露天開采基礎知識

露天開采總論因礦床賦存條件的不同，按處理圍巖的方法分為地下開采和露天開采兩類。露天開采又分為機械開采和水力開采。露天開采的特點是采掘空間直接敞露于地表，為了采出有用礦物，需將礦體四周的巖石及其上覆的土巖剝離掉，通過露天溝道線路線路系統(tǒng)把礦石和巖石運至地表〔如圖〕。圍巖圍巖礦體露天開采的進展趨勢是；1.2.開采設備大型化34.5.加強治理現(xiàn)代化6.企業(yè)經(jīng)營方式多樣化，經(jīng)營水平不斷提高，經(jīng)濟效益顯著提高。7.留意礦山環(huán)境保護工程。露天開采較礦井開采具有以下優(yōu)越性：礦井開采的機械化受到巷道和采掘工作空間的限制而露天開采則可承受大型采掘運輸設備。露天開采生產(chǎn)規(guī)模大和效率高。1/3～1/5。礦產(chǎn)資源利用的好，有用礦物回收率一般比礦井開采時高15％左右，且可順便采出伴生礦產(chǎn)，有利于綜合利用。木材、金屬、電力的消耗少。據(jù)我國露天煤礦的統(tǒng)計資料，噸1/1361％；電67％；作業(yè)安全，勞動條件好，能開采易燃、多水、超級瓦斯等較困難的礦床。礦山根本建設周期短，投產(chǎn)及達產(chǎn)快。露天開采存在的問題：剝離物的排棄占用很多的土地和耕地；需大型設備多，故礦石的單位基建投資高；氣候條件對露天開采有肯定影響，如嚴寒和風雪、炎熱和暴雨等；要求礦床掩蓋層薄和礦層厚，否則基建剝離量過大；對環(huán)境的污染比礦井開采嚴峻，如作業(yè)過程中排出的粉塵較高；露天礦從進展建設到生產(chǎn)需要經(jīng)過下屬步驟。地面預備露天開采的特點是直接從地面將有用礦物采掘出來。所以在礦區(qū)開采范圍內的各種自然和人為的障礙物，如樹林、河流、交通線路、房屋等，應加以消退。礦體疏干、隔水和排水根本建設工作即開掘溝道和進展基建剝離，以建立運輸通道和采掘有用礦物的初始工作線，以建立地面運輸系統(tǒng)、建設排土場、建筑地面生產(chǎn)系統(tǒng)中建筑物和其它設施。日常生產(chǎn)工作即進展剝離和采礦工作。前者是為了剝除掩蓋于礦體上部或四周的土巖，使有用礦物暴露出來，后者則指采掘有用礦物的作業(yè)。臺階及其要素：露天開采時，露天礦田往往被劃分為多個具有肯定高度的水平分層，自上而下逐層開采，并保持肯定的超前關系，在開采過程中各分層在空間上構成階梯狀，每一個階梯就是一個臺階。臺階要素：上平盤 坡面下平盤臺階上部平盤——臺階的上部水平面臺階下部平盤——臺階的下部水平面臺階坡面——朝向采空區(qū)的臺階傾斜面臺階坡面角——臺階坡面與水平面所成的交角臺階坡頂線——臺階上部平盤與坡面的交線臺階破底線——臺階下部平盤與坡面的交線臺階高度——臺階上部平盤和下部平盤的垂直距離露天礦場要素：露天礦場邊邦——礦場四周由全部臺階坡面、平盤和傾斜坑線組成的總體工作平盤——工作臺階上的平盤。其寬度應能設置穿爆、采掘、運輸?shù)仍O備，并保證它們正常作業(yè)。平臺——非工作臺階上的平盤。用于安設運輸線路的稱運輸平臺；阻擋片石下滑維持邊幫穩(wěn)定的保安平臺。露天礦場邊幫的廢止角---通過非工作幫最上一個臺階的坡頂線和最下一個臺階破底線的假想平面與水平面的交角工作幫坡面角——通過工作幫最上和最下臺階坡底線的假想平面和水平面的交角露天礦場最終境地——露天礦場開采完畢時，其上部最終邊界限和下部最終邊界限所限定的位置第一節(jié)露天開采工藝系統(tǒng)露天開采工藝系統(tǒng)是完成采掘,運輸和排卸這三個主要環(huán)節(jié)的機械設備和作業(yè)方法的總稱。露天開采工藝系統(tǒng)可以分為以下三大類別；連續(xù)工藝，連續(xù)工藝是指在三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，礦巖的采掘和運輸是連續(xù)進展的工藝。例如，機械鏟是一勺一勺地撞裝車，列車或汽車是一車一車地運輸巖石。連續(xù)工藝，是指礦巖的采掘和移運是連續(xù)進展的工藝。多斗挖掘機和膠帶輸送機上的礦巖流就是如此。