露天矿开采程序

第一节掘沟掘沟是新台阶开采的开始在露天开采中，为使采矿场保持正常持续生产，需及时准备出新的工作水平，新水平的准备工作包括掘进出入沟、开段沟和为掘沟而在上水平所进行的扩帮工作掘沟类型：汽车运输掘沟

铁路运输掘沟无运输掘沟露天开采程序1/17/202411.凹陷露天矿掘沟包括：出入沟：连接上下两个水平的运输联系开段沟：为新台阶的开采提供初始作业空间扩帮：边帮向外扩出入沟的坡度取决于爬坡能力和运输安全要求，可达8~10%1/17/20242出入沟的爆破方式：全沟等深孔爆破一般适用移动出入沟出入沟修在爆破后的松散碎石上穿孔、爆破作业简单路面质量差，影响汽车运行效率，加重了汽车轮胎的磨损沿坡面不等深孔爆破沿出入沟的坡面从上而下穿凿不同深度的炮孔进行分段爆破开段沟的爆破为等深孔爆破1/17/20243沟底宽度：掘沟的重要参数从建设速度上来说，要求尽量小一些最小沟底宽：满足装运设备基本的作业空间要求的宽度取决于电铲规格、汽车规格、采装方式、汽车的调车方式最小沟底宽度的计算1/17/20244沟外调车中线采装WDmin=2Hwz沟外调车双侧交替采装WDmin=Hwz+KK-电铲尾部回转半径1/17/20245沟内折返调车采装WD=R+L+d/2+2e沟内环形调车采装WD=2R+d+2e1/17/20246铁路运输平装车掘沟铁路运输上装车掘沟1/17/202472.山坡露天矿掘沟山坡地带的开采-分台阶逐阶段向下不需要在平地上向下掘沟达下水平在山坡适当位置拉开初始工作面就可进行新台阶的推进---山坡露天矿掘沟一般为单壁沟是无运输掘沟1/17/20248倒堆掘沟用挖掘机将沟内的岩石直接倒置在沟旁的山坡推土机开掘单壁沟P351图15-31/17/20249第二节台阶的推进方式掘沟（出入沟、开段沟）→工作面向外推进（台阶推进）1/17/202410台阶推进方式包括采掘方式工作线布置方式一、采掘方式根据采掘方向和工作线方向的关系，有垂直采掘+平行采掘1.垂直采掘电铲的采掘方向垂直于台阶工作线走向，即与台阶推进方向平行1/17/2024112.平行采掘电铲的采掘方向与台阶工作线的方向平行，与台阶推进方向垂直教材中介绍了汽车的不同调车方向的采掘方式1/17/202412二、工作线布置方式依据工作线的方向与台阶走向的关系工作线的布置方式：纵向布置、横向布置、扇形布置纵向布置工作线的方向与矿体走向平行沿矿体走向掘出入沟，按采场全长掘开段沟形成初始工作面1/17/202413横向布置工作线方向与矿体走向垂直一般沿矿体走向布置出入沟，垂直于矿体掘短开段沟形成初始工作面（或不掘开段沟直接在出入沟底端向四周扩展，逐步扩展成垂直矿体的工件面）1/17/202414扇形布置工作线的方向与矿体走向间不存在固定的相交关系，而是呈扇形向四周推进1/17/202415三、并段1.并段一般情况下，露天采场扩展与延伸过程中，每一台阶推进到最终边坡，均与上部台阶留有平台并段：将最终边坡上每隔两个或三个台阶留一个平台，把原台阶合并成一个高台阶1/17/202416四、露天矿陡帮开采陡帮开采：在工作帮上部分台阶作业，部分台阶暂不作业，使工作帮坡角加陡，以推迟部分岩石剥离工作帮台阶依次轮流开采整个工作帮由一台挖掘机从上而下轮流进行开采只有一个台阶在工作，其余台阶均处于非工作状态，故能最大限度地加陡工作帮坡角1/17/202417工作帮台阶分组轮流开采交工作帮上台阶分为若干组每组2~5个台阶，由一台挖掘机开采台阶分组轮流开采时，只要相邻组的挖掘机之间保持一定的水平距离，就可以保证安全生产1/17/202418台阶（挖掘机）尾随开采一台挖掘机尾随另一台挖掘机向前推进向前尾随的挖掘机构成一组，组内有若干台挖掘机作业可以布置第二组、第三组各工作帮任何一个垂直剖面上，组内只有一个台阶在作业可以加陡工作帮边坡角为保证安全，组与组之间必须用一条宽平台隔开1/17/202419陡帮开采的评价优点：基建剥岩量和基建投资少，基建时间短，投产早、达产快可缓剥大量岩石，降低开采前期生产剥采比，均衡ns推迟最终边坡的暴露时间，减少边坡维护工作量和费用缺点：采掘设备上下移动频繁，影响其生产力运输道路工程量较大，线路修筑和维护工程量大，费用高采场辅助工程量大(如供风、供水、供电线路移设次数多)管理工作要求严格（上下台阶之间的配合要协调）经济评价：陡帮开采只能改变矿岩量的时间分布，即采出时间，与非陡帮开采在表态上总费用是一样的动态法考虑是有益的1/17/202420陡帮开采的应用条件：适用于开采倾角大的矿体(倾斜或急倾斜矿体)，前期ns小，可获得好的经济效益适用于覆盖岩层的矿体，基建剥岩量和前期ns可大大减少适用于开采上小下大的矿体，陡帮开采可获得好的经济效益适用于开采剥离洪峰期或到达以前的露天矿1/17/202421五、生产剥采比的均衡生产剥采比的不均衡设备管理困难矿山工作人数变化大生产组织管理要求高要进行生产剥采比均衡：剥离洪峰以前的岩石提前剥离露天矿的生产剥采比是变化的变化规律：上部较小、中部较大，下部又逐渐减少1/17/202422六、露天矿的排水露天矿排水系统露天矿排水主要指排除进入凹陷露天矿采场的地下水和大气降水分为露天排水（明排）和地下排水（暗排）两大类。露天矿排水方案选择原则：有条件的露天矿都应当尽量采用自流排水方案，必要时可以专门开凿部分疏干平硐以形成自流排水系统。露天和井下排水方式的确定。对水文地质条件复杂和水量大的露天矿，首要问题是确定用露天排水方式（明排），还是井巷排水方式。当不采用矿床预先疏干措施时，应考虑井下排水方式为宜。露天采矿场是采用坑底集中排水还是分段截流永久泵站方式，应经综合的技术经济比较后确定。1/17/202423七、分期开采分期开采：将最终开采境界分为几个小的中间境界(或分期境界)，台阶在每分期只推进到相应的分期境界分期开采的评价：基建投资少、时间短减少投资风险1/17/202424露天矿生产计划

