下方修建拦渣坝，底部修建沟底排水涵洞（管），以防止废石排入河道。
废石场采取经常喷雾、洒水等措施，有效地减少扬尘对周围环境的影响。大平掌矿山对部分废石进行综合利用研究，如用于筑路，加工成建筑砂石加以利用等，有效地减少地面废石堆放量，减少对周围环境的污染影响。
5.1.3噪声
采矿场地面主要噪声源自浅孔凿岩机、矿石装载机等设备，噪声级为85-105dB（A）。作业过程中作业人员佩戴耳塞和开采设计中采用措施降低噪声水平。
5.2景观破坏和复土植被
大规模露天采矿及废石的堆存，不可避免地会造成建设地区土地及植被的破坏，影响这些地区的自然景观及生态环境。因此，待露采坑、废石场服务期满后，对其进行复土，植树种草恢复生态。
【参考文献】
［1］采矿手册．北京：冶金工业出版社，2010.
关键词:地下采空区露天开采工程地质条件防治技术对策
引言
华宇菱镁矿于1958年初由鞍钢大石桥镁矿开始小规模开采,鞍山冶金地质勘探公司四六队和水文地质队对该区进行了多期勘探。2000年前,该矿由多家民营矿山无序开采,其坑道及采空区几乎遍布全区,东起Ⅻ线西止ⅩⅤ线均有地下采空区。目前已测到的坑口就有17处,其中镁矿坑口10个,滑石矿坑口7个。各坑口的底板标高由121.2～192.1m不等,采空区的顶底板高差为3～20m,平均为12m左右。这些采空区不但导致矿石储量大量消失,而且严重影响了矿山的安全生产,并造成矿石回采率下降。
1.矿山概况
华宇菱镁矿位于营口宽甸古隆起之营口断块。矿区属大青山～大葳子山～山角山山脉的一部分,为剥蚀丘陵地貌,山势起伏不平,地形切割中等,沟谷纵横分布,山脊走向大致NE,倾角15～25°。
矿区位于北东向复背斜构造的南翼,变质岩层呈单斜构造形态,走向60～70°,倾向南东,倾角自东向西逐渐变缓。断裂构造比较发育,主要有纵断层和横断层两组。菱镁矿赋存于前震旦纪辽河群大石桥组下部白云岩～菱镁矿段。矿体围岩上盘为白云大理岩夹千枚岩,下盘为黑云母片岩。夹石有滑石片岩、绢云母片岩、千枚岩、透闪白云岩及菱镁大理岩等。工程地质岩组特征表明,矿坑的赋矿围岩主要为大理岩和少量煌斑岩,岩性致密坚硬,稳定性一般较好,在构造发育部位,稳固性相对较差。
矿山目前主要有三个露天采场进行了开采,即华峪采场、范峪采场、青山寺采场。
2.地下采空区现状及稳定性分析
2.1原地下采空区现状基本特征
1.采空区体积不清。现有采空区及之前老硐之间的空间组合、分布情况和对应关系都不清楚。目前尚能查清的仅有明空区,主要分布在工程地质条件较好的地区。另有暗空区尚未查清,主要分布在工程地质条件差的地区。矿区暗空场主要有两种类型,一是岩移塌陷区内的暗空区,一是古采老酮。目前据2006年底的不完全统计,地下采空区体积约为60万m3。
2.采空区边界不清。在开采初期出现采富弃贫、丢采的现象,加上塌落原因,许多空区轮廓不清。该矿在整合前,由于民采矿点进行无序开采,在矿区内120m水平以上遗留大量坑道及采空区,而在开采过程中又陆续发现新的采空区。
3.原地下采空区在剖而上有重叠现象,在平面上具交叉特征。多中段采空区投影在平面上形态千疮百孔,呈现重叠的蜂窝状。许多空场中坍塌受堵,上部及内部深处仍为未充填空场,增加了采空区的隐蔽性。
4.采空区顶板高度及形态控制程度不够。许多空场都是在中段闭坑后才进行调查,已无法深入到采场顶部,又因测量手段的限制,某些采空区顶板及边界不能控制。
5.地下开采方法不正规,矿柱留设无技术标准。原地下开采时主要用非正规房柱采矿法和全面采矿法,形成了状态各异的空区。采空区顶板的支承矿柱没有严格按岩性和受力情况进行设计、选择形状和确定技术参数,空区矿柱大小无统一规格。
2.2采空区稳定性分析