半連續(xù)工藝，是局部生產(chǎn)環(huán)節(jié)連續(xù)作業(yè)的工藝。例如，機械鏟把礦巖裝入裂開機，裂開后由膠帶輸送機運送的工藝系統(tǒng)，就是典型的半連續(xù)工藝系統(tǒng)。依據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的設備狀況，露天開采工藝系統(tǒng)又可分為下兩組；獨立式工藝，是指三個主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)各有獨立的設備的工藝。合并式工藝，是指主要環(huán)節(jié)中有兩個或兩個以上是合并在一起。就生產(chǎn)工藝而言，無論是剝離或采礦工作，一般經(jīng)由下述主要工藝環(huán)節(jié)來實現(xiàn)礦巖的預先松碎工作。礦巖的采掘和裝載。礦巖的運輸環(huán)節(jié)。礦巖的排卸環(huán)節(jié)。露天開采工藝系統(tǒng)分類分 類 設 備連續(xù)工藝連續(xù)工藝

單斗挖掘機或前裝機-鐵道運輸-挖掘機單斗挖掘機或前裝機-汽車-推土機單斗挖掘機或前裝機-聯(lián)合運輸單斗挖掘機倒推拖拉鏟運機開采多斗挖掘機-膠帶-排土機水槍-水利運輸-水利排土挖泥船-水利運輸-水利排土多斗挖掘機-運輸排土橋帶排土臂的輪斗挖掘機單斗挖掘機或前裝機-汽車-半固定裂開機-膠帶單斗挖掘機或前裝機-移動裂開機-膠帶多斗挖掘機-汽車或鐵路當存在水平面或近水平埋藏的不太厚的煤層，掩蓋層較薄，又可能獲得線性尺寸大的采掘設備時，可以承受向內部排土場進展倒堆的開采工藝進展剝離工作，簡稱倒堆工藝。倒堆剝離內排土程序示意圖RRrPA11HR開采參數(shù)計算假設剝離面積為SS

，，可將巖石S=AHp排到排土場形成S=AHSp=KS〔K

為松散系數(shù)〕這說明剝離n p s s臺階允許高度受排土高度限制。而可能的排棄高度，在排土場坡角肯定時，多數(shù)受剝離設備的卸載半徑限制，有時也可能受卸載高度限制。典型開采方案直接倒堆機械鏟站在煤層頂板吊斗鏟站在剝離臺階頂部再倒堆當設備已定而規(guī)格缺乏時，可在排土場一側的某個位置上增加一臺吊斗鏟進展“接力排土”，把埋沒煤面的土巖倒排至排土場的上方，形成在倒堆工藝方案。概述當針對一個具體礦山條件進展開采設計時，首先要打算承受何種工藝系統(tǒng)，然后要確定設備的類型、規(guī)格及數(shù)量。在此根底上，在進一步地確定采、運、排各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)。工藝系統(tǒng)選擇總的要求是貫徹社會主義建設有關方針政策，做到技術上牢靠，經(jīng)濟上合理。所選定生產(chǎn)工藝設備技術上牢靠主要是指在滿足產(chǎn)量和煤質要求的前提下使采運排各環(huán)節(jié)設備能適應礦山的地形、地質、氣候和水文地質等條件，使生產(chǎn)作業(yè)牢靠。經(jīng)濟上合理是指在滿足煤炭產(chǎn)量和質量要求的前提下，使露天礦到達投資少、本錢低、成效高和投產(chǎn)、達產(chǎn)速度快。主要影響因素設備選型要考慮的因素有礦床賦存條件氣候條件地形及開采境地產(chǎn)量規(guī)模及質量要求國產(chǎn)設備的制造狀況主要生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)在正常剝離與采礦生產(chǎn)過程中，露天開采包括以下主要工藝環(huán)節(jié)。礦巖預備礦巖采掘礦巖運輸排卸概述露天礦山作業(yè)的特點是；除了必需留意選擇和確定生產(chǎn)工藝系統(tǒng)和設備的類型、規(guī)格及數(shù)量之外，還應格外重視露天礦開采程序和建立有效的開拓運輸系統(tǒng)。露天開采程序露天礦開采程序系指在采場內進展剝離巖石和采出礦石的程序。露天礦一般均劃分為假設干個臺階進展開采，每個臺階的開采程序為：〔1〕開掘出入溝〔一般為傾斜的〕；〔2〕開掘開段溝〔一般為水平的〕；〔3〕4-5▽±0 A