第一节露天矿生产能力露天矿生产能力的表示方式：矿石生产能力AK（t/a）矿岩生产能力A（t/a）A=AK+nsAK=(1+ns)AK矿岩生产能力决定：矿山设备的选型、数量劳动力数量材料需求量矿山的投资与经营成本1/17/202425影响矿山生产能力的主要因素：矿体自然条件（分布、品位、储量等）开采技术条件（开采程序、装备水平、生产组织与管理水平）市场（市场需求量与市场价格）或国家需要经济效益一、估算生产能力储量大，生产能力就高生产能力—规模效益泰勒公式—根据储量计算矿山服务年限Q—矿床可采储量，Mt。1/17/202426二、露天矿生产能力的验证露天矿生产能力主要是根据国家（或市场）的需要、矿山资源条件、开采技术可能性和经济合理性等因素确定有必要对其验证开采技术条件按可能布置的挖掘机数目按矿山延深速度按经济合理性（一般用合理服务年限来验证）1/17/202427“+“下盘向上盘推进；”-“上盘向下盘推进。按采矿技术条件验证生产能力验证技术方面能否达到其生产能力按可能布置的挖掘机数量验证一台阶可能布置的挖掘机数量m、同时采矿的台阶数nM—矿体水平厚度；B—工作平盘宽度；θ—工作帮坡角；α—台阶坡面角；γ—矿体倾角。必要时需验证矿岩生产能力A1/17/202428按矿山工程延深速度验证生产能力验算公式为：式中Ap——按矿山工程延深速度验证的采矿生产能力，万t/a；v0——采矿工程延深速度，m/a，根据类似矿山取；h——台阶高度，m；P——水平分层矿量，万t；η——矿石回收率；ρ——废石混入率。1/17/202429按经济合理条件验证生产能力目前，一般矿山合理服务年限来验证露天矿合理服务年限的基本原则：与其主要设备的磨损时间相适应。1/17/202430建材矿山（石灰石矿）：大型A>100万t/aT>25中型A:50~100万t/aT>20a小型A<50万t/aT>10a合理服务年限的原则不是绝对的标准也是应该变化的生产能力的优化问题1/17/202431三、露天矿二级矿量二级矿量：开拓矿量备采矿量备采矿量是开拓矿量的一部分，在台阶上矿体的上面和侧面已被揭露出来的最小工作平盘宽度以外的台阶矿量的总和1/17/202432四、矿山工作制度两种工作制度连续工作制：工作每周7天，每天3班，每班8小时间断工作制工作制度应根据矿床的开采方法、规模和装备水平及当地的气候因素确定矿山年工作天数NN=365-n1-n2-n3n1--年节假日天数；n2--设备集中检修天数；n3--气候影响天数；日产量、班产量1/17/202433第二节边界品位的确定边界品位是区分矿石与岩石的临界品位双指标边界品位：地质边界品位、最小工业品位高于最小工业品位的矿段才开采，称为表内矿介于最小工业品位与地质边界品位之间的矿段称为表外矿低于地质边界品位的块段称为岩石（废石）国际上通用单指标边界品位高于边界品位，采低于边界品位，不采1/17/202434第三节采掘进度计划的编制采掘进度计划：是用图和表表示露天矿工程发展的具体时间、空间与数量关系的矿山建设与生产计划图表内容：矿山逐年或逐月采掘的矿石量、剥离量、掘沟量生产剥采比以及各项工程的空间位置各水平推进的超前关系扩帮与延深的关系矿山建设起止时间、投产达产时间基建工程量及其位置基建和生产期与露天矿采剥工程相应的采掘设备逐年投入量、投入时间、工作位置及位置调动1/17/202435采掘进度计划的类型：长远计划即设计中按年度编制的露天矿采掘进度计划，要求比较准确地确定露天矿基建时间、基建工程量、投产时间、达产时间、设计计算年、均衡生产剥采比、露天矿的矿石和岩石生产能力、逐年工作线推进位置，并按此计划计算各时期所需的设备、人员和材料等生产作业计划生产矿山编制的年、季、月采剥计划安排矿山年末、月末、季末的工作线推进位置详细计算采装运排以及机修等的生产能力形式：年末开采终了图采掘进度计划表1/17/202436露天开采工艺工欲善其事,必先利其器

