露天開采程序

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1、第二章 露天開采程序,露天開采是從地表開始逐層向下進(jìn)行的，每一水平分層稱為一個(gè)臺(tái)階。隨著開采的進(jìn)行，采場(chǎng)不斷向下延伸和向外擴(kuò)展，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最終境界。,掘溝,,掘段溝,,水平外擴(kuò),,掘溝,新水平足夠大,第一節(jié) 概述,,最終邊幫,出入溝,地表出口,出入溝,工作幫,工作臺(tái)階：正在開采臺(tái)階。 最終邊幫（非工作幫）： 工作線推到最終境界線的臺(tái)階所組成的空間曲面。 斜坡道或出入溝： 為了運(yùn)輸?shù)V巖，在本臺(tái)階與上一個(gè)臺(tái)階之間修筑的具有一定坡度的運(yùn)輸?shù)馈?第二節(jié) 臺(tái)階幾何要素,一、基本概念 臺(tái)階由坡頂面、坡底面和臺(tái)階坡面組成。,坡頂面,坡底面,坡面,,坡頂線 Bench crest,坡底 線 Bench

2、 toe,Bench angle,Bench height,坡頂線：臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡頂面的交線。 坡底線：臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡底面的交線。 臺(tái)階坡面角：臺(tái)階坡面與水平面的夾角。 臺(tái)階高度：臺(tái)階坡頂面與坡底面的垂直距離。 臺(tái)階寬度：本臺(tái)階的坡頂線與上一臺(tái)階的坡底線之間的距離。,坡頂面,坡底面,坡面,,Bench angle,Bench height,,,二、臺(tái)階高度 一個(gè)礦山的臺(tái)階高度主要與生產(chǎn)規(guī)模、采裝設(shè)備規(guī)格和選別開采等有關(guān)。 采裝設(shè)備包括：牙輪鉆、電鏟（挖掘機(jī)）、汽車、火車等。,臺(tái)階高度應(yīng)不小于挖掘機(jī)推壓軸高度的2/3（以便滿斗）。臺(tái)階高度應(yīng)小于挖掘機(jī)最大挖掘高度（為了挖掘機(jī)的安全）。

3、一般說來，黑色金屬礦山礦體品位變化小，礦體形態(tài)規(guī)則，礦物價(jià)值低，對(duì)選別開采要求低，其臺(tái)階高度為1015米，而有色金屬礦山對(duì)選別開采要求高，臺(tái)階高度為610米。,選別開采：在開采過程中能能將不同品位和類型的礦石及廢石進(jìn)行區(qū)分開采。,三、臺(tái)階坡面角 臺(tái)階坡面角與礦巖穩(wěn)定性有關(guān)。 巖石普氏系數(shù)f 臺(tái)階坡面角（度） 814 7075 38 6070 13 5060 四、工作平臺(tái)與安全平臺(tái) 工作臺(tái)階（工作平臺(tái)）：正在被開采的臺(tái)階。 爆破帶：工作臺(tái)階上正在被爆破、采掘的部分。其寬度為爆破帶寬度（或采區(qū)寬度）。 臺(tái)階的采掘方向：挖掘機(jī)沿采掘帶前進(jìn)的方向

4、。 臺(tái)階的推進(jìn)方向：臺(tái)階向外擴(kuò)展的方向。,安全平臺(tái)：在開采過程中，工作平臺(tái)不能一直推進(jìn)到上各臺(tái)階的坡底線位置，而是應(yīng)留下一頂寬度。留下的這部分叫安全平臺(tái)。 作用：收集上部臺(tái)階滑落的碎石和阻止大塊巖石滾落。 安全平臺(tái)寬度一般為2/31個(gè)臺(tái)階高度。 工作平盤的寬度包括采區(qū)寬度和安全平臺(tái)寬度。 最小工作平盤寬度：剛剛滿足采運(yùn)作業(yè)需要的空間的寬度，如圖15-23 安全擋墻：在工作平盤的外沿用隨時(shí)堆筑的一道安全擋墻。如圖15-5。,第三節(jié) 掘溝,汽車運(yùn)輸掘溝和鐵路運(yùn)輸掘溝、無運(yùn)輸掘溝。把汽車運(yùn)輸掘溝稍作擴(kuò)展即可得到鐵路運(yùn)輸掘溝。 一、深凹露天礦掘溝（如圖15-6） 掘溝工作分兩段進(jìn)行：首先挖掘出入溝，

