第十四章最终开采境界的确定

实质：要求邻近露天开采境界的那层矿岩露天开采成本
不超过地下开采成本。它是使整个矿床开采的总经济 效果（成本或盈利）最佳。 应用：国内外普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。 缺陷：只是概略的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状态。 对于某些不连续的矿床，这个原则有时不适用。在这 种情况下，境界剥采比符合要求，但它的初期剥岩量 及平均剥采比都很大，在经济上明显不合理

确定露天矿最小底宽
铁路运输时 Bmin=2RWH+T+3e-h1tanα 式中， Bmin－露天矿最小底宽，m； RWH－挖掘机机体回转半径，m； T－－铁路线路宽度，m； e－－挖掘机机体、边坡及车辆三者间的 安全距离，1.0-1.5m； h1－－挖掘机机体底盘高度，m； α－－露天矿最下一个台阶的坡面角。 公路运输，详见下一章
生产剥采比不大于经济合理剥采比
对于露天开采来说，生产剥采比真实地反映了矿山生产 的采剥关系。所以，有人提出用生产剥采比不大于经 济合理剥 采比的原则圈定境界，使露天矿任一生产 时期的经济效果都不劣于地下开采。 缺陷：没有考虑整个矿床开采的总经济效果，只顾及矿 床上部的露天开采而不管剩余部分的开采；确定出来 的境界往往比按np<=nJH原则圈定的小，但比按nj<=nJH 原则圈定的大，因而初始剥采比和基建投资也大；由 于生产剥采比变动较大，因而其设计方法也繁琐费事。 鉴于上述缺点，该原则在实际中很少采用。
地质横剖面线段比法确定长矿体的合理 开采深度
d' d
步骤：
H1 H2
c c' ‘'
e' e g Bmin b' b a' a f H H i 1 i H
一、Bmin、α 、β 二、作出c,b,a,d点 三、作出c’,b’,a’,d’点
Hi
2
-
四、作出e,f点 五、计算 R i
Hi + 1
式中，a——露天开采的纯采矿成本（不包括剥离），元/t； b——露天开采的剥离成本，元/m3；
γ——矿石容重，t/m3；
P0——原矿的价格，元/t； δ——利润率 。
2.3 基本原理
地表 C' C b
D
W dW 矿体 A A' O
t
H
dO
B
dH
B' 45o
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。
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)
g o rq (C m C p ) gp Rb Cw
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。
1
tanβ=Σh/(Σhctanα+ Σa+ Σb+ Σc+ Σd) 1
1 1 1
n
n
n2
n3
n4
1
说明：按上述安全条件或技术条件确定的最小边坡角，就是露天矿
的最终边坡角。但对于缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则 最终边坡角应沿矿体下盘布置，以便充分采出下盘矿石。
地质横剖面面积比法确定合理开采深度
1.1 最终开采境界
圈定开采储量 的三维几何体 底部周界
最终帮坡角 开采深度
1.2 采矿与剥离关系示意图
需剥离的岩石
采剥并举 剥离先行
上盘帮坡角β
α
下盘帮坡角
拟开采的矿石
存在一个 经济效益 最佳的最 终开采境 界
1.3 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。
Ri L so1 so2 so1 so2
六、若Ri Rb，则该开采深度为最 佳开采深度； 否则，重复以上各步， 试算其它的开采深度方案。
端部辅助剖面图
2.6 最终开采境界的审核
调整最终开采底平面标高 圈定最终开采境界的底部周界

调整最终开采底平面标高
矿体界线
调整前开采深度
-1 +1 -1 -1 -1 -1 -1
-2 -3
-2 -3
-2 +8
-2 +3
-2 +10
-2 -3
-2 -3
浮锥法反例之二 开采非盈利块集合
-1 -1 -5 -1 -1 -1 +6 -6 +6 -1 +5 (a) -1 -1 -5 -1 -1 +6 -6 +6 +5 (b) -1 -1 -5 -1 -1 +6 +6

2 最终开采境界设计的手工方法
剥采比的概念 经济合理剥采比确定的其它方法 基本原理 最终开采境界设计的原则 最终开采境界设计的手工方法 最终开采境界的审核

2.1 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。 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。
W c c' e' e Hi
-1 -2
d'
d
步骤：
H1 H2
一、Bmin、α 、β 二、作出a,b,c,d,e点 三、作出a’,b’,c’,d’,e’点
b' b
a' a O
H
Hi
四、求出△W 和△O 五、计算Ri = △W/△O
Hi Hi + 1
Bmin
六、若Ri Rb，则Hi水平即 为该地质横剖面图上最佳的 开采境界深度；否则，重复， 试算其它深度方案，直至验 算成功。

