矿床露天开采课件

矿床露天开采概论*1.1露天开采的地位与特点

固体矿物资源开发的方法

露天开采(surfacemining)

地下开采(undergroundmining)

水力开采(groundsluicing)

溶浸开采(percolationleaching)

其他开采法(Others)

据统计，全世界固体矿物资源年开采总量约为3

1010t，其中约三分之二采用露天开采。*2000年，对世界639座非燃料固体矿山进行统计，露天开采的占60％以上，其中，铁矿占90％以上，铝土矿占98％，黄金矿占67％，有色矿占57％。我国金属矿山露天开采，铁矿占70～80％，铜矿占62％，铝土矿占97％，钼矿87％，稀有稀土矿95％；大型的露天矿山有：德兴铜矿、鞍山齐大山铁矿、南芬铁矿、首钢水厂铁矿、中铝平果铝土矿等。我国非金属矿山中，水泥矿山基本上都采用露天开采的方式进行，其他矿种采用露天开采达80％以上。(为什么露天开采占有如此大的比例呢？)*露天开采的优越性

（相对地下开采）矿山基建(capitalconstruction)时间短，单位矿石基建投资小(smallinvestment)开采机械化与自动化(mechanizationandautomation)程度高，生产规模大(largescale)劳动生产率高(highefficiency)，生产成本低(lowcost)矿石损失与贫化小(lossanddepreciation)开采条件好，作业较安全(safe)，运行较可靠(reliablbe)可调节性强(adjustable)*露天开采的主要缺点露天采场和排土场占地面积大，破坏自然景观和植被。露天开采过程中产生的粉尘和释放的废气污染大气；排弃物中的有害成分流入水系和农田，影响生态平衡和农业生产。露天开采易受气候条件，如严寒，酷暑，冰雪和暴风雨的影响和干扰。*露天开采发展方向矿山设备大型化（Upsizing

）操作自动化Mechanization，automationandintelligence

工艺连续化Continuous

生产最优化Optimization

管理科学化Scientific

开采无害化Harmless

矿山数字化Digital**1.2露天开采的基本概念露天开采术语矿床开采的技术特征*1.2.1露天开采术语露天矿open-pitmine露天采场opencastpit开采境界pitlimits排土场spoilpile边帮

pitslope台阶

bench采区miningarea开段沟dropcut开采损失miningloss矿石贫化depreciation矿床deposit矿脉mineralvein

矿石ore

岩石rock剥离

stripping剥采比strippingratio*露天开采术语露天矿山工程露天矿露天采场采掘带采区出入沟开段沟*封闭圈山坡露天矿凹陷露天矿长露天矿短露天矿上部境界线下部境界线（底部周界）开采深度露天开采境界1.2.1露天开采术语露天采场边帮（顶帮、底帮、端帮）工作帮工作帮坡面工作帮坡角最终边帮最终帮坡角最终帮坡面*台阶安全平台清扫平台运输平台工作台阶非工作台阶工作平盘封闭圈*露天矿鸟瞰*露天矿鸟瞰（三维模型）开采单元及其划分（动画示意图）*台阶构成要素及参数*h

B台阶坡面角台阶高度台阶上部平盘台阶坡顶线台阶坡面台阶坡底线台阶下部平盘平盘宽度台阶开采要素图解*台阶开采程序图解*露天采矿场剖面透视图*

HHmin露天采矿场横断面图*

HHmin1.1.2矿床开采的技术特征1.矿岩的技术特征矿岩的技术特征包括矿石与废石的划分，矿石的种类和矿岩的性质。2.矿床的技术特征矿床的技术特征主要有矿体形状，倾角和厚度。*1.3露天矿建设程序和开采步骤露天矿建设程序和设计决策露天矿开采的一般步骤和矿山工程*1.3.1露天矿建设程序和设计决策

露天矿从立项建设到建成投产，少则需要1~2年，多则持续3~5年或更长；露天矿基建投资可达数亿元。矿山建设通常经历若干个阶段(勘探、准备、建设)。*矿山建设项目的建设程序*勘探阶段准备阶段建设阶段露天矿设计的主要技术决策露天矿生产规模露天矿采剥方法与开采程序露天矿生产工艺过程及设备类型露天矿开采境界露天矿开拓运输系统总图布置及外部运输*1.3.2露天矿基建和生产的一般步骤1.露天矿运营的步骤(1)地面准备(2)矿区隔水和疏干(3)矿山基建工程(4)正常生产(5)扩建或改建2.露天矿山工程采矿与剥离掘沟与扩帮3.露天矿生产工艺矿岩松碎采掘及装载矿岩运输排土与卸矿*

矿岩松碎工作**2.1矿岩松碎的地位及意义

2.1.1矿岩松碎对采装、运输（含排岩）、破碎工作的影响C=f（Cs，Cm，Cy，Cp）**矿岩松碎、采装、运输成本与矿岩块度的关系**2.1.2各生产工艺对矿岩松碎工作的要求足够的松散储备量，5～10day适宜的块度与粒级 满足挖掘机、汽车运输、胶带运输、矿仓破碎机受料口等要求规整的爆堆和台阶形状爆堆：高度、宽度；台阶：根底、伞岩、后冲/裂，底部超深破坏安全与经济**2.2矿岩松碎的方法机械法松土犁：软层、冻岩中使用，设备简单、易于管理，工艺过程简单、一次松碎量少。

硬岩开采中也开始使用机械方法剥离围岩和开采矿石。水力法适用于软岩，采用高压水。存在局限性爆破法**2.3爆破松碎矿岩穿孔工作2.3.1穿孔工作（一）穿孔设备①潜孔钻机优点：能量损失小，穿孔速度受孔深影响小噪音小用废气排渣，节省动力钻杆寿命长轴压小，钻机轻，钻孔不易倾斜****2.3爆破松碎矿岩潜孔钻机缺点：气缸受孔径限制Φ>200mm时，速度低于牙轮钻机，动力消耗高30～40％，成本高台班生产能力计算：v——钻进速度；

——时间利用系数；**2.3爆破松碎矿岩影响钻进速度因素：冲击功和冲击频率风压、排渣风量和风速轴压、转速和扭矩影响钻机工作时间利用系数因素：接杆、移位、修理（不可避免）等备件、风、水、电、卡钻处理（可避免）**2.3爆破松碎矿岩②牙轮钻机优点（与潜孔钻机相比）：穿孔效率高2～3倍钻机作业率高15～45％工人劳动生产率高2～3倍穿孔成本低15～25％主要缺点机身重，价格昂贵。**牙轮钻机主要参数：钻头的轴压力回转速度压气消耗量注意：各项参数间的合理匹配**其他钻孔设备液压钻液压潜孔钻火钻电钻**2.3爆破松碎矿岩③穿孔设备数量计算及选择计算公式： 钻机工作台数N： 钻机在册台数N’:注意：当矿岩性质差异较大，采矿和剥离工作制度不同时，应分别计算所需台数，然后再取总和。**2.3爆破松碎矿岩选择孔径特大、大型露天矿：D≥310mm中型露天矿：D=150~250mm小型露天矿：D≤150mm**2.3爆破松碎矿岩爆破工作（二）爆破工作 为后续的采装工作等提供合适的块度，爆破质量对后续工作影响很大，同时又要保证矿山生产的安全性和合理性，故应高度重视。（中间涉及经济指标、对永久边坡的保护等）****好的爆破质量合适的块度（低大块率）爆堆形状（高度、宽度）、集中且有一定的松散度没有根底、伞岩，台阶坡面平整没有后裂、垮坡，尤其对永久边坡较小的爆破振动无爆破飞石、空气冲击波等能促使露天矿生产总成本最低**2.3爆破松碎矿岩总体构思**2.3爆破松碎矿岩露天采矿涉及的爆破方法深孔爆破（剥离、矿岩）硐室爆破（剥离较多）预裂爆破光面爆破浅孔爆破（二次破碎、修根底等）裸露爆破（二次破碎）**2.3爆破松碎矿岩爆破分级爆破工作的关键是选取合理的爆破参数

