东北大学露天矿山开采工艺与安全技术稿件－张绍志

露天矿山开采工艺与安全技术东北大学张绍志第一章露天开采第一节露天开采概况与常用术语

一、开采概况

二、常用基本术语第二节露天开采境界确定

一、剥采比

二、经济合理剥采比的确定

三、确定露天开采境界原则

四、境界剥采比的计算方法

五、露天开采境界的确定方法

六、露天矿开采境界合理确定与安全的关系

第三节穿孔爆破

一、穿孔工作

二、爆破工作

第四节采装工作

一、单斗挖掘机的主要工作参数

二、工作面参数

目录—第一章1~4节目录—第一章5~9节

三、挖掘机生产能力

四、采装工作的安全要求第五节运输工作及安全要求一、自卸汽车行驶基本原理：二、运输计算三、公路分类和构造四、公路的平面要素五、公路纵断要素六、露天矿运输工作的安全要求第六节露天矿开拓一、公路运输开拓二、掘沟及工作线布置方式三、并段第七节排土工作

一、汽车运输——推土机排土

二、排土场复土造田及病害防治第八节露天矿排水和防毒

一、排水工作

二、防毒

目录—第二章1~4节

第九节露天矿边坡稳定

一、边坡失稳破坏类型

二、影响边坡稳定性的主要因素

三、岩体监测与岩体加固第二章矿山爆破安全技术第一节炸药爆炸基础

一、炸药的爆炸

二、炸药的反应形式第二节常用炸药一、起爆药二、单质猛炸药三、混合猛炸药四、炸药威力的衡量五、炸药的氧平衡设计目录—第二章5~7节第三节炸药的敏感度一、炸药的起爆能二、炸药的敏感度第四节起爆方法一、火雷管起爆二、电雷管起爆三、导爆管——雷管起爆四、导爆索起爆五、混合起爆第五节爆破器材的安全检验和销毁一、工业炸药的质量检验二、报废炸药的销毁三、起爆器材的安全检验第六节爆破器材安全管理一、爆破器材的贮存二、爆破的器材运输目录—第二章8~9节第七节爆破公害及安全措施一、爆破地震二、空气冲击波三、飞石四、爆破噪声五、有毒气体六、早爆七、拒爆第八节爆破事故与预防一、炸药库爆炸二、炸药燃烧和炮烟中毒三、爆炸材料过期造成迟爆第九节爆破安全基本规定一、爆破工作的基本规定二、安全评估三、装药工作规定四、填塞规定五、爆破警戒与信号六、爆破后的安全检查和处理第一节露天开采概况与常用术语

