露天开采境界一

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。

露天开采境界确定方法
露天开采境界确定方法是一种采矿作业中的重要方法，用于指导
露天开采作业的进行。

目前，由于技术进步、露天采矿范围的扩大，
露天开采境界确定的规则日益复杂。

本文从三个方面重点阐述了露天
开采境界确定方法。

首先，在确定露天开采境界之前，必须弄清楚当前露天开采活动
正在开展的矿区的类型，以及经营范围大小，并划定出其区域范围。

通常情况下，按照矿石的自然更新率、采矿现有的技术能力等因素，
将整个矿区分割成一系列较小的矿区。

其次，通过现场测量、影像分析以及GPS定位等技术，确定每个
矿区的边界位置，并将其定义出来，以便在日后的管理和开采中使用。

最后，通过监测和分析，对矿山环境进行不断研究，形成一套针
对不同风险级别的管理措施，以确保露天开采作业的安全稳定。

总之，露天开采境界确定方法是露天开采作业中的重要方法，可
以有效地指导和管理露天开采作业，为实现安全、有效的露天采矿作
业提供强有力的保障。

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 = (Al- Ad) / bA l = Pl- alA d = Pd- ad式中Nj 为经济合理剥采比，t／t；Al，Ad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；Pl Pd分别为露天开采和地下开采的精矿价格，元／t；al为露天开采的精矿成本(不含剥离成本)，元／t；ad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。

境界剥采比 又称增量剥采比。

当露天开采境界延深深度为h 时，其周界增加的废石量△V 与增加的矿石量△Q 之比(图1a)。

用境界剥采比N k 在地质横剖面图上计算开采境界深度。

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。

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。

一建矿业实务记忆口诀
1. 地下水类型：上层滞水、潜水、承压水；按埋藏条件：包气带水、潜水、承压水；按矿化程度分：淡水、微咸水、咸水、盐水、卤水。

记忆口诀：上学前搞（5个字代表：上层滞水、潜水、承压水、包气带水、潜水）一（1个字代表：淡水）单挑卤（3个字代表：盐水、卤水）。

2. 直接顶稳定性分级：一级特别稳定、二级稳定、三级中等稳定、四级不稳定。

记忆口诀：稳定直接一（1个字代表：特）二（2个字代表：稳）三（3个字代表：中）四（4个字代表：不）。

3. 露天开采境界：垂直境界、水平境界、最终边坡。

记忆口诀：手机充值（3个字代表：垂直境界）后，水平解封（4个字代表：水平境界）了，最终刷（3个字代表：最终边坡）评。

4. 地下气矿开采技术条件比较表里有个表格，要记住哪些适合采用单纯排水降压开采，哪些适合采用带压开采。

记忆口诀：带压开采要慎重，适合采用就几种，三软煤层不适宜，有疑积水须禁忌。

另外中硬覆岩也注意，采空水域莫逾越。

超过一缓二近三。

记忆口诀解释：
“带压开采要慎重”代表有底板等高承压水时带压开采要慎重；“适合采用就几种”代表适合采用就几种排水降压开采方式；“三软煤层不适宜”代表三软煤层不宜采用带压开采；“有疑积水须禁忌”代表有疑似积水时要禁忌；“另外中硬覆岩也注意”代表中硬覆岩地带压开采也要注意；“采空水域莫逾越”代表采空水区域不要超过；“超过一缓二近三”具体参考表格，说的是不同的导水裂隙带高度超过煤层采出厚度的倍数不同而采取不同的措施。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
露天开采境界设计规范
1 最终边坡要素的确定，应符合下列规定：（1）台阶高度的确定应符合下表1 的规定；表1 台阶高度矿岩性质采掘作业方式台阶高度m 松软的岩土机械铲装不爆破不大于机械的最大挖掘高度坚硬稳固的矿岩爆破不大于机械的最大挖掘高度的1.5 倍砂状的矿岩人工开采不大于1.8 松软的矿岩不大于3.0 坚硬稳固的矿岩不大于6.0 注：挖掘机或装载机铲装时，爆堆高度不应大于机械最大挖掘高度的1.5 倍。

（2）台阶坡面角宜按表
2 的规
定选取；表2 台阶坡面角普氏系数f 14～8 7～3 2～1 台阶坡面角（°）75～70 65～60 60～45 注：表中取值可根据节理、裂隙和层理等发育条件及逆边坡方向或顺边坡方向进行调整。

（3）安全平台宽度不应小于3m；最终台阶并
段时，可不设安全平台；（4）每隔2 个～3 个安全平台应设一个清扫平台。

人工清扫时，清扫平台宽度不应小于6m；机械清扫时，清扫平台宽度应按设备
要求确定，但不应小于8m；（5）露天矿最终边坡采用多台阶并段时，并段数不应大于3 个。

2 经济合理剥采比的确定方法，应符合下列规定：（1）经济合理剥采比宜采用盈利比较法计算；（2）当矿石价值不高，地下开采有盈利时，可采用成本比较法计算；（3）只适宜露天开采的矿床，可采用价格法计
算经济剥采比。

3 露天开采境界的圈定，应符合下列规定：（1）境界剥采比。

露天开采境界的原则和方法研究摘要：露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。

露天矿最终边坡角、开采境界底部宽度及底部位置、开采境界深度对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。

本文在总结露天开采特点的基础上，对露天开采境界的原则和方法进行了详细研究论述，分析了影响露天开采境界的几个要素及其确定方法。

最后对确定露天开采境界的步骤进行了研究。

文章为露天开采境界的确定和优化提供了理论依据。

关键词：露天开采；开采境界；开采方法；境界优化1 露天开采的特点露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。

露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。

这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。

基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点：（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。

机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。

（2）劳动生产率高。

（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能（4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。

（5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低。

（6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安全。

（7）劳动条件较好，工作也较安全。

（8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。

（9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。

（10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。

开采境界的圈定是露天矿山开采设计的基础，也是矿床经济、安全、高效开发的前提。

长期以来，各国矿业领域专家学者对开采境界优化问题做了持续的研究和探索，获得了众多研究成果。

然而，由于露采矿山面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布以及多变的经济参数等一系列非线性动态问题，最优境界的确定显得尤其困难。