第一章 最终开采境界的确定
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东露天矿南帮(E6600-E9800)最终开采境界的确定杨占军;李焕忠【摘要】结合东露天矿原有地质资料,及物探资料的整理分析,建立了相关地质模型,通过南帮岩性和地质构造分布特征研究、岩石力学指标的重新确定、边坡变形破坏机理研究、边坡稳定性分析评价和边坡变形破坏措施研究等工作,最后确定南帮最终开采境界.开采境界确定后预计多采煤炭337余万t,创直接经济效益11.31亿元,同时还保证了东露天矿南帮最终边坡的长期稳定.【期刊名称】《露天采矿技术》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】4页(P49-51,55)【关键词】开采境界;地质模型;边坡稳定性分析评价【作者】杨占军;李焕忠【作者单位】抚顺矿业集团有限责任公司东露天矿,辽宁,抚顺,113003;抚顺矿业集团有限责任公司东露天矿,辽宁,抚顺,113003【正文语种】中文【中图分类】TD824.7+1东露天矿位于抚顺煤田的东部,矿坑东西长5.7 km,南北宽1.9 km,面积9.2 km2。
矿坑分东、西部2个采区,东区开采深度+40 m,西区开采深度-10 m。
现已探明煤炭地质储量7388万t(-280境界),油母页岩地质储量5.6亿t(-280境界),矿坑服务至2065年。
东露天矿田最早开采时间为1924年。
经过50年代、60年代、70年代、90年代多次兴建开发,目前已形成了走向长6 km、深20~40 m的矿坑。
油母页岩富矿和局部煤层露头已经被揭开,已形成多个富矿和剥离台阶。
东露天矿田位于抚顺煤田东部,向斜轴南翼,南老虎台与南龙风之上。
矿田为新生代老第三系内陆沼泽相沉积地层。
矿田内地层系统包括太古界鞍山群,下白垩统龙凤坎组、老第三系抚顺群和第四系。
本井田基底为元古界花岗片麻岩;白垩系地层上赋元古界基底之上,与第三系岩层直接呈不整合。
其中:下部无煤层为第三系的最下部岩层,本层上部为局部变质的绿色凝灰质砂岩及页岩,下部有杏仁状构造的玄武岩,该层上部即为下部煤层,此岩层岩石交替变化甚大,煤层不稳定,时常呈尖灭或凸镜体出现。
露天开采程序第一节概述最终开采境界是在当前的技术经济条件下对可采储量的圈定,也是对开采终了时采场几何形态的预估。
那么,如何采出最终境界内的矿石和岩石则是露天开采程序问题。
简单地讲,露天开采是从地表开始逐层向下进行的,每一水平分层称为一个台阶。
一个台阶的开采使其下面的台阶被揭露出来,当揭露面积足够大时,就可开始下一个台阶的开采。
随着开采的进行,采场不断向下延伸和向外扩展,直至到达设计的最终境界。
每一台阶在其所在水平面上的任何方向均以同一台阶水平的最终境界为限。
推到最终境界线的台阶所组成的空间曲面称为最终边帮(或非工作帮)。
可以想象,最终边帮并不是一“光滑”的曲面,而是呈阶梯状的。
为了开采一个台阶并将采出的矿岩运出采场,需要在本台阶及其上部各台阶修筑至少一条具有一定坡度的运输通道,称为斜坡道或出入沟。
图15-1是一采场的水平投影与剖面示意图。
本章从台阶的几何参数入手较为详细地讨论露天开采中的掘沟、台阶推进、采场扩延、线路布置及台阶和工作面参数的计算等内容。
第二节台阶几何要素一、基本概念图15-2是两个相邻台阶的局部剖面及其平面投影示意图。
台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成。
台阶常以其坡顶面水平和坡底面水平命名,例如图15-2中的上部台阶称为188 - 200米台阶。
台阶坡顶面和坡底面与台阶坡面的交线分别称为台阶的坡顶线和坡底线。
一个台阶的坡底面水平同时又是其下一个台阶的坡顶面水平。
台阶坡面与水平面的夹角称为台阶坡面角(α),台阶坡顶面与坡底面之间的垂直距离即为台阶高度(H)。
从本台阶的坡顶线(本台阶外缘)到上一个台阶的坡底线(本台阶内缘)之间的距离称为台阶宽度(W)。
台阶是垂直方向上的最小开采单元,即台阶在其整个高度上是一次爆破、一次铲装的。
穿孔和装药作业在台阶的坡顶面水平进行,铲装和运输作业在台阶的坡底面水平进行。
二、台阶高度台阶高度是露天开采中最重要的几何参数之一。
影响台阶高度的因素有生产规模、采装设备的作业技术规格以及对开采的选别性要求等。
最终开采境界的确定第一节概述应用第一章中讲述的方法得到的矿物储量是地质储量,地质储量并不都将被开采利用。
由于受到技术条件的制约和出于经济上的考虑,一般只有一部分地质储量的开采是技术上可行和经济上合理的,这部分储量称为开采储量。
