采礦學(xué)課件第08章-露天采礦工藝

1、8 露天采礦工藝7/26/202218.1 露天開(kāi)采的基礎(chǔ)知識(shí)8.1.1 礦床的開(kāi)采方法 金屬礦床的開(kāi)采可分為三種: (1)露天開(kāi)采； (2)地下開(kāi)采； (3)其他方法開(kāi)采。 我國(guó)露天開(kāi)采的比重，據(jù)統(tǒng)計(jì)鐵礦占87%，有色金屬占50%，化工原料占70.7%，建筑材料近100%，煤炭不中3%。7/26/20222露天開(kāi)采與地下開(kāi)采比較之優(yōu)點(diǎn)：（1）建設(shè)速度快；（2）勞動(dòng)生產(chǎn)率高；（3）開(kāi)采成本低；（4）礦石損失貧化小；（5）作業(yè)條件好，生產(chǎn)安全可靠。露天開(kāi)采與地下開(kāi)采比較之缺點(diǎn)：（1）初期投資大；（2）環(huán)保能力差；（3）工作條件受氣候影響較大。7/26/20223 露天開(kāi)采分類(lèi)： 露天開(kāi)采分為機(jī)械

2、開(kāi)采和水力開(kāi)采兩種類(lèi)型。 機(jī)械開(kāi)采主要用于堅(jiān)硬巖石，是采用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)械開(kāi)采。 水力開(kāi)采多用于開(kāi)采松軟的砂礦和土狀礦床，是用水槍放出的高壓水流沖采礦石并用水力沖采。 露天采場(chǎng)構(gòu)成要素見(jiàn)圖8-1。7/26/20224 圖8-1 露天采場(chǎng)構(gòu)成要素1-工作平盤(pán)；2-安全平臺(tái)；3-清掃平臺(tái)；4-運(yùn)輸平臺(tái)；、-最終邊（幫）坡角；-工作幫坡角7/26/20225 露天采場(chǎng)：露天開(kāi)采所形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道的總和稱(chēng)為露天采場(chǎng)，是露天開(kāi)采、設(shè)備及人員工作的場(chǎng)所。 山坡露天礦：位于地表封閉圈以上的露天采場(chǎng)，稱(chēng)為山坡露天礦。 深凹露天礦：位于地表封閉圈以下的露天采場(chǎng)，稱(chēng)為深凹露天礦。 臺(tái)階：也叫階段

3、，是指露天礦開(kāi)采時(shí)為適應(yīng)采掘運(yùn)輸設(shè)備正常作業(yè)的要求，將礦巖劃分成一定高度的水平分層，各水平分層在空間上構(gòu)成階梯狀，每個(gè)階梯就是一個(gè)臺(tái)階或階段。臺(tái)階構(gòu)成要素見(jiàn)圖8-2。 露天采場(chǎng)的構(gòu)成要素 露天采場(chǎng)工作幫（CF）：由正在進(jìn)行采掘工作的臺(tái)階組成。 工作平盤(pán)（1）：工作幫上各臺(tái)階的水平部分，其上布置鉆孔、采裝和運(yùn)輸設(shè)備。8.1.2 露天開(kāi)采的基本概念7/26/20226 圖8-2 臺(tái)階構(gòu)成要素1-臺(tái)階上部平臺(tái)；2-臺(tái)階坡頂線；3-臺(tái)階坡面；4-臺(tái)階坡底線；5-臺(tái)階下部平臺(tái)7/26/20227 露天采場(chǎng)最終邊坡（2、4）：露天采場(chǎng)開(kāi)采終了時(shí)或某一部分已結(jié)束工作的四周表面，由臺(tái)階坡面、平臺(tái)和出入溝組成。

4、 最終邊坡線（AG、BH）：最上一個(gè)非工作臺(tái)階坡頂線與最下一個(gè)非工作臺(tái)階坡底線的邊線。 最終邊坡角（、）：最終邊坡線與水平線的夾角。 非工作幫上的平臺(tái)有： 安全平臺(tái)：用作緩沖和阻截滑落的巖石，同時(shí)還可以用作減緩最終幫坡角，以保證最終邊幫的穩(wěn)定性和下部水平的工作安全。安全平臺(tái)寬度一般為臺(tái)階高度的1/3。 運(yùn)輸平臺(tái)：是作為工作臺(tái)階與出入溝之間的運(yùn)輸聯(lián)系的通道。其寬度由所采用的運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。 清掃平臺(tái)：用于阻截滑落的巖石并用清掃設(shè)備進(jìn)行清理。它又起安全平臺(tái)的作用。其寬度依所用的清掃設(shè)備而定。7/26/20228 出入溝：為建立地面和各個(gè)工作臺(tái)階之間的運(yùn)輸聯(lián)系而開(kāi)掘的傾斜的露天溝道。如圖8-

