露天矿开采基本知识讲座 第一节石灰岩知识 一、石灰岩简介： 石灰岩(Limestone)，简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，属于沉积岩，是水成岩的一种。石灰岩主要是在浅海的环境下形成的，属于生物性沉积形成，其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积，加上来自陆地的动植物腐物残渣与泥沙一起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。 二、石灰石的组成结构： 石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些矿物，比如菱镁矿，石英，石髓，蛋白石，硅酸铝，硫铁矿，黄铁矿，水针铁矿，海绿石等等。此外，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀，故在石灰岩地区多形成石林和溶洞，称为喀斯特地形 石灰岩的结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种，其中碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成，晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。 三、石灰岩的分类： 按其沉积地区，石灰岩右分为海相沉积岩和陆相沉积岩，以海相沉积岩为多。 按其形成类型，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。 按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。 按结构构造，石灰石可分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等 四、石灰岩的特性： 1.石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。 2.石灰岩具有良好的加工性、不透气性、隔音性和很好的胶结性能、可深加工应用，是优异的建筑装饰材料。 3.石灰岩产地广泛，色泽纹理颇丰，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，有良好的装饰性。 4.石灰岩的质地细密，加工适应性高，硬度不高，有良好的雕刻性能，易制作小型架上雕刻，较适宜初学雕刻者选用，但由于石灰岩易溶蚀，不适于户外的雕刻。 5. 石灰石用途很广，是冶金、建材、化工、轻工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料。 第二节露天开采的基本概念及述语 露天开采是在一定范围内敞露 的空间里，将掩盖在矿体上部的表土 及周围部分的岩石剥除掉，而把矿石 开采出来。因此为了采出矿石，还必 须开采矿石。 1．台阶（bank）：（图1-1）开采 时，自上而下把矿岩划分成具有一定 厚度的水平分层，用独立的采掘、运 输设备进行开采，各分层保持一定的 超前关系，从而形成阶梯状。 台阶由以下要素构成：上部平 盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底 线、高度、坡面角。 台阶分：
目录 1.1确定露天开采境界的原则和因素 (2) 1.1.1露天开采境界确定的原则 (2) 1.1.2影响露天开采境界的主要因素 (3) 1.2露天开采境界主要参数的确定 (3) 1.2.3开采深度的确定 (3) 1.2.2最小底宽 (3) 1.2.3露天矿台阶要素与最终边坡角验算 (4) 1.2.4绘制露天矿底部周界 (4) 1.2.6绘制露天矿开采终了平面图 (4) 2、露天开拓方法设计 (5) 2.1矿床露天开拓的影响因素 (5) 2.2矿床开拓方案的确定 (5) 2.2.1选择开拓方案的原则 (5) 2.2.2 矿床开拓方案的确定 (5) 2.3.1出入沟的布置 (5) 3、露天矿主要开采工艺设计 (6) 3.1穿孔工作 (6) 3.1.1穿孔设备选择 (6) 3.1.2穿孔设备数量计算 (6) 3.2爆破工作 (7) 3.2.1爆破材料 (8) 3.2.2爆破方法选择 (8) 3.2.3钻孔形式和布孔方式 (8) 3.2.4爆破参数的确定 (8) 3.2.5装药、填塞、起爆方法 (10) 3.2.6爆破网路设计 (11) 3.2.7一次爆破量的确定 (12) 3.3采装工作 (13) 3.3.1 电铲及运输设备类型的选择 (13) 3.3.2挖掘机数量确定 (13) 3.4采装工作面参数及工作平盘的配线方式 (14) 3.4.1台阶高度 (14) 3.4.2采区长度 (14) 3.4.3采掘带宽度bc (15) 3.4.4最小工作平盘宽度及工作平盘宽度 (15) 3.4.5平盘配线方式 (15) 参考文献 (15)
1、露天开采境界的确定 1.1确定露天开采境界的原则和因素 1.1.1露天开采境界确定的原则 露天开采境界确定的原则有以下几点： (1).圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比； (2).要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天开采的优越性； (3).所圈定的露天采矿场的帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产； (4).用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大，服务年限太长时，应按矿山一般服务年限确定初期露天开采的深度； (5).下列情况可适当扩大露天开采境界： 按境界剥采比不大于经济合理剥采比圈定露天开采境界后，境界外余下的工业矿量不多，经济上不宜再用地下开采； 矿石和围岩稳固性差，水文地质条件复杂，水量大，矿石和围岩有自燃危险等，在安全上和技术上不适合于地下开采； (6).下列情况可适当缩小露天开采境界 开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物、河流和铁路干线等需要保护或难于迁移至露天采场影响范围之外； (7).当矿体极不规则，沿倾向厚度变化大，矿体上部覆盖层较厚或地形复杂(如境界内有孤立山头等)时，用境界剥采比不大于经济合理剥采比初步确定境界后，再用平