华宇菱镁矿采空区的稳定性主要受到围岩特性及支承矿柱的尺寸强度和空区规模等因素制约。坑内的调查所见无岩体爆裂声响和矿柱微裂张开、剥皮等情况,多数空区顶板较完整。
研究认为,华宇菱镁矿采空区的稳定性受自重应力场控制。空区中承压矿柱出现拉伸、剪切破坏的情况极为有限,多数矿柱稳定性较好,对空区顶板起到了良好的支撑作用。仅在工程地质条件差的地区的暗空区有破坏现象。由此可见,华宇菱镁矿出现空区大面积连锁性破坏的岩移灾害条件不具备。但事实表明,采空区的存在对露采生产作业却造成了直接性影响和危害。
3.露天开采中的地下采空区危害
3.1采空区现状灾害
1滑塌地质灾害。现场调查,在已有露天采场见有3处滑塌点,崩落物为陡坡处白云岩、大理岩块石、碎石、砂土混杂堆积,规模在5～20m3,规模小,形成原因主要为采坡高陡,高度多大于15m,坡度大于70°,有的近直立形成陡崖,崩滑落物为坡顶残坡积碎石、砂土,坡面松散岩块、碎石。
2井巷坍塌地质灾害。通过现场调查、访问,已有菱镁矿、滑石矿采空巷道停采后出现井巷坍塌,巷道井口坍塌人员已无法进入。经调查、访问核实,现已发现矿区内有四处坍塌。①ⅩⅣ线CK53孔南东40m巷道见坍塌,巷道顶板标高160.3m,采厚10m;②ⅩⅣ线CK54孔,东南约30m,巷道坍塌,巷道顶板标高170.1m,采厚约10m;③在ⅩⅢ线西约30m,巷道坍塌,巷道顶板标高153m,采厚约5m;④在ⅩⅢ线东约30m,巷道坍塌,巷道顶板标高139m,采厚约4m。其中①、③、④巷道坍塌顶板围岩为菱镁矿及菱镁大理岩,在岩石节理裂隙发育部位产生巷道坍塌冒落;②为巷道坍塌,巷道围岩为滑石片岩,由于岩体质软,凌空后在地压重力作用下顶板失稳产生坍塌。
3.2采空区将导致的危害
华宇菱镁矿露天开采中,其下部空区存在的危害多表现为露大作业台阶的失稳破坏,其破坏类型不仅仅位于空区顶板之上,且与多种工程地质因素密切相关,构成了空区危害的多样性与复杂性。
1露采工作台阶失稳危害。台阶失稳不仅波及范围大,且还可以诱发各种崩塌性灾害。实际观测发现,台阶体的沉陷、倾斜、拉伸性破坏性失稳,会引起台阶体外侧开裂,或产生崩塌性滚石,或片帮性松脱岩块,给生产人员和作业设备带来严重安全威胁。
2露天工作台阶局部性塌陷危害。由采空区引发的露天工作台阶失稳,甚至塌陷、崩塌、滑塌。在露采场南部在节理裂隙发育带,中部F1断裂破碎带附近,西部F7断裂破碎带附近,北部岩矿体顺向坡段外,有可能引发崩(滑)塌地质灾害。
①预见性塌陷。这是一种依据调查资料预先确定的具体部位,通过生产性爆破或技术性处理揭穿空区顶板而引起的塌陷。在菱镁矿露天采场中部地段,分布大面积不同标高的采空区,矿山露天不同标高阶段开采,由开采爆破及运输机械震动,加之露天采开采空区顶板较薄时,在岩矿体完整性差、节理裂隙地段,F1断裂破碎带处则可能引发采空区塌(沉)陷,其规模可能不同,但塌陷可直接威胁危害作业人员及机械设备的安全。
②非预测性塌陷。这种塌陷危害性很大,多数情况是由于采空区资料不全,或空区复杂,探测手段难于控制,或其它(如工程衔接不合理)原因所致的暗空区造成的。矿区留下较多的规模不等的古采空硐,与采空区并存,影响作业平台的稳定性。
4.地下采空区危害的防治措施与技术对策
采空区的存在是导致台阶失稳破坏的最重要原因,但在受到工程地质条件差、开采工艺不合理、管理不到位及长期的爆破震动等因素影响时,会加速台阶体性态改变或失稳成灾。
4.1采用有效技术查定地下采空区
1.实地调查。以人员可以进入明空场开展调查为特征,调查空场精度。在实践中以测量导入的井巷导线点为控制点进行编录的。用标准皮尺丈量长度,顶板高度配以激光测距仪确定。编录人员尽量至空场尽头,可以提高空场编录的精度。生产中可以用穿孔钻机实施机械探测,把握顶板厚度和空场分布轮廓。
