1、BINHAM CANYON (美国),BINHAM CANYON (美国),采 剥 量：48 (万吨/日)。 处 理 量：16 (万吨/日)。 年产铜量：30.5 (万吨)。 人 员 ：1300人。 投产时间：1906年。 矿石储量：10.2 (亿吨)。 平均品位：0.66% Cu。,砂矿开采,http:/ 2安全平台 3清扫平台 4运输沟道 、最终帮坡角； GF露天采场的下部最终畀线 H露天采场最终开采深度 AB露天采场的上部最终境界线 ABGHF露天采场的最终境界,露天采场组成要素,1.台阶：,露天开采时，通常把被开的矿体划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采。当有两个或两个以上的水平
2、分层同时开采时，上、下分层之间需保持一定的超前距离。在开采过程中和开采终了时在空间形成台阶状。这些台阶状的工作面称为台阶。台阶是露天采场的基本构成要素，也是进行独立开采作业的单元体。,2.工作平台：各台阶的水平部分3.安全平台：采场边界为了保证下部生产平台的安全和边帮的稳定性而保留的。4.清扫平台：每隔个2-3个安全平台设一清扫平台5.运输沟道：地面与各水平分层之间的运输道路,露天开采四大工艺,露天开采开采工艺,1. 生产控制系统 2. 表土、废石剥离 3. 凿岩 4. 防尘 5. 爆破 6. 装载 7. 运输 8. 矿石处理,第一节 穿孔作业,一、穿孔方法与穿孔设备穿孔方法：热力破碎穿孔和机
3、械破碎穿孔两种方法。穿孔设备：火钻、潜孔钻、牙轮钻、凿岩台车。目前主要应用设备：牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。,二、牙轮钻机目前，80%的露天金属矿山使用牙轮钻机穿孔。牙轮钻机的优点：穿孔作业效率高、作业成本低、机械化程度高、适用于各种硬度的矿岩中穿孔。,三、潜孔钻机潜孔钻机适用于中小型矿山。该种型号的钻机的工作原理是冲击回转式风动凿岩。,第二节 爆破作业,爆破是露天矿开采的第二个工艺环节，通过爆破作业，将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续采装作业提供工作条件。爆破成本约占1520%，对爆破工作的要求： （1）适当的爆破储备量，以满足挖掘机连续作业的要求，一般要求每次爆破的矿岩量应
4、能满足挖掘机510昼夜的采装量。 （2）有合理的矿岩块度，以提高后续工序的作业效率，是开采总成本最低。,（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底； （4）无爆破危害。在矿山生产期间，爆破作业主要有三种： 一、基建剥离爆破露天矿基建期，为了剥离矿体上覆岩石，平整作业场地进行的大爆破，既基建剥离爆破。基建剥离爆破方式： 破碎松动爆破特点：爆破后岩体大部分破碎在原地形成爆堆，少部分岩体产生位移。,（2）抛掷爆破。特点：岩体经爆破破碎后发生较大的位移。并且在装药硐室处形成爆破漏斗。根据抛掷程度有：抛扬爆破、抛塌爆破；根据抛掷方向有：定向爆破。大爆破设计原则及要求： （1）经济合理性原则。 （2）
5、爆破设计要求。尽量为后续工作创造良好条件 （3）爆破质量要求。爆堆形态及分布符合要求，大块率低。 （4）爆破安全要求。,二、生产台阶正常爆破生产台阶正常采掘爆破是在每一个生产台阶分区依次进行的爆破。 （一）生产台阶正常采掘爆破方法(1)浅孔爆破(2)深孔爆破(3)药壶爆破(2)外敷爆破。,浅孔爆破：大型矿山的辅助性爆破，如开出入沟、修路、处理根底及不合格大块等，其直径在50mm左右。 药壶爆破：可以克服较大的底盘抵抗线，减少钻孔工作量，通常在工作困难的条件下使用,深孔爆破：露天矿台阶正常采掘爆破常用的方法。 多排孔微差爆破。 根据台阶前是否有渣堆，台阶采掘爆破又可以分为 (1)清渣爆破 (2)
6、压渣爆破。,起爆方式与起爆网络露天台阶爆破多采用多排孔爆破。 起爆方式分可归为两类：多排孔齐发爆破多排孔微差爆破(延时爆破）。,三、临近边坡的控制爆破 （一） 预裂爆破 pre-splitting 在一个台阶向边帮台阶过渡时，在紧邻边帮的最后一排孔布置预裂孔，在正常台阶爆破之前爆破预裂孔，形成预裂面，以减小爆破对最终边帮的震动破坏作用。,影响预裂爆破效果的主要参数： （1）预裂孔的孔间距：a = ( 716)D。孔间距一般小于正常爆破时的孔间距。 （2）孔径与装药不耦合系数：钻孔直径与药包直径之比值。若岩石的抗压强度小，则装药的不耦合系数要求大。 （3）线炸药密度：即每米炮孔的装药量。,预裂孔
