露天开采设计详解

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 vn 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： kk kv 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 lv 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)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增加采出的岩量与其矿量之比。

kA kA kA v n p =kB kB kBv n p =(4) 生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。

(5)最大生产时期的剥采比： 2max 2T v n p = 最大生产时期的平均剥采比(6)初始剥采比： 00123v n p p p =++ 由其基建时期支付的剥离量与其境界内采出的矿量之比。

1 矿床露天开采1.1 矿床露天开采概论本章提要介绍了露天开采在固体矿床开采中占有的重要地位，在生产能力、安全开采、机械化程度等方面的优点，在环境破坏等方面的缺点。

给出了露天开采的基本概念以及常用的术语，露天矿建设的基本程序和开采步骤。

1.1.1 露天开采的地位和特点固体矿床露天开采是用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。

为了采出矿石，需将矿体周围及其上覆岩土剥离去，通过露天道路或地下井巷将矿石和岩土运至地表的卸载点。

露天开采是指松碎、搬移岩土及采出矿石的总称。

松碎、搬移岩土的生产过程称为剥离，开采矿石的生产过程称为采矿。

二十世纪五十年代以来，国内外的露天开采得到了迅速发展,已经成为固体矿床开采的主要方法，在金属、化工、建材等矿产开采方面占主导地位，全世界固体矿物产量的三分之二采用露天开采。

露天开采的产量占总产量的比重是：磁铁矿占78%，褐铁矿占84%，锰矿占86%，铜矿占90%，铝土矿占91%，镍矿占45%，铀矿占30%，磷酸盐矿占87.55%，石棉矿占75%，建筑材料近100%，其他占40%。

在煤炭开采方面，美国、澳大利亚的煤炭产量中有60%以上来自于露天开采。

预计今后露天开采的比例还会有所增加。

我国近年来露天开采产量的比重是：铁矿石占90%，有色金属矿石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%，煤炭占4%。

目前，国外一些露天矿以扩大生产规模，提高生产能力来加快采矿工业的发展速度。

已经投产和正在建设的年产矿石1000万吨以上的大型露天矿有70余座，其中年产矿石4000万吨的特大型露天矿有20余座。

我国近年来也建成了多座1000万吨级的大型露天矿，如山西安太堡露天煤矿、江西德兴露天铜矿、辽宁鞍钢齐大山露天铁矿、辽宁本钢南芬露天铁矿、首钢水厂露天铁矿、内蒙包钢白云鄂博露天铁矿、陕西金堆城露天钼矿等。

这些矿山通过采用相应的大型设备，合理的开采工艺，提高生产管理水平和技术操作水平，可望使矿石的生产能力达到2000万吨级的水平。

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 (14)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，再用平均剥采比进行校核；(8).如果基建剥离量大，初期生产剥采比大，则需进行综合技术经济比较，以确定用露天或地下开采；(9).对于特厚的剥采比很小的矿床，有时要根据勘探程度及服务年限确定露天开采境界，而不应该按境界剥采比确定开采境界。

采矿业中的露天矿山设计与规划随着地下资源的逐渐枯竭，采矿业对露天矿山的需求日益增长。

露天矿山设计与规划在采矿业中扮演着至关重要的角色。

本文将探讨露天矿山的设计要素、规划原则以及新技术在矿山设计与规划方面的应用。

一、露天矿山设计要素露天矿山设计涉及很多要素，其中最重要的要素包括：1. 资源勘探与评估：在设计一座露天矿山之前，必须进行充分的资源调查和评估。

这包括确定可采资源的类型、分布和储量，以及评估资源的质量和经济价值。

2. 地质条件：地质条件对露天矿山的设计和规划非常关键。

需要仔细考虑地质构造、矿床赋存形式以及岩性、岩石力学性质等因素，以确保矿山的稳定性和安全性。

3. 采矿工艺：选择合适的采矿工艺对露天矿山的设计和规划至关重要。

不同的资源类型和开采目标需要不同的工艺流程，需要综合考虑采场、开采设备和运输等因素。

4. 环境保护：露天矿山的设计和规划也必须符合环境保护的要求。

在设计过程中要考虑尽可能减少地表破坏、水土流失以及尾矿库和废弃物堆放的处理等环境问题。

5. 经济可行性：最后，露天矿山的设计和规划必须符合经济可行性要求。

需要进行经济评估，包括投资成本、生产成本以及资源回收率等因素，以保证矿山的可持续发展。

二、露天矿山规划原则在露天矿山的规划过程中，需要遵循以下原则：1. 空间合理利用：合理布置开采区域、道路和设施，最大限度地利用可开采的资源，同时保留足够的安全距离和分隔带。

