1、01:16:19,金 属 矿 床 露 天 开 采,01:16:19,露天开采的基本概念露天开采是在露天条件下采出矿石并形成露天采场。当 矿体埋藏较浅或地表有露头时，应用露天开采比地下开采优越 得多。根据1985年的统计，我国铁矿石的90%和有色金属矿石 产量的52%是用露天采出的，作为冶金辅助原料的石灰石全部 用露天开采。根据对世界1310座矿山统计，露天开采产量占总产量的 比重：磁铁矿78%，褐铁矿84%，锰矿86%，铜矿90%，铝 土矿91%，铀矿30%，磷酸岩88%，石棉75%，建材100%， 沥青25%，其它40%。,01:16:19,01:16:19,露天采矿场全貌,01:16:19
2、,01:16:19,第一节 露天开采评价露天开采与地下开采相比较，具有下列显著的优越性： 一、优点,1基建时间短，投产快，约为地下开采的一半。,2劳动生产率高，为地下开采的510倍。,3矿石的损失贫化小，损失率和贫化率不超过35%，可以充分回收地下资源。,4受空间限制小，可以使用大型、高效率设备，矿山生产能力大。,5矿石的生产成本低，为地下开采的1/41/3。,6. 对于高温易燃的矿体，露天开采比地下开采更为安全可靠。,7. 劳动条件好，作业比较安全。,01:16:19,二、缺点1露天开采需要剥离、排弃大量的岩石，尤其是较深的露天矿，往往占用较多的农田。2露天开采受气候影响较大，如在雨季、酷热
3、和严冬的天气里，对设备效率和工人劳动生产率有一定影响。3大型设备的购置费用很高，故初期投资费大。4. 对环境影响破坏更大。注:上述缺点只要采取积极措施是可以克服和改善的。因此，凡是具有露天开采条件的矿床，应优先采用露天开采法进行开采。,01:16:19,第二节 露天开采的术语露天矿在开采过程中，需要将被开采的矿岩划分成一定厚度的水平分层自上而下逐层开采。为了满足矿石产量的要求，常常是分层同时作业。这样，各分层之间必须保持一定的超前关系，故在空间上形成了阶梯状，把每一个阶梯就称为一个台阶。上部平盘台阶的上部水平面下部平盘台阶的下部水平面台阶坡面朝向采空区的台阶斜面1台阶的构成要素 台阶坡面角台阶
4、坡面与下部平盘的夹角坡顶线上部平盘与台阶坡面的交线坡底线台阶坡面与下部平盘的交线台阶高度上部平盘与下部平盘的垂直距离,01:16:19,台阶的构成要素,上部平盘台阶的上部水平面,01:16:19,2露天采矿场组成要素 （1）工作帮是由正在进行采剥工作的台阶组成，工作帮的位置随开采工作的进行而不断移动。 （2）工作平盘工作帮上各台阶的水平部分，即工作台阶的平盘。注:在工作平盘上布置穿孔、采装和运输等主要设备。 （3）工作帮坡角工作帮坡线与水平线夹角。 （4）非工作帮由已经结束采剥工作的非工作台阶组成。非工作帮的位置是固定的，必须保持稳定 （5）最终边帮是露天矿场的四周表面，即露天矿场所有平盘和台
5、阶坡面的总体。,01:16:19,01:16:19,01:16:19,世界最大露天矿： 美国犹他州露天铜矿,01:16:19,01:16:19,01:16:19,位于矿体下盘的边帮称底帮最终边帮 位于矿体上盘的边帮称顶帮位于露天矿场端部的边帮称端帮安全平台最终边帮组成 平台 清扫平台运输平台 最终边坡线最上一个非工作台阶坡顶线与最下一个非工作台阶坡底线的连线。 最终边坡角最终边坡线与水平面的夹角。 地表境界线露天采矿场四周边帮与地表面的交线。,01:16:19,3露天矿剥采比的概念 平均剥采比露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值，即式中：np分层剥采比，m3/m3或m3/t、t/t； Vp露
6、天开采境界内的岩石量，m3或t；Ap露天开采境界内的矿石量，m3或t。,01:16:19,分层剥采比露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比值，即式中：nf分层剥采比，m3/m3或m3/t、t/t； Vf 露天开采境界内水平分层的岩石量，m3或t；Af 露天开采境界内水平分层的矿石量，m3或t。,01:16:19,生产剥采比露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比值。式中：ns生产剥采比，m3/m3或m3/t、t/t； Vs某一生产时期内所剥离的岩石量，m3或t；As某一生产时期内所采出的矿石量，m3或t；,01:16:19,境界剥采比露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量与