1/17/202437露天开采工艺主要包括：穿孔爆破、铲装、运输和排土（简称采、装、运、排）工艺之间相互关联、密切配合、相互制约与影响对应的主要设备：钻机、挖掘机（电铲）、汽车（或机车、胶带）、推土机等1/17/202438第一节穿孔爆破穿孔爆破是露天开采的第一道工序穿孔爆破费用占矿石开采总成本的20~30%穿孔质量取决于穿孔方法与穿孔设备穿孔质量影响着爆破的生产效率与爆破质量，以及装运工作。穿孔成本占矿石开采总成本的10-15%1/17/202439一、穿孔方法和穿孔设备穿孔方法按钻进或能量利用方式分类机械穿孔：如冲击钻、潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩台车等热力穿孔：火钻此外，化学和声波穿孔尚在研制之中。穿孔设备的选择取决于：矿岩的可凿性（或称可钻性）、开采规模、炮孔直径。表18-1各种类型的钻机1/17/2024401/17/202441可凿性（可钻性）：指在钻具的作用下，矿岩破碎的难易程序。影响可钻性的因素：钻具类型矿岩物理力学性质：如硬度、强度、韧性、塑性和磨蚀性等分级标准：我国矿山：以矿岩普氏系数（坚固性系数）各国标准不一1/17/202442二、牙轮钻机上世纪50年代兴起，我国是70年代引进，是大型矿山的主要穿孔设备。应用实践表明，牙轮钻机具有明显的优越性：穿孔效率：比潜孔钻机高2~3倍，比冲击钻高3~5倍钻机作业率：比潜孔钻机高15~45%，比冲击钻高50~110%工人劳动生产率：比潜孔钻机高2~3倍，比冲击钻高3~4倍穿孔成本：比潜孔钻机低15~25%，比冲击钻低10~30%牙轮钻机的主要缺点：机身重，设备昂贵1/17/202443牙轮钻机工作原理：牙轮钻机是通过回转机构带动钻头回转借助加压机构给钻头施加轴向压力（一般为300~600KN）由这种动压和静压产生的应力使岩石破碎（剪碎和压碎)同时通过压缩空气冷却钻头并将孔底岩石碎屑吹出孔外以形成钻孔的机械。牙轮钻机的作业特征：钻头轴压力（钻压）、回转速度以及排除岩渣和冷却钻头的空气消耗量之间的有机配合。1/17/202444国产牙轮钻机主要有：KY-310、KY-250，KY-380、KY-200、KY-150、KY-120国产牙轮钻机性能参数表1/17/2024451、牙轮钻机的工作参数主要有钻头轴压力（钻压）、钻具转速、排渣风量与风压钻头轴压力（钻压）P大小根据矿岩的物理力学性质、钻头的承载能力和钻机的技术性能来确定。钻压P与钻速v的关系图表面磨蚀破碎v∝p疲劳损伤破碎v∝pm体积破碎理想作业段1/17/202446表18-2不同坚固性系数与不同直径钻头的合理钻压1/17/202447转速n转速n与钻速v之间的关系图岩石的普氏系数对转速的影响软岩（f<8)，n=80-120r/min中硬岩（f=10~14），n=60-100r/min硬岩（f=15~20），n=50-80r/min

开机时，n<50r/min牙轮钻机两种工作制度：强制钻进，高钻压（300-600kN），低转速（<150r/min)高速钻进，低钻压（100-200N）高转速（300r/min）1/17/202448排渣风速与风量风量不足：降低钻速和钻头寿命，甚至卡钻风速过高：增大钻头磨损和空压功率2、牙轮钻机的参数计算钻速v与钻机性能、钻头形状、孔径、岩石的坚固性有关经验公式（按岩石坚固性系数）1/17/202449台班生产能力Vb（m/台班）Vb=0.6vTbη台年生产能力L（m/台年）L=Vbmn牙轮钻机所需数量N=K2Q/(Lq(1-e))q—延米爆破量（即每米炮孔所承担的爆破量），根据孔网参数计算。1/17/2024503、提高牙轮钻机穿孔效率的途径改进钻机的技术性能参数加强组织管理三潜孔钻机定型的有：KQ-150、KQ-200、KQ-250潜孔钻机与牙轮钻机相比的特点：转速较牙轮钻机低40~100%台年爆破量为牙轮钻机的1/4~1/2牙轮钻机的成本为潜孔钻机的70%潜孔钻机孔径较小，爆下矿岩块度小，便于用小型挖掘机铲装1/17/202451潜孔钻机的参数计算钻速E——冲击功，J；nz——冲击频率；K——冲击能利用系数，K=0.6~0.8；D——钻孔直径，cm；a——矿岩的凿碎比功，J/cm3。其它参数（台班生产能力、台年生产能力、所需数量）计算与牙轮钻机公式一样。说明：上式计算的v，与实际值相差较大，大家在设计时，应乘以一系数（取4~8），或按类似矿山取经验数据。1/17/202452影响钻速的因素：冲击功E和冲击频率nz大冲击功，低频率—岩石体积破碎小冲击功，高频率—岩石疲劳破碎钻孔直径D风压我国常用的大孔径冲击器（J-200、W-200、C2-250系列等）属于此类随着D的增大，E和nz也增大；同时，孔网参数也随D的增大而增大1/17/202453为了提高排渣速度，可增加钻杆直径，但应小于孔径20mm以上钻压P、转速n、扭矩M钻压力，主要是用以克服冲击器的后座力，使钻头紧紧顶在岩石上，从而提高冲击能量的传递效率钻机回转，既是为了改变钻头每次的凿痕的位置，也是使钻头切削岩石转速与钻头直径、冲击频率、岩石性质有关潜孔钻机的回转扭矩，主要是用以切削钻头凿痕间留下的岩坎，并克服卡钻事故的发生大小取决于钻头直径、回转速度和岩石性质。排渣风量与风速不同岩石容重下所需排渣风速岩石容重(t/m3)≤3.2＞3.2有裂隙的岩石排渣风速(m/s)25~3040~45501/17/202454工作时间利用系数的影响因素不可避免的影响时间：钻机接杆、移机定位、定期修理可避免的影响时间：等备件，等风、水、电，卡钻，投孔等1/17/202455提高组织管理水平提高司机的操作技术水平钻机的选择特大型、大型矿山，宜选用D≥310mm的牙轮钻机；中型矿山，可选用D=150~250mm的牙轮钻机或潜孔钻机；

