平泉金矿露天开采境界确定
【摘要】本文用数据论证的方法，论述平泉露天矿露天最终开采境界的确定理由。
【关键词】露天矿；最终开采境界；确定
一、提出问题
露天开采最终境界的确定，是每个露天开采的矿山首先要论证的问题，只有通过细致的计算比较才能确定最终开采境界。平泉矿也是这样。
二、数据论证
最终露天开采境界的确定需要用以下几个方法计算对比：
1．用经济合理剥采比验证。（1）露天开采经济合理剥采比的计算验证。第一，经济合理剥采比的计算。以原矿成本法计算经济合理剥采比nj，nj=■=■=5.4t/t。式中：c为地下开采每吨矿石成本：45元/t，a为露天开采每吨矿石采矿费用：7元/t，b为露天开采每吨废石费用：7元/t。第二，经济合理剥采比的应用。除其计算原则为应用原则外，还有生产期间的生产剥采比不应大于经济合理剥采比，否则就坑内开采。一般规律是境界内平均剥采比的1.2倍，即为正常年份的生产剥采比。据此限定境界内平均剥采比为5.4÷12=4.5t/t。（2）露天采场边坡参数的确定。i号矿带（或称矿化蚀变带）：金矿化主要产于蚀变花岗班岩体中上部，呈浸染状-细脉状分布，矿化带受f0、f2、f4构造破碎控制，矿化带宽度大于50m～
金矿开采中的生态破坏与环境污染 金矿是一种重要的贵金属矿产资源，在很多领域具有不可替代的作用，金矿床按其赋存状态可分为砂金矿床和岩金矿床。砂金矿是指元素金以颗粒状态赋存于松散的坡积物和海洋、河流沉积物中的矿床，最早的黄金就是从砂金中淘出来的。岩金矿是指元素金以微粒或分散状态赋存于各类岩石中的矿床。无论是对砂金矿或岩金矿的开采都会对生态环境造成一定的破坏和污染。 砂金矿的开采历史悠久，通常是利用沙金与砂石的密度差异进行机械重力分选。由于砂金矿多分布在坡积地、河谷及其河流阶地。大规模的淘金活动和重型设备会严重毁坏当地植被，破坏河床结构和高位阶地的稳定性，诱发水土流失、山崩和泥石流等环境问题。因此在采金后一定要做好植被的恢复和复垦工作。 岩金矿的开采除了对地形地貌和植被的破坏外，还有开矿过程中产生的废石尾矿中伴生的汞、砷、铅、锌等重金属的污染问题，废石被风化淋滤后，释放出的这些重金属和炼金过程中的氰化物加重了对环境的污染。 除了开采过程，炼金过程的污染更是触目惊心。人们常利用汞齐吸附、分离的性质来采金。自1930年以来，这一方法排入环境的汞达260,000 吨。目前我国部分地区、巴西亚马逊河流域、东南亚和一些非洲国家，仍在使用这一方法炼金。这种污染不仅造成局部的生态环境破坏，而且对全球汞循环变化也有着举足轻重的作用。 金是非常稳定的元素，不溶于一般的酸和碱，但能极易与氰酸根形成易溶的络合物。因此现代岩金企业大都采用氰化钠（钾）浸取金的工艺，即利用氰化钠（钾）溶液将矿石中的金溶解出来后，再经过活性炭或树脂吸附－解吸－电解－冶炼等流程得到黄金。岩金浸取过程中加入的大量氰化钠（钾），在尾矿和废水中仍保持较高的氰化物浓度。氰化物是剧毒物质，水体中CN-含量达0.3～0.5 mg/L即可使鱼致死，人的HCN致死量为0.05～0.1 g ，其危害性是不言而喻的。因此，岩金的大规模开采过程中除了毁坏植被、破坏景观、诱发水土流失、山崩、地滑、泥石流等环境地质灾害外，还存在化学污染物的环境污染问题。 国内外的金矿尾矿污染环境事件时有发生，影响最大的是2000年初，由于积雪融化和连续下雨，罗马尼亚的两座金矿尾矿坝决口，分别有10万吨和2万吨含有大量铅、铜、锌和氰化物的废水流入蒂萨河、多瑙河，近800公里的河段遭受不同程度的污染，大量的生物死亡。有人称这次事故是1986年切尔诺贝利事件以来最严重的生态灾难。
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
