开采系统 【技术领域】
本发明涉及包含贵重金属的矿石的露天开采。 本发明具体地但是决不是排外地涉及铁矿石的开采。背景技术 铁矿石的传统的露天开采包括 ： 渐进地钻凿并爆破矿体的部分， 使得可以通过铲 车或其他适合的挖掘机来拾取矿石， 并且将矿石在运输卡车上从矿坑运送。已知的是使用 一系列梯段来开采大块的铁矿石， 使得能够在矿坑中同时执行多种开采活动。首先钻凿梯 段以形成 “爆破” 孔的图案， 所述梯段可以是例如 40-200 米长、 20-100 米深和 10-15 米高， 并且包含成千上万吨的矿石和 / 或其他材料。例如通过化学分析来分析在钻凿爆破孔的 过程期间所移除的材料， 以确定平均而言矿石是 (a) 高等级、 (b) 低等级或 (c) 废料。高低 等级之间的界限取决于一系列因素， 并且可以从矿井到矿井和在矿井的不同部分中变化。 使用在特殊设计的散装品配制卡车中配制的爆炸物来爆破矿石的梯段， 爆炸物通常是基于
ANFO( 硝酸铵 / 燃料油 ) 的， 该散装品配制卡车可以在下到爆破孔装载之前调整爆炸物的密 度。 爆破出的材料被以挖掘机形式的移土车辆拾取， 该挖掘机例如是电绳铲车、 柴油液压挖 掘机或前端装载机， 并且爆炸出的材料被放置到诸如卡车的运输车辆内， 并且从矿坑运送 走。根据等级确定， 将矿石在矿坑外处理。例如， 废矿被用作矿井填充， 低等级矿石被贮存 或用于与高等级矿石混合， 并且高等级矿石被根据需要进一步处理， 以形成可销售的产品。
因为传统的露天开采使用爆破， 所以必须在所形成的矿壁附近的钻凿和爆破时小 心从事， 以最小化爆破引发的损害。 壁的斜率必须考虑这样的损害， 并且经常使用锚索支护 来提供另外的斜率稳定性。矿井的壁的斜率可以交错成已知为 “护道 (berm)” 的一系列梯 级 (steps)。 这些护道中的一些护道足够宽， 以提供将建立成经过矿井的壁的运输道路。 通 常， 这样的运输道路渐进地以一系列转向而蜿蜒达到壁上。爆破的矿石的运输所需要的时 间随着矿坑的深度而增加。 发明内容
本发明是上述方法的替代开采方法。
本发明的开采方法可以用作在矿坑中开采的唯一方法或用作在矿坑中的几种开 采方法之一。
根据本发明， 提供了一种在矿坑中开采矿石的方法， 包括步骤 ：
(a) 使用至少一个移动挖掘机从矿坑的工作面开采矿石和 / 或在矿坑工作面上收 集矿石 ；
(b) 在至少一个移动柔性输送机上运送在矿坑内开采和 / 或收集到的矿石 ； 以及
(c) 在延伸到矿坑的壁上的至少一个阶梯输送机上将已经沿着柔性输送机从矿坑 内运送的矿石运送到矿坑外。
所述方法可以包括 ： 将已经沿着阶梯输送机运送到矿坑的壁上的矿石转移到至少一个主输送机上， 以及将矿石沿着主输送机运送到加工设备和 / 或卸载站。
术语 “移动挖掘机” 在此被理解为表示能够在矿坑工作面上移动并且开采形成矿 坑工作面的矿石和 / 或在矿坑工作面上收集矿石的任何机器。注意， 矿坑工作面未必是平 坦的表面， 并且通常是在工作面上具有松散的岩石的不平坦的表面。
移动挖掘机可以是连续表面采矿机。
连续表面采矿机可以例如包括滚筒， 其承载诸如切割截齿的多个切割元件， 并且 能够围绕水平轴线旋转， 且当表面采矿机前进通过矿坑工作面时切入并由此开采形成矿坑 工作面的材料。移动挖掘机可以是任何其他类型的连续表面采矿机。
连续表面采矿机可以挖掘矿石， 深度达 300-600mm 范围内， 且以至少 900 吨 / 小时 的速度 ( 更通常地至少 1200 吨 / 小时 ) 挖掘矿石， 并且以至少 5 米 / 分钟 ( 更通常地至少 10 米 / 分钟 ) 的速度行进。
术语 “移动柔性输送机” 在此被理解为表示输送机， 该输送机既是移动的也是柔性 的， 并且可以以线性和非线性的方式移动通过矿坑的工作面， 并且可以在移动通过矿坑工 作面的同时继续运行。
术语 “移动柔性输送机” 不包括在开采工业内的人称为 “可移位” 或 “可移动” 输送 机的输送机。 “可移位” 或 “可移动” 输送机是可以在已经完成一段时间的开采之后在矿井 内重新定位的一种输送机。 换句话说， 这种输送机在下述意义下不是可移动的 ： 它可以连续 地移动以例如在连续运行以沿着输送机运送所开采和 / 或所收集到的矿石的同时与移动 挖掘机或其他移动机器并进。
