第十四章最终开采境界的确定

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。

采矿工程师：露天采矿/露天开采考试题及答案模拟考试卷 考试时间：120分钟 考试总分：100分遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。

1、问答题 什么叫采煤方法？对采煤方法有什么要求？ 本题答案： 2、单项选择题 矿山排土场的场地应考虑选择在居民区的（ ），以免造成环境污染。

A 、上风侧 B 、下风侧 C 、左右两侧 D 、任何方向 本题答案： 3、填空题 运输大巷的布置方式有（ ）、（ ）、（ ）三种布置形式。

本题答案： 4、多项选择题 下里哪些属于设备安装工程费（ ）。

A 、机电设备安装费 B 、设备搬运费 C 、设备线路的安装费 D 、厂房建设费 本题答案：姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------5、名词解释山坡露天矿本题答案：6、填空题在地壳中能提取国民经济所必须的矿物产品的集合体叫做（）。

本题答案：7、单项选择题采掘带的宽度不是根据（）来确定。

A.开采工艺B.设备C.岩石性质D.露天矿空间几何形态本题答案：8、单项选择题电缆与风、水管在巷道同一侧敷设时，必须敷设在管子的上方，并保持（）米以上的距离。

A.0.1B.0.2C.0.3D.0.4本题答案：9、单项选择题重量利用系数即汽车的载重与自重的比值。

矿用汽车的重量利用系数一般为1-1、73，该值（）汽车设计得成功，运行的经济性好。

A、大B、小C、没有影响D、取中间值本题答案：10、多项选择题按矿床的有用成分和被利用方式，大致可分为（）。

A、金属矿床B、燃料矿床C、非金属矿床D、砂矿床本题答案：11、问答题工作面大冒顶有哪些征兆？本题答案：12、单项选择题国内外露天矿先进的穿孔设备是（）。

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。

东北大学22春“采矿工程”《采矿学(下)》期末考试高频考点版（带答案）一.综合考核(共50题)1.影响开拓方案设计的主要因素有矿床赋存的()、开采技术条件和经济因素。

A.厚度B.长度C.自然条件D.体积参考答案：C2.废石场的潜在危害主要来自以下两方面：其一是由于废石场稳定性差所引发的废石场变形、滑坡及废石场泥石流; 其二是废石场所造成的环境污染，其污染形式有()。

A.酸雨B.毒气C.粉尘D.塌方参考答案：ABC3.依据每一计划期的()和计划总时间跨度，露天矿采掘计划可分为长远计划、短期计划和日常作业计划。

A.周期B.时间长度C.时间D.长短参考答案：B4.采矿是从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或工作。

()A.错误B.正确5.牙轮钻头破碎岩石的机理实际上是冲击、压入和剪切的()作用。

A.共同B.多种C.联合D.复合参考答案：D6.一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。

()A.错误B.正确参考答案：B7.露天矿()指每年采出的矿石量和剥离的岩石量，()的确定直接影响到矿山设备的选型、设备数量、劳动力及材料要求等。

A.效率B.产量C.生产能力D.规模参考答案：C8.台阶坡面角主要是岩体稳定性的函数。

()A.错误B.正确参考答案：B9.矿床自然条件是不可更改的，是确定生产能力(实际上也是确定所有其它开采参数)的基础。

()10.平硐溜井开拓方式利用地形高差自重放矿，系统的运营费低;缩短了运输距离，减少了运输设备的数量，提高了运输设备的周转率。

()A.错误B.正确参考答案：B11.矿床中可采矿石品位是确定生产能力的主要影响因素。

()A.错误B.正确参考答案：A12.自然资源是人类可以直接或间接利用的存在于自然界的物质或环境。

()A.错误B.正确参考答案：B13.依据工作线的推进方向与矿体走向的关系，台阶工作线的布置方式可有三种形式，即横向、纵向和垂向。

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。

采矿学（二）习题绪论一、判断题（正确：T；错误：F）1．自然资源是人类可以直接或间接利用的存在于自然界的物质或环境。

. 2. 与人类生存直接相关的自然资源有土地资源、水资源、气象资源、森林资源、海洋资源和能源资源。

3. 采矿是从地壳中将可利用矿物开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或工作。

4. 矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的采场、通道和辅助设施等。

开挖体暴露在地表的矿山称为地下矿；开挖体在地下的矿山称为露天矿。

5. 矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的开挖体、运输通道和辅助设施等。

开挖体暴露在地表的矿山称为露天矿；开挖体在地下的矿山称为地下矿。

6. 矿产资源具有可获取性，但不一定盈利。

7. 矿产资源按物质形态分为气态、液态和固态矿产。

8. 矿产资源按用途分为能源矿产和金属矿产。

9. 固态非能源矿产依其特性又可分为金属矿产和非金属矿产。

10. 露天开采有两种方法，即台阶式开采和阶梯式开采。

11. 台阶式开采主要用于开采金属矿床以及其它硬岩矿床。

12. 条带剥离开采主要用于开采石材。

13. 金属矿山用于铲装的主要设备是电铲。

14. 用于条带式露天煤矿剥离作业的另一种大型设备是铲运机。

15. 露天矿运输方式主要有铁路运输、汽车运输和联合运输。

16. 我国第一个使用汽车自动化调度系统的矿山是齐大山铁矿。

二、选择题1. 是人类可以直接或间接利用的存在于自然界的物质或环境。

A.自然资源；B.土地资源；C.森林资源；D.矿产资源。

2. 与人类生存直接相关的自然资源有土地资源、水资源、气象资源、森林资源、海洋资源和。

A.油汽资源；B.煤炭资源；C.固态资源；D.矿产资源。

3. 采矿是从地壳中将开采出来并运输到矿物加工地点或使用地点的行为、过程或工作。

A.铁矿石；B. 可利用矿物；C.宝石；D.煤炭。

4. 矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的、运输通道和辅助设施等。

暴露在地表的矿山称为露天矿；在地下的矿山称为地下矿。

露天采矿知识问答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35～55°）。

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。

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。

露天开采习题选一、填空1.________是人类可以直接或间接利用的存在于自然界的________或________，与人类生存直接相关的自然资源有土地资源、水资源、气象资源、森林资源、海洋资源和矿产资源。

2.露天开采有两种方法，即台阶式开采和条带剥离式开采，前者主要用于开采________以及其它________；后者主要用于开采________。

3.用于________与________、________的数据主要来源于探矿钻孔的________，钻孔一般按照一定的网度布置在一些叫勘探线的直线上。

4.在三维块状模型中，将矿床分为单元块后，需要应用某种方法对每一小块的平均品位进行估计。

常用的方法有三，即________、________和________。

5.废石场的潜在危害主要来自以下两方面：其一是由于废石场_______所引发的废石场变形、滑坡及废石场泥石流；其二是废石场所造成的________，其污染形式有粉尘、毒气和酸雨。

6.露天开采设计中广泛采用的布孔方式有两种即________与________，布孔参数有________、________和________。

7.现在我国大型露天矿常用的钻孔设备是________，二次爆破常用的钻具是________。

8.矿山投资项目是指使矿山形成设计生成能力所需要的________，由基本建设投资、流动资金组成。

9.露天矿床开拓是指建立地面与露天矿场内各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________。

10.进行生产剥采比均衡的方法通常有________和________。

11.现在我国露天矿爆破中常用的炸药是_________和_________。

12.矿产资源依其在地壳中富集的物质形态的不同,可分为____________、____________和______________。

13.根据采掘方向和工作线方向之间的关系，有两种基本的采掘方式，即____________和____________。

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。