圈定开采储量的三维几何体称为最终开采境界,它是预计在矿山开采结束时的采场大小和形状。
图14 - 1 是某矿山最终开采境界的平面投影图。
露天开采过程是一个使矿区内原始地貌连续发生变形的过程。
在开采过程中,或是山包消失,或是形成深度和广度不断增加的坑体(即采场)。
采场的边坡必须能够在较长的时期内保持稳定,不发生滑坡。
为满足边坡稳定性要求,边坡坡面与水平面的夹角(即最终帮坡角)不能超过o o某一最大值(一般在35 55 之间,具体值需根据岩体的稳定性确定)。
最终帮坡角对最终境界形态的约束是确定最终境界时需要考虑的几何约束。
从充分利用矿物的角度来看,最终开采境界应包括尽可能多的地质储量。
然而由于几何约束的存在,开采某部分的矿石必须在剥离该部分矿石上面一定范围内的岩石后才能实现(图14 - 2 )。
剥离岩石本身只能带来资金的消耗,不会带来经济收入。
因此,从经济角度来看,存在一个使矿山企业的总经济效益最佳的最终开采境界。
在具有竞争性的市场经济条件下,矿山企业与其它行业的企业一样,需要盈利才能维持和扩大再生产,追求最大的经济效益是市场经济条件下矿山企业的主要经营目标之一。
因此,最终开采境界的确定是露天矿设计与规划中的一项十分重要的工作,既是技术决策,又是经济决策。
然而,最佳开采境界的确定并非易事,它要求设计者具有较强的理论基础和较丰富的实践经验。
最终开采境界的设计从方法与手段上经历了三个阶段。
手工设计阶段:这一阶段的设计以经济合理剥采比为基本准则,在垂直剖面图和分层平面图上进行手工设计和计算。
手工方法在西方国家已成为历史,在我国矿山和设计院仍在使用。
计算机辅助设计阶段:这一阶段在方法上与手工阶段基本相同,以计算机为手段,设计过程在计算机屏幕上或数字化仪上进行。
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。
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。
1露天开采1.1境界的确定1.1.1确定露天开采境界的确定应下列原则:1 应以“基础储量”为基础,并应充分利用资源。
2 露天采矿场的最终边坡应满足边坡稳定的要求。
3 露天境界底平台尺寸应满足铲装和运输设备要求。
4 中型以上露天矿境界宜采用计算机软件圈定。
1.1.2露天矿分期开采境界的确定应符合下列规定:1 采用分期开采的矿山,一期开采年限不宜小于10年。
2 分期开采过渡期间不宜使矿山减产或出现剥离洪峰。
一期宜为二期扩帮提供技术条件。
3 临时边帮上的安全平台宽度不应小于15m;采用陡帮扩帮作业时,在临时边帮上,每隔60~90m高度应布置一个宽度不小于20m的接滚石平台。
1.1.3露天采矿场最终边坡构成要素应符合下列规定:1 露天矿最终边坡应由台阶高度、台阶坡面角和安全平台、清扫平台、运输平台等要素所构成。
2 平台上设置排水沟时,其宽度应满足排水沟的设置要求。
3 最终台阶宜施行并段,并段台阶数不宜超过3个。
4 安全平台宽度不宜小于5m。
5 清扫平台宽度应满足清扫设备作业要求。
1.2采掘要素1.2.1台阶高度的确定应符合下列规定:1 需穿爆的矿(岩),台阶高度不应超过挖掘机最大挖掘高度的1.5倍。
2 不需穿爆的矿(岩),台阶高度不应超过挖掘机的最大挖掘高度。
1.2.2工作台阶坡面角可根据岩体结构面产状、岩体力学性质及水文地质特征通过计算确定,也可按围岩强度指标和围岩完整性特征通过类比法选取。
1.2.3最小工作平台宽度应按爆堆宽度、装载和运输设备所需宽度、动力管线布置方式,以及采剥作业的安全宽度等计算确定,也可按表7.2.3选取。
表7.2.3 最小工作平台宽度注:1 表中数值采用铁路运输时取上限,采用汽车环形运输时取下限;2 表内数值加上铁路中心线间距为双线运输时最小工作平台宽度。
1.2.4挖掘机最小工作线长度应满足挖掘机的正常作业和运输设备调车要求。
挖掘机最小工作线长度宜按表7.2.4选取。
表7.2.4 挖掘机最小工作线长度1.2.5段沟、出入沟及运输堑沟的沟底宽度应根据运输方式、掘进设备型号、岩石性质确定。
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~300m,长度大于800m~100m,深度大于500m。
矿体的上下盘均为花岗班岩。
根据矿岩、物理机械性质,水文地质及矿山实例,比照确定以下参数:台阶坡面角70?;台阶高度10m;安全崖道宽3m;清扫平台宽度10m,每三个安全崖道留一个清扫平台;运输道宽度8m;运输道回头曲线半径20m;运输道纵坡10%,每一个台阶留一个长30m坡度为0%的缓坡段。
(3)境界圈定。
第一,约束条件。