5、建立上下兩個(gè)臺(tái)階水平的運(yùn)輸聯(lián)系；然后開掘段溝，為新水平臺(tái)階的開采推進(jìn)提供初始作業(yè)空間。 出入溝的坡度：100t以上的大型汽車的出入溝坡度為810% ，臺(tái)階高度為12米，坡度為8%時(shí)的出入溝坡長(zhǎng)為150米左右。,出入溝和段溝的爆破：如圖15-7。 出入溝爆破的炮孔深度逐漸增加，而段溝爆破的炮孔深度不變。如圖15-7。 溝底寬度：盡量減小掘溝工作量，所以，溝底寬度盡量小一些。 最小溝底寬度：滿足采運(yùn)基本的作業(yè)空間要求的寬度。它與電鏟的作業(yè)技術(shù)規(guī)格，采裝方式與汽車的調(diào)車方式有關(guān)。 電鏟中線采裝作業(yè)的所需的最小溝底寬度Wdmin ，如圖15-8。 Wdmin = 2 G G電鏟站立水平挖

6、掘半徑。 中線采裝：電鏟沿溝的中線移動(dòng)， 向左中右三方向挖掘。,電鏟雙側(cè)交替采裝方式：電鏟沿左右兩側(cè)前進(jìn)。此種方法電鏟移動(dòng)頻繁，作業(yè)效率低。 最小溝底寬度，如圖15-9： Wdmin = G + K K電鏟尾部回轉(zhuǎn)半徑。 汽車溝內(nèi)調(diào)車方式的溝底寬度WD ，， 折返調(diào)車： WD = R + L + d/2 + 2e（如圖15-10） 環(huán)形調(diào)車: WD = 2R + d +2e （圖15-11 ） R汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，（某109噸汽車 R=12.4m) L汽車車身長(zhǎng)度， (L=11.37m) d 汽車車身寬度， (d=6.197m) e 汽車距溝

7、壁的安全距離。1.5m。,二、山坡露天礦掘溝 采場(chǎng)由山坡轉(zhuǎn)為深凹的水平稱為封閉水平，即在該水平上形成閉合圈。如圖15-12。 在閉合圈以上的采場(chǎng)部分為山坡露天采場(chǎng)。 在閉合圈以下的采場(chǎng)部分為深凹露天采場(chǎng)。 山坡露天礦的開采也是逐層往下進(jìn)行的，但不需要在平地向下掘溝，只需要在山坡適當(dāng)位置拉開初始工作面就可以進(jìn)行新臺(tái)階的推進(jìn)。 山坡露天礦掘溝只在山坡的一面單壁溝。 如圖。溝底寬度WD（如圖15-12）： WD = G + T + e （電鏟挖掘半徑+ 履帶外緣至回轉(zhuǎn)中心距離+ 安全距離）,第四節(jié) 臺(tái)階的推進(jìn)方式,掘溝為一個(gè)新臺(tái)階的開采提供了運(yùn)輸通道和初始作業(yè)空間，采用汽車運(yùn)輸時(shí)，在掘溝完成

8、后，可以立即以扇形工作面形式向外推進(jìn)。 如圖15-15。 采區(qū)長(zhǎng)度：劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開采的工作線長(zhǎng)度。 新水平準(zhǔn)備：從新水平掘溝開始到工作臺(tái)階達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的過程。 臺(tái)階推進(jìn)方式主要包括：采掘方式和工作線布置。,一、采掘方式及工作平盤參數(shù) （一）垂直采掘 電鏟的采掘方向垂直于臺(tái)階工作線走向(即采掘走向)。如圖15-16。 優(yōu)點(diǎn)：電鏟裝載的回轉(zhuǎn)角度小，從而裝載效率高。 缺點(diǎn)：汽車在電鏟周圍調(diào)車，需要有較大的工作平盤寬度。 （二）平行采掘 電鏟的采掘方向平行于臺(tái)階工作線走向(即采掘走向)。 1、單向行車不調(diào)頭平行采掘，如圖15-17。,優(yōu)點(diǎn)：調(diào)車簡(jiǎn)單，工作平盤只需要設(shè)單車道。 缺

