露天开采第三章 开采程序

小结
实际上，由于汽车的灵活性，即使最小工作平 盘宽度比用公式计算结果小一些，也可实现调车。 但调车的时间会增长，影响作业效率。 其它供车方式下的最小工作平盘宽度可以仿照 上述做法，通过简单的几何分析计算求得。实际 生产中的工作平盘宽度一般应大于理论计算值。 当采用一次穿爆两次采掘（或如图所示的横向采 掘）时，由于采区宽度 (Wc) 大大增加，工作平盘 宽度也将大大增加。
优点：单出入沟wenku.baidu.com 缺点：电铲回转角度大，等待时间长，需要双车道。
3 采区宽度与采掘带宽度
Ws 安 全 平 台 Wc 采区宽度 Ws 安 全 平 台 Wc 采区宽度
爆破带
爆破带
爆堆
采掘带宽度 Ac 爆堆宽度 b
台 阶 推 进 方 向
爆堆 台 阶 推 进 方 向
采掘带宽度 Ac 爆堆宽度 b (b)
(a)
4 最小工作平盘宽度
最小工作平盘宽度（Wmin）是刚好满足采 运设备正常作业要求的工作平盘宽度， 其 取值需依据采运设备的作业技术规格、采掘 方式和供车方式确定。采用单向行车、不调 头供车的平行采掘方式时，最小工作平盘宽 度可根据装车条件计算。
单向行车不调头平行采掘
Wc
s
e
d B
Ac G
Wmin = G + B + d/2 + e + s 33m
露天开采
太原理工大学矿业工程学院
第三章 露天开采程序




概述 台阶几何要素 掘沟 台阶的推进方式 采场扩延过程与布线方式 帮坡形式与帮坡角 分期开采
一、概述
开采程序：露天开采范围内采煤、剥岩的顺 序。即采剥工程在时间和空间上发展变化 的方式。 包括内容：台阶划分、掘沟、采剥初始位置 确定、水平推进、垂直延伸方式、工作帮 构成等。

出入沟的坡度，取决于汽车的爬坡能力和运输安 全要求； 出入沟的坡度：100t以上的大型汽车的出入沟坡 度为8-10% ，台阶高度为12米，坡度为8%时的出 入沟坡长为150米左右。

出入沟与段沟示意图
出入沟
段沟
164m 152m
140m
开段沟初始位置选定：露头处，可设在顶板或底板。
1 山坡露天矿掘沟
c 双向行车折返调车（双点装车）
台阶推进方向 1 汽车1正 在装车
采掘方向
B
工作平盘宽度 B
2 安全挡墙
优点：减少了等等时间，车和铲的作业率得到提高。 缺点：工作平盘宽度增加。
d 单向行车折返调车(双点装车)
优点：工作平盘只需设单车道。 缺点：需双出入沟，增加了掘沟工作量。
e 双向行车迂回调车(单点装车)
1 采场扩延示意图
假设一露天矿最终境界内的地表地形较为平坦，地表标 高为200m ，台阶高度为12m。首选在地表境界线的一端沿矿 体走向掘沟到188m水平（图a）。出入沟掘完后在沟底以扇 形工作面推进（图b）。
露天采场平面投影与剖面示意图
封闭圈
24m 36m
12m
0m 48m
-12m
48m
36m 24m 12m
0m
-12m
0m
36m 24m 12m
48m
二、台阶几何要素
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) 。
垂直采掘平面图
采区宽度 台阶推进 方向
工作线 下一轮采掘位置
采掘方向
一次采掘深度（即采掘带宽度A）为电铲站立水平挖 掘半径（G），沿工作线一次采掘长度为2G。
2 采掘方式—平行采掘
平行采掘时电铲的采掘方向平行于台阶工 作线走向(即采区走向)、与台阶推进方向相垂 直。根据汽车的调头与行驶方式（统称为供车 方式），平行采掘可进一步细分为许多不同的 类型。单向行车不调头和双向行车折返调车是
l e
d—汽车车身宽度； e—汽车距沟壁的安全距离。
R R d
e
沟内环形调车
WDmin＝2R＋d＋2e
沟内环形调车平面图
WDmin = 2R＋d＋2e
l
R—汽车最小转弯半径；
d—汽车车身宽度； e—汽车距沟壁的安全距离。
e d
R
R d
e
不同掘沟方式的WDmin比较
