矿床露天开采课件

矿床露天开采概论*1.1露天開採的地位與特點

固體礦物資源開發的方法

露天開採(surfacemining)

地下開採(undergroundmining)

水力開採(groundsluicing)

溶浸開採(percolationleaching)

其他開採法(Others)

據統計，全世界固體礦物資源年開採總量約為3

1010t，其中約三分之二採用露天開採。*2000年，對世界639座非燃料固體礦山進行統計，露天開採的占60％以上，其中，鐵礦占90％以上，鋁土礦占98％，黃金礦占67％，有色礦占57％。我國金屬礦山露天開採，鐵礦占70～80％，銅礦占62％，鋁土礦占97％，鉬礦87％，稀有稀土礦95％；大型的露天礦山有：德興銅礦、鞍山齊大山鐵礦、南芬鐵礦、首鋼水廠鐵礦、中鋁平果鋁土礦等。我國非金屬礦山中，水泥礦山基本上都採用露天開採的方式進行，其他礦種採用露天開採達80％以上。(為什麼露天開採佔有如此大的比例呢？)*露天開採的優越性

（相對地下開採）礦山基建(capitalconstruction)時間短，單位礦石基建投資小(smallinvestment)開採機械化與自動化(mechanizationandautomation)程度高，生產規模大(largescale)勞動生產率高(highefficiency)，生產成本低(lowcost)礦石損失與貧化小(lossanddepreciation)開採條件好，作業較安全(safe)，運行較可靠(reliablbe)可調節性強(adjustable)*露天開採的主要缺點露天采場和排土場占地面積大，破壞自然景觀和植被。露天開採過程中產生的粉塵和釋放的廢氣污染大氣；排棄物中的有害成分流入水系和農田，影響生態平衡和農業生產。露天開採易受氣候條件，如嚴寒，酷暑，冰雪和暴風雨的影響和干擾。*露天開採發展方向礦山設備大型化（Upsizing

）操作自動化Mechanization，automationandintelligence

工藝連續化Continuous

生產最優化Optimization

管理科學化Scientific

開採無害化Harmless

礦山數位化Digital**1.2露天開採的基本概念露天開採術語礦床開採的技術特徵*1.2.1露天開採術語露天礦open-pitmine露天采場opencastpit開採境界pitlimits排土場spoilpile邊幫

pitslope臺階

bench采區miningarea開段溝dropcut開採損失miningloss礦石貧化depreciation礦床deposit礦脈mineralvein

礦石ore

岩石rock剝離

stripping剝采比strippingratio*露天開採術語露天礦山工程露天礦露天采場採掘帶采區出入溝開段溝*封閉圈山坡露天礦凹陷露天礦長露天礦短露天礦上部境界線下部境界線（底部周界）開採深度露天開採境界1.2.1露天開採術語露天采場邊幫（頂幫、底幫、端幫）工作幫工作幫坡面工作幫坡角最終邊幫最終幫坡角最終幫坡面*臺階安全平臺清掃平臺運輸平臺工作臺階非工作臺階工作平盤封閉圈*露天礦鳥瞰*露天礦鳥瞰（三維模型）開採單元及其劃分（動畫示意圖）*臺階構成要素及參數*h

B臺階坡面角臺階高度臺階上部平盤臺階坡頂線臺階坡面臺階坡底線臺階下部平盤平盤寬度臺階開採要素圖解*臺階開採程式圖解*露天採礦場剖面透視圖*

HHmin露天採礦場橫斷面圖*

HHmin1.1.2礦床開採的技術特徵1.礦岩的技術特徵礦岩的技術特徵包括礦石與廢石的劃分，礦石的種類和礦岩的性質。2.礦床的技術特徵礦床的技術特徵主要有礦體形狀，傾角和厚度。*1.3露天礦建設程式和開採步驟露天礦建設程式和設計決策露天礦開採的一般步驟和礦山工程*1.3.1露天礦建設程式和設計決策

露天礦從立項建設到建成投產，少則需要1~2年，多則持續3~5年或更長；露天礦基建投資可達數億元。礦山建設通常經歷若干個階段(勘探、準備、建設)。*礦山建設專案的建設程式*勘探階段准備階段建設階段露天礦設計的主要技術決策露天礦生產規模露天礦采剝方法與開採程式露天礦生產工藝過程及設備類型露天礦開採境界露天礦開拓運輸系統總圖佈置及外部運輸*1.3.2露天礦基建和生產的一般步驟1.露天礦運營的步驟(1)地面準備(2)礦區隔水和疏幹(3)礦山基建工程(4)正常生產(5)擴建或改建2.露天礦山工程採礦與剝離掘溝與擴幫3.露天礦生產工藝礦岩松碎採掘及裝載礦岩運輸排土與卸礦*

礦岩松碎工作**2.1礦岩松碎的地位及意義

2.1.1礦岩松碎對采裝、運輸（含排岩）、破碎工作的影響C=f（Cs，Cm，Cy，Cp）**礦岩松碎、采裝、運輸成本與礦岩塊度的關係**2.1.2各生產工藝對礦岩松碎工作的要求足夠的鬆散儲備量，5～10day適宜的塊度與粒級 滿足挖掘機、汽車運輸、膠帶運輸、礦倉破碎機受料口等要求規整的爆堆和臺階形狀爆堆：高度、寬度；臺階：根底、傘岩、後沖/裂，底部超深破壞安全與經濟**2.2礦岩松碎的方法機械法松土犁：軟層、凍岩中使用，設備簡單、易於管理，工藝過程簡單、一次松碎量少。

硬岩開採中也開始使用機械方法剝離圍岩和開採礦石。水力法適用於軟岩，採用高壓水。存在局限性爆破法**2.3爆破松碎礦岩穿孔工作2.3.1穿孔工作（一）穿孔設備①潛孔鑽機優點：能量損失小，穿孔速度受孔深影響小噪音小用廢氣排渣，節省動力鑽杆壽命長軸壓小，鑽機輕，鑽孔不易傾斜****2.3爆破松碎礦岩潛孔鑽機缺點：氣缸受孔徑限制Φ>200mm時，速度低於牙輪鑽機，動力消耗高30～40％，成本高臺班生產能力計算：v——鑽進速度；

——時間利用係數；**2.3爆破松碎礦岩影響鑽進速度因素：衝擊功和衝擊頻率風壓、排渣風量和風速軸壓、轉速和扭矩影響鑽機工作時間利用係數因素：接杆、移位、修理（不可避免）等備件、風、水、電、卡鑽處理（可避免）**2.3爆破松碎礦岩②牙輪鑽機優點（與潛孔鑽機相比）：穿孔效率高2～3倍鑽機作業率高15～45％工人勞動生產率高2～3倍穿孔成本低15～25％主要缺點機身重，價格昂貴。**牙輪鑽機主要參數：鑽頭的軸壓力回轉速度壓氣消耗量注意：各項參數間的合理匹配**其他鑽孔設備液壓鑽液壓潛孔鑽火鑽電鑽**2.3爆破松碎礦岩③穿孔設備數量計算及選擇計算公式： 鑽機工作臺數N： 鑽機在冊台數N’:注意：當礦岩性質差異較大，採礦和剝離工作制度不同時，應分別計算所需台數，然後再取總和。**2.3爆破松碎礦岩選擇孔徑特大、大型露天礦：D≥310mm中型露天礦：D=150~250mm小型露天礦：D≤150mm**2.3爆破松碎礦岩爆破工作（二）爆破工作 為後續的采裝工作等提供合適的塊度，爆破品質對後續工作影響很大，同時又要保證礦山生產的安全性和合理性，故應高度重視。（中間涉及經濟指標、對永久邊坡的保護等）****好的爆破品質合適的塊度（低大塊率）爆堆形狀（高度、寬度）、集中且有一定的鬆散度沒有根底、傘岩，臺階坡面平整沒有後裂、垮坡，尤其對永久邊坡較小的爆破振動無爆破飛石、空氣衝擊波等能促使露天礦生產總成本最低**2.3爆破松碎礦岩總體構思**2.3爆破松碎礦岩露天採礦涉及的爆破方法深孔爆破（剝離、礦岩）硐室爆破（剝離較多）預裂爆破光面爆破淺孔爆破（二次破碎、修根底等）裸露爆破（二次破碎）**2.3爆破松碎礦岩爆破分級爆破工作的關鍵是選取合理的爆破參數

