采矿概论(露天开采)1课件

露天矿开采安全与技术邓红卫露天矿开采安全与技术邓红卫1露天矿穿孔作业中深孔作业露天矿穿孔作业中深孔作业2穿孔爆破穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的块度。潜孔钻机钻孔牙轮钻机潜孔钻机穿孔爆破穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的3穿孔设备选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿岩性质、作业条件等。

穿孔设备数量计算：主要取决于矿山的采剥总量、钻机效率、工作制度。穿孔设备选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿4装药爆破作业浅孔装药爆破装药爆破作业浅孔装药爆破5⒈露天矿爆破方法⑴浅眼爆破法。

⑵深孔爆破法。根据起爆顺序和起爆时间的不同，又分为齐发爆破、秒差爆破、微差爆破。

⑶大爆破(或称硐室爆破法)。⒈露天矿爆破方法⑴浅眼爆破法。6爆堆的形状和高度、宽度和松散度，对采装、运输工作都有很大影响。爆破后，台阶工作面的形状要规整，不允许出现根底、伞岩等凹凸不平的现象，如图所示。爆破工作面根底、伞岩

1—爆堆；2—根底；3—伞岩爆堆形状和尺寸爆堆的形状和高度、宽度和松散度，对采装、运输工作都有很大影7爆破可能产生空气冲击波、爆炸震动波，以及爆破飞石，对露天矿的边坡、周围的建筑物和构筑物、人员和设备等造成危害。安全要求爆破可能产生空气冲击波、爆炸震动波，以及爆破飞石，对露天8光面爆破形成台阶坡面光面爆破施工面光面爆破形成台阶坡面光面爆破施9铲装运输作业铲装运输作业10

1—动臂；2—推压机构；3—斗柄；4—铲斗；5—开斗机构；6—回转平台；7—绷绳滑轮8—绷绳；9—天轮；10—提升钢绳；11—履带行走装置；12—斗底门；13—开斗电动机电铲结构1—动臂；2—推压机构；电铲结构11

1—铲斗；2—斗柄；3—铲斗油缸；4—斗柄油缸；5—动臂油缸；6—动臂7—操纵系统；8—回转机构；9—行走机构；10—上部机构

液压铲结构1—铲斗；2—斗柄；3—铲斗油缸；液压铲结构12

★汽车运输时最小工作平盘宽度，如图所示。Bmin=b+c+d+e+f+g

★铁路运输时最小工作平盘宽度，如图所示。

Bmin=b+c1+d1+e1+f+g汽车运输最小工作平盘宽度铁路运输最小工作平盘宽度★汽车运输时最小工作平盘宽度，如图所示。Bmi13

前装机铲运机前装机铲运机14矿区复垦作业矿区复垦作业15

一、废石场位置的选择1、占地面积少，不占或少占农田；2、安全；3、排土运距短；4、保护环境；5、总容积应与露天矿总剥岩量相适应。按剥离量所需的废石场有效容量为：废石场排土一、废石场位置的选择1、占地面积少，不占或少占16

排岩工艺可分为：汽车运输—推土机排岩、铁路运输—挖掘机排岩、排土犁排岩、前装机排岩、胶带排土机排岩。

1、汽车运输—推土机排岩汽车运输推土机废石场

汽车在废石场卸载

排岩工艺可分为：汽车运输—推土机排岩、铁路运17

废石场的安全防护与复垦⒈废石场的稳定性与防护

★常见的失稳现象是滑坡和泥石流。

废石场的安全防护与复垦⒈废石场的稳定性与防护18

⑴废石场的滑坡与防护措施★废石场的稳定性影响因素:

主要取决于废石场的地形坡度、排弃高度、基底岩层构造及其承压能力、岩土性质和堆排顺序。废石场滑坡类型

(a)—废石场内部的滑坡；

(b)—沿基底面的滑坡；

(c)—基底软弱层的滑动★废石场的滑坡防护措施①要先清除表土及软岩层，然后开挖成阶梯，以增强基底表面的抗滑力。⑴废石场的滑坡与防护措施★废石场的稳定性影19

②对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在基底之上，并设置排水工程将地下水引出废石场；③对倾斜度较大且光滑的岩石基底，可采用交叉式布点爆破，以增加其表面粗糙度；④用筑堤或其它疏导工程，拦截或疏引外部地表水不使其进入废石场，防止在基底表面形成大量潜流，产生较大的动水压力冲刷基底。⑤调整排弃顺序，对于地形上陡下缓的废石场，宜先从底部堆排或采取水平分段排弃，以保护废石场坡角的稳定性。②对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在20

⑵废石场泥石流防护措施废石场泥石流多与滑坡相伴而生。有降雨和地面沟谷流水时，废石场坡面受到冲刷，使滑坡迅速转化为泥石流而漫延。⑵废石场泥石流防护措施废石场泥石流多与滑坡相伴21

①泥石流的发生需具备三个基本条件：

★泥石流区含有丰富、松散的岩土来源；

★山坡地形陡峻并有较大的沟谷河床纵坡；

★泥石流区中上游有较大的汇水面积和充沛的水源。

②可采取的预防措施是：挡、拦、引、蓄。①泥石流的发生需具备三个基本条件：②22

⒉废石场对水质的污染与处理污染因性质不同可分为物理污染和化学污染。

★物理污染是由于化学性质不活泼的岩土颗粒或有机物被水携带进入河流、蓄水池或农田之中，如果含有放射性元素则污染危害更为严重。必须采取妥善的控制措施，切断外流污染渠道。

★化学污染大多产生酸性污水，其中硫化矿物是酸水的重要来源。对化学污染进行水质处理的方法有：⑴中和法：

⑵蒸馏法：

⒉废石场对水质的污染与处理污染因性质不同可分为23

⑶逆渗透法：

⑷离子交换法：

⒊废石场的复垦矿山土地复垦要因地制宜，根据地区气候、植物生长环境、经济地理条件和岩土的化学成份含酸程度，规划复垦土地的使用方式，以便制定复垦执行计划。

★农业复垦：将土地恢复供农业使用；

⑸冻结法：

⑹电渗析法：

⑶逆渗透法：⑷离子交换法：⒊废石场的复24

★林业复垦：恢复种植牧草和植被绿化，用于牧业生产，恢复生态平衡；★其他用途：将露天采矿场改造成水库、人工湖、养鱼池或尾矿池，开辟风景旅游区，以及恢复土地供建筑厂房使用等。★林业复垦：恢复种植牧草和植被绿化，用于牧业生★25

矿山土地复垦指标主要以土地复垦率表示，即

Kj=S/SP式中：Kj——土地复垦率；

SP——被矿山占用和破坏的土地数量；

S——复垦后可被利用的土地数量。废石场的复垦地点分为内部废石场(即露天矿采空区)和外部废石场(山坡或平地)。复垦的基本过程可分为复垦地点的准备、回填与平整和再植被等三个阶段。复垦方法应与露天开采工艺紧密结合协调进行，既能满足矿山生产要求，又符合复垦需要，使企业效益和社会效益最佳。矿山土地复垦指标主要以土地复垦率表示，即废石场的26露天开采的基本概念露天采场：露天开采过程中所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和。如图所示。

露天采场示意图露天开采的基本概念露天采场：露天开采过程中所形成的采坑、271—台阶上部平盘；2—台阶下部平盘；3—台阶坡面；4—台阶坡顶线；5—台阶坡底线；α—台阶坡面角；h—台阶高度；台阶构成要素示意图台阶要素1—台阶上部平盘；台阶构成要素示意图台阶要素28台阶的命名，通常以开采该台阶的下部平盘(即装运设备站立平盘)的标高表示。爆破带：开采时，通常将工作台阶划分成若干条带逐条顺次开采，每一条带称为爆破带。采掘带：挖掘机一次挖掘的宽度称为采掘带。