2.机械探测法。根据矿区内采空区分布的基木状况,研究矿体形态与富集规律,分析围岩蚀变特征,结合现场形迹勘察认识,采用剔除圈定法,把暗空区的位置最大限度地框在一定范围内。然后,选用150型穿孔机或阿特拉斯等重、轻型钻机,实施现场探测,也可以结合生产作业进行。探测中要坚持从稳定一侧渐进的原则,确保安全并起到对暗空区的探明作用。
3.物理探测技术。矿区以赋存明空区及暗空区且散岩相互存在、广泛分布为特征,目前主要以探查暗空区为主,潜孔钻机成孔难度大,用机械探测方法难以在该区对暗空场实施探测。运用物理探测技术可以实现对暗空场探测,主要方法有:雷达波法微重力法、高密度视电阻率法和浅层地震法等。雷达波法和电阻率法在国内外已经得到采用,其准确率可达90%以上。高密度视电阻率法利用人工电场发生畸变的基本原理,对不同电阻率的岩石、矿石或空区探测时电场变化特点,获得不同介质的电阻率变化规律,达到对空区探测的目的。
4.2确定地下采空区轮廓
建立采空区原始资料图形库。根据原始资料和图纸,进行地下开采空区的性态及其稳定性分析,按照不同的特点和状况好坏划类,为生产决策提供依据。通过资料图形库的建立,实现计算机管理,有利于对采空区资料的查找、分析,从而提高其利用率,为开采决策和技术研究提供准确快捷的信息。
4.3防治措施与技术对策
为减轻和避免地质灾害对矿山建设造成危害,在矿山建设中应采取科学合理的防治措施。同时要加强对施工人员进行地质灾害教育,提高防灾意识和能力,制定发生突发性灾害的应急措施,避免不应有的损失。按照引发、加剧、遭受地质灾害类型结合治理工程规范和地质灾害防治经验提出灾害治理防治措施建议:
1.确定边坡的稳定性。由采空区引发的边坡稳定性失稳会造成边坡产生滑塌,边坡的稳定性计算方法可采用极限平衡法、应力应变法、(有限元法及边界元法)以及可靠性分析法(概率分析法)。[1]
2.防治措施。①崩塌、滑塌灾害防治措施。针对岩体的性质及边坡处形态,采用稳定的坡角,及时处理危岩或削坡,避免在坡上加荷载,对破碎处必要时进行喷锚。②井巷坍塌灾害防治措施。为防止井巷坍塌、片帮、冒落,对不稳定围岩、破碎带应支护、衬砌加固喷锚,要经常敲帮问顶,及时清理危岩体。③地面塌陷灾害防治措施。对露天采区中部采空区应进一步勘查,在不同开采阶段下部有采空区时,应采取提前崩落、采取落顶措施。④在地面岩移范围内可能产生塌陷区,要建立定期监测点进行巡视,地面建立警示牌和围栏网。已出现塌陷坑应利用渣石土回填。
3.遵守露天开采的规律。开采工作而不断在空间移动,台阶工作线不断扩展推进,采场不断延伸和扩大。因此,露天台阶体的稳定控制和平台的建设等都应与采空区的高度合理衔接,利于对采空区的生产探测和穿爆处理。露采中尤其要保持采矿和剥离工作的协调发展,遵循矿山工程的延深速度与工作台阶推进速度成比例发展的规律。严格规范台阶结构。根据工程地质条件,采矿工艺和设备作用等要求,合理确定台阶结构尺寸至关重要,要严格防止高台阶的危害。
4.维护地下采空区围岩的稳定性。对地表所有塌陷坑以及废弃旧巷,实行回填平坑处理,减少围岩应力集中积累的破坏现象。
5.控制爆破震动影响。尽量控制露天生产台阶的吨级爆破药量,严格查禁地下盗采矿柱的行为。
6.结合露采穿爆进行空区处理。根据地采空区规模大小及其状态、岩性条件、顶板高度等具体情况,可选用生产穿爆崩落空区顶板,或侧向水平(倾斜)钻孔爆破或VCR法拉槽等方法处理空区,可达到消除危害的目的。
5.结论
