第08章礦床露天開拓

露天采礦學(xué)第8章礦床露天開拓8.1概述露天礦開拓就是建立地面到露天采場各工作水平以及各工作水平之間的礦巖運(yùn)輸通道，建立采礦場、受礦點(diǎn)、廢石場、工業(yè)場地之間的運(yùn)輸聯(lián)系，形成開發(fā)礦床的合理運(yùn)輸系統(tǒng)。其主要研究內(nèi)容是開拓運(yùn)輸方式、開拓坑線的位置及其布置形式，目的是保證礦山持續(xù)生產(chǎn)。露天礦床開拓與運(yùn)輸方式和礦山工程的發(fā)展有著密切聯(lián)系，而運(yùn)輸方式又與礦床地質(zhì)地形條件、開采境界、生產(chǎn)規(guī)模、受礦點(diǎn)和廢石場位置等因素有關(guān)。所以，露天礦床開拓問題的研究，實(shí)質(zhì)上就是研究整個(gè)礦床開發(fā)的程序，綜合解決露天礦場的主要參數(shù)、工作線推進(jìn)方式、礦山工程延深方向、剝采的合理順序和新水平準(zhǔn)備，以建立合理的礦床開發(fā)運(yùn)輸系統(tǒng)。按運(yùn)輸方式不同，露天礦開拓可以分為：公路運(yùn)輸開拓鐵路運(yùn)輸開拓平碩溜井開拓膠帶運(yùn)輸開拓斜坡提升開拓聯(lián)合開拓開拓方式分類表序號(hào)開拓方式（溝道形式）運(yùn)輸設(shè)備備注動(dòng)力設(shè)備承載設(shè)備1公路運(yùn)輸開拓自卸汽車、鏟運(yùn)機(jī)、裝載機(jī)美式2鐵路運(yùn)輸開拓內(nèi)燃電力機(jī)車礦車蘇式3運(yùn)輸機(jī)道開拓電動(dòng)機(jī)膠帶德式4平硐溜道開拓重力5斜坡道開拓電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)箕斗、串車6索道開拓電動(dòng)機(jī)索斗7桅桿起重機(jī)開拓電動(dòng)機(jī)鋼繩、鋼網(wǎng)意式8聯(lián)合開拓公路運(yùn)輸開拓鐵路運(yùn)輸開拓桅桿起重機(jī)開拓桅桿起重機(jī)開拓開拓坑線分類開拓坑線分類表序號(hào)分類標(biāo)志坑線名稱備注1按坑線與境界的相對位置外部溝位于境界之外減少剝離量內(nèi)部溝位于境界之內(nèi)2按坑線所服務(wù)的臺(tái)階數(shù)目單溝服務(wù)一個(gè)臺(tái)階多出入口組溝服務(wù)多個(gè)臺(tái)階多出入口總溝服務(wù)全部臺(tái)階單出入口3按坑線的固定性固定溝移動(dòng)溝開拓坑線分類開拓坑線分類表（續(xù)表）序號(hào)分類標(biāo)志坑線名稱特征4按坑線的平面形態(tài)直進(jìn)溝運(yùn)輸設(shè)備不改變行駛方位和行駛方式回返溝改變行駛方位但不改變行駛方式折返溝同時(shí)改變行駛方位和行駛方式螺旋溝不改變行駛方式但連續(xù)改變行駛方向5按坑線斷面封閉性地下坑線坑線斷面是全封閉的露天坑線坑線斷面是半封閉、半敞露的空中軌跡通道是全敞露的8.2開拓方法