小型矿山，应选用D≤150mm的潜孔钻机、凿岩台车或牙轮钻机。南芬铁矿潜孔钻机工时利用情况统计表1/17/202456四爆破工作1、露天开采常用的爆破方法浅眼爆破法深孔爆破法硐室爆破法2、露天开采对爆破工作的基本要求有足够的或适当的爆破贮备量（5-10天的铲装量）有合格的矿岩块度d≤0.8E1/3

d≤0.8A1/17/202457形成规整的爆堆和台阶减少爆破危害地震波空气冲击波爆破飞石爆破经济合理性对爆破以后的采装、运输和粗碎工作的影响等总的经济效果，进行综合分析和评判，降低露天矿生产总成本后冲作用产生的裂隙1/17/2024583、露天矿山爆破类型基建剥离大爆破最终边坡的控制爆破露天矿生产爆破—生产台阶爆破1/17/202459生产台阶爆破生产爆破程序：

设计孔网参数（穿孔前）穿孔实测孔网参数（穿孔后）炸药类型和单耗的选择或计算炮孔装药结构的设计计算单孔装药量和总装药量起爆网路和起爆方法的设计装药实施爆破1/17/2024601)生产台阶爆破的方法浅孔爆破：小型矿山及大型矿山的辅助爆破深孔爆破：常用的方法。齐发起爆、微差起爆清渣爆破、压渣爆破外敷爆破：用于大块的二次爆破和根底处理，不需钻孔。1/17/2024612)台阶正常采掘爆破参数和爆破设计工作面炮孔布置示意图1/17/202462最小底盘抵抗线Wp炮孔中心至台阶坡底线的最小距离。过小：过于粉碎；前冲大过大：根底、大块影响因素：钻孔直径、装药直径、炸药特性、装药密度、岩石可爆性、要求的破碎程度、台阶高度计算方法：Wp=(25~45)D垂直孔Wp=(0.6~0.9)H；倾斜孔Wp=(0.4~0.5)HD—钻孔直径；KB—可爆性系数；Δd—装药密度；KH—炸药换算系数；γ—岩石容重。按岩石可爆性计算1/17/202463q1—每米装药量，kg/m；q—炸药单耗；e—填塞系数，e=Lt/WP；p—超深系数，p=h/WP；M—钻孔临近系数。按钻孔装药条件计算安全距离验证：Wp≥H(ctgα-ctgβ)+C1/17/202464布孔方式和布孔参数布孔方式排间直列布孔（方形布孔、矩形布孔）排间错列布孔（三角形布孔或称梅花型布孔）1/17/202465布孔参数孔间距（孔距）a、排间距b第一排：a=m1Wpm1≤1

后排：a=m2b

m2≥1b=(0.8~0.9)Wp

邻近系数m又称炮孔密集系数表征群药包在爆炸时的相互作用程度1/17/202466炮孔规格与超深h炮孔规格即孔径，取决于钻孔设备超深：作用是降低装药中心的高度，以克服底盘的阻力超深大小与岩石性质、构造，底盘抵抗线，D，炸药性质有关。h过小，产生根底；h过大，降低延米爆破量，浪费钻孔和炸药；增加爆破震动；台阶上部产生大块经验公式：h=(0.15~0.35)Wph=(8~12)D1/17/202467装药量和装药结构炸药单耗q每爆破1m3或1t矿（岩）所平均消耗的炸药与岩石的可爆性、炸药的威力、块度要求、岩石的结构和构造有关岩石坚固性系数f<88~1010~1414~20炸药单耗(kg/m3)

