露天采矿第07章__露天开采境界
露天开采境界(露天采矿学-设计原理)
露天采矿学----设计原理第十六章露天开采境界16.1 概述1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。
1课程的名称及内容：（1）名称-露天采矿学发展情况：50年代：露天采矿工艺矿山工程（剥离及掘沟）设计原理60年代：露天采矿工艺开拓开采设计原理现代：工艺及工艺系统剥采程序设计原理（2）内容：工艺----研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。
工艺系统----研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。
剥离程序----研究剥离和采矿时间和空间上关系设计原理----除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外，还要研究它们之间的数值的制约关系。
并把矿山与经济效益结合起来。
以求得最佳设计，初步设计的方法步骤以及资料的处理。
2学习方法：预习；听讲；复习；习题。
（工作前的预演，设计前的准备）3露天矿设计应延续的原则：（1）具体情况具体分析解决。
（多种情况）（2）经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。
（劳动力便宜的情况下）4各种剥采比的概念 (1) 平均剥采比： p vn p=（3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。
设：n ηl ----原矿采出系数；η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ）(2)境界剥采比： kk kv n p =露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。
(1)k k l k k lv p n p ηηηη++=境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。
(3)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增加采出的岩量与其矿量之比。
kA kA kA v n p =kB kB kBv n p =(4) 生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。
(5)最大生产时期的剥采比： 2max 2T v n p = 最大生产时期的平均剥采比(6)初始剥采比： 00123v n p p p =++ 由其基建时期支付的剥离量与其境界内采出的矿量之比。
露天采矿第07章__露天开采境界
露天开采境界设计就是要合理地确定这些 要素。
露天开采境界的大小决定了露天矿的可采储 量和剥离岩量。
开采境界的位置和演化与露天矿开拓、采剥 程序、生产能力以及基建工程量密切相关， 并直接影响矿床开采的总体经济效果。因此， 合理确定露天开采境界不仅是一个技术问题， 也是一个经济问题。
确定露天开采境界的影响因素 自然因素 经济因素 技术组织因素 露天开采境界不是一成不变的 露天开采境界可分为分期境界和最终境界
(r KL
b KD
DD
DL )
原矿的精矿产出率：
K
'
经过代入转换可得：
n D D '
r [0 (1 L ) "L ] L
JH b [0 (1 D ) "D ] D D
L
7.2.2 储量盈利比较法
该方法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天 矿开采盈利的下限，即
L' uL
' L
安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过 稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的边坡 倾角。在境界设计阶段，一般是参照类似矿山 实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对 其稳定性进行初步分析和简要计算。
关于开采技术条件，是指按边坡的构成要素确 定最终边坡角。露天矿最终边坡由最终台阶， 即非工作台阶组成（下图所示），其水平部分， 即最终平台，按作用不同分为安全平台、清扫 平台和运输平台。
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准 备 阶 段
建 设 阶 段
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车 及 投 产
露天矿设计的主要技术决策
• 露天矿生产规模 • 露天矿采剥方法与开采程序
• 露天矿生产工艺过程及设备类型