7、直径多为100200mm的潜孔钻机所钻的孔，或6080mm凿岩台车钻的预裂孔。 预裂爆破的实质：炸药的爆炸气体产物作用在孔壁上的压力不超过孔壁岩石的动载抗压强度，依靠相邻预裂炮孔内的压力同时作用使预裂炮孔沿线上的岩石产生应力叠加和集中而导致炮孔出现拉伸断裂。,（二）缓冲爆破缓冲孔位于预裂孔和生产炮孔之间的一排孔。 特点：孔网参数略小于生产炮孔，且孔底不设超深，装药量也小于生产炮孔的装药量, 缓冲孔与预裂孔同时起爆，或略迟于预裂孔起爆。,（三）光面爆破在欲爆区域的边缘或边界线上穿凿一排较密集的炮孔，控制该排炮孔的抵抗线与孔装药量，以使其爆破后沿炮孔中心连线形成破裂带，而获得较平整的破裂面。一般，
8、光面孔的孔间距应小于其抵抗线，通常取抵抗线的0.8倍。装药不耦合系数应与预裂爆破相同或略小，线装药密度应与预裂爆破相同或略大。,第三节 采装与运输,采装与运输是密不可分的， 两者相互影响、相互制约。目前采装运输工艺的发展趋势主要体现在采运设备的大型化，采装与运输环节的一体化与连续化，以及计算机自动化。,一、采装作业与采装设备采装作业：利用装载机械将矿岩从较软弱的矿岩或经爆破破碎后的爆堆中挖取，装入某种运输工具内或直接卸至某一卸载点。loading: using the transportation equipment hauling the ore or waste to the destin
9、ation.采装作业的机械设备：单斗挖掘机（电铲）、索斗铲、前装机。金属矿山主要使用单斗挖掘机（电铲）。如图18-15所示。electric Shovel, dragline, front-end-loader.,挖掘机采装工作,Porgera Mine, Papua New Guinea,前装机装载,三、提高挖掘机生产能力的途径(1)结合矿山的设计生产能力，合理选择挖掘机自身的设备规格与技术规格。 (2)优化爆破设计、改善爆破质量，以提高挖掘机装载效率与满斗系数。 (3)通过技术培训，提高挖掘机操纵人员的工作水平和熟练程度，进而提高挖掘机的工作效率与生产能力。 (4)合理选择挖掘机的采装方式
10、与运输设备的供车方式，以缩短挖掘机工作循环时间。,四、运输作业与运输设备运输作业是采装作业的后续工序，其基本任务是将已装载到运输设备中的矿石运送到储矿场、破碎站或选厂，将岩石运往废石场。露天矿运输方式：汽车运输、铁路运输、胶带运输、斜坡箕斗提升运输以及联合运输方式。汽车运输的爬坡能力大，机动灵活，运输线路通过的平面尺寸小，运输周期较短，在现代矿山广泛使用。,Steep grades can reduce or eliminate a drivers margin for error, especially if there is a lapse in equipment maintenance
11、 or if a truck is overloaded.,Minimize Steep Grades,露天矿铁路运输,露天矿胶带运输,铁路运输存在爬坡能力小等缺点，一般适用于矿体埋藏较浅的矿体，或者在矿体上部使用铁路运输，在坑底使用汽车运输的联合运输方式。目前，胶带运输的爬坡能力大，能实现连续或半连续作业，自动化水平高，运输生产能力大，运输费用低，所以在露天矿的使用日趋广泛。,五、矿用汽车的性能评价 （一）矿用汽车的性能评价 1、重量利用系数：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11.73，该值越大，表明汽车设计越好。运行经济性越好。 2、比功率与比扭矩比功率：发动机所发生的
