露天开采

露天开采

一、最终开采境界的确定

1、概述

地质储量：根据地质钻探资料，运用地质统计学方法等估算出来的矿物含量。

开采储量：技术上可行、经济上合理的地质储量。

最终开采境界：圈定开采储量的三维几何体。由底部周界、最终帮坡角、开采深度决定。

最终开采境界的确定是露天矿设计与规划中的一项十分重要的工作，既是技术决策，又是经济决策。

最终开采境界的设计方法与手段经历了三个阶段：手工设阶段、计算机辅助设计阶段、优化设计阶段。

（1）最终开采境界图

（2）采矿与剥离关系示意图

（3）最终开采境界的设计方法

手工设计阶段：以经济合理剥采比为基本准则 。

计算机辅助设计阶段：方法与手工阶段基本相同，使用计算机、数字化仪、绘图仪等设备。

优化设计阶段：图论法和浮锥法。

2、最终开采境界设计的手工方法

（1）剥采比的概念

境界剥采比：是指露天开采增加单位深度后所引起岩石增量与矿石增量之比，也称为瞬间剥采比。

采剥并举

剥离先行

存在一个经济效益最佳的最终开采境界

Ri=dw/dO

平均剥采比：是指露天开采境界内总的岩石量与总的矿石量之比。

生产剥采比：是指露天矿某一生产时期内所剥离的岩石量与所采的矿石量之比。

分层剥采比：是指露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比。

经济合理剥采比：是指经济上允许的最大剥岩量与可采矿量之比，即利润增量为零时的瞬时剥采比，也称为盈亏平衡剥采比(breakeven stripping ratio) ；经济合理剥采比不依赖于境界的大小和

几何形状，只依赖于回收率与成本、价格等技术经济参数，其值可以通过市场与成本分析得出。

（2）经济合理剥采比确定的其它方法

①原矿成本比较法。

②价格法

③金属成本比较法

④储量盈利比较法

（3）基本原理

确定最终境界的准则是瞬时剥采比等于经济合理剥采比。将境界位置上下移动，计算每次移动后的瞬时剥采比，直到它等于经济合理剥采比为止，也就找到了最终境界。

（4）最终开采境界设计的原则

①境界剥采比不大于经济合理剥采比

②平均剥采比不大于经济合理剥采比

③生产剥采比不大于经济合理剥采比

④根据对矿石的需要量和勘探程度确定境界

（5）最终开采境界设计的手工方法

①确定露天矿最小底宽

②选取露天矿最终边坡角

③地质横剖面面积比法确定合理开采深度；

④地质横剖面线段比法确定长矿体的合理开采深度；

⑤水平剖面面积法确定短矿体的开采深度

（6）最终开采境界的审核

①调整最终开采底平面标高

②圈定最终开采境界的底部周界

3、价值模型

地质块状模型是矿物品位及有关地质特征在矿床中分布情况的离散化表述，主要用于储量计算和地质数据的计算机处理。在最终开采境界的计算机优化设计和开采计划优化中，常常用到另一种块状模型－价值块状模型（简称价值模型）。地质块状模型中每一块的特征值是品位或某一地质特征，价值模型中每一块的特征值则是假设将其在地质纵断面图上调整露天矿底平面标高 调整后开采深度

调整前开采深度 矿体界线

------ 理论周界；

最终设计周界； I~IX 剖面线；

底部周界的圈定

采出并处理后能够带来的经济净价值。块的净价值是根据块中所含可利用矿物的品位、开采与处理中各道工序的成本及产品价格计算的。矿床所含矿物的种类不同，矿山企业经营体制和成本管理制度不同，计算净价值时，用到的参数不同。

价值模型是优化方法确定境界的基础。

4、最终开采境界设计的计算机优化方法

（1）浮锥法

（2）图论法

最终境界的设计往往是在矿山投产前完成的，而最终境界的形成是在矿山开采十几年或几十年后。最终境界是各生产工序的成本和产品价格的函数，在市场经济条件下，由于技术的进步、市场行情的变化等因素，矿山的生产成本和产品销售价格在矿山开采寿命期内会发生很大变化。因此，在矿山投产前设计的最优境界方案，在矿山开采一定时期后可能不再是最优方案，甚至可能是经济上很不合理的方案。鉴于此，在进行可行性研究和初步设计时，往往要针对不同的成本和产品价格设计出多个境界方案，用以分析最终境界随这些参数变化的灵敏度。同时，在矿山开采过程中，每隔几年应用当时的经济技术参数对最终境界进行重新优化是非常必要的。

二、露天开采程序

1、概述

最终开采境界是在当前的技术经济条件下对可采储量的圈定，也是对开采终了时采场几何形态的预估。如何采出最终境界内的矿石和岩石则是露天开采程序问题。

露天开采是从地表开始逐层向下进行的，每一水平分层称为一个台阶。

露天采场平面投影与剖面示意图

2、台阶几何要素

台阶几何要素

188m 台阶坡面

A-A

台阶三要素：

W —台阶宽度 H —台阶高度

台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成。

台阶几何要素：

台阶坡面角，是岩体稳定性的函数；

台阶高度，受生产规模、采装设备、开采的选别性影响；

台阶宽度，W= Wc (爆破带宽度)+Ws(安全平台宽度)。

3、掘沟

掘沟是新台阶开采的开始，一般分为两阶段进行：首先挖掘出入沟，以建立起上下两个台阶水平的运输联系；然后开掘段沟，为新台阶的开采推进提供初始作业空间。出入沟参数：

出入沟的坡度，取决于汽车的爬坡能力和运输安全要求；

最小沟底宽度W D min，是满足采运设备基本作业空间要求的沟底宽度，其值取决于电铲的作业技术规格、采装方式与汽车的调车方式。

出入沟与段沟示意图