8.2.1公路運(yùn)輸開拓公路運(yùn)輸開拓采用的主要設(shè)備是汽車。其坑線布置形式有：直進(jìn)式回返式螺旋式多種形式相結(jié)合的聯(lián)合方式公路開拓常見布線形式（1）直進(jìn)式坑線開拓當(dāng)山坡露天礦高差不大、地形較緩、開采水平較少時(shí)，可采用直進(jìn)式坑線開拓，如下圖所示。運(yùn)輸干線一般布置在開采境界外山坡的一側(cè)，工作面單側(cè)進(jìn)車。當(dāng)凹陷露天礦開采深度較小，采場長度較大時(shí)，也可采用直進(jìn)式坑線開拓。公路干線一般布置在采場內(nèi)礦體的上盤或下盤的非工作幫上。條件允許時(shí)，也可在境界外用組合坑線進(jìn)入各開采水平。但由于露天礦采場長度有限，往往只能局部采用直進(jìn)式坑線開拓。（2）回返式坑線開拓當(dāng)露天礦開采相對高差較大、地形較陡，采用直進(jìn)式坑線有困難時(shí)，常采用回返式坑線開拓，或采用直進(jìn)－回返聯(lián)合坑線開拓，如下圖所示。山坡露天礦開拓干線在基建時(shí)期應(yīng)修筑到最上一個(gè)開采水平。開拓線路一般沿自然地形在山坡上開掘單壁路塹，隨著開采水平不斷下降，上部坑線逐漸廢棄或消失。在單側(cè)山坡地形條件下，坑線應(yīng)盡量就近布置在采場端幫開采境界以外，以保證干線位置固定且礦巖運(yùn)輸距離較短。在采場位于孤立山峰條件下，則應(yīng)將坑線布置在開采工作面推進(jìn)方向的對側(cè)山坡卿非工作山坡一側(cè)），這樣，多水平同時(shí)推進(jìn)時(shí)，可以保證下部工作面推進(jìn)不會(huì)切斷上部開采臺(tái)階的運(yùn)輸通道?；胤悼泳€凹陷露天礦的回返坑線一般布置在采場底盤的非工作幫卜，可使開拓坑線離礦體較近，基建剝巖量較小，可縮短基建時(shí)間，節(jié)約投資。若坑線布置在采場頂盤的非工作幫上時(shí)，則與上述柏反。只有當(dāng)?shù)讕蛶r石不穩(wěn)固，或地形不允許，或?yàn)榱藴p少礦巖接觸帶的礦石損失貧化時(shí)，才將坑線布置在采場的頂幫。回返坑線開拓適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用較廣。但由于回返坑線的曲線段必須滿足汽車運(yùn)輸要求（如線路內(nèi)側(cè)加寬等），使最終邊幫角變緩，從而使境界的附加剝巖量增加。因此，應(yīng)盡可能減少回頭曲線數(shù)量，并將回頭曲線布置在平臺(tái)較寬或邊坡較緩的部位。（3）螺旋坑線開拓螺旋坑線開拓一般用于深凹露天礦。坑線從地表出入溝口開始，沿著采場四周最終邊幫以螺旋線向深部延伸。由于沒有回返曲線段，擴(kuò)幫工程量較小，而且螺旋線的曲率半徑大，汽車運(yùn)行條件好，不必因經(jīng)常改變運(yùn)行方向而不斷變換運(yùn)行速度，因而線路通過能力大。但回采工作必須采用扇形工作線，其長度和推進(jìn)方向要經(jīng)常變化，巳各開采水平相互影響，使生產(chǎn)組織工作復(fù)雜。當(dāng)采場面積較小，且長、寬尺寸相差不大，同時(shí)開采的水平數(shù)較少，以及采場四周巖石比較穩(wěn)固時(shí)，可采用螺旋坑線開拓。由于露天采場空間一般是變化的，坑線往往不能采用單一的布置形式，而多采用兩種或兩種以上的布置形式，即聯(lián)合坑線，如下圖為上部回返，下部螺旋的回返－螺旋聯(lián)合坑線開拓方式。螺旋坑線移動(dòng)坑線地下斜坡道地下斜坡道斜坡道線型（4）公路運(yùn)輸開拓的出入溝口與連接平臺(tái)a.出入溝口公路開拓的坑線出入溝口應(yīng)盡量設(shè)置在工程地質(zhì)條件較好，地形標(biāo)高較低，距工業(yè)場地及礦、巖接受點(diǎn)較近的地方；應(yīng)避免和減少重載汽車在采場內(nèi)作反向運(yùn)行及無謂增加上坡距離，盡可能使礦石及巖石的綜合運(yùn)輸功小，所需運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量少。當(dāng)廢石場的位置分散和為了保證露天礦的生產(chǎn)能力，以及為使空、重車順向運(yùn)輸時(shí)，在服務(wù)年限較長的露天礦可采用多出入溝口。多出入溝口使坑線增多，附加剝巖量加大，掘溝工程量及費(fèi)用也增多，因此，出入溝口的數(shù)目應(yīng)根據(jù)礦山規(guī)模、礦山總平面布置及生產(chǎn)需要綜合進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定，一般數(shù)目不宜過多。多出入溝b.連接平臺(tái)開拓坑線一般采用較大的坡度以縮短運(yùn)距，但重載汽車長距離上坡或下坡運(yùn)行時(shí)，容易使發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)裝置過熱而引起機(jī)械損壞，發(fā)生事故。