一、开采概况

露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点：

返回目录（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。（2）劳动生产率高。（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能（4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。（5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低。（6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安 全。（7）劳动条件较好，工作也较安全。（8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废 气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和 土壤有一定程度的污染。（9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山 地和农田且局部恶化生态环境。（10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。返回目录 根据矿床埋藏的地形条件及开采空间的不同，露天矿可分为山坡露天矿和深凹（凹陷）露天矿。露天开采境界封闭圈以上的为山坡露天矿，封闭圈以下的为深凹露天矿。 封闭圈：指露天开采境界与地表相交的封闭的上部界限。 台阶：露天开采时，通常需要把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。台阶是进行独立采剥作业的单元体。 台阶组成要素如下： （1）台阶上部平盘：是台阶上部的水平面； （2）台阶下部平盘：是台阶下部的水平面； （3）台阶坡面：台阶倾斜的面； （4）台阶坡顶线：为台阶上部平盘与台阶坡面的交线；（5）台阶坡底线：为台阶下部平盘与台阶坡面的交线；二、常用基本术语返回目录（6）台阶坡面角（α）：为台阶坡面与台阶下部平盘水平面之间的夹角；（7）台阶高度：台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离。 台阶的命名通常是以该台阶的下部平盘（装运设备站立平盘）的标高来表示。如图1－2所示。图1－1台阶构成要素图1－2台阶的开采和命名1－台阶上部平盘；2－台阶下部平盘；3－台阶坡面4－台阶坡顶；5－台阶坡底线；α－台阶坡面角；h－台阶高度返回目录露天开采所形形成的采坑、、台阶和露天天沟道的总和和称为露天矿矿场。开采时，将工工作台阶划分分成若干条带带逐条带顺次次开采，每一一条带叫采掘掘带。由结束开采工工作的台阶平平台、坡面和和出入沟底组组成的露天矿矿场的四周表表面称为非工工作帮或最终终边坡（图1－3中的AC、BF））。位于矿体体下盘一侧的的边帮叫底帮帮，位于矿体体上盘的一侧侧的边帮叫顶顶帮，位于矿矿体走向两端端的边帮叫端端帮。返回目录正在进行开采采和将要进行行开采的台阶阶所组成的边边帮叫工作帮帮（图1－3的DF）。。通过非工作帮帮最上一个台台阶的坡顶线线与最下一个个台阶的坡底底线所作的假假想斜面叫非非工作帮坡面面或最终帮坡坡面（图1－－3的AG、、BH）。最最终帮坡面与与水平面的夹夹角叫最终帮帮（边）坡角角。通过工作帮最最上一个台阶阶的坡底线与与最下一个台台阶的坡底线线所作的假想想斜面叫工作作帮坡面。（（图1－3中中DE）。工工作帮坡面与与水平面之间间的夹角叫工工作帮坡角。。最终帮坡面与与地表的交线线为露天矿的的最终境界线线。最终帮坡坡面与露天矿矿场底平面的的交线为底部部周界。上部部最终境界线线与下部最终终境界线所在在水平的垂直直距离为露天天矿场的最终终深度。非工作帮上的的平台，按用用途分为安全全平台、运输输平台和清扫扫平台。为了采出矿石石，一般需要要剥离大量的的岩石，采出出一吨矿返回目录石所需剥离的的岩石量叫剥剥采比，其单单位可用米3/米3、吨吨/吨等表示示。开拓是指建立立地表与露天天采场各生产产水平及各水水平之间的运运输通路。返回目录第二节露露天开采境界界确定一、剥采比1、平均剥采采比（图1－4a）是指露天开开采境界内总总的岩石量与与总矿石量之之比，即：（1－1）式中 np——平均剥采采比，米3／米3或吨/吨米3／吨；Vp——境界内总总岩石量，米米3或吨；Ap——境界总矿矿石量，米3或吨。返回目录pppAVn=2、分层剥采采比（图1－4b）是指境界内内某一水平分分层的岩石量量与矿石量之之比，即：（1－2）式中nf——分层剥采采比；Vf——水平分层层岩石量，米米3或吨；Af——境界内水水平分层的矿矿石量，米3或吨。3、生产剥采采比（图1—4c）是指露天矿矿某一生产时时期内所剥岩岩石量与所采采矿石量之比比，即（1－3）式中ns——境界剥采采比，米3／米3或吨/吨、米米3／吨；Vs——某一生产产时期内所剥剥岩石量，米米3或吨；As——某一生产产时期内采出出矿石量，米米3或吨。返回目录图1－4各各种剥采采比a－平均剥采采比；b－分分层剥采比；；c－生产剥剥采比；d－－境界剥采比比返回目录4、境界剥采采比（图1－－4d）是是指露天开采采境界增加单单位深度后引引起岩石增量量与矿石增量量之比。（1－4）式中nj——境界剥采采比，米3／米3或吨/吨、米米3／吨；ΔV——境界界延伸后所增增加的剥岩量量，米3或吨；ΔA——境界界延深后所增增加的矿石量量，米3或。