露天礦山開采工藝與安全技術(shù)

露天礦山開采工藝與安全技術(shù)第一節(jié)露天開采概況與常用術(shù)語一、開采概況露天開采是用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備在敞露的空間從事礦石開采作業(yè)。露天開采的特點(diǎn)是：采出礦石需將礦體周圍的巖石及覆蓋巖層剝掉，通過露天運(yùn)輸通道或地下井巷把礦石或巖石運(yùn)至地表。這種開采方法廣泛用于開采金屬礦、冶金輔助原料、建筑材料、化工原料及煤等礦床?；诼短扉_采是在敞露的空間從事礦床開采作業(yè)，與地下開采比較，它有如下特點(diǎn)：1）相對(duì)講，開采空間受限較小，有利于采用大型機(jī)械設(shè)備。機(jī)械化、自動(dòng)化水平較高，可提高礦山開采強(qiáng)度和礦石產(chǎn)量。2）勞動(dòng)生產(chǎn)率高。3）開采成本低，使大規(guī)模開采低品位礦石成為可能4）礦石損失貧化小，有利于地下礦產(chǎn)資源的回收。5）基建時(shí)間短，年產(chǎn)噸礦石的基建投資比地下開采低。6）對(duì)于高溫易燃礦體的開采，露天開采也較地下開采為安全。7）勞動(dòng)條件較好，工作也較安全。8）露天開采過程中可產(chǎn)生較大粉塵，自卸汽車運(yùn)行中排放廢氣，爆破后的巖石因含有害身分對(duì)與之打仗的大氣、水和泥土有一定水平的凈化。9）把大量剝離巖、土排棄到排土場(chǎng)，排土場(chǎng)占地面較占用山地和農(nóng)田且局部惡化生態(tài)環(huán)境。10）遇冰雪、暴雨等氣候，對(duì)露天開采有一定影響。二、經(jīng)常使用基本術(shù)語根據(jù)礦床埋藏的地形條件及開采空間的不同，露天礦可分為山坡露天礦和深凹（凹陷）露天礦。露天開采境界封閉圈以上的為山坡露天礦，封閉圈以下的為深凹露天礦。封閉圈：指露天開采境界與地表相交的封閉的上部界限。臺(tái)階：露天開采時(shí)，通常需要把礦巖劃分成一定厚度的水平分層，自上而下逐層開采，并保持一定的超前關(guān)系，在開采過程中各工作水平在空間上構(gòu)成了階梯狀，每個(gè)階梯就是一個(gè)臺(tái)階或稱為階段。臺(tái)階是進(jìn)行獨(dú)立采剝作業(yè)的單元體。露天開采所形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道的總和稱為露天礦場(chǎng)。開采時(shí)，將工作臺(tái)階劃分成若干條帶逐條帶順次開采，每一條帶叫采掘帶。由結(jié)束開采工作的臺(tái)階平臺(tái)、坡面和出入溝底組成的露天礦場(chǎng)的周圍外表稱為非工作幫或最終邊坡（圖1－3中的BF）。位于礦體下盤一側(cè)的邊幫叫底幫，位于礦體上盤的一側(cè)的邊幫叫頂幫，位于礦體走向兩真?zhèn)€邊幫叫端幫。正在進(jìn)行開采和將要進(jìn)行開采的臺(tái)階所組成的邊幫叫工作幫通過非工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所作的假想斜面叫非工作幫坡面或最終幫坡面。最終幫坡面與水平面的夾角叫最終幫（邊）坡角。通過工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡底線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所作的設(shè)想斜面叫工作幫坡面。工作幫坡面與水平面之間的夾角叫工作幫坡角。最終幫坡面與地表的交線為露天礦的最終境界線。最終幫坡面與露天礦場(chǎng)底平面的交線為底部周界。上部最終境界線與下部最終境界線所在水平的垂直間隔為露天礦場(chǎng)的最終深度。非工作幫上的平臺(tái)，按用途分為安全平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)和清掃平臺(tái)。第二節(jié)露天開采境界確定1、平均剝采比是指露天開采境界內(nèi)總的巖石量與總礦量之比。2、分層剝采比是指境界內(nèi)某一水中分層的巖石量與礦量之比。3、生產(chǎn)剝采比是指露天礦某一生產(chǎn)時(shí)期內(nèi)所剝巖石量所采礦石量之比。4、境界剝采比是指露天開采境界增加單位深度后引起石增量與礦石增量之比。第三節(jié)穿孔爆一、穿孔工作一）鑿巖機(jī)鑿巖機(jī)主要是應(yīng)用在堅(jiān)硬的巖石中鉆鑿炮孔。