充分考察岩性、地質構造等

礦岩的可爆性分級**2.3爆破松碎礦岩

礦岩可爆性分級（涉及到炸藥與岩石匹配）B.B.裏熱夫斯基按強度分級——標準單耗

岩石的抗壓、抗拉、剪切強度和岩石容重。**2.3爆破松碎礦岩

在實際爆破中，進行爆破設計時需對計算單耗值進行修正，其修正計算公式為：**2.3爆破松碎礦岩②B.H.庫圖佐夫綜合可爆性分級 綜合炸藥單耗、岩石堅固性、岩體裂隙等多方面因素，並以炸藥單耗為主。 經過大量的數據計算統計，得出炸藥單耗的離差（均方差）： 制定分級範圍時，採用t分佈計算，分佈範圍的界限由下式可得：**2.3爆破松碎礦岩

研究岩石的可爆性分級，主要目的不是為了進行岩石分級，而是在於根據不同岩石對爆破作用的阻抗能力，預計合理的炸藥單耗和所能達到的岩石爆破破碎效果，並以此作為爆破工藝設計的依據。**2.3爆破松碎礦岩露天深孔爆破

露天深孔爆破一般採用多排孔微差爆破方式。該爆破方式的優點：一次爆破量大降低爆破震動控制爆破方向充分利用炸藥的爆炸能量改善爆破效果****2.3爆破松碎礦岩露天深孔爆破（一）確定爆破參數①底盤抵抗線 與鑽孔直徑、裝藥直徑、炸藥特性、裝藥密度、岩石可爆性、要求破碎程度、臺階高度等有關。②孔距a、排距b、炮孔臨近係數m③鑽孔超深取決於岩石性質、構造，且與底盤抵抗線、炮孔直徑及炸藥性質有關。超深作用：降低藥柱中心克服底盤、底部阻力減少根底**2.3爆破松碎礦岩露天深孔爆破④充填/堵塞長度 充填不足：炸藥能量從孔口沖出，造成岩塊飛散，降低爆了破品質 充填過大：浪費鑽孔，易在充填段產生大塊⑤炸藥單耗(確定方法)⑥單孔裝藥量 一般採用體積法計算**2.3爆破松碎礦岩露天深孔爆破（二）微差時間 我國露天礦的實際參數，一般採用25～75ms，硬岩中取小值，軟岩中取大值。（三）布孔方式和起爆順序 布孔方式主要有：三角形（梅花形）、方形、矩形 起爆順序：排間順序、斜線順序、“V”形起爆、波浪形起爆、中間掏槽起爆、楔形掏槽起爆**多排孔微差擠壓爆破**微差擠壓爆破作用原理先爆孔為後爆孔提供新的自由面後爆孔在先爆孔產生的應力消失之前起爆，將形成應力波相互疊加，增強破碎效果岩塊在空中運動相互碰撞（擠壓），岩石進一步破碎降低了爆破地震**2.3爆破松碎礦岩控制爆破露天深孔控制爆破主要用於緊鄰露天礦邊坡的爆破區域，常用的爆破方式有：預裂爆破光面爆破緩衝爆破**

采裝工作2024-1-18592024-1-1860

采裝工作是露天礦生產的中心環節 涉及的內容主要有：岩石的可挖性、采裝設備、采裝工藝（設備型號與采裝工作面相適應）

**3.1采裝工藝的基本原理3.1.1岩石的可挖性原岩可挖性爆破破碎後岩石的可挖性影響挖掘阻力因素：被爆岩石的鬆散程度：鬆散性好阻力小塊度大小：塊度大阻力增大岩塊的強度和容重：容重增大阻力增大**涉及到挖掘阻力問題3.1.2采裝設備類型

露天礦常用的採掘設備有：單鬥挖掘機、多鬥挖掘機、吊鬥鏟、鏟運機、推土機、裝載機采裝設備：單鬥挖掘機、多鬥挖掘機、吊鬥鏟、前裝機采運設備：鏟運機、推土機、前裝機**單鬥挖掘機單鬥挖掘機分為採礦型和剝離型兩種。採礦型：履帶行走鏟鬥容積：2～23m3，4～10m3的中型電鏟廣泛應用於中小型礦山適宜臺階高度：6～20m通常適用於平裝車剝離型：鏟鬥容積在100m3以上的，主要用於采空區倒堆剝離鏟鬥容積小於15m3的，也可用於上裝車************液壓單鬥挖掘機鬥容一般為6.5～8m3，最大為30m3索鬥鏟挖掘軟岩和爆破碎的岩石修築路堤和掘溝**前裝機、鏟運機、推土機前裝機：適用於生產能力為100～150×104t/年的露天礦鏟運機：挖軟岩和經破碎後的岩石，運距為2～3km時是經濟的，用於大型露天礦的剝離工作推土機：輔助作業**3.1.3採掘設備的生產能力生產能力理論生產能力（額定生產能力）技術生產能力實際生產能力**理論生產能力——取決於設備、結構電動機的功率工作機構的線性尺寸挖掘機結構（鏟鬥、犁板）的計算容積和形狀工作機構傳動系統和運動的速度岩石的可挖性應等於計算參數中岩石可挖性額定值**技術生產能力開採技術條件一定時，採掘設備可能達到的最大小時生產能力。由於kk、kc不易確定，故從礦山地質條件和技術因素對採掘作用的迴圈時間的影響出發。於是有：****實際生產能力（臺班、臺月、臺年生產能力）挖掘機的臺班生產能力：**3.2單鬥挖掘機采裝3.2.1單鬥挖掘機工作參數挖掘半徑Rw——挖掘時由挖掘機回轉中心至鏟鬥齒間的水準距離挖掘高度Hw——挖掘時鏟鬥齒尖距站立水準的垂直距離卸載半徑Rx——卸載時由挖掘機回轉中心至鏟鬥中心的水準距離卸載高度Hx——鏟鬥斗門打開後，斗門的下緣距站立水準的垂直距離下挖深度Hh——鏟鬥下挖時由站立水準至鏟鬥齒尖的垂直距離******3.2.2採掘工作面參數採掘工作面主要參數：臺階高度h采區長度Lc採掘帶寬度A工作平盤寬度B******（1）臺階高度影響臺階高度的主要因素：採掘設備的工作條件礦岩性質與埋藏條件穿爆工作要求礦床開採強度運輸條件**（2）採掘帶寬度 挖掘機側向裝車時垂直採掘帶移位一次的最大寬度（3）采區長度 劃歸一臺挖掘機採掘的那部分臺階工作線長度****（4）工作平盤寬度 最小工作平盤寬度：******3.2.3單鬥挖掘機的生產能力

是指單位時間內從工作面采出並裝入運輸容器或倒入內排土場的實方礦岩體積（m3）或重量（t）.（1）挖掘機生產能力計算 挖掘機臺班生產能力（m3/臺班）**提高挖掘機生產能力的措施縮短挖掘機的工作迴圈時間提高滿鬥係數改善爆破品質，保證穿爆儲備量及時供應空車，提高班工作時間的利用係數加強設備維修，提高出勤率提高電鏟司機操作水準**3.2.4單鬥挖掘機的選型及所需台數計算（1）選型 與礦山的規模、礦岩性質、穿爆工作、運輸工作的配合等因素有關（2）所需台數計算**3.2.5采裝方式**工作平盤線方式A.單采盡頭式配線b多采盡頭式配線c多采區環形式**汽車工作面的入換方式**機械鏟搗堆開採**索鬥鏟搗堆開採**鏈鬥鏟挖掘機**輪鬥鏟挖掘機**輪鬥式挖掘機端工作面採掘**輪鬥式挖掘機側工作面選擇開採**輪鬥式挖掘機側工作面結構圖**輪鬥式挖掘機端工作面結構圖**前裝機向自卸汽車裝載**前裝機自運工作**裝岩機采裝工作********電耙裝車工作面**漏斗采裝工作面**平臺裝車工作面佈置**溜槽裝車工作面佈置**3.3吊鬥鏟采裝****3.4前裝機采裝與單鬥挖掘機比較，輪胎式前裝機具有以下主要優點：（1）品質輕，製造成本低。（2）行走速度快，最大運行速度可達35km／h。因此，在一定的運距範圍內，可用它直接進行裝載和運輸。（3）尺寸小、機動靈活，可在挖掘機不能運行的複雜條件下進行工作；對采裝地點分散和複雜礦床的分采適應性強。（4）作業效率不受臺階（或爆堆）低的影響。（5）爬坡能力大，可在200左右的坡道上運行。（6）除完成主要采運作業外，還可更換各種工作機構，完成露天礦的各項輔助作業：堆壘爆堆、清雪、修路、運送零件及電纜。

