露天采矿概论(1).ppt

（3）1981年—2003年
新建安太堡、霍林河、伊敏、元宝山、准格 尔、安家岭等大型露天煤矿，对抚顺西露天煤矿、 小龙潭露天煤矿进行了改造。引进先进技术和设 备，国产露天矿设备不断发展，已生产出千万吨 级设备。生产能力和经济效益大大提高，露天采 煤事业发展迅速。(单斗—卡车）
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10Biblioteka 第二讲 露天开采基本知识 一.露天开采的特点及发展 3.露天开采的发展
煤层厚度 从煤层的顶板到底版的垂直距离。
总厚度 煤层群顶底版间的垂直距离。包括 其间所有煤分层和夹石层的厚度。
可采厚度 可以开采煤分层的总厚度。
最低可采厚度 在现有条件下技术上可行和 经济上有利的煤层厚度。
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通常可把煤层按厚度分为： 薄 煤 层 —— 1 ~ 3.5 m 中厚煤层 —— 3.5 ~ 8 m 厚 煤 层 —— 8 m 以上
通常可把煤层按倾角分为： 急倾斜煤层 —— 倾角 > 45o 倾 斜 煤层 —— 倾角 10o ~45o 缓倾斜煤层 —— 倾角 5o ~ 10o 近水平煤层 —— 倾角 < 5o
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露天采矿概论
第三节 露天开采的步骤
在赋存有地下资源的地区，经过普查、详查、精 查等不同的地质勘探阶段，探明了矿床的产状、构造、 储量等情况。经过矿区开发可行性研究、矿区总体设 计、初步设计、技术设计和施工图等设计阶段，寻求 技术上可行、经济上合理的露天矿开发方案。设计被 批准后，即可进行露天矿区的建设。
岩层没有发生明显相对位移的纵横交错的裂纹，称为节理 或裂隙。
节理对露天开采作业有一定影响。节理发育时，爆破能往 往沿裂隙方向传布，产生大块。
露天边帮的岩石中发育的节理，是影响边坡稳定的重要因 素。
节理也是地下水赋存的有利条件。
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（3）断层
断层也是地壳运动的产物。断裂后的岩层出现裂纹或破坏带， 其两侧岩层发生相对位移，称为断层。根据岩块相对位移的情形， 断层可分为正断层、逆断层、平移（平推）断层。
32%
9%
印 度 德 国 澳 大 利 亚 美 国 1俄 罗 斯 南 非 波 兰 中 国
图 世界主要产煤国家露天开采产量占总产量比重对比图
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4、露天煤矿所占的比例
• 我国煤层出露的露头相对更少。所以，具备露天开采 的比例相对较少。
• 此外，露天开采的机械化程度比较高，初期投资偏大， 民营企业几乎干不起，地方企业也不可能轻松投入。 因此，我国露天煤矿所占的比例相对很小。上世纪末 的1998年，我国露天煤矿的比重仅为3.3%，时至 2009年，我国露天煤矿的比例大约仅为9%。
正断层 上盘相对下降，下盘相对上升。
逆断层 上盘相对上升，下盘相当下降。
平移断层 上下两盘水平方向移动，没有垂直方向的移动。
正断层
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逆断层
平移（平推）断层
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3.煤层的赋存状况
煤层赋存状况是指煤层数目、煤层间距、煤层厚度和倾角、 埋藏深度、煤层结构、稳定性、煤质、地质条件等。对露天开 采影响比较大的是煤层厚度和倾角。
向斜轴
背斜轴
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煤田地质基本知识 三. 产状与构造 2. 岩层的构造
（2）节理（裂隙）
岩层受力后 将产生变形，如果外力超过岩层所能承受的弹 性变形时，它的连续性和完整性均遭破坏，出现裂纹（断裂）， 有的大小不一、纵横交错，有的沿断裂面两侧岩层发生相对位 移，这些构造统称为断裂构造。
粘土岩 常见于煤层底板，是一种硬度小的软岩石，具有吸水性，
受水后可塑。这种岩石对露天采场边坡稳定性影响很大。
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煤田地质基本知识
三 产状与构造 1. 岩层的产状
岩层的产状一般用走向、倾向、倾角（岩层产状三要素）来表示。
走向 岩层的层面与水平面 的交线方向。
倾向 岩层面上垂直走向的 倾斜线，在水平面上 投影的方向。
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一.露天开采的特点及发展 3.露天开采的发展
3.2 我国露天煤矿的发展
我国露天煤矿的发展大体经历了四个阶段： （1）1950——1957年 新建海洲露天煤矿，改扩建了抚顺、新邱露 天煤矿，总体设计能力720万吨/年，1956年在抚 顺成立了露天开采技术研究所。这个阶段露天产 量不断提高，经济效益好。
3.1 国内外露天开采的现状及发展趋势
据统计，全世界固态矿产（包括建筑材料）的年开采总量约 为11.6☓1010 t ， 露天开采量约占80%。据统计世界各类主要矿产 中露天开采所占比重分别如下：
磁铁矿 78%
磷酸盐矿 87.5%
褐铁矿 84%
石棉矿
75%
