露天境界原则
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。
露天开采境界确定方法
露天开采境界确定方法
露天开采境界确定方法是一种采矿作业中的重要方法，用于指导
露天开采作业的进行。
目前，由于技术进步、露天采矿范围的扩大，
露天开采境界确定的规则日益复杂。
本文从三个方面重点阐述了露天
开采境界确定方法。
首先，在确定露天开采境界之前，必须弄清楚当前露天开采活动
正在开展的矿区的类型，以及经营范围大小，并划定出其区域范围。
通常情况下，按照矿石的自然更新率、采矿现有的技术能力等因素，
将整个矿区分割成一系列较小的矿区。
其次，通过现场测量、影像分析以及GPS定位等技术，确定每个
矿区的边界位置，并将其定义出来，以便在日后的管理和开采中使用。
最后，通过监测和分析，对矿山环境进行不断研究，形成一套针
对不同风险级别的管理措施，以确保露天开采作业的安全稳定。
总之，露天开采境界确定方法是露天开采作业中的重要方法，可
以有效地指导和管理露天开采作业，为实现安全、有效的露天采矿作
业提供强有力的保障。
3-2 露天开采设计 境界
1)确定最小底宽 矿体厚度 ＜ 最小底宽，最小底宽； 矿体厚度 ＞ 最小底宽，矿体厚度； 矿体厚度＞＞最小底宽； “多采矿、采好矿、少剥岩”
第2章 境界
2.4 境界圈定
2)确定最终边坡角
(1)边坡稳定考虑； 类比法，参照类似矿山的实际资料选取； 由研究部门通过系统的工程地质调查后，按照组成 边帮的矿岩物理性质、地质构造、水文地质等因素 用计算方法确定
3)确定原则
某种剥采比不大于经济合理剥采比的原则进行圈定；
第2章 境界
2.2 确定境界原则
3)确定原则 (1)境界剥采比不大于经济合理剥采比；
露天境界边界层矿石 的露采费用不高于地 采费用； 整体矿床开采的总体经济效益最佳的含义；
第2章 境界
2.2 确定境界原则
3)确定原则 (1)境界剥采比不大于经济合理剥采比；
第2章 境界
2.3 经济合理剥采比
1)比较法 (3)储量盈利比较法；
A.单一有用成分矿床
第2章 境界
2.3 经济合理剥采比
1)比较法 (3)储量盈利比较法；
A.单一有用成分矿床
第2章 境界
2.3 经济合理剥采比
1)比较法 (3)储量盈利比较法； B.多种有用成分矿床
一种是每种成分逐个计算方法； 二种把所有成分折合成一种主要成分来计算；
第2章 境界
2.4 境界圈定
2)确定最终边坡角 (3)缓倾斜矿体的最终边坡角；
边坡角大于矿体倾角，最 终边坡角应按矿体倾角布 臵，充分采出下盘矿石。
第2章 境界
2.4 境界圈定
3)确定开采深度 (1)境界剥采比的计算方法；
V n J lim H 0 A
第2章 境界
露天采矿学第07章露天开采境界武汉理工大学叶海旺-精品
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
露天开采境界的确定方法
五、露天开采境界的确定方法（一）确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。
目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。
若采用折反式调车，则：Bmin＝Rcmin＋0.5bc＋2e＋0.5 lc （1－18）式中Rcmin——汽车最小转变半径；米；Bc——汽车宽度，米；e——汽车距边坡的安全距离，米；lc——汽车长度，米。
若采用回返式调车，则：Bmin＝2（Rcmin＋0.5bc＋e）（1－19）在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。
（二）选取露天矿边坡角最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。
在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。
类比法边坡角的选取应满足安全条件和技术条件的最小边坡角值。
（三）确定露天开采深度1、长露天矿开采深度的确定露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。
（1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。
首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图1－11）。
依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。
其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。
最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。
图1－11 长露天矿开采深度的确定图1－12 厚矿体的无剥离开采H1－最初确定的开采深度；H2－无剥离开采的深度H3－最终的露天开采深度至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。
