采礦概論(露天開采)1課件

露天礦開采安全與技術鄧紅衛(wèi)露天礦開采安全與技術鄧紅衛(wèi)1露天礦穿孔作業(yè)中深孔作業(yè)露天礦穿孔作業(yè)中深孔作業(yè)2穿孔爆破穿孔爆破：將礦巖從整體中分離出來，并破碎成適合的塊度。潛孔鉆機鉆孔牙輪鉆機潛孔鉆機穿孔爆破穿孔爆破：將礦巖從整體中分離出來，并破碎成適合的3穿孔設備選型：主要考慮露天礦的生產規(guī)模，其次考慮礦巖性質、作業(yè)條件等。

穿孔設備數量計算：主要取決于礦山的采剝總量、鉆機效率、工作制度。穿孔設備選型：主要考慮露天礦的生產規(guī)模，其次考慮礦4裝藥爆破作業(yè)淺孔裝藥爆破裝藥爆破作業(yè)淺孔裝藥爆破5⒈露天礦爆破方法⑴淺眼爆破法。

⑵深孔爆破法。根據起爆順序和起爆時間的不同，又分為齊發(fā)爆破、秒差爆破、微差爆破。

⑶大爆破(或稱硐室爆破法)。⒈露天礦爆破方法⑴淺眼爆破法。6爆堆的形狀和高度、寬度和松散度，對采裝、運輸工作都有很大影響。爆破后，臺階工作面的形狀要規(guī)整，不允許出現根底、傘巖等凹凸不平的現象，如圖所示。爆破工作面根底、傘巖

1—爆堆；2—根底；3—傘巖爆堆形狀和尺寸爆堆的形狀和高度、寬度和松散度，對采裝、運輸工作都有很大影7爆破可能產生空氣沖擊波、爆炸震動波，以及爆破飛石，對露天礦的邊坡、周圍的建筑物和構筑物、人員和設備等造成危害。安全要求爆破可能產生空氣沖擊波、爆炸震動波，以及爆破飛石，對露天8光面爆破形成臺階坡面光面爆破施工面光面爆破形成臺階坡面光面爆破施9鏟裝運輸作業(yè)鏟裝運輸作業(yè)10

1—動臂；2—推壓機構；3—斗柄；4—鏟斗；5—開斗機構；6—回轉平臺；7—繃繩滑輪8—繃繩；9—天輪；10—提升鋼繩；11—履帶行走裝置；12—斗底門；13—開斗電動機電鏟結構1—動臂；2—推壓機構；電鏟結構11

1—鏟斗；2—斗柄；3—鏟斗油缸；4—斗柄油缸；5—動臂油缸；6—動臂7—操縱系統(tǒng)；8—回轉機構；9—行走機構；10—上部機構

液壓鏟結構1—鏟斗；2—斗柄；3—鏟斗油缸；液壓鏟結構12

★汽車運輸時最小工作平盤寬度，如圖所示。Bmin=b+c+d+e+f+g

★鐵路運輸時最小工作平盤寬度，如圖所示。

Bmin=b+c1+d1+e1+f+g汽車運輸最小工作平盤寬度鐵路運輸最小工作平盤寬度★汽車運輸時最小工作平盤寬度，如圖所示。Bmi13

前裝機鏟運機前裝機鏟運機14礦區(qū)復墾作業(yè)礦區(qū)復墾作業(yè)15

一、廢石場位置的選擇1、占地面積少，不占或少占農田；2、安全；3、排土運距短；4、保護環(huán)境；5、總容積應與露天礦總剝巖量相適應。按剝離量所需的廢石場有效容量為：廢石場排土一、廢石場位置的選擇1、占地面積少，不占或少占16

排巖工藝可分為：汽車運輸—推土機排巖、鐵路運輸—挖掘機排巖、排土犁排巖、前裝機排巖、膠帶排土機排巖。

1、汽車運輸—推土機排巖汽車運輸推土機廢石場

汽車在廢石場卸載

排巖工藝可分為：汽車運輸—推土機排巖、鐵路運17

廢石場的安全防護與復墾⒈廢石場的穩(wěn)定性與防護

★常見的失穩(wěn)現象是滑坡和泥石流。

廢石場的安全防護與復墾⒈廢石場的穩(wěn)定性與防護18

⑴廢石場的滑坡與防護措施★廢石場的穩(wěn)定性影響因素:

主要取決于廢石場的地形坡度、排棄高度、基底巖層構造及其承壓能力、巖土性質和堆排順序。廢石場滑坡類型

(a)—廢石場內部的滑坡；

(b)—沿基底面的滑坡；

(c)—基底軟弱層的滑動★廢石場的滑坡防護措施①要先清除表土及軟巖層，然后開挖成階梯，以增強基底表面的抗滑力。⑴廢石場的滑坡與防護措施★廢石場的穩(wěn)定性影19