一、境界剥采比不大于经济合理剥采比(n k ≤n j) （一）理论依据 提出这一原则的最初含义，是使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采成本；经进一步分析表明，它还有一层更深的含义，即能使整个矿床开采的总经济效果〈成本或盈利〉最佳。如图1所示，假如abcd是露天开采境界,为了采出邻近境界那层矿石ΔA，就要剥离岩石ΔV。当这一层矿岩的露天开采成本小于地下开采成本时，境界可以继续向下延深和扩大；一旦两者成本相等，露天开采境界就以此为限，剩余部分改用地下开采。作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为 （1）式中ΔA——露天开采境界延深后所增加的矿石量，m3； ΔV——露天开采境界延深后所增加的岩石量，m3。
等式的左端是境界剥采比nk，右端是经济合理剥采比nj，亦即 nk=nj（2） （二）评价 由于这一原则具有使整个矿床开采的总经济效果最佳这个含意，获得了广泛的赞同，再加之运用起来简单方便，因而国内外都普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。尽管在确定露天开采境界方面还有其他一些原则，而且有不少人对原则nk≤nj提出过种种异议，但是由于它具有深刻的经济内容，故始终被广泛用于矿山设计中。 nk≤nj原则也存在一些缺陷，主要是： 1、它只是概略地研究整个矿床的开采效果，并未细致分析露天开采各过程的经济境界，只能使矿床开采的总经济效果最佳，而不能直接控制露天矿的基建投资和生产成本〈生产剥采比〉，不能保证开采过程中任何时候的经济性最好。 2、不适用于某些不连续的矿床。 为了防止出现虚假结论，特别在矿体不规
则、沿走向厚度变化较大、上部覆盖层较厚等条件下，按原则确nk≤nj定境界时，往往用np≤nk原则进行校验，必要时还需要进行综合技术经济比较。 二、平均剥采比不大于经济合理剥采比(np≤nj) （一）理论依据 这一原则是针对露天开采境界内的全部矿岩量而言,它要求用露天开采的平均经济效果(成本或盈利)不劣于用地下开采。如图2，假设abcd是露天开采境界,境界内的矿石量为A，需要剥离的岩石量为V。那么，根据原矿成本比较法 （3） 上式的左端是平均剥采比，右端是经济合理剥采比，即 np≤nj
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----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----研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。 剥离程序----研究剥离和采矿时间和空间上关系 设计原理----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： p v n p = （3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。 设：n ηl ----原矿采出系数； η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ） (2)境界剥采比： k k k v n p = 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。 (1) k k l k k l v p n p ηηηη++= 境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。
附图目录 顺序号图号图名比例尺 1 图 1 浩源煤矿开采境界平面图1：5000 2 图 2 浩源煤矿工程量计算平面图1:5000 3 图3 浩源煤矿剖面平面图1:1000 内容摘要 浩源煤矿位于东胜煤田万利川详查区北部，行政隶属鄂尔多斯市达拉特旗展旦召苏木管辖，地理坐标为：东经109°54′16″～109° 59′14″，北纬39°58′19″～40°01′31″。露天开采设计面积 2.00172km2。开采深度1330～1243m。浩源煤矿为将年产60万吨的露 天煤矿改建为年产90-120万吨。浩源煤矿含煤地层为侏罗系中下统 延安组，基底为三叠系延长组，基本构造形态为一倾向SW的单斜， 倾角小于3°，未发现断层及岩浆岩侵入，构造复杂程度为简单类型。 延安组含可采煤层5层，编号分别为4-2中、5-1上、5-1、6-1上、6-2中，均为含煤区内大部可采的稳定～较稳定煤层。区内水文地质 条件二类一型，工程地质条件三类Ⅱ型，地质环境质量中等，综合开 采技术条件二类Ⅱ型。可开采煤炭总量2626万吨，本设计可满足浩 源煤矿露天开采要求。 主题词浩源煤矿露天开采设计 第一章浩源煤矿开采境界的确定 第一节浩源煤矿地表开采境界的确定 浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上，有地表境界确定底部境界。浩源煤矿矿区的西部方向上有4-2中煤层露头线确定地 表境界。