9、點(diǎn)：電鏟回轉(zhuǎn)角度大，需要兩個(gè)出口（即雙出入口），增加掘溝工作量。 2、雙向行車折返調(diào)車平行采掘如圖15-18 優(yōu)點(diǎn)：只需要一個(gè)出入溝。 缺點(diǎn)：需要設(shè)置雙車道。 單點(diǎn)裝車，如圖15-18。存在車等電鏟或電鏟等車的現(xiàn)象。 雙點(diǎn)裝車，如圖15-19?？朔说却F(xiàn)象，但需要有較寬的工作平盤。,3、單向行車-折返調(diào)車-雙點(diǎn)裝車， 如圖15-20 4、雙向行車-迂回調(diào)車-單點(diǎn)裝車，如圖15-20。 （三）采區(qū)寬度與采掘帶寬度 采區(qū)寬度：爆破帶的實(shí)體寬度。 采掘帶寬度：是挖掘機(jī)一次采掘的寬度。 一次爆破兩次采掘，如圖15-21a 一次爆破一次采掘，如圖15-21b。 采掘帶寬度AC ：保證電鏟外轉(zhuǎn)小于

10、900，內(nèi)轉(zhuǎn)小于300，因此, AC = (11.8) G G電鏟站立水平挖掘半徑。,爆堆寬度b 與采區(qū)寬度WC 之間的關(guān)系: b 爆堆寬度； KS 礦巖爆破后的松散系數(shù)， WC 采區(qū)寬度， H 臺(tái)階高度， Hb 爆破后臺(tái)階高度， 爆堆形態(tài)系數(shù)(01) 。,(四）最小工作平盤寬度 最小工作平盤寬度：指剛好滿足采運(yùn)設(shè)備正常作業(yè)要求的工作平盤寬度。它與設(shè)備尺寸、采掘方式、供車方式有關(guān)。 單向行車、不調(diào)頭供車的平行采掘方式時(shí)的最小工作平盤寬度Wmin ：如圖15-23 Wmin = G + B + d/2 + e + s G 挖掘機(jī)站立水平挖掘經(jīng)半徑； B 最大卸載高度

11、時(shí)的卸載半徑 d 汽車車體寬度； e 汽車到安全擋墻的距離， s 安全擋墻的寬度。 例15-1，G=10.75m, B=13.87m, d=6.2m, e=1.5m, s=3.5m, W=33.3m,采用折返調(diào)車， 單點(diǎn)裝車，則最小平盤寬度Wmin 如圖15-24 Wmin = R+ d/2 + L + 2e + s R 汽車轉(zhuǎn)彎半徑， d 車體寬度， L 車體長(zhǎng)度， e 安全距離， s 安全擋墻寬度。,采用折返調(diào)車， 雙點(diǎn)裝車，則最小平盤寬度Wmin 如圖15-25。 Wmin = 2R+ d + 2e + s R 汽車轉(zhuǎn)彎半徑， d 車體寬度， L 車體長(zhǎng)度， e 安全距離， s

12、 安全擋墻寬度。,二、工作線的布置方式 依據(jù)工作線的方向與臺(tái)階走向之間的關(guān)系，工作線可分為：縱向布置、橫向布置和扇形布置。 縱向布置，如圖15-26 橫向布置，如圖15-27 扇形布置，如圖15-28,第五節(jié) 采場(chǎng)擴(kuò)延過程與布線方式,一個(gè)臺(tái)階的水平推進(jìn)，使其所在水平的采場(chǎng)不斷擴(kuò)大，并為其下一個(gè)臺(tái)階的開采創(chuàng)造條件，新臺(tái)階工作面的拉開，使采場(chǎng)得以延深。臺(tái)階的水平推進(jìn)和新水平的拉開，構(gòu)成了露天采場(chǎng)的擴(kuò)展與延深。 一、采場(chǎng)擴(kuò)延過程的一般描述 如圖15-29所示。,1、在境界線的一端沿礦體走向掘出入溝， 2、在溝底以扇形工作面推進(jìn)工作線， 3、當(dāng)溝底暴露面積足夠大時(shí)，在新水平 最終邊幫位置掘出入