②對含水的潮濕基底，應將不易風化的剝離物堆排在基底之上，并設置排水工程將地下水引出廢石場；③對傾斜度較大且光滑的巖石基底，可采用交叉式布點爆破，以增加其表面粗糙度；④用筑堤或其它疏導工程，攔截或疏引外部地表水不使其進入廢石場，防止在基底表面形成大量潛流，產生較大的動水壓力沖刷基底。⑤調整排棄順序，對于地形上陡下緩的廢石場，宜先從底部堆排或采取水平分段排棄，以保護廢石場坡角的穩(wěn)定性。②對含水的潮濕基底，應將不易風化的剝離物堆排在20

⑵廢石場泥石流防護措施廢石場泥石流多與滑坡相伴而生。有降雨和地面溝谷流水時，廢石場坡面受到沖刷，使滑坡迅速轉化為泥石流而漫延。⑵廢石場泥石流防護措施廢石場泥石流多與滑坡相伴21

①泥石流的發(fā)生需具備三個基本條件：

★泥石流區(qū)含有豐富、松散的巖土來源；

★山坡地形陡峻并有較大的溝谷河床縱坡；

★泥石流區(qū)中上游有較大的匯水面積和充沛的水源。

②可采取的預防措施是：擋、攔、引、蓄。①泥石流的發(fā)生需具備三個基本條件：②22

⒉廢石場對水質的污染與處理污染因性質不同可分為物理污染和化學污染。

★物理污染是由于化學性質不活潑的巖土顆粒或有機物被水攜帶進入河流、蓄水池或農田之中，如果含有放射性元素則污染危害更為嚴重。必須采取妥善的控制措施，切斷外流污染渠道。

★化學污染大多產生酸性污水，其中硫化礦物是酸水的重要來源。對化學污染進行水質處理的方法有：⑴中和法：

⑵蒸餾法：

⒉廢石場對水質的污染與處理污染因性質不同可分為23

⑶逆滲透法：

⑷離子交換法：

⒊廢石場的復墾礦山土地復墾要因地制宜，根據地區(qū)氣候、植物生長環(huán)境、經濟地理條件和巖土的化學成份含酸程度，規(guī)劃復墾土地的使用方式，以便制定復墾執(zhí)行計劃。

★農業(yè)復墾：將土地恢復供農業(yè)使用；

⑸凍結法：

⑹電滲析法：

⑶逆滲透法：⑷離子交換法：⒊廢石場的復24

★林業(yè)復墾：恢復種植牧草和植被綠化，用于牧業(yè)生產，恢復生態(tài)平衡；★其他用途：將露天采礦場改造成水庫、人工湖、養(yǎng)魚池或尾礦池，開辟風景旅游區(qū)，以及恢復土地供建筑廠房使用等?！锪謽I(yè)復墾：恢復種植牧草和植被綠化，用于牧業(yè)生★25

礦山土地復墾指標主要以土地復墾率表示，即

Kj=S/SP式中：Kj——土地復墾率；

SP——被礦山占用和破壞的土地數量；

S——復墾后可被利用的土地數量。廢石場的復墾地點分為內部廢石場(即露天礦采空區(qū))和外部廢石場(山坡或平地)。復墾的基本過程可分為復墾地點的準備、回填與平整和再植被等三個階段。復墾方法應與露天開采工藝緊密結合協(xié)調進行，既能滿足礦山生產要求，又符合復墾需要，使企業(yè)效益和社會效益最佳。礦山土地復墾指標主要以土地復墾率表示，即廢石場的26露天開采的基本概念露天采場：露天開采過程中所形成的采坑、臺階和露天溝道的總和。如圖所示。

露天采場示意圖露天開采的基本概念露天采場：露天開采過程中所形成的采坑、271—臺階上部平盤；2—臺階下部平盤；3—臺階坡面；4—臺階坡頂線；5—臺階坡底線；α—臺階坡面角；h—臺階高度；臺階構成要素示意圖臺階要素1—臺階上部平盤；臺階構成要素示意圖臺階要素28臺階的命名，通常以開采該臺階的下部平盤(即裝運設備站立平盤)的標高表示。爆破帶：開采時，通常將工作臺階劃分成若干條帶逐條順次開采，每一條帶稱為爆破帶。采掘帶：挖掘機一次挖掘的寬度稱為采掘帶。