充分考察岩性、地质构造等

矿岩的可爆性分级**2.3爆破松碎矿岩

矿岩可爆性分级（涉及到炸药与岩石匹配）B.B.里热夫斯基按强度分级——标准单耗

岩石的抗压、抗拉、剪切强度和岩石容重。**2.3爆破松碎矿岩

在实际爆破中，进行爆破设计时需对计算单耗值进行修正，其修正计算公式为：**2.3爆破松碎矿岩②B.H.库图佐夫综合可爆性分级 综合炸药单耗、岩石坚固性、岩体裂隙等多方面因素，并以炸药单耗为主。 经过大量的数据计算统计，得出炸药单耗的离差（均方差）： 制定分级范围时，采用t分布计算，分布范围的界限由下式可得：**2.3爆破松碎矿岩

研究岩石的可爆性分级，主要目的不是为了进行岩石分级，而是在于根据不同岩石对爆破作用的阻抗能力，预计合理的炸药单耗和所能达到的岩石爆破破碎效果，并以此作为爆破工艺设计的依据。**2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破

露天深孔爆破一般采用多排孔微差爆破方式。该爆破方式的优点：一次爆破量大降低爆破震动控制爆破方向充分利用炸药的爆炸能量改善爆破效果****2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破（一）确定爆破参数①底盘抵抗线 与钻孔直径、装药直径、炸药特性、装药密度、岩石可爆性、要求破碎程度、台阶高度等有关。②孔距a、排距b、炮孔临近系数m③钻孔超深取决于岩石性质、构造，且与底盘抵抗线、炮孔直径及炸药性质有关。超深作用：降低药柱中心克服底盘、底部阻力减少根底**2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破④充填/堵塞长度 充填不足：炸药能量从孔口冲出，造成岩块飞散，降低爆了破质量 充填过大：浪费钻孔，易在充填段产生大块⑤炸药单耗(确定方法)⑥单孔装药量 一般采用体积法计算**2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破（二）微差时间 我国露天矿的实际参数，一般采用25～75ms，硬岩中取小值，软岩中取大值。（三）布孔方式和起爆顺序 布孔方式主要有：三角形（梅花形）、方形、矩形 起爆顺序：排间顺序、斜线顺序、“V”形起爆、波浪形起爆、中间掏槽起爆、楔形掏槽起爆**多排孔微差挤压爆破**微差挤压爆破作用原理先爆孔为后爆孔提供新的自由面后爆孔在先爆孔产生的应力消失之前起爆，将形成应力波相互叠加，增强破碎效果岩块在空中运动相互碰撞（挤压），岩石进一步破碎降低了爆破地震**2.3爆破松碎矿岩控制爆破露天深孔控制爆破主要用于紧邻露天矿边坡的爆破区域，常用的爆破方式有：预裂爆破光面爆破缓冲爆破**

采装工作2024/1/18592024/1/1860

采装工作是露天矿生产的中心环节 涉及的内容主要有：岩石的可挖性、采装设备、采装工艺（设备型号与采装工作面相适应）

**3.1采装工艺的基本原理3.1.1岩石的可挖性原岩可挖性爆破破碎后岩石的可挖性影响挖掘阻力因素：被爆岩石的松散程度：松散性好阻力小块度大小：块度大阻力增大岩块的强度和容重：容重增大阻力增大**涉及到挖掘阻力问题3.1.2采装设备类型

露天矿常用的采掘设备有：单斗挖掘机、多斗挖掘机、吊斗铲、铲运机、推土机、装载机采装设备：单斗挖掘机、多斗挖掘机、吊斗铲、前装机采运设备：铲运机、推土机、前装机**单斗挖掘机单斗挖掘机分为采矿型和剥离型两种。采矿型：履带行走铲斗容积：2～23m3，4～10m3的中型电铲广泛应用于中小型矿山适宜台阶高度：6～20m通常适用于平装车剥离型：铲斗容积在100m3以上的，主要用于采空区倒堆剥离铲斗容积小于15m3的，也可用于上装车************液压单斗挖掘机斗容一般为6.5～8m3，最大为30m3索斗铲挖掘软岩和爆破碎的岩石修筑路堤和掘沟**前装机、铲运机、推土机前装机：适用于生产能力为100～150×104t/年的露天矿铲运机：挖软岩和经破碎后的岩石，运距为2～3km时是经济的，用于大型露天矿的剥离工作推土机：辅助作业**3.1.3采掘设备的生产能力生产能力理论生产能力（额定生产能力）技术生产能力实际生产能力**理论生产能力——取决于设备、结构电动机的功率工作机构的线性尺寸挖掘机结构（铲斗、犁板）的计算容积和形状工作机构传动系统和运动的速度岩石的可挖性应等于计算参数中岩石可挖性额定值**技术生产能力开采技术条件一定时，采掘设备可能达到的最大小时生产能力。由于kk、kc不易确定，故从矿山地质条件和技术因素对采掘作用的循环时间的影响出发。于是有：****实际生产能力（台班、台月、台年生产能力）挖掘机的台班生产能力：**3.2单斗挖掘机采装3.2.1单斗挖掘机工作参数挖掘半径Rw——挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿间的水平距离挖掘高度Hw——挖掘时铲斗齿尖距站立水平的垂直距离卸载半径Rx——卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离卸载高度Hx——铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离下挖深度Hh——铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂直距离******3.2.2采掘工作面参数采掘工作面主要参数：台阶高度h采区长度Lc采掘带宽度A工作平盘宽度B******（1）台阶高度影响台阶高度的主要因素：采掘设备的工作条件矿岩性质与埋藏条件穿爆工作要求矿床开采强度运输条件**（2）采掘带宽度 挖掘机侧向装车时垂直采掘带移位一次的最大宽度（3）采区长度 划归一台挖掘机采掘的那部分台阶工作线长度****（4）工作平盘宽度 最小工作平盘宽度：******3.2.3单斗挖掘机的生产能力

是指单位时间内从工作面采出并装入运输容器或倒入内排土场的实方矿岩体积（m3）或重量（t）.（1）挖掘机生产能力计算 挖掘机台班生产能力（m3/台班）**提高挖掘机生产能力的措施缩短挖掘机的工作循环时间提高满斗系数改善爆破质量，保证穿爆储备量及时供应空车，提高班工作时间的利用系数加强设备维修，提高出勤率提高电铲司机操作水平**3.2.4单斗挖掘机的选型及所需台数计算（1）选型 与矿山的规模、矿岩性质、穿爆工作、运输工作的配合等因素有关（2）所需台数计算**3.2.5采装方式**工作平盘线方式A.单采尽头式配线b多采尽头式配线c多采区环形式**汽车工作面的入换方式**机械铲捣堆开采**索斗铲捣堆开采**链斗铲挖掘机**轮斗铲挖掘机**轮斗式挖掘机端工作面采掘**轮斗式挖掘机侧工作面选择开采**轮斗式挖掘机侧工作面结构图**轮斗式挖掘机端工作面结构图**前装机向自卸汽车装载**前装机自运工作**装岩机采装工作********电耙装车工作面**漏斗采装工作面**平台装车工作面布置**溜槽装车工作面布置**3.3吊斗铲采装****3.4前装机采装与单斗挖掘机比较，轮胎式前装机具有以下主要优点：（1）质量轻，制造成本低。（2）行走速度快，最大运行速度可达35km／h。因此，在一定的运距范围内，可用它直接进行装载和运输。（3）尺寸小、机动灵活，可在挖掘机不能运行的复杂条件下进行工作；对采装地点分散和复杂矿床的分采适应性强。（4）作业效率不受台阶（或爆堆）低的影响。（5）爬坡能力大，可在200左右的坡道上运行。（6）除完成主要采运作业外，还可更换各种工作机构，完成露天矿的各项辅助作业：堆垒爆堆、清雪、修路、运送零件及电缆。