12、最大功率与汽车的总重量之比。矿用汽车的比功率大约为4.636.03 kw/t，该值越大，车辆的动力性能越好，但燃油的经济性越低。比扭矩：发动机最大扭矩与汽车自重之比。该值越大，车辆的动力性能越好，但燃油的经济性越低,矿山GPS车辆智能调度系统,主要解决卡车运输过程中的无序问题，保证生产调度合理、按计划完成任务；减少人为因素，杜绝作弊现象，消极怠工情况；减少轮胎磨损，节约油耗、减少运距、杜绝窜铲、偷油、偷矿、超速等管理漏洞；加强人员、设备、加油、维检管理。 计量统计真实可查，历史轨迹回放可以得知往日行车过程及路线；方便事故调查与产量核对。从各个角度实现采矿运输作业的节能提产，降低生产成本，增加企
13、业利润。 包括：矿区车辆总调度，现场分调度、无线通讯、GPS车载终端，GPS监控平台软件等在内的车辆智能调度系统，对采矿场范围内的主要车辆进行实时优化调度。,六、采运设备的合理选型与配比采装与运输设备的选型是露天开采设计中的重大决策问题。 （一）挖掘机的选型单斗挖掘机的选型要根据矿山规模、矿岩年采剥总量、开采工艺、矿岩的物理力学性质、设备的供应情况等确定。特大型矿山选用810立方米或更大的挖掘机，大型矿山一般选用410立方米挖掘机，中型矿山的挖掘机斗容为24立方米。小型矿山，为12立方米。,第四节 排岩工程,排岩工程：将剥离下的废石运输到废石场进行排弃。目前，露天排岩技术发展趋势： （1）采用
14、高效率的排岩工艺与排岩设备，提高排岩强度。 （2）提高堆置高度， （3）适时进行废石场的复垦。,一、废石场的位置及要素 （一) 废石场的位置选择经济原则：折算到单位矿石的排岩成本最低。内部废石场：把剥离下的废石直接排弃到露天采场内部的采空区。这是一种最经济的排岩方案。外部废石场：把剥离下的废石排弃到露天采场外的一个或多个废石场。,废石场的选择： （1）不占或少占良田， （2）近量靠近露天坑， （3）近量采用内部废石场， （4）废石场设置在居民下风侧 （5）废石场避免山洪和河流的冲洗， （6）剥离下的可利用的岩石要单独堆放， （7）多出入口的露天坑，设置多个废石场， （8）废石场要有利于将来复垦
15、。,（二）废石场的堆置要素 1.废石场的堆置高度废石场的阶段高度：排土台阶坡顶线至坡底线之间的垂直距离。废石场的堆置高度：个排土台阶高度之和。 2.堆置阶段的平盘宽度废石场堆置宽度满足上下两相邻排岩台阶同时进行排岩工作时互不影响。 3.废石场容积的确定 （1）有效容积:,Vy 废石场的设计有效容积，m3 VS 剥离岩土的实方数，m3 KS 岩土的松散系数，1.11.4 Kc 岩土下沉系数，1.011.35,(2) 废石场的设计总容积 V = K1 VYK1 容积的富裕系数，1.021.05二、废石场的排弃工艺当采场小，可以直接使用挖掘机直接将岩石倒入内部采场。一般情况下，需要使用运输方式进行排
16、岩作业。,排岩工艺有：铁路运输排岩、公路运输排岩、胶带运输排岩 （一）汽车-推土机排岩工艺汽车运输废石到废石场后进行排卸，推土机推排残留废石，平整排土工作台阶、修筑安全车挡及整修排岩公路。优点：机动灵活、爬坡能力大、可在复杂的排岩场地作业，适合该台阶排土。 （二）铁路运输排岩工艺由铁路机车将剥离下的废石运送至废石场，翻卸到指定地点，再应用其他的移动设备进行废石的转排工作。,1.挖掘机排岩采用铁路运输的矿山广泛采用挖掘机转排岩石。如图18-18， 优点： （1）受气候影响小，剥岩设备效率高 （2）移道步距大，线路质量好 （3）每米线路的废石容量大， （4）排岩平台稳定性好， （5）场地的适用性强
17、， （6）可在排岩过程中进行运输线路的涨道， 缺点： （1）挖掘机投资设备较高， 耗电量大， 排土成本相对较高。 （2）运输机车需要定位翻卸废石和等待挖掘机转排，降低了运输设备利用率。,缺点： (1)排土台阶高度受限制， 一般为1012m, (2)移道步距较小，两次移道间的容土量较小，需要设置多条排土线。 3.推土机排岩列车卸载后，由推土机把岩石推至排岩工作台阶以下。排土成本较高，国内应用小。 4.前装机排岩优点：机动灵活、排岩宽度大， 运距长、安全可靠。缺点：当排岩运距增大时，排岩效率低。,（三）胶带运输机-胶带排岩机排岩工艺流程：汽车将废石运送至设置在采场最终边帮上的固定或移动式破碎站进行