台阶的命名，通常以开采该台阶的下部平盘(即装运设备站立爆29

螺旋坑线开拓矿山工程发展程序

1—出入沟；2—开段沟；3—连接平台

开采顺序

30

最终边帮或最终边坡：位于最终境界时的非工作帮。如图中的AC、BF。底帮：位于矿体下盘一侧的边帮。顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮。端帮：位于矿体两端的边帮。

露天采场构成要素示意图1—工作平盘；2—安全平台；3—运输平台；4—清扫平台工作帮：由正在进行开采和将要进行开采的台阶所组成的边帮(图中的DE)。最终边帮或最终边坡：位于最终境界时的非工作帮。如图中底31

最终帮坡面：通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面(图中的AG、BH)。最终边坡角：最终帮坡面与水平面的夹角(图中的β、γ)。工作帮坡面：通过工作帮最上一个台阶的坡底线和最下一台阶坡的底线所作的假想斜面

(图中的DE)。工作帮坡角：工作帮坡面与水平面的夹角(图中的φ)。工作平盘：工作帮上进行采剥作业的平台。露天采场构成要素示意图1—工作平盘；2—安全平台；

3—运输平台；4—清扫平台

最终帮坡面：通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和32上部最终境界线：最终帮坡面与地面的交线(图中的A、B点)。下部最终境界线：最终帮坡面与露天采场底平面的交线(图中的G、H点)。最终边帮上的平台，按其用途分为安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台宽度一般约为台阶高度的1/3。

露天采场构成要素示意图1—工作平盘；2—安全平台；3—运输平台；4—清扫平台上部最终境界线：最终帮坡面与地面的交线(图中的A33运输平台宽度：依所采用的运输方式和线路数目决定。清扫平台宽度：一般每隔2～3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台，其宽度依所用的清扫设备而定，通常大于6米。

露天采场的封闭圈：由上部境界线最低点与水平面相交形成的闭合曲线。

露天采场示意图运输平台宽度：依所采用的运输方式和线路数目决定。清扫平台34露天矿开采步骤和矿山工程露天开采步骤：通常包括地面的场地准备、矿床的疏干和防排水、矿山基建、矿山生产以及地表的恢复利用等内容。

掘沟、剥离和采矿是露天矿在生产过程中三个重要的矿山工程。在露天矿，一般自上而下进行掘沟、剥离和采矿工作，上部水平依次推进到境界，下部水平顺次开拓和准备出来；掘沟、剥离和采矿三者之间是相互依存和相互制约的。露天矿开采步骤和矿山工程露天开采步骤：通常包括地面的场地35纵向采剥方法示意图纵向采剥方法示意图36

◆露天开采境界：指露天矿开采终了时(或某一时期)所形成的空间轮廓。如图所示。露天开采境界的范围由露天采矿场的地表境界、底部境界和四周边坡组成。某矿露天矿坑◆露天开采境界：指露天矿开采终了时(或某一时期)所形成的37一、剥采比的概念如图所示。露天开采境界对矿岩量的影响剥采比：每开采单位矿石量所需要剥离的岩石量。计量单位用m3/m3或m3/t或t/t表示。经济合理剥采比的确定剥采比是一个重要的技术经济指标，关系到采出矿石量、岩土剥离量以及矿山的生产规模、服务年限、生产成本等。一、剥采比的概念露天开采38二、剥采比的表示方法1、平均剥采比：指露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值。如图所示。各种剥采比(a)—平均剥采比(b)—分层剥采比

2、分层剥采比：指露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比。如图所示。二、剥采比的表示方法各种剥采比2、分层剥采比：指露天开采39⒊生产剥采比：指露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比。如图所示。各种剥采比(c)—生产剥采比(d)—境界剥采比⒋境界剥采比:指露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量与矿石增量之比。如图所示。⒊生产剥采比：指露天矿某一时期内所剥离的岩石量与各种40三、经济合理剥采比的比较法1、原矿成本比较法用原矿作为计算的基础，使露天开采出来的原矿成本等于地下开采成本。露天开采的原矿成本由纯采矿成本和剥离成本两部分组成。即：CL＝γa＋nb