它的鉆孔作用為沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)式的。按照動(dòng)力劃分，又有風(fēng)動(dòng)、電動(dòng)、內(nèi)燃和液壓等類型鑿巖機(jī)。露天礦山主要用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，其類型一般分以下幾種：手持式鑿巖機(jī)：其重量較輕，通常小于20千克，功率較小，如－3這類鑿巖機(jī)合用于鉆鑿淺炮孔。操作時(shí)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，在礦山中已很少使用。二）鑿巖臺(tái)車鑿巖臺(tái)車是隨著采礦工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型鑿巖作業(yè)設(shè)備。它是將一臺(tái)或幾臺(tái)鑿巖機(jī)連同自動(dòng)推進(jìn)器一起安裝在特制的鉆臂或臺(tái)架上，并且有行走機(jī)構(gòu)，使鑿巖機(jī)作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。按照鑿巖臺(tái)車的用途可分為平巷掘進(jìn)臺(tái)車，采礦臺(tái)車，露天開采臺(tái)車；按照臺(tái)車行走機(jī)構(gòu)可分為軌輪，輪胎和履帶式；按照其架設(shè)鑿巖機(jī)臺(tái)數(shù)可分為單機(jī)，雙機(jī)和多機(jī)臺(tái)車等。三）鋼繩打擊鉆機(jī)目前，由于生產(chǎn)能力較低，所以我國(guó)鋼繩沖擊鉆機(jī)用量較少。這種鉆機(jī)幾乎不再生產(chǎn)，現(xiàn)有的鉆機(jī)用在不同性質(zhì)和不同堅(jiān)固性的巖石中和在局部勘探中使用，穿孔直徑150~350孔深0米左右。四）潛孔鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)同鋼繩打擊鉆機(jī)比擬，鉆孔產(chǎn)率高，機(jī)器化水平高，削減了輔助作業(yè)工夫，提高了鉆機(jī)的作業(yè)率，減輕了工人的膂力勞動(dòng)，工作平安牢靠，由于潛孔鉆機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，設(shè)備重量輕，投資費(fèi)用低，特別是可以通過鉆鑿各種斜孔來掌握礦石品位，能消除根底、削減大塊，提高爆破質(zhì)量。因此，潛孔鉆機(jī)目前在國(guó)表里中小型礦山廣泛使用。五）牙輪鉆機(jī)牙輪鉆機(jī)是在旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種近代新型鉆孔設(shè)備。二、爆破工作爆破工作的目的是破碎堅(jiān)硬的實(shí)體礦巖，為采裝工作提供塊度適宜的挖掘物。在露天開采的總費(fèi)用中，爆破費(fèi)約占15%-20%。此外，爆破質(zhì)量的好壞，對(duì)采裝、運(yùn)輸、粗碎等工序也有較大影響。露天礦山爆破的爆破形式有淺孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、藥壺爆破及藥包外覆爆破（多用于礦巖的大塊二次破碎）。一）淺孔爆破淺孔爆破采用的炮孔直徑較小，一般為30-75毫米擺布，炮孔深度一般在5米以下，有時(shí)可達(dá)8米擺布，如用鑿巖臺(tái)車鉆孔，XXX還可增加。淺孔爆破主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大的露天礦或采石場(chǎng)、硐石、隧道掘鑿、二次爆碎、新建露天礦山包處理、山坡露天單壁溝運(yùn)輸通路的形成及其它一些特殊爆破。二）深孔爆破深孔爆破就是用鉆孔設(shè)備鉆鑿較深的鉆孔，作為礦用炸藥的裝藥空間的爆破方法。露天礦的深孔爆破主要以臺(tái)階的生產(chǎn)爆破為主。深孔爆破的鉆孔設(shè)備主要應(yīng)用潛孔鉆和牙輪鉆。其鉆孔可鉆垂直深孔，也可鉆傾斜炮孔。傾斜炮孔的裝藥較勻稱，礦巖的爆破質(zhì)量較好，為采裝工作發(fā)明好的條件。為削減地動(dòng)效應(yīng)和提高爆破質(zhì)量，在一定條件下可采取大區(qū)微差爆破，炮孔中間隔裝藥或底部氛圍間隔裝藥等步伐，以便降低爆破成本，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。