18、废石的粗破碎，破碎后的废石被卸入胶带运输机，由胶带运输机运送至废石场再转入胶带排岩机进行排卸。如图18-22 优点：运输成本低、自动化程度高。与汽车相比，耗能小，维修费用低，设备利用率高。增大了废石排岩段高，减小了废石场的占地面积。缺点：初期投资大，生产管理严格，胶带易磨损，工艺灵活性差。,三、废石场的危害防治和复田 （一）废石场的危害及其防治 危害：废石场滑坡危害， 废石场环境污染。 防治措施： （1）改进工艺，稳定排土场。 （2）积极处理软岩基底， （3）废石场的疏干排水 （4）设护坡挡墙，防止废石场滑坡 （5）形成废石场植被 （二） 废石场的污染及其治理污染：粉尘、毒气和酸雨。,治理措施
19、：传统措施是在采场运输线路及废石场进行喷雾洒水，达到降尘目的。酸性水的控制方法一般采用中和法， （三）废石场复垦土地复垦：把被破坏和荒芜的土地重新利用。主要内容： （1）废石场堆的形态整治 （2）表土的采集、存储和复田 （3）铺垫表土 （4）在整治好的废石场进行再种植。,1.2 开拓方案设计的影响因素,矿床赋存的自然条件。这是拟定可行开拓方案的主导因素。开采技术条件：包括露天开采境界的尺寸、生产规模、工艺设 备类型、矿床开采程序、矿区总平面布局形态等。 经济因素：包括国家有关的技术、经济政策，设备的供给条件、 矿山建设速度及矿石产量的要求、矿山开采年限等。,1.3 矿床的露天开拓方法,依据所选
20、取的运输设备，露天开拓方法可归为以下几种： 公路运输开拓； 铁路运输开拓； 联合运输开拓，其中有以下几种联合形式：,公路-铁路联合开拓； 公路(铁路)-破碎站-胶带输送机联合开拓(简称胶带运输开拓)； 公路(铁路)-箕斗联合运输开拓(简称箕斗运输开拓)； 公路(铁路)-平硐溜井联合运输开拓(简称平硐溜井开拓) 。,2 公路运输开拓,公路运输开拓的方法评价 公路运输开拓的坑线布置 汽车运输开拓的合理运距与合理开采深度,2.1 公路运输开拓的方法评价,汽车运输开拓坑线形式较为简单，开拓坑线展线较短，对地形的适应能力强； 公路运输还可多设出入口进行分散运输和分散排土，便于采用移动坑线开拓，有利于强化
21、开采，提高露天矿的生产能力。,2.2 公路运输开拓的坑线布置,公路运输开拓的坑线布置形式，除可依据露天矿的地形条件、采场平面尺寸和开采深度适宜地选择：折返式螺旋式折返与螺旋式联合布线形式外， 还可以采用地下斜坡道开拓形式。,3 铁路运输开拓,铁路运输开拓的方法评价 铁路运输开拓的坑线布置 铁路运输开拓的合理开采深度,3.1 铁路运输开拓的方法评价,吨公里运输费低，约为汽车运输的1/41/3； 运输能力大，运输设备坚固耐用； 开拓线路较为复杂，开拓展线比汽车运输长，因而使掘沟工程量和露天边帮的附加剥岩量增加，新水平准备时间较长。,3.2 铁路运输开拓的坑线布置,铁路运输开拓多采用固定式坑线，多采
22、用折返式、直进折返式、螺旋式及折返螺旋式等形式。 直进式坑线开拓是最理想的开拓形式，但只能适用于开采深度浅、采场走向很大的露天矿； 对于其他形式的露天矿多采用直进式与折返式相结合的坑线开拓形式，也可称之为多水平折返式。 折返站是折返坑线的组成部分，供列车换向和会让之用。,3.3 铁路运输开拓的合理开采深度,铁路运输多为折返坑线开拓，随着矿床开采深度的下降，列车在折返站因停车和换向而使运行周期增加，尤其开采深度大时，因运行周期长而使运输效率明显下降； 只有当矿床埋藏较浅，平面尺寸较大的凹陷露天矿或者在开采深度较大的凹陷露天矿的上部及其矿床走向长、高差相差较小的山坡露天矿，采用铁路运输开拓可取得良
23、好的技术经济效果； 对于凹陷露天矿，单一铁路运输开拓的经济合理开采深度为120-150m，在地表上下可达到300350m。,4 联合运输开拓,概述 铁路-公路联合运输开拓 公路(铁路)-破碎站-胶带运输机联合开拓(胶带运输开拓） 公路(铁路)-箕斗联合运输开拓 公路(铁路)-溜井平硐联合开拓,4.1 概述,铁路运输开拓及其生产工艺所固有的缺点，使其合理的开采深度比较小。 汽车运输受到合理运距的限制，而且随着开采深度的下降，运输效率降低、运营费增加，重车长距离上坡运输，使汽车的使用寿命缩短，故其适用的合理深度也受到限制。 露天矿的生产实际上经常采用各种形式的联合运输开拓方式。,4.2 铁路-公路