式中，CL——露天开采的原矿成本，元/m3；

a——露天开采的纯采矿成本(不包括剥离)，元/t；

b——露天开采的剥离成本，元/m3；

γ——矿石容重，t/m3；

n——剥采比，m3/m3。三、经济合理剥采比的比较法1、原矿成本比较法露天开采的41露天开采的基本要求是：CL≤CD式中CD——地下开采的原矿成本，元/t。满足这一条件的经济合理剥采比为：※

影响成本变化的因素是多方面，应结合矿床条件综合考虑。※

应注意运输费、排水费的差别和进行必要的修正。

露天开采的基本要求是：CL≤CD满足这一条件的经济合理剥422、金属成本比较法用选矿或冶炼后产品的金属量作为计算的基础，使露天开采后经选、冶所得产品的金属成本等于地下开采产品的金属成本。即：式中：DL、DD——分别为露天开采和地下开采时每吨原矿所分摊的采矿、选矿、冶炼生产成本；

KL、KD——分别为露天开采和地下开采时每吨原矿的金属产出率；

n——剥采比；

b——露天开采的剥离成本。2、金属成本比较法即：式中：DL、DD——分别为露天开采43满足这一条件的经济合理剥采比为：根据矿山实际条件，有的只计算到精矿的金属成本，有的计算到冶炼后的金属成本。这这时就相应考虑选矿回收率、贫化率及冶炼回收率等指标。满足这一条件的经济合理剥采比为：根据矿山实际条件，有的443、储量盈利比较法以矿石的工业储量作为计算的基础，使露天开采出来的矿石盈利等于地下开采出来的矿石盈利。即：式中，UL，UD分别为露天开采和地下开采时每吨工业储量所获得的利润。满足这一条件的经济合理剥采比为：3、储量盈利比较法式中，UL，UD分别为露天开采和地454、价格法露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格。即：式中，P0表示原矿的价格满足这一条件的经济合理剥采比为：4、价格法式中，P0表示原矿的价格满足这一条件的经济合理剥46

一、境界剥采比不大于经济合理剥采比※使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采成本；※能使整个矿床开采的总经济效果(成本或盈利)最佳。露天开采境界对矿岩量的影响确定露天开采境界的原则露天开采境界的确定，实质上是对剥采比大小的控制，使之不超过经济合理剥采比。一、境界剥采比不大于经济合理剥采比露天开采境界对47二、平均剥采比不大干经济合理剩采比

三、最大生产剥采比不大于经济合理剥采比

二、平均剥采比不大干经济合理剩采比三、最大生产剥采比不大于48露天开采境界的确定方法确定露天矿底平面的最小底宽Bmin、底平面的位置、露天矿最终边坡角、开采深度、底部周界和开采终了平面范围。

一、露天矿底平面的位置按下列因素确定其位置：⑴可采矿量最大而剥岩量最小；⑵露天矿底宜置于矿体中间；⑶根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；⑷使边坡稳固且穿爆方便。露天开采境界的确定方法确定露天矿底平面的最小底宽Bmin49二、确定露天矿最小底宽

露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。

若采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。※

当采用回返式调车时，其底宽为：

Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e)

※

当采用折返式调车，其底宽为：

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

当矿体厚度m＜Bmin时，取Bmin为底平面的最小宽度；当m＞Bmin时，取m为底平面的最小宽度；当m＞＞Bmin时，取Bmin为底平面的最小宽度；二、确定露天矿最小底宽若采用汽车运输时，底宽应满足汽车调50三、选取露天矿最终边坡角

选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。图11—12露天矿的边坡组成露天矿最终边坡角可用类比法或计算方法，目前，己研制出相关的数学模型和电算程序。三、选取露天矿最终边坡角图11—12露天矿的边坡组成51对缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则最终边坡角应沿矿体下盘布置。

缓倾斜矿体下盘的边坡角四、确定露天矿开采深度⒈长露天矿开采深度的确定首先是在各地质横剖面图上初步确定开采深度。如图所示。对缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则最缓倾斜矿52首先，在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案。长露天矿开采深度的确定境界剥采比与深度的关系曲线

其次，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。

最后，将各