• 露天矿开采Leabharlann 界• 露天矿开拓运输系统• 总图布置及外部运输
25
1.3.2 露天矿基建和生产的一般步骤
1. 露天矿运营的步骤 (1) 地面准备 2. 露天矿山工程 – 采矿与剥离 – 掘沟与扩帮 3. 露天矿生产工艺 – 矿岩松碎 – 采掘及装载 – 矿岩运输 – 排土与卸矿
3
露天采矿学
第 7 章 矿床露天开采境界 Pit limits
第 8 章
第 9 章
矿床露天开拓
Development
露天矿生产能力与采掘进度计划 Plan and productivity
第10 章
露天矿边坡稳定性分析与维护 Slope Stability and Protection
第11章 电子计算机在露天矿开采中的应用 Computer Applications
26
(2) 矿区隔水和疏干
(3) 矿山基建工程
(4) 正常生产
(5) 扩建或改建
通常经历若干个阶段(勘探、准备、建设)。
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矿 床 初 探 及 初 步 经 济 评 价 扩 大 试 详 工 业 试 验 验 细 制 勘 定 探 工 业 指 标
矿山 建 设 项 目 的 建 设 程 序
勘 探 阶 段
项
目
建
议
书
矿 床 详 细 地 质 勘 探 报 告
可 行 性 研 究 及 设 计 任 务 书 资 金 筹 备 初 技 设 备 订 施 施 工 服 务 基 投 产 服 试 务 建 施 工 货 工 图 设 步 术 设 设 设 计 计 设 计 计 基 础 资 料 计 基 础 资 料
露天开采基础常识
1、露天开采：用一定的采掘运输设备在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。
地下开采：从地下矿床的矿块里采出矿石的过程。
山坡露天矿：露天开采境界封闭圈以上为山坡露天矿凹陷露天矿：封闭圈以下为凹陷露天矿封闭圈：露天开采上部境界在同一标高上形成的闭合曲线，称为封闭圈。
露天采场：露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
台阶：露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下层开采，并保持一定的超前关系。
在开采过程中各工作水平空间上呈阶梯状，每个阶梯就是一个台阶。
台阶的命名：通常以开采该台阶的下部平盘的标高表示，故常把台阶叫作 xx 水平。
工作台阶：台阶是露天采场基本构成要素之一，进行采剥作业的台阶为工作台阶。
非工作台阶：暂不作业的台阶为非工作台阶。
爆破带：开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺次开采，称每一条带为爆破带。
采掘带：挖掘机一次挖掘的宽度为采掘带。
非工作帮：由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天采场的四周表面称作非工作帮。
底帮：位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮。
顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮。
端帮：位于矿体两端的边帮叫做端帮。
最终边坡角：指露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角，也称最终帮坡角或最终边帮角。
上部最终境界线：最终帮坡角与地面的交线为露天采场的上部最终境界线下部最终境界线：最终帮坡面与露天采场底平面的交线为下部最终境界线或称底部周界剥采比：剥离的岩石量与所采的矿石量之比，即每采一吨矿石所需剥离的岩石量叫做剥采比出人沟：是建立地面与工作水平之间以及各工作水平之间倾斜的运输通路。
开段沟：是在每个水平上为开辟开采工作线面掘进的近似水平的沟道。
3、露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
基本要素：非工作帮、工作帮、最终边坡角、工作帮坡角、上部最终境界线、下部最终境界线。
5、露天开采的基本内容是什么？露天开采通常包括：地面的场地准备、矿床的疏干和防排水、矿山基建及生产工作以及生产结束时地表的恢复利用等内容。
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7.2.2 储量盈利比较法
该方法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天 矿开采盈利的下限，即
L ' uLrL ' n'b D ' uD
于是可得经济合理剥采比为：
nJ' Hbr(uLD 'L ' uD)