為了保證行車安全，延長汽車使用壽命，滿足坑線坡長限制的要求，以及便于從坑線向各采剝臺(tái)階引入運(yùn)輸線路，故應(yīng)在開拓坑線與各臺(tái)階交匯處設(shè)置長度40～60m、坡度不超過3％的平坡或緩坡段，這就是連接平臺(tái)。移動(dòng)坑線三角臺(tái)階山坡露天礦布線形式直進(jìn)式851151259510595端部回返式道路是曲折的，錢途是光明的盤山公路8.2.2鐵路運(yùn)輸開拓（1）坑線位置因鐵路運(yùn)輸牽引機(jī)車爬坡能力小，每個(gè)水平的出入溝和折返站所需線路較長，轉(zhuǎn)彎曲線半徑很大，故不適用于采場面積小，高差較大的露天礦開拓；也不宜采用移動(dòng)坑線或回返坑線。鐵路運(yùn)輸開拓采用較多的坑線形式為直進(jìn)式、折返式和直進(jìn)－折返式。山坡露天礦的坑線位置，主要取決于地形條件和工作線的推進(jìn)方向。當(dāng)?shù)匦螢楣铝⑸椒鍟r(shí)，通常將坑線布設(shè)在工作幫的背面山坡上；當(dāng)?shù)匦螢檠诱故缴狡聲r(shí)，通常將坑線布設(shè)在采場的一側(cè)或兩側(cè)。山坡露天礦常采用直進(jìn)式或直進(jìn)折返式布置。下圖為歪頭山露天鐵礦上部開拓系統(tǒng)示意圖。凹陷露天礦的坑線布置形式主要取決于采場的大小與形狀、工作線的推進(jìn)方向和生產(chǎn)規(guī)模。通常將坑線布設(shè)在底幫或頂幫上，但有時(shí)為了減少折返次數(shù)，也可將上部折返坑線改造成螺旋坑線。下圖為凹陷露天礦頂幫固定直進(jìn)－折返坑線開拓系統(tǒng)。大多數(shù)露天礦都先是山坡開采后轉(zhuǎn)為凹陷露天開采。故確定坑線位置時(shí)，既要考慮總平面布置的合理性，又要照顧以后向凹陷露天礦的過渡，力爭使線路特別是站場的移設(shè)和拆除工程詛最小。（2）線路數(shù)目及折返站根據(jù)露天礦的年運(yùn)輸量，開拓溝道可鋪設(shè)單線或雙線。大型露天礦年運(yùn)輸量超過700X104t時(shí)，多采用雙干線開拓，其中一條為重車線，另一條為空車線；年運(yùn)量小于該值時(shí)，則采用單干線開拓。折返站設(shè)在出入溝與開采水平的連接處，供列車換向和會(huì)讓之用。折返站的布置形式較多，下圖為單干線開拓，工作水平為盡頭式運(yùn)輸和環(huán)行運(yùn)輸?shù)恼鄯嫡尽－h(huán)形運(yùn)輸折返站的附加剝巖量較大，但當(dāng)臺(tái)階上有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上挖掘機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)，相互干擾較小、采用雙干線開拓時(shí)，折返站的布置形式分為燕尾式和套袖式，如下圖所示。其中燕尾式折返站站場長度和寬度相對較小，線路通過能力也相對較?。惶仔涫秸鄯嫡揪€路的通過能力大，站場的長度和寬度均比燕尾式大。8.2.3公路－鐵路聯(lián)合開拓公路－鐵路聯(lián)合開拓的基本形式有：地表用鐵路運(yùn)輸開拓，采場內(nèi)用公路運(yùn)輸開拓，轉(zhuǎn)載站設(shè)在境界外不遠(yuǎn)的地方；采場內(nèi)某一標(biāo)高以上用鐵路開拓，此標(biāo)高以下用公路運(yùn)輸開拓，在采場內(nèi)設(shè)轉(zhuǎn)載站；山坡露天部分用公路運(yùn)輸開拓，把礦巖轉(zhuǎn)載到下部，再用鐵路運(yùn)輸。下圖為大冶鐵礦東露天采場公路－鐵路聯(lián)合開拓示意圖。8.2.4平銅溜井開拓平碉溜井開拓是借助于開鑿的平桐和溜井（溜槽），建立露天礦工作臺(tái)階與地表的運(yùn)輸聯(lián)系。合理地確定溜井位置和結(jié)構(gòu)要素是其關(guān)鍵。確定溜井位置時(shí)，應(yīng)使溜井與采掘工作面間的平均運(yùn)距短，溜井和平硐的掘進(jìn)工程量小，一般應(yīng)保證溜井穿過的巖層穩(wěn)固，避開含水層和含泥多的巖層。平硐的位置與溜井位置關(guān)系密切，平硐應(yīng)盡可能短，不受爆破作業(yè)的影響，平硐口應(yīng)設(shè)在最高洪水位之上。下圖為平硐溜井開拓典型示意圖。當(dāng)溜井布置在采場內(nèi)時(shí)，隨著開采水平的下降，溜井口也要降低到相應(yīng)水平，即溜井降段，一般每次降低一個(gè)臺(tái)階高度。下圖為溜井貯礦爆破降段示意圖。降段時(shí)溜井周圍的礦石可用淺孔爆破，以免產(chǎn)生大塊落入溜井引起堵塞。溜井的堵塞、跑礦以及磨損是平硐溜井開拓的三大災(zāi)害、礦石粉礦多或含泥多時(shí)，在相應(yīng)水分條件下易產(chǎn)生堵塞，處理堵塞時(shí)又易發(fā)生跑礦。磨損是溜井在礦石沖擊作用下井壁形態(tài)發(fā)生改變的破壞。