C▽-hCB AA C▽±0 F▽-2hCEA-AhhhBmla4-5Bmla臺階劃分及采掘程序露天礦一般劃分成假設干臺階進展開采。臺階高度在保證安全作業(yè)的條件下高一些為好，有利于發(fā)揮設備效率。通常按水平分層方式劃分臺階。為了便于選采與提高設備效率，盡可能不把礦石和土巖、表土與基巖、軟巖與硬巖劃分在一個臺階內。當?shù)V體傾角較小〔10°〕，為便于礦、巖分采，在條件許可時，可以沿礦層傾斜方向對臺階進展傾斜分層。臺階通常劃分成具有肯定寬度的采掘帶進展開采。采掘帶一般沿臺階工作線平行布置。當用汽車運輸時，依據(jù)需要也可與工作線垂直布置。開段溝位置的選擇很重要，為了削減基建工程量和初期剝采比，并使剝離量與采礦量的比例較為均衡，一般緩傾斜礦層的開段溝可設于底板，而急傾斜礦層可設于底板。開段溝布置的方向與礦體外形及承受的運輸方式有關，鐵道運輸時為沿走向設于底板或頂板，而汽車運輸時則可設于端幫或露天礦的中心。四.區(qū)分露天礦開拓運輸系統(tǒng)的主要依據(jù)是露天礦的根本運輸方式，進一步區(qū)分該系統(tǒng)的特點要利用坑道形式，坑線位置和坑線的數(shù)4-6類別主要特征一般特征11)承受露天坑道或地下坑1)坑線效勞水平數(shù)及2道每個水平溝道數(shù)32)坑線設置在露天采場境2)坑線平面外形提升機道溜道界內部或外部，設置于境地的頂幫、底幫或端3)坑線固定性幫6幾種運輸方式、坑道形態(tài)及坑線特征的聯(lián)合6幾種運輸方式、坑道形態(tài)及坑線特征的聯(lián)合1.礦巖預先松碎自然界中所賦存的巖石的性質差異很大，但采掘設備的切割力有肯定限制，故僅表土、煤、松軟巖石有可能用采掘設備直接鏟挖，而其余的大局部巖石必需預先松碎，然后才能用挖掘設備采掘。露天開采中常用穿孔設備有，鋼繩沖擊鉆或鉆機、潛孔鉆機、牙輪鉆機、回轉鉆機、鑿巖臺車、火鉆等。爆破工作，在露天礦中常用的炸藥硝銨炸藥—主要成分為硝酸銨〔82-88%〕TNT〔3-10%〕；木粉〔8-9%〕。銨油炸藥—是以硝酸銨和油類為主要原料混合而成的不含敏感劑的炸藥。TNT炸藥。起爆材料有導火線及各種雷管；導火線——主要用于起爆火雷管。導爆索。雷管——雷管是主要起爆材料。露天開采中使用的爆破方法有；淺眼爆破法、深孔爆破法和硐室爆破法。其中，深孔爆破法在大中型露天中有最廣泛應用。工程即發(fā)爆破與毫秒遲發(fā)爆破比較即發(fā)爆破毫秒遲發(fā)爆破延米爆破量36.443.6單位炸藥耗量0.8320.342大塊率52爆堆寬度40-4520-25.露天開采對爆破工作的質量要求要有合格的礦巖塊度。爆堆尺寸要適當。盡量避開根底、傘巖，后沖要小。適應選采需要。要有足夠的爆破儲量。要安全經(jīng)濟。露天礦爆破的弊端22311-根底 2-傘巖 3-后沖采裝通常使用機械設備來挖取和裝入運輸容器內或直接倒卸至肯定地點，這一工作過程稱為采裝工作。在連續(xù)工藝系統(tǒng)中，采裝設備有單斗鏟、前裝機、鏟運機、推土機等。凍土層采裝凍土層主要是地表的腐植土和草皮及下部含粘土的礫石層，厚度不穩(wěn)定。開采時首先剝離草皮層和腐植土，并堆放到南排土場指定位置，按要求排放。草皮剝離后，能直接挖掘的粘土礫石層采裝后，對下部凍土層與巖石馬上進展穿孔爆破。由于凍土層剝離后煤層就會出露，在靠近各煤層四周進展采裝或穿孔時，遇到煤層出露點須報告工程部及海西煤業(yè)采礦部現(xiàn)場負責人，經(jīng)采剝方法確定后再進展作業(yè)。正常臺階采裝正常臺階開采時，依據(jù)工作線布置承受端工作面或側工作面平裝車；工作面調車方式結合實際為回轉式或折返式360650液壓單斗挖掘機進展采裝工作。運輸方式大路運輸露天礦工路路面等級路面等級路面等級路面類型高級路面水泥混凝土路面整齊塊石及條石路面次高級路面黑色碎石路面、瀝青貫入碎石路面、瀝青外表處治路面中級路面碎石路面低級路面粒料加固土路面斜坡箕斗提升運輸窄軌礦車提升運輸重力運輸依據(jù)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)及與采裝設備配套，礦區(qū)承受同力TL843東風DFL3251排土排土場的位置，不僅打算著排土工作本身的效率，也直接關系到露天礦總平面布置和礦石本錢，故應考慮對水平、緩斜礦體或在不影響開采作業(yè)的狀況下，應優(yōu)先利用采空區(qū)作為內部排土場；在選擇外部排土場位置時，應選距離采場較近的農(nóng)田。