除境界内平均剥采比不得大于4.5t/t外,还有沟内公路及沟内水系不能破坏,境界内的矿量应保证十年左右生产期限,基建剥离量尽量减少,露天采矿场底宽不应小于30m。
第二,圈定方法。
应用平面圈定法。
第三,露天采矿场深度(底)的确定。
采矿学_东北大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.迂回线路布置在矿体上盘非工作帮时,虽然工作线到达矿体的时间长,但可减少矿石的损失和贫化。
答案:2.依据出入沟布置的形状,布线方式可分为螺旋布线和直线布线。
答案:3.长远计划的每一计划期一般是1年,计划总时间跨度为矿山整个开采寿命。
答案:4.当爆破产生较多大块时,可以采用破碎锤或爆破的方式进行二次破碎,所以爆破效果好与坏对采装效率与作业成本没有太大影响。
答案:5.汽车运输机动活,爬灵坡能力强,转弯半径小,所以深凹露天矿特别适合采用汽车运输开拓方式。
()答案:6.胶带运输开拓是一种高效率的连续运输开拓方式。
答案:7.目前,国内露天矿常用的破碎设备有旋回式破碎机和颚式破碎机。
答案:8.公路运输的灵活性适合于采用固定式坑线,使开采工作线快速到达矿体,实现强化开采。
答案:9.一般情况下公路运输的合理运距为 3~5km,汽车载重量越大,其合理运距一般来说也越长。
答案:10.牙轮钻机的钻速是指单位时间钻进的钻孔长度,转速是指钻具的旋转速度。
答案:11.露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性,开采规模要求及设计的炮孔直径。
答案:12.穿孔作业是露天开采的第一道生产工序,其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的台阶区域穿凿炮孔,为其后的爆破工作提供装药空间。
答案:13.由于金属矿山的矿岩一般都比较坚硬,世界上绝大多数金属金属露天矿的采装工作以单斗挖掘机为主。
答案:14.一般只有一部分地质储量的开采是()可行和经济上合理的,这部分储量称为开采储量。
答案:技术上15.圈定开采储量的三维几何体称为最终开采境界,它是预计在矿山开采结束时的()大小和形状。
答案:采场16.手工设计阶段以()为基本准则。
答案:经济合理剥采比17.对于埋藏浅且延伸较深的矿床,露天开采境界的合理确定能够使()最佳。
答案:矿床开采整体经济效益18.胶带排土机的主要工艺参数是最大排土高度和平盘宽度,它们都取决于排土机的结构尺寸。
1.技术上可行和经济上合理的开采地质储量,称为开采储量。
2.圈定开采储量的三维几何体称为最终开采境界.3.最终边坡角:为满足边坡稳定性要求,边坡坡面与水平面的夹角(一般为35~550)。
4.剥采比:剥离的岩石总量与采出的矿石总量之比。
5.平均剥采比:最终开采境界内岩石总量与矿石总量之比6.境界剥采比(瞬时剥采比):境界增加单位深度,境界内剥离的岩石增加与矿石增量之比.7.经济合理剥采比:利润增量为零时的境界剥采比称。
(或盈亏平衡剥采比)8.确定最终境界的准则:境界剥采比(瞬时剥采比)等于经济合理剥采比.9.确定最终开采境界的方法:线段比法与面积比法。
10.台阶:露天开采是从地表开始逐层向下进行的,每一水平分层称为一个台阶。
11.工作台阶:正在开采台阶。
12.最终边帮(非工作帮):工作线推到最终境界线的台阶所组成的空间曲面.13.斜坡道或出入沟:为了运输矿岩,在本台阶与上一个台阶之间修筑的具有一定坡度的运输道。
14.台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成.坡顶线:台阶坡面与台阶坡顶面的交线。
坡底线:台阶坡面与台阶坡底面的交线.台阶坡面角:台阶坡面与水平面的夹角.15.台阶高度:台阶坡顶面与坡底面的垂直距离。
16.台阶宽度:本台阶的坡顶线与上一台阶的坡底线之间的距离。
17.露天矿采掘设备包括:牙轮钻、电铲(挖掘机)、汽车、火车等。
18.安全平台:在开采过程中,工作平台不能一直推进到上各台阶的坡底线位置,而是应留下一顶宽度。
留下的这部分叫安全平台。
19.安全平台的作用:收集上部台阶滑落的碎石和阻止大块岩石滚落。
20.爆破带:工作台阶上正在被爆破、采掘的部分。
其宽度为爆破带宽度(或采区宽度).21.台阶的采掘方向:挖掘机沿采掘带前进的方向。
22.台阶的推进方向:台阶向外扩展的方向.23.工作平盘的宽度包括采区宽度和安全平台宽度。
24.最小工作平盘宽度:指刚好满足采运设备正常作业要求的工作平盘宽度。
它与设备尺寸、采掘方式、供车方式有关.25.安全挡墙:在工作平盘的外沿,随时堆筑的一道安全挡墙。