13、溝到下一水平。 4、循環(huán)此工藝過程得到最終境界。 緩沖平臺(tái)：在出入溝之間留下的一段水平（或坡度很緩）道路。 緩沖平臺(tái)的作用：減少陡坡的持續(xù)長(zhǎng)度，以免重車在陡坡上連續(xù)行駛時(shí)間過長(zhǎng)，引起引擎過熱和加速機(jī)械磨損。 緩沖平臺(tái)的坡度一般小于3%，長(zhǎng)度80米左右。,幾個(gè)平臺(tái)留一個(gè)緩沖平臺(tái)。 當(dāng)縱坡坡度為8%時(shí)，連續(xù)陡坡坡長(zhǎng)應(yīng)限制在350米。 二、布線方式 如圖15-29。按線路的形式，線路布置方式分：螺旋布線和迂回布線 螺旋布線：臺(tái)階的出入溝沿最終邊幫成螺旋狀布置的線路布置。 迂回布線：出入溝以迂回的方式布置在采場(chǎng)一側(cè)的非工作幫上的線路布置。 按線路固定與否分為：固定式布線和移動(dòng)式布線。,固定式布線

14、：每一個(gè)新水平的掘溝位置選在最終邊幫上，出入溝固定在最終邊幫上部在改變位置， 移動(dòng)式布線：出入溝布置在采場(chǎng)中間，在臺(tái)階推進(jìn)過程中，出入溝始終保留在工作幫上，隨工作幫的推進(jìn)而移動(dòng)，直至到達(dá)最終邊幫位置才固定下來。如圖15-30 。 三、并段 每一個(gè)臺(tái)階推進(jìn)到最終邊幫時(shí)，均與上部臺(tái)階之間留有安全平臺(tái)。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常在最終邊幫上每隔兩個(gè)或三個(gè)臺(tái)階留一個(gè)安全平臺(tái)，將安全平臺(tái)之間的臺(tái)階合并為一個(gè)“高臺(tái)階”，稱為并段。如圖15-32。 一般，每并入一個(gè)臺(tái)階，安全平臺(tái)的寬度增加1/3左右。若最終邊幫角大于最大允許邊幫角時(shí)，需要增加安全平臺(tái)寬度。,第六節(jié) 幫坡形式與幫坡角,在采場(chǎng)的擴(kuò)延過程中，會(huì)形成各種

15、各樣的幫坡。 一、工作幫坡角 工作幫：是由工作臺(tái)階組成的邊幫，并隨臺(tái)階的推進(jìn)而向最終邊幫（非工作幫）靠近。 工作幫坡角：最上一個(gè)工作臺(tái)階的坡底線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連線的假想斜面與水平面的夾角。如圖15-33 中虛線。 工作幫坡角對(duì)露天礦開采壽命期內(nèi)的剝巖量變化有很大影響。 如圖15-34。, 工作幫坡角； 臺(tái)階坡面角。 增加臺(tái)階高度或減小工作平盤寬度可以使工作幫坡角變陡。但是，臺(tái)階高度受到設(shè)備的制約，工作平盤寬度又必須滿足采運(yùn)設(shè)備的要求。采用組合臺(tái)階可以提高工作幫坡角。 二、組合臺(tái)階 組合臺(tái)階是將若干個(gè)（一般4個(gè)左右）臺(tái)階組成一組，劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開采。這組臺(tái)階稱為一個(gè)組合單元。如