通常， 移动柔性输送机必须满足以下三个基本要求的任何一个或多个， 即： (a) 能 够充分地移动， 以在输送机上操作和运送矿石的同时与相关联的移动挖掘机或其他移动机 器并进， (b) 在输送机上操作和运送矿石的同时允许横向柔性的移动， 例如能够在矿坑工作 面中上下移动达 400mm 的梯级， 以及 (c) 在输送机上操作和运送矿石的同时允许纵向伸展 和收缩。
移动柔性输送机可以是在 Michael Pietsch 名下的澳大利亚专利 767395 中描述 的类型。在该澳大利亚专利中的公开在此通过交叉引用并入。
所述方法可以包括 ： 将所开采和 / 或所收集到的矿石直接从移动挖掘机转移到移 动柔性输送机。
所述方法可以包括 ： 将所开采和 / 或所收集到的矿石从移动挖掘机转移到诸如移 动料斗或移动破碎机的移动供给系统， 以及然后将矿石从移动供给系统转移到移动柔性输 送机。
所述方法可以包括 ： 使用移动挖掘机从矿坑工作面连续地开采和 / 或收集矿石， 并且移动 (a) 移动柔性输送机或 (b) 移动供给系统 / 移动柔性输送机组件， 以跟踪移动挖 掘机的移动 ； 以及连续地将所开采和 / 或所收集到的矿石从移动挖掘机转移到移动柔性输 送机或移动供给系统 / 移动柔性输送机组件。
所述方法可以包括 ： 从移动挖掘机转移所开采和 / 或所收集到的矿石， 以在矿坑 工作面上形成矿石堆。
所述方法可以包括 ： 在移动柔性输送机上将矿石从矿石堆转移。
所述方法可以包括 ： 将矿石从移动柔性输送机转移到至少一个移动炙输机 (trunkconveyor)， 所述至少一个移动炙输机沿着矿坑工作面的一部分延伸到阶梯输送机。
术语 “移动炙输机” 在此被理解为表示如上所述的 “可移位” 或 “可移动” 的输送 机。
移动炙输机可以位于矿坑的下部区域中的矿坑工作面上。
移动炙输机可以遵循线性或非线性路径。
移动炙输机可以从覆盖矿坑的一个以上的部分的多个移动柔性输送机接收矿石。
所述方法可以包括 ： 响应于矿坑工作面的降低而周期地调整移动炙输机的位置。
在此使用的术语 “阶梯输送机” 被理解为表示能够将矿石从矿坑直接运送到矿坑 的从矿坑工作面起的壁上， 其中壁是相对于水平线成至少 20°的角度的陡峭壁。
矿坑的壁相对于水平线可以至少成 30°， 在许多情况下至少成 65°。
坑壁可以是至少 20 米高， 并且通常是至少 40 米高。
阶梯输送机可以是从矿坑工作面到矿坑的边缘的单个输送机， 并且延伸到矿坑壁 上， 而没有沿着输送机的长度的转移点， 即矿石未在输送机的一部分的上端被卸载以及未 被装载到在输送机的连续部分的下端上。
阶梯输送机可以延伸到矿坑壁上， 而没有转向。
阶梯输送机可以包括输送带， 所述输送带至少大致围绕在输送机上输送的矿石。 所述方法可以包括 ： 响应于矿坑工作面的常规降低而伸长阶梯输送机。 主输送机可以位于矿坑的边缘上或位于围绕矿坑的局部地形的基部处， 并且遵循其地形。 主输送机可以从矿坑的一个以上的部分或从一系列矿坑接收矿石。
根据本发明， 还提供一种矿井， 该矿井包括 ： 至少一个矿坑， 所述至少一个矿坑具 有矿坑工作面和矿坑壁， 所述矿坑壁限定矿坑的至少一部分 ； 至少一个移动挖掘机， 用于从 矿坑工作面开采矿石， 和 / 或在矿坑工作面上收集矿石 ； 至少一个移动柔性输送机， 用于在 矿坑内运送所开采和 / 或所收集到的矿石 ； 以及至少一个阶梯输送机， 用于从矿坑运送所 开采和 / 或所收集到的矿石。
矿井可以包括在矿坑外的主输送机， 用于将所开采和 / 或所收集到的矿石从矿坑 运送到加工设备或卸载站。
矿井可以包括多个矿坑和在矿坑外的至少一个主输送机， 用于将所开采和 / 或所 收集到的矿石从矿坑运送到加工设备或卸载站。
矿坑壁相对于水平线可以为至少 30°， 在许多情况下为至少 65°。
矿坑壁至少是 20 米高， 并且通常是至少 40 米高。