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法适用于矿床单一露采的情形。该方法要 求露采的矿产品成本不得超过其销售价格，或者不 允许单位工业储量的露采最终盈利小于零，以保证 矿山不亏损。即
令du/dH=0，可以获得使u(H)达到最大值的露天开采 境界最佳深度，并由此可以得出开采境界最佳深度所 对应的技术经济条件：
目前，国内外普遍运用nJ≤nJH原则来圈定露 天开采境界。但是，对于某些覆盖层较厚或
不连续的矿体，这一原则不适用。如下图所 示的矿体，abcd是按这一原则确定的露天开
再确定境界底部的延深方向，即将本水平一 侧下部境界点c与上水平同侧下部境界点c0相 连，得投影方向线cc0；
然后，依次从a、e、f、g、h、d作cc0 的平行 线，交水平线bc于a1、e1、f1、g1、h1、d1。
深度H的境界剥采比为： 于是可得储量境界剥采比和原矿境界剥采比分别为：
7.1.2 剥采比
在露天开采境界的某一特定区域内，剥离岩 石量与采出矿石量的比值称为剥采比。
在露天开采设计中，常用不同含义的剥采比 反映不同的开采空间或开采时间的剥采关系 及其限度。
常用的剥采比： 平均剥采比
分层剥采比
生产剥采比
n Vp
p
Ap
n VF
F
AF
n Vs
（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比原则 该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，露采
露天采矿学
再确定境界底部的延深方向，即将本水平一 侧下部境界点c与上水平同侧下部境界点c0相 连，得投影方向线cc0；
然后，依次从a、e、f、g、h、d作cc0 的平行 线，交水平线bc于a1、e1、f1、g1、h1、d1。
储量盈利比较法系列的基本思想是要求单位工业储量的露采最 终盈利不小于地采盈利。
该系列的基本方法是储量盈利比较法，系列中的其他方法都是 该方法的特殊形式。
假设露采和地采单位工业储量所获原矿的数量和质量均相同，
即：
L'
D' 和
' L
' D
则有
D' L' 和PL' PD'
在这种情况下，储量盈利比较法简化为原矿成本比较法，即：
DD DL )
原矿的精矿产出率：
K
'
经过代入转换可得：
n D D '
r [0 (1L )"L ] L
JH b [0 (1D )"D ] D D
L
7.2.2 储量盈利比较法
该方法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天 矿开采盈利的下限，即
L' uL
L'
r
n'b
D' uD
于是可得经济合理剥采比为：
a
n' r
b
CD
于是可得：
n'
r b
(CD
a)
则经济合理剥采比即为 上式的最大值，即
n' JH
r b
(CD
a)
（2）精矿成本比较法
武汉理工大学露天采矿第07章 露天开采境界
（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比原则
生产剥采比可以反映露天矿生产的实际剥采比。因
此按nS≤nJH原则确定开采境界，可以使露天矿任何 生产时期的经济效果都不劣于地下开采。该原则中 的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是 未均衡的生产剥采比即时间剥采比。 按该原则圈定的露天开采境界比按nP≤nJH原则圈定 的小，而较按nJ≤nJH原则圈定的大。因此，随之而 来的初始剥离量和基建投资也较大。另外，由于生 产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关 系较为复杂而不易把握，因而该原则相应的设计方 法的可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则很少 采用。
该图表示地形平坦的规则矿体，其水平厚度
为m，倾角为a。露天开采境界的顶、底帮边 坡角分别为γ和β，abcd和a1b1c1d1 分别是 深度H和H一ΔH的境界，ag和dh为cc1的平行 线。 为了确定境界剥采比，需要分别计算四边形 b1c1cb、aa1b1b和d1dcc1的面积ΔA、ΔV1和 ΔV2。根据几何关系，有：
矿山企业的最终产品可以是原矿、精矿或其他产
品。 （1）原矿成本比较法 原矿成本：
CL a b
n r
'
原矿成本比较法的原理是将原矿的地采成本作为
露采成本的上限，从而确定经济合理剥采比。即：
a b CD
n r
'
于是可得：
n (CD a)
' r b
则经济合理剥采比即为
相同，则有
r b
[( K L PL DL )
r b KL KD
' D ' L
( K D PD CD )
(
DD DL )
上式表明，此时可以通过比较精矿成本来反映储量
露天开采境界的确定原则
露天开采境界的确定原则露天开采境界的确定，实质上是对剥采比大小的控制，使之不超过经济合理剥采比。
然而，究竟要控制哪一种剥采比，各有不同的看法。
