露天采矿学-设计原理

露天采矿学----设计原理

第十六章露天开采境界

16.1概述

1课程的名称及内容；

2学习方法；

3露天矿设计应遵循的原则；

4各种剥采比的概念。

1课程的名称及内容：

（1）名称-露天采矿学

发展情况：50年代：露天采矿工艺

矿山工程（剥离及掘沟）

设计原理

60年代：露天采矿工艺

开拓开采

设计原理

现代：工艺及工艺系统

剥采程序

设计原理

（2）内容：

工艺一一研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。

工艺系统一一研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。

剥离程序一一研究剥离和采矿时间和空间上关系

设计原理一一除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外，还要研究

它们之间的数值的制约关系。并把矿山与经济效益结合起来。以求得最佳设计，

初步设计的方法步骤以及资料的处理。

2学习方法：预习；听讲；复习；习题。（工作前的预演，设计前的准备）

3露天矿设计应延续的原则：

(1)具体情况具体分析解决。(多种情况)

(2)经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。(劳动力便宜的情况下)

4各种剥采比的概念

(1)平均剥采比：»(//T)

P

从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。

设：nnl---原矿采出系数；

n——有用矿物采出系数；

p---岩石的混入率；

nnl=n(1+P)

⑵境界剥采比：%=上

Pk

露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。

匕+%。+沏)

nk-

P/

境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。

(3)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增

加采出的岩量与其矿量之比。

露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之

比(最大帮坡角=＞最小平盘宽度)。

(5)最大生产时期的剥采比：叼max=上

最大生产时期的平均剥采比

(6)初始剥采比：%=——由其基建时期支付的剥离量与其境界

Pl+P2+，3

内采出的矿量之比。

(7)经济剥采比：由经济因素确定的最大合理剥采比。它以国家的方针政

策、经级状况而不能，至少限制露天成本等于井工成本

Ci---露天成本；

CD---井工成本；C,<CD

a----露天纯采矿成本；

b---露天纯剥离成本；c,=a+=>c0

当露天开采矿石成本等于地下成本时，得到的最大剥采比称为露天开采

经济合理剥采比。

1-2露天开采境界及其煤田的划分

1露天开采境界及其确定境界的重要性（意义、目的）。

2煤田的划分：（影响煤田划分的因素）

1露天开采境界及其确定境界的重要性

（1）露天开采境界：（1）露天矿底周界；（2）地表境界；（3）合理开采深

度；（4）最终帮坡角。（它们的约束因素）

反映露天矿的儿何形状、轮廓。

地表境界

（2）确定境界的重要性

①直接影响着露天矿的规模、露天矿的基建工程量、基建投资。

②影响露天矿的服务年限（包括投产、达产），影响着露天矿的成本、

赢利劳动生产率、有用矿物的合理利用、设备的选型及其配套等。

境界的确定是在煤山划分的基础上确定的。

2影响煤田划分的因素：

（1）无限煤田范围广、储量大的煤田。（例：阜新煤田、义马煤田、抚

顺煤田）

(2)影响煤田划分的因素：

①自然条件、地形、地物(河流山川、草原、牧场、农田、城市、

居民、断层等)。

霍林河煤田划分情况：

霍林河煤田分区情况

十七

煤层

北区

义马露天矿

___________________________AN

北露天

■■"■

陇海铁路

南露天

②地质剥采比影响煤田的划分:

每个钻孔都有一个地质剥采比

地质剥采比等直线图——把各个钻孔（有相同的地质剥采比）连接起来而绘

成的图形。

划分煤田后，境界剥采比不能太大，应满足经济

效果的要求。

③勘探程度影响煤田的划分：

勘探程度对矿床地质了解的清楚程度，为了达到清楚准确，分为三级:

A级B级C级

（红色）（蓝色）（黄色）

最清楚次之最次、

设计时，煤层露天部分至少是A级，如不是A级称露头控制不足，需要

重新勘探。

对于露天开采设计这一点是很重要的，必须弄清楚

④矿床赋存情况及矿岩物理力学性质影响煤山的划分

煤层底板等高线的影响

松软坚硬

rn

矿岩物理力学性质的影响I'适合轮斗一胶带，n*适合单斗一铁道

⑤生产能力影响煤田的划分

划分验算能否满足生产能力的要求，如果不满足需进行调整

.n

In

L

⑥总平面布置（反映着采场、排土场、工业广场、地面设施的相互

位置及其关系）影响煤田的划分。

影响煤田划分的因素很多，在划分时不要划分的太零碎，要考虑生

产能力，资源的利用等。

16-3确定露天开采境界的原则及理论基础

露天矿不同的境界有不同的投资经济效果，确定境界应以投资的经济效果最优为

原则。

衡量露天矿的经济指标：成本，盈利，劳动成产率，

投资回收期等。

综合上述指标确定境界较复杂，一般以其一目标为确定原则。以某一境界露天矿

开采的合理性为辅助原则。

1外=川的原则及其理论基础；

2n0=n」的原则及其理论基础；

3m=nj的原则及其理论基础；

4.+11。=%的原则及其理论基础。

以下推导ru”nv0=l

1npn」的原则及其理论基础；

理论基础：露天开采边界层的成本或盈利等于井工边界层的成本或盈利。

b--露天剥离成本元/n?

a-—露天纯采矿成本元/n?