**輪胎式前裝機的主要缺點是：（1）對礦岩塊度適應性差，使生產能力受影響。（2）工作規格較小，適應的臺階高度有限，一般不超過10m。（3）輪胎磨損較快，使用壽命短。因此，在挖掘堅硬礦岩時，應採取措施減少輪胎的磨損，如經常清理工作面的礦岩，儘量避免輪胎打滑，在輪胎上加裝保護鏈或採用履帶墊輪胎等。由於輪胎式前裝機具有機動靈活、設備投資少等優點，因此，用途的廣泛性遠遠超過其他采裝機械。近年來它在一些露天礦山使用已日益增多。**前裝機在國內外大型露天礦中，主要作為輔助設備，而在中、小型露天礦，尤其是一些非金屬露天礦，一般常用它進行裝載作業。輪胎式前裝機在露天礦可有以下幾種使用情況：（1）作為主要采裝設備直接向自卸汽車、鐵路車輛、移動式膠帶運輸機的受礦漏斗裝載。（2）當運距不大時，作為主要采裝運輸設備取代挖掘機和自卸汽車，將礦石直接運往溜井、鐵路車輛的轉載平臺，以及從儲礦場向固定破碎設備運礦或從爆堆中采裝礦石運至移動式或半固定式破碎設備。（3）當剝離工作面距排土場較近或剝離工作量不大時，可用前裝機將岩石直接運到排土場。在大型露天礦中，可作高臺階排土場的倒運設備。**（4）在大型露天礦可用作輔助設備。如代替推土機堆集爆破後飛散的礦岩，從工作面將不合格的大塊運往二次破碎地點，建築和維護道路，平整排士場，向挖掘機和鑽機運送燃料、潤滑材料和重型零件，清除積雪等。（5）在大型露天礦和多金屬礦體、多工作面開採時，可用前裝機與挖掘機配合工作，以減少裝載時間和降低采裝成本。例如，用前裝機采裝爆堆高度小的部分；用前裝機將爆破後飛散的礦岩堆集起來並裝入汽車，為大型挖掘機創造良好的工作條件。（6）用前裝機代替挖掘機和自卸汽車掘進露天塹溝，可減少塹溝寬度和掘溝工程量，提高掘溝速度。（7）在電鏟移動過程中，可以參加輔助作業，移動電纜，移動電杆。在鐵路運輸的礦山可以用來移道等輔助作業。**************3.5鏟運機采裝XYWJD-1電動鏟運機********

露天礦運輸**4.1概述

運輸工作實露天礦的主要生產工序之一，其主要任務是降采場采出的礦石運送到選礦廠、破碎站或貯礦場，把剝離岩土運到排土場，並降生產過程中所需要的人員、機具設備和材料運送到作業地點。**露天礦運輸特點（1）基本物料運量大部分集中於單一方向線路或道路運輸強度大，線路車輛周轉快礦岩具有較大密度，較高的強度和磨蝕性，塊度不一，裝卸時有衝擊作用露天礦其他工藝和運輸的可靠性緊密相連機車車輛運輸週期中的技術停歇時間佔有很大比重**露天礦運輸特點（2）礦岩的裝載點和剝離物的卸載點不固定，采場與廢石場臺階上的運輸網路要經常移動從露天采場提升（或下放）礦岩的坡度陡岩石需分采和配礦時，運輸組織十分複雜露天礦運輸網路的位置與礦體構造因素有關，線路場地狹窄**露天礦運輸基本要求運距尤其是剝離岩石的運距應盡可能短整個運輸網路及個別區段應盡可能固定不動，開採期間力爭所需移動設備量最小一個露天礦最好採用較簡單的運輸方式和較少的運輸設備類型，以簡化管理和維修組織工作運輸設備容積和強度與采裝和卸載設備以及礦岩運輸性質相適應運輸方式要保證工作可靠，主要設備停歇時間最少，移運過程盡可能地保證有較大的連續性運輸方式要保證工作安全，採礦成本最低**露天礦常用的運輸方式自卸汽車運輸鐵路運輸帶式運輸機運輸提升機運輸重力運輸聯合運輸（汽車與鐵路、汽車與膠帶、汽車與提升機或溜井）**4.2礦用自卸汽車運輸自卸汽車運輸優點機動靈活，調運方便，特別適合於地形、地質複雜的條件爬坡能力強，在高度相同的條件下，可縮短運距，基建工程量小，基建速度快運輸組織簡單，可簡化開採工藝，提高採掘效率便於採用近距離分散排土場或高段排土場，減少排土場用地和提高排土效率道路修築和養護簡單**礦用自卸汽車裝載能力為330噸**自卸汽車的缺點（不足）噸公里運費高，自卸汽車的維修和保養工作量大受氣候影響較大，在雨季、大霧和冰雪條件下行車困難深凹露天礦採用汽車運輸會造成采坑內的空氣污染**4.2.1公路分類及其技術等級礦用公路的特點：斷面形狀複雜線路坡度大曲線半徑小運量和行駛車輛載重量大相對服務年限短

所以，要求公路結構簡單，並具有相對的堅固性和耐磨性**按用途分：生產公路輔助公路按公路性質和位置分：運輸幹線運輸支線輔助線路**按服務年限，生產公路分為：固定公路半固定公路臨時性公路**按行車密度、行車速度、年運輸量分級**公路等級礦山規模與公路性質運輸量(萬噸/年)行車密度(輛/小時)設計行車速度(Km/h)Ⅰ大型露天礦固定幹線>1300>7535Ⅱ大型露天礦固定幹線240～130030～7525Ⅲ中小型露天礦固定幹線及支線<240<3020公路路基與路面結構路基有填方路基、挖方路基和半挖半填方路基影響公路路基穩定性的因素：地質條件施工方法地面水和地下水的攔截與排除****路基橫斷面主要參數：路基寬路面路肩橫坡路基邊坡排水溝縱坡**路面結構柔性路面、剛性路面露天礦公路路面分級：高級路面次高級路面中級路面低級路面路面結構（單層、多層）**1.瀝青砂磨耗層15～20mm；2碎石瀝青貫入層100～150mm；3墊層250～300mm；4基礎地層**公路的平面要素平曲線半徑(R)切線長度(T)曲線長度(L)外矢矩(E)曲線段超高曲線段加寬線路連接視距回頭曲線**線路縱斷面要素最大允許縱坡限制坡長縱坡折減豎曲線線路縱斷面標示法**4.2.2礦用汽車選型**4.2.2礦用汽車選型（1）汽車類型後卸式汽車拖拉牽引的半拖車拖車（2）載重與挖掘機的鬥容保持一定的比例關係，運距為1～1.5km時，車箱與鏟鬥合理容積為（4～6）：1**（3）傳動機械傳動液壓傳動電力傳動****100T**電動輪自卸汽車的主要優點：傳動系統結構簡單可靠，制停準確自動調速，運行操作平穩設備完好率高，維修工作量小，維修費用低牽引性能好，爬坡能力強運輸效率高，成本低，經濟效果好缺點：自重大，涉水高度小**礦用自卸汽車結構要求車體和底盤結構應具有足夠的堅固性，並有減振性能良好的懸掛裝置；（裝車、顛簸）運輸硬岩的車體必須採用耐磨而堅固的金屬結構卸載時應機械化，而且動作迅速；司機頂棚上應有保護板，對於含有害礦塵的礦山，司機室要封閉，最好能夠強制通風；制動裝置要可靠，起步加速性能和通過性能應良好；司機勞動條件要好，駕駛操縱輕便，視野開闊。**公路運輸計算自卸汽車運輸能力和道路通過能力自卸汽車運輸能力臺班運輸能力：汽車的運輸週期通常由裝載時間、卸載時間、運行時間、調車等進時間等組成**自卸汽車工作臺數和在冊台數分別按以下公式計算：**道路通過能力單位時間內通過某一區段的車輛數。一般選車流最集中的區段進行計算，如出入溝、平面交叉路口等。計算公式如下（每小時通過的車輛數）：**汽車與挖掘機之間的重分配問題必須滿足的基本條件：供一定的挖掘機組（貨流）用的有限汽車數派往單一挖掘機的汽車數不應超過規定的最大允許汽車數汽車的分配應保證挖掘機最大均衡地完成班生產計畫工作量

