基于矿岩运费的深凹露天矿合理台阶高度探讨

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1995.01.004 第17卷第1期 北京科技大学学报 Vol.17 No.1 1995年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1995 基于矿岩运费的深凹露天矿合理台阶高度探讨 王家臣 刘琦 北京科技大学采矿工程系，北京100083 摘要探讨了台阶高度对露天开采的影响，并以矿岩运输成本，运输道路的修建、维护费，台阶 维护、清扫费的综合贴现值最小为原则，研究了台阶高度的合理值， 关键词露天开采，台阶高度，运输成本 中图分类号TD856.4 Study of the Rational Bench Height of Deep Open Pit Mines Based on Transportation Cost Wang Jiachen Liu Qi Department of Mining Engineering,USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT The effect of bench height on open pit mining is studied.The rational bench height is proposed on the principle of that the comprehensive present value of transportation cost,maitaining and building transportation road cost and maintaining final wall bench cost is minimum. KEY WORDS open pit mining,bench height,transportation cost 台阶高度是露天开采的基本要素之一，它对露天矿的基本建设、开拓开采及生产过程的 各工艺环节都有很大的影响，我国现有的露天矿台阶高度一般为12m,个别矿山为14~15m, 国外的露天矿目前大多数采用10~20的台阶高度，这基本上都是延用数十年前针对当时 矿山开采技术和设备等条件下设计的台阶高度，随着露天开采技术进步和设备大型化，有必 要认真研究相应的经济合理的台阶高度， 1台阶高度对开采的直接影响 1.1露天矿道路长度 现设有一采用汽车运输的矩形深凹露天矿场.设计顶帮边坡角为B,底帮边坡角为，两 端帮边坡角分别为ξ和n.矿场底长为L,底宽为B,深度为H.从地表出入沟口按纵坡。向下 布置运输道路，达到坡长限制Lm时，加一水平缓和坡段S。· 从出入沟口至采场底部所需的道路长度L。为： 1994-05-10收稿 第一作者男3】岁博士后

第 71 卷 第 1 期 北 京 科 技 大 学 学 报 l姚年 2月 Jo 帅 a l o f U n i v e rs ity o f S a e n ce a nd Te hc n o lo gy Be ji ngi V d . 17 N O I泛七 。 1望巧 基于 矿岩运 费 的深 凹 露 天 矿合 理台 阶高度探讨 王 家 臣 刘 琦 北 京科技大学 采矿工 程系 , 北京 1以刀8 摘要 探讨 了台阶高度 对露 天 开采 的影响 , 并以 矿岩运输成本 , 运输道路 的修 建 、 维护费 , 台 阶 维护 、 清扫费的综合贴现值最小 为原则 , 研 究了 台阶高度 的合理值 . 关键词 露天 开采 , 台 阶高度 , 运输成 本 中图分类号 T D 856 . 