24、联合运输开拓,采用公路-铁路联合运输开拓的经济效益比单一铁路运输开拓可提高1316% ，挖掘机效率可提高2025，从而提高了综合开采强度； 公路-铁路联合运输开拓时，转载站是中间环节，一般是采用转载平台、矿仓和中间堆场三种方式进行转载。,4.3 公路(铁路)-破碎站-胶带运输机联合开拓,胶带运输开拓是近年来发展起来的一种高效率、连续、半连续运输的开拓方式，并成为大型露天矿开采的一种发展趋势。 该开拓方式是借助设在露天采场内或者露天开采境界外的带式输送机把矿岩从露天采场运出。 采场内主要采用汽车运输，对于原为铁路运输开拓的露天矿，也可以用铁路运输向破碎站运送矿石，并逐步向公路-破碎站-带式输送机
25、运输开拓过渡。,公路-破碎站-带式输送机堑沟开拓系统,公路-半固定破碎站-带式输送机斜井开拓系统示意图,4 矿石破碎站,2 矿石胶带输送斜井；,1 岩石胶带输送斜井；,3 岩石破碎站；,随着开采深度的下降，破碎站每隔35个台阶移设一次。其合理的移设步距也可按公式确定。HC/（(c1-c2)S）,移动式破碎站胶带运输开拓方式示意图,3 边帮胶带运输机；,4 工作面胶带运输机；,2 转载点；,1 地面胶带运输机；,7 出入沟,6 桥式胶带运输机；,5 移动式破碎机；,胶带运输机在工作面的布置方式示意图,a 工作线较长时；,b 工作线较短时；,4 转载点；,3 桥式胶带运输机；,1 爆堆；,2 移动
26、式破碎机；,7 可回转胶带运输机,6 挖掘机；,5 工作面胶带运输机；,胶带运输开拓的评价,胶带运输机运输能力大，升坡能力大，可达到16。18。，运输线路距离短，约为汽车运距的1/41/5，铁路运距的1/101/5，因而开拓坑线基建工程量小；运输成本低，运输的自动化程度高，劳动生产率高。 由于胶带运输系统中需设置破碎站，破碎站的建设费用高；采用移动式破碎站时，破碎站的移设工作复杂；当运送硬度大的矿岩时，胶带的磨损大；敞露式的胶带运输机易受到恶劣气候条件的损害，因而增大了设备的维护量与维护费用。,4.4 公路(铁路)-箕斗联合运输开拓,此开拓方法以箕斗为主要的运输容器，整个开拓系统包括矿岩转载站
27、、箕斗斜坡道、地面卸载站和提升机装置等。其采场内部需用汽车或铁路与斜坡箕斗建立起运输联系。采场内采剥下的矿岩用汽车或其它运输设备将其运至转载站装入箕斗，提升（对于深凹露天矿）或下放（对于山坡露天矿）至地面卸载点卸载，再装入地面运输设备运至破碎站或废石场。,凹陷露天矿斜坡箕斗开拓系统,斜坡沟道位置设计时应遵循的原则,必须保证斜坡沟道所在位置处的岩石稳定，深凹露天矿一般设在非工作帮或境界的端帮上，山坡露天矿宜设在采矿场境界之外； 应尽量减少斜坡沟道与采场内其它运输线路及管线的交叉点。凹陷 露天矿中，箕斗沟道穿过非工作帮上的所有台阶，切断了各台阶水平的联系，为建立运输联系和向箕斗装载，需设转载栈桥；
28、 为减少运营费，选择地面卸载时，应使地面卸载站与选矿厂或废石 场之间的矿岩运距最短。,4.5 公路(铁路)-溜井平硐联合开拓,此种联合开拓方式通过开拓溜井与平硐来建立露天采矿场与地面之间的运输通道与运输联系 适用于地形复杂、矿床地面高差大的山坡露天矿,溜井平硐开拓系统,5 地形等高线；,4 露天开采境界；,3 公路；,2 溜井；,1 平硐；,溜井平硐开拓的评价,此种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； 溜井还具有一定的贮矿能力，可进行生产调节。 放矿管理工作要求严格，否则易发生溜井堵塞或跑矿事故； 溜井放矿过程中，空气中
29、的粉尘影响作业人员的健康。,露天矿生产能力 与采掘进度计划,一、露天矿生产能力,露天矿生产能力是露天矿设计中的一个重要参数。生产能力的大小直接影响到矿山设备的选型和数量，工业场地建设的规模，矿山的定员，投资的大小，生产成本的高低和矿山服务年限的长短等。 露天矿生产能力包括两个指标：矿石生产能力和矿岩生产能力。露天矿所需的人员和设备等要按矿岩生产能力来计算。矿岩生产能力与矿石生产能力可以通过生产剥采比进行换算：,年采剥总量,露天矿的矿石生产能力应从市场或用户要求，技术上可行和经济上合理等方面予以综合考虑，最后编制采掘进度计划，使之落实。,1.按需求量确定生产能力,按需求量确定生产能力是将成品矿（