Cp—井工开矿成本元/m\

匕力+pka=pkcD

_cD-a

Pkb

仆=nj

但本原则保证不了露天开采成本一定小于或等于井工开采的平均成本。所以引出

np=n」原则。

2np=n）的原则及理论基础：

理论基础——露天开采的平均成本或盈利等于井工开采的平均成本或盈

利。

vb+pa=cDp

v_cD-a

ph

3%=n」的原则及理论基础:

理论基础——露天开采的生产成本和盈利，等于井工开采的成本或盈利。

本原则在考虑基建投资是不完善的，所以引出以下原则。

vTh+pTa=pTcD

vr_cD-a

PTb

〃T=〃j

4rk+ninj的原则及理论基础：

理论基础——把基础工程量的投资摊到生产成本中去。

,,„CD-a

nTb++a-CpnT+n0--——nT+n0=ni

在常规设计时，一般以n“=n,为原则圈定露天开采境界，而用其它原则进行

检验，因为的原则能满足成本最低、盈利最大。

条件假设：

地形平坦、规则倾斜矿体，露天、井工联合开采。

联合开采成本最低，盈利最大

设%--露天、井工开采总成本

%=/(4)

17八

[H-+—(ctgfi+ctgy)b++D-H)mCD

rf=H(ctgp+ctgy)b+ma-mCD

q"=(ctgp+ctgy)b>0存在极小值令〃'=0H(ctgp+ctgy)b+ma-mCl)=0

H(ctg/3+ctgy)_

Mb

nk=n.得iiE

设S”为露天井工开采的总赢利SH=f(H)

4「一露天采矿售价元/m，

山,一一井工采矿售价元/m，

1,

H

SH=-mx()b~~~(ctg/3+ctgy^b+in(H-x0)(J；-a)+m(HD-H)(dD-CD)

J

SH=-H(ctg(3rctgY)b+m{dl-a)-m(dD-CD)

SJ=-(ctg/3+ctgy)b<0SJ=0

-H(ctg0+ctgy)b+m(d1-a)-m(dD-C。)=0

H(ctg/3+ctgy)_4—“一+C°

mh

nk="j得证

露天开采按4=勺

1,

SHl=/(//)=-mx()b--H-(ctg/3+ctgy)b+m(H-x0)(dt-a)

S：=-(ctg/3+ctgy)b+w(J,-a)

Sm"=-(ctg/3+ctgy)b<0

SHI=-(ctg0+ctgy)b+〃?(4-a)=0

H(ctg0+ctgy)_4-a

mh

nk=力得证

第四节经济合理剥采比的确定

1与井工相比较法

2按露天采煤售价法

3有附带矿场产品时〃,的确定

4按投资经济效果折旧成本分析确定〃,

1与井工相比较法确定力

C-ci

%-----G=a+n}bG=CD

。「一井工开采成本(元/Hl')f与露天矿矿床地质赋予存条件相似的井工开采

的成本

a-—纯采煤成本(元/m?

b-—纯剥离成本

适应条件:矿石不贵重,且贫化损失不大时

矿石贵重,且贫化损失较大时

n.=~―-(mVm3)

b

〃=(4-a)-(⑥-金)

(m3/m3)

b

2按露天采煤售价法,确定经济合理剥采比

n.=—~-(m7m：1)

b

3有附带矿场产品时丐的确定

Q=a+—kSLdSL=CD

开采多种矿石时,确定经济合理剥采比是以一种矿石为主,其它矿石作为顺便采

出，露天开采费用中可扣除顺便采出矿石的收益.

kSL--顺便采出的矿石与主要矿物之比

「一附带矿石的售价元/m，

3

上巴+刍色L(ra7m)

7bb

，b占b

4按投资经济效果折旧成本分析确定丐

投资:K元T年f利息年产量A-

K(l+/y=Ap(4「g)U+(l+/)+(l+/)2+…+(1+/)TT]

/K(l+/y

一生「=人「包工)

1--------

(1+/),F

-灯

C-ad

L1

Ap[l......­]

(l+/)r

,,Kf

：.a+nb-a.--------------------

1"I

A”p[\---(-1-+---/-)-"r]

Kf

b

bAp\\----二]

(1+//

经济合理剥采比随着国家经济状况发生变化

第五节境界剥采比8的确定

四种方法：1面积比法

2投影线段比法123是长露天矿境界剥采比的确定住4:1)

3边邦线段比法

4矿体投影面积比法4是短露天境界剥采比的确定(<4:1)

1面积比法：

在断面图上，确定H以下深度的项,为等于保持最终邦坡角不变，矿山工程由

H-〃延深致H深度时，增加采出的岩矿量面积之比

露天矿底宽不等于矿床的底宽时

露天矿底宽等于矿床底宽时

露天矿底板作底邦时

2按形成线段比法:

断面图上确定H深度狭的小,%等于岩矿沿着投影基线(延深方向)在水

平面上的投影线段之比.

