Mga Prinsipyo at Paraan para sa Pagdidisenyo ng Open-Pit Mining Limits

1. Mga Katangian ng Open-Pit Mining Ang open-pit na pagmimina ay ang pagkuha ng ore sa isang nakalantad (ibabaw) na setting gamit ang tinukoy na mga kagamitan sa paghuhukay at paghakot. Ang tampok na pagtukoy nito ay upang mabawi ang mineral, ang nakapalibot na bato at overburden ay dapat na hubarin at ang mineral o bato ay dinadala sa ibabaw sa pamamagitan ng mga ruta ng pang-ibabaw na paghakot o mga gawain sa ilalim ng lupa. Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit para sa pagkuha ng mga metal ores, metalurhiko hilaw na materyales, mga materyales sa pagtatayo, kemikal na hilaw na materyales at karbon.

Kung ikukumpara sa underground na pagmimina, ang open-pit mining—dahil ito ay gumagana sa isang lantad na espasyo—ay may mga sumusunod na katangian:

• (1) Ang lugar ng pagtatrabaho ay medyo walang limitasyon, na nagpapadali sa paggamit ng malalaking mekanisadong kagamitan. Ang mataas na antas ng mekanisasyon at automation ay maaaring magpapataas ng intensity ng pagmimina at ore output.

• (2) Mataas na produktibidad sa paggawa.

• (3) Ibaba ang mga gastos sa pagmimina, na ginagawang posible ang malakihang pagsasamantala sa mababang uri ng ores.

• (4) Ibaba ang pagkawala at pagbabanto ng mineral, na paborable para sa pagbawi ng mga yamang mineral.

• (5) Mas maikling panahon ng pag-unlad; ang capital expenditure kada taunang tonelada ng ore ay mas mababa kaysa sa underground mining.

• (6) Para sa mainit o nasusunog na mga katawan ng mineral, ang open-pit mining ay maaaring mas ligtas kaysa sa underground mining.

• (7) Mas mahusay na mga kondisyon sa pagtatrabaho at sa pangkalahatan ay mas ligtas na mga operasyon.

• (8) Ang mga open-pit na operasyon ay gumagawa ng makabuluhang alikabok at mga emisyon ng sasakyan; ang sumasabog na bato na naglalaman ng mga mapaminsalang bahagi ay maaaring makadumi sa nakapaligid na hangin, tubig at lupa sa ilang lawak.

• (9) Malaking dami ng overburden ang idineposito sa mga basurahan; Ang mga pasilidad ng basura ay sumasakop sa malaking lupain (bundok, lupang sakahan) at maaaring lokal na masira ang kapaligiran.

• (10) Ang mga kondisyon ng panahon tulad ng snow, yelo at malakas na ulan ay maaaring negatibong makaapekto sa mga open-pit operation.

Ang pagtukoy sa mga limitasyon sa pagmimina (pit limits) ay ang pundasyon ng open-pit mine na disenyo at isang kinakailangan para sa matipid at ligtas na pagsasamantala. Matagal nang pinag-aralan ng mga mananaliksik at practitioner sa buong mundo ang pag-optimize ng mga limitasyon ng hukay at gumawa ng malalaking resulta. Gayunpaman, dahil ang mga open-pit na mina ay nahaharap sa kumplikado, variable na mga geological na katawan, hindi regular na distribusyon ng grado at pagbabago ng mga parameter ng ekonomiya—mga hindi linear at dynamic na salik—nananatiling mahirap ang pagtukoy sa pinakamainam na limitasyon ng hukay. Tinutugunan ng papel na ito ang mga pangunahing isyu sa pag-optimize ng pit-limit: sinusuri nito ang naunang trabaho, sinusuri ang mga dynamic na katangian ng mga limitasyon ng hukay, sinusuri ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa panghuling stable na anggulo ng slope, nagmumungkahi ng mga pamamaraan para sa paghula ng makatwirang huling slope, at pag-aaral ng mabilis na mga pamamaraan para sa pagbuo ng serye ng limitasyon ng hukay at pagtukoy sa huling limitasyon ng hukay. Nakabatay sa kasanayan sa engineering at kasalukuyang mga pag-unlad at paggamit ng multidisciplinary na teorya at pamamaraan, ang pag-aaral ay nagbibigay ng sistematiko, malalim na pananaliksik na may makabuluhang teoretikal at praktikal na halaga.