經濟角度採用智能控制系統進行調配**4.3鐵路運輸鐵路運輸適用於儲量大、面積廣、運距長（超過5～6km）的露天礦和礦山專用線路鐵路運輸優點：可利用任何種類能源和機車類型設備和線路堅固可靠運行作業易於自動控制運輸成本低對礦岩性質和氣候條件的適應性強運輸能力大**鐵路運輸缺點：爬坡能力小，曲線半徑大基建工程量和投資大，建設速度慢對地形和礦體賦存條件的適應性差線路系統和運輸組織工作複雜受開採深度限制**4.3.1牽引機械設備常用的牽引設備有：電力機車和內燃機車電力（交流電）機車特點：減少牽引機車電網損失粘著係數高制動性能好對通訊干擾較大、價格昂貴**4.3.2線路的分類和技術等級線路按露天礦生產工藝特點分：固定線半固定線移動線固定線路按設計年運量分三個等級，如表所示**鐵路線路等級**線路等級單線重車方向最大年運量（萬t）鐵路軌距（mm）1435900762600Ⅰ>600>250150~200—Ⅱ300~600150~25050~15030~50Ⅲ<300<150<50<304.3.3鐵路線路的定線指在地面上或在地形平面圖上標出線路中心線的合理空間位置，且符合下列原則：滿足開採要求，同總平面佈置協調一致平縱斷面設計符合規範與規程規定礦岩運距短，避免反向運輸車站分佈合理土石方工程量小綜合經濟效益高**凹陷采場定線山坡采場及地面幹線定線**4.3.4列車運輸能力列車運輸能力（t/d）可按下式計算：同時工作的列車數為：**4.3.5線路通過能力單線區間通過能力雙線區間通過能力車站通過能力**4.4帶式運輸機運輸

是一種連續運輸方式主要特點和優點：生產能力大爬坡能力強勞動條件好易於自動控制經濟效益好，運輸成本比汽車低**缺點：投資較大對物料的特性（硬度、磨蝕性等）和塊度要求嚴格，不宜運送大塊硬岩和粘性岩土受氣候影響較大**4.4.1帶式運輸機的類型帶式運輸機主要有：膠帶運輸機鋼繩牽引帶式運輸機移置式帶式運輸機（移動式、半固定式、固定式）****4.4.2帶式運輸機參數與選型運輸機帶寬帶式運輸機的帶速帶式運輸機的傾角帶式運輸機的運距與運量**4.5聯合運輸常見的聯合運輸方式：汽車與鐵路運輸汽車運輸與帶式運輸機運輸汽車運輸與箕鬥提升運輸汽車運輸、溜井運輸與鐵路運輸汽車運輸、溜槽運輸箕架空索道運輸帶式運輸機運輸與水力運輸**4.5.1平硐溜井運輸溜井的結構要素：溜井的傾角溜井的深度溜井斷面形狀和尺寸****平硐溜井系統生產能力溜井上口的卸礦能力P（t/班）依據工作面運輸方式確定溜口連續放礦能力R（t/min）平硐運輸通過能力Q（t/班）與地面運輸方式有關**4.6斜坡提升機運輸該運輸方式可克服地形高差，常與其他運輸方式配合，構成聯合運輸系統。當礦岩性質不允許採用溜井溜放時，可採用斜坡提升機將礦石下放至地面。可用於開採深度超過150～200m、開採面積小、礦岩堅硬的凹陷露天礦。**（1）窄軌鐵路與斜坡串車聯合運輸**（2）汽車（鐵路）與斜坡箕鬥聯合運輸****

排岩工作2024-1-181825.1概述露天礦要剝離覆蓋在礦床上部及其周圍的表土和岩石，並將其運至專設的排棄場地（廢石場）。排岩工作：剝離岩土、貧礦、難選礦物廢石場：內部廢石場、外部廢石場**排岩工作內容：廢石場位置與排岩工藝的選擇廢石場的建設與發展廢石場的穩固性分析廢石場的災害控制與複墾**選擇廢石場位置原則廢石場應選在山坡荒地，少占農田，避免遷移村莊，並充分考慮山洪的影響在不妨礙礦山生產發展和采場邊坡穩定的前提下，廢石場應儘量靠近露天采場優先利用露天采空區作廢石場，選擇外部廢石場時，要充分考慮佔用土地的時間效益廢石場應位於居民點的主導風向下風側地帶，並防止岩土中的有害化學成分通過雨水作用帶入河流和農田應考慮造田還耕，制定土地複墾規劃**廢石場總容積應與露天礦總剝離量相適應按剝離量所需的廢石場有效容積計算公式：**

露天礦的排岩工藝是按運輸方式和排岩設備的不同而劃分的。常用的排岩工藝可分為：汽車運輸－推土機排岩鐵路運輸－挖掘機排岩（前裝機排岩、排土犁排岩）膠帶排土機排岩倒堆吊鬥鏟排岩水力排岩**5.2排岩工藝