0.450.45-0.50.5-0.650.65-1.01/17/202468装药量Q计算方法：体积法前排孔：Q1=qaWpH后排孔：Q2=qabHt验算，要求Q1、Q2小于或等于单孔最大装药量GG=g(L-Lt)=πD2Δd(L-Lt)/4炮孔装药结构常见的为：连续柱状装药、分段柱状装药1/17/202469露天矿山一般采用连续装药分断装药：孔内的总装药量被间隔介质（如炮泥、水、岩屑或空气）分隔成两段或更多段药柱。分断装药一般用于以下情况：设计装药量小，远小于最大可能装药量大孔径深孔爆破时，当计算Lt超过6米时当生产台阶推进到最终境界时，需进行靠帮并段时1/17/202470装药长度LbLb=4Q/πD2Δd填塞长度Lt作用：防止“冲炮”利用炮泥或其他介质进行填塞Lt过小：飞石；冲炮；根底Lt过大：上部形成大块或伞岩连续装药填塞长度：Lt=（16~32）D1/17/202471起爆方式与起爆网路起爆方式：多排孔齐发爆破排间微差爆破逐孔起爆爆破自由面自由面▲起爆点17051688510242591017611893413511015212716914418617ms地表延期雷管42ms地表延期雷管地表延期时间控制排传爆方向起爆等时线列传爆方向34自由面▲起爆点0926435193681108512710217345159761189313511015217ms地表延期雷管9ms地表延期雷管42ms地表延期雷管地表延期时间起爆等时线1/17/202472起爆网路：排间微差起爆斜线起爆直线掏槽起爆间隔孔起爆32112376541/17/202473微差间隔时间τ微差爆破条件下，相邻两段钻孔先后起爆的时间间隔τ的选取与矿岩性质、Wp、破碎效果、降震要求及起爆器材有关经验值：25~75ms，硬岩取小值，软岩取大值f=6~8，τ=55-75msf=8~12，τ=45-55msf=13~16，τ=35-45msf=17~18，τ=25-35ms毫秒雷管已生产到20段，用量较大的是5-16段1/17/202474第二节采装工艺采装工艺：用某种设备和方法将矿岩从实体或爆堆中挖掘出来，并装入运输容器或直接倒卸到一定地点的工作。1/17/202475一、采装设备大型矿山：单斗挖掘机为主小型矿山：以前装机为主挖掘机按动力方式分为：电铲、油铲挖掘机作用：采矿、剥离、排土、掘沟等以铲斗容积表示其规格1/17/202476挖掘半径RW挖掘高度Hw卸载半径Rx卸载高度Hxα-动臂倾角推压轴高度HT下挖深度Hwx单斗挖掘机单斗挖掘机工作参数最大挖掘半径站立水平挖掘半径最大挖掘高度卸载半径卸载高度挖掘机的爬坡能力1/17/202477前端式装机装运设备，可进行多种作业向运输容器装载、自铲自运清理工作面等前装机与挖掘机相比的优点：自重为同斗容挖掘机的1/6~1/7制造成本为同斗容的1/3~1/4行走速度快、机动灵活可在200坡度上行走和采装工作可随时更换工作机构，适应露天矿多种辅助作业设备折旧年限较短1/17/202478缺点：受块度影响较大，生产能力变化较大工作台阶较低轮胎磨损较快，增加生产费用在露天矿的主要用途：作为中小型矿山的主要采装设备在运距不远的溜井或排土场之间作装运设备作辅助设备，如爆堆矿石的集拢、平整作业场地、修筑运输线路，清扫边坡等国内露天矿山常用的为ZL系列前装机，如ZL10、ZL15、ZL20，……表示载重量(t)的10倍，或斗容的20倍1/17/202479二、采掘工作面参数工作面参数：台阶高度、采区长度、采掘带宽度、工作平盘宽度台阶高度H台阶高度的大小的影响因素1/17/202480原岩采掘工作面挖掘机工作参数对台阶高度的影响要求：保证安全，利于提高采装效率平装车时的台阶高度挖掘原岩台阶高度不大于最大挖掘高度挖掘爆堆爆堆高度可为最大挖掘高度的1.2~1.3倍硬岩采掘工作面两者均不应低于挖掘机推压轴高度的2/3。1/17/202481台阶高度以挖掘机最大卸载高度和最大卸载半径来确定上装车时的台阶高度上装车时的台阶高度取上两式的最小值1/17/202482其它因素对台阶高度的影响矿岩性质和埋藏条件矿岩松软时，H取值较小，坚硬时，取值较大在确定具体高度时，应考虑每一台阶尽可能性由同一矿石或由岩石组成开采强度H增加时，露天矿台阶水平推进速度和垂直延伸速度均有所降低基建期间，应采用较小的台阶高度运输条件台阶高度增加，可减少台阶总数，简化开拓运输系统1/17/202483采区长度Lc概念：划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度影响因素：铲斗斗容、运输方式采区长度的具体值应根据需要和可能进行设计

最小采区长度参考值挖掘机斗容/m3铁路运输汽车运输1~23~4>4200m300~400m450~500m150m300m400mⅢⅡⅠ工作线推进方向工作面采掘方向穿孔工作采装工作采区长度1/17/202484采掘带宽度bc挖掘机一次实际采装爆堆的宽度合理的采掘带宽度，应使挖掘机向里侧回转角不超过900，向外侧回转不超过300但不能超过下式值：f-斗柄规格利用系数,0.8~0.91/17/202485工作平盘宽度B工作平盘是采装运输作业的场地工作平盘宽度主要取决于爆堆宽度、运输设备规格、动力管线的配置方式以及作业的安全宽度最小工作平盘宽度：仅按布置采掘运输设备和实现正常采装运输作业考虑所必须的工作平盘宽度1/17/202486汽车运输时

Bmin=b+c+d+e+f+g式中

b—爆堆宽度，m；c—爆堆坡底线至汽车边缘的间距，m；d—车辆运行宽度，m；e—线路外侧至动力电杆的距离，m；f—动力电杆至台阶稳定边界线的安全距离，m；g—台阶稳定边界线至坡顶线的安全宽度，m；