要考慮復土造田的可能性，制定復土造田的規(guī)劃；一般應布置在居民點的下風向地帶，以防止巖粉污染居民區(qū)；排土方式推土犁排土機械鏟排土推土機排土車輛實行場地――邊緣相結合的倒土方式，推土機或裝載機對工作面整理，形成安全擋墻和反坡。排土設備50ZL段依據(jù)排棄量配足所用設備。木里煤礦適用于單斗-汽車開采工藝系統(tǒng)。單斗挖掘機-汽車工藝的特點及適用條件優(yōu)點對礦床賦存條件適應性強；對巖性適應性強；汽車運輸具有爬坡力量強〔80％〕，轉彎半徑小〔30-40m〕，機動敏捷，建設速度快；剝采作業(yè)比較敏捷，可實現(xiàn)橫采、陡幫開采〔組合臺階〕、寬采寬、基坑開拓等，礦山開拓簡潔。缺點汽車作業(yè)受氣候影響較大；汽車運輸合理運距短〔3-5km〕，3km燃油及輪胎；污染環(huán)境，道路飛塵大，尾氣量大。使用條件地形和礦體產(chǎn)狀簡單，礦場長度受限的露天礦；經(jīng)濟合理運距3-5km；剝采總量大，要求建設快的露天煤礦；露天礦深部開拓運輸。單斗挖掘機-汽車工藝的的開采參數(shù)臺階高度H采掘帶寬度A實行長度L工作平盤寬度B單斗汽車開采工藝最小工作平盤寬度Bmin=b+C+D+E+F式中b-爆堆寬度，mC-安全距離E2.5-4m;D-汽車道路寬度，與車型及單雙車道有關。F=h(cotr-cota),m;AHaHaCDEFbBminrar-臺階坡面角。a-臺階穩(wěn)定坡角度。第六節(jié)露天開采規(guī)模及礦石質量露天開采境地概述一個礦床，在探明其賦存條件、礦石數(shù)量和質量等狀況后，首先遇到的問題是承受露天還是地下方法開采。由于礦床賦存條件的簡單性，有的礦床顯而易見可以選擇露天或地下開采，有的礦床則難以快速判定承受何種開采方法比較合理，需要進展肯定的分析比較，直至較閑盡的技術經(jīng)濟論證。一般來說，影響開采方法選擇的主要因素是礦床的賦存條件。露天礦生產(chǎn)力量露天開采較之地下開采明顯不同點是露天礦采出肯定數(shù)量礦石的同時要求剝離相應數(shù)量的巖石。露天礦的生產(chǎn)力量一般是指單位時間內才出的礦石量，一般均按年產(chǎn)APAB打算于生產(chǎn)力量或年采剝總量為；A=AP+AB=(1+n5)AP t／am3／a剝采比的變化及生產(chǎn)剝采比的均衡露天礦生產(chǎn)力量露天礦礦石的生產(chǎn)力量主要是格據(jù)國家需要，開采技術條件和經(jīng)濟合理性等因來綜合確定。按開采技術條件確定露天生產(chǎn)力量。在肯定的礦床埋藏條件下，從技術上確定生產(chǎn)力量主要是受水平延長速度的限制，工作幫推動速度和運輸系統(tǒng)的力量。經(jīng)濟因素對確定生產(chǎn)力量的隱響。按經(jīng)濟因素確定露天礦的合理生產(chǎn)力量的問題格外簡單。有關設計爭論部門依據(jù)我國已有實踐閱歷加以總結分析，提出了露天礦的最小效勞年限合理數(shù)據(jù).露天煤礦最低效勞年限露天礦煤礦金屬礦類型礦石年產(chǎn)量〔萬噸〕效勞年限〔年〕黑色金屬露天年產(chǎn)量(萬噸)有色金屬露天年產(chǎn)量(萬噸)效勞年限〔年〕大60、90、120、150>35-50>100>100>30中30、45>20-3030-10020-100>20小10、15、20>10-20<30<20>10-15第七節(jié)露天開采設計露天礦的設計是綜合性的設計，包括采礦、選礦、機修、供電、疏干排水、通訊、土建等局部，其中以采礦為中心。露天開采設計的主要任務是依據(jù)地質、地形、氣候等條件及國家對礦石產(chǎn)量、質量的要求，以及可能供給的資金及設備，解決生產(chǎn)工藝系統(tǒng)及設備類型的選擇，確定開采境地及開采程序，對礦石生產(chǎn)力量