5、3中AB。 開(kāi)段溝：開(kāi)段溝是露天開(kāi)采中，采場(chǎng)延深時(shí)建立新的開(kāi)采臺(tái)階的準(zhǔn)備工程。新水平準(zhǔn)備基本程序是先掘進(jìn)出人溝.后掘進(jìn)開(kāi)段溝，開(kāi)段溝形成后進(jìn)行擴(kuò)幫。其溝底是水平的。如圖8-3中CD。圖8-3 出入溝和開(kāi)段溝7/26/20229 剝采比：指露天礦開(kāi)采過(guò)程中，剝離的廢石量與采出的礦石量之比。即單位礦石所需剝離的巖石量叫剝采比。剝采比有（1）平均剝采比：是露天開(kāi)采境界內(nèi)巖石總量與礦石總量之比。（2）生產(chǎn)剝采比：是露天礦某一時(shí)間內(nèi)所剝離的巖石量與所采出的礦石量之比。（3）境界剝采比：是露天開(kāi)采境界增加單位深度所引起的巖石增量與礦石增量之比。（4）分層剝采比：是露天開(kāi)采境界內(nèi)某一水平分層的巖石量與礦石量

6、之比。（5）經(jīng)濟(jì)合理剝采比：是露天開(kāi)采設(shè)計(jì)中確定露天礦最終境界的重要依據(jù)。目前關(guān)于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的確定方法很多，但歸納起來(lái)主要分兩類(lèi)，即比較法和價(jià)格法。7/26/2022108.1.3 露天開(kāi)采的步驟地面準(zhǔn)備階段。排除障礙物，如砍樹(shù)、房屋拆遷、河流、道路改道等。礦床疏干與防水。排除開(kāi)采范圍內(nèi)的地下水，用截水溝隔絕地表水流入露天采場(chǎng)。礦山基建。包括供配電建筑、工業(yè)場(chǎng)地建筑、初破碎場(chǎng)地及設(shè)施、排土場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)輸系統(tǒng)建設(shè)、基建剝離及開(kāi)溝工程。正常生產(chǎn)。在垂直延深方向上是準(zhǔn)備新水平，在水平方向上是由開(kāi)段溝向兩側(cè)（或一側(cè)）擴(kuò)幫。主要生產(chǎn)過(guò)程是：穿孔爆破、采裝、運(yùn)輸、排土。生態(tài)復(fù)恢復(fù)。7/26/202211

7、8.2 穿孔爆破主要有潛孔鉆機(jī)、牙輪鉆機(jī)、鑿巖鉆車(chē)。（1）潛孔鉆機(jī) 潛孔鉆機(jī)是沖擊器潛入孔內(nèi)，直接沖擊鉆頭，而回轉(zhuǎn)機(jī)械在孔外鉆孔設(shè)備。 潛孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，價(jià)格低，機(jī)動(dòng)靈活，使用和行走方便，制造和維護(hù)容易。 同接桿鑿巖鉆車(chē)相比優(yōu)點(diǎn)：沖擊直接作用于釬頭，沖擊能量不因在釬桿中傳遞而損失，故鑿巖速度受孔深的影響小。高壓氣體排渣。工作面噪聲小。 鉆孔效率和鉆進(jìn)技術(shù)不如牙輪鉆。 孔徑80165mm，孔深20m。8.2.1穿孔設(shè)備7/26/202212（2）牙輪鉆機(jī) 露天礦用牙輪鉆機(jī)是采用電力或內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)，履帶行走、頂部回轉(zhuǎn)、連續(xù)加壓、壓縮空氣排渣、裝備干式或濕式除塵系統(tǒng)，以牙輪鉆頭為鑿巖工具的自行式