g=H（ctgγ－ctgα）γα§2采装工艺爆堆宽度b：f=12~20，b=(2.5-2.8)H；f=6~12，b=(2.0-2.5)H；f<6，b=(1.5-2.0)H；1/17/202487铁路运输Bmin=b+c1+d1+e1+f+g式中c1—爆堆坡底线至铁路线路中心线的间距，m；d1—铁路中心线间距，m；e1—外侧线路中心至动力电杆的间距，m；其余同前1/17/202488工作面汽车调车方式（入换）工作面调车方式是影响挖掘机效率的重要因素汽车在工作面装载位置和调车方式，应力求减小挖掘机采装时的回转角和尽量缩短调车时间主要有：同向行车折返倒车回返行车1/17/202489三、挖掘机生产能力的计算技术生产能力Vj提高挖掘机生产能力的途径合理选择挖掘机的类型与技术规格优化爆破设计，改善爆破质量技术培训，提高操作人员的工作水平合理选择采装方式和运输设备的调车方式实际生产能力Vb1/17/202490挖掘机和前装机作业时应遵守下列安全规定（1）工作时不准铲装超过斗容的大块矿岩不准用铲斗冲破大块矿岩不准用铲斗去挑挖工作面上的浮石和伞岩；（2）禁止铲斗从车辆驾驶室上方越过卸载时要保持铲斗平稳；如发现台阶坡面上有片帮或浮石塌落危险时，必须迅速驶出危险区，经采取措施排险后，方准继续作业；（3）挖掘机电缆不得受到碾压、撞击、浸泡和小于90°弯曲不准用铲斗齿挑拨电缆四、采装工作的安全要求1/17/202491第3节运输工艺1/17/202492运输的主要任务：将采出的矿石运送至选矿厂、破碎站或贮矿仓剥离的岩土运送至排土场生产过程中所需的人员、设备和材料运送至工作地点完成以上任务的网路—运输系统内部运输系统：矿岩的运输、辅助物料运至采场外部运输系统：从选矿厂或贮矿仓将矿石运给用户1/17/202493露天矿运输的特点：基本物料运量大部集中于单一方向在运输设备数量不多时，运输量指标较高，线路运输强度大，线路车辆周转快矿岩具有较大密度、较高强度和腐蚀性，块度不一，装卸时有冲击作用其他工艺与运输的可靠性密切相关装载点不固定，台阶上的运输网路经常移动矿石要分采和配矿时，运输组织复杂运输网路的位置与矿体构造有关，线路场地狭窄1/17/202494基本要求：运距尽可能最短运输网路尽可能固定不动最好是简单的运输方式和较少的运输设备类型运输与采装设备要匹配运输方式要可靠保证工作安全、采矿成本低主要运输方式：自卸汽车运输铁路运输胶带运输机运输斜坡箕斗提升运输联合运输1/17/202495一、汽车运输运输设备自卸汽车电动轮汽车优点：机动灵活、爬坡能力强、转变半径小、运输组织和道路修筑保养简单缺点：受气候影响大、轮胎消耗大、吨公里运费高1/17/202496计算车宽(m)2.42.53.03.54.05.06.07.0车型EQ340QD351BJ371B540SH38035D50BW392SF3100W3101120C170C常州154常用自卸汽车适用的年运量范围1/17/202497露天矿公路路基与路面结构露天矿公路干线必须坚固、平稳，公路的质量取决于路基的稳定性填方路基挖方路基半填半挖路基1/17/202498路基横截面参数：路基宽度、路面、路肩、路基边坡、排水沟1/17/202499露天矿公路路面分为四级：路面类型：高级路面次高级路面中级路面低级路面路面结构分为：单层：面层多层：面层+基层+垫层1/17/2024100路面类型及结构对自卸汽车的影响选择原则：根据矿岩运输量大于1000万吨，采用混凝土路面；200~1000万吨，采用黑色碎石或砾石路面；50~200万吨，采用碎石或砾石路面；小于50万吨，采用碎石或简易土路面。1/17/2024101公路的平面要素由直线段和曲线段组成平曲线半径：曲线段的中心线在平面上所对应的半径切线长度：公路转角交点至曲线与直线连接点的切线长度曲线长度外矢距：转角交点至圆曲线中心的距离曲线段超高：通常将曲线段外侧路面升高超高横坡：向转弯内侧倾斜的单向坡面与水平面的夹角1/17/2024102曲线加宽：曲线段路面行车部分的宽度要加大（一般是内侧加宽）双车道曲线加宽值单车道曲线段加宽值按双车道加宽减半。线路连接：包括直线段与曲线段连接和相邻两平曲线段相连接。直线段与曲线段连接：设置缓和曲线段，长度为1/17/2024103相邻两平曲线段相连接相邻两同向平曲线段连接相邻两反向平曲线段连接视距：汽车司机在行车时能看到其前方车辆或道路上障碍物所必须的最短距离视距分为停车视距和会车视距。停车视距的最短距离ST：1/17/2024104两车相向行驶时，会车视距的最短距离≈2ST1/17/2024105公路线路的平面表示法1/17/2024106线路纵断面要素纵断面是研究线路的填挖方及线路在垂直方向上的合理衔接的基础。纵断面由水平线、倾斜线、凹竖曲线和凸竖曲线以及不同坡度的连接线组成最大允许纵坡Ⅰ级-6%；Ⅱ级-8%；Ⅲ级-10%限制坡长当纵坡5<i≤6，限制坡长L≤800m1/17/2024107纵坡折减：当平曲线半径小于50m时，最大纵坡应适当折减。高原地区再折减，海拔5000m以上，折减3%；海拔4000~5000m以上，折减2%；海拔3000~4000m以上，折减1%。最大纵坡折减后，其值小于4%，按4%计。竖曲线下坡—上坡时，设置凹形竖曲线上坡—下坡时，设置凸形竖曲线坚曲线最小半径1/17/2024108线路定线定线步骤：拟定线路系统、方案比较、具体确定拟定线路系统是根据露天矿采场终了平面图和矿山总平面布置图中所确定的采场、废石场、工业场地等的位置和高程来确定定线的方法一般用：零点法零点法：用分规进行，根据di=Δh/i。出入沟的位置与标高是一个重要的控制点，其选择原则：当矿岩运行方向一致时，出入沟宜设在靠近卸岩地点的位置不一致时，按矿岩运量大的方向设置设置出入沟矿岩运量均很大时，可以布置两个出入沟分别运输矿石和岩石以缩短运距出入沟的标高应与矿岩卸载点标高和地形相适应。