191.

Sv=H(ctg/-ctga)H——H~(cfgy-ctga)+H(cig/3+ctga)H—+ctga)

1

:HH(ctg/3+ctgy)--H'9(ctgj3+ctgy)

Sp—mH

S,H(ctg0+ctgy)

n=——-=-------------------

kSpm

HrO

H(ctg0+ctgy)

〃k=-------------------

m

3边邦线段比法

在断面图上H深度狭的小,%等于边邦上岩石线段与其边邦上矿石线段

之比，根据线段比法：〃«=必

BC

ABD-BEC

ABBD

n=----=-----

kBCBE

4矿体投影面积比法

(1)首先要求算某深度的外

(2)在纵横断面图上找矿岩和其边邦的交点(地表)

⑶以其各交点向+1000水平作投影,将各相应的投影点连接起来，则得到

岩矿投影面积

令其S为其岩矿矿体投影影响面积

s0为其矿的投影影响面积

s

贝!]:nk=-----1

SP

1.6确定露天开采境界步骤及方法

一倾斜急倾斜矿床长露天矿开采境界确定步骤及方法

（-）底宽（二）最终帮坡角（三）合理开采深度（四）端

邦的处理

（五）底周界的圈定（六）开采境界的确定及方法

在确定境界前要首先定工艺类型、运轨类型、开拓、剥采程序等.然后分步

进行

（-）底宽

以⑴保证人员设备的安全（2）保证矿山工程要求（3）经济合理

的原则合理确定底宽

1单斗电铲、铁道运轨平装车

8mm=24+3e+T—%cfga

Rk-一电铲运转半径m,

e-—电铲车辆边邦之间安全距离m,

T--车辆宽度m,

hk--电铲卸载高度m,

a台阶坡面角°.

2铁道运轨上装车

8min=26+2e-24cfga

3汽车运轨时

(1)迎返时

Bmin=2R+2e+〃

(2)折返时

B^n=2R+2e+0.5bc+Q.5lc

保证经济上合理

①当机〉6nlM时，按露天、地下盈利相等求底宽

m(<dD-CD)=B^dl-d)

B—m®D-C°)

dj-a

取：B=max{B1,Brain)

②当用=8而°时，取B=m

③当“<口时，取5=8而“

(二)最终帮坡角B、a的确定

程序:①根据相似露天矿确定

②然后校核修正

③保证矿山工程的要求

取:稳定边坡角与矿山工程要求的边坡角中小者为最终帮坡角.

n

0=tg-'---------------------------------

E4dga+Z4++Zq+E4

/=1/=1/=1<=1/=1

(三)合理开采深度的确定

必须在底宽最终帮坡角确定后进行，在横断而图上确定露天开采深度的方法：

1分析法2方案分析法3图解法

1分析法：

由.H(ctg/3+ctgy)_C「a

mb

.H^m(CD-a)

(ctgj3+ctgy)b

2方案比较分析法：

①根据底宽、B、丫确定不同深度的边邦

②计算不同深度的外

③建立为与深度的关系.4=/("),画出曲线.

④nk=/(")与句=/(")相交，过其交点作垂线，则横轴上截距为该断面的

合理深度H.

nk=f(H)

3图解法:即直接在横断而图上，依据经济合理剥采比,确定露天开采的合理

深度.

一邦进行剥离

其本质上是以原则：4=%

44

-J—L=n

BR,i

二邦进行剥离

A

-

即

co占

A-小

1分别在矿床顶底板地表线取''8

BqB/,

而

2过''分别作边邦最终帮坡角与其底板的交点分别为G，Q.

B]…Bj

口/市4GB&

C,0,'BQ,J

步骤:

(1)在顶、底板分别取A-B,各点

⑵通过A，、Bi各点分别制作边邦交于顶底板C,、口各点

⑶分别延长AQ、BD至6、0」，使之d=〃

cqJBQ,J

(4)连0,及OJ各点,相交于0点，由点向上截取底宽作出边坡,则H为所求

合理采深.