5、、经经济济合合理理剥剥采采比比nj˙˙H，指指经经济济上上允允许许的的最最大大剥剥岩岩量量与与可可采采矿矿量量之之比比。。返回回目目录录1、、原原矿矿成成本本比比较较法法以原原矿矿作作为为计计算算基基础础，，使使露露天天采采出出原原矿矿成成本本等等于于地地下下采采出出原原矿矿成成本本，，露露天天开开采采矿矿石石成成本本如如下下式式：：CL＝γγ˙˙a＋＋n˙˙b（（1－－5））式中中CL———露露天天开开采采的的原原矿矿成成本本，，元元／／米米3a————露露天天开开采采纯纯原原矿矿成成本本，，元元／／米米3b————露露天天开开采采的的剥剥离离成成本本，，元元／／米米3γ————矿矿石石容容量量，，吨吨／／米米3n————剥剥采采比比，，米米3／米米3使露露天天开开采采原原矿矿成成本本不不超超过过地地下下开开采采成成本本，，即即：：γa＋＋nb≤≤γγ˙˙CD（1－－6））式中中CD———地地下下开开采采的的原原矿矿成成本本，，元元／／吨吨。。二、、经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定返回回目目录录满足足上上式式的的最最大大剥剥采采比比，，就就是是经经济济合合理理剥剥采采比比nj˙˙H：：米3／米米3（1－－7））上式式是是矿矿山山设设计计中中常常用用的的一一个个基基本本公公式式，，式式中中要要求求数数据据少少，，数数据据来来源源比比较较方方便便，，但但它它没没有有考考虑虑露露天天开开采采与与地地下下开开采采在在矿矿石石损损失失与与贫贫化化方方面面的的差差别别。。2、、金金属属成成本本比比较较法法这种种方方法法是是用用选选矿矿或或冶冶炼炼后后金金属属产产品品量量作作为为计计算算基基础础，，其其关关系系式式如如下下：：（1－－8））DL、DD－分分别别是是露露天天开开采采和和地地下下开开采采时时每每吨吨原原矿矿分分摊摊的的采采矿矿、、选选矿矿、、冶冶炼炼生生产产成成本本（（露露天天开开采采不不包包括括剥剥离离成成本本）），，元元／／吨吨；；返回回目目录录DL、DD－分分别别是是露露天天开开采采和和地地下下开开采采时时每每吨吨原原矿矿分分摊摊的的采采矿矿、、选选矿矿、、冶冶炼炼生生产产成成本本（（露露天天开开采采不不包包括括剥剥离离成成本本）），，元元／／吨吨；；KL、KD－分分别别是是露露天天开开采采与与地地下下开开采采时时每每吨吨原原矿矿的的金金属属产产出出率率，，吨吨／／吨吨；；n－－剥剥采采比比，，米米3／米米3；b－－剥剥离离成成本本，，元元／／米米3；γ－－矿矿石石容容量量，，吨吨／／米米3。经济济合合理理剥剥采采比比为为（1－－9））公式式（（1－－9））计计算算时时考考虑虑到到露露天天开开采采与与地地下下开开采采在在贫贫化化率率上上的的差差别别，，但但仍仍没没有有考考虑虑两两者者在在工工业业矿矿石石在在回回收收率率方方面面的的差差别别，，此此计计算算方方法法数数据据来来源源较较困困难难。。返回目录录3、储量量盈利比比较法这种方法法是以矿矿石工业业储量做做为计算算基础，，使露天天开采矿矿石盈利利等于地地下开采采矿石盈盈利。其其关系式式为：γ———矿石容容量，吨吨／米3；n———剥采比比，米3／米3；b———剥离成成本，元元／米3；UL、UD——分别别为露天天开采和和地下开开采时每每吨工业业储量矿矿石所获获盈利，，元／吨吨。其经济合合理剥采采比：（1－10）返回目录录4、矿床床只用露露天开采采的价格格法若原矿的的售价为为P0，则有：：γ˙a＋＋n˙b≤γ˙˙P0经济合理理剥采比比为：（1－11）返回目录录露天开采采境界的的延深，，可获得得较多的的矿量，，但相应应要增加加较大的的剥岩量量。开采采境界的的确定，，实际上上是对剥剥采比的的控制，，使之不不超过经经济合理理剥采比比。1、境界界剥采比比不大于于经济合合理剥采采比（1）露露天———地下联联合开采采矿床临临近露天天开采境境界那层层矿岩，，要露采采成本低低于地采采成本，，境界可可以向下下沿深，，当两者者成本相相等时作作为露采采极限。。此时：：∆A˙aγ＋∆∆V˙b＝∆A˙CDγ＝（（CD－a））（1－12）式中∆∆V——露露天开采采境延深深后所增增加岩石石量，米米3；∆A———露天开开采境延延深后所所增加矿矿石量，，米3；三、确定定露天开开采境界界原则返回目录录bγ其余符号号意义同同前。等等式的左左端为境境界剥采采比，右右端为经经济合理理剥采比比，即：：（1－13）如果矿床床是露天天、地下下联合开开采，此此时开采采全矿床床的总经经济效益益（成本本或盈利利）最佳佳。图1－－5原原则则的最初初含义返回目录录（2）采采用单一一露天开开采，因因露天开开采至临临近境界界那一层层面时，，若开采采矿石盈盈利为零零，则上上部开采采均盈利利，而向向下继续续开采则则亏损，，故开采采到境界界剥采比比等于经经济合理理剥采比比时，其其全矿床床开采盈盈利最佳佳。以上结论论，可通通过严密密的推导导而获得得，此处处从略。。此原则则在设计计中普遍遍得到应应用。2、其它它原则此外尚有有平均剥剥采比不不大于经经济合理理剥采比比、生产产剥采比比不大于于经济合合理剥采采比原则则确定露露天开采采境界，，但因前前者经济济效果欠欠佳，后后者又难难以实现现，故在在实践中中极少采采用。返回目录（一）长露露天矿境界界剥采比的的计算1、面积比比法走向长的露露天矿，常常用横断图图应用面积积比法计算算境界剥采采比（图1－6），，深度H时时的境界剥剥采比为：：图1－6计算nj的面积比法法图图1－7线线段比法法的原理四、境界剥剥采比的计计算方法返回目录2、线段比比法上面的面积积比法需要要用求积仪仪求算面积积，工作很很繁琐。