2. Mga Prinsipyo ng Disenyo para sa Mga Limitasyon sa Open-Pit Ang laki ng mga limitasyon ng open-pit ay tumutukoy sa dami ng ore at overburden na aalisin. Habang lumalalim at lumalawak ang mga limitasyon ng hukay, tumataas ang toneladang mineral ngunit tumataas din nang malaki ang overburden, na nagiging sanhi ng paglaki ng ratio ng pagtanggal. Samakatuwid, ang pagtukoy sa mga limitasyon ng hukay ay mahalagang nagsasangkot ng pagkontrol sa ratio ng pagtatalop upang hindi ito lumampas sa ratio na tinatanggap sa ekonomiya.

Ang ilang mga uri ng mga ratio ng pagtatalop ay nauugnay sa laki ng pit-limit. Aling stripping ratio ang dapat kontrolin ang pinagtatalunan; ang papel ay nagpapakita ng tatlong makasaysayang maaga at kinatawan ng mga pananaw sa akademiko at ang kanilang kaukulang pamantayan sa disenyo:

(1) Pit-limit stripping ratio na hindi hihigit sa economic stripping ratio Ang pamantayang ito ay nangangailangan na ang stripping ratio sa pit limit ay hindi lalampas sa makatwirang ratio ng stripping sa ekonomiya. Ang kakanyahan nito ay upang matiyak na, habang lumalalim ang hukay, ang marginal na pang-ekonomiyang benepisyo ng open-pit na pagmimina ay hindi mas malala kaysa sa underground na pagmimina. Para sa tuluy-tuloy na mga orebodies na may manipis na overburden, ang prinsipyong ito ay may posibilidad na i-maximize ang kabuuang kita mula sa deposito. Dahil nilalayon nitong i-optimize ang kabuuang resulta ng ekonomiya at simpleng kalkulahin at ilapat, ang ≤ criterion ay malawakang ginagamit sa manu-manong pit-limit na disenyo sa loob ng bansa at internasyonal. Gayunpaman, para sa mga deposito na may makapal o hindi tuloy-tuloy na overburden, maaaring hindi angkop ang pamantayang ito; kaya ito ay kinakailangan ngunit hindi sapat na kondisyon para sa pinakamainam na limitasyon ng hukay.

(2) Average na stripping ratio na hindi hihigit sa economic stripping ratio Ang pamantayang ito ay naglalayong kontrolin ang pangkalahatang pang-ekonomiyang pagganap ng open-pit na pagmimina upang hindi ito mas masama kaysa sa underground mining. Ang layunin ay i-maximize ang nare-recover na ore sa loob ng pit-limit area habang tinitiyak na ang pangkalahatang open-pit economics ay hindi bababa sa underground mining. Dahil gumagamit ito ng average na arithmetic, maaaring hindi maganda ang performance ng ilang lokal na lugar kumpara sa mga underground na pamamaraan. Ang ≤ average criterion ay maaaring gamitin kasabay ng ≤ pit-limit criterion: pagkatapos i-outline ang pit sa pamamagitan ng pit-limit criterion, dapat suriin ang average na stripping ratio sa loob ng limitasyong iyon. Ang pamantayang ito ay kadalasang ginagamit para sa mataas na halaga, bihirang mineral o maliliit na deposito kapag ang pag-maximize ng open-pit extraction (upang mabawasan ang dilution at ore loss) ay kanais-nais. Karaniwang ginagamit din ito para sa mga quarry ng dimensyon na bato at limestone.

(3) Production stripping ratio na hindi hihigit sa economic stripping ratio Ang production stripping ratio ay sumasalamin sa aktwal na stripping-to-ore ratio na naranasan sa cycle ng produksyon ng minahan. Ang paglalapat ng ≤ production criterion ay nagsisiguro na sa anumang yugto ng produksyon ang open-pit economic outcome ay hindi mas malala kaysa sa underground mining. Ang production stripping ratio ay maaaring isang equilibrium production ratio o isang hindi balanseng (time-dependent) stripping ratio. Ang mga limitasyon ng hukay na nakuha mula sa pamantayan ng produksyon ay mas maliit kaysa sa mga mula sa pamantayan ng pit-limit ngunit mas malaki kaysa sa mga mula sa karaniwang pamantayan, at sa gayon ay humahantong sa mas mataas na paunang paghuhubad at pamumuhunan sa pagpapaunlad. Dahil ang production stripping ratio ay mahirap tukuyin nang tumpak at ang kaugnayan nito sa lalim ay kumplikado, ang pamantayang ito ay hindi gaanong praktikal at bihirang gamitin.