示意圖單溜井的平硐布置多溜井的平硐布置（蘭尖鐵礦）降段8.2.5膠帶運(yùn)輸開拓膠帶運(yùn)輸開拓是利用膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)建立礦巖運(yùn)輸通道的開拓方法。國外煤炭、冶金、建材露天礦廣泛應(yīng)用膠帶運(yùn)輸開拓，我國近幾年也開始應(yīng)用這一方法。膠帶運(yùn)輸開拓具有生產(chǎn)能力大、升坡能力強(qiáng)、運(yùn)輸距離短、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也有基建投資大、膠帶壽命短、生產(chǎn)系統(tǒng)受氣候條件影響大、系統(tǒng)自適應(yīng)凋節(jié)能力差等缺點(diǎn)。按露天礦各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)是否連續(xù)，膠帶運(yùn)輸開拓分為連續(xù)開采工藝開拓和半連續(xù)開采工藝開拓。連續(xù)開采工藝主要采用輪斗（鏈斗）挖掘機(jī)挖掘松散礦巖，并將礦巖轉(zhuǎn)載到膠帶運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)出，其中礦石直接運(yùn)至礦倉，廢石運(yùn)至廢石場后經(jīng)排土機(jī)排土。半連續(xù)開采工藝又稱間斷－連續(xù)工藝，它指生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中，一部分為連續(xù)工藝，另一部分為間斷工藝。與半連續(xù)開采工藝緊密相連的開拓方案主要有：①公路（鐵路）—固定破碎—膠帶運(yùn)輸開拓。礦巖一般用單斗挖掘機(jī)裝入汽車（機(jī)車），運(yùn)至固定破碎站，破碎后經(jīng)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。②公路（鐵路）－半固定破碎－膠帶運(yùn)輸開拓。該方案不同的是幾個(gè)開采臺(tái)階共用一個(gè)破碎站，隨采場的下降，破碎站逐漸向下移設(shè)，下圖為大孤山鐵礦設(shè)計(jì)的深部鐵路－半固定破碎－斜井膠帶運(yùn)輸開拓示意圖。③移動(dòng)式破碎機(jī)－膠帶運(yùn)輸開拓。其特點(diǎn)是移動(dòng)式碎破機(jī)組安放在采礦、剝離工作水平上，隨工作面的推進(jìn)和下降，破碎機(jī)組隨之自行移動(dòng)，礦巖通過挖掘機(jī)直接卸入破碎機(jī)或裝入汽車，運(yùn)至破碎站破碎機(jī)。8.2.6斜坡提升開拓斜坡提升開拓是通過較陡的斜坡提升機(jī)道建立工作面與地面卸礦點(diǎn)和廢石場的運(yùn)輸聯(lián)系，是一種投資省、建設(shè)速度快、設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本低、提升坡度較大的開拓方案。但斜坡提升機(jī)不能直接到達(dá)工作面，需與汽車或鐵路等配合才能構(gòu)成完整的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。該開拓方法運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、轉(zhuǎn)載站和礦倉結(jié)構(gòu)復(fù)雜且移設(shè)困難。常用的斜坡提升開拓方法有斜坡箕斗開拓和斜坡礦車開拓。斜坡箕斗開拓是以箕斗為主體的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，在采場內(nèi)用汽車或其他運(yùn)輸設(shè)備將礦巖運(yùn)至轉(zhuǎn)載站裝入箕斗，提升或下放至地面礦倉卸載，再裝入地面運(yùn)輸設(shè)備。下圖為撫順西露天煤礦斜坡箕斗開拓示意圖。在凹陷露天礦，箕斗道設(shè)在最終邊幫上；山坡露天礦的箕斗道設(shè)在采場境界外的端部?；返霓D(zhuǎn)載方式有直接轉(zhuǎn)載和漏斗轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載站隨開采水平的下降每隔2～4個(gè)水平移設(shè)一次。斜坡礦車開拓用小于4m3的各型窄軌礦車運(yùn)輸，適用于采用窄軌鐵路運(yùn)輸?shù)闹行⌒吐短斓V。礦車在工作面裝載后，由機(jī)車牽引至斜坡道的車場，礦車被單個(gè)或成串掛至提升機(jī)鋼絲繩上，用提升機(jī)提升或下放至地面站。斜坡礦車道的坡度一般小于250，最大可達(dá)300。8.3開拓方法選擇露天礦開拓系統(tǒng)是露天礦開采中極其重要的問題，它不僅影響到最終境界的位置，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的選擇，礦山工程發(fā)展程序等，還直接關(guān)系到基建工程量、基建投資、投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)能力、礦石損失與貧化、生產(chǎn)的可靠性及生產(chǎn)成本等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、開拓系統(tǒng)一旦形成，不易改變，因此，正確選擇開拓系統(tǒng)是設(shè)計(jì)中帶全局性的關(guān)鍵問題之一。