4 S t u d y o f t h e R a t i o n a l B e n c h H e i g h t o f D e e P O P e n P it M i n e s B a s e d o n T r a n s P o r t a t i o n C o s t W a n g J i a c h e n D e P a r t m e n t o f M i n i n g E n g i n e e r i n g , L i u Qi U S T B , B e i j i n g 10 0 0 8 3 , P R C A B S T R A C T b e n e h h e i g h t T h e e fe e t o f b e n c h h e i g h t o n o P e n P it 而n i n g 1 5 s t u d i e d . T h e 1 5 P r o P o s e d o n t h e P r i n c iP l e o f t h a t t h e c o m P r e h e n s i v e P r es e n t r a t i o n a l v a l u e o f ita ns Po rta t io n co s t , m a it a i n i n g a n d b u ild i n g t r a n s P o r t a t i o n r o a d co s t a n d m a i n t a i n i n g if n a l w a ll b e n e h e o s t 1 5 m l n im u m . K E Y W O R D S o P e n P it m i n i n g , b e n e h h e i g h t , t r a n s P o r t a t i o n co s t 台 阶高度 是 露天 开采 的基 本要 素 之一 , 它 对露 天 矿 的基本建 设 、 开 拓开采 及 生产 过程 的 各工 艺环 节都有很 大 的影 响 . 我 国现有 的露 天 矿 台 阶高度 一般 为 12 m , 个别 矿 山为 14 一 15 m , 国外 的露 天矿 目前 大 多数 采用 10 一 20 m 的台 阶 高度 , 这 基本 上都 是延 用数 十年前 针 对 当时 矿 山开采 技术 和设备等条 件下设计的台 阶 高度 , 随着 露天 开采 技术 进步 和设备大 型化 , 有必 要 认 真研究相 应 的经 济合理 的台 阶高度 . 1 台阶高度对开 采 的直接影响 L l 露天矿道路 长 度 现 设有 一采 用 汽车 运输 的矩形 深 凹 露天 矿 场 . 设计顶 帮边 坡角 为 口 , 底 帮边 坡 角 为 : , 两 端帮边 坡角 分别 为 七和 叮 . 矿 场底 长 为 L , 底 宽为 B , 深度 为 H . 从地表 出人 沟 口 按 纵坡 i 。 向下 布置 运 输道 路 , 达 到坡 长 限制 L m 时 , 加 一 水平 缓 和坡 段 S 。 . 从 出人 沟 口 至 采场 底部 所 需 的道路 长度 L 。 为 : 1望科一 05 一 10 收 稿 第一 作者 男 31 岁 博 士 后 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1995. 01. 004

Vol.17 No.I 王家臣等：基于矿岩运费的深凹露天矿合理台阶高度探讨 .15. Lo=(H1+i (Lm+So)/ioLm)-So (1) 从地表至采场底部的水平道路总长度L,为： L,=(H/h)(L+(H-h)(ctga +ctgB)/2) (2) 其中，h为台阶高度. (1)式中包含有水平缓和坡段，考虑采场内的真实道路总长时，应从(1)式中诚去相 应的缓和坡段后再与(2)式相加.所以，从出人沟口至采场底部的运输道路总长度L:为： HE+县(L+专（(H-ha8a+e8》 (3) 1.2矿岩运输功 以台阶高度h将采场划分为个水平分层，从地表向下顺序编号，第j个水平分层的剥 采比为n(m3/m).