1/17/2024109方案的经济技术比较，选择最优方案具体确定线位：在平面图上安排线路位置，主要控制因素是线路纵坡“零点法”定线只能作为确定线位的参考1/17/2024110矿用汽车的性能评价及运输计算性能评价重量利用系数：汽车的载重与自重的比值比功率和比扭矩比功率：发动机所能发出的最大功率与汽车总重比比扭矩：发动机电大扭矩与汽车自重之比最大动力因数动力因素：主动轮所产生的牵引力与汽车自重之比车辆的动力特性曲线性能限制因素1/17/2024111汽车运输计算汽车运输能力计算以台班生产能力为表征影响因素：额定载重、运输周期、班工作时间台班生产能力：有效载重量：验算：1/17/2024112汽车需求量的计算影响因素：生产能力、汽车的运输能力、利用率、不均衡率道路通过能力计算影响因素：车道数、路面状况、行车速度、安全视距1/17/2024113二、铁路运输优点：运输能力大，设备和线路较坚固，备件供应可靠，运输成本低，能和铁路网连接缺点：基建投资大，线路要求严格，爬坡能力小，曲率半径大，组织和调试工作复杂，特别是开采深度增大时效率显著下降适用条件：储量大，采场面积大，运距长（大于4km以上）和年运量在1000万吨以上大型露天矿山。1/17/2024114铁路线路建筑铁路线路包括上部建筑和下部建筑上部建筑：钢轨、轨枕、道床、钢轨扣件、防爬器、道岔下部建筑：路基、桥涵、隧道及挡土墙钢轨：用来承受车轮的压力并传递给轨枕。以每m长的质量表示其型号轨枕：为钢轨的支座，承受钢轨通中间连接零件传递的力钢轨扣件：是将钢轨与轨枕、钢轨与钢轨间连接成一整体所需的零件道床：铺在路基面上的道渣，用碎石材料铺筑而成作用：将轨枕传递来的力均匀地传约路基，缓和车轮对钢轨的冲击；排除轨道中的雨水；阻止轨枕移动，增强线路的稳定性1/17/2024115道床的横断面：道床宽度+道床厚度+道床边坡线路等级普通土路基（m）岩石、碎石、卵石、砾石、粗砂或中砂路基钢筋混凝土轨枕(m)木枕(m)ⅠⅡⅢⅣ0.350.300.250.200.250.200.200.200.250.200.150.15道床厚度表1/17/2024116道岔：用来连接两条线路或自一条线路转入另一条线路防爬器线路爬行：列车运行时，作用于钢轨上纵向力能引起钢轨纵向移动，甚至有时引起轨枕移动。防爬器作用：阻止线路爬行1/17/2024117路基：是承受线路上部建筑物的重量和机车车辆荷重的主要下部建筑，是铁路线路的基础要求：坚固、稳定、可靠、耐久，要有排水和防水设施，以免受水的危害路基=顶面+路肩路肩宽度一般不小于0.6m，最小不得小于0.4m。双线路基宽度按单线路基宽度的2倍加上线间距1/17/2024118铁路线路区间和站场为保证行车安全和必要的通过能力，露天矿铁路线路必须划分为若干个段落，即线路区间一个区间，只允许一列列车占用区间长度一般为800~1000m车站：矿山站、排土站、破碎站、工业场地站会让站、折返站线路的平面要素包括直线段、曲线段、缓和线段和曲线半径1/17/2024119线路纵断面要素纵断面由平道和坡度组成坡度是一个坡道两端点的标高差与水平距离之比，以千分数表示限制坡度：在一定的牵引重量条件下，列车以最低速度计算所能爬过的最大坡度纵断面的设计要采用较长的坡段纵断面的连接非常重要，变坡点要设置竖曲线，竖曲线半径：固定线路大于2000m，半固定和移动线路大于1000m1/17/2024120铁路线路的定线定线：在地面上或地形平面图上标出线路中心线的合理空间位置合理空间位置的原则：满足开采工艺要求，同总平面布置协调一致，平纵断面设计符合规范与规程规定，矿岩运距短，车站分布合理，土石方工程量少，综合经济效益高凹陷采场定线凹陷露天矿铁路运输时，线路沿出入沟通往各水平或隔水平的会让站，然后进入工作面，不受地形影响1/17/2024121定线方法和步骤：1.根据初步确定的采场终了平面图，给出采场底平面位置及各台阶的坡底线位置2.按排土场位置或排土方向确定采场出口，从出口位置自上而下确定线路大致位置。此时应考虑干线的条数、干线与采掘线的连接方式、车站位置及站场布置等因素3.按照安全平台、清扫平台、运输平台的水平投影宽度及其在空间排开次序，在平面图上自下而上高速铁路中心线位置、各台阶的终了位置，并最后形成采场终了境界1/17/2024122山坡采场及地面干线的定线自由导线地段：没有高程障碍，要绕避平面障碍紧坡导线地段：明显的高程障碍，需延长线路自由导线地段内的定线方法：用直尺定出直线与各等高线的交点用量角器量出转角的角度以铁路曲线板选配曲线半径确定曲线段各要素选配缓和曲线长度，确定曲线终点从起点开始写出百米标和里程标当确定出一定距离（2-3km）的线路平面后，即绘制纵断面图沿地面纵断面设计坡度线，并进行修改，要求各坡段长度、变坡点位置、坡度代数差等符合设计规范规定，路基标高要高于洪水位0.5m1/17/2024123紧坡导线地段的定线方法绘制导向线1/17/2024124铁路运输机车和车辆类型露天矿山机车：内燃机车、电机车内燃机车主要用于中小型露天矿山电机车常采用直流架线式电机车：ZG80-1500、ZG100-1500、ZG150-1500运输车辆常用大载重量的准轨自翻矿车，主要型号为：KF-60、KF-65、KF-70、KF-1001/17/2024125列车运输能力及列车、机车需要量计算列车运输能力计算每天同时工作的列车数N1的计算机车台数的计算1/17/2024126三、露天矿运输工作的安全要求 1、汽车运输（1）驾驶员必须严格执行交通部颁布的交通规则和技术操作规程，严禁无证驾驶。（2）通向装卸地点道路的坡度大于10%时，禁止汽车倒车行驶。（3）卸矿汽车必须在车斗完全放稳后方可行驶。（4）挖掘机装矿（岩）时，驾驶员身体不得露在驾驶室外。1/17/2024127（5）汽车在采场内的行驶速度不得超过20公里/小时，在运输干线上应不超过中速行驶。（6）翻斗车车厢内严禁乘人。（7）雨雪天气道路泥泞，路面较滑时，应有防滑措施并减速行驶，前后车距离应大于40米。行驶时禁止急转方向盘、急刹车、超车和拖挂其他车辆。必须拖挂时，应采取有效的安全措施，并有专人指挥。大雾或路面结冰应停止运行。（8）在山坡填方的弯道处、坡度较大的填方地段以及高路堤上，道路外侧应设置护栏、挡车土堆等。（9）卸矿平台要有足够的调车宽度。卸矿点必须有可靠的挡车设施，其高度应不小于轮胎直径的五分之二，挡车设施须经技术检验合格，方准使用。（10）禁止溜车发动车辆，下坡行驶中严禁空挡滑行，在坡道上停车时，要使用停车制动。1/17/2024128 2、人力运输（1）推车人员要随时注视着前方，在单轨道上推车要确认对面没有车辆时，方准向前推车，以免发生拖车事故 （2）一人只准推一辆车，同方向推车时，两车的间距不得小于10米。（3）自溜矿车由推车人随时控制车速，禁止放飞车。自行溜放线路的坡度设计要符合设计规范。（4）除推矿车的工人外，禁止任何人搭乘矿车，也禁止使用没有刹车装置或刹车装置失灵的矿车。