在地质纵断面图上确定露天矿坑底平面标高

保证了断面图上的合理采深，不能保证整个露天矿的合理采深

在地质纵断面图上确定露天矿坑底平面标高，保证了断面图上的合理采深,

不能保证整个露天矿的合理采深.所以需将各断面进行调整.

h

n=------------骂+玛+弱一耳_6=min

^max-hche-e

b=R+0.5/(,+0.5"+2e

h=2(R+e)+"

(四)端邦的处理：

原则：n,=nj方法:方案分析法

在纵断面图上:取位置1、2、3……，然后分别沿走向在垂直面投影,求出〃1t，选出

了若干端邦位置方案.各方案作出％=/（L）与%=/"）的交点对应的L,即为合

理的端邦位置.%=〃«

（2）露天矿底周界的确定

凋整原则：

①弯曲度应满足运输曲线半径的要求。

②长度上应保证设置坑线的需要。

③宽度应保证采矿工作的正常进行。

（在地质横断面上分别确定露天矿合理开采深度后，投影到地质纵筛面图

上，可得到露天矿底在纵断面图上的合理深度，这个深度一是一个高低不平的折

线图，为了便于采掘和布置运输线路。露天矿底平面最好在同一样高上。当露天

矿合理采深度沿走向发生显著变化时底平面标高可设计成阶梯状，但最低的底平

面的最小长度应满足，运输坑线设置的要求。）

在纵断面调整，确定露天矿底平面标高及端邦位置后，横断面图的境界可

能与原来不同，因而要反调断面图，然后再据断面图，绘制露天矿周界，对理论

底周界要进行调整，以满足采掘与运输工作的要求，并保证经济效果最优。

以露天矿底周界平面图为基础，根据开拓运输系统，最终边帮结构及台阶

要素绘制开采境界面图。

（六）开采境界平面图：

（在平面图上的底周界，按坐标复在地质地形图上，然后画上地平线，

接着台阶底线，由下而上确定坡底线的位置，台阶坡底线与等高线的交点为歼灭

点）

1、将底周界平面图复在地质地形图上坡线,画出等高线。

2、依次由下而上圈定台阶坡底线。

3、坡底线（台阶）与等高线的交点为其歼灭点，并在平面图上表示出来。

二、水平近，水平矿场的开采境界的确定。

但：下列情况按此法确境界要进行修正：地表倾角为①、矿床水平最邦坡角为/

原则：n.=n.方法：按n地进行圈定。若取:

n地=3m3/而为界,则境界如图示。

ae

矿床

水平

_ab,.,.|.abeb

n地---cihchue贝tllU・———

bebebd

.•・n地二小

be_absin/cos_ahtgy

bdbesin。-。）betgy-tg（f）

n地二〃&二n地tgy

tgy-tg@

%二n地tgy

tgy+tg（/）

2地形水平、矿床有一定的倾角:

ae

tgy+tga

地-------

tgy

然后以n地=〃*在地质剥采比等值线图上圈定

第十九章掘沟工程

主要内容：掘沟方法，沟道参数，工程量的计算

掘沟：无运输掘沟

运输掘沟

19.1概述：

1、沟道总类，掘沟的意义、目的。

2出入沟、开段间的区别。

3、如何提高掘沟速度。

1、沟道种类、掘沟的意义、目的。

（1）沟道的种类：出入沟、开复沟

①出入沟-----建立水平之间。

②开段沟----建立工作线的沟道。

IIUH

7

IIUII

③掘沟工程的意义、目的。

意义：①建立水平之间的运输通道。

②开辟工作水平的工作线。

③掘沟直线影响着生产的接续，直接影响着新水平开拓准备时间。

(生产能力)

2、出入沟、开段沟的区别：

(1)作用上：①出入沟开劈水平之间运输连续。

②开段沟建立工作线。

(2)①出入沟-----倾斜。

②开段沟——水平。

3、提高掘沟的速度办法：

V-----掘沟速度：m/月

Qw——电铲的月生产能力：m7月

S-----沟道横断面积：m2

/.v=^~米/月fQVVTSvT

s

19一—2沟道的几何参数、及工作量的计标。

一、沟道的几何参数。

二、沟道的工程计算。

一、沟道的几何要素（参数）

沟深沟道长度沟道坡面角底宽坡度、

保证矿山工

取决于矿岩

程运输类

h_的物理力学取决于运输

出入沟变化h型、线路的

ip性质存在的设备类型

保证工程要

时间

求

保证工程要

保证工作线

开段沟不变h60°-70°求，第一次水平

的要求

爆破不埋道

主要讨论影响参数的因素

二、沟道工程量的计算

1、开段沟工程量的计算

①横断面积相同时。

②横断面积不同时。

2、出入沟工程量计算。

3、山坡上（且有B倾角）出入沟工程量计算。

4、移动坑线出入沟工程量计算。

1、①断面积相同时一一开段沟工程量计算

V=V,+2匕+4匕

V,=；(>+Ihctga+b)hL=(6+2hctga)hL

2V2=2--^-hb=-

2tgatga

hhh4h3

4V,=4A------------=——「

tgatga33tg'a

bh24h3

V^(b+2hctga)hL+—+——=

tga3tg'a

令：V-(b+hctga)hL

一般工程设计取其主要工程量匕即可。

②、各断面积不相同时开断面工程量计算:

_S。+S]S]+邑.§2+§31,S3+S。

2122232

V=t^4,加）

/=1'

2、出入沟工程量计算:

V=VI+2V2+V3+2V4

V1=A^=A/23

%2H

hhh3

2V2=2-A

2tga3ip3iptga

2tga2tga

2匕=2(4一---)=--^

tgatga33tga

323

TZbl2hbh2h

43“gaItga3fg2a

232

人„,,z,bhhhhh、

令:V土匕+2V,=——+--------=—(-+------)

-2ip3“gaip23tga

一般工程设计的出入沟工程量计算简化为上式丫=匕+2匕

3、山坡上出入沟工程量计算：

b=h'(ctg0-ctga)

h'=b--------------=b</>

ctgp-ctga

V^F'+A'+D'^F'+A'

，—</>b2岫

1—

i3

2d-叁）

2ii

V=爷也一等

hf沟的总延深量

山坡上单侧出入沟如图19——7若上部和平坦地面相接

4、移动坑线出入沟工程量计算：

V=U贮（m）

2H

19——3

运输掘沟

一铁道运输平装车断面一次掘沟

二铁道运输上装车全断面一次掘沟

三铁道运输平装车全断面一次掘沟

汽车运输平装车全断面一次掘沟

一、铁道运输全断面平装车一次掘沟:

（一）、工艺及其特点：

特点：①运输设备与电铲在同一水平。

②装车方式：尽头式平装车。

③车辆要解体、摘挂。

二、铁道运输全断面上装车一次掘沟：

特点：①运输设备与电铲在不在同一水平

②尽头式上装车

③车辆无须解体摘挂。

（二）主要沟道参数：（主要从工程要求方面讲起）

底宽b:

b=2RK+2e-2hkctga

作业：

倾斜矿床、开采境界的确定（长路天）

已知：1、横断面图I,II,III,MM:1：2000

地形图M:l：2000

2、露天矿的最终顶底帮坡面角取35°（30°）

3、露天矿底宽：取相应的矿底宽度。

4、原矿采出系数取1

5、经济合理剥采比n」=6m7m3

6、台阶高度H=10m,台阶坡面角a=60°,自然崩落角取55°

7、矿岩属中硬试确定如下问题：

（1）露天矿的合理深度。

（2）绘制露天矿开采境界平面图。M：1：2000

二、开拓沟道定线：

（一）、露天矿采用准轨铁道运输100吨电机车牵引，60吨自反车6

辆在30%。的限制坡道上运行，线路的正常曲率率半径120m困难时取80m露天矿

采用底帮固定折反坑线开拓，工业广场布置在矿田北部+20水平标高的平缓山谷

场；开拓坑线和平盘之间采用平坡联轨，开拓沟道内铺设双线，运输平盘铺设单

线，折反线采用套袖试；非工作邦台阶坡面角取60°东西端坡底以1号及4号

横断面为准，向外扩+200为界。

套袖式折反站长取350M

限制坡度折减取2%0

（二）露天矿采用准轨铁轨运输100吨电机车牵引60吨自反车30%。的

限制坡道上运行，线路正常取率半径120m,困难时取80m露天矿采用顶邦固定

折反坑线开拓，山坡部分剥离物可排弃在境界外的相应水平。工业广场布置在矿

田南部。+0水平交平行露天矿走向的狭长地形，排土场位置在西恻山地，开拓

沟道内铺设双线，运输平盘铺单线，折反站采用套袖式非工作台阶坡角取60°,

东西端邦底各以1#、4#横断面为准向外扩200为界。

（三）露天矿采用汽车运输汽车载重40T,在80%。限制坡道上运行，曲率半

径按样本规定选取，露天矿采用底邦固定回反坑线开拓工业广场都+SP+20m斜交

平缓山谷内，开拓沟道和运输平盘都按双车道布置，非工作邦台阶沿阶坡面角取

60°东西端邦底为2号和5号横断而为准，向外扩200m为界。

（四）露天矿采用汽车运输，汽车载重40T,在80%。限制坡道上运行，曲率

半径按产品样本规定值选取，露天矿场采用顶邦固定回反坑线开拓，工业广场布

置在南部+0m水平标高，平行露天矿广场走向的狭长地方，排土场位置在两侧山

地山坡部分剥采剥场，排气在境界外相应水平，开拓沟道和运输平盘按双车道布

置，非工作邦台阶坡面南接60计，东西部端邦底各以2#——［及3#剖面，为准向

外扩100米为界。

试绘制：

绘制1：2000开拓运输线路系统最终平面图。

根据开拓运输线路系统最终平面图绘制各断面图。

空车供应率：

t.