根据国家对对矿产资源的管理，任何一个煤矿企业都不允许超采国家对一个煤矿企业划定的地表境界。 浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上地表境界的确定：在浩源煤矿矿区的东部、北部、南部分别存在着三个煤矿企业：在浩源煤矿矿区的东部存在达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司 苏家沟股份制井田，在浩源煤矿矿区的北部存在达拉特旗华侨实业公司煤矿，在浩源煤矿矿区的南部存在中国神华能源股份有限责任公司唐公沟2号井。因为不能超采国家划定的地表境界线，不能超采浩源煤矿矿区东部、北部、南部三家煤炭企业的煤炭，所以浩源煤矿矿区东部、北部、南部三个方向的地表境界线是以国家划定的地表境界线为最终地表境界线。 浩源煤矿矿区西面方向上地表境界的确定： 在浩源煤矿矿区中有一条由南向北流经矿田中部的朝脑沟，朝脑沟仅在初春及秋季有短暂的溪流，全年大部分时间干枯无水，雨季暴雨后会形成短暂的洪流，最高洪水位线在局部高于4-2中煤层顶板，水位标高达1320m。因此在确定浩源煤矿矿区西部的地表境界时，是以4-2中煤层的煤炭露头境界线确定浩源煤矿矿区西部的地表境界线。 第二节浩源煤矿6-2中煤层底部开采境界的确定 （一）根据地形图、6-2中煤层底板等高线图和稳定帮坡角38°，在浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上，有浩源煤矿矿区东部、
露天矿山开采技术 第一节露天矿开采的基本概念 露天矿山是指露在地表或埋藏不深的矿床，一般采用露天开采方法进行开采的矿山。露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿。开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的称为山坡露天矿，位于露天矿开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿。 一、露天矿开采的方式 露天矿开采的方式有：机械开采、人工开采、水力开采挖掘船开采。 机械开采：用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从事开采作业。为了采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖物的岩层剥掉，并通过露天沟道或地下巷道把矿岩搬出地面。这种搬移的生产过程，称为剥离。开采矿石的生产过程，称为采矿。 二、露天采场的形成 露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场。 1、台阶的形成要素 露天矿山开采时，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，在开采过程中各个工作水平在空间上构成了阶梯状，此阶梯称为台阶。 台阶的命名，通常是以开采台阶的下部平盘的标高为依据，故常把台阶叫做某某水平，开采时，将工作台阶划分成若干条带顺序开采，每一个带叫做采掘带。 2、露天采场的形成要素 露天矿坑中的矿石才出后，矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫做露天矿边帮。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上侧叫做顶帮，岩矿体走向两端的边帮叫做端帮。正在进行开采和将要开采的台阶组成的边帮叫做露天矿场的工作帮。 非工作帮上的平台，按其用途可分为安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台，是用作缓冲和阻截滑落的岩石，同时还可用作减缓最终帮坡角以保证最终边帮的稳定性和下部平台的工作安全。运输平台，是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路。清扫平台，是用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理。它又起安全平台的作用。 三、露天矿开采的特征 露天矿开采的主要优点： 1、受开采空间限制小，可采用大型机械设备。 2、劳动生产率高，露天矿开采的劳动生产率是地下开采的5~10倍。 3、采矿成本低。 4、劳动条件好，安全系数大。 露天矿开采的不足之处是： 1、开采过程中，穿爆、采装、汽车运输、卸载以及排土时粉尘较大，汽车运输时排入大气中的碳化氢多，排土场的有害成分流入江河湖泊和农田等，污染大气，水和土壤，危及人员的身体健康，影响农作物和生物的生长和繁殖。 2、露天开采需要把大量的剥离物运往排土场抛弃，因此排土占地面积大，影响农业发展。 3、受气候条件的影响，如遇严寒和冰雪、酷暑和暴雨等，会影响开采。 第二节露天矿山开采 1
露天开采考试复习试题 名词解释 工作帮：是指由正在进行和将要进行开采的台阶所组成的边帮。 非工作帮：是指由非工作台阶组成的采场边帮 顶帮：露天开采境界位于矿床上盘一侧的边坡面称为顶帮 底帮：露天开采境界位于矿床下盘一侧的边坡面 端帮：位于矿床两端的边坡面 最终帮坡面：通过非工作帮最上一台阶的坡顶线和最下一台阶的坡底线所作的假想斜面称为非工作帮坡面，非工作帮坡面位于最终境界时称为最终帮坡面。 最终帮坡角：露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角 工作平盘：在开采台阶上进行采掘运输作业的平台 露天采场：开采所形成的系统、台阶和露天沟道总称为露天采矿场 山坡露天矿：位于露天采场地表最终境界封闭圈以上的露天矿称为山坡露天矿 强闭包：设r C是盈闭包s C的任意子闭包，若ω（r C）≤ω（s C），则s C称为强闭包技术境界：以固定边坡角的斜面作为边坡面的境界称为技术境界。 