为为了简化计计算，可用用线段比法法。图1－7是表示一平平坦规则矿矿体，其水水平厚度为为m，倾角角α，顶帮帮边帮角为为γ，底帮帮边坡角为为β。abcd是采采深H的境境界，a1b1c1d1为深深度H－∆∆H的境界界；ag和和dh为cc1的平平行线。为为了计算境境界剥采比比，需分别别计算四边边形b1c1cb、、aa1b1b及d1dcc1的面积积∆A、∆∆V1及∆∆V2。根根据几何关关系有：∆A＝m˙˙∆H∆V1＝∆∆abe－－∆a1b1e＝1/2H(ctgγ＋ctgα)H－1/2(H－∆∆H)(ctgγ＋＋ctgαα)(H－－∆H)＝（ctgγ＋ctgα）˙˙H˙∆H－1/2（ctgγ＋ctgα˙∆∆H2∆V2＝∆∆dfc－－∆d1c1f＝（ctgβ－ctgα）˙˙H˙∆H－1/2（ctgβ－ctgα））˙∆H2返回目录境界剥采比比：=当∆H→0时，则：：Nj＝[（ctgγ＋ctgα））H＋（ctgβ－－ctgαα）H]／m＝（ae＋＋fd）／／bc＝（（gb＋ch）／bc（（1－－14）这就是说，，境界剥采采比nj可以用（gb＋ch）与bc线段的比比值来计算算。返回目录图1－8确定定nj的线线段比法以上是以简简单理想矿矿体为计算算基础，若若矿体复杂杂些如图1－8，，境界剥采采比的计算算步骤如下下：首要确定露露天矿底的的延深方向向，也就是是将本水平平露天矿底底的坡底线线与上水平平的下盘坡坡底线相连连，得CC0。以此为基基准线，依依次从a、、e、f、、g、h、、d作CC0的平行线，，交bc的的延长线于于a1、e1、f1、g1、h1、d1。这时，深深度H的境境界剥采比比：（1－15）返回目录（二）短露露天矿境界界剥采比的的计算对于走向短短的露天矿矿，为考虑虑端帮岩石石量的影响响，需用平平面图来计计算境界剥剥采比。图1－9平平面面图法的原原理图图1－－10求求nj的平面图法法以图1－9说明短露露天矿计算算境界剥采采比的原理理。图中假假设有一垂垂直柱状矿矿体，其水水平截面积积为S2。若若露露天天矿矿采采深深H时时的的底底平平面面D恰恰好好是是矿矿体体的的水水平平截截面面，，地地表表周周界界L在在xy平平面面上上的的投投影影响响积积为为S1。在在深深度度H－－△△H处处仍仍以以底底平平面面为为S2，此此境境返回回目目录录界与与地地表表交交线线为为Lˊˊ，，在在xy平平面面上上的的投投影影面面积积为为S1ˊ，，根根据据推推导导，，H深深时时的的境境界界剥剥采采比比为为：：（1－－16））上面面的的计计算算是是以以理理想想矿矿体体为为基基础础。。，，一一般般情情况况如如图图1－－10所示示，，（1－－17））返回回目目录录（一一））确确定定露露天天矿矿最最小小底底宽宽露天天矿矿最最小小底底宽宽应应满满足足采采装装运运输输设设备备的的要要求求。。目目前前我我国国绝绝大大多多数数矿矿山山以以自自卸卸汽汽车车运运输输为为主主，，故故只只介介绍绍汽汽车车运运输输最最小小底底宽宽的的计计算算。。若若采采用用折折反反式式调调车车，，则则：：Bmin＝＝Rcmin＋＋0.5bc＋＋2e＋＋0.5lc（（1－－18））式中中Rcmin————汽汽车车最最小小转转变变半半径径；；米米；；Bc————汽汽车车宽宽度度，，米米；；e————汽汽车车距距边边坡坡的的安安全全距距离离，，米米；；lc————汽汽车车长长度度，，米米。。若采采用用回回返返式式调调车车，，则则：：Bmin＝＝2（（Rcmin＋＋0.5bc＋＋e））（（1－－19））在确确定定开开采采境境界界时时，，若若矿矿体体厚厚度度小小于于最最小小底底宽宽，，底底平平面面按按最最小小底底宽宽绘绘制制；；若若矿矿体体厚厚度度大大于于最最小小底底宽宽不不多多，，则则以以矿矿体体厚厚度度为为最最低低水水平平底底宽宽；；若若矿矿体体宽宽度度远远大大于于最最小小底底宽宽，，露露天天矿矿底底的的位位置置主主要要以以境境界界内内可可采采矿矿量量尽尽量量大大而而剥剥岩岩量量最最小小确确定定之之。。五、、露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法返回目目录（二））选取取露天天矿边边坡角角最终边边坡角角的选选取，，对剥剥岩量量影响响很大大。在在保证证边坡坡稳定定的前前提下下，边边坡角角的选选取一一般按按类似似已进进行开开采矿矿山实实用的的边坡坡角选选取。。类比比法边边坡角角的选选取应应满足足安全全条件件和技技术条条件的的最小小边坡坡角值值。（三））确定定露天天开采采深度度1、长长露天天矿开开采深深度的的确定定露天矿矿走向向长度度大时时，首首先在在各地地质横横断面面图上上初定定开采采深度度，然然后再再用纵纵断面面图调调整露露天矿矿底部部标高高。（1））在各各地质质横断断面图图上初初步确确定露露天开开采深深度。。首先，，在横横剖面面图上上作出出若干干个深深度的的开采采境界界方案案（图1－－11）。依依据前前面选选定的的最小小底宽宽和边边坡角角，绘绘制开开采境境界图图。其次，，针对对各开开采深深度方方案，，用面面积比比法或或线段段比法法计算算其境境界剥剥采比比。最后将将各方方案的的境界界剥采采比与与开采采深度度绘成成关系系曲线线，与与经济济合理理剥采采比的的水平平线的的交点点深度度，就就是所所要求求的开开采深深度。。返回目目录图1－11长长露露天矿矿开采采深度度的确确定图图1－12厚厚矿矿体的的无剥剥离开开采H1－－最初初确定定的开开采深深度；；H2－－无剥剥离开开采的的深度度H3－－最终终的露露天开开采深深度至此，，完成成了一一个地地质横横断面面图上上露天天开采采理论论深度度的确确定。。