采 用 Weboo-120c(109t) 汽 车 ， R=12.4m ， L=11.73m ， d=6.179m ， e=1.5m ； 6.88m3 电铲，站 立水平最大挖掘半径 G=10.75m ，尾部回转半径 K=6.02m ，最大卸载高度处的卸载半径 B=13.87m 。 计算得： 沟外调头中线采装：WDmin＝2G=21.5m； 沟外调头双侧交替采装: WDmin＝G＋K=16.77m； 沟内折返调车: WDmin＝R＋L＋d/2＋2e=30m； 沟内环行调车:WDmin＝2R＋d＋2e=34m（最大）
扇形布置时工作线与矿体走向不存在固定的相交关 系，而是呈扇形向四周推进。这种布置方式灵活机动、 充分利用了汽车运输的灵活性，可使开采工作面尽快到 达矿体。
五、采场扩延过程与布线方式
一个台阶的水平推进，使其所在水平的采场不 断扩大，并为其下一个台阶的开采创造条件，新 台阶工作面的拉开，使采场得以延深。台阶的水 平推进和新水平的拉开，构成了露天采场的扩展 与延深。
G为挖掘机站立水平挖掘半径10.75m；B为最大卸载高度时的卸载半径 13.87m ；采用Webco-120c汽车，d为汽车车体宽度6.2m；e为汽车到 安全挡墙距离,取1.5m；s为安全挡墙宽度3.5m。
折返调车单点装车Wmin
台阶推进方向 采掘方向 e d
B
R
L
e
s
Wmin = R + d/2 + L+ 2e + s=33.4m
沟外调头双侧交替采装
WDmin＝G＋K
沟外调头双侧交替采装平面图
K B
G
G
B
K
WDmin =G+K
G—电铲站立水平挖掘 半径； K—电铲尾部回转半径； B—电铲最大卸载高度 处的卸载半径。
沟内折返调车
WDmin＝R＋L＋d/2＋2e
沟内折返调车平面图
WDmin = R＋L＋d/2＋2e
R—汽车最小转弯半径； L—汽车车身长度；
最小工作平盘宽度：刚刚满足采运作业需要的空间的 宽度。
安全挡墙：在工作平盘的外沿用碎石堆筑的一道安全 挡墙。
台阶立体图
台阶划分：水平划分、倾斜划分 划分原则：有利于发挥设备效率，作业安全和 提高煤质。 单台阶开采程序:开采倾斜的出入沟、开掘开 段沟、进行扩帮。
三、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：
二）
工作线布置
依据工作线的方向与矿体走向的关 系，工作线的布置方式可分为： • 纵向 • 横向 • 扇形
1
工作线布置—横向
1
工作线布置—横向
横向布置时工作线与矿体走向垂直。这种方式一般是沿矿 体走向掘出入沟，垂直于矿体掘短段沟形成初始工作面，或不 掘段沟直接在出入沟底端向四周扩展，逐步扩成垂直矿体的工 作面，沿矿体走向向一端或两端推进。由于横向布置时，爆破 方向与矿体的走向平行，故对于顺矿层节理和层理较发育的岩 体，会显著降低大块与根底，提高爆破质量。由于汽车运输的 灵活性，工作线也可视具体条件与矿体斜交布置。
封闭圈
最终境界 H 封闭圈
矿体
单壁沟
e
T WD
G
电铲开掘单壁沟 WD = G + T + e G为电铲站立水平挖掘半径； T为电铲回转中心到履带外缘距离； e为电铲履带外缘到单壁沟外缘的安全距离。
推土机开掘单壁沟
2 深凹露天矿掘沟
最小沟底宽度WDmin，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。 不同的掘沟方式下，所需要的WDmin ：
台阶几何要素
A-A 坡顶面
H
200m
W 台阶坡面
坡底面
H
188m
176m
坡底线
台阶三要素：
A 176m W 188m A 200m 坡顶线
W—台阶宽度 H—台阶高度 —台阶坡面角
台阶坡面
台阶高度：不小于挖掘机推压轴高度的2/3（以便满 斗）。台阶高度应小于挖掘机最大挖掘高度（为了 挖掘机的安全）。 台阶坡面角与矿岩稳定性有关。 岩石普氏系数f 8-14 台阶坡面角（度） 70-75
1）沟外调头中线采装 ，WDmin＝2G 2）沟外调头双侧交替采装 ，WDmin＝G＋K 3）沟内折返调车 ，WDmin＝R＋L＋d/2＋2e 4）沟内环行调车 ，WDmin＝2R＋d＋2e