按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。
应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图1－12 ），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。
露采原理
何谓露天开采境界，确定露天开采境界的意义目的露天开采境界：由露天采场的底面和坡面限定的可采空间的边界。
露天开采境界大小将影响露天矿场内的矿岩量，露天矿的规模及服务年限、基建工程量、建设年限及达产年限、设备选型配套、劳动定员和效率、产品成本和盈利、基建投资额及其合理利用等等。
各种剥采比的概念和含义1平均剥采比，露天开采境界内的岩石总量Vp与矿石总量Ap之比2分层剥采比，露天开采境界内某一水平分层的岩石量VF与矿石量AF之比3生产剥采比,露天矿某一生产时期的剥离量VS与所采矿量AS之比4境界剥采比，露天开采境界稍有增大时,岩石增量△V与矿石增量△A之比5经济合理剥采比，经济上允许的最大剥采比。
何谓剥采程序完成露天矿场内岩石剥离和采出矿石的程序称露天矿开采程序，或称剥采工程发展程序何为工作帮？分析工作帮的动态变化及约束条件工作帮：由进行开采的台阶所组成的边帮称为工作帮。
工作邦变化的约束条件：1、露天矿工作邦坡角Pmin<=p<=Pmax 2、露天矿工作平盘宽度Bmin<=B 何为开拓运输线路系统，何为开拓系统？开拓系统;为建立地表至工作水平以及工作水平之间的运输联系而开辟的沟道系统。
开拓运输线路系统：开拓系统与工作水平的运输联系系统的总称。
何为新水平开拓准备时间上一水平开段沟结束至该水平开段沟的结束时间的时间间隔。
论述确定境界的原则和理论基础一按境界剥采比小于或等于经济合理剥采比确定境界的原则1按露天、地下开采原矿成本相等确定境界2露天、地下开采单位工业储量盈利相等确定境界3按露天开采总盈利最大确定露天开采境界4按矿床开采盈利净现值最大确定露天开采境界二按平均剥采比等于经济合理剥采比确定境界的原则三按自然生产剥采比（埋单剥采比）或均衡生产剥采比等于经济合理剥采比确定境界的原则四其他圈定境界的观点1按允许投资圈定境界、露天矿单位矿石生产能力的允许投资K，可根据国家计划的投资额及产量要求计算确定；或者统计分析现有矿山实际单位矿石生产能力投资，并考虑资金合理利用综合决定2联合利用若干个圈定境界的原则确定露天开采境界倾斜矿床长露天矿确定境界的方法和步骤1露天矿的底宽及位置的确定2确定露天矿最终边坡角及平台宽度3确定露天矿开采深度4端帮位置确定5绘制露天矿底部周界6绘制露天矿开采终了平面图掘沟的意义、目的。
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。
露天开采
1露天开采1.1境界的确定1.1.1确定露天开采境界的确定应下列原则：1 应以“基础储量”为基础，并应充分利用资源。
2 露天采矿场的最终边坡应满足边坡稳定的要求。
3 露天境界底平台尺寸应满足铲装和运输设备要求。
4 中型以上露天矿境界宜采用计算机软件圈定。
1.1.2露天矿分期开采境界的确定应符合下列规定：1 采用分期开采的矿山，一期开采年限不宜小于10年。
2 分期开采过渡期间不宜使矿山减产或出现剥离洪峰。
一期宜为二期扩帮提供技术条件。
3 临时边帮上的安全平台宽度不应小于15m；采用陡帮扩帮作业时，在临时边帮上，每隔60~90m高度应布置一个宽度不小于20m的接滚石平台。
1.1.3露天采矿场最终边坡构成要素应符合下列规定：1 露天矿最终边坡应由台阶高度、台阶坡面角和安全平台、清扫平台、运输平台等要素所构成。
2 平台上设置排水沟时，其宽度应满足排水沟的设置要求。
3 最终台阶宜施行并段，并段台阶数不宜超过3个。
4 安全平台宽度不宜小于5m。
5 清扫平台宽度应满足清扫设备作业要求。
1.2采掘要素1.2.1台阶高度的确定应符合下列规定：1 需穿爆的矿（岩），台阶高度不应超过挖掘机最大挖掘高度的1.5倍。
2 不需穿爆的矿（岩），台阶高度不应超过挖掘机的最大挖掘高度。
1.2.2工作台阶坡面角可根据岩体结构面产状、岩体力学性质及水文地质特征通过计算确定，也可按围岩强度指标和围岩完整性特征通过类比法选取。
1.2.3最小工作平台宽度应按爆堆宽度、装载和运输设备所需宽度、动力管线布置方式，以及采剥作业的安全宽度等计算确定，也可按表7.2.3选取。
表7.2.3 最小工作平台宽度注：1 表中数值采用铁路运输时取上限，采用汽车环形运输时取下限；2 表内数值加上铁路中心线间距为双线运输时最小工作平台宽度。
1.2.4挖掘机最小工作线长度应满足挖掘机的正常作业和运输设备调车要求。
挖掘机最小工作线长度宜按表7.2.4选取。
表7.2.4 挖掘机最小工作线长度1.2.5段沟、出入沟及运输堑沟的沟底宽度应根据运输方式、掘进设备型号、岩石性质确定。
露天开采境界确定的手工方法
露天开采境界确定的手工方法目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j≤n jh原则确定境界。
现将确定露天开采境界的步骤和作法分述于下。
一）、确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。