按同同样的的方法法，可可将露露天矿矿床范范围内内所有有横断断面图图上的的理论论深度度都确确定下下来。。应当指指出，，在确确定厚厚矿体体的开开采深深度时时，鉴鉴于露露天矿矿底的的返回目目录位置不不易确确定，，有时时按矿矿体厚厚度而而不是是最小小底宽宽作图图（图图1－－12）），然然后继继续向向下无无剥岩岩采矿矿，直直至最最小底底宽为为止。。开采采深度度应是是最初初确定定深度度与无无剥离离开采采深度度之和和。（2））在地地质纵纵断面面图上上调整整露天天矿底底部标标高。。在各个个地质质横剖剖面图图上初初步确确定了了露天天开采采的理理论深深度后后，由由于各各剖面面的矿矿体厚厚度和和地形形变化化不等等，所所得开开采深深度也也不一一。将将各剖剖面图图上的的深度度投影影到地地质纵纵剖面面图上上，连连接各各点，，得出出一条条不规规则的的折线线（图图1－－13中的的虚线线）。。图1－－13在在地质质纵断断面图图上调调整露露天矿矿底平平面标标高——矿矿体界界线；；-------调调整前前的开开采深深度；；___调整后后的开开采深深度返回目目录为了便便于开开采和和布置置运输输线路路，露露天矿矿的底底平面面宜调调整至至同一一标高高。当当矿体体埋藏藏深度度沿走走向变变化较较大，，而且且长度度又允允许时时，其其底平平面可可调整整成阶阶梯状状。调调整的的原则则是，，使少少采出出的矿矿石量量与多多采出出的矿矿石量量基本本均衡衡；并并让剥剥采比比尽可可能小小。图图1－－14的实实线便便是调调整后后的设设计深深度。。图1－－14在在地地质纵纵剖面面图上上调整整露天天底平平面标标高返回目目录2、短短露天天矿开开采深深度的的确定定图1－15短短露天天矿开开采深深度的的确定定a－平平面图图；b――第ⅣⅣ勘探探线剖剖面图图；c―1－1‘辅辅助剖剖面图图对于于走走向向短短的的露露天天矿矿，，需需要要充充分分考考虑虑端端帮帮剥剥离离岩岩石石量量的的影影响响。。在在确确定定开开采采深深度度时时，，用用平平面面图图把把露露天天矿矿作作为为一一个个整整体体来来考考虑虑，，其其具具体体步步骤骤如如下下：：（1））根根据据矿矿体体形形状状和和己己确确定定的的经经济济合合理理剥剥采采比比，，选选定定几几个个可可能能的的深深度度方方案案H1、H2、H3………等等；；（2））针针对对每每一一个个深深度度方方案案，，在在相相应应的的分分层层平平面面图图上上，，按按选选定定的的最最小小底底宽宽并并参参照照矿矿体体形形状状，，绘绘出出该该水水平平的的底底部部周周界界D（（图图1－－15a））；；返回回目目录录（3））在在同同一一分分层层平平面面图图上上，，进进一一步步确确定定露露天天矿矿地地表表周周界界L及及边边坡坡上上矿矿岩岩接接触触线线的的垂垂直直投投影影在在各各横横剖剖面面图图及及纵纵剖剖面面图图上上，，按按选选定定的的边边坡坡角角作作边边坡坡线线（（图图1－－15b）），，找找出出每每条条边边坡坡线线与与地地形形及及矿矿岩岩接接触触线线交交点点，，然然后后投投影影到到分分层层平平面面图图上上（（图图上上的的a、、b、、c、、f点点））。。在在没没有有剖剖面面的的地地方方，，则则在在分分层层平平面面图图上上，，选选有有代代表表性性的的各各点点作作垂垂直直于于底底部部周周界界的的辅辅助助剖剖面面（（图图1－－15c的的1－－1‘‘）），，然然后后在在辅辅助助剖剖面面图图上上绘绘出出边边坡坡线线，，找找出出它它与与地地形形线线及及矿矿岩岩接接触触线线的的交交点点，，再再投投影影到到分分层层平平面面图图上上。。最最后后，，将将上上述述横横剖剖面面、、纵纵剖剖面面、、辅辅助助剖剖面面的的投投影影点点连连接接，，即即得得露露天天矿矿地地表表周周界界和和边边坡坡面面上上矿矿岩岩接接触触线线的的垂垂直直投投影影；；（4））按按平平面面图图法法计计算算各各深深度度方方案案的的境境界界剥剥采采比比nj.1、nj.2、nj.3、…………；；（5））绘绘制制境境界界剥剥采采比比nj随深度度H变变化的的关系系曲线线，在在曲线线上找找出境境界剥剥采比比nj等于绍绍济合合理剥剥采比比njh的深度度。这这一深深度就就是露露天矿矿的合合理开开采深深度。。返回目目录（四））绘制制露天天矿底底部周周界无论是是长露露天矿矿还是是短露露天矿矿，调调整后后的开开采深深度往往往不不再是是最初初方案案的深深度，，需要要重新新绘制制底部部周界界，如如图1－16所所示，，其步步骤为为：图1－16底底部周周界的的确定定Ⅰ~ⅨⅨ剖剖面线线；------理理论论周界界；—————最终终设计计周界界返回目目录（1））按调调整后后的露露天开开采深深度，，绘制制该水水平的的地质质分层层平面面图；；（2））在各各横剖剖面、、纵剖剖面、、辅助助剖面面图上上，按按所确确定的的露天天开采采深度度绘出出境界界；（3））将各各剖面面图上上露天天矿底底部周周界投投影到到分层层平面面图上上，连连接各各点，，得出出理论论上的的底部部周界界（图图1－－16上的的虚线线）；；（4））为了了便于于采掘掘运输输，初初步得得出的的理论论周界界，尚尚需进进一步步修整整，修修整的的原则则是：：①底底部周周界要要尽量量平直直，弯弯曲部部分要要满足足运输输设备备对对曲曲率半半径的的要求求；②露露天矿矿底的的长度度应满满足运运输线线路的的要求求，特特别是是采用用铁铁路运运输的的矿山山，其其长度度要保保证列列车正正常出出入工工作面面。这样得得出的的底部部周界界，就就是最最终的的设计计周界界，如如图1－16的的实线线所示示。返回目目录（五））绘制制露天天矿开开采终终了平平面露天矿矿开采采终了了平面面图的的绘制制方法法是：：（1））将上上述露露天矿矿底部部周界界绘在在透明明纸上上。