第j个水平分层的矿岩量为： V,=h(BL+(L+B.)(H-jh +h/2)+tr ((H-jh)2+(H-jh)+h2/2)) (4) 其中，t=ctgx+ctgB,t=ctg5+ctgn· 取j分层的水平运距L:为台阶工作线长的1/3四. Lis=(1/3(L+(H-jh)(ctga+ctgB ) (5) 由(1)式，水平分层矿岩运至出人沟口的总运距L,为： L,=jh√1+话(Lm+S)/ioLm-S。+Ls (6) j水平分层矿岩量运至出入沟口的总运输功W,为： W;=V7L, (7) 采场境界内的矿岩量运至出入沟口的总运输功W为： w=店w,玄V山 (8) 1.3工作帮坡角 1.3.1台阶单独开采 =-h点.B+-heg%, (9) 其中，B,是第j个台阶的工作平盘宽度，h、,是台阶的高度和坡面角，I是工作帮上同时 工作的台阶数. B=a+Bb=a+kh (10) 其中，a是与工作平盘布置等有关的参数，Bb是j台阶的爆堆宽度，与台阶高度h及 系数k有关，k是与矿岩性质及爆破方式有关的经验系数[)， 1.3.2组合台阶开来 =arctg(mh/(m-1)b+h(k +mctga)b+a (11) 其中，m是组合台阶数，b是非作业平台宽度，br是开拓坑线宽，a1是与工作平盘布置，非 作业平台宽度等有关的参数，其余符号同前·

Vo l . 17 N O . 1 王 家 臣等 : 基于矿 岩运费的深 凹露 天矿合理台阶高度探讨 . 巧 · L 。一 ( H丫飞耳几万(L 。 + S 。 ) / , 。 L m ) 一 S 。 ( l ) 从 地 表 至 采 场 底 部 的 水平 道 路 总 长 度 L s 为 : L 、 = ( H /h ) ( L + ( H 一 h ) ( e t g : + c t g 口) / 2 ) ( 2 ) 其 中 , h 为 台 阶 高 度 . ( l) 式 中包含 有 水平 缓和 坡 段 , 考 虑采 场 内的真 实道 路总 长 时 , 应从 ( l) 式 中减 去 相 应 的缓 和 坡 段 后 再 与 ( 2) 式 相 加 . 所 以 , 从 出人 沟 口 至采场底部 的 运输道 路 总 长 度 几 : 为 : L d s H 召万下几万 — 十 恶o H- 二二- I L 十 h 冬( 。 一 、 )( c t g : + 。 t g 口) ) 乙 ( 3 ) 2 矿 岩运 输 功 以 台 阶高度 h 将采场 划分为 n 个 水平 分层 , 从地表 向下 顺序编 号 , 第 j 个 水 平 分 层 的剥 亡 、产., J 6 互飞了.tl 门 、、产户.. 只/ 了 à .、了、 采 比 为 。 ( m , / m , .) 第 j 个水 平分层 的矿 岩量 为 : V , = h ( B L + ( L T + B t ) ( H 一 j h + h / 2 ) + t : ( ( H 一 j h ) ’ + ( H 一 j h ) + h ’ /2 ) ) 其 中 , r = c t g 戊 + e t g 刀 , : = c t g 着+ e t g 叮 . 取 j 分层 的 水 平 运 距 乌 , 为 台 阶 工 作 线 长 的 l 3/ 11] . L z 、 = ( l / 3 )( L + ( H 一 j h ) ( c t g “ + c t g 刀 ) ) 由 ( l) 式 , j 水 平 分 层 矿 岩 运 至 出 人 沟 口 的 总 运 距 L j 为 : L , 一 j h 丫丁丁万( L 。 + S 。 ) / i 。 L 。 一 S 。 + L , 5 j 水 平 分 层 矿 岩 量 运 至 出 人 沟 口 的 总 运 输 功 w j 为 : 戮 二 叭下, L 了 采 场 境 界 内 的 矿 岩 量 运 至 出人 沟 口 的 总 运 输 功 W 为 : ( 4 ) 月 月 w 一落 I w , 一 万 I V 了 , , “ 了 . 