5.2.1汽車運輸－推土機排岩工藝過程主要有：汽車進入廢石場排岩地段進行調車汽車翻卸岩土推土機推排平整場地整修廢石場公路****排岩工作應注意的問題汽車進入廢石場後沿廢石場公路到達卸岩段，然後調車，其調車寬度要大於汽車的最小轉彎半徑，然後汽車後退，靠近邊坡翻卸岩土翻卸後留在平臺上的岩堆寬度的大小對推土機的推排工作量影響很大，在確保安全的前提下，汽車應儘量靠近邊坡翻卸岩土為了保證汽車卸載安全，臺階坡頂需用推土機推出車擋，車擋高度一般不低於0.6～0.8m新堆棄的岩土密實性小，孔隙大，經壓實後臺階會下沉。為了保證安全卸載和充分利用廢石場容積，臺階頂面應保持2％的反向坡**推土機的推排量包括兩部分：汽車卸載時殘留在坡頂上的岩土量廢石場下沉塌落需整平的岩土量汽車運輸－推土機排岩的排土線長度應按同時翻卸的汽車數量確定。汽車運輸的廢石場一般為一個排岩臺階，當需要分段排棄時，平盤寬度應能保證順利調車卸載**5.2.2鐵路運輸排岩鐵路運輸的排岩方法：挖掘機排岩前裝機排岩等其中主要工藝為鐵路運輸－挖掘機排岩工藝挖掘機排岩主要工序為：列車翻卸岩土挖掘機堆壘線路移設****為了保證排岩作業的安全，加大排岩臺階高度和保證排岩臺階的穩定，延長移道週期，縮短列車入換時間，採用鐵路運輸時，亦可採用輪胎式前裝機進行轉排。輪胎式前裝機排岩作業要素包括：作業線長度轉排臺階高度工作平盤寬度****5.2.3帶式排土機排岩帶式排土機排岩最大優點：可實現連續化作業帶式排土機排岩工藝過程為：由輸送機提供岩土，經轉載機進入排土機裏的接收輸送機，再輸送到卸載輸送機迸行排岩（上排或下排）推土機平整工作面並完成其他輔助作業帶式輸送機移位並開始下一排岩迴圈****優點：一次排棄寬度大，輔助作業時間少，作業效率高；近水準礦床可實現橫向內排，減少運輸距離；排土機的生產能力大，自動化程度高，管理簡便缺點：采、運、排生產作業各環節間制約大，機動性較差；選擇廢石場位置時，在地形、工程地質和水文地質條件方面要求較高；一般不宜採用分散的廢石場**帶式排土機排岩工藝適用條件剝離物為f＜3的軟岩。中硬以上岩石或不適合膠帶輸送的大塊，需經爆破法破碎後方可考慮採用。水準或近水準礦層，在覆蓋層厚度或夾層厚度小於設備作業規格時，可實現橫向直接內排。氣溫低於-25C0應有防寒措施，實行季節性剝離作業；風速大於7~8級時，帶式排土機應停止作業。設備作業及行走時坡度限制一般為：縱向坡度作業時為1/20~1/30，行走時1/10~1/20；橫向坡度為1/20**5.2.4排岩工藝選擇排岩設備的選擇取決於剝離工程中采運工藝環節所採用的設備類型，特別是運輸設備的類型設備選擇取決於排棄岩土的性質、氣候條件、廢石場位置、要求的排岩能力以及排岩設備來源等因素。所選擇的排岩工藝應能滿足安全、高效、經濟等要求**排棄岩土的性質對排岩設備的選擇有重大影響。在鐵路運輸條件下，鏟運機僅適於排棄鬆軟且不含塊石的岩土；當在高臺階條件下排棄中硬以下且含水岩土時，臺階的穩定成為突出矛盾，從增加排岩寬度、減少移道次數和使鐵道路基穩定等出發，較靈活的和排岩寬度較大的前裝機、推土機以及吊鬥鏟等排岩設備優於機械鏟**氣候條件也對排岩設備的選擇有重大影響。雨水較多的地區，通常不宜採用高排岩臺階作業；冰凍期長，大風頻繁的地區不宜採用帶式排土機作業。在氣候條件不利的地區，應選擇可靠性較高的機械鏟、吊鬥鏟、推土機或前裝機等排岩設備。**選擇的排岩設備應滿足排岩能力的要求。在鐵路運輸條件下，以機械鏟和吊鬥鏟的排岩能力最高，推土機、前裝機等次之。在相同的運輸方式下，當兩種排岩工藝均能滿足要求時，若選擇投資大的排岩設備應做好充分的技術經濟論證。採用前裝機作為采、運、排設備時，視前裝機規格不同，其合理運距一般為100～1000m。鏟運機作為采、運、排設備使用時，其合理運距不大於1.5km。**5.3廢石場建設與安全5.3.1初始廢石場的建設與擴展（1）廢石場初始排土線的修築根據地形條件的不同，分為山坡和平地兩種修築方法。山坡廢石場初始排土線的修築是先在山坡挖一單壁路塹，整平後鋪上鐵軌，形成鐵路運輸的初始排土線。****若採用汽車運輸排岩時，應根據調車方式確定初始排土線的路塹寬度。平地初始排土線的修築需要分層堆壘和逐漸漲道。採用挖掘機修築時，首先從原地取土，並在旁側堆築第一分層，為了加大第一分層堆壘高度，也可以在兩側取土，取土的地段形成取土坑。第一分層經平整後輔上鐵軌，就可由列車運送岩土並翻卸在路堤旁，再由挖掘機堆壘第二分層、第三分層，直至達到所要求的排岩臺階高度，便形成初始排土線。****採用推土機修築時，一般用兩臺推土機對推。此法可修築高度在5m以內的排土線初始路堤。**（2）排土線的擴展鐵路運輸單線廢石場排土線的擴展方式有平行、扇形、曲線和環形四種。**多線廢石場擴展方式**為了在有限的面積內增加廢石場的受岩容積，可採用多層排岩。多層排岩就是在幾個不同水準上同時進行排岩，並向同一方向發展。為此可採用直進式或折返式線路，建立各分層之間的運輸聯繫。各層排土線的發展在空間與時間關係上要合理配合，為保證安全和正常作業，上、下兩臺階之間應保持一定的超前距離，並使之均衡發展。**5.3.2廢石場的穩定性與公害防治（1）廢石場的穩定性與防護廢石場穩定性的影響因素較多，主要有：廢石場的地形坡度排棄高度基底岩層構造及其承壓能力岩土性質和堆排順序。**常見的失穩現象：廢石場變形泥石流常見的廢石場變形有：滑動塑性變形坡面散落沉降****廢石場變形的主要原因：排岩臺階過高岩土含水過多沒有按岩土的滲水性、耐壓能力、穩定性等堆積岩土廢石場位於沼澤和岩土鬆散的基底上疏幹排水工作差**如何防止廢石場的變形首先應做好防排水工作，消除水的影響；查明廢石場地層岩性，使廢石場建立在可靠的基底之上；按岩性合理排棄岩土，如將堅硬岩塊排於底層，表土排於上部，合理混排，選擇適宜的排岩臺階高度；在雨季及融凍期做好排水準備工作**泥石流的一般預防措施：在廢石場坡腳修築攔擋構築物，以穩住坡腳，防止剝離物滑坡與山溝洪水匯合。在排岩下游的山溝內或溝口設攔淤壩，攔截並蓄存泥石流。當廢石場下遊地勢不具備築壩攔淤條件時，可在其下游較開闊的場地修建停淤場，通過導流使泥石流向預定地點淤積。**（2）廢石場環境公害防治大氣污染水質污染泥石流廢石場周圍地表的變形**

露天礦防水與排水工作6.1概述6.1.1露天礦防水與排水工作的重要性露天礦的湧水來源：大氣降水地表徑流地下湧水露天采場，特別是凹陷露天采場本身就相當於一口大井，從客觀上它具備了彙集大氣降水、地表徑流和地下湧水的條件。因此，在露天礦的整個生產期間，甚至基建期間都要採取有效的防、排水措施。露天礦湧水對開采工作的影響和危害降低設備效率和使用壽命。如挖掘機在有水的工作面上作業時，其工作時問利用係數一般只達到正常時的1/2~1/3、對於運輸設備不僅降低效率而且威脅行車安全。水還增加了設備故障並降低使用壽命。降低礦山工程下降速度。采場底部匯水受淹會降低掘溝速度，從而降低礦山工程下降速度，給新水準的準備工作造成很大困難。破壞邊坡的穩定性。水是促使滑坡的一個主要因素，它能使岩體的內摩擦角和粘聚力等物理性能指標降低，從而削弱邊坡岩體的抗剪強度。6.1.2露天礦湧水的影響因素自然因素氣候條件、地表水體、地形條件、岩石結構和地質構造人為因素大氣降水的滲透是地下水獲得補給的主要來源，而蒸發又是潛水的主要排泄方式之一，所以氣候對地下水的水量大小；水位高低有直接的影響。在氣候條件中又以降水量和蒸發量對地下水的影響最大。氣候條件具有較強的地區特徵，從而決定了礦床的含水性不僅具有季節性的特徵，而且也有明顯的區域性特徵。地表水體和地下水在一定條件下可以互相轉化和補給，兩者之間有著密切聯繫。因此，在地表水水網密度大的地區建設礦山時，必須查明地表水體與礦體之間的水力聯繫情況，特別是在裂隙發育、透水性較好的岩層中，地表水體很可能成為礦山湧水的水源。地形影響到地下水的迴圈條件和含水岩層埋藏的深度。一般在地形切割較為劇烈的地區，地表徑流量大而地下徑流量小；反之，在地形比較平緩的地區，地表徑流量小，而地下徑流量大，地下水比較充沛，礦床的充水量比較大，而且比較穩定。岩石結構緻密、節理裂隙不發育時，其透水性很弱，不易充水，甚至隔水；反之，透水性就較強，充水量也較大。岩石中的孔隙不僅是大氣降水和地表水補給的通路，而且往往也是彙集和貯存地下水的場所。岩石的產狀和揩皺、斷層等構造也影響地下水的靜貯量，有時還構成地表水與地下水之間的水力聯繫。如斷層破碎帶是地下水的導水通路，也經常是礦山湧水的管道，但是由壓應力形成的斷層，由於破碎的岩塊被擠壓成粉狀並膠結十分緊密，以至透水性很低甚至隔水，形成自然的隔水帷幕。露天礦湧水人為因素對防、排水工作的重要性認識不足，或不掌握礦山的水文地質資料，不採取有效的防、排水措施等，往往容易導致突然湧水，引起不必要的損失。由於開採工作的錯誤而打通了含水層，使礦山湧水突然增大。對邊坡參數確定不合理或維護不善，發生大面積滑坡時，容易誘發湧水，甚至造成滑坡與湧水之間的相互誘發廢棄的礦坑常有大量積水，當排水工作停止後，廢坑內的積水水位將會上漲。這種水源一旦與采場溝通，在一瞬間就會以很大的水壓和水量突然湧人采場。地質勘探工作結束後，必須用粘土或水泥將鑽孔封死，否則，未封閉或封閉不嚴的鑽孔一經開採就成為溝通含水層和地表水的通路，將水引人作業區。6.2露天礦防水露天礦防水工作的目的在於防止地表水和地下水湧入采場。防水的措施很多，其中礦床疏幹就是一項防止地下湧水比較全面而徹底的防水方法。防水工作必須貫徹以防為主，防排結合的原則，並應與排水、疏幹統籌安排。地面防水措施截水溝河流改造調洪水庫攔河護堤地下湧水防治探水鑽孔防水牆和防水門防水礦柱防滲帷幕6.3露天礦排水排水是排除礦坑湧水所採取的方法和設施的總稱6.3.1露天采場排水量計算露大采場的水量組成地下水湧水量 地下水湧水量按水文地質條件計算降雨徑流量 降雨徑流量是降雨經自然下滲後積存在地面上的水量。降雨徑流量的大小分別按正常降雨量和設計暴雨頻率的暴雨徑流量計算.正常降雨徑流量是按歷年的雨季的平均降雨量計算:設計暴雨頻率的暴雨徑流量是按一定的暴雨頻率計算出來的最大降雨徑流量6.3.2暴雨貯排平衡