金矿的伴生矿主要是含砷矿物,金矿开采引起的砷的环境污染已是不争的事实,水环境是砷产生和释放毒害效应的一个重要介质和途径。不同价态的砷,其毒性也不一样。通常,无机砷化合物比有机砷化合物的毒性大,As(III)类比As(V)类的毒性大约50倍。因此,对水环境中不同形态的砷进行研究是环境评价的重要内容。针对含砷金矿床的开采引发的砷污染的问题,本论文以辽宁丹东地区杨树金矿为研究对象,在枯水期和丰水期进行矿区河流和地下水的取样调查研究,并在室内进行静态吸附实验和土柱吸附实验研究水环境中不同形态的砷 在浅层含水系统的迁移规律及土壤对砷的吸附容量,结合实测数据预测砷在河流的迁移规律。本文首先利用离子色谱--氢化物发生—原子荧光(IC-HG-AFS)联用方法研究了不同形态砷的分析方法,该方法具有成本低,灵敏度高,As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(D MA)最小检出量分别可达2.0μg /L、4μg /L、4μg /L和4μg /L,相对标准偏差(n=7)小于5%。同时进行了水样保存实验研究,水样首先通过0.45μm滤膜并在4℃下低温保存,可有效地降低微生物对不同形态砷化合物相互转化的影响。在水样中加入酸,把水样酸化到pH≤2或是加入EDTA,可有效地降低Fe、Mn等金属氢氧化物沉淀产生,以防止其对砷的吸附。其次,本文通过野外枯水期和丰水期的野外水样调查,发现金矿开采对周围的水环境会造成砷的 污染,超出国家GB3838-2002地表水水质III类标准的3～20倍,地表水和地下水中都没有发现有机胂,只有三价砷和五价砷。砷在枯水期较丰水期难以迁移,通过计算得到,在枯水期砷的衰减系数K值为0.3082(1/km),而在丰水期为0.0569(1/km);在污染口浓度达到500μg /L时,下游没有其它的砷的污染源(或会影响砷衰减的其它污染源)时,枯水期砷会在下游7.5 km之后浓度降到50μg/L,而丰水期则要在下游40km之后才能降到同样的值,所以在丰水期砷污染的影响的流域更广。金矿区的河流中砷主要是以五价砷为主,枯水期占90%以上,丰水其占78%以上,没有发现有机胂。潜水含水层的土壤砂样对砷有强烈吸附作用,土壤砂样对五价砷的吸附能力大于三价砷的吸附能力,通过D-R(Dubinin-Radushkevich)方程,我们得到六种配水中土壤砂样对砷的吸附量。三价砷进入实验柱后很快转化成五价砷;在柱子不同的距离,砷的零延迟时间随着距离的增大而增长,砷在土壤砂样中是一次性吸附;其吸附动力学符合零级反应动力学方程。
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。
金属矿地下开采的步骤 矿床进行地下开采时，一般都按照矿床开采四步骤，即按照开拓、采准、切割、回采的步骤进行，才能保证矿井正常生产。 开拓：从地表开掘一系列的巷道到达矿体，以形成矿井生产所必不可少的行人、通风、提升、运输、排水、供电、供风、供水等系统，以便将矿石、废石、污风、污水运（排）到地面，并将设备、材料、人员、动力及新鲜空气输送到井下，这一工作称为开拓。矿床开拓是矿山的地下基本建设工程。为进行矿床开拓而开掘的巷道，称为开拓巷道，例如竖井、斜井、平硐、风井、主溜井、充堵井、石门、井底车场及硐室、阶段运输平巷等。这些开拓巷道都是为全矿或整个阶段开采服务的。 采准：采准是在已完成开拓工作的矿体中掘进巷道，将阶段划分为矿块（采区），并在矿块中形成回采所必需的行人、凿岩、通风、出矿等条件。掘进的巷道称为采准巷道。D般主要的采准巷道有阶段运输平巷、穿脉巷道、通风行人天井、电耙巷道、漏斗颈、斗穿、放矿溜井、凿岩巷道、凿岩天井、凿岩硐室等。 