华宇菱镁矿采取以人为本,预防为主,预防与治理相结合的原则,在矿山建设中严格执行设计方案、规章制度和责任制,预防于细微之中。高度重视地下采空区对生产的影响,通过采用采空区围岩工程地质分区危害控制技术,对已查明的采空区采用深孔爆破法崩落大量矿石充填采空区,保证安全生产取得了显著的效果。
参考文献:
【关键词】小型露天矿山；张里金矿；绿色矿山；地质环境
SmallGreenMininginOpen-PitMineRoad
――ZhangliGoldMineasanExample
TIANChen-longXUFeng-linLIUKangWANGQi
（CollegeofGeologicalScience&Engineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，QingdaoShandong266590，China）
【Abstract】Thequantitysizeofsmallopen-pitmine，mininglocalitiesfaceiswide，havecausedgreatdamagetotheenvironment，andtheconceptofgreenminingbackslidingtodaychi，comparedwiththelargeminestandardizationmanagement，themanagementofsmallopen-pitmineisrelativelylaggingbehind.Inthispaper，Zhangligoldmineasanexample，todevelopasmallopen-airminegeologicalenvironmentprotectionandrecoverymeasures.Fortheimplementationofcontrol，monitoringandprotectionofsmallminegeologicalenvironmentrestorationtoprovidetechnicalbasisandthereferencepath，makesmallopen-pitmininggeologicalenvironmentimpactandtominimizetheextentofdamageandpromotethesustainabledevelopmentofminingeconomy，ontotheroadofgreenmining.
【Keywords】Smallopen-pitmine；Zhangligoldmine；Greenmine；Geologicalenvironm
0前言
中国矿产资源的一个重要特点，就是大型、特大型矿少，中小型矿山多[1]。随着小型露天矿山开发时间的不断持续，开采范围和开采规模的不断扩大，并且小型露天矿山采矿分布点多面广，开采方式多样，对矿区生态环境、水文环境、地质环境的破坏问题日趋突出，这与可持续发展和绿色矿山的理念是矛盾的。
在基本查明张里矿区地质环境条件，基本查明矿区地质环境问题、地质灾害发育现状及造成的危害，产生地质环境问题的背景，分析研究主要地质环境问题的分布规律、形成机理及影响因素，进而对评估区地质环境影响进行评估。根据矿山地质环境问题类型、分布特征及其危害性，结合矿山地质环境影响评估结果，提出矿山地质环境保护与治理恢复分区和矿山地质环境监测方案。
1小型露天矿区开采对环境影响的分析
矿山的对于环境的影响主要从以下几个方面进行分析。
1.1矿山地质环境影响评估级别的确定
评估级别是依据评估区重要度、矿山生产建设规模和矿山地质环境复杂程度三个因素（表1）来确定的。
表1矿山地质环境影响评估精度分级表