3 工 作 帮坡 角 台 阶 单 独 开 采 。 = a r c c t g ( ( z 一 l ) 入 / 艺 ;B , + ( l 一 l ) h c t g “ t ( 9 ) J = l , I 其 中 , B , 是第 j 个 台 阶 的工 作 平盘宽 度 , h 、 : . 是 台 阶 的 高 度 和 坡 面 角 , I 是 工 作 帮 上 同 时 工作 的台 阶数 . jB = a + jB b = a + k h ( 10 ) 其 中 , a 是 与工 作 平 盘布 置 等 有 关 的 参数 , 尽 。 是 j 台 阶 的 爆 堆 宽 度 , 与 台 阶 高 度 h 及 系数 k 有 关 , k 是 与矿岩 性 质及 爆破 方式 有 关 的经 验 系数 [ 2〕 . 1 . 3 . 2 组 合台 阶开 采 中 = a r c t g ( m h / ( m 一 l ) b + h ( k + m c t g : : ) b T + a ! ( 1 1 ) 其中 , m 是组 合台 阶数 , b 是非 作业平 台宽度 , b T 是 开拓坑 线 宽 , a l 是 与工作 平 盘布置 , 非 作 业平台 宽度 等有 关 的参数 , 其余符 号 同前

·16 北京科技大学学报 1995年No.1 1.4损失贫化 当工作线从下盘向上盘推进时，见图1所示，用Lky表示矿岩接触带，0是矿体倾角· Lxy=h(ctga:+ctg0) (12) 设矿岩采掘带宽为A,采完接触带Lky所需的 采掘带数为no: no=(Lky +2A-x-x)/A (13) 设第i个采掘带的矿石面积为S,岩石面积为S,: 第i。采掘带采出的矿石品位Pc为： P.e=(Sxipx+Sp)/Ah (14) 其中，Pk、P,分别是矿岩接触带处的矿石品位和岩 石品位， 当pe≥矿石的许用工业品位p。时，第i。个带 掘带全部作为矿石采出.由(14)式，第i.个采掘采 图1矿岩接触带 作为矿石采出的条件： Sk/Ah(Po-p)/(Px-p,) (15) 由几何关系，。采掘带作为矿石开采的条件： 8≥2hsin(g+0-之+1,5 (16) (pk-py)Asina sinθ A 当工作线从下盘向上盘推进时，可类似推出有关公式· 1.5台阶可靠性 到界边帮台阶不并段时，露天矿场周边上的台阶总长度L:为： L,=2H(L+B+0.5(H-h)(t+x)/h (17) 任一台阶边坡断面都有两种可能状态，即破坏状态和可靠状态·将沿台阶纵向上任一断 面所处的状态描述为空间坐标连续，状态离散的齐次马尔可夫过程，用P,表示台阶断面的 破坏概率(P,也与台阶高度有关)，并根据露天矿滑坡资料统计分析，认为台阶上各破坏 区的长度服从负指数分布，由可靠性理论，可推导出在露天矿场的台阶总长度L,内，台阶 发生破坏的概率P(L)为： P(L,)=1-(1-P)exp(-P.L./(1-Pr)l) (18) 其中，1是台阶破坏区的平均长度， 1.6台阶水平推进速度 设矿体单位垂直延深的矿石量为q,为了保证年矿石生产能力Q,则年采矿工程垂直延 深速度为Uk: vx=2k/(9kn.(1+r) (19) 其中，”。是矿石回采率，μ是废石混入率· 当剥采工程沿露天矿底帮延深时，工作台阶的水平推进速度。：

北 京 科 技 大 学 学 报 1卯 5年 N b . 1 L 4 损 失贫化 当工作 线 从下 盘向上 盘推 进 时 , 见 图 l 所示 , 用 kL , 表 示 矿岩接 触 带 , o 是矿体倾角 L k , = h ( c t g “ 。 + c t g s ) ( 1 2 ) 设 矿 岩 采 掘 带 宽 为 A , 采 完 接 触 带 从 y 所 需 的 采 掘 带数为 n 。 : n 。 = ( L k y + ZA 一 x 一 x , ) A/ ( 1 3 ) 设第 i 。