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金属矿床露天开采 江西理工大学 饶运章(教授) 2007.06 金属矿床露天开采 基本概念 露天开采工艺与设备 露天开采境界 露天矿床开拓 生产能力与采掘计划 一、基本概念 矿床开采：地下开采、露天开采、海洋开采、溶浸开采 露天开采：机械开采、水力开采 一、基本概念 露天开采：为采出矿石，需将矿体周围岩石及其覆盖岩层剥离，并通过露天沟道或地下井巷把矿石和岩石运出地表。矿石→→选矿厂，岩石→→废石场。 机械开采：用一定的采（穿孔、爆破）、装、运设备，在敞露空间从事开采作业。 水力开采：用高压水射流冲采矿石并用水力运输。 露天矿场：露采所形成的采坑、台阶、露采沟道的总和。 一、基本概念 封闭圈：露天采坑最终境界与地表的交线构成的闭合圈。 山坡露天：封闭圈以上采矿区称山坡露天。 凹陷露天：封闭圈以下采矿区称凹陷露天。 台阶/阶段：通常把矿岩划分成一定厚度的水平分层自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶/阶段。 最终边帮/非工作帮：结束了开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天矿场的四周表面所组成的边帮。 一、基本概念 工作帮：正在和将要开采的台阶所组成的边帮。 最终帮坡面/非工作帮坡面：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。 最终帮坡角/最终边坡角：最终帮坡面与水平面的夹角。 顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮。 底帮：位于矿体下盘一侧的边帮。 端帮：位于矿体走向两端的边帮。 最终境界线：最终帮坡面与地表的交线—上部最终境界线； 最终帮坡面与底平面的交线—下部最终境界线。 一、基本概念 最终深度：上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平的垂直距离。 最终边帮/非工作帮上的平台，按其用途分为安全平台、运输平台、清扫平台。 安全平台：用于缓冲和阻截滑/滚落岩石、减缓最终帮坡角以保证最终边帮稳定和下部水平工作安全，b=1/3*h。 运输平台：用于工作台阶与出入沟之间的运输通道。设在与出入沟同侧的最终边帮和端帮上，宽度由运输设备、运输方式、线路数目决定。 清扫平台：用于阻截滑/滚落岩石并作为清扫设备通道，也起安全平台作用。每隔2—3个台阶设一个清扫平台，宽度由清扫设备决定。 一、基本概念 出入沟：地面与工作水平、各工作水平间的倾斜运输通道。 开段沟：每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道。 剥采比：剥离岩石量与采出矿石量之比，t/t,m3/m3,m3/t。 露天开采步骤：地面场地准备、矿床疏干与防排水、矿山基建、矿床开采、地表恢复。 矿山基建：露天矿投产前为保证正常生产所必需的工程，包括掘出入沟、开段沟、剥离岩石、铺设运输线路、建设排土场、修建厂房和水电设施等。 二、露天开采工艺与设备 露天开采工艺：穿孔爆破、采/铲装、运输、排土、防排水。 穿孔设备：牙轮钻、潜孔钻、火钻、凿岩台车、钢绳冲击钻。 牙轮钻：大型矿山常用高效设备，孔径250—310mm，最大500mm；一般进尺4000—6000m/月，最高10000m/月；穿爆量400—600万t/台年，最高1200—1400万t/台年。 潜孔钻：中小型矿山常用设备，孔径150—250mm，一般进尺2000m/月，穿爆量60—150万t/台年。 火钻、钢绳冲击钻：已基本淘汰，很少使用。 二、露天开采工艺与设备 穿孔费用约占生产总成本的10—15%。 爆破费用约占生产总成本的15—20%。 牙轮钻穿孔成本最低，约为潜孔钻70%，钢绳冲击钻75%。 牙轮钻穿孔成本中，钻头费用约占40%。 提高牙轮钻穿孔效率的途径： A=0.6*V*T*η(V-机械钻速,cm/分;T-班工作时间,h;η-时间利用系数) V=3.75*P*n/(D*f) (P-轴压力,t；n-转速,转/分；D-钻头直径,cm; f-岩石坚固性系数,普氏系数) 二、露天开采工艺与设备 露天开采中常用的爆破方法 （1）浅眼爆破法；（2）深孔爆破法；（3）峒室爆破法；（4）药壶爆破法；（5）外复爆破法 露天矿临近边坡时的爆破方法 （1）采用微差爆破减小震动；（2）采用预裂爆破隔离边坡 （3）采用光面爆破保护边坡 露天开采凿爆参数设计 孔径、孔间距、排间距、最小抵抗线、炸药单耗等。 露天矿常用炸药 铵油炸药、铵松腊炸药、乳化油炸药等。 二、露天开采工艺与设备 采/铲装设备：支撑结构分—机械铲(挖掘机)、索斗铲。 使用动力分—电铲、油铲 行走机构分—履带式、迈步式、轮胎式 挖掘机：常用