**轮胎式前装机的主要缺点是：（1）对矿岩块度适应性差，使生产能力受影响。（2）工作规格较小，适应的台阶高度有限，一般不超过10m。（3）轮胎磨损较快，使用寿命短。因此，在挖掘坚硬矿岩时，应采取措施减少轮胎的磨损，如经常清理工作面的矿岩，尽量避免轮胎打滑，在轮胎上加装保护链或采用履带垫轮胎等。由于轮胎式前装机具有机动灵活、设备投资少等优点，因此，用途的广泛性远远超过其他采装机械。近年来它在一些露天矿山使用已日益增多。**前装机在国内外大型露天矿中，主要作为辅助设备，而在中、小型露天矿，尤其是一些非金属露天矿，一般常用它进行装载作业。轮胎式前装机在露天矿可有以下几种使用情况：（1）作为主要采装设备直接向自卸汽车、铁路车辆、移动式胶带运输机的受矿漏斗装载。（2）当运距不大时，作为主要采装运输设备取代挖掘机和自卸汽车，将矿石直接运往溜井、铁路车辆的转载平台，以及从储矿场向固定破碎设备运矿或从爆堆中采装矿石运至移动式或半固定式破碎设备。（3）当剥离工作面距排土场较近或剥离工作量不大时，可用前装机将岩石直接运到排土场。在大型露天矿中，可作高台阶排土场的倒运设备。**（4）在大型露天矿可用作辅助设备。如代替推土机堆集爆破后飞散的矿岩，从工作面将不合格的大块运往二次破碎地点，建筑和维护道路，平整排士场，向挖掘机和钻机运送燃料、润滑材料和重型零件，清除积雪等。（5）在大型露天矿和多金属矿体、多工作面开采时，可用前装机与挖掘机配合工作，以减少装载时间和降低采装成本。例如，用前装机采装爆堆高度小的部分；用前装机将爆破后飞散的矿岩堆集起来并装入汽车，为大型挖掘机创造良好的工作条件。（6）用前装机代替挖掘机和自卸汽车掘进露天堑沟，可减少堑沟宽度和掘沟工程量，提高掘沟速度。（7）在电铲移动过程中，可以参加辅助作业，移动电缆，移动电杆。在铁路运输的矿山可以用来移道等辅助作业。**************3.5铲运机采装XYWJD-1电动铲运机********

露天矿运输**4.1概述

运输工作实露天矿的主要生产工序之一，其主要任务是降采场采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或贮矿场，把剥离岩土运到排土场，并降生产过程中所需要的人员、机具设备和材料运送到作业地点。**露天矿运输特点（1）基本物料运量大部分集中于单一方向线路或道路运输强度大，线路车辆周转快矿岩具有较大密度，较高的强度和磨蚀性，块度不一，装卸时有冲击作用露天矿其他工艺和运输的可靠性紧密相连机车车辆运输周期中的技术停歇时间占有很大比重**露天矿运输特点（2）矿岩的装载点和剥离物的卸载点不固定，采场与废石场台阶上的运输网路要经常移动从露天采场提升（或下放）矿岩的坡度陡岩石需分采和配矿时，运输组织十分复杂露天矿运输网路的位置与矿体构造因素有关，线路场地狭窄**露天矿运输基本要求运距尤其是剥离岩石的运距应尽可能短整个运输网路及个别区段应尽可能固定不动，开采期间力争所需移动设备量最小一个露天矿最好采用较简单的运输方式和较少的运输设备类型，以简化管理和维修组织工作运输设备容积和强度与采装和卸载设备以及矿岩运输性质相适应运输方式要保证工作可靠，主要设备停歇时间最少，移运过程尽可能地保证有较大的连续性运输方式要保证工作安全，采矿成本最低**露天矿常用的运输方式自卸汽车运输铁路运输带式运输机运输提升机运输重力运输联合运输（汽车与铁路、汽车与胶带、汽车与提升机或溜井）**4.2矿用自卸汽车运输自卸汽车运输优点机动灵活，调运方便，特别适合于地形、地质复杂的条件爬坡能力强，在高度相同的条件下，可缩短运距，基建工程量小，基建速度快运输组织简单，可简化开采工艺，提高采掘效率便于采用近距离分散排土场或高段排土场，减少排土场用地和提高排土效率道路修筑和养护简单**矿用自卸汽车装载能力为330吨**自卸汽车的缺点（不足）吨公里运费高，自卸汽车的维修和保养工作量大受气候影响较大，在雨季、大雾和冰雪条件下行车困难深凹露天矿采用汽车运输会造成采坑内的空气污染**4.2.1公路分类及其技术等级矿用公路的特点：断面形状复杂线路坡度大曲线半径小运量和行驶车辆载重量大相对服务年限短

所以，要求公路结构简单，并具有相对的坚固性和耐磨性**按用途分：生产公路辅助公路按公路性质和位置分：运输干线运输支线辅助线路**按服务年限，生产公路分为：固定公路半固定公路临时性公路**按行车密度、行车速度、年运输量分级**公路等级矿山规模与公路性质运输量(万吨/年)行车密度(辆/小时)设计行车速度(Km/h)Ⅰ大型露天矿固定干线>1300>7535Ⅱ大型露天矿固定干线240～130030～7525Ⅲ中小型露天矿固定干线及支线<240<3020公路路基与路面结构路基有填方路基、挖方路基和半挖半填方路基影响公路路基稳定性的因素：地质条件施工方法地面水和地下水的拦截与排除****路基横断面主要参数：路基宽路面路肩横坡路基边坡排水沟纵坡**路面结构柔性路面、刚性路面露天矿公路路面分级：高级路面次高级路面中级路面低级路面路面结构（单层、多层）**1.沥青砂磨耗层15～20mm；2碎石沥青贯入层100～150mm；3垫层250～300mm；4基础地层**公路的平面要素平曲线半径(R)切线长度(T)曲线长度(L)外矢矩(E)曲线段超高曲线段加宽线路连接视距回头曲线**线路纵断面要素最大允许纵坡限制坡长纵坡折减竖曲线线路纵断面标示法**4.2.2矿用汽车选型**4.2.2矿用汽车选型（1）汽车类型后卸式汽车拖拉牵引的半拖车拖车（2）载重与挖掘机的斗容保持一定的比例关系，运距为1～1.5km时，车箱与铲斗合理容积为（4～6）：1**（3）传动机械传动液压传动电力传动****100T**电动轮自卸汽车的主要优点：传动系统结构简单可靠，制停准确自动调速，运行操作平稳设备完好率高，维修工作量小，维修费用低牵引性能好，爬坡能力强运输效率高，成本低，经济效果好缺点：自重大，涉水高度小**矿用自卸汽车结构要求车体和底盘结构应具有足够的坚固性，并有减振性能良好的悬挂装置；（装车、颠簸）运输硬岩的车体必须采用耐磨而坚固的金属结构卸载时应机械化，而且动作迅速；司机顶棚上应有保护板，对于含有害矿尘的矿山，司机室要封闭，最好能够强制通风；制动装置要可靠，起步加速性能和通过性能应良好；司机劳动条件要好，驾驶操纵轻便，视野开阔。**公路运输计算自卸汽车运输能力和道路通过能力自卸汽车运输能力台班运输能力：汽车的运输周期通常由装载时间、卸载时间、运行时间、调车等进时间等组成**自卸汽车工作台数和在册台数分别按以下公式计算：**道路通过能力单位时间内通过某一区段的车辆数。一般选车流最集中的区段进行计算，如出入沟、平面交叉路口等。计算公式如下（每小时通过的车辆数）：**汽车与挖掘机之间的重分配问题必须满足的基本条件：供一定的挖掘机组（货流）用的有限汽车数派往单一挖掘机的汽车数不应超过规定的最大允许汽车数汽车的分配应保证挖掘机最大均衡地完成班生产计划工作量