可爆性：岩石可爆性（爆破性）表示岩石在炸药爆炸作用下发生破碎的难易程度，它是动载作用下岩石物理力学性质的综合体现 可挖性:岩石的可挖性是指岩石可挖掘的特性，它是一个受多因素影响的岩石铲挖阻力的总概念 复垦率:复垦后可被利用的土地数量与被矿山占用和破坏的土地数量的比值，用百分数表示。 露天矿生产能力：是指在具体矿床地质、工艺设备、开拓方法和采剥方法条件下，露天矿在单位时间内的矿石开采量和矿岩剥采总量。 第一章 1请问露天开采有哪些特点？ 答：优点：A矿山生产能力大；B机械化程度高；C安全和劳动条件好；D矿石损失贫化小；E开采成本低；F基建期短 缺点：A对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅；B占用土地多 C受气候条件影响大；D破坏环境 第二章 1.简述露天采矿设计程序 1)初步确定露天开采境界 2)初步确定矿山生产能力
课后习题集 1 露天开采的基本概念 （1）什么叫露天开采？什么样的矿床适合用露天开采? 露天开采和地下开采相有什么优缺点？ （2）简述我国露天开采发展现状及前景。 （3）什么叫露天矿、露天采场？划分山坡露天矿和凹陷露天矿的依据是什么？ （4）解释封闭圈、台阶、采掘带、采区的概念。 （5）画图表示台阶及其构成要素。 （6）简述工作帮和非工作帮的概念。 （7）简述安全平台、运输平台、清扫平台的概念及其在露天开采中所起的作用。 （8）什么叫剥采比？ （9）简述露天矿的建设程序？ （10）露天矿的开采步聚有哪些？ 2 矿岩松碎工作 （1）矿岩松碎的方法有哪些？简述各种方法的适用条件。 （2）简述露天矿的主要穿孔设备，针对不同生产规模的矿山，怎么进行设备选型及数量计算？ （3）露天开采中常使用的爆破作业方法有哪几种？在露天矿的生产过程中各起什么作用？（4）简述露天矿深孔爆破参数有哪些？ （5）简述微差爆破和挤压爆破的优点及技术要点。 （6）简述露天矿靠近边坡的爆破工作常用的方法与技术要点。 （7）简述矿床露天开采对爆破工作的基本要求。 3 采装工作 （1）简述单斗挖掘机的工作参数。 （2）单斗挖掘机采掘带宽度如何确定？ （3）单斗挖掘机如何选择和计算？ 4 露天矿运输 （1）简述露天矿运输的基本特点。 （2）简述露天矿常用的运输方式及各种运输方式的适用条件。 （3）简述各种运输方式的特点。 5 排岩工作 （1）选择废石场应遵循哪些原则？ （2）简述目前露天矿常用的排岩工艺与各自的特点。 （3）露天矿为什么要对土地进行复垦？土地复垦的基本步骤和要求是什么？ 6 露天开采境界 （1）什么叫露天开采境界？影响露天开采境界的因素有哪些？ （2）露天开采境界组成要素有哪些？ （3）什么是剥采比？常用的剥采比有哪些形式？ （4）如何用产品成本比较法确定经济合理剥采比？ （5）确定经济合理剥采比有哪些方法？适用条件如何？ （6）何为长露天矿？如何确定长露天矿境界剥采比？ （7）何为短露天矿？如何计算短露天矿境界剥采比？ （8）简述确定露天矿开采境界的方法和步骤。
露天矿开采境界设计 露天矿开采境界设计 (surface mining limits design) 由露天矿采场底部平面、四周边帮和地表平面限定的可采空间的露天采矿工程设计。它直接影响矿山生产能力、服务年限、开拓运输方式和矿山经济效益。设计主要内容包括：剥采比计算、露天矿开采境界深度确定、采场边坡稳定性分析、采场边帮构成要素确定和露天矿开采境界圈定等。 剥采比计算剥采比是露天开采需剥离的废石量与采出的矿石量之比。单位为t／t 或m3／m3。按其作用不同，分为经济合理剥采比、境界剥采比、平均剥采比、分层剥采比和生产剥采比。 经济合理剥采比分摊到单位矿石的经济上允许的剥离量。是确定露天开采境界设计深度的主要技术经济指标。计算方法有原矿成本比较法、精矿成本比较法、盈利比较法和价格法。 世界各国采用的方法不尽相同。美国露天矿开采境界设计采用价格法，计算时考虑了盈利指标。前苏联采用露天开采与地下开采的精矿成本比较法。选取矿石采选成本时，考虑了基建投资因素。 中国冶金露天矿开采境界设计常采用盈利比较法，即以露天开采和地下开采相同矿石储量获得的盈利相等为计算基础： N j = (A l - A d ) / b A l = P l - a l A d = P d - a d 式中N j 为经济合理剥采比，t／t；A l ，A d 分别为露天开采和地下开采单位矿 石加工成精矿获得的盈利，元／t；b为剥离成本，元／t；P l P d 分别为露天开采 和地下开采的精矿价格，元／t；a l 为露天开采的精矿成本(不含剥离成本)，元 ／t；a d 为地下开采的精矿成本，元／t。 中国冶金露天矿设计采用的经济合理剥采比数值，按矿岩体积计算，铁矿、锰矿、有色金属矿为5～10，冶金辅助原料矿为1～1．5，铝土矿、粘土矿为13～16。
露天开采方案设计 一、矿区开采技术条件 矿区含矿岩石为致密坚硬，不易风化的磁铁石英岩，稳固性能好。矿体围岩及夹石主要为角闪片岩、绿泥石英片岩、斜长角闪岩等，其未经风化的新鲜岩石皆属致密坚硬的岩石，稳固性能好。上述各类岩石硬度为(10～12)度，极限抗压强度均大于1000kg／cm2，按工程地质勘察规范可定为第二类块状岩石。据其地形、地貌，区内多形成陡坡、峭壁，且区内无大的断裂构造，矿体厚度大，连续性较好。故矿区工程地质条件属简单型。矿石及围岩机械物理性质见表1。 二、方案设计 （一）露天开采境界圈定 露天采场最终边坡角的确定：设计参考类似矿山的资料并参考矿山开采技术条件、最终边坡高度、开采工艺后确定露天采场的最终边坡角按50°设计。 开采深度的确定：开采深度主要参考矿山经济合理剥采比、矿体的勘探程度和圈定的矿量多少后确定。由于矿山勘探程度低，所以圈定露天开采境界主要圈定122b、333级矿体，本次圈定的矿量在15左右年的开采矿量范围内。