（2））将透透明纸纸覆于于地形形图上上，然然后按按边坡坡组成成要素素，从从底部部周界界开始始，由由里向向外依依次给给出各各个台台阶的的坡底底线（（图1－－17）。很很明显显，露露天矿矿深部部各台台阶的的坡底底线在在平面面图上上是闭闭合的的，而而处在在地表表以上上的则则不能能闭合合，但但要便便其末末端与与相同同标高高的地地形等等高线线密接接。（3））在图图上布布置开开拓运运输线线路。。（4））从底底部周周界开开始，，由里里向外外依次次绘出出各个个台阶阶的坡坡面和和平台台。绘绘制时时，要要注意意倾斜斜运输输道和和各台台阶的的连接接。在在圈定定各个个水平平时，，应经经常用用地质质横、、纵剖剖面图图和分分层平平面图图校核核矿体体边界界，以以使在在圈定定的范范围内内矿石石量多多而剥剥岩量量少。。此外外，各各水平平的周周界还还要满满足运运输工工作的的要求求。返回目目录当开采采方案案简单单或设设计技技术成成熟时时，上上述2、3、4步可可以合合并，，亦即即绘出出露天天矿底底部周周界后后，根根据选选定的的开拓拓运输输方式式及出出入沟沟口位位置，，自里里向外外绘出出各个个台阶阶的平平台和和坡面面，一一次绘绘出露露天矿矿开采采终了了平面面图。。图1－17初初步步圈定定的露露天矿矿开采采终了了平面面图返回目目录（5））检查查和修修改上上述露露天开开采境境界。。由于于在绘绘图过过程中中，原原定的的露天天开采采境界界常受受开拓拓运输输线路路影响响而有有变动动，因因而需需要重重新计计算其其境界界剥采采比和和平均均剥采采比，，检查查它们们是否否合理理。假假如差差别太太大，，就要要重新新确定定境界界。此此外，，上述述境界界还要要根据据具体体条件件进行行修改改。例例如，，当境境界内内有高高山峻峻岭时时，为为了大大幅度度减小小剥采采比，，就需需要避避开高高山部部位；；又如如，当当境界界外所所剩矿矿量不不多，，若全全都采采出所所增加加的剥剥采比比又不不大，，则宜宜扩大大境界界，全全部用用露天天开采采。返回目录六、露天矿矿开采境界界合理确定定与安全的的关系由于开采是是从上向下下逐台阶开开采，致使使上部台阶阶先期开采采到境界，，部分形成成固定边坡坡，而且要要求在较长长时间内保保持稳定，，不发生大大量滑坡。。从操作上上讲，最终终边坡角越越小越安全全。但最终终坡面角过过小，会在在开采过程程中增加大大量的剥岩岩量，导致致矿山经济济效益恶化化。如果加加大最终边边坡角，超超出了安全全稳定的角角度，会造造成边坡滑滑坡，危及及采场作业业人员的安安全。在国国内某大型型露天矿山山曾发生几几十万m3的滑坡事事故，给矿矿山造成很很大的经济济损失，因因此不能盲盲目加大最最终边坡角角，以防事事故发生。。国内一些些矿山的最最终边坡角角变化在35°~65°左右右。返回目录第三节穿穿孔爆破破一、穿孔工工作（一）凿岩岩机凿岩机主要要是应用在在坚硬的岩岩石中钻凿凿炮孔。它它的钻孔作作用为冲击击转动式的的。按照动动力划分，，又有风动动、电动、、内燃和液液压等类型型凿岩机。。露天矿山山主要用风风动凿岩机机，其类型型一般分以以下几种：：手持式凿岩岩机：其重重量较轻，，通常小于于20千克克，功率较较小，如Y－3。这这种凿岩机机适用于钻钻凿浅炮孔孔。操作时时，劳动强强度大，在在矿山中已已很少使用用。（二）凿岩岩台车凿岩台车是是随着采矿矿工业的发发展而出现现的一种新新型凿岩作作业设备。。它是将一一台或几台台凿岩机连连同自动推推进器一起起安装在特特制的钻臂臂或台架上上，并且有有行走机构构，使凿岩岩机作业实实现机械化化。按照凿岩台台车的用途途可分为平平巷掘进台台车，采矿矿台车，露露天开采台台车；按照照台车行走走机构可分分为轨轮，，轮胎和履履带式；按按照其架设设凿岩机台台数可分为为单机，双双机和多机机台车等。。返回目录（三）钢绳绳冲击钻机机目前，由于于生产能力力较低，所所以我国钢钢绳冲击钻钻机用量较较少。这种种钻机几乎乎不再生产产，现有的的钻机用在在不同性质质和不同坚坚固性的岩岩石中和在在局部勘探探中使用，，穿孔直径径150~350毫毫米，孔深深50米左左右。（四）潜孔孔钻机潜孔钻机同同钢绳冲击击钻机相比比，钻孔产产率高，机机械化程度度高，减少少了辅助作作业时间，，提高了钻钻机的作业业率，减轻轻了工人的的体力劳动动，工作安安全可靠，，由于潜孔孔钻机机动动灵活，设设备重量轻轻，投资费费用低，特特别是可以以通过钻凿凿各种斜孔孔来控制矿矿石品位，，能消除根根底、减少少大块，提提高爆破质质量。因此此，潜孔钻钻机目前在在国内外中中小型矿山山广泛使用用。潜孔钻机可可在中硬或或中硬以上上（f≥≥8）的矿矿岩中钻凿凿炮孔。露露天潜孔钻钻机都有独独立的行走走机构，按按其钻孔直直径和重量量，分为轻轻型，中型型和重型三三种。返回目录（五）牙轮轮钻机牙轮钻机是是在旋转钻钻机的基础础上发展起起来的一种种近代新型型钻孔设备备。1907年美国国石油工业业部门开始始使用牙轮轮钻机钻凿凿油井和天天然气井。。1939年，开始始试用于露露天矿。1946年年，试制成成功了液压压传动产生生轴压的牙牙轮钻机。。1949年，美国国采用压缩缩空气排渣渣，提高了了钻孔效率率并延长了了钻头的寿寿命。从而而推动了牙牙轮钻孔技技术的发展展，使之在在露天矿得得到实际的的应用。1965年年，出现了了锒嵌硬质质合金柱齿齿的牙轮钻钻头之后，，钻头寿命命显著提高高，并能在在花岗岩，，铁燧岩，，磁铁石英英岩等坚硬硬的矿岩中中钻孔，其其技术经济济指标优于于潜孔钻机机，因而使使牙轮钻机机在露天矿矿中获得了了广泛的应应用。美国国生产牙轮轮钻机主要要的机型为为45－R、60－－R等钻机机。苏联生生产十余种种，列为国国家标准有有四种，效效果较好的的有CBLLI－250mH。