阶梯输送机可以是从矿坑工作面到矿坑的边缘的单个输送机， 并且延伸到矿坑壁 上， 而沿输送机的长度没有转移点， 即矿石未在输送机的一部分的上端被卸载以及未被装 载到输送机的连续部分的下端上。
阶梯输送机可以延伸到矿坑壁上而没有转向。
矿坑工作面可以在多个不同的水平高度上。
例如， 矿井可以是铁矿石矿井。
附图说明 现在仅通过示例参考附图来描述本发明， 附图是图示根据本发明的用于开采铁矿 石的方法的一个实施例的矿坑的布局的示意图。
具体实施方式
下面的描述是在开采铁矿石的背景下。 可以理解， 本发明不限于开采铁矿石， 并且 延伸到开采其他矿石。
也可以理解， 在图中所示的矿井布局是示意性的， 并且旨在以非常普遍的意义来 表示矿井布局。
参考附图， 通常由标号 3 标识并且具有矿坑工作面 5 的矿坑至少部分地被矿壁 7 限定。仅为了方便， 矿壁 7 被示出为相对的直壁， 并且本发明不限于这种布置。矿坑工作面 5 可以是在一个水平高度上。 替代地， 矿坑工作面 5 在多个水平高度上， 即多个梯段 (bench) 上， 该多个水平高度可以彼此隔开或通过斜坡 ( 未示出 ) 互连。
本发明的方法使得每一个矿壁 7 能够相对于矿坑工作面的倾斜角度相对陡峭， 由 此最小化开采面积的损失。 倾斜角度为至少 20°。 在许多情况下， 该角度可以是至少 45°。 每一个矿壁 7 可以包括一系列梯级或可以为一个连续的壁。本发明的方法使得能够将矿壁 7 形成比当前情况更陡的壁， 并且， 当需要梯级时， 梯级不必像当前情况那样宽。更具体地， 本发明的方法使得能够形成更陡的矿壁 7， 而不增加锚索支护或其他机械装置的使用来提 供另外的斜率稳定性。 具有表面采矿机 11 形式的多个移动挖掘机从矿坑工作面 5 挖掘矿石。注意， 矿坑 工作面 5 未必是平坦的表面， 并且其通常是不平坦的， 其中在工作面上具有松散的岩石。例 如， 表面采矿机 11 可以包括滚筒， 该滚筒承载多个切割截凿， 并且能够围绕水平轴线旋转， 且当表面采矿机前进通过矿坑工作面时切入并由此开采形成矿坑工作面的材料。通常， 表 面采矿机可以以至少 900 吨 / 小时的速度挖掘矿石到 300-600mm 范围内的深度， 并且可以 以至少 5 米 / 分钟的速度行进。
表面采矿机 11 使得能够从矿坑工作面 5 直接地开采矿石， 并且避免在矿坑 3 的特 定部分中钻凿和爆破矿井。
表面采矿机 11( 和其他设备 ) 可以被遥控或由在采矿机上的操作员控制。在任何 一种情况下， 通常， 表面采矿机 11( 和其他设备 ) 在矿坑 3 内的移动路径与开采计划一致。 该移动路径例如包括 ： 表面采矿机 11 沿一个方向前进预定距离， 并且从矿坑工作面开采矿 石， 回转并且沿相反方向前进预定距离并且从矿坑工作面开采矿石， 并且重复这个移动模 式， 以从矿坑工作面的一部分开采矿石。
在附图中所示的一组表面采矿机 11 将所采集的矿石直接地在输送机 13 上或经由 位于输送机 13 的前端的移动供给系统 15 转移到移动柔性输送机 13 上。
移动柔性输送机 13 可以是任何适当类型。例如， 移动柔性输送机 13 可以是如由 International Conveying Systems International 公司制造的并且例如在澳大利亚专利 767395 中描述的那样。
移动供给系统 15 可以是料斗。
替代地， 或另外， 移动供给系统 15 可以具有破碎机的形式， 其使矿石至少减小一
定尺寸。 这组表面采矿机 11 根据开采计划沿限定的移动路径连续地移动， 并且相关联的 移动柔性输送机 13 和移动供给系统 15 跟踪表面采矿机 11 的移动， 以从表面采矿机 11 接 收所开采的矿石。
在附图中所示的另一组表面采矿机 11 在采矿机 11 前进时将所开采的矿石从表面 采矿机 11 向外转移， 并且在矿坑 3 内以料堆 21( 或一系列料堆——未示出 ) 的形式形成矿 堆。在料堆中的矿石经由移动供给系统 43 转移到移动柔性输送机 13 上。移动供给系统 43 可以是料斗。替代地， 或另外， 移动供给系统 43 可以具有破碎机的形式， 其使矿石至少减小 一定尺寸。