经计算矿山经济合理剥采比为5t／t(4.1m3／m3)。 经圈定后确定矿山3线至1线最低开采水平为1920m水平，0线至2线最低开采水平为l980m。4线最低开采水平为2000m水平。 采矿阶段高度为5m，到最终露天开采境界时二个采矿阶段并段，最终阶段高度为10m，安全平台宽度为5m，阶段坡面角为70°；最高采矿水平2120m阶段，最低采矿水平为1920m阶段，最高剥岩水平为2190m阶段，露天边坡最大高度为230m。 （二）开拓运输方式 据《设计委托书》要求，矿山生产规模为60万t／a，年采剥总量为95万t。露天开采矿石量1335.4007万t，按矿石回收率95％，贫化率5％，计算可采出矿石1335.4007万t。按生产规模60万／a计算，矿山服务年限为23年。其中稳产期22年，每年生产矿石60万t，减产期1年，年生产矿石15.4万t。 根据矿山目前的现有条件，矿山可采用的开拓方式有两种：公路开拓运输方式和平硐溜井与公路联合开拓运输方式。
课程名称：露天开采设计原理学时：28 教材：《露天采矿学》 教师姓名
第一章露天开采境界 §1.1 概述 主要内容： 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-露天开采设计原理——露天采矿学（下） 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—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—研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。 剥离程序—研究剥离和采矿时间和空间上关系 设计原理—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： P V n p = ，(3/m T ) 从露天境界内，采出的岩量与采出的矿量之比。 设：ηηl —原矿采出系数； η—有用矿物采出系数； ρ—岩石的混入率； ηηl =η(1+ρ) (2)境界剥采比： k k k P V n = 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。 (1) k k l k k l v p n p ηηηη++= 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)边帮境界剥采比： 露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一帮增加采出的岩量与其矿量之比。 kA kA kA v n p = kB kB kB v n p =
露天矿采矿基本知识 矿石：地壳中的矿物自然聚合体，在当前技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或矿物产品的叫做矿石，一矿石为主体的叫做矿体，矿床是矿体的总成称。废石：矿体的围岩或矿体中的岩石（夹石），不含有用成分的或含量较少的，从经济角度出发无开采价值的称为废石。 品味：矿石中有用成分的含量，品味常用百分数表示。黄金、金刚石、宝石等贵金属矿石，常用1t（或1m3）矿石中含多少克或克拉有用成分来表示。 露天开采的优点：建设速度快、劳动效率高、开采成本低、矿石损失贫化小、作业条件好。生产安全可靠；缺点：初期投资大、环保能力差、工作条件受气候影响较大、 岩石的性质：结块性、氧化性、含水性、松胀系数、容重（单位体积矿、岩的重量，单位为N/m3）、硬度、稳定性 影响露天开采的矿床埋藏特征主要有形状、产状、和大小 金属矿矿床的形状：脉状、层状、块状 矿床的产状三要素：走向（矿体层面与水平面所成交线的方向）、倾向（矿体层面倾斜的方向）倾角（矿体层面与水平面的夹角） 近水平矿体倾角0°~10°，缓倾斜矿体10°~25°，倾斜矿体倾角为25°~40°，急倾斜矿体倾角大于40°， 薄矿体厚度在0.3~3m之间、中厚矿体厚度为3~10m、厚矿体度为10~30m或更大， 山坡露天矿：矿体赋存于地平面以上或者部分赋存于地平面以上，露天采场没有形成封闭的矿坑，位于地平面以上部分的露天采场称为山坡露天矿 露天坑：露天矿开采终了时一般形成一个以一定的底平面、倾斜边帮为界的一个斗形矿坑露天开采境界：是指露天开采终了时或某一时期形成的露天矿场 露天矿场边帮:是指露天开采境界四周表面部分，露天矿场边帮由台阶组成，位于开采上盘的边帮称为顶帮或上盘边帮，位于开采下盘的边帮称为底帮或者下盘边帮，位于两端的称为端帮，有工作设备在上作业的进行穿爆、采装工作的边帮称为工作帮，否则称为非工作帮，全面完成工作的边帮称为最终边帮 露天开采境界线：露天矿场边帮与地表平面形成的闭合交线称为地表境界线，露天矿场边帮与底平面形成的交线叫底部界线或底部周界 帮坡面：边帮是由台阶所形成的，帮坡面分为工作帮坡面和非工作帮坡面，工作帮坡面是指露天矿场最上一个台阶和最下一个台阶坡底线形成的假想平面，非工作帮坡面是指露天矿场最上一个台阶坡顶线与最下一个台阶坡底线形成的假想平面 最终帮坡角：是指最终边帮形成的坡面与水平面的夹角，也叫最终废止角，分为上盘帮坡角和下盘帮坡角 工作帮坡角：是指工作帮破形成的坡面与水平面的夹角 非工作平台：组成非工作帮面上的台阶上的平盘叫非工作平台，非工作平台按用途分为清扫平台、安全平台和运输平台。清扫平台是非工作帮上为了清扫风化的岩石而设立的平台，上面能运输清扫设备，安全平台是为降低最终边坡角而设立的，起到保护边坡稳定性的作用；运输平台是为行走运输设备而设立的平台，保持矿石和废石从深部或顶部运往选矿厂或排土场 采区：采区是指位于平盘上的凿岩、采装、运输等设备工作的区域，沿台阶走向将某工作平盘划分为几个相对独立的采区，每个采区又称采掘带，采掘带的大小由采区的长度和采掘带的宽度表示