经济角度采用智能控制系统进行调配**4.3铁路运输铁路运输适用于储量大、面积广、运距长（超过5～6km）的露天矿和矿山专用线路铁路运输优点：可利用任何种类能源和机车类型设备和线路坚固可靠运行作业易于自动控制运输成本低对矿岩性质和气候条件的适应性强运输能力大**铁路运输缺点：爬坡能力小，曲线半径大基建工程量和投资大，建设速度慢对地形和矿体赋存条件的适应性差线路系统和运输组织工作复杂受开采深度限制**4.3.1牵引机械设备常用的牵引设备有：电力机车和内燃机车电力（交流电）机车特点：减少牵引机车电网损失粘着系数高制动性能好对通讯干扰较大、价格昂贵**4.3.2线路的分类和技术等级线路按露天矿生产工艺特点分：固定线半固定线移动线固定线路按设计年运量分三个等级，如表所示**铁路线路等级**线路等级单线重车方向最大年运量（万t）铁路轨距（mm）1435900762600Ⅰ>600>250150~200—Ⅱ300~600150~25050~15030~50Ⅲ<300<150<50<304.3.3铁路线路的定线指在地面上或在地形平面图上标出线路中心线的合理空间位置，且符合下列原则：满足开采要求，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，避免反向运输车站分布合理土石方工程量小综合经济效益高**凹陷采场定线山坡采场及地面干线定线**4.3.4列车运输能力列车运输能力（t/d）可按下式计算：同时工作的列车数为：**4.3.5线路通过能力单线区间通过能力双线区间通过能力车站通过能力**4.4带式运输机运输

是一种连续运输方式主要特点和优点：生产能力大爬坡能力强劳动条件好易于自动控制经济效益好，运输成本比汽车低**缺点：投资较大对物料的特性（硬度、磨蚀性等）和块度要求严格，不宜运送大块硬岩和粘性岩土受气候影响较大**4.4.1带式运输机的类型带式运输机主要有：胶带运输机钢绳牵引带式运输机移置式带式运输机（移动式、半固定式、固定式）****4.4.2带式运输机参数与选型运输机带宽带式运输机的带速带式运输机的倾角带式运输机的运距与运量**4.5联合运输常见的联合运输方式：汽车与铁路运输汽车运输与带式运输机运输汽车运输与箕斗提升运输汽车运输、溜井运输与铁路运输汽车运输、溜槽运输箕架空索道运输带式运输机运输与水力运输**4.5.1平硐溜井运输溜井的结构要素：溜井的倾角溜井的深度溜井断面形状和尺寸****平硐溜井系统生产能力溜井上口的卸矿能力P（t/班）依据工作面运输方式确定溜口连续放矿能力R（t/min）平硐运输通过能力Q（t/班）与地面运输方式有关**4.6斜坡提升机运输该运输方式可克服地形高差，常与其他运输方式配合，构成联合运输系统。当矿岩性质不允许采用溜井溜放时，可采用斜坡提升机将矿石下放至地面。可用于开采深度超过150～200m、开采面积小、矿岩坚硬的凹陷露天矿。**（1）窄轨铁路与斜坡串车联合运输**（2）汽车（铁路）与斜坡箕斗联合运输****

排岩工作2024/1/181825.1概述露天矿要剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的排弃场地（废石场）。排岩工作：剥离岩土、贫矿、难选矿物废石场：内部废石场、外部废石场**排岩工作内容：废石场位置与排岩工艺的选择废石场的建设与发展废石场的稳固性分析废石场的灾害控制与复垦**选择废石场位置原则废石场应选在山坡荒地，少占农田，避免迁移村庄，并充分考虑山洪的影响在不妨碍矿山生产发展和采场边坡稳定的前提下，废石场应尽量靠近露天采场优先利用露天采空区作废石场，选择外部废石场时，要充分考虑占用土地的时间效益废石场应位于居民点的主导风向下风侧地带，并防止岩土中的有害化学成分通过雨水作用带入河流和农田应考虑造田还耕，制定土地复垦规划**废石场总容积应与露天矿总剥离量相适应按剥离量所需的废石场有效容积计算公式：**

露天矿的排岩工艺是按运输方式和排岩设备的不同而划分的。常用的排岩工艺可分为：汽车运输－推土机排岩铁路运输－挖掘机排岩（前装机排岩、排土犁排岩）胶带排土机排岩倒堆吊斗铲排岩水力排岩**5.2排岩工艺