臺階的命名，通常以開采該臺階的下部平盤(即裝運設備站立爆29

螺旋坑線開拓礦山工程發(fā)展程序

1—出入溝；2—開段溝；3—連接平臺

開采順序

30

最終邊幫或最終邊坡：位于最終境界時的非工作幫。如圖中的AC、BF。底幫：位于礦體下盤一側的邊幫。頂幫：位于礦體上盤一側的邊幫。端幫：位于礦體兩端的邊幫。

露天采場構成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺；3—運輸平臺；4—清掃平臺工作幫：由正在進行開采和將要進行開采的臺階所組成的邊幫(圖中的DE)。最終邊幫或最終邊坡：位于最終境界時的非工作幫。如圖中底31

最終幫坡面：通過非工作幫最上一個臺階的坡頂線和最下一個臺階的坡底線所作的假想斜面(圖中的AG、BH)。最終邊坡角：最終幫坡面與水平面的夾角(圖中的β、γ)。工作幫坡面：通過工作幫最上一個臺階的坡底線和最下一臺階坡的底線所作的假想斜面

(圖中的DE)。工作幫坡角：工作幫坡面與水平面的夾角(圖中的φ)。工作平盤：工作幫上進行采剝作業(yè)的平臺。露天采場構成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺；

3—運輸平臺；4—清掃平臺

最終幫坡面：通過非工作幫最上一個臺階的坡頂線和32上部最終境界線：最終幫坡面與地面的交線(圖中的A、B點)。下部最終境界線：最終幫坡面與露天采場底平面的交線(圖中的G、H點)。最終邊幫上的平臺，按其用途分為安全平臺、運輸平臺和清掃平臺。安全平臺寬度一般約為臺階高度的1/3。

露天采場構成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺；3—運輸平臺；4—清掃平臺上部最終境界線：最終幫坡面與地面的交線(圖中的A33運輸平臺寬度：依所采用的運輸方式和線路數目決定。清掃平臺寬度：一般每隔2～3個臺階在四周的邊幫上設一清掃平臺，其寬度依所用的清掃設備而定，通常大于6米。

露天采場的封閉圈：由上部境界線最低點與水平面相交形成的閉合曲線。

露天采場示意圖運輸平臺寬度：依所采用的運輸方式和線路數目決定。清掃平臺34露天礦開采步驟和礦山工程露天開采步驟：通常包括地面的場地準備、礦床的疏干和防排水、礦山基建、礦山生產以及地表的恢復利用等內容。

掘溝、剝離和采礦是露天礦在生產過程中三個重要的礦山工程。在露天礦，一般自上而下進行掘溝、剝離和采礦工作，上部水平依次推進到境界，下部水平順次開拓和準備出來；掘溝、剝離和采礦三者之間是相互依存和相互制約的。露天礦開采步驟和礦山工程露天開采步驟：通常包括地面的場地35縱向采剝方法示意圖縱向采剝方法示意圖36

◆露天開采境界：指露天礦開采終了時(或某一時期)所形成的空間輪廓。如圖所示。露天開采境界的范圍由露天采礦場的地表境界、底部境界和四周邊坡組成。某礦露天礦坑◆露天開采境界：指露天礦開采終了時(或某一時期)所形成的37一、剝采比的概念如圖所示。露天開采境界對礦巖量的影響剝采比：每開采單位礦石量所需要剝離的巖石量。計量單位用m3/m3或m3/t或t/t表示。經濟合理剝采比的確定剝采比是一個重要的技術經濟指標，關系到采出礦石量、巖土剝離量以及礦山的生產規(guī)模、服務年限、生產成本等。一、剝采比的概念露天開采38二、剝采比的表示方法1、平均剝采比：指露天開采境界內巖石總量與礦石總量之比值。如圖所示。各種剝采比(a)—平均剝采比(b)—分層剝采比

2、分層剝采比：指露天開采境界內某一水平分層的巖石量與礦石量之比。如圖所示。二、剝采比的表示方法各種剝采比2、分層剝采比：指露天開采39⒊生產剝采比：指露天礦某一時期內所剝離的巖石量與所采出的礦石量之比。如圖所示。各種剝采比(c)—生產剝采比(d)—境界剝采比⒋境界剝采比:指露天開采境界增加單位深度所引起的巖石增量與礦石增量之比。如圖所示。⒊生產剝采比：指露天礦某一時期內所剝離的巖石量與各種40三、經濟合理剝采比的比較法1、原礦成本比較法用原礦作為計算的基礎，使露天開采出來的原礦成本等于地下開采成本。露天開采的原礦成本由純采礦成本和剝離成本兩部分組成。即：CL＝γa＋nb

式中，CL——露天開采的原礦成本，元/m3；

a——露天開采的純采礦成本(不包括剝離)，元/t；

b——露天開采的剝離成本，元/m3；

γ——礦石容重，t/m3；

n——剝采比，m3/m3。三、經濟合理剝采比的比較法1、原礦成本比較法露天開采的41露天開采的基本要求是：CL≤CD式中CD——地下開采的原礦成本，元/t。滿足這一條件的經濟合理剝采比為：※