露天开采基本知识 1．基本定义 借助于机械设备由地表直接开挖的生产过程。主要由穿、爆、采、运、排五大生产环节组成。 2．岩石的分类、褶曲、断层 2.1 由岩浆作用形成的岩石称岩浆岩； 2.2 由沉积作用形成的岩石称沉积岩； 2.3 由变质作用形成的岩石称变质岩。 走向、倾向和倾角表示产状三要素。 3．煤层、煤炭基本要素 3.1 按煤层厚度： 薄煤层 <３.５m 中厚煤层 ３.５～10m 厚煤层 >10m 3.2 按煤层倾角： 近水平煤层 <5° 缓倾斜煤层 5～10° 倾斜煤层 10～45° 急倾斜煤层 >45° 3.3 按挥发份指标： 褐煤 HM ＞37% Qgr,m,af(无灰恒湿基高位发热量)＜24MJ/kg 背斜 向斜 褶曲的基本形态 断层 正断层 逆断层 平移断层
长焰煤CY＞37% Qgr,m,af(无灰恒湿基高位发热量)＞24MJ/kg 不粘结煤BM＞20－37% G值小于5 弱粘结煤投RM＞20-37% G值大于5-30 气煤QM＞37% G值大于30 肥煤FM＞10-37% G值大于85 焦煤JM＞20-28% G值大于50-65 瘦煤SM＞10-20% G值大于25-65 贫煤PM＞10－20% G值大于5-20 无烟煤WM＞0-10% 3.4 按灰分产率： 低灰分煤≤15%； 中灰分煤 >15～25%； 高灰分煤 >25%； 3.5 按煤炭颗粒度： 特大块（T）大于100mm； 大块（D） 50~100mm； 中块（Z） 25~50mm。 4．煤的基本含义 4.1 原煤——绝对干燥灰分在40%以下，不应含有大于50mm的矸石。 4.2 毛煤——从采区开采出来没有经过加工的煤炭，其数量等于原煤加粒度大于50mm的矸石量。 4.3 工程煤——在建设过程中或试生产过程中采出的煤。 4.4 挥发份——煤在密闭状态中加热后，从煤中分解出来的液体（蒸汽状态）和气体产物。 4.5 固定碳含量——以煤为100%减去水水分、灰分和挥发分产率而得。 5．露天矿山生产类型 5.1 深凹露天——露天采场位于地平面以下，形成封闭圈。位于封闭圈以下部分的露天采场。 5.2 山坡露天——矿体赋存于地平面以上或部分地平面以上。露天采场没有形成封闭的矿坑。 6．露天矿山主要特点 6.1主要优点： 6.1.1 建没速度快——建设1000万吨特大型露天，只需2年时间左右，是地采矿基建时间的一半左右。 6.1.2 劳动生产率高——采用大型高效设备，劳动生产率是地采矿的3倍左右。6.1.3 开采成本低——由于采用机械化开采，开采成本是地采矿的1/2～1/3左右。 6.1.4 矿石损失率低——一般损失、贫化率为3～8%，而地采矿为5～15%。 6.1.5 作业条件好，生产安全可靠。 6.2 主要缺点： 6.2.1 初期投资大； 6.2.2 环保能力差； 6.2.3 工作条件受气候影响较大。 6.3 主要安全问题： 6.3.1 爆破作业安全；
五、露天开采境界的确定方法 （一）确定露天矿最小底宽 露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。若采用折反式调车，则： Bmin＝Rcmin＋0.5bc＋2e＋0.5 lc （1－18） 式中Rcmin——汽车最小转变半径；米； Bc——汽车宽度，米； e——汽车距边坡的安全距离，米； lc——汽车长度，米。 若采用回返式调车，则： Bmin＝2（Rcmin＋0.5bc＋e）（1－19） 在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。 （二）选取露天矿边坡角 最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。类比法边坡角的选取应满足安全条件和技术条件的最小边坡角值。 （三）确定露天开采深度 1、长露天矿开采深度的确定 露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。 （1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。 首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图1－11）。依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。 其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。 最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。
图1－11 长露天矿开采深度的确定图1－12 厚矿体的无剥离开采 H1－最初确定的开采深度； H2－无剥离开采的深度 H3－最终的露天开采深度至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。 应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的 位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图1－12 ），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。开采深度应是最初确定深度与无剥离开采深度之和。 （2）在地质纵断面图上调整露天矿底部标高。 在各个地质横剖面图上初步确定了露天开采的理论深度后，由于各剖面的矿体厚度和地形变化不等，所得开采深度也不一。将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各 点，得出一条不规则的折线（图1－13中的虚线）。 图1 －13 在地质纵断面图上调整露天矿底平面标高 ——矿体界线；-------调整前的开采深度；___ 调整后的开采深度 为了便于开采和布置运输线路，露天矿的底平面宜调整至同一标高。当矿体埋藏深度 沿走向变化较大，而且长度又允许时，其底平面可调整成阶梯状。调整的原则是，使少采出 的矿石量与多采出的矿石量基本均衡；并让剥采比尽可能小。图1－14的实线便是调整后的 设计深度。