〃=-----:----

「叫+’,+亚当人一

匕匕，匕，

调车时间：

n------车辆数

3-----摘挂时间

t2-------折返时间

L.-------采掘线长度

L2调车线长度

%车辆平均长度

Lh=每辆车长度

此种掘沟法td很大，一般改进方法如下：

改进办法：①成组调车

②留车作用

③梭形调车

④双线作用

3、比较：(工艺)

优点：①可以使用普通电铲掘沟。优点：①不必须车辆的解体。

②一次掘全沟。②电铲机车效率高。

③掘沟车扩邦可以平行作用③管理方便、组织方便。

缩短新水平开拓准备时间。

缺点：①电铲效率低，掘沟速度慢。缺点：①需要特殊长臂铲。

②车辆解体牵挂繁琐。②作业条件困难。

③铁道工程量大要接铁轨。③上装高度受限。

三、铁道运输上装车分层掘沟：②：汽车运输平装车全断面—次掘沟:

(-)工艺及特点：

顺序分层：

交错分层:

①

②

特点：①运输设备与电铲在同一水平

②尽头成平装车。

③车辆不需解体摘挂。(参数主要取决于采掘设备)

四:汽车运输平装车全断面一次掘沟

特点:①运输设备与电铲在同一水平

②尽头式平装车(参数主要取决于运输设备)

折返：b=R+0.5lc+Q.5bc+2e

回返：b=2(R+e)+bc

(~)底宽：

b=24+2e-2hkctga

分层层数：〃=—-——

“max~e

h---------台阶高度

H---------电铲最大卸载高度

H车-----车辆高度

e---------安全距离

（三）工艺比较：

优点：①可用普通铲。优点：①调车入换方便。

②对选采有利。②电铲效率高。

③车辆无需解体摘挂。③对选采有利。

缺点：①上装高度受限。缺点：①汽车出动率低。

②生产满斗不好。②运距受限

③断面积大、掘沟速度小。③运输经营费高。（成本高）

总体评价：

铁道运输全断面平装成一般很少采用。

铁道运输全断面上装车在有长臂电铲的情况下效果好、应用好。

铁道运输上装车分层掘沟法，目前应用多、是主要内容。

汽车运输平装车全断面一次掘沟，条件好情况下即可用。

19------4无运输掘沟

一、吊斗铲倒堆掘沟。

二、机械铲倒堆掘沟。

三、轮斗铲一一悬臂排土机掘沟

①爆破掘沟：

沟内工程量无须运输到排土场，就地倒排在坑内，适用条件受限，设

备也有一定的要求。由于没有运输环节，而使工程简化，效率提高。

一吊斗铲倒堆掘沟（吊斗铲生产主要优点式卸载半径大）

1工艺及其特点

吊斗铲站在沟道顶盘的•侧掘沟时

1、工艺特点

①吊斗铲站在沟道的顶盘

②下挖向一侧倒堆式

2、工艺参数

m一—吊斗铲走行中心线距一侧沟顶距离

c一一沟顶至土堆底的距离

H„一一排土堆的高度

B一—土堆自然安息角

R.——吊斗铲卸载半径

SP=Kg,

@RX>m+c+Hpctg/3

③5

p

优点：工艺简单，无须用其它设备，速度快。

缺点：①需特殊设备一一吊斗铲

②具备容纳倒堆物的空地

吊斗铲站在沟道顶盘地中心线上，向两侧掘沟.

1、工艺特点；吊斗铲站在沟道顶盘上，下挖向两侧掘沟。

2、工艺参数：

b

@RX>—+hctga+c+Hpctg0

②力手》

③”巨

「\2ctg/3

二机械铲倒堆掘沟

(―)沟底加宽：

①上坡上单侧沟

②上挖下排式

2计算乩（B、a、b、Y）

Sp=KF,

“「"b2sin(180-(7)sin/“sinasin7

KAj-/c-/c

2sin(180-a+/)2sin(a-y)

H2

(—n)sin(/?+/)sin2J3口2.“sz?

cos/?”产_Hp2sm(0+7)2tg0

Sp

2sin(/-y)2sin(夕一y)

Kb2sinasin/sin(/7-7)

sH；2ctg0

sin(a-7)sin(/?+/)

C2/K,sincrsin/sin(/?-/)

2ctg(3sin(下一7)sin(1+y)

H,NHpR、Nb—R、、jHpCtg0

（二）沟底加宽:

Io

2

Ksxsincrsin/

2sin（d<-/）

（h-x）2sin/sin/?

S=---------------

「2sin（/?-Z）

2

（b一x）_Kssinasinysin（/一7）

x2sin（6Z-7）sinJ3siny

b-xh

••2x=

X2l+c2

三、轮斗生产一悬臂排机掘沟

（一）、工艺及其特点：

1、工艺特点：1）轮斗生产站在沟底2）排土机上排式

2、参数

①Sp=K，S,

②Hp=epSiny+Cp-H-e

③6年稣=4,cosy+”一吆6一机一c

%一松散系数

r一悬臂倾角

e—安全系数

（一臂长

m一轮斗生产距沟顶的水平距离

C-沟底致排堆底脚的距离

金一排土机电转轴高度

优点：连续工作、掘沟速度快缺点：适应条件差，挖掘力低，需要大型设

备

1）爆破掘沟

平坦地形

特点：工艺简单，设备少，速度快。

缺点：振动大，炸药耗量大，成本高。

第十七章剥采程序

解决、剥离和采矿在时间和空间上的关系：

17.1概述

台阶高度的划分

1）剥采程序

2）两个相邻台阶的剥采程序

3）影响剥采程序的因素

1、剥采程序:完成露天矿采出、岩石和采出矿石的程序

2、两个相邻台阶的剥采程序（开采程序：开拓和采矿在时间和空间上的相互关

系）

目的:建立运轨通道.