5.2.1汽车运输－推土机排岩工艺过程主要有：汽车进入废石场排岩地段进行调车汽车翻卸岩土推土机推排平整场地整修废石场公路****排岩工作应注意的问题汽车进入废石场后沿废石场公路到达卸岩段，然后调车，其调车宽度要大于汽车的最小转弯半径，然后汽车后退，靠近边坡翻卸岩土翻卸后留在平台上的岩堆宽度的大小对推土机的推排工作量影响很大，在确保安全的前提下，汽车应尽量靠近边坡翻卸岩土为了保证汽车卸载安全，台阶坡顶需用推土机推出车挡，车挡高度一般不低于0.6～0.8m新堆弃的岩土密实性小，孔隙大，经压实后台阶会下沉。为了保证安全卸载和充分利用废石场容积，台阶顶面应保持2％的反向坡**推土机的推排量包括两部分：汽车卸载时残留在坡顶上的岩土量废石场下沉塌落需整平的岩土量汽车运输－推土机排岩的排土线长度应按同时翻卸的汽车数量确定。汽车运输的废石场一般为一个排岩台阶，当需要分段排弃时，平盘宽度应能保证顺利调车卸载**5.2.2铁路运输排岩铁路运输的排岩方法：挖掘机排岩前装机排岩等其中主要工艺为铁路运输－挖掘机排岩工艺挖掘机排岩主要工序为：列车翻卸岩土挖掘机堆垒线路移设****为了保证排岩作业的安全，加大排岩台阶高度和保证排岩台阶的稳定，延长移道周期，缩短列车入换时间，采用铁路运输时，亦可采用轮胎式前装机进行转排。轮胎式前装机排岩作业要素包括：作业线长度转排台阶高度工作平盘宽度****5.2.3带式排土机排岩带式排土机排岩最大优点：可实现连续化作业带式排土机排岩工艺过程为：由输送机提供岩土，经转载机进入排土机里的接收输送机，再输送到卸载输送机迸行排岩（上排或下排）推土机平整工作面并完成其他辅助作业带式输送机移位并开始下一排岩循环****优点：一次排弃宽度大，辅助作业时间少，作业效率高；近水平矿床可实现横向内排，减少运输距离；排土机的生产能力大，自动化程度高，管理简便缺点：采、运、排生产作业各环节间制约大，机动性较差；选择废石场位置时，在地形、工程地质和水文地质条件方面要求较高；一般不宜采用分散的废石场**带式排土机排岩工艺适用条件剥离物为f＜3的软岩。中硬以上岩石或不适合胶带输送的大块，需经爆破法破碎后方可考虑采用。水平或近水平矿层，在覆盖层厚度或夹层厚度小于设备作业规格时，可实现横向直接内排。气温低于-25C0应有防寒措施，实行季节性剥离作业；风速大于7~8级时，带式排土机应停止作业。设备作业及行走时坡度限制一般为：纵向坡度作业时为1/20~1/30，行走时1/10~1/20；横向坡度为1/20**5.2.4排岩工艺选择排岩设备的选择取决于剥离工程中采运工艺环节所采用的设备类型，特别是运输设备的类型设备选择取决于排弃岩土的性质、气候条件、废石场位置、要求的排岩能力以及排岩设备来源等因素。所选择的排岩工艺应能满足安全、高效、经济等要求**排弃岩土的性质对排岩设备的选择有重大影响。在铁路运输条件下，铲运机仅适于排弃松软且不含块石的岩土；当在高台阶条件下排弃中硬以下且含水岩土时，台阶的稳定成为突出矛盾，从增加排岩宽度、减少移道次数和使铁道路基稳定等出发，较灵活的和排岩宽度较大的前装机、推土机以及吊斗铲等排岩设备优于机械铲**气候条件也对排岩设备的选择有重大影响。雨水较多的地区，通常不宜采用高排岩台阶作业；冰冻期长，大风频繁的地区不宜采用带式排土机作业。在气候条件不利的地区，应选择可靠性较高的机械铲、吊斗铲、推土机或前装机等排岩设备。**选择的排岩设备应满足排岩能力的要求。在铁路运输条件下，以机械铲和吊斗铲的排岩能力最高，推土机、前装机等次之。在相同的运输方式下，当两种排岩工艺均能满足要求时，若选择投资大的排岩设备应做好充分的技术经济论证。采用前装机作为采、运、排设备时，视前装机规格不同，其合理运距一般为100～1000m。铲运机作为采、运、排设备使用时，其合理运距不大于1.5km。**5.3废石场建设与安全5.3.1初始废石场的建设与扩展（1）废石场初始排土线的修筑根据地形条件的不同，分为山坡和平地两种修筑方法。山坡废石场初始排土线的修筑是先在山坡挖一单壁路堑，整平后铺上铁轨，形成铁路运输的初始排土线。****若采用汽车运输排岩时，应根据调车方式确定初始排土线的路堑宽度。平地初始排土线的修筑需要分层堆垒和逐渐涨道。采用挖掘机修筑时，首先从原地取土，并在旁侧堆筑第一分层，为了加大第一分层堆垒高度，也可以在两侧取土，取土的地段形成取土坑。第一分层经平整后辅上铁轨，就可由列车运送岩土并翻卸在路堤旁，再由挖掘机堆垒第二分层、第三分层，直至达到所要求的排岩台阶高度，便形成初始排土线。****采用推土机修筑时，一般用两台推土机对推。此法可修筑高度在5m以内的排土线初始路堤。**（2）排土线的扩展铁路运输单线废石场排土线的扩展方式有平行、扇形、曲线和环形四种。**多线废石场扩展方式**为了在有限的面积内增加废石场的受岩容积，可采用多层排岩。多层排岩就是在几个不同水平上同时进行排岩，并向同一方向发展。为此可采用直进式或折返式线路，建立各分层之间的运输联系。各层排土线的发展在空间与时间关系上要合理配合，为保证安全和正常作业，上、下两台阶之间应保持一定的超前距离，并使之均衡发展。**5.3.2废石场的稳定性与公害防治（1）废石场的稳定性与防护废石场稳定性的影响因素较多，主要有：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。**常见的失稳现象：废石场变形泥石流常见的废石场变形有：滑动塑性变形坡面散落沉降****废石场变形的主要原因：排岩台阶过高岩土含水过多没有按岩土的渗水性、耐压能力、稳定性等堆积岩土废石场位于沼泽和岩土松散的基底上疏干排水工作差**如何防止废石场的变形首先应做好防排水工作，消除水的影响；查明废石场地层岩性，使废石场建立在可靠的基底之上；按岩性合理排弃岩土，如将坚硬岩块排于底层，表土排于上部，合理混排，选择适宜的排岩台阶高度；在雨季及融冻期做好排水准备工作**泥石流的一般预防措施：在废石场坡脚修筑拦挡构筑物，以稳住坡脚，防止剥离物滑坡与山沟洪水汇合。在排岩下游的山沟内或沟口设拦淤坝，拦截并蓄存泥石流。当废石场下游地势不具备筑坝拦淤条件时，可在其下游较开阔的场地修建停淤场，通过导流使泥石流向预定地点淤积。**（2）废石场环境公害防治大气污染水质污染泥石流废石场周围地表的变形**

露天矿防水与排水工作6.1概述6.1.1露天矿防水与排水工作的重要性露天矿的涌水来源：大气降水地表径流地下涌水露天采场，特别是凹陷露天采场本身就相当于一口大井，从客观上它具备了汇集大气降水、地表径流和地下涌水的条件。因此，在露天矿的整个生产期间，甚至基建期间都要采取有效的防、排水措施。露天矿涌水对开采工作的影响和危害降低设备效率和使用寿命。如挖掘机在有水的工作面上作业时，其工作时问利用系数一般只达到正常时的1/2~1/3、对于运输设备不仅降低效率而且威胁行车安全。水还增加了设备故障并降低使用寿命。降低矿山工程下降速度。采场底部汇水受淹会降低掘沟速度，从而降低矿山工程下降速度，给新水平的准备工作造成很大困难。破坏边坡的稳定性。水是促使滑坡的一个主要因素，它能使岩体的内摩擦角和粘聚力等物理性能指标降低，从而削弱边坡岩体的抗剪强度。6.1.2露天矿涌水的影响因素自然因素气候条件、地表水体、地形条件、岩石结构和地质构造人为因素大气降水的渗透是地下水获得补给的主要来源，而蒸发又是潜水的主要排泄方式之一，所以气候对地下水的水量大小；水位高低有直接的影响。在气候条件中又以降水量和蒸发量对地下水的影响最大。气候条件具有较强的地区特征，从而决定了矿床的含水性不仅具有季节性的特征，而且也有明显的区域性特征。地表水体和地下水在一定条件下可以互相转化和补给，两者之间有着密切联系。因此，在地表水水网密度大的地区建设矿山时，必须查明地表水体与矿体之间的水力联系情况，特别是在裂隙发育、透水性较好的岩层中，地表水体很可能成为矿山涌水的水源。地形影响到地下水的循环条件和含水岩层埋藏的深度。一般在地形切割较为剧烈的地区，地表径流量大而地下径流量小；反之，在地形比较平缓的地区，地表径流量小，而地下径流量大，地下水比较充沛，矿床的充水量比较大，而且比较稳定。岩石结构致密、节理裂隙不发育时，其透水性很弱，不易充水，甚至隔水；反之，透水性就较强，充水量也较大。岩石中的孔隙不仅是大气降水和地表水补给的通路，而且往往也是汇集和贮存地下水的场所。岩石的产状和揩皱、断层等构造也影响地下水的静贮量，有时还构成地表水与地下水之间的水力联系。如断层破碎带是地下水的导水通路，也经常是矿山涌水的渠道，但是由压应力形成的断层，由于破碎的岩块被挤压成粉状并胶结十分紧密，以至透水性很低甚至隔水，形成自然的隔水帷幕。露天矿涌水人为因素对防、排水工作的重要性认识不足，或不掌握矿山的水文地质资料，不采取有效的防、排水措施等，往往容易导致突然涌水，引起不必要的损失。由于开采工作的错误而打通了含水层，使矿山涌水突然增大。对边坡参数确定不合理或维护不善，发生大面积滑坡时，容易诱发涌水，甚至造成滑坡与涌水之间的相互诱发废弃的矿坑常有大量积水，当排水工作停止后，废坑内的积水水位将会上涨。这种水源一旦与采场沟通，在一瞬间就会以很大的水压和水量突然涌人采场。地质勘探工作结束后，必须用粘土或水泥将钻孔封死，否则，未封闭或封闭不严的钻孔一经开采就成为沟通含水层和地表水的通路，将水引人作业区。6.2露天矿防水露天矿防水工作的目的在于防止地表水和地下水涌入采场。防水的措施很多，其中矿床疏干就是一项防止地下涌水比较全面而彻底的防水方法。防水工作必须贯彻以防为主，防排结合的原则，并应与排水、疏干统筹安排。地面防水措施截水沟河流改造调洪水库拦河护堤地下涌水防治探水钻孔防水墙和防水门防水矿柱防渗帷幕6.3露天矿排水排水是排除矿坑涌水所采取的方法和设施的总称6.3.1露天采场排水量计算露大采场的水量组成地下水涌水量 地下水涌水量按水文地质条件计算降雨径流量 降雨径流量是降雨经自然下渗后积存在地面上的水量。降雨径流量的大小分别按正常降雨量和设计暴雨频率的暴雨径流量计算.正常降雨径流量是按历年的雨季的平均降雨量计算:设计暴雨频率的暴雨径流量是按一定的暴雨频率计算出来的最大降雨径流量6.3.2暴雨贮排平衡