沟外调头中线采装
WDmin＝2G
沟外调头中线采装平面图
G
G
B
WDmin =2G
G—电铲站立水平挖掘半径；
B—电铲最大卸载高度处的卸 载半径。
Webco-120c汽车, R=12.4m, d=6.2m, L=11.38m, 设e=1.5m, s=3.5m
折返调车双点装车Wmin
台阶推进方向
采掘方向 B 2R B 2 d e s
1
e d
Wmin = 2R + d + 2e + s=37.5m Webco-120c汽车, R=12.4m, d=6.2m, 设e=1.5m, s=3.5m
采区宽度是爆破带的实体宽度，采掘带宽度是挖掘机一次采掘的宽度。 当矿岩
松软无需爆破时，采区宽度等于采掘带宽度。绝大多数矿山都需要爆破，故采掘 带宽度一般指一次采掘的爆堆宽度。二者关系见上图 。 图中，(a)为一次穿爆 两次采掘，(b)为一次穿爆一次采掘。可用Ac=1.5G取值，国内矿山一般为1－ 1.5G，国外矿山可达1.8G。
两种有代表性的供车方式。
a 单向行车不调头
a 单向行车不调头
台阶推进方向 采掘方向
工作平盘宽度 B
安全挡墙
优点：调车简单，工作平盘只需设单车道。 缺点：电铲回转角度大，需双出入沟，增加了掘沟工作量。
b 双向行车折返调车（单点装车）
台阶推进方向 采掘方向
B
工作平盘宽度
安全挡墙
优点：需要一个出入沟。 缺点：需要双车道；汽车调车时，电铲等待；电铲装车时， 下一辆车处于等待状态。
在许多矿山，最终开采境界范围内的地表是山 坡或山包，随着开采的进行，矿山由上部的山坡露 天矿逐步转为深凹露天矿。采场由山坡转为深凹的 水平成为封闭水平，即在该水平上采场形成封闭圈。 在山坡地带的开采也是分台阶逐层向下进行的。 与深凹露天矿开采不同的是不需要在平地向下掘沟 以达到下一水平，只需在山坡适当位置拉开初始工 作面就可以进行新的台阶的推进。习惯上将“初始 工作面的拉开”也称之为掘沟。山坡上掘出的“沟” 是仅在指向山坡的一面有沟壁的单壁沟。
3-8
1-3
60-70
50-60
工作台阶：正在被开采的台阶。 爆破带：工作台阶上正在被爆破、采掘的部分。其宽 度为爆破带宽度（或采区宽度）。
台阶的采掘方向：挖掘机沿采掘带前进的方向。
台阶的推进方向：台阶向外扩展的方向。
安全平台：在开采过程中，工作平台不能一直推进到 上各台阶的坡底线位置，而是应留下一顶宽度。留 下的这部分叫安全平台。 安全平台宽度一般为2/3-1个台阶高度。
2
工作线布置—纵向
2
工作线布置—纵向
纵向布置时，工作线的方向与矿体走向平行。 这种方 式一般是沿矿体走向掘出入沟、并按采场全长开段沟形成 初始工作面，之后依据沟的位置(上盘最终边帮、下盘最终 边帮或中间开沟），自上盘向下盘、自下盘向上盘或从中 间向上、下盘推进。
3
工作线布置—扇形
3
工作线布置—扇形
四、台阶推进方式
一）采掘方式及工作平盘参数 1） 垂直采掘 2） 平行采掘 3） 采区宽度与采掘带宽度 4） 最小工作平盘宽度 二）工作线布置方式 1） 纵向布置 2） 横向布置 3） 扇形布置
一）采掘方式及工作平盘参数 1 采掘方式—垂直采掘
垂直采掘时电铲的采掘方向垂直于台阶工作 线走向(即采区走向)、与台阶推进方向相平行。 垂直采掘时，若采用双点装车，电铲的装载回转 角度小(10°-110°之间，平均为60°左右)，装 载效率高；缺点是汽车在电铲周围调车对位需要 较大的空间，要求较宽的工作平盘。当采掘到电 铲回转中心位于采掘前的台阶坡底线时，电铲沿 工作线移动到下一个位置，开始下一轮采掘。
采区宽度与爆堆宽度的关系
b=2ksWcH/Hb-εWc 式中，b－爆堆宽度；ks为矿岩爆破后的松散系数； Wc为采区宽度；H为台阶高度； Hb为爆堆高度； ε为爆堆形态系数。 坚硬岩石爆堆横断面近似三角形，ε＝0；不坚 硬岩石爆堆横断面近似梯形，ε＝1；中等坚硬岩石， 0＜ε＜1。 采用一爆一采时，爆堆宽度即为采掘带宽度（即 b＝Ac ），可根据上式反算出采区宽度。