归纳起来，主要有控制境界剥采比、平均剥采比和生产剥采比三种观点。
现介绍如下:一）、境界剥采比不大于经济合理剥采比(n j ≤n jh )1.实质提出这一原则的最初含义，是使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采成本；经进一步分析表明，它还有一层更深的含义，即能使整个矿床开采的总经济效果〈成本或盈利〉最佳。
如图8-2-7所示，假如abcd 是露天开采境界,为了采出邻近境界那层矿石ΔA ，就要剥离岩石ΔV 。
当这一层矿岩的露天开采成本小于地下开采成本时，境界可以继续向下延深和扩大；一旦两者成本相等，露天开采境界就以此为限，剩余部分改用地下开采。
作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为γγD AC Vb Aa ∆=∆+∆ ba C A V D )(-=∆∆γ （8-15） 式中 ΔA ——露天开采境界延深后所增加的矿石量，m 3；ΔV ——露天开采境界延深后所增加的岩石量，m 3。
等式的左端是境界剥采比n j ，右端是经济合理剥采比n jh ，亦即jh j n n = （8-16）2.评价由于这一原则具有使整个矿床开采的总经济效果最佳这个含意，获得了广泛的赞同，再加之运用起来简单方便，因而国内外都普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。
尽管在确定露天开采境界方面还有其他一些原则，而且有不少人对n j ≤n jh 原则提出过种种异议，但是由于它具有深刻的经济内容，故始终被广泛用于矿山设计中。
n j ≤n jh 原则也存在一些缺陷，主要是:〈1〉它只是概略地研究整个矿床的开采效果，并未细致分析露天开采各过程的经济境界，只能使矿床开采的总经济效果最佳，而不能直接控制露天矿的基建投资和生产成本〈生产剥采比〉，不能保证开采过程中任何时候的经济性最好。
〈2〉不适用于某些不连续的矿床。
露天矿开采境界的确定方法和步骤
露天矿开采境界的确定方法和步骤露天开采境界设计广泛采用h j j n n •≤原则进行确定，其方法和步骤为： (1)确定露天开采深度1)长露天矿开采深度的确定：走向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。
从各个地质横剖图上初步确定的露天开采深度，由于各横剖面上矿体厚度和地形条件不同，所得的深度也高低不一，投影到地质纵剖面图上，连接各有关点，得出将是一条不规则的折线。
为方便开采和布置运输线路，须将露天采场的底部调整为同一标高，在长度允许下，也可将底平面调整成阶梯状。
这种调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并使剥采比尽可能小。
2)短露天矿开采深度的确定：走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。
在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。
具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。
(2)确定露天矿底平面周界1) 露天矿底的宽度。
露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。
确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。
露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。
从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。
2) 绘制露天矿底平面周界。
露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。
为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。
露天采矿概论露天开采规模及矿石质量
第二节 生产能力
露天矿采出一定数量矿石的同时要求剥离相应数量的岩石。
露天矿的生产能力一般系指单位时间(如年、月、日、班)内采 出的矿石(煤)量，一般均按年产量Ap(吨/年或m3/年)计算。相 应的年剥离量AB(吨/年或m3/年)决定于生产剥采比值。因此， 露天矿的开采规模（矿岩生产能力或称年采剥总量）为： A = AP + A B = (1+ns)AP，t/a 或 m3/a 这项指标，对露天矿所需设备、人员、投资影响巨大，也 决定着矿石(煤)的开采成本及工效。
2、在断面图上确定Vi及Pi值。为此必须确定以下参数：
(1)选取露天矿底宽一般它与所采用的工艺方式有关， 其最小值等于开段沟宽度；
(2)选取露天矿最终边坡角；