降雨径流量的波动与排水设备的相对固定是露天矿排水的基本矛盾，两者间的差额就需用贮水池来平衡。贮水池的合理容量取决于设计暴雨频率和水泵排除积水所需的时间（历时）。贮水池的合理容积可按下图用图解法确定。

在确定贮水池容积时，还必须考虑到露天采场的允许淹没程度。允许淹没程度用允许淹没时间和允许淹没高度表示。当暴雨出现时，允许露天坑底贮水，短时间淹没最低工作台阶，排除该积水的期限即为允许淹没时间，一般为l～7天。允许淹没高度应保证受淹后仍使排水工作能继续进行。当采用露天固定式或半固定式水泵排水时，其允许淹没高度不应超过水泵的吸水高度；而对于移动式水泵、潜水泵、水泵船和地下固定式水泵，就不受淹没高度条件的限制。6.3.3露天矿排水系统露天矿排水方式：露天排水（明排）地下排水（暗排）这两种排水方式的选择，不仅要对比它们的直接投资和排水经营费用，而且还需要考虑到它们对采矿工艺和设备效率的影响，以及由此而引起的对矿山总投资和总经营费的影响。排水系统是排水工程、管道、设备在空间的布置形式。露天矿的排水系统主要形式及其适用条件如表6－1。

选择排水系统除考虑的因素排水方式选择矿区降雨情况水文地质条件、地形开采规模和服务年限采剥方法和矿岩种类用户对矿石的要求通过技术经济综合比较进行。排水方式分类：自流排水露天排水（采场底部集中排水系统、采场分段接力排水系统）井巷排水（集中一段排水系统、分段接力排水系统）联合排水

露天开采境界7.1概述7.1.1露天开采境界的组成及其影响因素 由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开采方式时可能遇到下列三种情况：矿床全部宜用地下开采；矿床上部宜用露天开采而下部用地下开采；矿床全部宜用露天开采，或上部用露天开采而剩余部分暂不宜开采。

露天开采境界的组成要素：露天矿的底部周界最终边坡开采深度

露天开采境界设计就是要合理地确定这些要素。露天开采境界的大小决定了露天矿的可采储量和剥离岩量。开采境界的位置和演化与露天矿开拓、采剥程序、生产能力以及基建工程量密切相关，并直接影响矿床开采的总体经济效果。因此，合理确定露天开采境界不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。确定露天开采境界的影响因素自然因素经济因素技术组织因素露天开采境界不是一成不变的露天开采境界可分为分期境界和最终境界7.1.2剥采比在露天开采境界的某一特定区域内，剥离岩石量与采出矿石量的比值称为剥采比。在露天开采设计中，常用不同含义的剥采比反映不同的开采空间或开采时间的剥采关系及其限度。常用的剥采比：平均剥采比分层剥采比生产剥采比境界剥采比经济合理剥采比储量剥采比原矿剥采比几个概念术语实际贫化率实际回收率视在回收率7.2确定经济合理剥采比的方法方法实质：将露采与地采的经济效果做比较来确定经济合理剥采比。应用较广泛的是储量盈利比较法系列：产品成本比较法储量盈利比较法盈亏平衡法7.2.1产品成本比较法矿山企业的最终产品可以是原矿、精矿或其他产品。（1）原矿成本比较法原矿成本：原矿成本比较法的原理是将原矿的地采成本作为露采成本的上限，从而确定经济合理剥采比。即：于是可得：则经济合理剥采比即为上式的最大值，即（2）精矿成本比较法该方法是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露天矿的精矿成本不大于地采精矿成本。即于是可得精矿经济合理剥采比：原矿的精矿产出率：经过代入转换可得：7.2.2储量盈利比较法该方法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天矿开采盈利的下限，即于是可得经济合理剥采比为：7.2.3盈亏平衡法盈亏平衡法适用于矿床单一露采的情形。该方法要求露采的矿产品成本不得超过其销售价格，或者不允许单位工业储量的露采最终盈利小于零，以保证矿山不亏损。即于是可得经济合理剥采比：7.2.4各种方法得相互关系和适用条件

储量盈利比较法系列的基本思想是要求单位工业储量的露采最终盈利不小于地采盈利。该系列的基本方法是储量盈利比较法，系列中的其他方法都是该方法的特殊形式。假设露采和地采单位工业储量所获原矿的数量和质量均相同，即：则有在这种情况下，储量盈利比较法简化为原矿成本比较法，即：若露采和地采单位工业储量所获精矿数量和质量均相同，则有上式表明，此时可以通过比较精矿成本来反映储量盈利情况，即精矿成本比较法与储量盈利比较法在这种情况下等价。

显然，当矿床仅适用露天开采而不宜用地下开采时，意味着，此时储量盈利比较法就简化为盈亏平衡法，即7.2.5其他计算方法7.3境界剥采比的计算方法境界剥采比的计算方法有许多种，分别适用于不同技术特征的矿床，不过这些计算方法的原理是一致的。下面仅讨论长露天矿开采倾斜及急倾斜矿床的情况。开采倾斜及急倾斜矿床的长露天矿，是在横断面图上计算其境界剥采比。根据境界剥采比的定义，可推导出投影线段比法，其原理可以用下图来说明。该图表示地形平坦的规则矿体，其水平厚度为m，倾角为a。露天开采境界的顶、底帮边坡角分别为γ和β，abcd和a1b1c1d1

分别是深度H和H一ΔH的境界，ag和dh为cc1的平行线。为了确定境界剥采比，需要分别计算四边形b1c1cb、aa1b1b和d1dcc1的面积ΔA、ΔV1和ΔV2。根据几何关系，有：由此可得到岩石增量于矿石增量之比值：当ΔH0时，可得境界剥采比：上式表明，境界剥采比可用线段（gb+ch）与bc的长度之比来确定一般情况下用投影线段比法计算境界剥采比的步骤如下：如下图所示，首先绘出深度H的露天开采境界abcd，它交地表于a、d两点，交分支矿体于e、f、g、h点；再确定境界底部的延深方向，即将本水平一侧下部境界点c与上水平同侧下部境界点c0相连，得投影方向线cc0；然后，依次从a、e、f、g、h、d作cc0

的平行线，交水平线bc于a1、e1、f1、g1、h1、d1。深度H的境界剥采比为：于是可得储量境界剥采比和原矿境界剥采比分别为：7.4确定露天开采境界得原则露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少。随着露天开采境界的延深和扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加，从而导致剥采比不断增大。因此，露天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。然而，究竟要控制哪一种剥采比，存在许多不同观点，其中形成较早又具有代表性的观点可以归纳成下面讨论的三种原则。（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比原则（2）平均剥采比不大于经济合理剥采比原则（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比原则（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比原则