7、矿石增量之比值。即式中：nj生产剥采比，m3/m3或m3/t、t/t； V 某一生产时期内所剥离的岩石量，m3或t；A 某一生产时期内所采出的矿石量，m3或t；,01:16:19,经济合理剥采比露天开采单位矿石在经济上允许的最大剥岩量。（理论上的极限值）储量剥采比与原矿剥采比的区别直接依据地质资料确定 储量剥采比 计算依据生产矿山计量统计确定原矿剥采比（损失贫化）,01:16:19,1.开采步骤 场 地 准 备矿床疏干和防排水矿 山 基 建正 常 生 产 期结 束 期土 地 复 垦,第三节 露天开采步骤与开采程序,01:16:19,2开采程序露天开采程序主要是指台阶的开采程序。从露天采矿场采出
8、矿石和岩石需要做大量的工作，这些工 作统称为露天矿山工程。剥岩工程按施工对象，矿山工程分采矿工程掘沟工程按施工形式，矿山工程分扩帮工程矿山工程的发展是按一定程序进行的。,01:16:19,对一个台阶：为了采出矿石都要进行开拓、采准和剥岩工 作。简单地说，要经过掘沟和扩帮（剥岩与采矿）工作。掘出入车沟 建立该水平与地面或采矿场各生产水平的运输关系掘开段沟 以建立台阶开采的工作线扩帮 采矿或剥离露天矿底按一定的开拓方法掘进出入沟的工作叫开拓，掘进开段沟 的工作叫采准。当一个水平扩帮工程达到一定距离后（B），便可进行下一水平的掘沟与扩帮工作。,01:16:19,综上所述：从施工形式看，露天矿山工程的
9、发展，是在露天开采境界内 自上而下按一定分层进行不断掘沟和扩帮的过程；对于一个水平而言，掘沟和扩帮依次进行；对上下水平而言，掘沟与扩帮工程可以同时进行。第二章 露天矿生产工艺在金属露天矿掘沟和采剥的生产过程中，矿山的生产工艺主要包括 穿孔爆破、采装、运输和排土四项工作。这四项工作的好坏以及它们之间 配合得如何，则是露天矿完成和超额完成和产任务的关键。,第一节 穿孔爆破工作金属矿床的矿石和岩石一般比较坚硬，必须用穿孔爆破的手段 对矿岩进行破碎和松动，方能达到为采装和运输工作创造良好条件 的目的。 1穿孔爆破工作特点爆破自由面较多，一般不少于2个爆破的台阶高度大，爆破区域长与地下矿凿岩爆破工作相比
10、较炸药用量多爆破后允许的矿岩块度较大,01:16:19,经济要求：成本低，生产效率高,2对穿孔爆破工作的要求,主要要求,数量要求：爆破量满足510昼夜采装,质量要求：大块率低、无根底、爆堆规整、爆破后冲小,安全要求：地震波、冲击波小，飞石少， 不发生拒爆,主要要求,01:16:19,3穿孔工作 穿孔是露天矿开采的第一道工序，借助于穿孔设备来实现。穿孔 费用几乎占 生产总费用的1015%。目前，我国露天矿使用的穿孔设备主要三种： 1）冲击式钻机：辅助作业时间长，工人劳动强度大，只能穿垂直孔，穿孔效率低。 2）潜孔式钻机：潜孔式钻机是一种连续钻进的回转冲击式钻机。国产露天潜孔钻机按吨位分为：轻型潜
11、孔钻，自重5t，孔径100mm，小型露天矿中型潜孔钻机，自重1015t，孔径150mm，中型露天矿 重型潜孔钻机, 自重30t，孔径200mm以上，大型露天矿。,01:16:19,3）牙轮钻机：高效率的新型穿孔设备穿孔时，借助推压机构和回转 机构向钻头施加轴向压力，使钻头的轮齿压入岩石，在钻具回转时牙轮滚动作用下，使轮齿切削孔底岩石而形成炮孔。破碎的岩石，借助于经钻杆中心孔从钻头中部喷出的压气排至孔外。在相同条件下，牙轮钻机的钻进效率比冲击式穿孔机高34倍，比潜孔钻机高一倍左右。,01:16:19,三牙轮钻头,01:16:19,01:16:19,01:16:19,4）穿孔效率及作业率穿孔效率指
12、露天矿钻机平均每个台班的有效穿孔深度。 穿孔效率=总孔深（m）/钻机开动总台时数穿孔作业率指钻机实际运转时间占日历总时间的百分比。穿孔机作业率=实际运转总台时数/日历总台时数100%4爆破工作 爆破工作是继穿孔工作后的又一重要工序。它除满足穿爆工作 的要求外，还应降低爆破材料消耗和爆破费用，从而达到降低矿石 成本的目的。,01:16:19,（1）炸药及起爆器材铵油炸药浆状抗水炸药露天矿爆破常用炸药乳化炸药粒状乳化炸药起爆器材：非电导爆管 （2）深孔爆破技术一次爆破矿岩量多，减少爆破次数多排孔微差爆破 爆破质量好，爆堆集中，减少根底和大块 减少地震波,01:16:19,（3）深孔装药人工装药：
