矿山露天开采方法

 露天矿是在基建和生产过程中逐渐形成的。基建时期的任务是建立供电供水系统及建立运输干线，修建选矿厂、排土场及机修厂等主要构筑物和设施，以及完成投产时所必需的采准和剥离工程量。在生产过程中，为了完成生产计划中规定的年矿石生产任务，必须按时完成一定的开拓，采准、剥离的工程量。露天矿在开采过程中，必须将境界内的矿、岩划分成一定厚度的水平分层，以便由上向下逐层进行开采，这些阶梯状的工作面叫做台阶。每个台阶大多使用独立的穿孔和采掘设备。

台阶主要由以下要素组成：

上部平盘1——台阶的上部水平面；

下部平盘2——台阶的下部水平面；

台阶坡面3——朝向采空区的台阶斜面；

斜坡角a——台阶坡面与下部水平面的夹角；

坡顶线4——台阶坡面与上部水平面的交线；

坡底线5一台阶坡面与下部平盘的交线；

台阶高度h——上部平盘与下部平盘的垂直距离。

金属露天矿的台阶高度一般为10—14m。

露天矿生产是按—定的生产工艺过程进行的，这些工作总称为矿山工程。矿山工程又可分为剥离和采矿工程。剥离工程是将露天矿境界内影响采矿的岩石剥掉，并运出露天矿境界以外进行排弃，以保证采矿工作的正常进行。—般新建的露天矿剥离和采矿工程是依次进行的，正常生产时则是同时进行。这就是我国采矿工业规定的“采剥并举，剥离先行”的方针。若不认真贯彻这一方针，就不能保证矿山正常，持续地完成矿石生产任务。依照矿山工程的作用还可分为开拓、采准和扩帮工程。开拓工程是按设计中规定的开拓系统掘进倾斜的出入沟，以建立地面与采矿场各生产水平间的运输联系；然后掘进水平的段沟，以建立台阶开采的起始工作线。并在所开段沟一侧(或两侧)进行扩帮工程。以后各水平的开采程序和第一水平一样，即首先开掘出入沟，再开次水平的段沟，然后进行扩帮工程。总之，露天矿多是由单一水平向多水平发展，逐步形成全矿的开拓运输系统。。凹陷露天矿是从地表开始向下逐层开采的，使用铁路运输时，运输干线也由浅而深，随矿山工程的发展逐步铺设，当露天矿开采终了时，运输干线才最终形成。

    在采矿场内，位于矿体下盘岩石的边坡叫做底帮，位于矿体上盘岩石的边坡叫顶帮，位于采矿场两端的边坡叫端帮；

  最终边坡线BE和CF------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ß和δ----最终边坡线与水平线的夹角。

为了保证露天矿具有正常生产的工作条件，各开采水平工作平盘的宽度应保证不小于最小平盘宽度。其大小是根据爆堆宽度，运输设备规格和通行条件确定。图5-8-5是最小工作平盘宽度组成要素。

B_最小=B十C十T十Z（m）

式中：B_最小—最小工作平盘宽度（m）；

B—爆堆宽度（m）。

—般爆堆宽度随台阶高度h和岩石硬度变化，若用冲击式穿孔机进行穿孔，单排孔爆破时的台阶宽度变化范围见表5-8-1。

表5-8-1  爆堆宽度

C一爆堆坡底线至运输设备边缘间距离（m）。

T—车辆运行所需宽度（m）；

Z一为防止岩体滑动的安全距离（m）。

最小工作平盘宽度可根据表5-8-2所列数据选取。用铁路运输时最小平盘宽度可取上限，汽车运输时可取下限，如用双轨(线)运输时应加线路中心线间距离。

表5-8-2  最小工作平盘宽度

我国是个地大物博，矿产资源十分丰富的国家，地下埋藏有各种类型的矿体，应该具备什么条件才能用露天开采呢？

由于露天开采在采出矿石的同时，必须剥离一定数量的岩石。而且，剥离岩石量的多少直接影响采出矿石的成本和单位投资额，井且，随着矿山开采深度变化往往剥离岩石的数量也是变化的。因此，确定合理的露天开采范围的实质即是确定合理的露天开采深度问题，其次，是确定露天采矿场在地表的开采范围。

为了确定合理的露天开采的深度，首先要了解剥采比的概念。因为露天矿剥离岩石量直接影响矿石成本和单位投资，必须计算开采单位矿石所需剥离的岩石量，这一比值称为剥采比。其单位可用吨/吨或m³表示。剥采比有多种表示形式，确定露天矿境界常用的有以下几种：

1) 平均剥采比(ｎ_平)：即露天矿境界范围内总的岩石量与矿石量的比值。

ｎ_平=(B₁+B₂)A   m³/m³   (t/t)

式中：B₁、B₂——露天矿境界范围内总岩石量，m³(t)；

A——境界范围内总的矿石量， t或m³。

2) 境界剥采比（n_境）：即露天矿增加某一深度时（一般为一个台阶高度)，所必须采出的岩石量与矿石量的比值。

n_境=（b1+b2）/a  m³/m³  (t/t)

式中：b₁、b₂——露天矿增加某一深度所必需采出的岩石量，m³(t)；

a——增加某一深度所采出的矿石量， t或m³。

3) 经济合理剥采比（n_经）：即采用露天开采时经济上允许的最大剥采比。其确定方法有两种：

①根据露天和地下开采成本比较结果确定：

n_经=（c-a）/b t/t

式中：c-----用地下采矿法开采—吨矿石成本，元／t；

a-----用露天开采一吨矿石成本，元／t；

b-----露天开采一吨岩石成本，元／t。

以上数据可按类似条件的矿山选取。

②根据矿石销售价格确定，矿石销售价格是由市场确定的，

n_经=（c₀-a）/b

式中：c。-----该种矿石价格（元／t）。a、b与上式相同。

一般情况下，经济合理剥采比应不超过表5-8-3所规定的数值。

表5-8-3  经济合理剥采比（m³/m³）

确定露天矿最终境界时，可根据不同深度（h）列出方案，如图5-8-8所示，并按各个深度的境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，用比较法求出合理的最终开采深度（H）。有些矿山，资源较少或是矿体埋藏比较复杂，可以应用平均剥采比不大于经济合理剥采比的原则来确定。

当露天矿合理的开采深度确定后，再确定矿体深部和地面开采范围，才能正确确定矿体的开拓系统和开拓沟道位置，以及合理的选择矿

场，排土场及工业广场位置，并计算露天采矿场内可采出的矿石储量及剥离总量。

总之，埋藏很深的矿床必须用地下方法开采。凡是能够用露天开采的矿床，应首先考虑用露天方法进行开采，因为露天开采具有一定的优越性。

a.受开采空间限制较小，采矿机械化程度高，从而可大大提高开采强度和矿石生产能力。

b.建设速度快，建设周期约为地下开采的一半。

c.劳动生产率高，露天开采的全员劳动生产率约为地下开采的5-10倍。

d.生产成本低，露天开采1吨矿石的成本约为地下开采成本的1/4-1/3。

e.工人劳动条件好，作业比较安全。

f.矿石贫化、损失小，贫化率、损失率不超过3-5%，可以充分回收资源。

露天开采的主要缺点是：

a.剥离时需要排弃大量岩土，因此废石场占地较多。

b.在雨季，酷热和严寒的天气条件下，对露天开采作业有一定影响。