个采 掘 带 的矿 石面 积 为 S k , , 岩 石面积 为 S y ` 第 i 。 采掘 带采 出的 矿石 品位 p `。 为: 户 : 。 = ( 凡 ` p 、 + S y ` 户y ) / A h ( 14 ) 其 中 , p 、 、 p , 分 别是 矿 岩 接 触 带 处的 矿石 品位 和 岩 石 品位 . 当 p `。 ) 矿 石 的许用工 业 品位 p 。 时 , 第 i c 个 带 掘带全 部作 为矿 石 采 出 . 由 ( 14) 式 , 第 i c 个 采掘采 作 为矿 石采 出的条 件 : s k : / A h ) (户。 一 p , ) / ( p 、 一 p y ) 由几何 关 系 , i 。 采掘 带作 为 矿石 开采 的条件 : \ \叭 图 1 矿岩接触 带 、 /. 、 ! 少 ` é 6 门足. 曰. 了 . 几. 、产 (户, 一 户y ) A s i n : t s i n o 当工作 线从下 盘 向上盘 推进 时 , 可类似推 出有 关公 式 .5 台 阶 可 靠 性 到 界 边 帮 台 阶 不 并 段 时 , 露 天 矿 场 周 边 上 的 台 阶 总 长 度 L 。 为 : L t = Z H ( L + B + 0 . 5 ( H 一 h ) ( t + T ) ) / h ( 1 7 ) 任 一台 阶边 坡 断面 都有 两 种可 能状 态 , 即破 坏状态 和 可靠 状态 . 将 沿台 阶纵 向上任 一 断 面所处的状态描 述 为空 间 坐标 连续 , 状 态离 散 的 齐次马尔 可 夫 过 程 , 用 尸 f 表 示 台 阶 断面 的 破坏概 率 ( 尸: 也 与 台 阶高度 有 关 ) , 并 根据 露 天 矿 滑 坡 资料 统计 分 析 , 认 为台 阶 上 各 破 坏 区 的 长度服 从负指 数分 布 . 由可靠 性理 论 , 可 推导 出在 露 天 矿 场 的 台 阶 总 长 度 L , 内 , 台 阶 发 生破 坏 的概率 尸( L t ) 为 : P ( L : ) = l 一 ( l 一 P t ) e x P ( 一 P f L t / ( l 一 P f ) l 。 ) ( 1 8 ) 其 中 , l : 是 台 阶破坏 区 的平 均长 度 . .6 台阶 水 平 推 进 速 度 设矿 体单位 垂 直延 深 的矿 石量 为 q k , 为 了保证年矿 石生 产能 力 Q 、 , 则年 采 矿 工 程 垂 直延 深速 度为 v 、 : 。 k = Q k / ( q k 粉 c ( l + 科 ) ) ( 19 ) 其 中 , 叮 。 是 矿 石 回采 率 , 拼 是废 石混 人率 . 当剥 采 工 程 沿 露 天 矿 底 帮 延 深 时 , 工 作 台 阶 的 水 平 推 进 速 度 v 。 :

Vol.17 No.I 王家臣等：基于矿岩运费的深凹露天矿合理台阶高度探讨 .17: v,≥"k(ctg①+ctg6) (20) 当工作线平行发展时，工作台阶的水平推进速度： vp=nQp/(L,h) (21) 其中，n。是计算水平的挖掘机数，Qwp是挖掘机的年平均生产能力，L,是计算水平的工作 线长.由(19)~(21)式得台阶高度的控制式： hs nwQwpqin (1)/L (22) 2合理台阶高度的矿岩运费分析 前面讨论的是露天矿逐个水平分层开采时的分析结果（Φ0）·事实上，露天矿是以 工作帮坡角①（④≠0）逐年开采，当台阶高度不同时，工作帮坡角亦不同，则养路、修路 的长度，矿岩运输功，到界的台阶长度等均有所不同· 设第i年需养道路长为Ly,修建的道路长为L4,则第i年的养路、修路费用为： CL:=Ly Cyi+Lxi Cx (23) 其中，Cy,Cx:是第i年单位道路长度的养路费和修路费， 年采矿工程垂直延深Vk折合成年下降的台阶数n,=V./h,第i年的矿岩运输功： w,=∑(yYL) (24) j=(t-1)n: 其中，V是第i年j台阶的矿岩采剥量，y是第i年j台阶矿岩采剥量的平均质量 第i年的矿岩运输费(C是矿岩单位运输费)： Csi=W.Cys (25) 第i年台阶的维护和清扫费： Cu=P Lu Cu+Lu Ci (26) 其中，L,是第i年已到界的台阶总长度；C台阶破坏时的平均维护费；Cg是单位长度到界 台阶的清扫费· 将上述几项费用在矿山服务年限内折成现值P: R,-(c+C+C1+P) (27) 其中，F是贴现率，n.