露天煤礦基礎知識

露天煤礦基礎知識露天開采是人類使用礦物最早出現(xiàn)的開采方式，最初是開采礦床的露頭和淺部富礦，自19世紀末使用動力挖掘機以來，露天開采技術迅速發(fā)展，露天礦的規(guī)模越來越大。近代重大的成就有:1、出現(xiàn)了大型剝離倒堆設備，機械鏟和索斗鏟的最大鏟斗容積（斗容）已分別達到137.5m3和168m3,目前世界上最大的露天銅礦一一美國賓厄姆（Bingham）采剝總量曾達494242t/d。2、 以輪斗鏟、鏈斗鏟、帶式輸送機、排土橋和懸臂排土機等設備組成的連續(xù)開采工藝的應用范圍逐漸擴大，輪斗鏟的理論生產(chǎn)能力高達240000m3/d,排土橋理論運輸能力高達25600m3/h,跨度（272.5±13.5）m,采高60m。3、 完善了適應性較強的間斷開采工藝和設備，包括鉆孔直徑達380?444mm的大型高效率牙輪鉆機；可在現(xiàn)場混制廉價炸藥和防水炸藥的裝藥車；大區(qū)微差爆破和擠壓爆破技術；機械鏟、液壓鏟和前裝機的斗容分別達 22?34m3、22?30m3和23m3;電機車的自重達150t，牽引機組粘重360t,自翻車載重180t,自卸汽車載重154?318t;以及相應的推土機、移道機、平路機、鏟運機等。4、發(fā)展了間斷挖掘設備配以移動式和半移動式破碎機與帶式輸送機構成的硬巖半連續(xù)生產(chǎn)工藝。破碎機能力達4000m3/h等。當?shù)V層接近地表時，使用露天開采的方式較為經(jīng)濟。礦層上方的土稱為表土。在尚未開發(fā)的表土帶中埋設炸藥，接著使用挖泥、挖土機、卡車等設備移除表土。這些表土則被填入之前已開采的礦坑中。表土移除后，礦層將會暴露出來，這時將礦塊鉆碎或炸碎，使用卡車將礦砂運往選煤廠做進一步處理。當?shù)V石開采完畢，在隔壁重復同樣的步驟。露天開采的方式可比地下開采的方式獲得較大比率的煤礦，因為較多的礦層被利用。露天開采煤礦可以覆蓋數(shù)平方公里的面積。世界約40%的煤礦生產(chǎn)使用露天開采方式。但在我國所占比例較小。我國的大部分露天煤礦都分布在內(nèi)蒙古、山西境內(nèi)。內(nèi)蒙古有4個，分別為伊敏露天煤礦、霍林河露天煤礦、元寶山露天煤礦和準格爾露天煤礦。山西境內(nèi)有1個，即平朔安太堡露天煤礦。二、露天礦開采工藝露天開采是先將覆蓋在礦體上面的土石剝離，自上而下把礦體分為若干梯段，直接在露天進行采礦的方法。為選擇露天礦開拓方案及確定有關參數(shù)而進行的設計為露天礦開拓設計。主要包括穿孔爆破、采裝、運輸和排土。這四項工作的好壞及它們之間的配合如何，是露天采礦的關鍵。穿孔爆破是在露天采場礦巖內(nèi)鉆鑿一定直徑和深度的定向爆破孔，以炸藥爆破，對礦巖進行破碎和松動。穿孔設備主要有沖擊式鉆機、潛孔鉆機和牙輪鉆機等，多用銨油炸藥、漿狀抗水炸藥和乳化炸藥及粒狀乳化炸藥。采裝工作是用人工或機械將礦巖裝人運輸設備，或直接卸到指定地點的作業(yè)。常用的設備是挖掘機（有多斗和單斗巧類）、輪斗鏟和前端式裝載機，廣泛采用的為單斗挖掘機。分段運輸工作是將露天采場的礦、巖分別運送到卸載點（或選礦廠）和排土場，同時把生產(chǎn)人員、設備和材料運送到采礦場。主要運輸方式有鐵路運輸、公路運輸、輸送機運輸、提升機運輸，還有水力運輸和用于崎嶇山區(qū)的索道運輸。排土工作系指從露天采場將剝離覆蓋在礦床上部及其周圍的大量表土和巖石，運送到專門設置的場地（如排土場或廢石場）進行排棄的作業(yè)。排土方法依其排土設備的不同，分為推土犁推土、推土機排土、前裝機排土和拖拉鏟運機或索斗鏟排土等。推土場應選擇在盡量靠近采礦場，少占農(nóng)田的位置，有條件的應放置在山谷、洼地處。環(huán)境保護和造田、還田。露天煤礦開采工藝見表3-5。露天開采有以下優(yōu)缺點：⑴優(yōu)點：受開采空間限制小，可采用大型機械設備，有利于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，大大提高了開采強度和礦石產(chǎn)量。