该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，露采的边际经济效益不劣于地采经济效益。该原则的技术经济目标是使整个矿床的开采盈利最大。假设有最大埋深为H0的规则矿床，其横断面如下图所示。矿床上部和下部分别采用露天开采和地下开采，其开采盈利可以表示为露天开采境界深度H的函数u（H），即：令du/dH=0，可以获得使u(H)达到最大值的露天开采境界最佳深度，并由此可以得出开采境界最佳深度所对应的技术经济条件：目前，国内外普遍运用nJ≤nJH原则来圈定露天开采境界。但是，对于某些覆盖层较厚或不连续的矿体，这一原则不适用。如下图所示的矿体，abcd是按这一原则确定的露天开采境界，但其平均剥采比大于经济合理剥采比，这意味着该境界在经济上明显不合理。（2）平均剥采比不大于经济合理剥采比原则对于露天开采境界内的全部矿岩量，这一原则要求露天开采的总体经济效果不劣于地下开采。如下图所示，设abcd是露天开采境界，境界内矿石量为A、岩石量为V，根据原矿成本比较法可得：上式的左端是平均剥采比，右端是经济合理剥采比。可以证明，平均剥采比不大于经济合理剥采比原则的技术经济目标是：在满足露采的平均经济效果不劣于地采的条件下，使划归露天开采境界的矿石储量最大。由于这一原则是采用算术平均的方法，因此难免会使露天开采某些时期的经济效果劣于地下开采。

nP≤nJH原则可以与nJ≤nJH原则合用。对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，按nJ≤nJH原则圈出开采境界后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足nP≤nJH原则。此外，对于某些贵重或稀有矿物的高价值矿床或小型矿山，为了尽量采用露天开采以减少矿石的贫化损失，可以运用这个原则来确定开采境界，借以扩大露天开采范围。（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比原则

生产剥采比可以反映露天矿生产的实际剥采比。因此按nS≤nJH原则确定开采境界，可以使露天矿任何生产时期的经济效果都不劣于地下开采。该原则中的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是未均衡的生产剥采比即时间剥采比。按该原则圈定的露天开采境界比按nP≤nJH原则圈定的小，而较按nJ≤nJH原则圈定的大。因此，随之而来的初始剥离量和基建投资也较大。另外，由于生产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关系较为复杂而不易把握，因而该原则相应的设计方法的可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则很少采用。7.5确定露天开采境界得方法和步骤确定露天开采境界是在露天矿主要的生产设备、生产工艺及工艺参数、露天矿采剥程序、开拓运输方式、线路参数等初步拟定以后进行的。确定露天开采境界的方法，根据矿床的赋存条件不同而异。下面仅以倾斜和急倾斜矿床为对象，介绍设计中广泛应用的按nP≤nJH原则确定露天开采境界的方法和步骤。（1）露天矿最终边坡角的选取

露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。过小的边坡角，将增加剥岩量，使剥采比增大，从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些。然而，过大的边坡角，将导致边坡失稳，严重影响矿山正常生产。因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的要求。安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的边坡倾角。在境界设计阶段，一般是参照类似矿山实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对其稳定性进行初步分析和简要计算。关于开采技术条件，是指按边坡的构成要素确定最终边坡角。露天矿最终边坡由最终台阶，即非工作台阶组成（下图所示），其水平部分，即最终平台，按作用不同分为安全平台、清扫平台和运输平台。实践经验表明，较窄的安全平台和清扫平台在邻近边坡爆破时常遭破坏，以致不能发挥应有的作用。因此，近年来国内外不少矿山采用预裂爆破并段，即把2～3个台阶的坡面有控制地连成一体，然后设置一个宽度达8～12m的清扫平台，以便能有效地发挥拦截和清扫落石的作用。如果边坡稳定性较差，要求的边坡角较缓，则不宜并段。最终台阶坡面角a，安全平台、清扫平台、运输平台和出人沟的宽度a、b、c和d，以及相应平台数n1、n2、n3和n4，台阶高度h等参数确定之后，符合开采技术条件的最终边坡角β可用下式计算：对于急倾斜矿体，按上式计算的边坡角不得大于也不应过分小于按安全稳定条件确定的最终边坡角；对于缓倾斜矿体，若矿体倾角小于安全稳定边坡角，则底帮最终边坡角应等于矿体倾角，以便充分采出靠近下盘的矿石。（2）确定露天矿底部宽度和位置

露天矿的最小底宽，应满足采掘运输设备在底部正常运行与安全作业的要求，一般不应小于开段沟的底宽。露天矿的底部位置沿水平方向移动时，开采境界内的矿岩量及平均剥采比也随之变化。因此，在无其他特别要求的情况下，露天矿底应置于使平均剥采比最小的位置。（3）确定露天矿开采深度

确定露天开采境界的原则实质上是确定露天矿开采深度的理论依据。确定开采深度的方法为方案－分析法，具体操作步骤如下：在地质横断面图上初步拟定开采深度在地质纵断面图上调整露天矿底部标高（4）绘制露天矿底部周界根据设计开采深度和底部宽度，确定露天矿底平面，并绘制底部周界，如下图所示。绘制步骤为：按调整后的露天矿底部标高，绘制该水平的地质分层平面图在各横断面、纵断面、辅助断面图上，按确定的设计开采深度，绘制露天开采境界。将各断面图上的露天矿底部位置（底部两侧的端点）分别投影到分层平面图上，依次连接各点，得出理论上的底部周界（下图中的虚线）。为了能正常进行采装和运输工作，初步得出的理论周界尚需按以下要求加以修正，即：底部周界要尽量平直，弯曲部位的曲率半径要适应运输设备的技术性能；底部长度应保证运输道路的展线符合技术标准。（5）绘制露天矿开采终了平面图步骤如下：将露天矿的设计底部周界绘在透明纸上，并标明底平面标高和核准底平面位置。将绘有底部周界的透明纸覆于地形图上，按照边坡组成要素，从底部周界开始由里向外依次绘出各个台阶的坡底线（下图所示）。显然，凹陷露天矿的各台阶坡底线在平面图上是闭合的；山坡露天矿的台阶坡底线不能闭合，其末端应与同标高的地形等高线交接在平面图上布置开拓运输路线，即所谓的定线。从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台。与此同时，在布置开拓坑线的边帮上，绘出台阶间相互沟通的倾斜运输平台（下图所示）。当开拓运输系统简单或设计经验丰富时，以上各步骤可以合并一次完成。即绘出露天矿底部周界后，根据定线方案，自里向外直接绘出各台阶的平台、坡面及出人沟，一步绘出露天矿开采终了平面图。检查和修正绘制的露天开采境界。由于原定的露天开采境界，特别是布置开拓坑线的边帮，常受开拓运输路线的影响，致使边坡角变缓，剥采比增大。因此，要重新计算和校核其境界剥采比和平均剥采比，若不符合要求，应根据具体条件凋整开拓运输系统或采剥程序，迸行局部修改，甚至重新确定露天开采境界。矿床露天开拓8.1概述露天矿开拓就是建立地面到露天采场各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，建立采矿场、受矿点、废石场、工业场地之间的运输联系，形成开发矿床的合理运输系统。其主要研究内容是开拓运输方式、开拓坑线的位置及其布置形式，目的是保证矿山持续生产。露天矿床开拓与运输方式和矿山工程的发展有着密切联系，而运输方式又与矿床地质地形条件、开采境界、生产规模、受矿点和废石场位置等因素有关。所以，露天矿床开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数、工作线推进方式、矿山工程延深方向、剥采的合理顺序和新水平准备，以建立合理的矿床开发运输系统。按运输方式不同，露天矿开拓可以分为：公路运输开拓铁路运输开拓平硕溜井开拓胶带运输开拓斜坡提升开拓联合开拓8.2开拓方法