切割：切割工作是指在完成采准工作的矿块内，为大规模回采矿石开辟自由面和补偿空间，矿块回采前，必须先切割出自由面和补偿空间。凡是为形成自由面和补偿空间而开掘的巷道，称为切割巷道，例如切割天井、切割上山、拉底巷道、斗颈等。 不同的采矿方法有不同的切割巷道。但切割工作的任务就是辟漏、拉底、形成切割槽。采准切割工作基本是掘进巷道，其掘进速度和掘进效率比回采工作低，掘进费用也高。因此，采准切割巷道工程量的大小，就成为衡量采矿方法优劣的一个重要指标，为了进行对比，通常用采切比来表示，即从矿块内每采出一千吨（或一万吨）矿石所需掘进的采准切割巷道的长度。利用采切比，可以根据矿山的年产量估算矿山全年所需开掘的采准切割巷道总量。 回采：在矿块中做好采准切割工程后，进行大量采矿的工作，称为回采。回采工作开始前，与根据采矿方法的不同，一般还要扩漏（将漏斗颈上部扩大成喇叭口），或者开掘堑沟；有的要将拉底巷道扩大成拉底空间，有的要把切割天井或切割上山扩大成切割槽。这类将切割巷道扩大成自由空间的工作，称为切割采矿（简称切采）或称补充切割。切割采矿工作是在两个自由面的情况下以回采的方式（不是掘进巷道的方式）进行的，其效率比掘进切割巷道高得多，甚至接近采矿效率。这部分矿量常计入回采工作中。 回采工作一般包括落矿、采场运搬、地压管理三项主要作业。如果矿块划分为矿房和矿柱进行两步骤开采时，回采工作还应包括矿柱回采。同样，矿柱回采时所需开掘的巷道，也应计入采准切割巷道中。
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
金矿开采史
招远黄金开采史 (2004-04-29 09:49:47) 悠久的开采史 黄金是最早发现和使用的金属之一。早在新石器时代(约1万年～4000年前)人类已识别了黄金。中国至迟在商代中期(公元前14～13世纪)已掌握了制造金器的技能，在河南安阳等地出土的殷商文物中即有金箔。《周礼·地官》中说：卝(音矿)人掌金玉锡之地。这是古代文献关于矿冶的最早记载，说明当时已特设专职官员掌管官营矿冶了。相传战国时期随着商业的发达，黄金成为通行的货币，加上封建统治阶级的奢侈生活装饰的需要，对黄金的需要随之增大。春秋时期托名齐相管仲作的《管子·地数》篇中说门“上有丹砂，下有黄金；上有磁石，下有铜。”说明春秋时期已有采金知识。 招远属齐地，县境北部东西迤逦30余公里就有1000多古坑洞，西北有淘金河。玲珑等矿地表层的富矿脉有些苗露山脊。早年发现，经过地形变动，只能侧身进出的古坑洞中有灼烧残迹及木碳、木把铁凿、木锤及泥碗、黑陶碗等遗物。据此考证，说明招远掘坑采金的历史比较悠久。《史记》载，泰始皇统一中国后，进行币值改革，把黄金作为上币，下币为铜钱。但究竟起于何时，已难确考。最早见于史籍正式记载的为《隋书·辛公义列传》：牟州（公元596～605年）刺史辛公义“山出黄金，获之以献”。唐代民营坑治有所发展。群众对砂金进行了大规模开采。为了加强对黄金生产的管理，各地都设立了专门的管理机构，把陕西安康定为贡金之所。据《旧唐书·职官志》记载：“凡天下出铜者州府。听人私采，官收其税”，矿冶出现了空前繁荣，诗人刘禹锡曾写有：“日照澄洲江雾开，淘金女伴满江隈”的诗句，生动地描绘了当时民间采金业的兴盛情景。 黄金生产起源 史有记载的是从来朝景德四年(公元1007年)宋真宗派大臣潘美来督办玲珑金矿田。《宋史·食货志》载：“天圣中(公元1023～1031年)登莱采金岁益数千两”。《宋史·胡宿列传》：庆历六年(公元1046年)河北京东地震，登莱尤甚……宿乃上疏曰：“今二州置金坑，多聚民凿山谷，阳气耗泄，故阴乘而动”。宋熙宁元年(公元1068年)宋神宗派人在玲珑开矿。