降雨徑流量的波動與排水設備的相對固定是露天礦排水的基本矛盾，兩者間的差額就需用貯水池來平衡。貯水池的合理容量取決於設計暴雨頻率和水泵排除積水所需的時間（歷時）。貯水池的合理容積可按下圖用圖解法確定。

在確定貯水池容積時，還必須考慮到露天采場的允許淹沒程度。允許淹沒程度用允許淹沒時間和允許淹沒高度表示。當暴雨出現時，允許露天坑底貯水，短時間淹沒最低工作臺階，排除該積水的期限即為允許淹沒時間，一般為l～7天。允許淹沒高度應保證受淹後仍使排水工作能繼續進行。當採用露天固定式或半固定式水泵排水時，其允許淹沒高度不應超過水泵的吸水高度；而對於移動式水泵、潛水泵、水泵船和地下固定式水泵，就不受淹沒高度條件的限制。6.3.3露天礦排水系統露天礦排水方式：露天排水（明排）地下排水（暗排）這兩種排水方式的選擇，不僅要對比它們的直接投資和排水經營費用，而且還需要考慮到它們對採礦工藝和設備效率的影響，以及由此而引起的對礦山總投資和總經營費的影響。排水系統是排水工程、管道、設備在空間的佈置形式。露天礦的排水系統主要形式及其適用條件如表6－1。

選擇排水系統除考慮的因素排水方式選擇礦區降雨情況水文地質條件、地形開採規模和服務年限采剝方法和礦岩種類用戶對礦石的要求通過技術經濟綜合比較進行。排水方式分類：自流排水露天排水（采場底部集中排水系統、采場分段接力排水系統）井巷排水（集中一段排水系統、分段接力排水系統）聯合排水

露天開採境界7.1概述7.1.1露天開採境界的組成及其影響因素 由於礦床埋藏條件不同，在確定礦床開採方式時可能遇到下列三種情況：礦床全部宜用地下開採；礦床上部宜用露天開採而下部用地下開採；礦床全部宜用露天開採，或上部用露天開採而剩餘部分暫不宜開採。

露天開採境界的組成要素：露天礦的底部周界最終邊坡開採深度

露天開採境界設計就是要合理地確定這些要素。露天開採境界的大小決定了露天礦的可采儲量和剝離岩量。開採境界的位置和演化與露天礦開拓、采剝程式、生產能力以及基建工程量密切相關，並直接影響礦床開採的總體經濟效果。因此，合理確定露天開採境界不僅是一個技術問題，也是一個經濟問題。確定露天開採境界的影響因素自然因素經濟因素技術組織因素露天開採境界不是一成不變的露天開採境界可分為分期境界和最終境界7.1.2剝采比在露天開採境界的某一特定區域內，剝離岩石量與采出礦石量的比值稱為剝采比。在露天開採設計中，常用不同含義的剝采比反映不同的開採空間或開採時間的剝采關係及其限度。常用的剝采比：平均剝采比分層剝采比生產剝采比境界剝采比經濟合理剝采比儲量剝采比原礦剝采比幾個概念術語實際貧化率實際回收率視在回收率7.2確定經濟合理剝采比的方法方法實質：將露采與地采的經濟效果做比較來確定經濟合理剝采比。應用較廣泛的是儲量盈利比較法系列：產品成本比較法儲量盈利比較法盈虧平衡法7.2.1產品成本比較法礦山企業的最終產品可以是原礦、精礦或其他產品。（1）原礦成本比較法原礦成本：原礦成本比較法的原理是將原礦的地采成本作為露采成本的上限，從而確定經濟合理剝采比。即：於是可得：則經濟合理剝采比即為上式的最大值，即（2）精礦成本比較法該方法是以精礦（或礦產品）作為計算基礎，使露天礦的精礦成本不大於地采精礦成本。即於是可得精礦經濟合理剝采比：原礦的精礦產出率：經過代入轉換可得：7.2.2儲量盈利比較法該方法是將單位工業儲量的地下開採盈利作為露天礦開採盈利的下限，即於是可得經濟合理剝采比為：7.2.3盈虧平衡法盈虧平衡法適用於礦床單一露采的情形。該方法要求露采的礦產品成本不得超過其銷售價格，或者不允許單位工業儲量的露采最終盈利小於零，以保證礦山不虧損。即於是可得經濟合理剝采比：7.2.4各種方法得相互關係和適用條件

儲量盈利比較法系列的基本思想是要求單位工業儲量的露采最終盈利不小於地采盈利。該系列的基本方法是儲量盈利比較法，系列中的其他方法都是該方法的特殊形式。假設露采和地采單位工業儲量所獲原礦的數量和品質均相同，即：則有在這種情況下，儲量盈利比較法簡化為原礦成本比較法，即：若露采和地采單位工業儲量所獲精礦數量和品質均相同，則有上式表明，此時可以通過比較精礦成本來反映儲量盈利情況，即精礦成本比較法與儲量盈利比較法在這種情況下等價。

顯然，當礦床僅適用露天開採而不宜用地下開採時，意味著，此時儲量盈利比較法就簡化為盈虧平衡法，即7.2.5其他計算方法7.3境界剝采比的計算方法境界剝采比的計算方法有許多種，分別適用於不同技術特徵的礦床，不過這些計算方法的原理是一致的。下麵僅討論長露天礦開採傾斜及急傾斜礦床的情況。開採傾斜及急傾斜礦床的長露天礦，是在橫斷面圖上計算其境界剝采比。根據境界剝采比的定義，可推導出投影線段比法，其原理可以用下圖來說明。該圖表示地形平坦的規則礦體，其水準厚度為m，傾角為a。露天開採境界的頂、底幫邊坡角分別為γ和β，abcd和a1b1c1d1

分別是深度H和H一ΔH的境界，ag和dh為cc1的平行線。為了確定境界剝采比，需要分別計算四邊形b1c1cb、aa1b1b和d1dcc1的面積ΔA、ΔV1和ΔV2。根據幾何關係，有：由此可得到岩石增量於礦石增量之比值：當ΔH0時，可得境界剝采比：上式表明，境界剝采比可用線段（gb+ch）與bc的長度之比來確定一般情況下用投影線段比法計算境界剝采比的步驟如下：如下圖所示，首先繪出深度H的露天開採境界abcd，它交地表於a、d兩點，交分支礦體於e、f、g、h點；再確定境界底部的延深方向，即將本水準一側下部境界點c與上水平同側下部境界點c0相連，得投影方向線cc0；然後，依次從a、e、f、g、h、d作cc0

的平行線，交水平線bc於a1、e1、f1、g1、h1、d1。深度H的境界剝采比為：於是可得儲量境界剝采比和原礦境界剝采比分別為：7.4確定露天開採境界得原則露天開採境界的大小決定了露天礦採礦量和剝離量的多少。隨著露天開採境界的延深和擴展，在採礦量增加的同時剝離量也大幅度增加，從而導致剝采比不斷增大。因此，露天開採境界的確定，實質上是對剝采比的大小加以控制，使之不超過經濟合理剝采比。然而，究竟要控制哪一種剝采比，存在許多不同觀點，其中形成較早又具有代表性的觀點可以歸納成下麵討論的三種原則。（1）境界剝采比不大於經濟合理剝采比原則（2）平均剝采比不大於經濟合理剝采比原則（3）生產剝采比不大於經濟合理剝采比原則（1）境界剝采比不大於經濟合理剝采比原則

