《1 露天开采基本知识》培训课件

露天矿开采技术

讲授夏建波参考教材：《露天矿开采技术》（夏建波邱阳主编）学习网站：http:///html/ltkkc.htm总参考学时：60学时3/3/202411.1露天开采概述1.2露天开采基本概念1.2.1露天采场构成要素1.2.2露天矿开采步骤1.3露天矿山工程及工作台阶扩帮方式1.3.1露天矿山工程1.3.2露天矿山工程的发展程序1.3.3工作台阶扩帮方式学习目标： 掌握：露天采场构成要素、露天矿山工程及其发展程序； 熟悉：台阶绘制技巧； 了解：露天矿开采步骤；本章参考学时：4学时第一章露天开采基本知识3/3/202421.1露天开采概述(1)露天开采把矿体上部的覆盖岩石和两盘的围岩剥去，使矿体暴露在地表进行开采的方法，称为露天开采。(2)露天矿田划归一个露天矿开采的全部矿床或其一部分叫露天矿田。(3)露天矿从事露天矿田开采工作的矿山企业。下一页机械开采水力开采露天开采方式人工开采3/3/202431.1露天开采概述(4)露天采场进行露天采剥的工作场地称为露天采场。山坡露天采场凹陷露天采场露天采场它们以露天矿场的封闭为界，封闭圈以上为山坡露天采场；封闭圈以下为凹陷露天采场。下一页露天采场山坡露天采场露天采场凹陷露天采场山坡露天采场露天采场3/3/20244下一页

现场判断方法：运输公路重车爬坡的是凹陷露天采场，反之是山坡露天采场。3/3/20245凹陷露天采场实例下一页3/3/20246山

坡

露

天

采场下一页3/3/20247补充知识

(1)矿石和废石凡是地壳内的矿物体，在当代的技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济所须的金属或矿物产品的，就叫做矿石。矿床中未开采的矿石，称为原矿石。采下的矿石与混入废石的总合，叫做采出矿石。矿体周围的岩石以及夹在矿体中根本不含有用成分或含有成分过少、在当前技术经济条件下不适于目前工业应用的岩石，则称为废石。矿石和废石的概念是相对的，它们随着生产的发展和工业技术的改进而变化，这与矿石品位有密切关系。通常把矿床周围的岩石称为围岩。

下一页3/3/20248补充知识(2)矿石品位

矿石所含金属或其他有用成分的多少，称为矿石的品位。常用重量百分比表示，但对于黄金等某些稀有贵重，则用1t（或m3）矿石中含若干g有用成分来表示。即g/t

或g/m3。根据当前的工业技术经济水平，当矿石的品位低于某一数值时，便无利用价值，则这一数值的矿石品位叫做最低工业品位。它是划分矿石工业品级平衡表内与平衡表外储量界限的质量指标，是对有用成分含量的最低要求，是根据当前国民经济的需要和技术经济条件所确定的最低开采品位。矿体的边界品位是指矿石与围岩的分界品位。在圈定矿体的可采范围时，低于此品位的矿石不计算在内。所圈定的矿体中，矿石的平均品位不低于最低工业品位。下一页3/3/20249补充知识下一页(3)矿石的种类非金属矿石金属矿石矿石有色金属矿石（铜、铅、锌、铝、锡、钼、镍、锑等）贵重金属矿石（金、银、铂等）按所含金属种类黑色金属矿石（铁、铬、锰）稀有金属矿石（钽、铌等）放射性矿石（铀、钍等）矿石金属矿石矿石非金属矿石金属矿石矿石多金属矿石单一金属矿石按所含金属成分的数目3/3/202410补充知识下一页(3)矿石的种类按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按品位高低按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按品位高低按品位高低富矿中矿贫矿按品位高低高价矿中价矿低价矿按所含有用成分的价值按所含金属矿物组成、性质和化学成分混合矿石硫化矿石如黄铜矿CuFeS2、方铅矿PbS、闪锌矿MoS2等）自然金属矿石（如金、银、铂等）氧化矿石（如赤铁矿Fe2O3、磁铁矿等Fe3O4）3/3/202411补充知识在矿石和岩石性质中，对矿床采影响较大的有：硬度。矿岩抵抗工具侵入的性能叫硬度。矿岩的硬度取决于矿岩的组成，即取于矿岩颗粒的硬度、形状、大小、晶体结核及颗粒间胶结物的情况。矿岩的硬度除对凿岩有很大影响，还影剧院响到矿岩的稳固性及材料消耗和采矿成本。坚固性。矿岩的坚固性是一种抵抗外力的性能，其所抵抗的外力是一种综合的力，即机械破碎、炸药爆炸等作用的力。