美国45－R钻钻机在铁矿矿穿孔，台台年穿爆量量可达400~500万吨；；60－R钻机台年年穿爆量可可达800~1000万吨，，一般为500~600万吨吨。返回目录爆破工作的的目的是破破碎坚硬的的实体矿岩岩，为采装装工作提供供块度适宜宜的挖掘物物。在露天天开采的总总费用中，，爆破费约约占15%~20%。此外，，爆破质量量的好坏，，对采装、、运输、粗粗碎等工序序也有较大大影响。露天矿山爆爆破的爆破破形式有浅浅孔爆破、、深孔爆破破、硐室爆爆破、药壶壶爆破及药药包外覆爆爆破（多用用于矿岩的的大块二次次破碎）。。（一）浅孔孔爆破浅孔爆爆破采采用的的炮孔孔直径径较小小，一一般为为30~75毫毫米左左右，，炮孔孔深度度一般般在5米以以下，，有时时可达达8米米左右右，如如用凿凿岩台台车钻钻孔，，孔深深还可可增加加。浅孔爆爆破主主要用用于生生产规规模不不大的的露天天矿或或采石石场、、硐石石、隧隧道掘掘凿、、二次次爆碎碎、新新建露露天矿矿山包包处理理、山山坡露露天单单壁沟沟运输输通路路的形形成及及其它它一些些特殊殊爆破破。二、爆爆破工工作返回目目录在正常常的小小台阶阶开采采中，，通常常采用用垂直直钻孔孔，有有的采采矿场场也采采用水水平钻钻孔，，以利利于孔孔底爆爆破扩扩孔时时岩渣渣的排排除，，并增增大装装药量量，达达到增增大爆爆破矿矿岩量量的效效果。。1、孔孔参数数：（1））底盘盘抵抗抗线W图1－－22水水平钻钻孔图图1－－23垂垂直钻钻孔小台阶阶垂直直钻孔孔的底底盘抵抵抗线线的概概念为为：炮炮孔中中心线线至坡坡底线线的最最短距距离。。作为为水平平钻孔孔的概概念则则是：：炮孔孔中心心线至至上部部平盘盘的最最小距距离。。返回目目录底盘抵抵抗线线的选选取，，与矿矿岩的的机械械物理理性质质有关关，矿矿岩较较硬，，则底底盘抵抵抗线线取小小值，，反之之取大大值。。按经验验法，，底盘盘抵抗抗线与与台阶阶高度度H的的关系系为：：W＝（（0.7~0.84））H（（米））（（1－20））必要时时可参参照下下面的的经验验公式式计算算：式中———炮炮孔直直径，，分米米；——装装药密密度，，克／／厘米米3；——装装药系系数，，0.6~0.8；；——炮炮孔临临近系系数，，一般般为0.7~1.4；——单单位炸炸药单单耗，，千克克／米米3。返回目目录（2））孔距距a孔距是是指同同列炮炮孔相相临炮炮孔间间的距距离。。有时时按钻钻孔直直径的的15~30倍倍根据据不同同矿岩岩的机机械物物理性性质不不同的的起爆爆方法法来确确定。。一般般情况况下按按底盘盘抵抗抗线与与邻近近系数数的关关系来来计算算。a＝＝mw（（1－21））式中a———孔孔距，，米；；m———邻近近系数数，一一般取取0.8～～2；；w———底盘盘抵抗抗线，，米。。临近系系数m值的的大小小是根根据矿矿岩性性质、、起爆爆方法法、对对爆破破块度度的要要求等等来确确定。。矿岩岩较坚坚硬难难爆，，应取取小值值，反反之取取大值值。在不不影影响响爆爆破破质质量量和和其其它它要要求求的的条条件件下下，，应应在在许许可可范范围围内内尽尽量量增增大大a值值。。在在大大区区微微差差爆爆破破时时，，在在炮炮孔孔负负担担爆爆破破面面积积不不变变的的情情况况下下，，适适当当增增大大炮炮孔孔邻邻近近系系数数，，一一般般会会改改善善爆爆破破效效果果，，降降低低大大块块率率。。但但a过过大大可可能能出出现现根根底底、、隔隔墙墙。。返回回目目录录（3））排排距距b采用用两两排排以以上上的的多多排排孔孔爆爆破破时时，，两两排排孔孔之之间间的的距距离离称称为为排排距距。。b＝＝（（0.8~0.9））a（（1－－22））当采采用用两两排排孔孔爆爆破破，，一一般般排排距距与与第第一一排排孔孔的的底底盘盘抵抵抗抗线线相相等等。。当当多多排排齐齐发发爆爆破破时时，，排排间间距距也也可可按按（（0.9~0.95））w选选取取。。因因其其后后排排孔孔爆爆破破时时，，受受爆爆堆堆的的夹夹制制作作用用，，适适当当减减小小抵抵抗抗线线或或增增加加装装药药量量，，以以保保证证爆爆破破质质量量。。（4））超深深为使爆爆破保保证质质量，，不致致在爆爆破处处底盘盘坡底底线处处残留留根底底，根根据矿矿岩机机械物物理性性质、、抵抗抗线的的大小小等因因素，，钻孔孔深度度要比比台阶阶高度度适当当加大大，这这一加加大深深度为为超深深。矿矿岩机机械物物理性性质决决定超超深值值的大大小。。一般般为台台阶高高度的的5%~20%左右右，如如矿岩岩可碎碎性好好，亦亦可进进行无无超深深爆破破。返回目目录2、装装药量量计算算浅孔爆爆破的的单位位炸药药消耗耗量可可按矿矿岩硬硬固性性、可可爆性性程度度不同同而选选取。。一般般变化化于0.3~0.5千克克／米米3左左右。。此数数据是是在一一些矿矿山实实际资资料中中大致致选取取。在在生产产实践践中，，要根根据实实际情情况适适当加加以调调整。。（1））单排排孔爆爆破时时装药药量的的计算算Q＝＝qaHW（（1－23））式中Q————炮孔孔装药药量，，千克克；q———单单位炸炸药消消耗量量，千千克／／米3；a———孔孔距，，米；；H———台台阶高高度，，米；；W———底底盘抵抵抗线线，米米。返回目目录（2））多排排孔爆爆破时时装药药量计计算多排孔孔爆破破时，，第一一排孔孔装药药量按按式1－23计计算，，从第第二排排起，，因受受前排排矿岩岩夹制制作用用，装装药量量要适适当增增加，，要可可用下下式计计算：：Q＝KqabH（（1－24）式中b——炮炮孔排距，，米；K——矿矿岩阻力夹夹制系数，，采用齐发发爆破时，，取K＝＝1.2~1.5，采用用微差爆破破时，取K＝1.0~1.2，第第二排孔取取下限，以以后各排根根据实际情情况适当增增加。