3. Mga Elemento ng Open-Pit Mining Limits 3.1 Panghuling anggulo ng slope at istraktura ng slope Ang panghuling (ultimate) pit slope angle ay lubos na nakakaapekto sa kaligtasan ng produksyon at pang-ekonomiyang pagganap. Mula sa isang pang-ekonomiyang pananaw, mas pinipili ang isang mas matarik na slope (mas malaking anggulo) dahil ang isang mas maliit na anggulo ng slope ay nagpapataas ng pag-alis ng basura at ang ratio ng pagtatalop. Gayunpaman, ang sobrang mga anggulo ng slope ay maaaring magdulot ng kawalang-tatag at mapanganib ang kaligtasan. Samakatuwid, ang huling anggulo ng slope ay dapat matugunan ang parehong mga kinakailangan sa katatagan (kaligtasan) at pagpapatakbo (pagmimina).

Ang kinakailangan sa katatagan ay, batay sa mga katangian ng mass ng bato at pagsusuri ng katatagan, ang huling anggulo ng slope ay dapat tiyakin ang katatagan ng slope. Sa yugto ng disenyo ng pit-limit, ang mga huling anggulo ng slope ay karaniwang pinipili na tumutukoy sa mga katulad na mina at pagkatapos ay sumasailalim sa paunang pagsusuri ng katatagan at pinasimpleng mga kalkulasyon na may magagamit na data.

3.2 Bottom (pit floor) width and location (1) Minimum bottom width and values ​​Ang pinakamababang lapad ng pit floor ay dapat pahintulutan ang mga kagamitan sa pagmimina at paghakot upang gumana at magsagawa ng ligtas na trabaho. Sa pangkalahatan, hindi ito dapat mas makitid kaysa sa lapad ng starter-trench (initial cut); ang pinakamababang halaga ay tinutukoy ng mga detalye ng kagamitan at mga kalkulasyon ng paghahakot-layout.

(2) Bottom location at geometrically similar (self-similar) pit limits Ang pangunahing criterion para sa paghahanap ng pit floor ay upang mabawasan ang average na stripping ratio sa loob ng hukay. Minsan ang pit floor ay inaayos na may kaugnayan sa rock-mechanical o structural zones upang maiwasan ng mga final slope ang mga fractured o structurally weak zones, pagpapabuti ng katatagan at pagpapasimple ng pagsabog.

Depende sa pahalang na kapal ng orebody, mayroong tatlong posibleng posisyon para sa pit floor:

• Kung ang pahalang na kapal ng orebody ay mas mababa sa minimum na lapad sa ibaba, iguhit ang pit floor plane sa pinakamababang lapad.

• Kung ang pahalang na kapal ay katumbas o bahagyang lumampas sa pinakamababang lapad sa ibaba, itakda ang lapad ng pit floor na katumbas ng kapal ng orebody.

• Kung ang pahalang na kapal ng orebody ay labis na lumampas sa pinakamababang lapad sa ibaba, gamitin ang pinakamababang lapad sa ibaba.

Ang napiling posisyon ay dapat mag-maximize ng nare-recover na ore, mabawasan ang basura, at makagawa ng pinakamahusay na kalidad ng ore—ibig sabihin, mapakinabangan ang pang-ekonomiyang benepisyo.

Dahil ang aktwal na mga pit bottom ay may mga nonzero na lapad, hindi ganap na naaangkop ang mga geometrically similar pit na limitasyon. Sa disenyo, tukuyin ang lokasyon ng pit floor sa pamamagitan ng mga kaso: (i) sa patag na lupain, parehong makapal at manipis na orebodies ay maaaring bumuo ng geometrically similar pit limit; (ii) sa hilig na lupain, kung ang pahalang na kapal ay mas malaki kaysa sa pinakamababang lapad ang hukay ay magkatulad na hugis, samantalang ang mga manipis na orebodies na may pahalang na kapal na mas mababa sa pinakamababang lapad ay dapat matugunan ang mga karagdagang hadlang.

(3) Paraan ng disenyo para sa mga geometrically similar pit na limitasyon Ang geometrically similar pit na limitasyon ay ang teoretikal na pinakamainam na lokasyon sa ibaba na nagpapaliit sa average na ratio ng stripping—sa epekto ang pinakamainam na posisyon sa ibaba kapag ang lapad sa ibaba ay lumalapit sa zero.

3.3 Ang lalim ng hukay na pamantayan sa disenyo ng Pit-limit ay mahalagang tinutukoy ang matipid na makatwirang lalim ng hukay. Depende sa pagpapatuloy ng orebody at haba ng strike, ang mga hukay ay maaaring uriin bilang mahahabang hukay o maiikling hukay. Kung ang haba-sa-lapad na ratio ay lumampas sa 4:1, ang hukay ay "long" at ang end-wall ore volume ay medyo maliit; sa manu-manong disenyo, ang kontribusyon sa dulo ng dingding ay kadalasang bale-wala. Kung ang ratio ay mas mababa sa 4:1, ang hukay ay "short" at ang end-wall ore ay maaaring umabot ng 15–20% o higit pa sa kabuuan at dapat isaalang-alang.