这些记载说明，北宋时期，登莱一带，采金已极兴盛，招远富矿脉多，当更甚。又据《宋史》记载：元丰元年(公元1078年)，金矿分布于25个州，产金1万余两，其中登莱两州合计9 500两，相当于全国总产量89％。当时开采组织情况，从宋及以后各代历史记载来看，大致有官置场监(官办)和“由民承买”(民办，实际上是由大包头向政府承买下来，称主者，再分户包采)，或置淘金户，设税监收税金等几种方式。不是淘金户虽是矿地人民，不纳金税，私自淘金者，称为偷盗，是犯法的。 元初，《元史·世祖本记》载：至元五年(公元1268年)，“令益都漏籍户四千，淘金登州栖霞县，每户岁输金四钱。”金的最高年产量在3万两左右。
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。
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。
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。
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
采矿学（下）参考答案 一、填空 1.自然资源，物质，环境。 2.矿体圈定，品位估算。 3.最终开采境界。 4.穿孔，爆破，铲装及运输，排岩。 5.工作水平。6．选型，数量，劳动力。7.台阶高度，台阶坡面角，台阶宽度。8. 浮锥法，LG 图论法。9.固定式。 二、选择 1．BD 2．B 3.C 4.A 5.C 6.C 7.B 8.C 9.D 10.B 三、简单回答下列问题 1．什么是价值块状模型？它有什么用途？ 价值块状模型即将要圈定的矿体及围岩划分成若干个立方块，每一块的特征值是假设将其采出并处理后能够带来的经济净价值。块的净价值是根据块中所含可利用矿物的品位、开采与处理中各道工序的成本及产品价格计算的。 价值块状模型是最终开采境界的计算机优化设计和开采计划优化的基础。 2．最终开采境界受哪些因素影响？ 最终开采境界主要受矿床自然赋存条件、社会经济和采矿组织技术三大因素影响。 3．什么是露天矿生产能力？确定生产能力有何意义？ 露天矿生产能力指每年采出的矿石量和剥离的岩石量。 生产能力的确定直接影响到矿山设备的选型、设备数量、劳动力及材料需求等。因此，一个矿山生产能力确定的是否合理意义重大。 4．何为生产剥采比？均衡生产剥采比有何意义？ 露天矿山在生产期间的某一段时间内（一般为1年）所生产出来的岩石量与矿石量的比值就是生产剥采比。 均衡生产剥采比是为了保证矿山生产的稳定，尽量减少生产剥采比的波动，从而可以保持矿山生产设备、人员、管理队伍的稳定，避免矿山使用设备的大副度变化。均衡生产剥采比还可以分散剥岩高峰，取得更大的经济效益。 5．什么是露天矿床开拓？ 露天矿床开拓是指建立地面与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，以保证露天矿场的生产运输，及时准备出新的工作水平。 6．露天采矿中常用的炸药有哪些？各用于什么情况？ 铵油炸药，用于干孔； 重铵油炸药，用于克服较大的抵抗线； 乳化炸药，用于水孔。 四、首先按照价格法计算出经济合理剥采比： 330/10)355.89(18 3.3)(m m a P b n jh =-=-=γ 其次，由于矿床是长露天矿，且比较规则，因此可以用线段比法确定露天开采深度。过c 、d 点作矿体倾向的平行线，交ab 延长线于f 、e 点，境界剥采比可用下式计算：
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。