30、精矿）的市场需求量换算成原矿产量，即：换算Tj公式：成品矿需求量受许多因素的影响。要克服盲目生产，提高投资的经济效益，就必须对市场的需求量进行预测。需求量要根据国内和国际历年供求实际情况进行统计和分析，在此基础上预测未来的供求关系。同时，还应对技术上的新成就如新材料替代等及时进行预测。,2.按采矿技术条件确定生产能力,露天矿的生产能力常常受到矿山具体的技术条件及技术水平的限制，因此，要从采矿技术条件方面研究矿山可能达到的生产能力。这可以从以下两个方面进行试算。 1）按可能布置的挖掘机工作面数确定生产能力 挖掘机是露天矿的主要生产设备，每个采区工作线布置一个挖掘机工作面。挖掘机选型后，露天矿的生
31、产能力取决于可能布置的挖掘机工作面数，其中可能布置的采矿工作面数决定了矿石生产能力。,同时开采台阶数量,露天矿可能的生产能力为：2）按矿山工程延深速度确定生产能力 露天矿通常用工作线推进速度和矿山工程延深速度两个指标来表示开采强度。对于水平和近水平矿体，除了基建时间以外，一般不存在延深的问题，此时露天矿的生产能力主要取决于工作线水平推进速度。,3.按经济合理条件确定生产能力,对于技术上可能的生产能力，尚需按经济合理条件进行优化，以寻求经济上最佳的生产能力。目前，国内主要是按矿山服务年限加以分析论证。 显然，露天矿合理的服务年限应与主要生产设备的寿命以及矿山工业构筑物、建筑物和后续工业设施的折旧
32、年限相适应。若服务年限过短，除采装运输设备及部分机具可折旧处理外，其他固定资产将提前报废，造成经济损失。,露天开采境界内的矿石工业储量圈定后，原矿的生产能力决定了露天矿的服务年限，两者的关系是：露天矿合理服务年限受诸多因素影响，尤其与矿山生产规模密切相关。,泰勒公式是反应矿石工业储量与矿山经济寿命之间合理关系的经验公式，确定露天矿服务年限时可以参考。 泰勒公式：,二、露天矿生产剥采比,露天矿为了保持一定的生产能力，经济、持续地开采境界内的矿石，就要合理地推进矿山工程。通常，露天矿每个水平分层按先掘出入沟和开段沟再扩帮的程序进行开采。 在开采时间和空间上，上部水平的矿山工程进展先于和超前下部水平
33、；在工程形式和内容上，上一水平扩帮为下一水平掘沟提供条件，上部台阶一般是剥离台阶，而下部台阶一般是采矿台阶。 露天矿除基建时期大量剥离而不采矿或附带采出少量矿石外，正常生产时期都要一边剥离一边采矿，剥离工作必须超前采矿工作。反映采剥关系的数量指标是生产剥采比和储备矿量。,1 .生产剥采比的变化规律,露天开采过程中，工作帮的范围和位置随着矿山工程的进展不断变化，剥离岩石量和采出矿石量也相应变化从而使生产剥采比发生变化。 1）露天矿工作帮 露天矿工作帮及其帮坡角与生产剥采比的变化有密切联系。现代露天矿，根据工作帮坡角的大小，可分为缓帮（80150）和陡帮（160350）两种开采方式。 缓帮开采的特
34、点是，组成工作帮的工作台阶各自独立开采（下图所示）。,因此，每个台阶必须保待正常或最小的工作平盘宽度。缓帮开采的工作帮坡角。可用下式计算：通常h和a是定值，因此随B变化。当BBmin时， = max；当单台阶逐个开采时= min=0。由此可知，B值的改变可以调节 。,随着露天采矿技术的发展及大型设备的使用，出现了陡帮开采工艺，这种开采工艺一般用于剥离台阶。陡帮开采可分为组合台阶开采和倾斜条带开采两种主要形式。 组合台阶开采是把采掘台阶分为若干组，每组由36个台阶组成，其中包括一个作业台阶和若于暂不作业台阶（下图所示）。作业台阶保留工作平盘宽度，其他台阶均保留安全平台宽度。每组台阶一般只配一台挖
35、掘机，自上而下逐个台阶轮流作业，上一个台阶推进预定宽度后，设备转到下一台阶。当一组中的所有台阶均推进到预定位置后，即完成一个开采循环，循环周期一般为35a。,如上图所示，工作平台宽度Bp是扩帮宽度和安全平台宽度之和，该值不能小于最小工作平盘宽度。 根据国内部分矿山的设计资料，Bp=4060m。安全平台宽度b以能截留大部分爆破滚碴为宜，一般为1020m。组合台阶工作帮坡角按下式确定：,2.陡帮开采,主要优点是基建剥离量小、投产早、达产快、初期生产剥采比小。此外，由于推迟了最终边帮岩体的暴露，有利于边帮的稳定与维护。 2）生产剥采比的变化规律 露天矿的采剥工程按一定的工作帮坡角发展时，生产剥采比通