(3)根据露天矿底宽、最终边坡角及台阶高度确定断面上 的Vi值，Pi值与矿体厚度及台阶高度有关。Pi值还应考虑露 天开采的原矿采出率； (4)在断面图上计算出不同深度的nKi=Vi/Pi值。
四、露天矿分区开采与分期开采
当圈定的露天开采范围很大时，为了减少初期投资和降低初 期开采的矿石成本，可以在最终境界范围内再择优划出近期开 采的较小范围(或称小境界)，供先期建设与开采，然后再扩采 剩下的部分，这种措施称为分区或分期开采。 面积大的近水平或缓倾斜矿床，一般要进行分区开采 ，首采 区的范围应该考虑能满足国家对矿石产量与质量的要求；有一 定的服务年限；有利于采用合理的工艺方式、开采程序及相应 的开拓运输系统；减少外部排土量并利于向续采区段过渡。 对于允许开采深度大的倾斜与急倾斜矿床，为使初期投资小 及开采成本低，一般采用沿深度分期开采
（3）境界剥采比nK
它是露天开采深度增加△h和和 后所引起的剥离量增 加值与矿石量增加值之比。
8.开采境界
短露天矿开采深度的确定 (a)平面图；(b)第Ⅳ勘探线剖面图；(c)1-1’辅助剖面图
第6节 露天开采境界确定的方法步骤
必须具备地质勘探资料，确定经济合理剥采 比nJ。设备工艺选型，确定开拓运输系统，采剥 工程发展程序。
第6节 露天开采境界确定的方法步骤
• 确定露天开采境界的传统方法是：
第2节 台阶高度的确定
台阶高度的确定对生产能力、开拓方法、 基建工程量都有重要影响。 一、矿岩埋藏条件及性质 稳定性、矿岩接触线，减少损失贫化。 二、开采强度 台阶高度影响工作线推进速度、掘沟速度。 生产初期可采用稍低台阶。 三、穿爆工作要求 台阶高度增加，能提高爆破效率。
第2节 台阶高度的确定
第4节 确定露天开采境界的原则
一、使矿床开采总费用最小 二、矿床开采总盈利最高 三、露天开采节约额最高 用以上原则得出结论都与境界剥采比nk = 经济合理剥采比nJ公式一致。
在采用nK = nJ公式确定露天开采境界时， 应注意以下几种情况：
1）矿体不连续， nK 不连续；（p148，图6-5） 2）当出现多个nK = nJ，用矿床开采总费用最小； 3）矿体上小下大，nP> nJ，露天开采不合理； 4）用nK = nJ公式后，所剩无几，或不适合地下 开采者，可适当扩大露天开采境界。
工作 的
最坚硬致密的石英 岩、玄武岩及其他 极硬岩石，特别硬 的花岗岩、石英斑 岩、砂质页岩、各 种石英岩，极硬的 砂岩和石灰岩 密质的花岗岩、特 硬砂岩及石英岩脉， 特硬铁矿、石灰岩、 不坚硬的花岗岩、 硬砂岩、硬大理岩、 白云岩、铁矿石 普通砂岩、铁矿、 砂质页岩、片状砂 岩、坚硬粘土质页 岩、非坚硬砂岩、 石灰岩、软岩、各 种页岩、密质泥灰 岩 侏罗纪粘土、软质 石灰纪粘土、油性 粘土、含有小碎石 和砾石的重砂质粘 土、漂砾石、片状 粘土、块度达90mm 砾石 软油性粘土、轻重 砂质粘土、湿的松 散黄土、种植土泥 炭、腐植土、砂腐 植土、含小碎石的 砂质垆姆
露天开采境界确定方法
露天开采境界确定方法露天开采工程是采矿工程中重要的组成部分，它涉及到资源部署、矿山赋能、开拓形状和尺度、矿山操作、矿产资源的长期收益与否等多个环节，它的安全性和经济性关系到矿山的整体质量和稳定性。
因此，进行有效的露天开采境界确定，具有重要的现实意义。
首先，必须对开采境界的基本概念进行界定，以便明确露天采矿可能涉及的范围和规模。
露天开采境界定义为：露天开采境界是指为了确保露天采矿安全运行和有效操作而进行的系统范围定义。
也就是说，露天开采境界确定基于现行的露天开采工艺，对用于开采的组合和设备、工艺设计、安全管理等等进行系统定义。
其次，应该明确露天开采境界确定的原则，以便建立一套完善的管理机制。
一般而言，露天开采境界确定的原则是以矿山安全、实用及节约为基础的，不仅要考虑到资源的收益性，还要考虑矿山安全、采矿规模及可行性等。
此外，在进行露天开采境界确定的过程中，还要遵循“节约利用、精细管理”的原则，以保证矿山开采的可行性。
再者，实施露天开采境界确定必须包括以下基本步骤：（1）现场勘探，了解和评估矿山状况及其开采条件；（2）对露天开采的设备、工艺设计以及安全管理的可行性进行评估；（3）确定有效的采矿范围和规模，并结合实践经验定期进行评估；（4）编制采矿历史记录，保持材料完整性。
最后，要建立完善的采矿境界管理体制。
基本上，管理体系应该包括四个层面：（1）原则层：确定采矿境界确定的基本原则和指导思想；（2）方针层：确定实施采矿境界确定的政策与措施；（3）管理层：制定具体的管理办法，具体的监督措施以及开采境界的定期监督；（4）审计层：对实施采矿境界确定的结果进行审计，确保采矿境界的安全。
总之，要进行有效的露天开采境界确定，必须从理论层面和实践层面考虑到各种因素，以确保采矿安全和可持续发展，特别是要建立起一套完善的露天开采境界确定机制，使其适应不断变化的环境状况。
采用有效的管理机制可以提高采矿效率，并有助于环境保护、资源挖掘和安全操作等方面的可持续发展。