三）硐室爆破硐室爆破是將比較多或大量炸藥，裝在爆破硐室巷道內(nèi)進(jìn)行爆破的辦法。因其爆破量大，也叫硐室大爆破。露天礦僅在基本建設(shè)期間和在特定條件下使用。采石場(chǎng)在有條件且在采礦需求量很大時(shí)采用。硐室爆破可分松動(dòng)爆破和拋擲爆破兩大類。松動(dòng)爆破分弱松動(dòng)和強(qiáng)松動(dòng)爆破，拋擲爆破又分拋揚(yáng)、拋坍和定向拋擲爆破。第四節(jié)采裝工作采裝工作是露天開采生產(chǎn)過程中心環(huán)節(jié)。通俗的講，采裝的實(shí)際生產(chǎn)能力，基本就是礦山的生產(chǎn)能力。采裝工作，通常是用裝載設(shè)備將礦巖從爆堆中或?qū)嶓w中挖取，裝入運(yùn)輸中。露天礦用挖掘設(shè)備主要有：挖掘機(jī)、索斗鏟、液壓鏟和輪胎式前裝機(jī)。挖掘機(jī)和前裝機(jī)作業(yè)時(shí)應(yīng)遵守下列安全規(guī)定1）工作時(shí)不準(zhǔn)鏟裝超過斗容的大塊礦巖，不準(zhǔn)用鏟斗破大塊礦巖，不準(zhǔn)用鏟斗去挑挖工作面上的浮石和傘檐；2）禁止鏟斗從車輛駕駛室上方越過，卸載時(shí)要保持鏟平穩(wěn)；如發(fā)覺臺(tái)階坡面上有片幫或浮石塌落危險(xiǎn)時(shí)，必須迅速駛出危險(xiǎn)區(qū)，經(jīng)采取步伐排險(xiǎn)后，方準(zhǔn)連續(xù)作業(yè)；3）挖掘機(jī)電纜不得受到碾壓、撞擊、浸泡和小于90°彎曲；不準(zhǔn)用鏟斗牙挑撥電纜。第五節(jié)運(yùn)輸工作及安全要求露天開采礦山，礦山運(yùn)輸?shù)幕ㄍ顿Y總額約占總基建費(fèi)用的%左右，運(yùn)輸成本占礦山總成本的50%以上，可見運(yùn)輸工作的重要。尤其運(yùn)輸工作成為制約礦山生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)的露天礦，在合理地選擇運(yùn)輸類型，正確組織、加強(qiáng)運(yùn)輸管理工作，是保證露天礦正常生產(chǎn)和取得良好經(jīng)濟(jì)效益的必要條件。主要運(yùn)輸方式有以下幾種：1自卸汽車運(yùn)輸；2鐵路運(yùn)輸；3膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸；4斜坡提升運(yùn)輸；5聯(lián)合運(yùn)輸。露天礦運(yùn)輸工作的平安請(qǐng)求：1、汽車運(yùn)輸1）駕駛員必須嚴(yán)格執(zhí)行交通部頒布的交通規(guī)則和技術(shù)作規(guī)程，嚴(yán)禁無證駕駛。2）通向裝卸地點(diǎn)道路的坡度大于10%時(shí)，禁止汽車倒車行駛。3）卸礦汽車必須在車斗完全放穩(wěn)后方可行駛。4）挖掘機(jī)裝礦（巖）時(shí)，駕駛員身體不得露在駕駛室外。5）汽車在采場(chǎng)內(nèi)的行駛速率不得超過20公里/小時(shí)，在運(yùn)輸干線上應(yīng)不超過中速行駛。6）翻斗車車廂內(nèi)嚴(yán)禁乘人。7）雨雪天氣道路泥濘，路面較滑時(shí)，應(yīng)有防滑措施并速行駛，前后車距離應(yīng)大于0米。行駛時(shí)禁止急轉(zhuǎn)方向盤、急剎車、超車和拖掛其他車輛。必須拖掛時(shí)，應(yīng)采取有效的安全措施，并有專人指揮。大霧或路面結(jié)冰應(yīng)停止運(yùn)行。8）在山坡填方的彎道處、坡度較大的填方地段以及高堤上，道路外側(cè)應(yīng)設(shè)置護(hù)欄、擋車土堆等。9）卸礦平臺(tái)要有足夠的調(diào)車寬度。卸礦點(diǎn)必須有可靠擋車設(shè)施，其高度應(yīng)不小于輪胎直徑的五分之二，擋車設(shè)施須經(jīng)技術(shù)檢驗(yàn)合格，方準(zhǔn)使用。10）禁止溜車發(fā)動(dòng)車輛，下坡行駛中嚴(yán)禁空擋滑行，在坡道上停車時(shí)，要使用停車制動(dòng)。2、人力運(yùn)輸1）推車人員要隨時(shí)凝視著前方，在單軌道上推車要確對(duì)面沒有車輛時(shí)，方準(zhǔn)向前推車，以免發(fā)生拖車變亂2）一人只準(zhǔn)推一輛車，同方向推車時(shí)，兩車的間距不小于0米。3）自溜礦車由推車人隨時(shí)掌握車速，禁止放飛車。自溜放線路的坡度設(shè)計(jì)要符合設(shè)計(jì)規(guī)范。4）除推礦車的工人外，禁止任何人搭乘礦車，也禁止用沒有剎車裝置或剎車裝置失靈的礦車。