但不不能因药量量增加过大大，影响足足够的填塞塞长度，以以防止上穿穿飞炮。返回目录3、填塞炮孔充填长长度通常不不应小于药药包中心至至自由面的的最小距离离。充填长长度与所要要求的爆破破效果、炮炮孔直径、、底盘抵抗抗线、装药药高度、爆爆破矿岩性性质等有关关。填塞长度Lt可按下式计计算：Lt＝（8~20））d（（1－－25）式中d———炮孔直直径，米。。一般情况下下，当孔深深在1.5米以下时时，填塞长长度不应小小于孔深的的一半，如如孔深大于于1.5米米时，孔深深长度不能能小于0.75米。。返回目录（二）深孔孔爆破深孔爆破就就是用钻孔孔设备钻凿凿较深的钻钻孔，作为为矿用炸药药的装药空空间的爆破破方法。露露天矿的深深孔爆破主主要以台阶阶的生产爆爆破为主。。深孔爆破的的钻孔设备备主要应用用潜孔钻和和牙轮钻。。其钻孔可可钻垂直深深孔，也可可钻倾斜炮炮孔。倾斜斜炮孔的装装药较均匀匀，矿岩的的爆破质量量较好，为为采装工作作创造好的的条件。为减少地震震效应和提提高爆破质质量，在一一定条件下下可采取大大区微差爆爆破，炮孔孔中间隔装装药或底部部空气间隔隔装药等措措施，以便便降低爆破破成本，取取得较好的的经济效益益。1、深孔爆爆破主要参参数爆破效果的的好坏是以以对爆破提提出的各项项要求指标标全面衡量量的结果，，爆破效果果好的爆破破应该是在在系统的综综合指标体体现上应较较佳。而爆爆破质量与与爆破安全全，又直接接受爆破参参数的影响响，选择合合理的爆破破参数至关关重要。返回目录图1－24工作面面炮孔的位位置a－炮孔布布置平面图图b－炮孔孔布置剖面面图H－台阶高高度；α－－坡面角；；β－炮孔孔倾角；D－孔径；；a－孔距距；Wp－－底盘抵抗抗线；b－行距；；lz填塞塞长度；lB装药长长度返回目录（1）底盘盘抵抗线底盘抵抗线线的选取主主要依据台台阶高度、、矿岩性质质、炮孔直直径及钻机机的安全条条件等全面面衡量。底底盘抵抗线线选取过大大，易出大大块、根底底；选取过过小，不仅仅增加钻孔孔工作量，，而且过多多消耗炸药药，在经济济上是不合合理的。当当前底盘抵抵抗线还没没有完善的的优化计算算方法，主主要靠经验验选取。按按设备的安安全条件：：W＝Hctgα+C（（1－26））式中W———底盘抵抗线线，米；H——台阶阶高度，米；；α——台阶坡坡面角，度；；C——炮孔孔中心至台阶阶坡顶线的安安全距离，C＝2~3米米。按经验公式：：W＝＝（25~45）d（（1－27）或W＝＝（0.6~0.8）H（（1－－28）式中d———炮孔直径，，米；H——台阶阶高度，米。。返回目录压碴爆破须考考虑碴体增加加的抵抗线，，并在前二式式计算中扣除除。扣除值：,米（（1－29）式中Wy———碴体厚度度折算附抵抗抗线值，米δ——碴体体平均厚度，，米；K——碴体体松散系数K＝1.3~1.5。（2）孔距距a与排距距b孔距a：：a＝mw（（1－30））式中m——邻近近系数，取1.0~2；w——底盘盘抵抗线，米米。排距b：：b＝（0.8~0.95））w(1－31)返回目录（3）超深超深的作用是是增加炮孔底底部的装药量量，以克服底底盘抵抗线的的阻力，主要要是为防止出出现根底。超超深一定要适适度。过小易易出现根底，，过大又使台台阶底部破碎碎严重，影响响下个台阶的的穿孔效率，，且浪费炮孔孔及炸药。超深一般控制制在底盘抵抗抗线的5%~30%。（4）炮孔充充填长度Lt充填长度指孔孔内药柱顶面面至孔口不装装药的距离。。利用它来充充填、塞惰性性材料，防止止孔内爆炸气气态产物在岩岩体未破裂前前从孔口溢出出，以提高炸炸药能量利用用率。炮孔连续装药药，充填长度度计算公式：：Lt＝（20~25）d(1－32)（5）单位炸炸药消耗量q单位炸药消耗耗量指每立方方米或每吨矿矿岩平均所需需的炸药量。。根据我国一一些大型露天天矿的统计指指标看，一般般变化在0.3~0.6公斤／米3之间，一些些难爆矿石可可达0.8~1.0公斤斤／米3左右右。返回目录（6）微差间间隔时间指在微差爆破破条件下，相相邻两段炮孔孔先后起爆的的间隔时间，，它是影响爆爆破作用的时时间因素，在在很大程度上上决定着微差差爆破的效果果。关于微差间隔隔时间的经验验计算公式很很多，但无一一不受其试验验条件的限制制，直接应用用尚有困难，，故此文不予予介绍。目前前，我国露天天矿一般多排排孔微差爆破破的间隔时间间在25~50毫秒。2、装药量计计算每个炮孔的装装药量，我国国露天矿山普普遍采用体积积公式计算，，单排孔爆破破时的装药量量计算：Q＝qWaH(1－33)返回目录多排孔爆破时时的装药量计计算：第一排孔按上上式计算，从从第二排孔起起可用下式计计算：Q＝KqabH(1－34)式中Q———每个炮炮孔的装药量量，公斤；K——矿岩岩阻力夹制系系数，采用齐齐发爆破量K＝1.2~1.5,采采用微差爆破破时K＝1.0~1.2。。3、装药结构构钻孔的装置结结构，普遍普普遍采用连续续柱状装药形形式。为防止止深部装药量量过分集中，，而上部装药药不足而产生生大块，在一一定条件下，，可采取分段段装药，以均均匀孔内炸药药分布，从而而达到提高爆爆破质量、降降低爆破成本本之目的。在中硬以下矿矿岩中，为增增加炸药在炮炮孔中爆炸能能的作用时间间，也可在孔孔中采取底部部空气装药，，以便改善矿矿岩的爆破块块度和降低炸炸药单耗。返回目录4、起爆顺序序布孔方式有正正方形布孔、、矩形布孔和和三角形布孔孔，起爆方式式如下：（1）平行顺顺序起爆将平行于台阶阶坡顶线布置置的炮孔按行行顺序起爆。。其优点是：：爆破前冲力力大，能克服服较大的底盘盘抵抗线；爆爆破崩落线明明显。缺点是是后冲及爆破破地震效应较较大等。若控制制爆破破震动动效应应，可可将同同排孔孔分段段起爆爆；为为了减减少边边界孔孔在爆爆破时时所受受到夹夹制作作用，，避免免