8.2.1公路运输开拓公路运输开拓采用的主要设备是汽车。其坑线布置形式有：直进式回返式螺旋式多种形式相结合的联合方式（1）直进式坑线开拓当山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时，可采用直进式坑线开拓，如下图所示。运输干线一般布置在开采境界外山坡的一侧，工作面单侧进车。当凹陷露天矿开采深度较小，采场长度较大时，也可采用直进式坑线开拓。公路干线一般布置在采场内矿体的上盘或下盘的非工作帮上。条件允许时，也可在境界外用组合坑线进人各开采水平。但由于露天矿采场长度有限，往往只能局部采用直进式坑线开拓。（2）回返式坑线开拓当露天矿开采相对高差较大、地形较陡，采用直进式坑线有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进－回返联合坑线开拓，如下图所示。山坡露天矿开拓干线在基建时期应修筑到最上一个开采水平。开拓线路一般沿自然地形在山坡上开掘单壁路堑，随着开采水平不断下降，上部坑线逐渐废弃或消失。在单侧山坡地形条件下，坑线应尽量就近布置在采场端帮开采境界以外，以保证干线位置固定且矿岩运输距离较短。在采场位于孤立山峰条件下，则应将坑线布置在开采工作面推进方向的对侧山坡卿非工作山坡一侧），这样，多水平同时推进时，可以保证下部工作面推进不会切断上部开采台阶的运输通道。凹陷露天矿的回返坑线一般布置在采场底盘的非工作帮卜，可使开拓坑线离矿体较近，基建剥岩量较小，可缩短基建时间，节约投资。若坑线布置在采场顶盘的非工作帮上时，则与上述柏反。只有当底帮岩石不稳固，或地形不允许，或为了减少矿岩接触带的矿石损失贫化时，才将坑线布置在采场的顶帮。回返坑线开拓适应性较强，应用较广。但由于回返坑线的曲线段必须满足汽车运输要求（如线路内侧加宽等），使最终边帮角变缓，从而使境界的附加剥岩量增加。因此，应尽可能减少回头曲线数量，并将回头曲线布置在平台较宽或边坡较缓的部位。（3）螺旋坑线开拓螺旋坑线开拓一般用于深凹露天矿。坑线从地表出人沟口开始，沿着采场四周最终边帮以螺旋线向深部延伸。由于没有回返曲线段，扩帮工程量较小，而且螺旋线的曲率半径大，汽车运行条件好，不必因经常改变运行方向而不断变换运行速度，因而线路通过能力大。但回采工作必须采用扇形工作线，其长度和推进方向要经常变化，巳各开采水平相互影响，使生产组织工作复杂。当采场面积较小，且长、宽尺寸相差不大，同时开采的水平数较少，以及采场四周岩石比较稳固时，可采用螺旋坑线开拓。由于露天采场空间一般是变化的，坑线往往不能采用单一的布置形式，而多采用两种或两种以上的布置形式，即联合坑线，如下图为上部回返，下部螺旋的回返－螺旋联合坑线开拓方式。（4）公路运输开拓的出人沟口与连接平台a.出人沟口公路开拓的坑线出人沟口应尽量设置在工程地质条件较好，地形标高较低，距工业场地及矿、岩接受点较近的地方；应避免和减少重载汽车在采场内作反向运行及无谓增加上坡距离，尽可能使矿石及岩石的综合运输功小，所需运输设备数量少。当废石场的位置分散和为了保证露天矿的生产能力，以及为使空、重车顺向运输时，在服务年限较长的露天矿可采用多出人沟口。多出人沟口使坑线增多，附加剥岩量加大，掘沟工程量及费用也增多，因此，出人沟口的数目应根据矿山规模、矿山总平面布置及生产需要综合进行技术经济分析后确定，一般数目不宜过多。b.连接平台开拓坑线一般采用较大的坡度以缩短运距，但重载汽车长距离上坡或下坡运行时，容易使发动机和制动装置过热而引起机械损坏，发生事故。为了保证行车安全，延长汽车使用寿命，满足坑线坡长限制的要求，以及便于从坑线向各采剥台阶引人运输线路，故应在开拓坑线与各台阶交汇处设置长度40～60m、坡度不超过3％的平坡或缓坡段，这就是连接平台。8.2.2铁路运输开拓（1）坑线位置因铁路运输牵引机车爬坡能力小，每个水平的出人沟和折返站所需线路较长，转弯曲线半径很大，故不适用于采场面积小，高差较大的露天矿开拓；也不宜采用移动坑线或回返坑线。铁路运输开拓采用较多的坑线形式为直进式、折返式和直进－折返式。山坡露天矿的坑线位置，主要取决于地形条件和工作线的推进方向。当地形为孤立山峰时，通常将坑线布设在工作帮的背面山坡上；当地形为延展式山坡时，通常将坑线布设在采场的一侧或两侧。山坡露天矿常采用直进式或直进折返式布置。下图为歪头山露天铁矿上部开拓系统示意图。凹陷露天矿的坑线布置形式主要取决于采场的大小与形状、工作线的推进方向和生产规模。通常将坑线布设在底帮或顶帮上，但有时为了减少折返次数，也可将上部折返坑线改造成螺旋坑线。下图为凹陷露天矿顶帮固定直进－折返坑线开拓系统。大多数露天矿都先是山坡开采后转为凹陷露天开采。故确定坑线位置时，既要考虑总平面布置的合理性，又要照顾以后向凹陷露天矿的过渡，力争使线路特别是站场的移设和拆除工程诅最小。（2）线路数目及折返站根据露天矿的年运输量，开拓沟道可铺设单线或双线。大型露天矿年运输量超过700X104t时，多采用双干线开拓，其中一条为重车线，另一条为空车线；年运量小于该值时，则采用单干线开拓。

折返站设在出人沟与开采水平的连接处，供列车换向和会让之用。折返站的布置形式较多，下图为单干线开拓，工作水平为尽头式运输和环行运输的折返站。环形运输折返站的附加剥岩量较大，但当台阶上有两台或两台以上挖掘机同时作业时，相互干扰较小、采用双干线开拓时，折返站的布置形式分为燕尾式和套袖式，如下图所示。其中燕尾式折返站站场长度和宽度相对较小，线路通过能力也相对较小；套袖式折返站线路的通过能力大，站场的长度和宽度均比燕尾式大。8.2.3公路－铁路联合开拓公路－铁路联合开拓的基本形式有：地表用铁路运输开拓，采场内用公路运输开拓，转载站设在境界外不远的地方；采场内某一标高以上用铁路开拓，此标高以下用公路运输开拓，在采场内设转载站；山坡露天部分用公路运输开拓，把矿岩转载到下部，再用铁路运输。下图为大冶铁矿东露天采场公路－铁路联合开拓示意图。8.2.4平铜溜井开拓平碉溜井开拓是借助于开凿的平桐和溜井（溜槽），建立露天矿工作台阶与地表的运输联系。合理地确定溜井位置和结构要素是其关键。确定溜井位置时，应使溜井与采掘工作面间的平均运距短，溜井和平硐的掘进工程量小，一般应保证溜井穿过的岩层稳固，避开含水层和含泥多的岩层。平硐的位置与溜井位置关系密切，平硐应尽可能短，不受爆破作业的影响，平硐口应设在最高洪水位之上。下图为平硐溜井开拓典型示意图。当溜井布置在采场内时，随着开采水平的下降，溜井口也要降低到相应水平，即溜井降段，一般每次降低一个台阶高度。下图为溜井贮矿爆破降段示意图。降段时溜井周围的矿石可用浅孔爆破，以免产生大块落人溜井引起堵塞。溜井的堵塞、跑矿以及磨损是平硐溜井开拓的三大灾害、矿石粉矿多或含泥多时，在相应水分条件下易产生堵塞，处理堵塞时又易发生跑矿。磨损是溜井在矿石冲击作用下井壁形态发生改变的破坏。8.2.5胶带运输开拓胶带运输开拓是利用胶带运输系统建立矿岩运输通道的开拓方法。国外煤炭、冶金、建材露天矿广泛应用胶带运输开拓，我国近几年也开