稳固性，指矿岩在一定的暴露面积下经过一定的时间不塌落的性能。矿岩节理裂隙发育程度、含水性等对稳固性有很大影响。在设计露天矿场的边坡时要考虑稳固性。结块性，指爆破下来的矿岩如果含有粘土、滑石或细小的粘性矿物时，遇水受压经过一定的时间重新结成正块的性能。结块性对装运、排卸工作都有影响。下一页(4)

岩石的性质3/3/202412补充知识氧化性，指硫化矿石在水和空气的作用下变成样氧化矿的性能。矿石氧化后将降低选矿回收指标。

自燃性，指矿岩具有自然的性能。含硫在18~20%以上的硫化矿石有自然性。

含水性，指矿岩吸入和保持水分的性能。含水的岩石容易造成排土场边坡的滑落。

松散性。矿岩从原矿体崩落破碎以后，其松散的程度用松散系数表示，它等于破碎后的体积之比。松散系数一般在1.2～1.6，而装入容器的矿岩由于二次松散，松散系数增至1.8～2.0。

容重。指单位体积的矿岩重量，t/m3。下一页(4)

岩石的性质3/3/202413补充知识有用矿物在地壳中的天然聚集体或堆集体叫做矿体。

矿床是由由相邻的几个矿体或仅有一个矿体组成。矿床的技术特征主要有形状、倾角、厚度。下一页(5)矿体与矿床补充知识(5)矿体与矿床3/3/202414层状矿床此类矿床多为沉积生成，其特点是分布范围比较广，形状及赋存条件稳定，品位分布均匀。脉状矿床此类矿床主要由热液和汽化作用将矿物质充填在地壳裂缝中生成。它的特点是矿脉与围岩接触处有蚀变现象，矿床埋藏不稳定，有用成分含量不均匀。块状矿床此类矿床在空间三个方向的尺寸大致相等，其大小和形状不规则，常呈透镜状、矿巢状和矿株状，一般与围岩无明显界限。

下一页补充知识(6)金属矿床的形状3/3/202415

矿体的层面与水平面的夹角即为矿体倾角近水平矿体倾角在0～5°；缓倾斜矿体倾角在5～30°；倾斜矿体倾角在30～55°；急倾斜矿体倾角在55°以上

下一页补充知识(7)矿床的倾角补充知识(7)矿床的倾角3/3/202416

矿体的厚度系指矿体上下盘间的垂直距离或水平距离。前者称为垂直厚度，后者为水平厚度。极薄矿床，厚度小于0.8m；薄矿床，厚度在0.8～4.0m；中厚矿床，厚度在4.0～10.0m；厚矿床，厚度在10.0～30.0m；极厚矿床，厚度大于30m。返回补充知识(8)矿床（体）的厚度3/3/2024171.2露天开采基本概念

1.2.1露天采场的构成要素露天开采时，通常把露天矿场内的矿岩划分成一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备自上而下逐层开采，上下分层间保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。每一个阶梯就是一个台阶。台阶是露天矿场的基本要素之一。下一页（1）台阶

3/3/2024181.台阶上部平盘－指台阶上部水平面；2.台阶下部平盘－指台阶下部水平面；3.台阶坡面－指台阶的倾斜面；4.台阶坡顶线－指台阶坡面与上部平盘的交线；5.台阶坡底线－指台阶坡面与下部平盘的交线；台阶高度－指台阶上、下平盘间的垂直距离；台阶坡面角－指台阶坡面与下部平盘的夹角。