13、劳动强度大、效率低，小型露天矿山采用之。装药车装药：装药密度大，有利于改善爆破质量。KYC-1型和BC-8型装药车：可同时向两个钻孔装药，装药量为 6.5吨，装药效率6.5吨/小时，比人工装药效率提高2倍以上。 5、每米孔爆破量 每米孔爆破量是指露天矿山平均每米孔爆破的矿石数量每米有效孔爆破量=爆破总量（吨）/有效孔总孔深（米）,01:16:19,第二节 采装工作采装是露天矿生产的中心环节。它是用人工或机械将矿岩装入 运输容器或直接卸至一定地点的工作，在很大程度上它决定着露天 矿生产任务的完成情况和最终经济效益。1采装设备 （1）单斗挖掘机按其工作机构：正铲、反铲、索斗铲；单斗挖掘机 按使用的
14、动力：电铲、柴油铲和液压铲；按行走机构：履带式、迈步式和轮胎式。目前，国内金属露天矿多采用刚性支撑结构的履带式电动正铲挖掘机。,01:16:19,工 作 装 置回 转 装 置单斗正铲挖掘机 行 走 装 置 等主要部分动 力 设 备机 房提升钢丝绳悬臂的钢丝绳 工作装置 双脚架开斗底装置铲 斗斗 柄大型露天矿：斗容813 m3国内应用 中型露天矿：斗容34.6m3 小型露天矿：斗容13 m3,01:16:19,（2）前端式装载机前端式装载机是一种多功能的装、运设备，有轮胎式 和履带式。前端式装载机与挖掘机比： 重量为同斗容挖掘机的1/71/6； 制造成本低2/3； 行走速度快，最大运行速度为35
15、km/h，当运距小于1km时，自铲自运效率较高。 操作简单、工作灵活，适合分采； 爬坡能力大，能在300的坡度上运行。存在的问题：轮胎磨损严重，中小型装载机对矿岩块度适应性差。,01:16:19,2单斗挖掘机工作规格挖掘半径在采掘时由挖掘机架转中心到铲斗齿尖的水平距离；最大挖掘半径铲杆最大水平伸出的挖掘半径；站立水平挖掘半径铲斗前侧平放在站立水平上的挖掘半径。挖掘高度采掘时铲齿尖距站立水平的垂直距离；最大挖掘高度铲杆最大伸出并提到最高位置时的垂进距离。卸载半径卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离；最大卸载半径铲杆归大水平伸出时的卸载半径。卸载高度斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离
16、；最大卸载高度铲杆伸出并提到最高位置时的垂直距离。下挖深度铲斗下挖时，由站立水平到铲斗齿尖的垂直距离。 露天矿实际生产过程中，上述参数一般只能应用挖掘机最大工作规格的80-90%。,01:16:19,单斗挖掘机工作规格示意图,01:16:19,01:16:19,01:16:19,第三节 运输工作露天矿运输是露天开采的主要生产环节之一。 将矿石运送到选厂工作任务 将废石运送到排土场将所需的设备材料运送到采矿场铁 路 运 输公 路 运 输常用的运输方式 平硐溜井运输斜 坡 卷 扬架空索道运输,01:16:19,1铁路运输 大型露天矿多用标准轨1435mm （1）轨型 中小型矿用窄轨600mm、76
17、2mm、900mm电机车：牵引力大、有80150吨。牵引设备 内燃机车 （2）运输设备 蒸汽机车 承地设备 矿车 标准轨：60吨、100吨，窄 轨：4m3以下，最大10 m3。 （3）车铲比每台挖掘机所必须配备的列车数叫作车铲比，即挖掘机台班生产能 力与列车在一班内所能运出的能力相协调，理论上它们的比值接近于1 为佳。,01:16:19,2公路运输 即汽车运输，是国外金属露天矿广泛应用的运输方式。 （1）公路质量要求公路坚固，能承受较大的载荷，路面平坦，轮胎不打滑，有 合理的线路坡度、曲率半径和路面宽度行驶安全、汽车寿命。小型露天矿：8吨以下 （2）应用 大中型露天矿：8-60吨；特大型露天矿
18、：100-120吨，最大170吨 （3）装运设备的合理匹配根据矿山实践经验，每车装3-5斗比较合适。如挖掘斗容为1-4 m3，则汽车载重量8-40吨为宜；如挖掘斗容为5-10m3时，则汽车载重量30-100吨为宜。,01:16:19,第四节 排土工作露天开采的一个重要特点是要剥离覆盖在矿床上部及其周 围的大量表土和岩石，并将其运送到专门设置的场地进行排弃。 接受排放岩土的场地叫排土场，在排土场内堆置岩土的作业称 为排土工作。一般露天矿岩土剥离量是采矿量的1.52.5倍；排土场占矿山总用地面积的3955%；排土场占地是露天采场面积的23倍。,01:16:19,1.排土方法 排土犁排土挖掘机排土依所用排土设备 推土机排土小型机械人工排土,01:16:19,2排土场位置的选择 要尽量少占用耕地，不占农田，有条件的应放置在山谷洼地处；排土场应尽量分散布置在采场附近 选择排土场位置 缩短运输距离，降低运输费用 应遵循如下原则 避免将排土场设在水文地质条件复杂的地方，防止塌落事故避免设在居民区上风侧；回收装运方便。,01:16:19,01:16:19,01:16:19,
