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臺階。隨著開采的進(jìn)行，采場不斷向下延伸和向外擴(kuò)展，直至達(dá)到設(shè)計的最終境界。,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,工作臺階：正在開采臺階。 最終邊幫（非工作幫）： 工作線推到最終境界線的臺階所組成的空間曲面。 斜坡道或出入溝： 為了運(yùn)輸?shù)V巖，在本臺階與上一個臺階之間修筑的具有一定坡度的運(yùn)輸?shù)馈?第二節(jié) 臺階幾何要素,一、基本概念 臺階由坡頂面、坡底面和臺階坡面組成。,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：臺階坡面與臺階坡頂面的交線。 坡底線：臺階坡面與臺階坡底面的交線。 臺階坡面角：臺階坡面與水平面的夾角。 臺階高度：臺階坡頂面與坡底面的垂直距離。 臺階寬度：本臺階的坡頂線與上一臺階的坡底線之間的距離。,坡頂面,坡底面,坡面,,Bench angle,Bench height,,,二、臺階高度 一個礦山的臺階高度主要與生產(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，礦物價值低，對選別開采要求低，其臺階高度為1015米，而有色金屬礦山對選別開采要求高，臺階高度為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、臺階坡面角 臺階坡面角與礦巖穩(wěn)定性有關(guān)。 巖石普氏系數(shù)f 臺階坡面角（度） 814 7075 38 6070 13 5060 四、工作平臺與安全平臺 工作臺階（工作平臺）：正在被開采的臺階。 爆破帶：工作臺階上正在被爆破、采掘的部分。其寬度為爆破帶寬度（或采區(qū)寬度）。 臺階的采掘方向：挖掘機(jī)沿采掘帶前進(jìn)的方向

4、。 臺階的推進(jìn)方向：臺階向外擴(kuò)展的方向。,安全平臺：在開采過程中，工作平臺不能一直推進(jìn)到上各臺階的坡底線位置，而是應(yīng)留下一頂寬度。留下的這部分叫安全平臺。 作用：收集上部臺階滑落的碎石和阻止大塊巖石滾落。 安全平臺寬度一般為2/31個臺階高度。 工作平盤的寬度包括采區(qū)寬度和安全平臺寬度。 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、建立上下兩個臺階水平的運(yùn)輸聯(lián)系；然后開掘段溝，為新水平臺階的開采推進(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% ，臺階高度為12米，坡度為8%時的出入溝坡長為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， 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部分為山坡露天采場。 在閉合圈以下的采場部分為深凹露天采場。 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) 臺階的推進(jìn)方式,掘溝為一個新臺階的開采提供了運(yùn)輸通道和初始作業(yè)空間，采用汽車運(yùn)輸時，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)長度：劃歸一臺采掘設(shè)備開采的工作線長度。 新水平準(zhǔn)備：從新水平掘溝開始到工作臺階達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力的過程。 臺階推進(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階工作線走向(即采掘走向)。如圖15-16。 優(yōu)點：電鏟裝載的回轉(zhuǎn)角度小，從而裝載效率高。 缺點：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：調(diào)車簡單，工作平盤只需要設(shè)單車道。 缺

9、點：電鏟回轉(zhuǎn)角度大，需要兩個出口（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：只需要一個出入溝。 缺點：需要設(shè)置雙車道。 單點裝車，如圖15-18。存在車等電鏟或電鏟等車的現(xiàn)象。 雙點裝車，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-雙點裝車， 如圖15-20 4、雙向行車-迂回調(diào)車-單點裝車，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 臺階高度， Hb 爆破后臺階高度， 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 車體長度， e 安全距離， s 安全擋墻寬度。,采用折返調(diào)車， 雙點裝車，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) 采場擴(kuò)延過程與布線方式,一個臺階的水平推進(jìn)，使其所在水平的采場不斷擴(kuò)大，并為其下一個臺階的開采創(chuàng)造條件，新臺階工作面的拉開，使采場得以延深。臺階的水平推進(jìn)和新水平的拉開，構(gòu)成了露天采場的擴(kuò)展與延深。 一、采場擴(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，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：在出入溝之間留下的一段水平（或坡度很緩）道路。 緩沖平臺的作用：減少陡坡的持續(xù)長度，以免重車在陡坡上連續(xù)行駛時間過長，引起引擎過熱和加速機(jī)械磨損。 緩沖平臺的坡度一般小于3%，長度80米左右。,幾個平臺留一個緩沖平臺。 當(dāng)縱坡坡度為8%時，連續(xù)陡坡坡長應(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：固定式布線和移動式布線。,固定式布線

14、：每一個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， 移動式布線：出入溝布置在采場中間，在臺階推進(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，直至到達(dá)最終邊幫位置才固定下來。如圖15-30 。 三、并段 每一個臺階推進(jìn)到最終邊幫時，均與上部臺階之間留有安全平臺。在實際生產(chǎn)中，常常在最終邊幫上每隔兩個或三個臺階留一個安全平臺，將安全平臺之間的臺階合并為一個“高臺階”，稱為并段。如圖15-32。 一般，每并入一個臺階，安全平臺的寬度增加1/3左右。若最終邊幫角大于最大允許邊幫角時，需要增加安全平臺寬度。,第六節(jié) 幫坡形式與幫坡角,在采場的擴(kuò)延過程中，會形成各種

15、各樣的幫坡。 一、工作幫坡角 工作幫：是由工作臺階組成的邊幫，并隨臺階的推進(jìn)而向最終邊幫（非工作幫）靠近。 工作幫坡角：最上一個工作臺階的坡底線與最下一個臺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； 臺階坡面角。 增加臺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。采用組合臺階可以提高工作幫坡角。 二、組合臺階 組合臺階是將若干個（一般4個左右）臺階組成一組，劃歸一臺采掘設(shè)備開采。這組臺階稱為一個組合單元。如

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

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。 累計生產(chǎn)剝采比SRCumulation：從開采開始到某一深度(或時間) 累計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)剝采比波動越小越好。因此，生產(chǎn)計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)實踐中，將生產(chǎn)分為幾個均衡期。如圖15-45。,PV曲線為累計采礦量與剝巖量的關(guān)系曲線。 在曲線的某一點的切線代表該時期的生產(chǎn)剝采比。dv/dp。 由于剝采比必須大于實際累計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累計生產(chǎn)剝采比之上。圖15-45中分為三個時期的均衡剝采比，每個時期的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：生產(chǎn)初期的剝采比大。基建時期長，初期投資多。 分期開采：將最終開采境界劃分成幾個小的中間境界（成為分期境界），臺階在每一分期內(nèi)只推進(jìn)到分期境界。 當(dāng)分期內(nèi)的礦巖將近采完時，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，則會增加前期剝巖量，若過渡過晚，則會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）：在一個擴(kuò)幫區(qū)段不分組，采用“尾追式”布置兩個或多個工作面的擴(kuò)幫方式。如圖15-49。 擴(kuò)幫開采：在開采第一期的礦石同時，進(jìn)行第二期的擴(kuò)幫工作。,,,