8.3.1選擇開拓系統(tǒng)的原則及影響因素（1）選擇開拓系統(tǒng)的主要原則確保礦山生產(chǎn)的可靠性和合理性減少基建工程量和投資，施工方便，做到早投產(chǎn)和早達(dá)產(chǎn)礦石損失、貧化小少占土地，充分利用地下礦產(chǎn)資源生產(chǎn)工藝簡單可靠，設(shè)備選擇因地制宜生產(chǎn)成本低此外，還要執(zhí)行我國礦山建設(shè)的有關(guān)政策和相關(guān)行業(yè)法現(xiàn)，結(jié)合我國國情，因地制宜（2）選擇開拓系統(tǒng)的主要影響因素1）礦區(qū)自然條件它包括地形、氣候、礦床埋藏條件（礦床埋藏深度、傾角、厚度、走向長度、礦床形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、覆蓋層厚度、礦巖穩(wěn)固性等），水文及工程地質(zhì)條件，礦石價(jià)值，礦床勘探程度及儲(chǔ)量發(fā)展遠(yuǎn)景等。若礦區(qū)是山坡地形，比高較大，礦床賦存于地表水平以上，礦巖較穩(wěn)固，應(yīng)優(yōu)先考慮采用平碉溜井開拓；若地形比高較小，坡度較緩，礦床平面尺寸較大，廢石場較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)采用以鐵路為主的開拓系統(tǒng)。2）露天礦生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力的大小對選擇開拓類型和設(shè)備起重要作用。生產(chǎn)能力大時(shí)可考慮準(zhǔn)軌鐵路運(yùn)輸、大型膠帶運(yùn)輸、大型汽車運(yùn)輸；生產(chǎn)能力小時(shí)可考慮一般的汽車運(yùn)輸、窄軌運(yùn)輸、斜坡提升等開拓方式。3）基建工程量和基建期限礦山建設(shè)要求較急或急傾斜礦床上、下盤剝巖量很大時(shí)，可考慮靠近礦體布置移動(dòng)坑線開拓，能顯著地縮短建設(shè)期限和減少初始基建工程量。4）資金和設(shè)備的供應(yīng)條件現(xiàn)代化露天礦應(yīng)盡可能采用先進(jìn)設(shè)備，但要考慮資金和設(shè)備供應(yīng)的可能。5）礦床勘探程度及礦石儲(chǔ)量的發(fā)展遠(yuǎn)景對于深部勘探程度不夠的礦床，或遠(yuǎn)景儲(chǔ)量較多時(shí)，露天采礦場的開采境界還可能發(fā)生變化，宜采用移動(dòng)坑線開拓。影響選擇開拓系統(tǒng)的因素很多，具體設(shè)計(jì)時(shí)要抓住主要矛后，對提出的開拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，全面分析，最后擇優(yōu)選用。8.3.2開拓方法選擇步驟若干可行的技術(shù)方案，正確地選擇合適的開拓方案包括如下步驟：1）根據(jù)圈定的開采境界、初擬的開采工藝、工業(yè)場地和廢石場位置等技術(shù)條件，充分考慮其主要影響因素后，擬定技術(shù)上可行的若干開拓方案。2）對初擬方案進(jìn)行篩選，刪去一些明顯不合理的方案。3）對保留的少數(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，明確定性因素的影響。4）綜合分析評價(jià)，比較各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，選取最適宜方案。選擇開拓方案過程是一個(gè)完整的系統(tǒng)分析過程，要遵循分析－綜合－分析的系統(tǒng)分析思想，采用定性與定量相結(jié)合的分析方法，全面考察各備選方案。8.3.3開拓方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較開拓方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較指標(biāo)主要有：基建投資，基建工程量和基建時(shí)間，投產(chǎn)和達(dá)產(chǎn)時(shí)間，年經(jīng)營費(fèi)，礦石損失與貧化，生產(chǎn)能力的保證程度，生產(chǎn)安全及可靠性，生產(chǎn)工藝匹配程度等。其中基建投資和年經(jīng)營費(fèi)是主要指標(biāo)，要進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。在方案比較中，可采用靜態(tài)比較法或動(dòng)態(tài)比較法進(jìn)行分析評價(jià)。靜態(tài)分析比較法主要是通過基建投資額K和年經(jīng)營費(fèi)C進(jìn)行評價(jià)。