該原則的實質是，露天開採境界向下延深時，露采的邊際經濟效益不劣於地采經濟效益。該原則的技術經濟目標是使整個礦床的開採盈利最大。假設有最大埋深為H0的規則礦床，其橫斷面如下圖所示。礦床上部和下部分別採用露天開採和地下開採，其開採盈利可以表示為露天開採境界深度H的函數u（H），即：令du/dH=0，可以獲得使u(H)達到最大值的露天開採境界最佳深度，並由此可以得出開採境界最佳深度所對應的技術經濟條件：目前，國內外普遍運用nJ≤nJH原則來圈定露天開採境界。但是，對於某些覆蓋層較厚或不連續的礦體，這一原則不適用。如下圖所示的礦體，abcd是按這一原則確定的露天開採境界，但其平均剝采比大於經濟合理剝采比，這意味著該境界在經濟上明顯不合理。（2）平均剝采比不大於經濟合理剝采比原則對於露天開採境界內的全部礦岩量，這一原則要求露天開採的總體經濟效果不劣於地下開採。如下圖所示，設abcd是露天開採境界，境界內礦石量為A、岩石量為V，根據原礦成本比較法可得：上式的左端是平均剝采比，右端是經濟合理剝采比。可以證明，平均剝采比不大於經濟合理剝采比原則的技術經濟目標是：在滿足露采的平均經濟效果不劣於地采的條件下，使劃歸露天開採境界的礦石儲量最大。由於這一原則是採用算術平均的方法，因此難免會使露天開採某些時期的經濟效果劣於地下開採。

nP≤nJH原則可以與nJ≤nJH原則合用。對於某些覆蓋層很厚或不連續的礦體，按nJ≤nJH原則圈出開採境界後，還要核算該境界內的平均剝采比，看它是否滿足nP≤nJH原則。此外，對於某些貴重或稀有礦物的高價值礦床或小型礦山，為了儘量採用露天開採以減少礦石的貧化損失，可以運用這個原則來確定開採境界，藉以擴大露天開採範圍。（3）生產剝采比不大於經濟合理剝采比原則

生產剝采比可以反映露天礦生產的實際剝采比。因此按nS≤nJH原則確定開採境界，可以使露天礦任何生產時期的經濟效果都不劣於地下開採。該原則中的生產剝采比，可以是均衡生產剝采比，也可以是未均衡的生產剝采比即時間剝采比。按該原則圈定的露天開採境界比按nP≤nJH原則圈定的小，而較按nJ≤nJH原則圈定的大。因此，隨之而來的初始剝離量和基建投資也較大。另外，由於生產剝采比的概念不易明確界定，加之它與采深的關係較為複雜而不易把握，因而該原則相應的設計方法的可操作性較差。鑒於上述原因，這個原則很少採用。7.5確定露天開採境界得方法和步驟確定露天開採境界是在露天礦主要的生產設備、生產工藝及工藝參數、露天礦采剝程式、開拓運輸方式、線路參數等初步擬定以後進行的。確定露天開採境界的方法，根據礦床的賦存條件不同而異。下麵僅以傾斜和急傾斜礦床為對象，介紹設計中廣泛應用的按nP≤nJH原則確定露天開採境界的方法和步驟。（1）露天礦最終邊坡角的選取

露天礦最終邊坡角對露天礦的生產安全與經濟效果都有很大影響。過小的邊坡角，將增加剝岩量，使剝采比增大，從經濟效果來考慮，希望邊坡角盡可能大些。然而，過大的邊坡角，將導致邊坡失穩，嚴重影響礦山正常生產。因此，露天礦的最終邊坡角，要同時滿足安全穩定條件和開採技術條件的要求。安全穩定條件是指根據邊坡岩體的性質，通過穩定性分析計算，確定能保證邊坡穩定的邊坡傾角。在境界設計階段，一般是參照類似礦山實踐資料選取穩定的邊坡角，並用已有資料對其穩定性進行初步分析和簡要計算。關於開採技術條件，是指按邊坡的構成要素確定最終邊坡角。露天礦最終邊坡由最終臺階，即非工作臺階組成（下圖所示），其水準部分，即最終平臺，按作用不同分為安全平臺、清掃平臺和運輸平臺。實踐經驗表明，較窄的安全平臺和清掃平臺在鄰近邊坡爆破時常遭破壞，以致不能發揮應有的作用。因此，近年來國內外不少礦山採用預裂爆破並段，即把2～3個臺階的坡面有控制地連成一體，然後設置一個寬度達8～12m的清掃平臺，以便能有效地發揮攔截和清掃落石的作用。如果邊坡穩定性較差，要求的邊坡角較緩，則不宜並段。最終臺階坡面角a，安全平臺、清掃平臺、運輸平臺和出人溝的寬度a、b、c和d，以及相應平臺數n1、n2、n3和n4，臺階高度h等參數確定之後，符合開採技術條件的最終邊坡角β可用下式計算：對於急傾斜礦體，按上式計算的邊坡角不得大於也不應過分小於按安全穩定條件確定的最終邊坡角；對於緩傾斜礦體，若礦體傾角小於安全穩定邊坡角，則底幫最終邊坡角應等於礦體傾角，以便充分采出靠近下盤的礦石。（2）確定露天礦底部寬度和位置

露天礦的最小底寬，應滿足採掘運輸設備在底部正常運行與安全作業的要求，一般不應小於開段溝的底寬。露天礦的底部位置沿水準方向移動時，開採境界內的礦岩量及平均剝采比也隨之變化。因此，在無其他特別要求的情況下，露天礦底應置於使平均剝采比最小的位置。（3）確定露天礦開採深度

確定露天開採境界的原則實質上是確定露天礦開採深度的理論依據。確定開採深度的方法為方案－分析法，具體操作步驟如下：在地質橫斷面圖上初步擬定開採深度在地質縱斷面圖上調整露天礦底部標高（4）繪製露天礦底部周界根據設計開採深度和底部寬度，確定露天礦底平面，並繪製底部周界，如下圖所示。繪製步驟為：按調整後的露天礦底部標高，繪製該水準的地質分層平面圖在各橫斷面、縱斷面、輔助斷面圖上，按確定的設計開採深度，繪製露天開採境界。將各斷面圖上的露天礦底部位置（底部兩側的端點）分別投影到分層平面圖上，依次連接各點，得出理論上的底部周界（下圖中的虛線）。為了能正常進行采裝和運輸工作，初步得出的理論周界尚需按以下要求加以修正，即：底部周界要儘量平直，彎曲部位的曲率半徑要適應運輸設備的技術性能；底部長度應保證運輸道路的展線符合技術標準。（5）繪製露天礦開採終了平面圖步驟如下：將露天礦的設計底部周界繪在透明紙上，並標明底平面標高和核准底平面位置。將繪有底部周界的透明紙覆於地形圖上，按照邊坡組成要素，從底部周界開始由裏向外依次繪出各個臺階的坡底線（下圖所示）。顯然，凹陷露天礦的各臺階坡底線在平面圖上是閉合的；山坡露天礦的臺階坡底線不能閉合，其末端應與同標高的地形等高線交接在平面圖上佈置開拓運輸路線，即所謂的定線。從底部周界開始，由裏向外依次繪出各個臺階的坡面和平臺。與此同時，在佈置開拓坑線的邊幫上，繪出臺階間相互溝通的傾斜運輸平臺（下圖所示）。當開拓運輸系統簡單或設計經驗豐富時，以上各步驟可以合併一次完成。即繪出露天礦底部周界後，根據定線方案，自裏向外直接繪出各臺階的平臺、坡面及出人溝，一步繪出露天礦開採終了平面圖。檢查和修正繪製的露天開採境界。由於原定的露天開採境界，特別是佈置開拓坑線的邊幫，常受開拓運輸路線的影響，致使邊坡角變緩，剝采比增大。因此，要重新計算和校核其境界剝采比和平均剝采比，若不符合要求，應根據具體條件凋整開拓運輸系統或采剝程式，迸行局部修改，甚至重新確定露天開採境界。礦床露天開拓8.1概述露天礦開拓就是建立地面到露天采場各工作水準以及各工作水準之間的礦岩運輸通道，建立採礦場、受礦點、廢石場、工業場地之間的運輸聯繫，形成開發礦床的合理運輸系統。其主要研究內容是開拓運輸方式、開拓坑線的位置及其佈置形式，目的是保證礦山持續生產。露天礦床開拓與運輸方式和礦山工程的發展有著密切聯繫，而運輸方式又與礦床地質地形條件、開採境界、生產規模、受礦點和廢石場位置等因素有關。所以，露天礦床開拓問題的研究，實質上就是研究整個礦床開發的程式，綜合解決露天礦場的主要參數、工作線推進方式、礦山工程延深方向、剝采的合理順序和新水準準備，以建立合理的礦床開發運輸系統。按運輸方式不同，露天礦開拓可以分為：公路運輸開拓鐵路運輸開拓平碩溜井開拓膠帶運輸開拓斜坡提升開拓聯合開拓8.2開拓方法