采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为Bmin=2Rwh+T+3e-h L cotα (8-18)式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m；Rwh——挖掘机机体回转半径，m；T一一铁道线路宽度，m；h L一一挖掘机机体底盘高度，m；e一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.0～1.5m；α一一露天矿最下一个台阶的坡面角，（°）。
当采用汽车运输时，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+0.5b c+e) (8-19)若采用折返式调车，则Bmin=Rcmin十0.5b c十2e+0.5l e (8-20)式中Rmin——汽车最小转弯半径，m；b c——汽车宽度，m；e——汽车距边坡的安全距离，m；l c--汽车长度，m。
在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置:(1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；(2)使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响；(3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；(4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。
二）、选取露天矿最终边坡角露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。
随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生产。
因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。
露天开采境界设计规范
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
露天开采境界设计规范
1 最终边坡要素的确定，应符合下列规定：（1）台阶高度的确定应符合下表1 的规定；表1 台阶高度矿岩性质采掘作业方式台阶高度m 松软的岩土机械铲装不爆破不大于机械的最大挖掘高度坚硬稳固的矿岩爆破不大于机械的最大挖掘高度的1.5 倍砂状的矿岩人工开采不大于1.8 松软的矿岩不大于3.0 坚硬稳固的矿岩不大于6.0 注：挖掘机或装载机铲装时，爆堆高度不应大于机械最大挖掘高度的1.5 倍。
（2）台阶坡面角宜按表
2 的规
定选取；表2 台阶坡面角普氏系数f 14～8 7～3 2～1 台阶坡面角（°）75～70 65～60 60～45 注：表中取值可根据节理、裂隙和层理等发育条件及逆边坡方向或顺边坡方向进行调整。
（3）安全平台宽度不应小于3m；最终台阶并
段时，可不设安全平台；（4）每隔2 个～3 个安全平台应设一个清扫平台。
人工清扫时，清扫平台宽度不应小于6m；机械清扫时，清扫平台宽度应按设备
要求确定，但不应小于8m；（5）露天矿最终边坡采用多台阶并段时，并段数不应大于3 个。
2 经济合理剥采比的确定方法，应符合下列规定：（1）经济合理剥采比宜采用盈利比较法计算；（2）当矿石价值不高，地下开采有盈利时，可采用成本比较法计算；（3）只适宜露天开采的矿床，可采用价格法计
算经济剥采比。
3 露天开采境界的圈定，应符合下列规定：（1）境界剥采比。
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。
毕业设计--3 露天开采境界
tm ba C n D j /,3-=3 露天开采境界3.1经济合理剥采比3.1.1圈定境界的原则根据矿床的自身特点，开采境界的确定原则如下： （1）根据境界剥采比小于或等于经济合理剥采比确定境界，即j k n n ≤的原则；（2）东部境界与海新河的距离不小于200m 。
西部境界保证矿区铁路东岗站距采场边界安全距离不小于200m ；（3）露天矿正常开采时期的生产的成本一般不应超过地下开采生产成本或允许成本；（4）在经济因素的影响下，应尽可能多地圈定煤炭储量，以达到最大收益和最大程度地利用资源；（5）保证生产安全。
3.1.2经济合理剥采比露天开采境界的确定，实质上时剥采比大小的控制。
随着露天开采境界的延深和扩大，可采储量增加了，但剥离岩量也相应地增大。
合理的露天开采境界，就是指所控制点剥采比不超过经济上的合理的剥采比。
经济合理剥采比是露天矿最终境界的重要技术经济依据。
确定经济合理剥采比的方法有两类：一是比较法，即以露天开采和地下开采的经济效果作比较来计算；二是价格法，用露天开采成本和矿石价格作比较来计算。
抚顺煤田倾角30°～40°，属于倾斜煤田，上部煤层埋藏相对较浅，适宜露天开采，但随着开采深度的增加，剥离岩石量也不断增大，可利用地下开采。
因此，本设计选用露天开采和地下开采比较法来确定露天矿经济合理剥采比j n 。