台阶的构成要素如上图所示。下一页3/3/202419台阶绘制方法

WWAHHA200m200m176m176m188m188m台阶坡面坡顶线A-A上部平盘坡底线台阶坡面台阶七要素：W—台阶宽度H—台阶高度

—台阶坡面角坡顶线坡底线上部平盘下部平盘3/3/202420注意台阶的上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的上部平盘同时又是其上方相邻台阶的下部平盘。台阶的命名常以其下部平盘的标高表示，故通常把台阶叫做某某水平。正在进行采剥工作的台阶称为工作台阶，其上的平盘称为工作平盘。已经结束采剥工作的台阶称为非工作台阶，其上的平盘有三大作用：减缓边坡、阻挡上部滚石和运输通道。下一页3/3/202421露天矿场的构成要素

（2）采掘带开采时将台阶划分为若干个条带，逐条顺次开采，每一个条带叫做采掘带。如果采掘带较长，可沿长度划分为若干区段，各区段配电独立的采掘运输设备进行开采，这样的区段称为采区。因此，采区的长度是一台电铲所占的采掘带长度（图1-2）。已经作好采剥准备工作的采掘带称为工作线。

下一页3/3/202422采掘带下一页3/3/202423露天矿场的构成要素

（3）非工作帮非工作帮也称最终边帮

由已经结束采剥工作的台阶（平台、坡面和出入沟底）所组成的露天矿场的四周表面称为露天矿场夺的非工作帮或最终边帮，如图1-3中的AC、BF。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。下一页3/3/202424非

工

作

帮下一页3/3/202425非工作帮下一页3/3/202426露天矿场的构成要素

（4）工作帮

由正在进行采剥工作和将要进行采剥工作的台阶所组成的边帮叫露天矿场的工作帮，如图1-3中DF。工作帮的位置并不固定，它随开采工作的进行而不断改变。下一页3/3/202427工作平盘工作帮下一页3/3/202428露天矿场的构成要素（5）非工作帮坡面（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叫做露天矿场非工作帮坡面或最终帮坡面（图1-3中AG、BH）。它代表露天矿场边帮的最终位置，在分析研究问题时，用它代表边帮的实际位置，可使问题简化并保证有足够的准确性。下一页3/3/202429露天矿场的构成要素（6）非工作帮边坡角（最终边坡角）

非工作帮坡面与水平面间的夹角，叫非工作帮边坡角或最终帮坡角（图1-3中的β、γ）。下一页3/3/202430露天矿场的构成要素（7）工作帮坡面

通过工作帮最上一个台阶的坡底线和最下一个台阶的坡底线所做的假想斜面（图1-3中的DE）。下一页3/3/202431露天矿场的构成要素（8）工作帮坡角

工作帮坡面与水平面之夹角，叫做工作帮坡角（图1-3中φ）。下一页3/3/202432露天矿场的构成要素（9）工作平盘工作帮的水平部分，即工作台阶的上部平盘和下部平盘，叫做工作平盘。它是用以安置设备进行穿爆、采装、运输的工作场地。下一页3/3/202433露天矿场的构成要素（10）露天矿场的上部最终境界线非工作帮坡面与地表的交线（图1-3中A、B点）。

下一页3/3/202434露天矿场的构成要素（11）露天矿场的下部最终境界线（底部周界）

非工作（最终）帮坡面与露天矿场底平面的交线,叫做下部最终境界线或称底部周界（图1-3中G、H点）。下一页下一页3/3/202435底部周界上部最终周界3/3/202436露天矿场的构成要素（12）露天矿场的最终深度（最终采深）上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平之间的垂直距离称之。下一页3/3/202437（13）非工作帮上的平台安全平台（图1-3中2），用作减缓最终帮坡角，保证最终边帮的稳定性与和下部水平的工作安全；它设在露天矿场的四周边帮上，其宽度一般为台阶高度的1/3。运输平台（图1-3中3），用作工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路；它设在与出入沟同侧的非工作帮和端帮上，其宽度由运输方式和线路数目决定。清扫平台（图1-3中4），用作阻截滑落的石块并在该平台上用清扫设备进行清理；它又起安全平台作用，每2-3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台，其宽度由清扫设备规格决定。