(1) Paunang pagtukoy ng lalim ng hukay sa mga geological cross-section Tatlong pamamaraan ang umiiral para sa pagtukoy ng lalim ng hukay sa mga geological cross-section: (a) analytic method, (b) graphical na paraan, at (c) plan-analysis (scheme-analysis) method. Ang paraan ng pagtatasa ng plano ay pinakamalawak na ginagamit. Ang mga hakbang nito ay: 1) magmungkahi ng ilang lalim ng hukay ng kandidato; 2) kalkulahin ang pit-limit stripping ratios para sa bawat lalim; 3) mga kurba ng pagsusuri ng plot at pumili ng paunang lalim.

(2) Ayusin ang ibabang elevation sa mga cross-section Ayusin ang pit-bottom elevation sa cross-sections; ang adjusted elevation ay ang lalim ng disenyo ng hukay.

(3) Delineate ang open-pit limits (manual na paraan) Ang manual delineation ng pit limit ay may kasamang tatlong pangunahing hakbang:

1. Iguhit ang theoretical perimeter ng pit floor sa lalim ng disenyo: sa bawat cross-section, longitudinal section at auxiliary section iguhit ang pit limit sa lalim ng disenyo; pagkatapos ay mag-plot ng plano ng stratigraphic horizon sa elevation na iyon. I-project ang mga endpoint ng pit floor mula sa mga view ng seksyon papunta sa plano at samahan sila para makuha ang theoretical floor perimeter. I-smooth ang polyline sa isang curve upang mabuo ang disenyo ng pit floor perimeter. I-verify na ang mga sukat ng sahig ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa paghakot-layout at kagamitan-operasyon—ang straightness, curvature radii, at haba ng sahig ay dapat matugunan ang mga teknikal na pamantayan.

2. Iguhit ang limitasyon ng hukay: sa topographic-geological plan, i-plot ang disenyo ng floor perimeter at pagkatapos, mula sa loob palabas, gumuhit ng mga bench toes at crest lines para sa bawat bangko (ibig sabihin, mga bangko at slope) ayon sa mga napiling elemento ng slope. Ang mga depress na bahagi ng hukay ay bumubuo ng mga saradong bench toes sa plano; Ang mga bahagi sa gilid ng burol ay maaaring may mga bench toe lines na nagtali sa mga contour lines na may parehong elevation.

3. Iguhit ang final-pit plan: sa pit-limit plan, ilatag ang mga kalsada sa paghahakot at pagpapaunlad (pagruruta ng linya), pagkatapos ay mula sa ibaba palabas palabas, gumuhit ng mga mukha at platform ng bangko para sa panghuling pagsasaayos. Magdisenyo din ng mga inter-bench ramp platform kung kinakailangan. Suriin at ayusin ang paunang pit-limit plan dahil ang pagruruta ng kalsada at mga hadlang sa pag-unlad ay maaaring makapagpahinga ng mga anggulo ng slope at mapataas ang paghuhubad.

(4) Gumuhit ng pit-limit cross-sections Gamit ang final pit plan, gumuhit ng tatlong kinatawan na cross-section sa naaangkop na mga sukat. Ang pahaba na linya ng seksyon ay iginuhit sa pamamagitan ng mga pangunahing punto sa ilalim ng lapad ng plano; gamit ang mga lapad ng bangko, sunud-sunod na i-project pataas upang makumpleto ang mga cross-section.

4. Pagpapasiya at Pag-optimize ng Mga Limitasyon sa Open-Pit Gamit ang karaniwang ginagamit na mga prinsipyo ng disenyo na inilarawan sa itaas, ang pamamaraan at mga hakbang para sa pagtukoy at pag-optimize ng pit-limit ay ang mga sumusunod:

(1) Tukuyin ang lalim ng hukay. Para sa mga pahabang hukay, tukuyin muna ang lalim sa bawat geological cross-section at pagkatapos ay ayusin ang ibabang elevation gamit ang mga longitudinal section. Para sa mga maiikling hukay na may malalaking ratio ng depth-to-width, isaalang-alang ang mga epekto ng pagpapalawak ng end-wall. Kung hindi direktang matukoy ang lalim mula sa mga seksyon, kalkulahin ang pit-limit stripping ratios sa mga view ng plano para sa ilang lalim ng kandidato at piliin ang lalim kung saan ang pit-limit stripping ratio ay katumbas ng makatwirang ratio ng stripping sa ekonomiya.