36、常是变化的。下面以一个示例来研究其变化规律。 矿体赋存情况和开采境界如下图所示。采场沿底帮掘沟，工作帮由下盘向上盘推进，矿山工程延深方向与矿体倾向一致。按固定的工作帮坡角开采时，矿山工程延深到各水平的工作帮位置，如图中一组平行的斜线所示。每延深一个水平所采出的矿石量、岩土量及剥采比用下图中的曲线表示。,从这些图示可以看出，工作帮坡角不变时，生产剥采比随着矿山工程的延深而变化。最初只剥离不采矿，随后开始出矿，这时生产剥采比随着矿山工程的延深而不断增大，达到一个最大值后逐渐减小。这个最大值称为剥离洪峰或剥采比高峰。高峰期一般发生在凹陷露天矿工作帮上端接近上部最终境界线的部位。生产剥采比的这种变化是
37、开采倾斜和急倾斜矿体的普遍规律。,工作帮坡角的大小对生产剥采比的演变有较大的影响。例如，在其他条件相同的情况下，工作帮分别按150和300两种方式延深（如下图第一幅），相应的生产剥采比变化曲线如下图第二幅所示。,开采对比,从图示可以看出，工作帮坡角取不同值时，生产剥采比的变化仍然是由小到大，再由大变小。但工作帮坡角较陡时剥离洪峰发生在较大的开采深度。工作帮坡角越小，生产剥采比与分层剥采比的变化曲线越接近，剥采比初期上升较快，剥采比高峰发生较早，然后在一个很长的时间剥采比逐渐下降。反之，工作帮坡角越大，生产剥采比与境界剥采比的变化曲线越接近，即剥采比上升较慢，时间较长，剥采比高峰出现较晚，高峰之
38、后剥采比急骤下降。 综上所述，工作帮坡角越大，初期生产剥采比越小。显然，这对于减少投资、降低初期生产成本、早出矿、多出矿是有利的。,3 .生产剥采比的调整与均衡,1）问题及意义 矿岩生产能力若固定不变，由公式（9-1）可知，矿石产量的大小取决于生产剥采比。由于生产剥采比经常变化，则矿石产量也随之变动。矿石产量的频繁变动对原矿后续加工生产是不利的，故要求矿石产量相对稳定。为了保持矿石产量稳定而让矿岩生产能力随生产剥采比不断变化也不合适，如到剥采比高峰期就要大量增加生产设备和人员，高峰过后又要裁减，这种短期的波动显然是不经济的。因此，提出了调整生产剥采比使之均衡的问题，即让生产剥采比在一定时期内保
39、持稳定，从而使露天矿的设备和产量也相对稳定。,2）调整方法,调整生产剥采比的基本方法是调整工作台阶间的相互位置，即改变工作平盘宽度。若将高峰期剥离量的一部分（V1m3）提前，另一部分（ V2m3 ）推后，这样便削减了剥采比峰值。其减少的剥采比（ nm3/m3）为：改变工作平盘宽度有一定限度。工作平盘宽度减小后不得窄于最小工作平盘宽度。 调整生产剥采比，除了采用改变工作平盘宽度的方法之外，还可以运用改变开段沟长度改变矿山工程延深方向和改变工作线推进方向等方法来实现。,3）均衡分期,生产剥采比的均衡有全期均衡和分期均衡两种方式。前者表示在露天矿整个或主要生产时期按一个均衡生产剥采比进行生产；后者表
40、示按若干不同的均衡生产剥采比进行生产。均衡生产剥采比是指经过调整并在某一时期内保持稳定的生产剥采比。 以下两图表示一个存在年限很长的大型露天矿，分别采用不均衡（300）、分期均衡和全期均衡三种方式时，生产剥采比变化曲线示意图。图中：H、H 、H 表示分期均衡的分期开采深度；n 、n 、n表示各期的均衡生产剥采比；nc为深度H 以上采用全期均衡的均衡生产剥采比。,分期均衡,一般情况下，对于存在年限不长的小型矿山，全期均衡问题不突出。对于大、中型矿山，全期均衡要大量提前剥离，这意味着要把几年甚至十几年后的工程提前投资，这显然是不经济的。因此，大、中型矿山宜采用分期均衡。 均衡生产剥采比的分析和拟定
41、可在矿岩变化曲线V=f（P）图或生产剥采比变化曲线n=f（P）图上进行，也可以采用经验系数法或最大水平分层矿岩量法进行粗略估算。,4.储备矿量,露天矿储备矿量亦称生产准备矿量，是指开拓和剥离为采矿所准备的矿量。对于生产矿山，保有一定的储备矿量，是维持正常生产的可靠方法。对于基建矿山，其采剥工程的基建投资是按投产或达产时应保有的储备矿量所需的工程量拨付的，因此储备矿量也是关系到基建投资的重要指标。目前，国内金属矿山、非金属矿山和化工原料矿山倾向于将储备矿量划分为开拓矿量和回采矿量两级。,1）开拓矿量 指开拓工程已完成，主要运输枢纽已形成，并具备了采准工作条件的新水平底部标高以上的矿体矿量。 2）