2. 矿山深度和坡度控制：根据地质条件和采矿工艺要求，控制矿坑的深度和坡度，以确保矿山的安全和稳定。

3. 土石方平衡：在挖掘过程中，要保持土石方的平衡，避免出现大量的剩余土方或者填方，以减少环境影响和节约资源。

4. 水土保持：采取有效的水土保持措施，减少水土流失和河流污染，保护周边环境的生态系统。

5. 矿山复垦计划：制定合理的矿山复垦计划，以确保矿山关闭后的环境恢复和生态修复。

三、新技术在露天矿山设计与规划中的应用随着科技的不断进步，新技术在露天矿山设计与规划中的应用日益广泛。

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。

露天矿山开采设计近年来，随着世界能源需求的增长，矿业开采成为了一个非常重要的产业。

然而，相对于地下矿山开采，露天矿山开采与设计必须面对更多的困难和挑战，因为它涉及到更多的环境和灾难风险。

因此，本文将对露天矿山开采设计进行探讨，以期能为矿山开采工程提供帮助和指导。

1. 露天矿山的特点露天矿山是指在地表进行开采的矿山，通常采用爆破、钻孔和挖掘等技术。

与地下矿山相比，它有以下特点：(1) 相对开放性：露天矿山的开采过程和结果都是公开的，外界容易观察到。

(2) 低成本：露天矿山采用的设备和技术相对简单，使得开采成本相对低廉。

(3) 环境风险：露天矿山开采容易造成环境破坏和生态灾害，如水土流失、山体滑坡等等。

(4) 限制条件：露天矿山的挖掘深度常受地质条件和矿产状况的限制，且天气等自然条件的影响也较大。

2. 露天矿山开采设计项目初期，需要进行的露天矿山采矿设计主要包括：2.1 矿体分析：分析矿体的地质、矿物、物理性质和采矿条件，以确定采掘方法、采掘矿体的划分、采掘矿体的相对位置等。

2.2 岩石工程设计：对挡矿墙、弃矿堆和运输路线等进行设计，以最大程度地减少因坍塌、稳定度不足、滑坡等维持发生的灾害。

2.3 距离设计：依据矿体类型、运输工具的使用情况、采掘工艺等因素，进行矿山与矿堆距离的设计。

2.4 覆盖土设计：在停止采运区域上进行铺设，以达到抑制沙尘飞扬、防止风雨侵蚀等作用。

在后期的露天矿山开采设计方面，需要考虑的摇分为：挖掘进度的制定、采掘方案的制定、矿山的剥离和运输工艺的改进等。

3. 露天矿山开采设计的技术手段3.1 无人驾驶技术：随着科技的不断发展，无人驾驶技术已经在全球范围内得到广泛的应用，国内也正在逐渐推广使用。

在矿山开采中，无人驾驶技术可以有效提高矿山的效率和安全性，避免人在高风险环境下的工作，同时也可以减少人工成本。

3.2 地质智能技术：正如第一部分提到的，矿山开采必须考虑地质状况。

地质智能技术通过采集地质数据和图像信息等为矿山开采提供决策支持，同时也可以减少人员风险，从而提高了安全性和效率。

目录第一章概述........................................................... 3.1、................................................................. 矿山位置、企业性质和隶属关系 (3)2、................................................................. 矿山范围、矿产资源赋存、工程地质等情况.. (4)2.1矿山范围.................................................... 4.2.2矿产资源赋存................................................. 4.2.3工程地质.................................................... 5.3、................................................................. 矿山现状、特点及存在的主要问题. (6)第二章编制依据........................................................ 6.1、编制依据的文件（批准书、委托书、协议等）； (6)2、................................................................. 编制依据的地质资料及有关矿山安全的基础资料. (6)3、................................................................. 编制依据的法规、规程、标准及技术规范. (7)第三章开采方案........................................................ 8.1、................................................................. 确定开采境界、开采规模和服务年限.. (8)1.1露天开采境界 ................................................... 8.1.2开采规模、服务年限 (9)2、矿床开拓、开采方式92.1矿床开拓.................................................... 9.2.2开采方式................................................... 1.03、采场及工业广场布置103.1采场布置................................................... 1.03.2工业广场布置................................................................ .1 .14、露天开采124.1露天采场最终边坡要素 (12)4.2开采顺序和推进方式 (13)4.3工作台阶要素............................................... 1.34.4开采工艺和爆破方案 (14)4.5运输系统 (21)5、供电、供水、压气、通讯 (24)5.1供电 (24)5.2供水 (25)5.3压气 (25)5.4通讯 (25)5.5供油 (25)6、主要设备 (26)第四章危害安全生产因素分析 (27)1、自然危害因素分析 (27)1.1矿区地质 (27)1.2矿床地质 (29)1.3水文地质条件 (30)1.4工程地质条件 (31)1.5内因火灾倾向 (31)1.6有毒有害物质 (31)1.7其他自然危害因素 (32)2、生产过程危害因素 (32)3、附属设施（炸药库、尾矿库、废石场等）危害因素分析 (33)第一章概述1、矿山位置、企业性质和隶属关系矿区位于广西省北海市XX县XX乡XX村侧XX米处，属XX 村管辖。

地质部分
（一）区域及矿区地质概况
矿层出露的地层以鞍山为主，地质构造较为简单，属单斜构造。

鞍山群按岩性分为千枚岩、夹含铁石英岩。

矿体为厚层状，铁矿床产于千枚岩和混合岩之间，沿走向和倾向，产状和矿石品位变化不大。

（二）矿石地质特征
矿体走向270°～300°，倾向NE，倾角70°～85°。

该矿属沉积变质矿床，矿床由多条矿体组成，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿出露于地表, Ⅰ号矿体控制线长度有9线到24线,全长3080米，地表出露长度约1400米左右，矿层平均厚度约109米，延深超过800米；Ⅱ号矿体分布在Ⅰ号矿体东北部的11线到12线几其附近。

F4～F5号断层之间长度约为400米，水平厚度约为60米左右，延深超过500米，由于受断层影响，矿厚度由两端逐渐减小至尖灭。

矿床矿石平均品位29.76%，矿石普氏硬度系数f=12～16，上盘混合岩普氏硬度系数f=10～12，下盘千枚岩普氏硬度系数f=8～10。

矿石容重为3.3t/m3，岩石容重为2.72t/m3，矿岩松散系数为1.5。

（三）水文地质概况
（四）矿体本身是含水层，大气降水是矿体充水的主要因素。