选取露天矿最终边坡角
从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大 通常从安全条件和技术条件两方面考虑。 安全条件：根据矿岩的物理力学性质选取边坡 角，保证边坡稳定； 技术条件：是指满足矿山的开采运输需要而言。 为了保证矿山正常生产，露天矿边坡通常由安 全平台a（2-3m）、清扫平台b(每隔2－3个台 阶设一个，其宽度应保证清扫设备正常工作)、 运输平台c和d及相应的坡面组成。（下图）
根据对矿石的需要量和勘探程度确定境界
对于石灰石、白云石这类剥离量小而储量 大的矿床，有时是根据对矿石的需要量 或勘探程度来确定境界。
2.5 最终开采境界设计的手工方法
确定露天矿最小底宽 选取露天矿最终边坡角 地质横剖面面积比法确定合理开采深度； 地质横剖面线段比法确定长矿体的合理 开采深度 ； 水平剖面面积法确定短矿体的开采深度
6
7 -1 1 2 3
1
2
3
4
5
6
7 -1
1
2 3
-1
-2 -2 -2
4.1 浮 锥 法
7
-2 -3
-2 -3 -3 (f) 1 1 2 3 -1 2 -1 -2 3 -1 -2 +5 4 -1 +4 +3 (g) 5 -1 +1 +2
-2
-2
-3
-3
+5
(e)
+2
-3
-3
-3
6 +2
浮锥法反例之一 遗漏盈利块集合

经济合理剥采比
境界(瞬间)剥采比含义
地表 C' C b D D' O
W dW
t
矿体
H
A dO A'
B
dH
B'
45o
Ri=dw/dO
平均剥采比的含义
Vp
地表
C D
Ap
A
B
Rp=Vp/Ap
生产剥采比的含义
Vs
地表
C D
As
A
B
Rs=Vs/As
经济合理剥采比概念
经济合理剥采比：是指经济上允许的最大剥岩量与
4 最终开采境界设计的计算机 优化方法
浮锥法 图论法

1 1 2 3 -1 -2 -3
2 -1 -2 -3
3 -1 -2 +5
4 -1 +4 +3 (a)
5 -1 +1 +2
6 +2 -2 -3
7 -1 -2 -3 1 2 3
1 -1 -2 -3
2 -1 -2 -3
3 -1 -2 +5
4 -1 +4 +3 (b)
六、若Ri Rb，则Hi水平即 为该地质横剖面图上最佳的 开采境界深度；否则，重复。 试算其它深度方案，直至验 算成功。
gb af eb ba
水平剖面面积法确定短矿体的开采深度
步骤： 一、选择几个深度方案，绘平面图 二、确定出各地质勘探线剖面图上 的相应开采境界 三、作出剖面线上的境界点 四、作若干个辅助剖面，求出端部 境界点 五、计算

露天矿的边坡组成
a
b c d β h1 h2 h3 h4 β－最终边坡角，度； n－台阶数目； h－台阶高度，m； α －台阶坡面角，度； a－安全平台宽度，m； b－清扫平台宽度，m； c－水平运输平台宽度，m； d－倾斜运输平台宽度，m； n1、n2、n3、n4－分别为安全平台、清 扫平台、水平运输平台和倾斜运输平 台数目。 n1
平均剥采比不大于经济合理剥采比
实质：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。 应用：作为nj<=nJH原则的补充。即对于某些覆盖层很厚 或不连续的矿体，当用nj<=nJH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<=nJH原则。 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贫化，设计 中有时运用这个原则来确定境界，借此扩大露天开采 矿量。 缺陷：该原则是一种“算术平均”的概念。它既未涉及 整个矿床开采的总经济效果，更没有考虑露天开采过 程中剥采比的变化。是一个比较粗略、笼统的原则。
采矿学教学课件
——金属矿床露天开采
最终开采境界的确定
概述 最终开采境界设计的手工方法 价值模型 最终开采境界设计的计算机优化方法

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。
5 -1 +1 +2
6
7 -1
-2 -3
-2 -3
1 1 2 3 -1 -2 -3
2 -1 -2 -3
3
4
5
6
7 -1 1 2 3
1 -1 -2 -3
2 -1 -2 -3
3
4
5
6
7 -1
-2 +5 +3 (c)
+1 +2
-2 -3
-2 -3
-2 +5 +3 (d) +2
-2 -3
-2 -3
1
2wenku.baidu.com
3
4
5
Ri=dw/dO 当dH趋于零时，dW与dO之比趋于线段CA与线段AB的 长度之比，即Ri=CA/AB
2.4最终开采境界设计的原则
境界剥采比不大于经济合理剥采比 平均剥采比不大于经济合理剥采比 生产剥采比不大于经济合理剥采比 根据对矿石的需要量和勘探程度确定境 界

境界剥采比不大于经济合理剥采比
调整后开采深度
在地质纵断面图上调整露天矿底平面标高
圈定最终开采境界的底部周界
I~IX 剖面线；
------ 理论周界；
底部周界的圈定
最终设计周界；
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。
2.2 经济合理剥采比确定的其它方法
原矿成本比较法 价格法 金属成本比较法 储量盈利比较法

原矿成本比较法
用原矿作为计算的基础，使露天开采出来的原矿成本等于地 下开采成本。
n jh
式中，a——露天开采的纯采矿成本（不包括剥离）， 元/t； b——露天开采的剥离成本，元/m3； γ——矿石容重，t/m3； CD——地下开采的原矿成本，元/t。
(C D a)
b
关键是正确选取CD、a和b值。在矿山设计中，这几个数 据一般以邻近地区类似矿山的成本指标为基础。 应用条件：露采和地采的回收率和贫化率差别不大时； 粗略计算时。
价格法
露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格。
n jh ( P0 a ) b
n jh

P ( 0 a) b 1