是矿山正常服务年限· 3计算分析 现取一底长1000m,底宽200m,边坡角45°，台阶坡面角65°的矩形露天矿场计算分析， 按矿山Ⅱ级道路规范布置运输线路，当露天矿逐个水平分层开采时，台阶高度对采场内运 输道路总长度、矿岩运输功总量及损失贫化和工作帮坡角的影响见表1所示· 从计算结果看出，当逐个水平分层顺序开采，不考虑按工作帮坡角Φ延深时，采场境界内 的总运输功W随台阶高度增大而增大，道路总长度L,则随台阶高度增大而减小， 事实上，台阶高度增大后，导致工作帮坡角增大，使开采能以有利的较大工作帮坡角进

Vb l . 1 7 N o . 1 王 家 臣等 : 基于矿岩运费 的 深凹露 天 矿合理 台阶高度探讨 v 。 〕 v k ( e t g 中 + c t g o ) ( 2 0 ) 当工作 线平行 发展 时 , 工 作台 阶 的水 平 推进速度 : v 。 = n w Q w p / ( L , h ) 其 中 , 。 w 是计算水 平 的挖掘 机 数 , Q w 。 是 挖掘 机的年 平均 生产 能力 , 线长 . 由 ( 19) 一 ( 2 1) 式 得 台 阶高度 的 控制 式 : 人 ` n * Q * p 。 、 叮 c ( l + 召 ) /乌Q k ( 2 1 ) .jI 是 计算 水 平 的工 作 ( 2 2 ) 2 合理台阶 高度 的矿岩运 费分析 前 面讨论 的是露 天矿 逐个 水 平分层开 采 时 的分析 结果 (中 澎 0) . 事 实 上 , 露 天矿 是 以 工 作 帮坡 角 。 仰 举 0) 逐年 开 采 . 当台 阶高 度 不 同 时 , 工 作 帮坡 角 亦 不 同 , 则 养路 、 修路 的长度 , 矿 岩运 输功 , 到 界 的台 阶长 度等 均 有所 不 同 . 设第 i 年需 养道 路长 为 L y ` , 修建 的道路 长 为 xL ` , C L : = L y ` C y ` + L : ` C : ` 则第 i 年 的养 路 、 修路 费用 为 : 其 中 , c y i , C x ` 是第 年采矿 工程 垂直 延深 了 ” t w ` 一 艺 ( 川 , : ; j L , ) i 年单位 道路 长 度 的养路 费 和修路费 . V 、 折 合成 年 下降 的台 阶 数 n t = V * /h , ( 2 3 ) 第 i 年 的矿岩 运输 功 : ( 2 4 ) 少= ( 七一 1 ) ” . 其 中 , V ; , 是 第 i 年 j 台 阶的 矿岩 采剥量 , 7 : , 是第 i 年 j 台阶 矿岩 采剥量 的平均 质量 . 第 i 年的 矿岩运 输 费 ( c , , 是矿岩 单位运 输费 :) C : ` = W ` C y s ( 2 5 ) 第 i 年台 阶的 维护 和清 扫费 : C t ` = p L t ` C t 。 + L 。: C t 。 ( 2 6 ) 其 中 , 乌 ` 是 第 i 年 已 到界 的台 阶 总长度 ; C : f 台 阶破 坏 时 的平均 维护费 ; C t , 是单 位 长度 到界 台 阶 的清扫 费 . 将 上述几 项 费用 在矿 山服 务年 限 内折成 现 值 vP : 尸 v 一 文( e L ` 十 C s ` 十 。 t` ) / ( 1 + ; ) : ( 2 7 ) 其中 , F 是 贴现 率 , n 。 是 矿 山 正 常服务 年 限 . 