张里金矿评估区重要程度分级为重要区，矿山地质环境条件复杂程度为中等，矿山建设规模为小型，确定本次矿山地质环境影响评估级别为一级。
1.2小型露天矿山的现状评估
1.2.1地质灾害危险性现状评估
张里矿山开采方式为露天开采，矿体倾角较小、埋藏浅，采场范围基岩，无地下采空区和溶洞，不抽取地下水，矿山开采产生的废石按要求堆放在开采区东北[2]。
综上所述，评估区具备发生崩塌的地质环境条件。因此，确定评估区地质灾害类型为崩塌。评估区内目前尚未发生崩塌地质灾害，现状评估崩塌地质灾害危险性为小。
1.2.2对含水层破坏现状评估
（1）矿井生产对地下水水质影响
张里金矿生产过程中矿区内主要固体废物为废石，废石中的有害物溶出量很少，且矿石只做短期堆积，对地下水造成污染很小。
（2）矿坑排水对主要含水层水位影响
由于本矿区主要含水岩组为碳酸盐岩裂隙岩溶水，大气降水是主要补给源，开采标高位于当地最低侵蚀基准面以上，不会对含水层造成直接影响。
（3）对矿区地表水体及生产、生活用水影响
根据现场勘查，矿区出露位置较高，区内无常年地表水系，仅发育季节性冲沟，雨季有暂时性水流，矿业活动直接对地表水体的影响不大。
1.2.3对地形地貌景观现状影响评估
目前，张里金矿矿区无自然保护区、名胜古迹、风景旅游区、生态保护区及重要地质地貌景观和地质遗迹，露天采场开采形成的采空区面积0.0325km2，废石堆放场占压土地面积0.0106km2，矿山道路占压土地面积0.0026km2。
故露天采场、废石堆放场和矿山道路改变了原有的地形地貌，露天采场影响为严重，废石堆放场和矿山道路影响为较严重。
1.2.4对土地资源影响评估
张里金矿对土地资源影响的评估：
（1）目前矿区开采已形成0.0325km2的采空区，破坏土地类型为其他园地，其他草地及采矿用地，面积分别为0.02hm2，0.05hm2和3.18hm2，故对土地资源破坏为较轻。
（2）废石场压占土地面积0.0106hm2。压占土地资源类型为采矿用地。矿山道路压占土地面积0.0026hm2，故对土地资源破坏为较轻。
1.3小型露天矿山的预测评估
张里金矿从矿山建设特点和地质环境条件综合分析，工程建设可能引发的地质灾害为崩塌地质灾害。工程建设引发或加剧崩塌地质灾害危险性为中等，评估区内其它区工程建设引发或加剧崩塌地质灾害危险性为小。预测评估采场区内工程建设可能遭受地质灾害的危险性为中等，评估区内其它区工程建设可能遭受地质灾害的危险性为小。
1.4矿山地质环境影响程度分区
在对地质灾害危险性、地下水含水层破坏、地形地貌景观和土地资源等的影响现状评估和预测评估的基础上，按单元素就高不就低的原则，采用叠加法对矿山地质环境进行影响程度分区。综合考虑危害对象、损失与治理难度，将评估区划分为矿山地质环境影响较严重区和较轻区。
可将张里金矿划分为：
（1）矿山地质环境影响严重区
为矿山开采境界范围，总面积为0.0486km2。矿山开采引发或加剧崩塌地质灾害发生的可能性中等，地质灾害危险性评估为危险性中等；对地下水资源、水环境的影响程度较轻；对区内地形地貌景观的影响严重；影响土地类型为果园、其它园林、其它草地、其它草地和采矿用地，对土地资源的影响程度较轻。
（2）矿山地质环境影响较严重区
主要为废石堆放场和矿区道路，总面积约0.0132km2。矿山开采引发或加剧崩塌地质灾害发生的可能性小，地质灾害危险性评估为危险性小；对地下水资源、水环境的影响程度较轻；对区内地形地貌景观的影响较严重；影响土地类型为其它园林，对土地资源的影响程度较轻。
（3）矿山地质环境影响程度较轻区