42、回采矿量 指位于采矿台阶最小工作平盘宽度以外，其上部和侧面已被揭露的矿体矿量。回采矿量是开拓矿量的一部分。 两级储备矿量的演化及图示见下表。,储备矿量过多，意味着过早进行开拓和剥离工作，会积压生产资金。因此，应该有一个能满足持续生产的合理储备矿量数值。这一指标可用露天矿按一定的生产能力开采的年数和月数来表示，称为储备矿量保有期或保有时间。 储备矿量保有期可以根据矿山的矿体赋存状况、开拓运输方式、采装运输设备作业空间等因素核定。一般情况下，回采矿量保有期为36个月，开拓矿量保有期为12年。 新建矿山投产时，开拓矿量和回采矿量保有期分别按设计规模和投产年年产量计算。,三、露天矿采掘进度计划的编制,
43、露天矿采掘进度计划是用图表形式表示设计或生产矿山采掘工程发展的时间进度、空间位置和数量指标及其相互关系的综合性文件。通过编制采掘进度计划，对初步拟定的矿山生产能力、均衡生产剥采比和储备矿量保有期予以验证及修正，并安排落实。因此，采掘进度计划要在全面系统地研究露天矿剥采关系、生产能力协调和各生产工艺配合的基础上编制。,采掘进度计划分长远计划和生产作业计划。 1）长远计划 设计中以年为单位编制的采掘进度计划称为长远计划。它的主要任务是确定露天矿基建工程量、基建时间、投产和达产时间、均衡生产剥采比、矿石与矿岩生产能力、逐年工作线推进位置，以及计算各个时期所需的设备、人员和材料等。 2）生产作业计划
44、年、季、月的采掘计划称生产作业计划。年采掘计划以长远计划和用户要求的产品数量及质量指标为依据，安排年末、季末或月末的工作线推进位置，并计算穿爆、采装、运输、排土、机修等主要生产工艺和辅助车间的生产能力。 长远计划与年采掘计划的编制方法基本相同，下面仅介绍如何编制长远计划。,1 .编制采掘进度计划所需的基础资料,编制采掘进度计划时必须具备下列资料和数据： 1：2000或1：5000的地形地质图； 1：1000或1：2000的分层平面图，图上绘有矿床地质界线、开采境界、出入沟和开段沟的位置等； 分层矿岩量计算表； 露天矿开拓运输系统图，扩建或改建矿山的开采现状图； 露天矿的台阶高度、采掘带宽度、采
45、区长度、最小工作平盘宽度、工作线推进方向、矿山工程延深方式等有关开采参数； 矿石回收率和废石混入率； 穿孔、采装、运输设备的型号、数量和生产能力； 露天矿开始基建的时间，要求的投产日期，以及规定的投产标准。,2.采掘进度计划的编制方法与步骤,编制采掘进度计划一般在平面图上进行，并以挖掘机年生产能力为计算单元。现以凹山铁矿为例说明具体编制方法。 1）在分层平面图上逐年逐水平确定年末工作线位置 根据挖掘机的年生产能力，从露天矿上部水平分层平面图开始，逐水平求出挖掘机的年采掘面积，绘出各水平年末线起止位置，并标出每一水平各年度的矿岩量及挖掘机台号（如下图所示）。上下相邻水平同年份的年末工作线必须保持
46、一定的超前距离，以满足最小工作平盘宽度及储备矿量、延深与扩帮关系等要求。绘制具有年末位置线的分层平面图，可以确定挖掘机的作业起止时间及调配情况。其能力（掘沟与扩帮，采矿与剥离等）可按类似矿山的实际资料选取。,2）确定新水平投人生产的时间 当上水平推进一定的宽度后，下水平才能开始掘沟，以保持上下相邻水平有足够的超前关系。挖掘机在上水平采掘规定宽度所需的时间，即为下水平滞后开采的时间。 3）编制采掘进度计划表 在分层平面图上确定年末工作线位置的同时，编制采掘进度计划表。包括每台挖掘机的工作水平，作业起止时间及其采掘量；新水平准备，出入沟、开段沟和各水平开采的起止时间；逐年采出的矿、岩量和生产剥采比
47、；各水平矿、岩量及其种类；主要设备数量及调动情况；投产、达产和设计计算年的时间等。采掘进度计划表一般要编制到设计计算年以后35年，以保证矿山生产持续稳定。,4）绘制露天采场年末开采综合平面图,开采状况图或简称年末图，是以地质地形图和采掘分层平面图为基础绘制的（见下图）。图中绘有坐标网、勘探线、地质界线，露天采场上部境界线和采场外的地形线，以及破碎厂、排上场等有关站点。该图主要表示矿山工程状况即各水平年末的开采位置及超前关系，挖掘机数量及配置，矿岩运输线路布置及各水平与破碎厂和排土场的运输联系。,5）绘制逐年产量发展图表,依据采掘进度计划表中各年的矿岩量数值，整理成逐年产量发展曲线（下图所示）和逐年产量发展表。采掘进度计划只编制到设计计算年以后35年，后续的历年产量可按各水平矿石量比例及分层剥采比推算。,