設(shè)兩方案進(jìn)行比較，可能會(huì)出現(xiàn)下列三種情況：1）K1＞K2，C1＞C2，則方案二優(yōu)于方案一；2）K1＜K2，C1<C2，則方案一優(yōu)于方案二；3）K1＞K2，而C1＜C2，或尺K1<K2，而C1>C2，這時(shí)需按基建投資差額回收年限T進(jìn)行評價(jià)，即：若T值不超過某一合理值T0時(shí)，可認(rèn)為方案一優(yōu)于方案二，否則方案二優(yōu)于方案一。礦山設(shè)計(jì)中，一般取T0為3～5a。動(dòng)態(tài)分析比較法的主要評價(jià)指標(biāo)有動(dòng)態(tài)投資收益率和項(xiàng)目凈現(xiàn)值法等8.3.4開拓溝道定線在對開拓方案進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定溝道在采場的空間位置，即開拓溝道定線。開拓溝道定線要將室內(nèi)圖紙定線和室外現(xiàn)場定線相結(jié)合進(jìn)行。定線要符合道路技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，滿足開拓運(yùn)輸系統(tǒng)和開采工藝系統(tǒng)的要求；盡量減少挖填土石方工程量，縮短礦巖運(yùn)距，避免反向運(yùn)輸。定線步驟（以回返坑線為例）為：1）在開采境界平面圖上，畫出底部周界和臺(tái)階坡底線，見下圖（a）；2）確定出入溝口位置；3）自上而下初步確定溝道中心線位置；4）根據(jù)出入溝和各種平臺(tái)的尺寸，按線路要求自下而上繪出開拓和開采終了時(shí)臺(tái)階的具體位置，如下圖（b）8.4深凹采場開拓方法特點(diǎn)及選擇隨著開采工作的進(jìn)行，露天采場逐漸形成深凹采場。相對于山坡露天采場或較淺的凹陷露天采場，深凹采場具有采場空間小，運(yùn)輸高差大，坑線展線長，系統(tǒng)復(fù)雜等開拓系統(tǒng)特點(diǎn)，隨之帶來生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多變，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，給組織管理造成困難。此外，隨著采深的增加，運(yùn)輸成本、能耗等所占的比重更大，直接影響露天礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。由深凹采場的固有特點(diǎn)，決定了對其開拓方法的特殊要求。一般深凹露天礦開拓運(yùn)輸方式有以下幾種：1）以膠帶運(yùn)輸機(jī)為中心的間斷－連續(xù)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。2）球l坡箕斗提升或豎井箕斗提升的箕斗提升開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。3）地下斜坡道開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。斜坡道布置在露天開采境界外，通過平巷與采場內(nèi)各分層相通，坑線形式主要有螺旋式和折返式。4）陡坡隧道鐵路開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。一般來說，當(dāng)采深在100～150m以下時(shí)，采場內(nèi)單一鐵路開拓運(yùn)輸較為合理；采深增加不多時(shí)，汽車－鐵路聯(lián)合開拓運(yùn)輸可以解決一些問題；但采深繼續(xù)增大時(shí)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)柏應(yīng)降低，使汽車－鐵路聯(lián)合開拓成為不理想的方法。傾斜鐵路隧道配合溜井開拓大型深部露天礦的方法可以解決采深增大的困難，新型大功率的牽引機(jī)可以使隧道的坡度加大到6%～8%。此外，還有陡坡大噸位的雙能源汽車．大傾角提升機(jī)開拓運(yùn)輸，以及由兩種或兩種以卜的運(yùn)輸方式組成的聯(lián)合開拓運(yùn)輸系統(tǒng)籌。正確選擇深凹露天礦的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，首先應(yīng)綜合分析國內(nèi)外露天礦山的開拓運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國國情慎重考慮。下面幾個(gè)主要因素應(yīng)充分考慮：1）礦區(qū)地形地質(zhì)條件及礦床開采技術(shù)條件2）礦山現(xiàn)狀及技術(shù)裝備的可靠性3）礦床開采的總體規(guī)劃4）先進(jìn)工藝的采用條件5）經(jīng)濟(jì)因素是決定開拓運(yùn)輸方式的基礎(chǔ)1）礦區(qū)地形地質(zhì)條件及礦床開采技術(shù)條件