露天开采境界的原则和方法研究
露天开采境界的原则和方法研究摘要：露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。
露天矿最终边坡角、开采境界底部宽度及底部位置、开采境界深度对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。
本文在总结露天开采特点的基础上，对露天开采境界的原则和方法进行了详细研究论述，分析了影响露天开采境界的几个要素及其确定方法。
最后对确定露天开采境界的步骤进行了研究。
文章为露天开采境界的确定和优化提供了理论依据。
关键词：露天开采；开采境界；开采方法；境界优化1 露天开采的特点露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。
露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。
这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。
基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点：（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。
机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。
（2）劳动生产率高。
（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能（4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。
（5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低。
（6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安全。
（7）劳动条件较好，工作也较安全。
（8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。
（9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。
（10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。
开采境界的圈定是露天矿山开采设计的基础，也是矿床经济、安全、高效开发的前提。
长期以来，各国矿业领域专家学者对开采境界优化问题做了持续的研究和探索，获得了众多研究成果。
然而，由于露采矿山面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布以及多变的经济参数等一系列非线性动态问题，最优境界的确定显得尤其困难。
露天采矿学第07章露天开采境界武汉理工大学叶海旺
n'b
D' uD
于是可得经济合理剥采比为：
nJ' H
r b
(uL
D'
' L
uD )
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法合用于矿床单一露采旳情形。该措施要 求露采旳矿产品成本不得超出其销售价格，或者不
允许单位工业储量旳露采最终盈利不大于零，以确 保矿山不亏损。即
L' uL
L'
r
n'b
0
于是可得经济合理剥采比：
（3）生产剥采比不不小于经济合理剥采比原则
生产剥采比能够反应露天矿生产旳实际剥采比。所 以按nS≤nJH原则拟定开采境界，能够使露天矿任何 生产时期旳经济效果都不劣于地下开采。该原则中 旳生产剥采比，能够是均衡生产剥采比，也能够是 未均衡旳生产剥采比即时间剥采比。
按该原则圈定旳露天开采境界比按nP≤nJH原则圈定 旳小，而较按nJ≤nJH原则圈定旳大。所以，随之而 来旳初始剥离量和基建投资也较大。另外，因为生 产剥采比旳概念不易明确界定，加之它与采深旳关 系较为复杂而不易把握，因而该原则相应旳设计措 施旳可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则极少 采用。
a
n' r
b
CD
于是可得：
n'
r b
(CD
a)
则经济合理剥采比即为 上式旳最大值，即
n' JH
r b
(CD
a)
（2）精矿成本比较法
该措施是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露 天矿旳精矿成本不不小于地采精矿成本。即
DL
n'b
DD
K L rK L
KD
于是可得精矿经济合理剥采比：
采矿课件cha11露天开采境界.ppt
矿岩量的影响
2024年9月30日
矿物资源工程专业主干课程
第 十 一 章
经露
济 合 理 剥
天 开 采
采境
比界
的
确
定
