浅谈花岗岩或砂岩露天矿山开采境界终了台阶画法对安全边坡压占资源量的影响

黄南

摘要：露天矿山开采境界终了台阶设计直接影响安全边坡压占资源量，从而影响可利用资源量，因此尽量优化终了边坡的设计，使其满足边坡安全设计要求的同时，最大限度地利用资源量。现在设计行业中，普遍较为简单化处理，易造成可利用资源量估算的人为误差较大。本文针对该现象提出个人的一些关于终了台阶衔接画法的见解，尽可能地降低人为误差，为自然资源管理部门提供更可靠的出让资源量数据。

关键词：露天矿山；开采境界终了台阶；安全边坡压占资源量；可利用资源量；终了台阶衔接画法

引言

国家出让采矿权，根据出让的资源量按相关规定收取一定的矿价款，出让的资源量为可利用资源量。在露天矿山中，可利用资源量=保有资源量－安全边坡压占资源量，其中保有资源量以相关储量核实报告为准，而安全边坡压占资源量指的是：为了使得开采终了境界边坡安全稳定，按一定的台阶高度、坡面角，设置安全平台及清扫平台，所保留的部分不开采的资源量，其以开发利用方案的开采境界终了压占资源量为准。

矿价款的收取，涉及国家与业主的利益，可利用资源量的多少直接决定了矿价款的多少，其中的误差大小，不同程度地损害双方利益，可利用资源量估算过低，造成国土资源流失；可利用资源量估算过高，造成采矿权人经济利益受损，最终造成相关矿业市场的较大波动，不利于发展。因此，可利用资源量估算的精确度，不容忽视，而开发利用方案的开采终了安全边坡台阶画法直接关系到压占资源量的估算。

尤其是花岗岩与砂岩矿，其风化层较厚，根据不同岩性工程地质特征设置不同的台阶高度及坡面角，以达到最终边坡的稳定，避免形成滑坡、崩塌等地质灾害。下面以某花岗岩矿区为例，浅谈本人对开采终了安全边坡台阶画法的一些看法。

一、 某花岗岩矿区地质概况

1、地层

矿区内岩性为花岗岩，未发现其他岩性地层出露。

2、矿区岩浆岩

区内出露岩性单一，位于印支期花岗岩浦北岩体西侧。主要为中粗粒斑状黑云母二长花岗岩（Τ₁γ_c²），岩石呈浅红色，中粗粒斑状花岗结构，块状构造；斑晶主要由钾长石、斜长石和石英组成，晶形较好，大小不一，粒径5～10mm。岩石由斜长石（30%～40%）、钾长石（25%～30%）、石英（25%～30%）、黑云母（5%～10%）等矿物组成。副矿物为钛铁矿、独居石、电气石、堇青石、萤石等，次生矿物为绢云母、绿泥石和高岭土等。

3、矿区构造

矿区内未见断层和褶皱发育，但由于受矿区西侧的北西-南东向断裂影响，矿区内花岗岩局部节理较为发育。

4、矿体特征

矿体产于印支期中粗粒斑状黑云母二长花岗岩（Τ₁γ_c²）中。花岗岩矿体大部分被浮土覆盖，仅局部裸露地表。浮土层由腐殖层与残坡积层组成，上部富含植物根系，主要由粘土、亚粘土组成，局部含少量石英、长石颗粒，呈土黄～褐黄色，厚约1～3m不等，平均厚约2m，其覆盖于地表。

作为建筑用花岗岩，可开采利用的矿层主要为岩体的微风化及未风化的花岗岩。花岗岩岩石裂隙风化带自上而下可划分为全风化带、中风化带和未风化带。

全风化带：强风化带为浮土层以下，黄色、黄白色，呈不具粘性的松散砂土状。主要成分为粘土矿物、石英颗粒，含少量长石颗粒，由花岗岩岩石风化后原地堆积而成，已没有原岩结构，一般厚15～35m不等，平均厚约25m。

中风化带：岩石呈浅红至黄白色，少量长石风化后呈黄褐色斑点，半疏松状态，具有一定的原岩结构，岩石硬度减弱，岩石矿物成分部分风化，岩石节理裂隙较发育，一般厚5～20m不等，平均厚约12m。

未风化带：岩石呈浅红色，岩石结构清晰，岩石矿物成分略显风化，节理裂隙弱发育，多呈闭合状，致密坚硬。未风化带岩石为花岗岩原岩，中～粗粒结构，块状构造，色彩较鲜艳，厚度不明。

只有剥离残坡积层及岩石风化层（即覆盖层）后，才可采出适用于建筑用花岗岩的原岩层矿石。估测矿体覆盖层平均厚约40m。

二、 设计现状

现在相关设计行业中，该类型的矿山一般设计的边坡相关参数为：全风层花岗岩工作台阶高度5m，坡面角45°，终了台阶10m，坡面角45°；中风化层花岗岩工作/终了台阶高度10m/12m，坡面角60°；微风化层/未风化层花岗岩工作/终了台阶高度15m，坡面角70°。

而一般在画开采境界终了图时，就会出现由于其覆盖层厚度不一，其台阶间该怎么衔接的问题。

很多设计员为了避免问题复杂化，只设计靠近顶部的台阶符合全风化层边坡设计要求，以下的台阶皆按15m高度设计，靠近矿界时将坡度放缓，这就会导致全风化层部分坡面角达到45°的要求，但其高度局部达15m，易导致边坡稳定性差，易形成滑坡、崩塌，且导致安全边坡压占资源量偏小。

部分专家也不会深究这些问题，但终了边坡的画法直接影响到安全边坡压占资源量，个人认为，其不容小觑，行业内应规范化，更好地为自然资源部门提供可靠的数据。

三、个人见解

在工作中，通过向相关专家请教，自己摸索，以及到相关矿山实地考察，个人认为应这样设计开采境界终了图：

1、通过地质勘探线，了解地层情况及其分布厚度，并在垂直于拟设计台阶的方向上按设计的边坡参数构建各个终了台阶，此时就会发现，每条勘探线上全风化、中风化层与新鲜基岩的分界的台阶不一致；

2、根据设计的各个台阶，在开采境界终了平面图中描绘出来，而其台阶间利用机械便道或者边坡进行衔接。

图1 台阶间利用挖掘机便道衔接	图2 台阶间利用边坡衔接

四、结语

为保证估算的可利用资源量的可靠性，露天开采境界终了平面图需严格按设计边坡参数制图，台阶高度相近时，可通过边坡或者机械便道进行衔接，使得设计的终了平面图更合理，更接近实际开采情况形成的最终安全边坡，降低可能导致估算的安全边坡压占资源量的人为误差。

参考文献：

[1]何进 刘书亚 压矿边界对压覆资源量影响的重要性探讨[J].采矿工程 2015，第15卷 ，第4期：102-105.

[2] 张士虎． 建设项目压覆矿产资源调查评估方法探讨［J］，资源环境与工程，2012( 3) : 278-280.

[3]李 英，等． 煤层保护边界的计算在压覆矿产资源储量计算中的应用———以辽宁某公司大明矿矸石山改扩建工程建设项目为例［J］，矿业论坛，2011( 5) : 358-361．