（公式3.1） 式中：D C ——矿石地下开采成本，元/t ； a ——露天矿纯采矿成本，元/t ； b ——露天矿剥离成本，元/m 3；从抚顺东露天矿获得资料显示，矿石地下开采成本：305元/t ，露天矿纯采矿成本：30元/t ，露天矿剥离成本：40元/m 3。
计算可得：3.2境界的圈定tm n j /86.63=t m m CD m m m CD n yL yL H k /,3.1'/,'3330ηη*==→∆3.2.1确定合理的开采深度本设计中露天矿合理开采深度的确定选用方案分析法在地质图上确定，方法如下：（1）在地质剖面图上确定若干个境界深度方案，通过各深度绘出个方案底所在水平线，由于抚顺煤田埋藏条件较简单，故方案可少取一些。
露天矿设计原理05
P……扣除税金后金属销售价格
n jH
b
[( L K L P L D L ) ( D K D P D D D )]
' ' ' '
b
[ P ( L K L D K D ) ( D D D L D L )]
' ' ' '
储量盈利比较法比金属成本比较法又前进 一步，全面考虑了露采和地采两者在损失 和贫化上的差异，从理论上讲这是最合理 的方法。
n jH
(
KL
b KD
DL )
如果地采和露采所产精矿品位相同，则可 计算精矿的成本。 ' 此时： K L L L
KD D
' D
前述：
'
0 0
' "
0 0
"
'
0 (1 )
"
所以
确定方法很多，但大体可合并为两类： 比较法和价格法。 对于那些选用何种开采方式尚不明确的 矿床，或上部用露天，下部用地下，需要用 露天开采和地下开采的经济效果作比较来计 算经济合理剥采比作为确定露天境界的控制 指标。对于只适合露天开采的矿床，常用价 格法确定njh。其中，比较法分：成本和储量 盈利比较两种。
2、金属成本比较法
这种方法是以选 矿或冶炼后产品的金属 量作为计算基础，使露天采后经选冶所得产 品的金属成本等于地下开采产品的金属成本。
露天开采每吨金属成本
DL 1 KL 1
b
1 KL
其关系式
露天开采境界确定的手工方法
露天开采境界确定的手工方法目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j≤n jh原则确定境界。
现将确定露天开采境界的步骤和作法分述于下。
一）、确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。
采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为Bmin=2Rwh+T+3e-h L cotα (8-18)式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m；Rwh——挖掘机机体回转半径，m；T一一铁道线路宽度，m；h L一一挖掘机机体底盘高度，m；e一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.0～1.5m；α一一露天矿最下一个台阶的坡面角，（°）。
当采用汽车运输时，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+0.5b c+e) (8-19)若采用折返式调车，则Bmin=Rcmin十0.5b c十2e+0.5l e (8-20)式中Rmin——汽车最小转弯半径，m；b c——汽车宽度，m；e——汽车距边坡的安全距离，m；l c--汽车长度，m。
在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置:(1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；(2)使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响；(3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；(4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。
二）、选取露天矿最终边坡角露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。
随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生产。
因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。
矿石露天开采境界和采掘要素规程
矿石露天开采境界和采掘要素规程第一节开采境界51．1.1确定露天开采境界，应以批准的工业储量为基础，远景储量只能作为矿山远景规划之用。
51.1.2大型露天矿开采境界，一般应建立矿床模型，利用计算确定最佳开采境界。
51.。
13当采用两个工作台阶并为一个非工作台阶，留有一个安全平台的边坡结构时，一般每隔1～2个安全平台，设置一个清扫平台，其宽度视采用的清扫设备而定。
51.1.4当安全平台与运输平台重合时，且运输平台宽度大于安全平台宽度时，可以不另设安全平台。
51.1.5当清扫平台遭到破坏时，应及时采取补救措施，确保其宽度始于清扫设备通行和正常作业。
51.1.6矿床储量大、开采年限很长时，为减少初期基建设资和早投产、早达产的目的，一般应分期开采。