8、鉆機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：鉆孔效率高，生產(chǎn)能力大，作業(yè)成本低，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，是當(dāng)今世界露天礦廣泛使用的最先進(jìn)的鉆孔設(shè)備。缺點(diǎn)：設(shè)備價(jià)格貴、重量大，初期投資大，要求有較高的管理水平和維護(hù)能力。適用范圍：適用礦巖f=420，鉆孔直徑130380mm，鉆孔深度1418m，傾角6090。7/26/202213(3) 露天鑿巖鉆車(chē)露天鑿巖鉆車(chē)是指露天使用的頂撞沖擊式鉆孔設(shè)備。鑿巖機(jī)原理：鉆頭與巖石緊密接觸，沖擊活塞的高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將液壓能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能傳遞到鉆頭上使巖石破碎。鑿巖機(jī)還配備轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)。特點(diǎn)：整機(jī)重量輕，裝機(jī)功率小，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)；能夠鉆多種方位的鉆孔，調(diào)整鉆機(jī)位置迅速準(zhǔn)確；爬坡能力強(qiáng)，2530。能耗僅為潛孔

9、鉆的1/4，鉆速卻為潛孔鉆的2.33倍。適用范圍：除作為主要鉆孔設(shè)備，還可以在二次破碎、邊坡處理、清理根底中作為輔助鉆孔設(shè)備。鉆車(chē)方位橫向各45，縱向0105，是其他鉆機(jī)無(wú)法達(dá)到的。故可用于鉆鑿各種方位的預(yù)裂爆破孔、修理邊坡和錨索孔及灌漿孔等。爬坡能力強(qiáng)，可在各種復(fù)雜地形上作業(yè)。氣動(dòng)及氣液聯(lián)動(dòng)鑿巖鉆車(chē)一般適用于鉆孔徑小于80mm，孔深小于20m的炮孔。全液壓鑿巖鉆車(chē)因功率大，可鉆孔徑150mm，孔深達(dá)3050mm。7/26/2022148.2.2 爆破工作（1）爆破方法。淺孔爆破：用于小型礦山及二次破碎；深孔爆破：最常用。硐室爆破：用于基建和特殊情況下。藥壺爆破：在穿孔困難時(shí)，將深孔孔底用藥壺

10、法擴(kuò)孔。（2）露天開(kāi)采對(duì)爆破質(zhì)量的要求有足夠的爆破貯備量；有合格礦巖塊度；有規(guī)整的爆堆和臺(tái)階；安全經(jīng)濟(jì)。7/26/202215（3）提高爆破質(zhì)量的措施多排孔微差爆破；合理的網(wǎng)孔參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)；斜孔爆破；利用殘余爆堆控制拋擲。7/26/2022168.3 采裝機(jī)械(1) 挖掘機(jī) 單斗正鏟機(jī)械式履帶行走挖掘機(jī)（電鏟）：廣泛用于金屬、非金屬礦及煤炭露天礦的各種土質(zhì)和軟硬礦巖的鏟裝作業(yè)，其工作裝置稍加改裝可作為吊車(chē)使用。液壓挖掘機(jī)（液壓鏟）：在露天采礦中，單斗挖掘機(jī)可用于表土剝離、礦物的采掘和裝載工作。此外，還廣泛用于建筑、公路、鐵路、水利及軍事等工程。索斗鏟（拉鏟）：工作裝置是以鋼絲繩牽引鏟斗反向鏟

11、裝物料，鏟取力小，因此主要用于煤礦和松軟土層的挖掘、露天礦表土層的剝離和倒堆工作。也可改裝成吊車(chē)使用。斗輪挖掘機(jī)（斗輪鏟）：是連續(xù)作業(yè)裝載設(shè)備。是多斗挖掘機(jī)的典型機(jī)型，它以多個(gè)鏟斗在動(dòng)臂端部轉(zhuǎn)輪上作圓周運(yùn)動(dòng)而連續(xù)挖掘巖土的多斗挖掘機(jī)。主要用于以上挖方式進(jìn)行剝離和采礦作業(yè)、掘進(jìn)塹溝、向運(yùn)輸設(shè)備裝載巖土。因挖掘力較小，只適于挖掘土層和松軟礦巖等物料。7/26/2022178.4 露天礦運(yùn)輸（1）運(yùn)輸方式自卸汽車(chē)運(yùn)輸；鐵路運(yùn)輸；膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸；斜坡箕斗運(yùn)輸；聯(lián)合運(yùn)輸。汽車(chē)-鐵路、汽車(chē)-膠帶等。7/26/202218（2）自卸汽車(chē)運(yùn)輸與鐵路運(yùn)輸比較自卸汽車(chē)運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)：（1）機(jī)動(dòng)靈活，有利于多金屬礦石分采，并