尽管料堆 21 示出为直的料堆， 但是本发明不限于这种布置， 并且在给定矿井的地 形的情况下， 可以根据需要来确定料堆或矿堆的形式。
移动柔性输送机 13 使得能够不使用作为用于从矿坑 3 运送所开采的矿石的主要 选择的卡车来操作矿井。 这在运行成本方面是益处， 特别是在大的深的矿坑中， 在大的深的 矿坑中， 从开采区域到诸如破碎机和卸载站的加工设备的行进距离和时间会很大。
此外， 表面采矿机 11 和移动柔性输送机 13 以及移动供给系统 15 的组合使用使得 能够形成矿坑工作面 5， 该矿坑工作面 5 能够容纳移动柔性输送机 13 和移动供给系统 15 穿 过矿坑工作面 5 的移动。
矿石经由移动柔性输送机 13 穿过矿坑工作面 5 运送， (a) 直接地运送到阶梯输送 机 23， 该阶梯输送机 23 布置成将矿石从矿井 3 直接地运送到矿壁 7 上， 或者 (b) 运送到内 部炙输机 27， 即 “可移位” 或 “可移动” 的输送机， 该输送机沿着壁 7 附近的矿坑工作面 5 延 伸， 并且将矿石运送到阶梯输送机 23。
炙输机 27 可以具有一系列转移站 37， 用于从卡车接收矿石并且将矿石供给到炙 输机 27 上。
阶梯输送机 23 可以在抵靠壁 7 的固定位置中， 或可以安装成用于沿着壁 7 的长度 移动。在后一种情况下， 炙输机 27 布置成可移位或可移动， 或另外能够被延伸以适应阶梯 输送机 23 的位置的改变。在两种情况下， 当矿坑深度增加时， 阶梯输送机 23 都可以在长度 上伸展。
阶梯输送机 23 经由转移点 61 将矿石转移到输送机组件 29 上， 该输送机组件 29 沿着矿坑 3 的边缘延伸， 并且将一系列矿坑和 / 或同一矿坑的不同部分互连起来， 并且将矿 石运送到诸如破碎机的加工设备或运送到卸载站。
输送机组件 29 可以是便于将矿石分离为两个处理流的类型， 其中诸如高等级矿 石的一个流被运送用于在破碎机中处理， 诸如废矿的另一个流被运送到贮存堆用于随后用 作填充材料。
应当注意到， 在图中所示的布置仅表示矿坑的一部分， 并且在矿坑 3 的其它部分 中重复参考附图描述的开采方法。也可以是下述情况 ： 在矿坑 3 的不同部分中使用其他开 采方法。在任何情况下， 所开采的矿石被从矿井经由阶梯输送机 23 运送， 并且传递到输送 机组件 29。
阶 梯 输 送 机 23 可 以 是 任 何 适 合 的 输 送 机。 例 如， 阶 梯 输 送 机 23 可 以 是 由 International Conveying Systems International 公司制造并且在 Michael Pietsch 名
下的澳大利亚专利 767395 中被描述的类型。
移 动 炙输 机 27 可 以是任何适合 类型 的。例 如， 移 动炙 输机 可以 是与 诸如 由 International C onveying Systems International 公司制造且在澳大利亚专利 767395 中描述的移动柔性输送机 13 相同的设计， 但是以更静态的模式运行。
可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下， 对于在附图和上述内容中概括的本 发明的方法进行多个修改。
例如， 尽管附图示出了表面采矿机 11 在采矿机 11 前进时将所开采的矿石从表面 采矿机 11 向外转移， 并且在矿坑 3 内形成料堆 21， 但是本发明不限于此， 并且所开采的矿石 能够从采矿机 11 向下供给， 并且在采矿机 11 后面形成料堆。
例如， 尽管附图示出了阶梯输送机 23， 但是本发明不限于此， 并且本发明扩展到在 矿坑内存在多个阶梯输送机的布置。
例如， 尽管附图示出了仅具有一个水平高度的矿坑工作面， 但是本发明不限于此， 并且本发明扩展到矿坑工作面具有多个水平高度的矿井。
例如， 尽管附图公开了具有从矿坑工作面开采矿石的表面采矿机 11 的形式的移 动挖掘机的使用， 但是本发明不限于此， 并且本发明扩展到在矿坑工作面上收集， 即挖掘、 破碎或预先开采矿石的移动挖掘机的使用。