二、剥采比的表示方法
1、平均剥采比：指露天开采境界内岩石总量与矿石总量 之比值。
如图所示。 2、分层剥采比：指露天开采境界内某一水平分层的岩石 量与矿石量之比。
章 如图所示。
露
天
露开
天 开 采 境
采 境 界
界
的
确
定
方
法
再画出代表
经济合理剥采
比的水平线，
两线交点的横
坐标Hj，就是 所要求的开采 深度。
采 境 界
界
的
确
定
方
法
矿山工程正常发展。 若采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。
※ 当采用回返式调车时，其底宽为 ：
Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e) ※ 当采用折返式调车，其底宽为 ：
Bmin=Rcmin+0.5bc+2e+0.5lc 当矿体厚度m＜Bmin时，取Bmin为底平面的最小宽 度；当m＞Bmin时，取m为底平面的最小宽度； 当m＞＞Bmin时，取Bmin为底平面的最小宽度；
abcd表示露天开采境界， 在深度为H的分层平面图上， 绘出露天矿底平面周界bb’cc’。
图11—11 平面图法
2024年9月30日
矿物资源工程专业主干课程
将露天矿地表周界和边坡面与分支矿体的交面ef垂直
第 十
投影到平面图，计算S1、S2、S3的面积。
一
章 然后用面积比法计算境界剥采比，即：
第07章露天开采境界57页PPT
nJ
lim V H0 A
经济合理剥采比 n JH
储量剥采比
n
V0 A0
n 原矿剥采比
'
V'
A'
几个概念术语
实际贫化率
0 ' 0 "
实际回收率
A1 A0
视在回收率
' A'
A0 1
7.2 确定经济合理剥采比的方法
方法实质：将露采与地采的经济效果做比较 来确定经济合理剥采比。
r b
uL
7.2.4 各种方法得相互关系和适用条件
储量盈利比较法系列的基本思想是要求单位工业储量的露采最 终盈利不小于地采盈利。
该系列的基本方法是储量盈利比较法，系列中的其他方法都是 该方法的特殊形式。
假设露采和地采单位工业储量所获原矿的数量和质量均相同，
即：
L ' D ' 和L ' D '
则有
D ' L '和 PL' PD '
在这种情况下，储量盈利比较法简化为原矿成本比较法，即：
b r[P ( L ' a ) D 'L ' (P D ' C D ) b r(C D a )
若露采和地采单位工业储量所获精矿数量和质量均 相同，则有
br[(KLPLDL)D 'L' (KDPDCD)
于是可得经济合理剥采比为：
nJ' Hbr(uLD 'L ' uD)
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法适用于矿床单一露采的情形。该方法要
求露采的矿产品成本不得超过其销售价格，或者不
允许单位工业储量的露采最终盈利小于零，以保证
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nJ' H
r b
(uL
D' L'
uD )
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法适用于矿床单一露采的情形。该方法要 求露采的矿产品成本不得超过其销售价格，或者不
允许单位工业储量的露采最终盈利小于零，以保证
矿山不亏损。即
L' uL
L'
r
n'b
0
于是可得经济合理剥采比：
nJ' H
r b
uL
7.2.4 各种方法得相互关系和适用条件
储量盈利比较法系列的基本思想是要求单位工业储量的露采最 终盈利不小于地采盈利。
该系列的基本方法是储量盈利比较法，系列中的其他方法都是 该方法的特殊形式。
假设露采和地采单位工业储量所获原矿的数量和质量均相同，
即：
L'
D' 和
' L
' D
则有
D' L' 和PL' PD'
在这种情况下，储量盈利比较法简化为原矿成本比较法，即：
r b
[( PL'
a)
D' L'
(PD'
CD )
r b
(CD
a)
若露采和地采单位工业储量所获精矿数量和质量均
相同，则有
r b
[(KL PL
DL )
D' L'
(KD PD
CD )
r b
( KL KD
DD
DL )
上式表明，此时可以通过比较精矿成本来反映储量
盈利情况，即精矿成本比较法与储量盈利比较法在
7.1.2 剥采比
在露天开采境界的某一特定区域内，剥离岩 石量与采出矿石量的比值称为剥采比。
在露天开采设计中，常用不同含义的剥采比 反映不同的开采空间或开采时间的剥采关系 及其限度。
常用的剥采比： 平均剥采比
分层剥采比
生产剥采比
n Vp p Ap
n VF
F
AF
n Vs
s
As
境界剥采比
矿床露天开采
第7章 露天开采境界
7.1 概述
7.1.1露天开采境界的组成及其影响因素 由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开采