BC

目的:BC开段沟，建立台阶工作线.

0____]।|

目的:扩邦为下一水平掘沟作准备

一般情况:出入沟一开段沟一扩邦

3、影响剥采程序的因素：

1）埋藏条件：水平、近水平、长露天，

水平近水平宽露天，倾斜倾矿床:①窄浅露天

②宽深露天

2）矿床的尺寸：长度、宽度、深度（高度）狭窄露长天纵向工作线，而矿床布置

铁道运输，横向工作线

3）开拓

4）工艺

5）生产能力

6）矿石的贫化损失

17.2、台阶的划分和台阶的开采程序

一、台阶的划分：1、台阶的划分2、台阶高度

二、台阶的开采程序：1、采掘力2、分区开采开3、工作线的布置4、

台阶的采掘方式

一、台阶的划分（分层）

1、台阶的划分：

水平分层：特点：优：1管理方便2）运输采装有利

缺：对选采不利

倾斜分层

2、台阶高度:

1）矿岩的埋藏条件，尽力使矿岩分家2）岩性尽量相同3）满足

采装要求（满斗）4）穿孔爆破的要求（效果）5）生产能力：台

阶高度的划分直接影响着水平推进速度和延伸速度，最终决定生产能力

6）开拓（坑线长度的要求）

先合理分层，然后根据影响因素在各分层内合理确定台阶高度

倾斜分层设备在倾斜面工作，倾角有一定的要求«<7°~8\水平分层,

设备在水平面上工作。

台阶的开采程序

1、采掘带一它的宽度主要决定于采装设备的类型

1）机械生产：7T5m2）轮斗生产50-60m3）链斗生产：l-2m

2、台阶的分区，全区开采：

全区开采：在露天开采境界内整个台阶布置工作线按一定的程序开采

全区开采：纵向工作线

全区开采：横向工作线

分区开采：在露天矿境界内的台阶在平面上划分为几个区，依次在郊区

内布置工作线进行开采。

沿倾向分区

沿走向分区

3、工作线布置方式：（由设计者所决定的）

②横向布置

③斜交布置

AA

④U形布置

⑤圈形布置

工作线的布置方式是指与矿床走向的关系

各种布置方式各有其不同特点及适应条件。

4、台阶采掘线

1)全层端工作面，机械生产，轮斗、吊斗生产

2)全层坡工作面

二.A

3)分层工作面

17.3工作邦及其推进

1、工作邦，工作邦坡面，工作邦坡面角

2、工作邦运动态变化及其约束条件

3、缓采区变

4、工作邦的发展方式1）工作邦的发展方式2）工作邦

的推进方向

工作邦、工作邦坡面、工作邦坡面角

1）工作邦：由工作台阶组成的边邦或其部分，称工作邦。（随着露天矿

的延深工作台阶数增多，多过了洪峰期后，工作台阶有所减少）

2）工作邦坡面：通过工作邦最上一个台阶坡底线，和最下一个台阶坡

底线的遐想平面。

3）工作邦坡面角0：指的是工作邦坡面与其水平面的夹角。

。反映露天矿是超前剥离还是推后剥离及经济效果，工作邦用工作邦坡角

代替，简化了计算。

h

2%

ho+/+%+%

<p=tg~'_________i=2

hctga+hyctga+hctga+hctga+4+82+员+JJ

245EhjCtga+EB：

i=2i=l

2、工作邦的动态变化及其要约束条件

1)工作邦的动态变化

BTT•9J

若:H-cost

BJf(pt

HTf0，

若:B=cost

HJ—夕J

若：H、B变化-变化

正常的露天矿生产，均衡剥采比不变，但其工作邦坡角是随时变化的，而。是

由H、B引起变化，特别是B—均衡生产剥采比的实质是调整B。

2)工作邦变化的约束条件：

①从开采参数上8»Bmin

②从工作邦总体发展上夕4%,ax

工作邦后变化有一定的约束条件一要满足工程上的要求。

3、缓采区变：(改变的办法之一)

增大夕的管理办法:

工作线：具备正常工作条件的区段，其中包括：（采装，运输，供电等）

缓采区段：在工作台阶上不具备正常工作条件的区段，称缓采区段。

露天矿工程通过缓采区段改变，是调整生产剥采比的一种办法。

1）组合台阶（轮斗生产）

（一台电脑服务n个台阶）通过组合台阶达到增大的目的。

2）沿矿床倾向分区，要用横向工作线，能使。T

O

-13

-20

-30

-4O

-5O

-6O

3）长深露天矿的缓采区

I相隔台阶的缓采区段，使其。T,生产区段，缓采区段沿深相隔分布

口缓采区段，生产区段，缓采区段沿深度集中分布

in沿露天走向设置缓采区段：

生产区段和缓采区段走向分布

注意:

1）缓采区段不能随便，要保证将来具备恢复工作的要求。

2）要进行工作线长度验算；满足生产能力的要求。

4、工作邦的推进是指一个假象面的推进，工作线的推进是指线的推进

工作邦的推进体现了各工作台阶的推进和台阶之间的相互配合，相互制约关系

1）工作邦的发展方式：I：工作邦的平衡发展H：工作邦扇形发展

工作邦平行发展，特点：a、A=cosntb、联络线长c、运输距离长

工作邦扇形行发展：1）A^cosnt2）运距短3）内排方便

2）工作邦推进方向A与矿床的走向相对而言B与矿床的条件有关，与开沟的

位置有关

I工作线沿走向布置，向其一侧推进

适应倾斜、缓倾斜矿体对建立坑线有好处

II工作线沿走向布置，在中间拉沟，向两侧推进

A、矿层顶沟

优点：减少、基建工程量，减少矿床的贫化损失增加台阶的工作面数

B、矿层底坡掘沟

优点：减少

in工作线横向布置：向一侧推进

IV工作邦横向布置：中间拉沟，向两侧推进

V、工作线的圈形布置：矿床形的条件下

A、由中间向外推进中间覆盖层薄B、由外向内推进，四周的覆盖层薄

关于开沟的初始位置的选定是很关键的，要以方案的比较为依据

露天矿正常生产的必要条件：

1、露天矿工作邦坡角(p<(pmm

2、露天矿工作平盘宽度5min<B

保证一定时期的露天矿生产剥采比不变，依靠保证邦坡角在一定范围内变化而实

现的，而改变坡角是通过改变B来实现的。

17.4剥采工程的延深方向及延深程序

内容：1、剥采工程的延深方向、延深角

2固定坑线开拓剥采工程延深程序

3、移动坑线开拓剥采工程延深程序

4、汽车运输开拓剥采工程延深程序

1、剥采工程的延深方向及延深角

延深方向一指的是开段沟位置的错动方向，某水平的延深方向，即该水平与其相

邻水平开段沟位置的错动方向。

在山坡露天的情况下，延深方向是在变化的。但与山坡面相差无几。

底邦固定坑线延深方向不变，延深角等于最终邦坡角。

移动坑线延深深方向不变，延深角等于矿床倾角。

延深角：剥采工程的延深方向与其工作邦水平方向的夹角，称为延深角。

倾斜、急倾斜矿床对延深的意义极重要

而水平、近水水矿床对延深不重要、而主要考虑的是水平推进方向。

3、固定坑线开拓、剥采工程的延深程序

延伸方向

L固定推进员=6min+〃(cfg9+cfga)

开拓坑道布置安排工作邦、且其位置不随工作邦的推进而改变其位置。铁道运输

折返坑线开拓，且一个台阶一折返的延深程序。

注：1）工作邦、非工作邦的联系2）必要的推进量3）开拓坑线在排工作邦

其位置不随——

3、移动坑线开拓、剥采工程的延深程序：（铁道运输、折返坑线开拓，一台阶一

折返）

1）开拓沟道设置在工作邦。2）开拓沟道的位置随工作邦的推进而改变。

一次推出量：

L伤=B.+Bmin+h(ctgd+ctga)

所以一次扩邦量比固定坑线大

17.5海洲露天矿剥采工程延深程序

1、矿床的赋存情况及其开拓

2、矿层层序

3、剥采工程的延深程序

4、特点

1、矿床的赋存情况工艺及其开拓：

长大露天：

赋存特征：可采矿层分三个层群：孙本层、中间层、太平层层间距：40-160

5-190m

工艺：单斗铁道间断式开采工艺

开拓：底邦固定折返坑线开拓

运输方式：环线运输

据沟方式：长臂铲、上装车、全断面一次掘沟：沟深8m

2、矿层层序：

3、剥采工程的延深程序：+22水平中间站+14水平中间站建：

1)开臂3+30+22水平的开拓沟道

2)+30水平环线已形成

3)建立了+22水平的中间站

+30

1)东部掘+22水平环沟，目的是为了建立+22水平环线

2)利用+22水平中间站拉东西14水平开段沟

1)+22水平完成形成

2)出现了

3)+14水平开沟拉通

1）+22水平完成东西两端邦环线（水正常扩邦建立工作邦）

2）开臂了2214的出入车沟（建立运输联系）

3）建立了+14水平的中间站（拉下一