露天矿境界圈定 班级：卓采矿15-1班 姓名：宋泉积 学号：120154402033 指导教师：陈晓青 辽宁科技大学 目录 1.境界圈定 (1) 1．1矿区概况 (1) 1.1．1地理位置、交通 (1) 1.1.2地形地貌 (1) 1.1.3煤层构造 (1) 1.2境界资料 (4) 1.3境界圈定原则 (4) 1.4境界圈定步骤 (5) 1.4.1开采深度的确定 (5) 1.4.2开采周界的确定 (6)
露天开采课程设计 1.境界圈定 1．1矿区概况 08采本煤矿位于陈旗煤田矿区东部详查区的东北部 4-16勘探线间，行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市谢尔塔拉镇。圈定的矿区范围由9个拐点组成。矿区东西走向长1.69km,南北倾向宽1.73km,面积1.936km2，储量1646万吨，工业储量1479.6万吨，可采储量1132.8万吨，服务年限17.15年。 1.1．1地理位置、交通 08采本矿区位于市区东北方，距市区约25km，谢尔塔拉镇至市区有水泥公路相通，本区至谢尔塔拉镇有草原土路相通，301国道在本区以南约l5km处通过，滨洲铁路在本区以南约20km处通过，08采本煤矿铁路专用线在本区西南约8km处通过。交通较为便捷。 1.1.2地形地貌 08采本矿区的地貌，其宏观显示为略有起伏的高平原 北部及东北部与低山丘陵相接。南有河谷，西北有河谷，地势北东高而南西低，海拔标高最高724.09m，最低601.88m。本区内地形呈缓波状，起伏不大，西北高，东南低，海拔标高在 630-660m之间。 1.1.3煤层构造 一工程地质条件 地层及岩石的工程地质特征 1）第四系松散岩组: 属高平原地带，第四系松散岩组厚度11.70-39.55m，平均25.43m，其变化规律由东向西、由北向南逐渐增厚。第四系底板起伏较大，与下伏含煤地层为不整合接触。 2）白垩系大磨拐河组碎屑岩岩组 该组地层由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。
1.内容提要 本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。 2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素 ㈠露天开采境界的组成及其影响因素 露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。它由露天采场的地表境 界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底部 周界、最终边坡和开采深度。 由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况： ①矿床全部宜用地下开采； ②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露 天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。 ③用露天开采的矿床。属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床； 在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。 对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。 合理确定露天开采境界极为重要。露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。 影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面： ⑴自然因素 包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。 ⑵经济因素 包括矿石的质量和价值、原矿和精矿成本及售价、矿石的损失与贫化、共生矿物的综合利用、基建投资和建设期限，等。 ⑶技术组织因素 主要是指露天开采与地下开采的技术水平、装备水平和发展趋势，以及制约和促进其应用推广的技术与组织条件。 例如，克服地面障碍物的技术组织条件，开采易燃、松软、涌水大的矿床以及需要分采或高速开采的矿床的技术组织条件，可以选用的开拓运输及生产工艺系统的技术组织条件等。 ⑷国家及地区经济发展的方针政策、环保、劳动保护等。 以上各种因素，对不同地区、不同矿床、不同开采时期所起的作用是不同的。例如，地面构筑物、河流等障碍物，在一般情况下是次要因素；但在由于受技术经济条件的限制而不能迁移时，则将起决定性作用。因此，在露天开采境界设计时，必须充分掌握各影响因素的基础资料的基础上，全面分析和综合考虑各种因素，分清主次关系，确定最优境界。 应该指出，露天开采境界不是一成不变的。随着科学技术的发展和市场对矿石需求量的增加，以及露天开采经济效果的改善，原来设计的开采境界常常要扩大。例如，曾经是我国最大的露天煤矿的抚顺西露天煤矿，1924年设计的开采深度为150m，1931年确定为350m，1955年的扩建设计确定为450m。