每一種運(yùn)輸方式均有它發(fā)揮最佳效率的自然條件，而每一個(gè)礦山又有它獨(dú)特的地形地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件，特別是進(jìn)入深凹狀態(tài)的露天礦，自然條件更是千差萬別。要選擇一個(gè)合適的開拓運(yùn)輸方案，必須先詳細(xì)研究其自然條件，然后有的放矢地提出適宜的方案。

2）礦山現(xiàn)狀及技術(shù)裝備的可靠性

深凹露天礦的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)一般有別于其上部的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。在選擇深部開拓運(yùn)輸方案時(shí)，必須正確認(rèn)識(shí)礦山現(xiàn)有條件，特別是上部開拓運(yùn)輸系統(tǒng)、技術(shù)管理水平和工人的技術(shù)適應(yīng)性。深部的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)必須與上部的系統(tǒng)和技術(shù)管理水平相適應(yīng)。先進(jìn)的開拓運(yùn)輸工藝方案只有建立在可行的技術(shù)、裝備基礎(chǔ)上才能保證穩(wěn)定的生產(chǎn)能力。引進(jìn)的國外技術(shù)、裝備一定要建立在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，做到先進(jìn)的開拓運(yùn)輸工藝促進(jìn)設(shè)備制造的發(fā)展，設(shè)備制造的發(fā)展又保證和完善先進(jìn)工藝，相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)。

3）礦床開采的總體規(guī)劃

深凹露大礦一般都存在分期開采問題，在研究開拓運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)，必須有礦床開采的總體規(guī)劃。既要使前期（上部）開拓運(yùn)輸系統(tǒng)工程量小、投資少，又要為后期（深部）留有余地。同時(shí)，要研究規(guī)劃各期的合理開采深度、運(yùn)輸銜接和過渡方式，從而保證礦床開發(fā)的總體經(jīng)濟(jì)效益為最佳、有的礦山還要考慮露天轉(zhuǎn)地下開采的開拓運(yùn)輸關(guān)系。4）先進(jìn)工藝的采用條件

不論是國內(nèi)還是國外的成功經(jīng)驗(yàn)均可供借鑒，但必須在全面分析其工藝特征和仔細(xì)研究礦山的實(shí)際條件后加以采用。新的系統(tǒng)確定以后，還要圍繞該系統(tǒng)的實(shí)施做充分的準(zhǔn)備工作。只有這樣，才能保證新工藝系統(tǒng)的順利實(shí)施和最大程度地發(fā)揮其效益。

5）經(jīng)濟(jì)因素是決定開拓運(yùn)輸方式的基礎(chǔ)

開拓運(yùn)輸方案不僅要對其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行單獨(dú)評價(jià)，還要針對整個(gè)礦床開采時(shí)期的經(jīng)濟(jì)效果加以評價(jià)。深凹露天礦一般生產(chǎn)期較長，不同的區(qū)段有不同的適宜方案，各種方案不但本身的經(jīng)濟(jì)性不同，而且對下一階段的影響也不同。在考慮近期利益時(shí)，還要照顧到長期利益，體現(xiàn)這一主導(dǎo)思想的是采用動(dòng)態(tài)評價(jià)方法。由于礦床開采期長，規(guī)劃各階段特別是后期的方案難免粗糙，但只要在同一水平下對后期進(jìn)行規(guī)劃，即使是粗略的規(guī)劃，用以進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)還是可以比較出現(xiàn)階段方案的優(yōu)劣。總之，在進(jìn)行總體經(jīng)濟(jì)評價(jià)時(shí)，在保證每階段最佳經(jīng)濟(jì)效益的前提下，一定要考慮礦床開采的分期數(shù)和各期之間開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的銜接時(shí)間，以及伴隨銜接工作而發(fā)生的費(fèi)用。同樣，選擇深凹露天礦開拓運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)考慮生產(chǎn)能力的保證程度和礦石損失、貧化等生產(chǎn)技術(shù)因素。