(2) Tukuyin ang perimeter ng pit-floor sa plano. Ang lapad ng pit floor ay maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa pahalang na kapal ng orebody, ngunit dapat matugunan ang minimum na kinakailangan sa lapad. Ang prinsipyo ay upang i-maximize ang pagbawi ng mineral habang pinapaliit ang basura. Ang pinakamababang lapad sa ibaba ay dapat matiyak ang ligtas na produksyon at normal na operasyon ng mga kagamitan sa pagmimina at paghakot; sa pagsasagawa ito ay tumutugma sa lapad ng starter-trench at depende sa pamamaraan at kagamitan—karaniwang hindi bababa sa 20–30 m para sa kaligtasan.

Pagkatapos ayusin ang ibabang elevation at end positions, iguhit ang theoretical floor perimeter sa pamamagitan ng projecting endpoints mula sa cross-sections papunta sa stratigraphic plan sa design elevation at pagkonekta sa mga ito. Para sa kaginhawaan ng paghakot, ang perimeter ng sahig ay dapat na tuwid hangga't maaari; ang mga hubog na bahagi ay dapat matugunan ang pinakamababang curvature radii para sa kagamitan.

(3) Tukuyin ang istraktura ng slope at mga anggulo ng slope. Ang katatagan ng slope ay mahalaga para sa ligtas na produksyon. Ang tamang pagpili ng anggulo ng slope ay ang pangunahing paraan ng pagtiyak ng katatagan. Sa loob ng mga limitasyon ng mga kinakailangan sa teknikal at katatagan, gamitin ang pinakamatarik na anggulo ng huling slope upang mabawasan ang pag-aalis ng basura. Kapag nagtatakda ng mga anggulo ng slope, isaalang-alang ang mga katangian ng rock mass, geological structure, hydrogeology, paraan ng pagmimina at kagamitan, nakaplanong buhay at klima ng minahan. Kung posible, magsagawa ng mga rock-mechanical na pagsubok at magsagawa ng mga kalkulasyon ng slope stability. Dahil hindi laging perpekto ang mga kasalukuyang paraan ng pagkalkula, sa pagsasagawa, ang mga huling anggulo ng slope ay kadalasang pinipili na may sanggunian sa mga kahalintulad na mina at empirical na data.

(4) Iguhit ang view ng panghuling plano. Kasama sa mga hakbang ang:

1. Ilipat ang natukoy na pit-floor perimeter sa transparent na papel at i-overlay ito sa topographic-geological na mapa; mula sa loob palabas ay gumuhit ng mga bench toes ayon sa mga elemento ng slope.

2. Ilatag ang mga haul road.

3. Repasuhin at rebisahin ang paunang plano ng final-pit.

I-proyekto ang pinal na plano sa mga cross-section upang ang mga limitasyon ng seksyon ay sumang-ayon sa plano. Dahil ang anggulo ng slope, lapad at lalim ng sahig ay malakas na nakakaapekto sa mga limitasyon ng huling hukay, maaaring magtatag ng isang dynamic na sistema ng index ng pagsusuri upang magmodelo at mag-optimize ng mga limitasyon sa open-pit. Ang mga pinahusay na BP neural network algorithm ay maaaring gamitin upang bumuo ng mga modelo ng hula para sa mga matatag na anggulo ng huling slope. Maaaring suportahan ng three-dimensional na computer simulation ang mahusay, visual na pag-iiskedyul ng produksyon. Ang mga pamamaraan ng computer simulation ay nagbibigay-daan sa karagdagang pag-optimize ng mga limitasyon ng hukay.

5. Konklusyon Gumagamit ang open-pit mining ng mga partikular na kagamitan sa paghuhukay at paghakot sa isang nakalantad na lugar ng trabaho. Ang panghuling pit slope angle, pit-floor width at lokasyon, at pit depth ay lubos na nakakaimpluwensya sa kaligtasan at ekonomiya ng produksyon. Ang pagtukoy sa mga limitasyon ng hukay ay isang kumplikadong gawain na nangangailangan ng pagsunod sa mga pangunahing prinsipyo habang flexible na umaangkop sa mga kundisyon na partikular sa site upang makamit ang isang makatwirang disenyo. Sinuri ng papel na ito ang mga pangunahing isyu sa pag-optimize ng pit-limit, sinuri ang mga katangian ng mga limitasyon ng open-pit, sinuri ang mga pangunahing tagapagpahiwatig na nakakaapekto sa stable na final slope angle at mga pamamaraan para sa paghula ng makatwirang huling slope, at tinalakay ang mga diskarte para sa pag-optimize ng mga limitasyon ng pit.