露天矿开采境界的确定方法和步骤 露天开采境界设计广泛采用h j j n n ?≤原则进行确定，其方法和步骤为： (1)确定露天开采深度 1)长露天矿开采深度的确定：走向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。 从各个地质横剖图上初步确定的露天开采深度，由于各横剖面上矿体厚度和地形条件不同，所得的深度也高低不一，投影到地质纵剖面图上，连接各有关点，得出将是一条不规则的折线。为方便开采和布置运输线路，须将露天采场的底部调整为同一标高，在长度允许下，也可将底平面调整成阶梯状。这种调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并使剥采比尽可能小。 2)短露天矿开采深度的确定：走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。 (2)确定露天矿底平面周界 1) 露天矿底的宽度。露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。 露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。 2) 绘制露天矿底平面周界。露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。 为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。因此，对弯曲处应按运输条件的要求进行修正，使之保持一定的曲率半径。 (3)确定边坡结构和边坡角 露天矿场边坡的稳定是保证露天矿生产正常进行的必要条件。边坡稳定性的破坏，必将造成滑坡或岩石塌落严重事故。正确选择露天采场的边坡角，是保证边坡稳定的首要措施。其数值大小对安全生产有着重大意义，而且对露天开采境界也有重大影响，故在技术条件及稳定安全条件允许情况下，应取最大的最终边坡角，其目的是减少剥离工程量。 确定露天矿边坡角时，应全面考虑各种因素对边帮稳定的影响，如岩石物理力学性质、地质构造、水文地质条件、开采技术条件、开采年限及气候条件等。在有条件的地方，可作岩体力学性质研究试验，进行边坡稳定计算。但由于现有计算方法仍不很完善，目前在实践中，大多数仍按类似矿山经验数据选取最终边坡角。若缺乏实际资料，表4-1所列数据可作
华北理工大学露天采矿学课程设计说明书 学院：矿业工程学院 专业：采矿工程 姓名： 班级： 学号： 指导教师：超亚宾
目录 1.矿区概况-------------------------------------------------------3 1.1位置与交通------------------------------------------------3 1.2自然地理及经济地理概况------------------------------------3 1.3矿床地质--------------------------------------------------3 1.3.1矿体特征----------------------------------------------4 1.3.2矿石质量----------------------------------------------4 1.3.3矿石容重----------------------------------------------4 1.3.4资源储量估算结果--------------------------------------4 1.4工程地质情况----------------------------------------------5 1.5水文地质情况----------------------------------------------5 2、露天开采主要矿岩指标------------------------------------------6 2.1设计规模--------------------------------------------------6 2.2矿床开拓--------------------------------------------------6 2.3采剥工艺--------------------------------------------------6 3.露天开采境界设计----------------------------------------------7 3.1矿床设计初始参数------------------------------------------7 3.2设计任务--------------------------------------------------7 3.3露天矿开采境界的设计原则----------------------------------8 3.4露天矿开采境界要素 --------------------------------------8 3. 4.1 开采境界最终边坡角及边坡结构 -------------------------8 3.4.2开采境界底部宽度及底部位置--------------------------8 3.4.3露天开采境界深度及纵向底部设计------------------------9 3.5圈定露天开采境界-----------------------------------------10 3. 5.1绘制露天矿底部周界 ----------------------------------10 3.5.2绘制露天矿开采境界 ----------------------------------11 3.5.3绘制露天矿开采终了平面图-----------------------------11 3.5.4最终露天境界参数-------------------------------------13 3.6道路技术等级--------------------------------------------14