1/17/2024129第4节排土（排岩）工作露天开采要剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的场地排弃，接受排弃的场地称为排土场（或称废石场）在排土场内用一定方式进行堆放岩土的作业，称为排土工作将剥离下来的岩土运输到排土场进行排弃，称为排土工程1/17/2024130一、排土场的位置及要素位置选择综合考虑：排土场的地形、环境、容积的远景分布、运距、对环境的污染、日后岩土的回收利用、排土场的复垦经济准则：露天开采整个时期内，折算到单位矿石成本中的岩土运输、排弃、复垦与污染防治等费用的总贴现值为最小排土场分为内部排场和外部排土场排土场选择时遵循的原则：（教材P434）1/17/2024131排土场的堆置要素堆置高度阶段高度：排土场坡顶线至坡底线间的垂直距离堆置高度：各阶段高度的总和影响因素：岩土的物理力学性质（岩石成份、粒度、回收率等）、排土设备和运输方式、排土场的地形地质与水文地质条件、气候条件、生产管理等注意：1)第一层阶段高度，当地质条件差时，堆置高度宜小；2)多台阶堆置时，上下台阶之间要有一定的超前距离，保证下一台阶安全生产1/17/2024132堆置阶段的平盘宽度取决于：上一台阶的高度、大块岩石滚动的距离、采用的排弃设备、运输方式、运输线路的条数及移动步距等排土场容积有效容积：设计总容积：1/17/2024133二、排土工艺排土工艺影响因素：开采工艺、排土地形、水文地质、岩土物理力学性质按运输方式和排土设备不同划分排土工艺：公路运输-推土机排土铁路运输-挖掘机排土、排土犁排土、推土机排土、前装机排土胶带运输-排土机排土1/17/2024134公路运输-推土机排土大多数露天矿采用的排土方式利用汽车将岩土直接运至排土场进行排卸，然后由推土机推排残留的岩土及整理推卸平台作业内容：汽车运输岩土到排土场后进行排卸推土机推排残留岩土平整排土工作平台修筑防止汽车翻卸时的安全车档整修排土公路1/17/2024135优点：机动灵活、爬坡能力大可在复杂排土场地作业，宜实行高台阶排土排土场内运距短，排土线路建设快，投资少，易维护对于新堆弃的岩土，应考虑下沉系数，堆放岩土时，要使台阶顶面保持2%的反向坡度1/17/2024136铁路运输排土工艺由铁路机车将剥离下来的岩土运至排土场，翻至指定地点，再应用其他的移动设备进行岩土的转发排工作转排设备：挖掘机、排土犁、推土机、前装机、索斗铲等辅助设备：移道机、吊车1/17/2024137铁路运输-挖掘机排土排土过程：列车进入排土线后，依次将岩土卸入临时废石坑挖掘机转排（堆垒）要求：废石坑长度大于一翻斗车的长度，坑低比挖掘机平台低1~1.5m，容积为200~300m3挖掘机排土工艺的优缺点：1/17/2024138铁路运输-排土犁排土工序包括：列车翻卸岩土、排土犁排岩、修整平台、线路移设1/17/2024139先机车推顶列车自排土线入口处向终端翻卸后由终端向入口处后退式翻卸，直至填满全线排土犁推排，形成新的受土容积继续翻卸岩土，直至新受土容积填满为止交替进行翻卸岩土和排岩，直至排土犁不能进行排土作业为止考虑到岩土沉降及保证线路平直，最后通牒一次排土时，新的坡顶线比旧坡顶线高30~50cm新线