16、圖15-35。,組合單元內(nèi)的工作幫坡角：最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連成的斜面與水平面之間的夾角。 WS 安全平臺(tái)的寬度； W工作平盤的寬度； n組合臺(tái)階個(gè)數(shù)， H臺(tái)階高度； 臺(tái)階坡面角,三、各種幫坡形式 1、只有安全平臺(tái)時(shí)的邊幫，如圖15-36。 從最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線到最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的斜面與水平面的夾角叫該段邊幫的總幫坡角。 2、具有道路的一段邊幫，如圖15-37。 道路會(huì)使幫坡角變緩。 3、具有一個(gè)工作臺(tái)階的一段邊幫，如圖15-38。 4、具有道路和工作平盤時(shí)的邊幫，如圖15-39。 5、兩個(gè)組合單元進(jìn)行組合的臺(tái)階邊幫如圖15-40 6、三個(gè)臺(tái)階并段的最終邊

17、幫，如圖15-41。,第七節(jié) 生產(chǎn)剝采比,生產(chǎn)剝采比（幾何生產(chǎn)剝采比）SRH：露天生產(chǎn)過程中某一時(shí)段（或某一開采區(qū)域）內(nèi)的巖石量與礦石量之比。單位（巖石） m3/m3 （礦石）。如圖15-42。 累計(jì)生產(chǎn)剝采比SRCumulation：從開采開始到某一深度(或時(shí)間) 累計(jì)采出的巖石量與礦石量之比。如圖15-43。 年生產(chǎn)剝采比SRY：在某一年內(nèi)采出的巖石量與礦石量之比。,從設(shè)備管理角度講：要求生產(chǎn)剝采比波動(dòng)越小越好。因此，生產(chǎn)計(jì)劃中采用均衡剝采比。如圖15-45中的B曲線。 均衡剝采比:經(jīng)過調(diào)整后波動(dòng)比較小的剝采比. 剝采比均衡的結(jié)果往往是將剝離高峰處巖石提前剝離。 優(yōu)化剝采比：礦山總經(jīng)濟(jì)最大

18、的剝采比。 如圖15-45的C曲線。 生產(chǎn)實(shí)踐中，將生產(chǎn)分為幾個(gè)均衡期。如圖15-45。,PV曲線為累計(jì)采礦量與剝巖量的關(guān)系曲線。 在曲線的某一點(diǎn)的切線代表該時(shí)期的生產(chǎn)剝采比。dv/dp。 由于剝采比必須大于實(shí)際累計(jì)剝采比才能采出其中的礦石，所以圖15-45中的PV均衡生產(chǎn)剝采比均在PV累計(jì)生產(chǎn)剝采比之上。圖15-45中分為三個(gè)時(shí)期的均衡剝采比，每個(gè)時(shí)期的dv/dp 為一定值。 從中可看出，前期的均衡剝采比小，中期的均衡剝采比大，后期的均衡剝采比又變小。,第八節(jié) 分期開采,全境界開采：工作幫沿水平方向推進(jìn)到最終開采境界。 缺點(diǎn)：生產(chǎn)初期的剝采比大?；〞r(shí)期長(zhǎng)，初期投資多。 分期開采：將最終開采境界劃分成幾個(gè)小的中間境界（成為分期境界），臺(tái)階在每一分期內(nèi)只推進(jìn)到分期境界。 當(dāng)分期內(nèi)的礦巖將近采完時(shí)，開始下一期內(nèi)的礦巖的剝采工作，即分期擴(kuò)幫。如圖15-46。,分期過渡是分期開采的重要組成。 過渡過早，則會(huì)增加前期剝巖量，若過渡過晚，則會(huì)影響下一期的礦石產(chǎn)量。 如圖15-47。 分期過渡中的擴(kuò)幫常采用組合臺(tái)階開采。 如圖15-48。 自上而下擴(kuò)幫法（尾追式擴(kuò)幫法）：在一個(gè)擴(kuò)幫區(qū)段不分組，采用“尾追式”布置兩個(gè)或多個(gè)工作面的擴(kuò)幫方式。如圖15-49。 擴(kuò)幫開采：在開采第一期的礦石同時(shí)，進(jìn)行第二期的擴(kuò)幫工作。,,,