8.2.1公路運輸開拓公路運輸開拓採用的主要設備是汽車。其坑線佈置形式有：直進式回返式螺旋式多種形式相結合的聯合方式（1）直進式坑線開拓當山坡露天礦高差不大、地形較緩、開採水準較少時，可採用直進式坑線開拓，如下圖所示。運輸幹線一般佈置在開採境界外山坡的一側，工作面單側進車。當凹陷露天礦開採深度較小，采場長度較大時，也可採用直進式坑線開拓。公路幹線一般佈置在采場內礦體的上盤或下盤的非工作幫上。條件允許時，也可在境界外用組合坑線進人各開採水準。但由於露天礦采場長度有限，往往只能局部採用直進式坑線開拓。（2）回返式坑線開拓當露天礦開採相對高差較大、地形較陡，採用直進式坑線有困難時，常採用回返式坑線開拓，或採用直進－回返聯合坑線開拓，如下圖所示。山坡露天礦開拓幹線在基建時期應修築到最上一個開採水準。開拓線路一般沿自然地形在山坡上開掘單壁路塹，隨著開採水準不斷下降，上部坑線逐漸廢棄或消失。在單側山坡地形條件下，坑線應儘量就近佈置在采場端幫開採境界以外，以保證幹線位置固定且礦岩運輸距離較短。在采場位於孤立山峰條件下，則應將坑線佈置在開採工作面推進方向的對側山坡卿非工作山坡一側），這樣，多水準同時推進時，可以保證下部工作面推進不會切斷上部開採臺階的運輸通道。凹陷露天礦的回返坑線一般佈置在采場底盤的非工作幫蔔，可使開拓坑線離礦體較近，基建剝岩量較小，可縮短基建時間，節約投資。若坑線佈置在采場頂盤的非工作幫上時，則與上述柏反。只有當底幫岩石不穩固，或地形不允許，或為了減少礦岩接觸帶的礦石損失貧化時，才將坑線佈置在采場的頂幫。回返坑線開拓適應性較強，應用較廣。但由於回返坑線的曲線段必須滿足汽車運輸要求（如線路內側加寬等），使最終邊幫角變緩，從而使境界的附加剝岩量增加。因此，應盡可能減少回頭曲線數量，並將回頭曲線佈置在平臺較寬或邊坡較緩的部位。（3）螺旋坑線開拓螺旋坑線開拓一般用於深凹露天礦。坑線從地表出人溝口開始，沿著采場四周最終邊幫以螺旋線向深部延伸。由於沒有回返曲線段，擴幫工程量較小，而且螺旋線的曲率半徑大，汽車運行條件好，不必因經常改變運行方向而不斷變換運行速度，因而線路通過能力大。但回採工作必須採用扇形工作線，其長度和推進方向要經常變化，巳各開採水準相互影響，使生產組織工作複雜。當采場面積較小，且長、寬尺寸相差不大，同時開採的水準數較少，以及采場四周岩石比較穩固時，可採用螺旋坑線開拓。由於露天采場空間一般是變化的，坑線往往不能採用單一的佈置形式，而多採用兩種或兩種以上的佈置形式，即聯合坑線，如下圖為上部回返，下部螺旋的回返－螺旋聯合坑線開拓方式。（4）公路運輸開拓的出人溝口與連接平臺a.出人溝口公路開拓的坑線出人溝口應儘量設置在工程地質條件較好，地形標高較低，距工業場地及礦、岩接受點較近的地方；應避免和減少重載汽車在采場內作反向運行及無謂增加上坡距離，盡可能使礦石及岩石的綜合運輸功小，所需運輸設備數量少。當廢石場的位置分散和為了保證露天礦的生產能力，以及為使空、重車順向運輸時，在服務年限較長的露天礦可採用多出人溝口。多出人溝口使坑線增多，附加剝岩量加大，掘溝工程量及費用也增多，因此，出人溝口的數目應根據礦山規模、礦山總平面佈置及生產需要綜合進行技術經濟分析後確定，一般數目不宜過多。b.連接平臺開拓坑線一般採用較大的坡度以縮短運距，但重載汽車長距離上坡或下坡運行時，容易使發動機和制動裝置過熱而引起機械損壞，發生事故。為了保證行車安全，延長汽車使用壽命，滿足坑線坡長限制的要求，以及便於從坑線向各采剝臺階引人運輸線路，故應在開拓坑線與各臺階交匯處設置長度40～60m、坡度不超過3％的平坡或緩坡段，這就是連接平臺。8.2.2鐵路運輸開拓（1）坑線位置因鐵路運輸牽引機車爬坡能力小，每個水準的出人溝和折返站所需線路較長，轉彎曲線半徑很大，故不適用於采場面積小，高差較大的露天礦開拓；也不宜採用移動坑線或回返坑線。鐵路運輸開拓採用較多的坑線形式為直進式、折返式和直進－折返式。山坡露天礦的坑線位置，主要取決於地形條件和工作線的推進方向。當地形為孤立山峰時，通常將坑線佈設在工作幫的背面山坡上；當地形為延展式山坡時，通常將坑線佈設在采場的一側或兩側。山坡露天礦常採用直進式或直進折返式佈置。下圖為歪頭山露天鐵礦上部開拓系統示意圖。凹陷露天礦的坑線佈置形式主要取決於采場的大小與形狀、工作線的推進方向和生產規模。通常將坑線佈設在底幫或頂幫上，但有時為了減少折返次數，也可將上部折返坑線改造成螺旋坑線。下圖為凹陷露天礦頂幫固定直進－折返坑線開拓系統。大多數露天礦都先是山坡開採後轉為凹陷露天開採。故確定坑線位置時，既要考慮總平面佈置的合理性，又要照顧以後向凹陷露天礦的過渡，力爭使線路特別是站場的移設和拆除工程詛最小。（2）線路數目及折返站根據露天礦的年運輸量，開拓溝道可鋪設單線或雙線。大型露天礦年運輸量超過700X104t時，多採用雙幹線開拓，其中一條為重車線，另一條為空車線；年運量小於該值時，則採用單幹線開拓。

折返站設在出人溝與開採水準的連接處，供列車換向和會讓之用。折返站的佈置形式較多，下圖為單幹線開拓，工作水準為盡頭式運輸和環行運輸的折返站。環形運輸折返站的附加剝岩量較大，但當臺階上有兩臺或兩臺以上挖掘機同時作業時，相互干擾較小、採用雙幹線開拓時，折返站的佈置形式分為燕尾式和套袖式，如下圖所示。其中燕尾式折返站站場長度和寬度相對較小，線路通過能力也相對較小；套袖式折返站線路的通過能力大，站場的長度和寬度均比燕尾式大。8.2.3公路－鐵路聯合開拓公路－鐵路聯合開拓的基本形式有：地表用鐵路運輸開拓，采場內用公路運輸開拓，轉載站設在境界外不遠的地方；采場內某一標高以上用鐵路開拓，此標高以下用公路運輸開拓，在采場內設轉載站；山坡露天部分用公路運輸開拓，把礦岩轉載到下部，再用鐵路運輸。下圖為大冶鐵礦東露天采場公路－鐵路聯合開拓示意圖。8.2.4平銅溜井開拓平碉溜井開拓是借助於開鑿的平桐和溜井（溜槽），建立露天礦工作臺階與地表的運輸聯繫。合理地確定溜井位置和結構要素是其關鍵。確定溜井位置時，應使溜井與採掘工作面間的平均運距短，溜井和平硐的掘進工程量小，一般應保證溜井穿過的岩層穩固，避開含水層和含泥多的岩層。平硐的位置與溜井位置關係密切，平硐應盡可能短，不受爆破作業的影響，平硐口應設在最高洪水位之上。下圖為平硐溜井開拓典型示意圖。當溜井佈置在采場內時，隨著開採水準的下降，溜井口也要降低到相應水準，即溜井降段，一般每次降低一個臺階高度。下圖為溜井貯礦爆破降段示意圖。降段時溜井周圍的礦石可用淺孔爆破，以免產生大塊落人溜井引起堵塞。溜井的堵塞、跑礦以及磨損是平硐溜井開拓的三大災害、礦石粉礦多或含泥多時，在相應水分條件下易產生堵塞，處理堵塞時又易發生跑礦。磨損是溜井在礦石衝擊作用下井壁形態發生改變的破壞。8.2.5膠帶運輸開拓膠帶運輸開拓是利用膠帶運輸系統建立礦岩運輸通道的開拓方法。國外煤炭、冶金、建材露天礦廣泛應用膠帶運輸開拓，我國近幾年也開