锰矿
86%
褐煤
84%
铜矿
90%
烟煤
25%
铝土矿 91%
五台纪
无生物
1000以上
我国主要成煤时期为石炭纪、 二叠纪、侏罗纪、第三纪
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第一讲 煤田地质基本知识 二.煤及煤矿床
2. 围岩——沉积岩
在我国露天煤中遇到的岩石绝大部分为沉积岩，常见的有石 灰岩、泥炭、页岩、砾岩、砂岩等，其主要特征为：
石灰岩 主要由碳酸钙组成。由均质石灰岩组成的露天矿边坡， 一般较为稳固。但裂隙发育的石灰岩则易跨落，当地表水或地下 水不断渗入，溶蚀后易形成溶洞，引起塌陷。
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露天开采基本知识
• 台阶及命名 阶梯、下盘标高
• 台阶要素
+12 水平
A
（1）台阶上部平盘（上盘）
（2）台阶坡顶线
（3）台阶坡面
时代 新生代 中生代
古生代
元古代 太古代
地质年代表
世纪
生物演化特征 距今年(Ma)
第三纪, 第四纪
哺乳动物, 出现人类
60~
三叠纪, 侏罗纪, 白垩纪 鸟类和自行动物极盛 185~60
寒武纪, 奥陶纪, 志留纪, 由三叶虫发展到自行 泥盆纪, 石炭纪, 二叠纪 动物
520~185
震旦纪
出现低级动物如藻类 520以上
建筑材料
100%
镍矿
45%
油矿
30%
我国主要矿床露天开采的比重如下：
铁矿石 87% 有色金属矿石 50% 煤炭 10%
化工原料 70.7% 建筑材料 100%
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100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
90% 76% 71% 67% 58% 53%
碳化作用愈高，煤的水分和挥发份愈少，相对碳的含量愈多，
20煤21/的3/11质量就愈好。
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煤田地质基本知识 二.煤及煤矿床 1. 煤的生成
（2）煤层及成煤时期：
煤层 泥炭和砂上石是交替沉积的，经过长期的变化泥炭形成 了煤层，砂石组成了岩层。
煤田 大面积含煤地带。煤田的形成需要经过相当长的时间， 为了便于说明煤田的生成时间，常用地质的历史年代来表示。
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一.露天开采的特点及发展 3.露天开采的发展
（2）1958——1980年
兴建了平庄、义马等8个露天煤矿，总体设计 能力为725万吨/年。这个阶段“三边”政策、大 跃进、文革，剥采失调，长期达不了产。——不 良影响。
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一.露天开采的特点及发展 3.露天开采的发展
页 岩 是具有象书页一样薄层理的泥质岩，沿层理易裂开。煤 系中页岩，往往含碳较多，形成黑色的碳质页岩。页岩的硬度低， 极易破碎，穿孔、爆破都较容易。
砂 岩 主要成分为石英及长石类矿物碎屑。砂岩按其颗粒大小 分粗、中、细砂岩。因胶结物的成分不同（铁质、硅质、钙质、 和粘土质），各种砂岩的硬度差别很大。
3.3 现代露天开采的技术特征
（1）开采集中化 （2）开采工艺多样化 （3）规划、设计及生产管理计算机化 （4）矿用设备大型化、标准化 （5）安全生产及环境保护规范化 （6）开采条件、地质条件扩大化及恶化 （7）重视资源的综合开发利用 （8）煤与电的结合、市场化
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★ 露天开采总论 ★ 间断生产工艺系统 ★ 连续、半连续及倒堆开采工艺系统 ★ 露天开采程序与开拓运输系统 ★ 露天开采规模与矿石质量 ★ 露天开采设计及经济评价 ★ 露天开采的科学技术发展方向
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第一章 露天开采总论
第一节.露天开采的特点及发展
• 露天开采的特点
露天开采的特点是采掘空间直接敞露于地表， 为了采出有用矿物，需将矿体上覆的土岩及部分周 围的岩石剥离掉，通过露天沟道线路系统把矿岩运 至地表。
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一.露天开采的特点及发展
2. 露天开采的优缺点
缺点： （1）破坏和占用大量的土地和耕地； （2）需大型设备多，投资较高； （3）气候条件影响较大； （4）要求矿床覆盖层薄和矿层厚，否则基建
剥离量过大； （5）对环境污染较严重。
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一.露天开采的特点及发展
3. 露天开采的发展
围岩
采空区
围岩
矿体
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露天采矿概论
2. 露天开采的优缺点
优点：
（1）生产规模大、效率高； （2）露天开采成本一般比矿井开采成本低； （3）回收率高，可顺便采出伴生矿物； （4）木材、金属、电力等材料消耗少； （5）作业安全、劳动条件好，能开采易燃、
多水、高瓦斯矿床； （6）矿山基本建设周期短，投产及达产快。 （7）易于环保、易于治理.