下一页3/3/202438露天矿场的构成要素（14）出入沟（单壁、双壁）

为建立地面和各工作台阶之间的运输联系而开掘的倾斜的露天沟道，叫做出入沟。出入沟的沟底具有一定的坡度（图1-4中的AB）。3/3/202439露天矿场的构成要素（15）开段沟（单壁、双壁）

为开辟新工作台阶建立工作线而掘进的露天沟道，称为开段沟；其沟底是水平的，见图1-4中的CD。根据地形条件和沟道的位置不同，在封闭圈以下开掘的沟道，其横断面是完整的梯形，称双壁沟，而在山坡上开掘的沟道，其横断面为不完整的梯形，称为单壁沟，见图1-5。3/3/202440出入沟与开段沟3/3/202441本节小结本次课我们主要学习了露天开采的基本概念(包括露天开采、露天矿、露天矿田、露天开采)，以及露天采场的部份构成要素(台阶、采掘带、采区、工作线、工作帮以及非工作帮等)。大家要注意区分台阶的坡顶线及坡底线；注意采掘带、采区及工作线的区别。返回3/3/2024421.2.2露天矿开采步骤地面准备工作矿床疏干与防水矿山基建正常生产地面恢复返回3/3/2024431.3露天矿山工程及工作台阶扩帮方式

1.3.1露天矿山工程在露天开采的整个生产过程中，矿岩的采剥工作必须经过一定的生产环节，例如掘沟、剥离、采矿等，剥离和采矿又是以扩帮的形式进行的，每个生产环节都需要按一定的工序进行生产（如穿孔、爆破、采装、运输、排土等）。所有这些工作，统称露天矿山工程。

返回3/3/2024441.3.2露天矿山工程的发展程序图1-6一个台阶开采程序示意图

对于一个台阶而言首先要开掘出入沟（图1-6中ABCD部分），然后在此基础上掘开段沟（FEGH），铁路运输时还需要铺设运输线路。当开段沟掘完一定长度或全长后，即可在沟的一侧或两侧布置工作面进行扩帮（剥离或采矿）。下一页3/3/2024451.3.2露天矿山工程的发展程序随扩帮工程的进行，开段沟逐渐扩宽成为工作平台。在扩帮工程进行到一定位置，有足够平台宽度时（图1-7中宽度为B时），便可开掘第二个台阶的出入沟和开段沟，再进行第二个台阶的扩帮（上部第一台阶同时在扩帮）。下一页图1-7矿山工程延深示意图

3/3/2024461.3.2露天矿山工程的发展程序依此类推，以后各台阶的采剥工作均按此程序进行，直至最终开采深度为止（图1-8）。下一页图1-8矿山工程发展示意图

在露天开采境界内，自上而下逐层进行不断的掘沟和扩帮的过程。对同一个水平来说，首先掘进出入沟，然后掘进开段沟和扩帮；对于上下水平来说，掘沟和扩帮同时进行，即上部水平在扩帮的同时下部水平进行掘沟工程。如图1-8所示，当+1852水平进行掘沟时，+1866、+1880水平进行扩帮，其中+1866水平采矿，+1880水平剥离。3/3/202447采场扩延示意图假设一露天矿最终境界内的地表地形较为平坦，地表标高为200m，台阶高度为12m。首选在地表境界线的一端沿矿体走向掘沟到188m水平（图a）。出入沟掘完后在沟底以扇形工作面推进（图b）。下一页3/3/202448采场扩延示意图当188m水平被揭露出足够面积时，向176m水平掘沟，掘沟位置仍在左侧最终边帮(图c)。之后，形成了188-200米台阶和176-188米台阶同时推进的局面（图d）。下一页3/3/202449采场扩延示意图随着开采的进行，新的工作台阶不断投入生产，上部一些台阶推进到最终边帮（即已靠帮）。若干年后，采场现状变为如图e所示。当整个矿山开采完毕时便形成了如图f所示的最终境界。当纵坡坡度为8%左右时，连续陡坡坡长限制在约350m以内。缓冲平台的坡度一般不大于3%，长度在80m左右。返回3/3/2024501.3.3工作台阶扩帮方式下一页

依据工作线的方向与矿体走向的关系，工作线的布置方式可分为：