8.5開拓工程發(fā)展程序8.5.1基本概念在特定的露天開采境界內(nèi)，在一定的開采工藝和開拓形式條件下，相應(yīng)的礦山工程（掘溝、剝離、采礦）隨時(shí)間和空間的改變而協(xié)凋變化的形式稱為露天礦開采程序。它研究的主要內(nèi)容有：1）臺(tái)階的劃分及臺(tái)階的開采程序；2）工作幫的構(gòu)成及推進(jìn)方式；3）新水平的開拓延深方式。其中新水平的準(zhǔn)備和開拓溝道的形成即所謂開拓工程的發(fā)展。開拓工程的發(fā)展程序指開拓溝道的布置形式、推進(jìn)方式及其相關(guān)的空間發(fā)展關(guān)系。8.5.2新水平準(zhǔn)備程序新水平準(zhǔn)備包括掘進(jìn)出入溝、開段溝和為掘溝而進(jìn)行的上水平擴(kuò)幫工作。依出入溝（坑線）位置在該水平開采期間變化與否，分固定坑線開拓和移動(dòng)坑線開拓。所謂固定坑線開拓是指溝道按設(shè)計(jì)最終位置施工，生產(chǎn)期間不再改變；移動(dòng)坑線開拓是指在開采過程中，開拓溝道位置不斷變化，最后按設(shè)計(jì)最終位置固定下來。移動(dòng)坑線開拓可減少基建剝巖量，縮短基建時(shí)間，加速投產(chǎn)。此外，當(dāng)?shù)V床地質(zhì)尚未全部探清時(shí)，還可進(jìn)一步加深了解和掌握地質(zhì)情況，以便更合理地確定或修正采場的最終邊幫角和開采境界。根據(jù)建設(shè)期限和采剝工作的要求，開段溝的位置可縱向布置，也可橫向布置，或不設(shè)開段溝。下圖為固定坑線開拓的礦山工程發(fā)展程序圖。首先從上水平向下水平掘進(jìn)出入溝，然后自出入溝末端掘進(jìn)開段溝，以建立臺(tái)階的初始工作線；開段溝掘進(jìn)到一定長度后，在繼續(xù)掘溝的同時(shí)，開始擴(kuò)幫工作，以加快新水平的準(zhǔn)備；當(dāng)擴(kuò)幫工作線推進(jìn)到使臺(tái)階坡底線距下一個(gè)新水平出入溝溝頂邊線不小于最小工作平盤寬度時(shí)，便可開始新水平的掘溝工作。螺旋坑線開拓工程的發(fā)展如下圖所示。沿采場最終邊幫從上水平向下水平掘進(jìn)出入溝，自出入溝末端沿采場邊幫掘進(jìn)開段溝，井以出入溝末端為固定點(diǎn)，以扇形推進(jìn)方式擴(kuò)幫形成采剝工作線。當(dāng)工作線推進(jìn)到一定距離，滿足向下部掘溝進(jìn)行新水平準(zhǔn)備條件時(shí)，在連接平臺(tái)末端，沿采場邊幫掘進(jìn)下一個(gè)水平的出入溝、開段溝和擴(kuò)幫。

采用移動(dòng)坑線開拓時(shí)，臨時(shí)出入溝可布置在靠近礦體的下盤或上盤接觸帶，如下圖所示。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)水平的工作線推進(jìn)到滿足下一個(gè)新水平準(zhǔn)備的條件時(shí)，便可掘進(jìn)新水平的出入溝。運(yùn)輸干線隨著生產(chǎn)的發(fā)展不斷移動(dòng)，一直移動(dòng)到最終邊幫的設(shè)計(jì)最終位置固定下來。8.5.3掘溝工程在新水平準(zhǔn)備程序中，很重要的工作是掘溝工程。新水平的準(zhǔn)備能否與剝離、采礦保持正常的超前關(guān)系，直接影響露天礦生產(chǎn)；此外，掘溝速度在很大程度上決定著露天開采強(qiáng)度，并因此而影響露天礦生產(chǎn)能力。1）溝道主要參數(shù)

露天礦的溝道按其用途分為兩種，即用于開拓目的的出入溝和用于準(zhǔn)備臺(tái)階工作線的開段溝。在平坦地面或地表以下挖掘的溝，都具有完整的梯形斷面，叫做雙壁溝；在山坡挖掘的溝只有一側(cè)有壁，另一側(cè)是敞開的，故稱單壁溝，如下圖所示。凹陷露天礦境界以內(nèi)的出入溝掘進(jìn)時(shí)是雙壁的，但隨著開段溝的形成，一側(cè)被破壞而成單壁溝。

溝道的基本要素包括溝底寬度、溝深、溝幫坡面角、溝的縱向坡度和溝的長度。1）溝底寬度b

它取決于掘溝的運(yùn)輸方法、溝內(nèi)的線路數(shù)目、巖石物理力學(xué)性質(zhì)和采掘設(shè)備的規(guī)格等因素。對于開段溝（下圖所示）的溝底寬度除考慮上述因素外，還要保證擴(kuò)幫爆破時(shí)爆堆不埋道。2）溝深h

凹陷露天礦的出入溝和開段溝均為雙壁溝。出入溝的深度值為零至臺(tái)階全高度；開段溝深度等于臺(tái)階全高度。山坡露天礦的出入溝和開段溝多為單壁溝，其高度取決于溝寬b、溝幫坡面角a和地形坡面角y。3）溝幫坡面角a

它取決于巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和溝幫坡面保留時(shí)間的長短，采用固定坑線開拓時(shí)，溝幫一側(cè)坡面為最終境界邊幫的組成部分，采用終了臺(tái)階坡面角；溝幫的另一側(cè)隨擴(kuò)幫推進(jìn)而采用工作臺(tái)階坡面角。當(dāng)采用移動(dòng)坑線開拓時(shí)，溝幫兩側(cè)均采用工作臺(tái)階坡面角。4）溝的縱向坡度i

出入溝的縱向坡度