資源采出率高、勞動生產(chǎn)率高，因其作業(yè)條件好，機械化程度高，所以勞動生產(chǎn)率比地下開采低品位礦石的勞動生產(chǎn)率高；生產(chǎn)成本低，露天開采的成本一般比地下開采的成本低50%?75%,有利于大規(guī)模開采低品位礦石；開采條件好，作業(yè)場所比較安全；建設速度快，單位礦石基建投資較低。我國大中型露天礦基建一般需要3?4年，而大型的地下礦基建時間要7?10年。一般大型露天礦單位礦石基建投資比地下礦要低1?3倍。(2)缺點：占用土地多，地表被破壞，環(huán)境受到污染；受氣候因素影響大，如嚴寒、冰雪、酷熱和暴雨等對露天開采有一定影響；對礦床的埋藏條件要求嚴格，在埋藏較深的礦床，露天開采范圍受到限制。三、露天礦安全開采要求滿天礦開采需剝離大量土巖，以揭露礦體。剝離位與采礦量的比值稱剝采比，是衡量露天開采經(jīng)濟效果的重要指標(單位是m3/m3、m3/t)。最深的露天礦采深已達800m。根據(jù)地形，采場在上部境界封閉圈以上的部分稱山坡露天礦，封閉圈以下的部分稱凹陷露天礦。露天采場內(nèi)的礦巖通常劃分為一定高度的分層，每個分層構成一個臺階，以進行剝離和采礦。生產(chǎn)過程由礦巖松碎、采裝、運輸和卸載（卸礦和排土）組成。較松散的礦巖可用不經(jīng)破碎，直接用采裝設備挖掘。臺階開采時劃分為一定寬度的條帶，稱采掘帶。在采掘帶中，進行采掘作業(yè)的部分稱采掘工作面，具備采運條件的采掘帶稱工作線。具有正常采掘條件的臺階稱工作臺階。由若干工作臺階組成的露天礦邊幫稱工作幫。為進行正常生產(chǎn)，工作臺階需有足夠的寬度，以布置穿孔、爆破、采礦、運輸設備，構成工作平臺或工作平盤。工作幫假想平面和水平面的夾角稱工作幫坡角。不進行礦山作業(yè)的露天礦邊幫稱非工作幫。非工作幫上常設置供運輸用的運輸平臺、截攔塊石滾落的安全平臺和清掃滾落塊石的清掃平臺。非工作幫常是露天采場開采結束時的最終邊坡或最終邊幫。后者與地表的交線稱上部境界線。與露天礦底面的交線稱下部境界線。通過上部境界線和下部境界線的假想斜面和水平面的交角稱最終邊坡角。露天開采應遵循自上而下的開采順序，分臺階開采，并堅持“采剝并舉，剝離先行”的原則。設計規(guī)定保留的礦（巖）柱、掛幫礦體，在規(guī)定的期限內(nèi)，未經(jīng)技術論證禁止開采或破壞；采剝和排土作業(yè)，禁止對深部開采或鄰近礦山造成水害和其他潛在安全隱患。露天礦山，尤其是深凹露天礦山，應設置專用的防洪、排洪設施；在礦山鐵路或道路兩側堆放物品時，應堆放穩(wěn)固，且堆放物的邊緣與鐵路建筑接近限界、道路路面邊緣等保持安全距離；任何人禁止擅自移動和毀壞礦山的測量基點；需要移動或報廢測量基點時，應經(jīng)礦山土地質(zhì)測量部門同意，并經(jīng)主管礦長批準；露天礦邊界應設可靠的圍欄或醒目的警示標志，防止無關人員誤人。在露天礦邊界2m范圍內(nèi)，如有可能危及人員安全的樹木及其他植物、不穩(wěn)固材料和巖石等，應予清除。露天礦邊界上覆蓋的松散巖土層厚度超過2m時，其傾角應小于自然安息角；因大霧、炮煙、塵霧和照明不良而影響能見度，或因暴風雨、雪或有雷擊危險不能堅持正常生產(chǎn)時，應立即停止作業(yè)；威脅人身安全時，人員應轉(zhuǎn)移到安全地點；設備的走臺、梯子、地板以及人員通行和操作的場所，應保持整潔和通行安全。禁止在設備的頂棚存放雜物，并應及時清除上面的石塊；露天采場應有人行通道，并應有安全標志和照明裝置。上、下臺階之間，可設帶扶手的梯子、臺階（踏步）或路塹作人行通道。采掘、運輸、排土或其他設備，其主開關送電、停電或啟動設備時，應由操作人員呼喚應答，確認無誤方可進行操作。使用采掘、運輸、排土和其他機械設備，應遵守下列規(guī)定：設備運轉(zhuǎn)時，禁止對其轉(zhuǎn)動部分進行檢修、注油和清掃；設備移動時，禁止人員上、下；在可能危及人員安全的地點，禁止有人停留或通行；終止作業(yè)時，應切斷動力電源，關閉水、氣閥門；檢修設備應在關閉啟動裝置、切斷動力電源和設備完全停止運轉(zhuǎn)的情況下進行，并應對僅靠設備的運動部件和帶電器件設備護欄。在切斷電源處，電源開關應加鎖或設專人監(jiān)護，并應懸掛〃有人作業(yè)，不準送電