3 计 算分 析 现取 一底 长 1 0 0 0 m , 底宽 ZO0 m , 边 坡 角 45 “ , 台 阶坡面 角 65 “ 的 矩 形 露 天 矿 场计算分 析 , 按 矿 山 n 级 道路 规 范 布置 运 输 线 路 . 当露天 矿 逐 个 水 平 分 层 开采 时 , 台 阶 高 度 对 采 场 内运 输道路总 长度 、 矿 岩运 输功 总量 及损失 贫化 和 工作 帮坡 角 的影 响见 表 1 所示 . 从计 算结果 看 出 , 当逐 个水 平分 层顺序 开采 , 不考 虑按 工作 帮坡 角 中 延 深 时 , 采场境 界 内 的总运输 功 w 随台 阶 高度 增大 而增 大 , 道路 总长度 几 s 则 随台 阶高度 增大 而减 小 . 事 实上 , 台 阶高 度增 大 后 , 导致 工 作 帮坡角 增 大 , 使开 采 能 以 有利 的 较 大 工 作 帮坡 角进

·18· 北京科技大学学报 1995年o.1 表1台阶高度对道路总长度等的影响 表2合理台阶高度 参数 台阶高度/m H/m 10 11.1112.5014.2916.6720 h/m 150250300 La,/km 25.8123.4121.0118.6116.2113.81 8 4.155 8.107 10.244 ⑨ 4.134 7.949 ×10*.W/t·km3.333.343.363.383.423.46 12 4.105 7.790 9.971 ie 1.261.35451.591.77 1.98 4.103 7.703 9.548 16 4.101 7.641 9.432 Φ（缓帮） 9.5210.0110.5611.711.8512.62 18 4.110 7.599 9.346 Φ（陡帮） 15.0616.1517.418.8520.5622.59 20 4.115 7.576 9.293 22 4.125 7.493 9.160 注：工作帮从下盘向上盘推进，i,代表第采掘带满足作为矿石开采条件 7492 9.151 4 4.135 7.495 9.15 7.508 9.147 行，能够推迟运输功峰期.图2给出的是不同台阶高度时， 7.531 9.164 30 4.224 7.566 9.201 矿岩运输费逐年变化情况.可以看出，台阶高度小时，具有 40 4.328 7.669 9.288 小的运输费峰值m但前期运输费用较大；台阶高度大时，运 输费峰值较大，但出现的较晚，且前期运输费较小，台阶高度大时，运输道路的保养和修建费 较低.运输费比运输道路的保养和修建费约大2个量级，比到界台阶的维护和清扫费约大3个 量级，这说明了运输费用的重要性.将矿岩运输费、道路的保养和修建费以及到界台阶的维护 和清扫费按式(27)折合成现值费用P,得不同台阶高度时现值P,的变化情况，见图3所 示.由图3看到从上述几项费用考虑台阶高度为18~24m时，费用现值Pv较小，台阶高度 为21m时，Pv值最小.当采场境界的其它条件不变，只有深度不同时，Pv值与台阶高度的计 算结果见表2 从表2中看到，经济合理的台阶高度是存在的，当境界深度较大时，合理的台阶高度值也 较大. 1.8m 62 1.4 1.0 6.0 0.6 5.9 0.2 0 12 16 20 5.8L 4 12 20 t/a h/m 图2矿岩运输费 图3P,与台阶高度的关系 4 结论 (1)从矿岩运输费，运输道路的保养、修建费及到界台阶的维护和清扫费折合成现值考 虑，经济合理的台阶高度一般为16~24m,当境界深度较大时，合理的台阶高度也较大. (2)不考虑台阶高度变化对工作帮坡角的影响，不同的台阶高度有不同的极限工作 帮坡角，单纯从逐个水平分层进行分析不能真实地反映台阶高度对运输费用的客观影响， (下转40页)