影響成本變化的因素是多方面，應結合礦床條件綜合考慮。※

應注意運輸費、排水費的差別和進行必要的修正。

露天開采的基本要求是：CL≤CD滿足這一條件的經濟合理剝422、金屬成本比較法用選礦或冶煉后產品的金屬量作為計算的基礎，使露天開采后經選、冶所得產品的金屬成本等于地下開采產品的金屬成本。即：式中：DL、DD——分別為露天開采和地下開采時每噸原礦所分攤的采礦、選礦、冶煉生產成本；

KL、KD——分別為露天開采和地下開采時每噸原礦的金屬產出率；

n——剝采比；

b——露天開采的剝離成本。2、金屬成本比較法即：式中：DL、DD——分別為露天開采43滿足這一條件的經濟合理剝采比為：根據礦山實際條件，有的只計算到精礦的金屬成本，有的計算到冶煉后的金屬成本。這這時就相應考慮選礦回收率、貧化率及冶煉回收率等指標。滿足這一條件的經濟合理剝采比為：根據礦山實際條件，有的443、儲量盈利比較法以礦石的工業(yè)儲量作為計算的基礎，使露天開采出來的礦石盈利等于地下開采出來的礦石盈利。即：式中，UL，UD分別為露天開采和地下開采時每噸工業(yè)儲量所獲得的利潤。滿足這一條件的經濟合理剝采比為：3、儲量盈利比較法式中，UL，UD分別為露天開采和地454、價格法露天開采的單位產品成本不高于產品的銷售價格。即：式中，P0表示原礦的價格滿足這一條件的經濟合理剝采比為：4、價格法式中，P0表示原礦的價格滿足這一條件的經濟合理剝46

一、境界剝采比不大于經濟合理剝采比※使緊鄰露天開采境界那層礦巖的開采成本不大于地下開采成本；※能使整個礦床開采的總經濟效果(成本或盈利)最佳。露天開采境界對礦巖量的影響確定露天開采境界的原則露天開采境界的確定，實質上是對剝采比大小的控制，使之不超過經濟合理剝采比。一、境界剝采比不大于經濟合理剝采比露天開采境界對47二、平均剝采比不大干經濟合理剩采比

三、最大生產剝采比不大于經濟合理剝采比

二、平均剝采比不大干經濟合理剩采比三、最大生產剝采比不大于48露天開采境界的確定方法確定露天礦底平面的最小底寬Bmin、底平面的位置、露天礦最終邊坡角、開采深度、底部周界和開采終了平面范圍。

一、露天礦底平面的位置按下列因素確定其位置：⑴可采礦量最大而剝巖量最?。虎坡短斓V底宜置于礦體中間；⑶根據礦石品位分布，使采出的礦石質量最高；⑷使邊坡穩(wěn)固且穿爆方便。露天開采境界的確定方法確定露天礦底平面的最小底寬Bmin49二、確定露天礦最小底寬

露天礦最小底寬應滿足采裝運輸設備的要求，保證礦山工程正常發(fā)展。

若采用汽車運輸時，底寬應滿足汽車調車要求?！?/p>

當采用回返式調車時，其底寬為：

Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e)

※

當采用折返式調車，其底寬為：

Bmin=Rcmin+0.5bc+2e+0.5lc

當礦體厚度m＜Bmin時，取Bmin為底平面的最小寬度；當m＞Bmin時，取m為底平面的最小寬度；當m＞＞Bmin時，取Bmin為底平面的最小寬度；二、確定露天礦最小底寬若采用汽車運輸時，底寬應滿足汽車調50三、選取露天礦最終邊坡角

選擇時應同時考慮安全因素和經濟因素，在保證露天礦安全前提下，最終邊坡角盡可能大些，以減少剝離量。圖11—12露天礦的邊坡組成露天礦最終邊坡角可用類比法或計算方法，目前，己研制出相關的數學模型和電算程序。三、選取露天礦最終邊坡角圖11—12露天礦的邊坡組成51對緩傾斜礦體來說，若邊坡角大于礦體傾角，則最終邊坡角應沿礦體下盤布置。

緩傾斜礦體下盤的邊坡角四、確定露天礦開采深度⒈長露天礦開采深度的確定首先是在各地質橫剖面圖上初步確定開采深度。如圖所示。對緩傾斜礦體來說，若邊坡角大于礦體傾角，則最緩傾斜礦52首先，在各橫剖面圖上作出若干個深度的開采境界方案。長露天礦開采深度的確定境界剝采比與深度的關系曲線

其次，用面積比法或線段比法計算其境界剝采比。

最后，將各