采用分期开采时，第一期境界服务年限不应小于10年；矿山应尽可能实现稳步过渡。
51.1.7第一期开采的排土场和工业场地，一般应设置在露天开采的最终境界之外。
51.1.8采用分期开采的露天矿，为确保扩帮时下部作业平台的安全，在临时边帮上，每隔一定高度应设置一个接渣平台，其宽度由设计确定。
51.1.9分期开采的矿山，必须在第一期开采设计的同时作出详细的分期过渡的设计。
第二节采掘要素51.2.1工作台阶高度，应符合下列规定：人工开采时;1.无粘性的砂状矿岩，不大于1.9米；2.松软的矿岩，不大于3米；3.坚硬稳固的矿岩，不大于6米。
机械化开采时：1.不需爆破的松软矿岩，不得超过挖掘设备的最大挖掘高度；2.需要爆破的坚硬矿岩，不得大于挖掘设备最大挖掘高度的1.2倍。
51.2.2工作台阶坡面角，应符合下列规定：人工开采时：1.松软的矿岩，不大于该种矿岩的自然安息角；2.较稳固的矿岩，不大于60°；3.稳固的矿岩，不大于80°。
机械化开采时：1.不需爆破的矿岩，一般为挖掘设备的自然挖掘角；2.需要爆破的矿岩，为爆破作用形成的坡面角，一般为60°～70°。
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一、境界剥采比不大于经济合理剥采比(n k ≤n j)
（一）理论依据
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1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
（1）式中ΔA——露天开采境界延深后所增加的矿石量，m3；
ΔV——露天开采境界延深后所增加的岩石量，m3。
等式的左端是境界剥采比nk，右端是经济合理剥采比nj，亦即
nk=nj（2）
（二）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，而且有不少人对原则nk≤nj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。
nk≤nj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。
为了防止出现虚假结论，特别在矿体不规
则、沿走向厚度变化较大、上部覆盖层较厚等条件下，按原则确nk≤nj定境界时，往往用np≤nk原则进行校验，必要时还需要进行综合技术经济比较。
二、平均剥采比不大于经济合理剥采比(np≤nj)
（一）理论依据
这一原则是针对露天开采境界内的全部矿岩量而言,它要求用露天开采的平均经济效果(成本或盈利)不劣于用地下开采。
如图2，假设abcd是露天开采境界,境界内的矿石量为A，需要剥离的岩石量为V。
那么，根据原矿成本比较法
（3）
上式的左端是平均剥采比，右端是经济合理剥采比，即
np≤nj
图1 nj≤nj原则的含意图2 np ≤nj原则的含意
（二）评价
np≤nj原则是一种“算术平均”的概念。
它既未涉及整个矿床开采的总经济效果，更没有考虑开开采过程中剥采比的变化。
因此，它是一个比较粗略、笼统的原则。
由于这一原则是采用算术平均的方法，露天开采某个时期的经济效果可以劣于地下开采，只要前者还有优于后者的时候，优劣搭配，使平均起来的露天开采效果等于地下开采就可以。
因此，这样确定出来的境界,往往比原则nk≤nj所固定的境界要大，可能造成基建剥离量大、投资多、基建时间长，甚至使露天开采过程中生产剥采比超过允许值，使企业长期处于亏损状态。
对于某些贵重的有色、稀有金属矿床或中小型矿山，
为了尽量采用露天开采以减少矿石的损失和贫化，设计中有时可以运用这个原则来确定境界，借此扩大露天开采矿量。
此外，这一原则使露天开采的平均经济效果不劣于地下开采，这也正是露天开采的起码要求。
因此，np≤nj原则常作为nk≤nj 原则的补充。
就是说，对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，当采用nk≤nj原则确定出境界后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足np≤nj原则。
三、自然生产剥采比不大于经济合理剥采比（nt≤nj）
（一）理论依据
该原则的理论依据是,露天矿生产成本不超过井工开采成本或露天矿石售价
（二）评价
该原则保证了露天开采矿石成本不超过允许成本，而且确定境界的方法简单。
用该原则确定的露天开采境界，一般比第一种原则确定的要大，较第二种原则确定的要小，能较好地反映露天开采的优越性。
该原则的缺点是，盈利指标并非最优，没有考虑整个矿
床开采的总经济效果，特别是生产剥采比通常只能在圈定了露天开采境界并相应地确定了开拓方式和开采程序之后才能确定。
因此，最大生产剥采比出现的时间、地点、数值及其变化规律，都有很大的不确定性，给开采境界的确定带来困难。
四、均衡生产剥采比不超过经济合理剥采比（nt+n0≤nj）
(一)理论依据
均摊基建工作费后露天开采成本不超过井工开采或矿石售价
（二）评价
一般情况下，该原则圈定的境界比第一种圈定的深比第二种浅，在一定程度上有利于发挥露天开采的优越性，但盈利不是最大，因此不被广泛使用，但是可以作为圈定境界的辅助原则。