评估区内除矿山地质环境影响程度严重区和较严重区以外的区域，总面积约0.1904km2。矿山开采引发或加剧崩塌地质灾害发生的可能性小，危害小，地质灾害危险性评估为较轻；不会引起矿区及周围含水层水位下降和地表水体流失，也不会影响到矿区及周围居民及矿山生产生活供水，对地下水资源、水环境的影响程度较轻；对区内地形地貌景观的影响较轻；对土地资源的影响程度较轻，矿山地质环境问题的防治难度较小。
2小型露天矿山治理恢复分区与地质环境保护
2.1矿山的分区及治理方案
根据“区内相似，区际相异”和“就大不就小”，“整体不分割”的分区原则，结合本矿实际，坚持“以人为本”，在对矿区矿山地质环境影响评估基础上，根据矿区矿山地质环境影响综合评估分区结果，将评估区划分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
将张里金矿可分为：
（1）重点防治区
分布于矿山地质环境影响评估严重区，为矿山开采结束后形成的露天采场，总面积约0.0486km2。防治措施是：因矿产开采后，露天采场平台面积较大；布置截排水沟，边坡复垦的原则应把握以绿化为主。
（2）次重点防治区
为张里金矿废弃物堆放场和矿区道路，面积分别为0.0106km2和0.0026km2，防治措施是矿山闭坑后，对矿区道路进行修复壤，待其稳定后种植林木，恢复土地使用功能。矿山开采所产生的废料废渣，闭坑后应随即进行矿坑回填，开采过程中废石堆放不宜过高，堆积坡度应小于30°，防止堆积体发生崩塌。同时宜沿废石堆坡脚处修筑排水沟，及时疏排降水。
（3）一般防治区
评估区内除重点防治区和次重点防治区以外的其它区域，面积约0.1904km2。无需治理或稍作平整即可正常使用。
2.2矿山地质环境防治工程
根据矿山地质环境保护、治理恢复、监测对象和内容，矿山地质环境防治工程主要包括矿山地质环境保护与治理恢复工程和矿山地质环境监测工程。
2.2.1矿山地质环境保护与治理恢复工程
张里矿区主要包括崩塌、含水层破坏和地形地貌景观破坏等。
（1）崩塌
主要针对矿山开采结束后形成的露天采场。因矿产开采后，露天采场平台面积较大，因此在林地布置时，应充分考虑排水系统，以免形成内涝。台阶覆土后，易产生水土流失，拦土墙修建可采用矿山的废石渣进行砌筑；内侧应布置小型的截排水沟，布置时可在覆土时预留部分空间形成土质截排水沟。边坡复垦的原则应把握以绿化为主。
（2）矿区含水层破坏防治工程
矿区处于丘陵区，地表无河流通过。主要含水层为碳酸盐岩裂隙岩溶水，大气降水是主要补给源，水文地质条件属简单类型矿山。对区内地下水水位、水质影响较轻，故矿山在生产过程中应设专门水文地质人员对其水文地质变化情况进行监控，使矿坑排水达标排放，发现问题及时通报。
（3）地形地貌景观破坏
①废石堆放场治理恢复工程
包括露天采场剥离废石的运输、存储场地的平整和表土回填。
②矿山道路治理恢复工程
治理前先进行场地硬化路面拆除、平整工作，然后进行表土回填。
矿山开采终了后，对废石堆放场和矿山道路进行综合治理，进行植被覆绿。绿化矿山地质环境。
2.2.2矿山地质环境监测工程
矿山地质环境监测主要是针对矿区可能发生的地质灾害、水质污染和进行的监测，包括露天采场围岩位移、塌陷范围、地表位移、废水全分析等内容。
3结论
（1）依据评估区重要程度、矿山生产建设规模和矿山地质环境复杂程度三个因素，确定小型露天矿山地质环境影响评估级别。
（2）在现状评估和预测评估的基础上，综合考虑地质灾害危险性、含水层破坏情况、地形地貌景观影响及土资源破坏程度、危害对象等，将小型露天矿区划分为重点防治区和一般防治区。
（3）本方案的治理范围为采矿区、废石场压占区，针对治理范围内矿山地质环境问题，提出了矿山地质环境的保护方案、治理方案和监测方案。
【参考文献】