方式时可能遇到下列三种情况： ➢ 矿床全部宜用地下开采； ➢ 矿床上部宜用露天开采而下部用地下开采； ➢ 矿床全部宜用露天开采，或上部用露天开采
而剩余部分暂不宜开采。
露天开采境界的组成要素： 露天矿的底境界abcd，它交 地表于a、d两点，交分支矿体于e、f、g、h 点；
再确定境界底部的延深方向，即将本水平一 侧下部境界点c与上水平同侧下部境界点c0相 连，得投影方向线cc0；
然后，依次从a、e、f、g、h、d作cc0 的平行 线，交水平线bc于a1、e1、f1、g1、h1、d1。
a
n' r
b
CD
于是可得：
n'
r b
(CD
a)
则经济合理剥采比即为 上式的最大值，即
n' JH
r b
(CD
a)
（2）精矿成本比较法
该方法是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露 天矿的精矿成本不大于地采精矿成本。即
DL
n'b
DD
KL rKL KD
于是可得精矿经济合理剥采比：
nJ' H
(r KL b KD
应用较广泛的是储量盈利比较法系列： 产品成本比较法 储量盈利比较法 盈亏平衡法
7.2.1 产品成本比较法
矿山企业的最终产品可以是原矿、精矿或其他产 品。
（1）原矿成本比较法
原矿成本：
CL
a
n' r
b
原矿成本比较法的原理是将原矿的地采成本作为 露采成本的上限，从而确定经济合理剥采比。即：
这种情况下等价。
显然，当矿床仅适用露天开采而不宜用
地下开采时，意味着 uD 0 ，此时储量 盈利比较法就简化为盈亏平衡法，即
r b
(uL
D' L'
uD )
r b
uL
7.2.5 其他计算方法
7.3 境界剥采比的计算方法
境界剥采比的计算方法有许多种，分别适用 于不同技术特征的矿床，不过这些计算方法 的原理是一致的。
V
nJ
lim H 0
A
经济合理剥采比 nJH
储量剥采比
n V0 A0
n 原矿剥采比
'
V'
A'
几个概念术语
实际贫化率
0 ' 0 "
实际回收率
A1 A0
视在回收率
' A'
A0 1
7.2 确定经济合理剥采比的方法
方法实质：将露采与地采的经济效果做比较 来确定经济合理剥采比。
深度H的境界剥采比为：
nJ'
于是可得储量境界剥采比和原矿境界剥采比分别为：
nJ
(cot
cot )H
m
nJ'
(cot
cot )H m '
m
1
7.4 确定露天开采境界得原则
露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和 剥离量的多少。随着露天开采境界的延深和 扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度 增加，从而导致剥采比不断增大。因此，露 天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大 小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。 然而，究竟要控制哪一种剥采比，存在许多 不同观点，其中形成较早又具有代表性的观 点可以归纳成下面讨论的三种原则。
下面仅讨论长露天矿开采倾斜及急倾斜矿床 的情况。
开采倾斜及急倾斜矿床的长露天矿，是在横 断面图上计算其境界剥采比。根据境界剥采 比的定义，可推导出投影线段比法，其原理 可以用下图来说明。
该图表示地形平坦的规则矿体，其水平厚度 为m，倾角为a。露天开采境界的顶、底帮边 坡角分别为γ和β，abcd和a1b1c1d1 分别是深 度H和H一ΔH的境界，ag和dh为cc1的平行线。
露天开采境界设计就是要合理地确定这些 要素。
露天开采境界的大小决定了露天矿的可采储 量和剥离岩量。
开采境界的位置和演化与露天矿开拓、采剥 程序、生产能力以及基建工程量密切相关， 并直接影响矿床开采的总体经济效果。因此， 合理确定露天开采境界不仅是一个技术问题， 也是一个经济问题。
确定露天开采境界的影响因素 自然因素 经济因素 技术组织因素 露天开采境界不是一成不变的 露天开采境界可分为分期境界和最终境界
为了确定境界剥采比，需要分别计算四边形 b1c1cb、aa1b1b和d1dcc1的面积ΔA、ΔV1和 ΔV2。根据几何关系，有：
由此可得到岩石增量于矿石增量之比值：
当ΔH 0时，可得境界剥采比：
上式表明，境界剥采比可用线段（gb+ch） 与bc的长度之比来确定
一般情况下用投影线段比法计算境界剥采比 的步骤如下：如下图所示，
DD DL )
原矿的精矿产出率：
K
'
经过代入转换可得：
n D D '
r [0 (1L )"L ] L
JH b [0 (1D )"D ] D D
L
7.2.2 储量盈利比较法
该方法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天 矿开采盈利的下限，即
L' uL
L'
r
n'b
D' uD
于是可得经济合理剥采比为：