北 京 科 技 大 学 学 报 1卯5 年 N O . 1 表 2 合理台阶高度 H / m 皿卿洲悦绷肠柳朔91107395645307473 一认认.87.2 m . 参 数 力 表 1 台 阶 高 度 对 道 路 总 长 度 等的 影 响 台 阶 高 度 /m 1 0 1 1 . 1 1 1 2 . 5 0 1 4 . 29 1 6 . 6 7 2 0 乙 112024680264838 d , / k m x 10 8 , W / t · k m 忍` 巾 ( 缓 帮 ) 0 ( 陡 帮 ) 2 5 . 8 1 2 3 . 4 1 2 1 . 0 1 1 8 . 6 1 1 6 . 2 1 3 . 3 3 3 . 34 3 . 3 6 3 . 3 8 3 . 4 2 1 . 2 6 1 . 3 5 4 5 1 . 5 9 1 . 7 7 9 . 5 2 1 0 . 0 1 10 . 5 6 1 1 . 17 1 1 . 8 5 1 5 . 0 6 1 6 . 1 5 1 7 . 4 1 8 . 8 5 2 0 . 5 6 1 3 . 8 1 3 . 4 6 1 . 9 8 1 2 . 6 2 2 2 . 59 4 . 15 5 4 . 134 4 . 105 4 . 10 3 4 . 1 01 4 . 1 10 4 . 1 15 4 . 125 3的 1.0 24 注: 工作帮从下盘向上盘推进 , ic 代表第 i ` 采掘带满足作为矿石开采条件 行 , 能够 推迟 运输 功 峰期 . 图 2 给出的是 不 同台 阶高度 时 , 矿 岩 运输 费逐 年 变化 情况 . 可 以 看 出 , 台 阶高度 小 时 , 具 有 小 的运输 费峰 值 m 但前 期运 输费 用较 大 ;台 阶高 度大 时 , 运 .9 97 1 9 . 义 8 9 . 4 32 9 . 乡拓 .9 29 3 9 . 1印 9 . 15 1 .9 1朽 9 . 14 7 9 . 1醉 9 . 20 1 .9 28 1352438 牛.44 输费 峰值较大 , 但 出现 的较 晚 , 且 前期 运输 费较 小 . 台 阶高 度 大 时 , 运 输 道 路 的 保 养 和 修建 费 较低 . 运 输费 比 运输 道路 的保养和修建 费约 大 2 个 量级 , 比到界 台 阶 的维护 和清 扫费约大 3 个 量级 , 这 说明 了运输费 用的重 要性 . 将 矿岩 运输 费 、 道路 的保 养 和修 建费 以 及 到 界 台 阶 的 维 护 和 清 扫 费按 式 ( 2 7) 折 合成 现 值 费用 尸 、 , 得 不 同 台 阶 高 度 时现 值 尸 、 的 变 化情 况 , 见 图 3 所 示 . 由图 3 看 到从上述 几项 费用 考虑 台 阶高 度 为 18 一 24 m 时 , 费 用 现 值 P v 较 小 , 台 阶高 度 为 lZ m 时 , 尸 v 值最 小 . 当采 场境 界 的其它 条件 不 变 , 只 有 深 度 不 同 时 , 尸 、 值 与 台 阶 高度 的计 算结 果见 表 .2 从表 2 中看 到 , 经 济合 理 的台 阶高度 是存 在 的 , 当境 界深 度较 大 时 , 合理 的台 阶高 度值 也 较 大 . \ _ 火 . 一 沪 \ 丫 公.610”.58 叹ù公 卜 . Ol x _ 嗽飞 洁辨群簇 勺卜 . 。畜 2 0 h / m 2 8 3 6 图 2 矿岩运输费 图 3 vP 与台阶高度的关系 4 结 论 ( l) 从矿岩 运 输 费 , 运 输道 路 的保养 、 修建费及 到 界 台 阶 的 维 护和 清扫 费折 合成 现值 考 虑 , 经 济合理 的台 阶高度 一 般为 16 一 24 m, 当境 界深度较 大 时 , 合 理 的台 阶高度 也较 大 . ( 2) 不 考虑 台 阶 高 度 变 化 对工作 帮坡角 的 影 响 , 不 同 的 台 阶 高 度 有 不 同 的 极 限 工 作 帮坡角 , 单纯从逐个水平分层进 行分析不 能真 实地 反 映台 阶高 度 对运输 费用 的 客观影 响 . 吓转 40 页 )