第六節(jié)露天礦開拓露天礦床開拓就是樹立地面與露天礦場(chǎng)內(nèi)各工作水平和各工作水平之間的礦巖運(yùn)輸通路，及時(shí)準(zhǔn)備出新水平。露天礦床開拓與運(yùn)輸體式格局有密切干系。按運(yùn)輸體式格局，露天礦床開拓辦法主要分為：1）公路運(yùn)輸開拓；2）鐵路運(yùn)輸開拓；3）膠帶運(yùn)輸開拓；4）乎桐溜井開拓；5）提升機(jī)提升開拓。第七節(jié)排土工作礦山露天開采的一個(gè)重要特點(diǎn)就是要?jiǎng)冸x覆蓋在礦床上部及其周圍的表土和巖石，并將其運(yùn)至專設(shè)的場(chǎng)地排棄。這種接受排棄巖土的場(chǎng)地稱作排土場(chǎng)（或廢石場(chǎng)）。在排土場(chǎng)用一定方式進(jìn)行堆放巖土的作業(yè)稱為排土工作。第八節(jié)露天礦排水和防毒一、排水工作一）露天礦排水系統(tǒng)露天礦排水主要指排除進(jìn)入凹陷露天礦采場(chǎng)的地下水和大氣降水，它分為露天排水（明排）和地下排水（暗排）兩大類。二）露天礦排水方案選擇原則1）有條件的露天礦都應(yīng)當(dāng)盡量采用自流排水方案，必時(shí)可以專門開鑿部分疏干平峒以構(gòu)成自流排水系統(tǒng)。2）露天和井下排水方式的確定。對(duì)水文地質(zhì)條件復(fù)雜水量大的露天礦，首要問題是確定用露天排水方式（明排），還是井巷排水方式。當(dāng)不采用礦床預(yù)先疏干措施時(shí)，應(yīng)考慮井下排水方式為宜。3）露天采礦場(chǎng)是采用坑底集中排水還是分段截流永久泵站方式，應(yīng)經(jīng)綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。三）露天采場(chǎng)允許淹沒程度的確定四）露天采場(chǎng)正常排水量計(jì)算二、防毒露天開采一些對(duì)人體有害的礦石時(shí)，如硫化礦石、鉛類礦石等，可產(chǎn)生毒性礦塵或與空氣、水的作用產(chǎn)生有害物質(zhì)。放射性類礦石如長(zhǎng)時(shí)間接觸或放射量達(dá)到一定程度均可對(duì)人體造成傷害。為防止毒性礦塵引起的中毒、放射性礦塵引起的放射性病變，必須嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)。并采取完善的防塵措施，將塵降至安全標(biāo)準(zhǔn)以下，在作業(yè)中一定要按規(guī)定佩帶個(gè)體防護(hù)器具。第九節(jié)露天礦邊坡穩(wěn)定露天開采由于采出了有用礦物和剝離圍巖而構(gòu)成了露天采場(chǎng)。從經(jīng)濟(jì)概念出發(fā)應(yīng)把剝離量的圍巖緊縮到最小，使構(gòu)成的最終邊坡角最陡。從平安概念出發(fā)請(qǐng)求露天采礦場(chǎng)最終邊坡角盡可能的放緩以保持邊坡巖體穩(wěn)定。但放緩邊坡角就意味著必增大剝巖量提高采礦成本。所以確定最佳邊坡角，是露天設(shè)計(jì)中的主要組成部分。第十節(jié)炸藥爆炸基礎(chǔ)一、炸藥的爆炸1、爆炸現(xiàn)象爆炸是人們?nèi)粘Ｉ钪胁浑y見到的現(xiàn)象。例如車胎放炮、鍋爐脹裂、燃放鞭炮等都是爆炸?？梢哉J(rèn)為，物質(zhì)發(fā)生急劇變化并放出大量的能量對(duì)周圍介質(zhì)做機(jī)械功，同時(shí)可能伴隨聲、光、熱效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為爆炸。按照爆炸發(fā)生的原因，自然界各種爆炸現(xiàn)象可歸納為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸三大類。2、炸藥爆炸炸藥爆炸是一個(gè)化學(xué)回響反映過程，但炸藥的化學(xué)回響反映并不都是爆炸，必須具備一定條件的化學(xué)回響反映才是爆炸。二、炸藥的敏感度爆炸是炸藥在特定條件下的化學(xué)反應(yīng)過程，促使炸藥進(jìn)行爆炸反應(yīng)的條件稱為起爆條件。當(dāng)炸藥內(nèi)部處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，必須獲得必要的外能才會(huì)破壞這種穩(wěn)定狀態(tài)，使炸藥的各元素重新組合，發(fā)生爆炸反應(yīng)。引起炸藥爆炸的外能稱為起爆能，起爆能可以歸納為三類：熱能、機(jī)械能、