倾角 岩层面与水平面之间 的夹角，其大小反映 岩层的倾斜程度
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煤田地质基本知识 三. 产状与构造
2. 岩层的构造
岩层的原始产状发生改变，原始形状受到破坏，统称为地 质构造变动。受构造变动后的岩层形态，称为地质构造。
地质构造有三种基本类型：褶曲、节理、断层。
（1）褶曲 沉积岩层在构造力作用下，产生塑性变形，出现一系 列波状弯曲——褶皱构造。褶皱中的一个弯曲叫褶曲，它的中心 部分岩层称为核，核的两侧岩层称为翼。（侵蚀）。褶曲两翼地 层倾向相背（凸形）的情况称为背斜构造，其褶曲顶部称为背斜 轴；褶曲两翼地层倾向相向（凹形）的情况称为向斜构造，其褶 曲底部称为向斜轴。
（3）变质岩 原生岩石（原来以形成的岩浆岩、沉积岩、变质
岩），在地壳运动中受到高温、高压和外来物质的参与下，在
结构、构造或某些化学成分和矿物成分发生了变化，而形成的
一种新岩石，称为变质岩。
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煤田地质基本知识
二.煤及煤矿床
1. 煤的生成
煤是埋藏在地下的一种可燃矿物，它是由古代的植物变成的，属 于沉积岩。
（2）沉积岩 由地质作用形成的岩石碎屑（泥、砂、砾石）、 各种有机物以及溶解在水中的物质，在低洼的海洋、湖泊、沼 泽等富水盆地中沉淀下来，逐层堆积，经过压实、脱水、胶结 而形成的坚硬岩石，称为沉积岩。
由于先后沉积下来的物质在成分、性质、粒度、颜色、形 状等方面不同，形成了分层的特征。上下两层之间的界面称为 层面。具有层理、化石特征。
技术装备水平不断提高。80年代以前绝大 部分采用单斗铁道工艺，后来，则多采用单斗 汽车、半连续、连续及综合工艺，并向这些发 展、向综合性发展。
目前：2000万吨级；集中化综合化；剥离 半连续；拉斗铲倒堆剥离；抛掷爆破技术；端 帮采煤。
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第二讲 露天开采基本知识 一.露天开采的特点及发展 3.露天开采的发展
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一个露天矿区的建设要涉及许多部门，如铁道、 电力、机械制造、民政等。 露天矿从建设到生产需 经过下述主要步骤：
（1）地面准备 （2）矿体疏干、隔水和排水 （3）基本建设工作 （4）日常生产工作
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露天开采基本名词术语
• 台阶：露天开采时，通常需要把矿岩划分成 一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采， 并保持一定的超前关系，在开采过程中各工 作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就 是一个台阶或称为阶段。台阶是进行独立采 剥作业的单元体。
煤及煤矿床
○ 煤的生成 ○ 围岩---沉积岩
产状与构造
○ 岩层的产状 ○ 岩层的构造 ○ 煤层的赋存状况
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煤田地质基本知识
岩石 岩石是矿物的集合体，从生成原因可将其分成三大类： 岩浆岩、沉积岩和变质岩。
（1）岩浆岩 岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石成为岩 浆岩（又称火成岩）。侵入岩、喷出岩、深成岩、浅成岩。
煤的生成条件主要是：繁茂的植物，温暖的气候，延缓的地形加 河流或湖泊的搬运，以及各种形式的地壳运动。
（1）植物变成煤的两个阶段：
第一阶段为泥炭化阶段。植物枯死——被水掩盖——水解与生化 作用——失去结构——褐黑色物质（泥炭）
第二阶段为煤化阶段。地壳不断下降——覆盖层逐渐加厚——压 力与温度影响——逐渐失去水分——含炭量逐渐增加（碳化）。