影响露天矿开采境界的多因素分析
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 露天矿开采境界
nj
Cd a b
2）露天开采法采出的煤的成本与售价相等
nj
CL a b
3 确定开采境界的原则
境界剥采比不大于经济合理剥采比
nk<=nj
平均剥采比不大于经济合理剥采比
np<=nj
生产剥采比不大于经济合理剥采比
ns<=nj
境界剥采比不大于经济合理剥采比
实质：要求邻近露天开采境界的那层矿岩露天开采成
2 剥采比
剥采比：开采单位煤量所须剥离的岩石量。 m3/t 平均剥采比：露天开采境界内，全部岩石量与采出
煤量之比。 境界剥采比:当露天开采境界做少量变化(扩大或减
少△h )所引起的岩土量与煤量变化之比值。 生产剥采比:露天矿某一生产时期剥离的岩土量与采
出煤量之比。 经济合理剥采比：是指经济上允许的最大剥岩量与
比值V/P 确定露天矿场底宽 确定最终帮坡角 计算任何深度V P值
5 确定开采境界的步骤
3）V/P=CL-ａ/ｂ的深度 4）各断面合理深度进行调整 5）绘出处最终开采位置平面图
练习
已知某矿区地下开采单位煤量成本为A，露天开采 时纯采煤单位成本与剥离单位成本比为1：2，总单 位成本为地下开采时的75%，目前煤的售价为露天 开采单位总成本的2倍，试计算： 1）根据露天地下开采单位煤量成本相等，确定允 许的经济剥采比。 2）根据露天开采法采出煤的成本与售价相等，确 定允许的经济剥采比。
可采煤量之比。
平均剥平采均比剥的采含比义的含义
V
地表
C
DLeabharlann PAVB
np P
境界(瞬境间界)剥剥采采比比的含含义义
C'
C
地表
Vk
D D'
露天矿台阶要素简单介绍和简单分析
1.露天矿台阶基本要素台阶:由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成(半无限几何体)。
台阶命名:台阶常以其坡顶面水平和坡底面水平高程命名。
坡顶线和坡底线：台阶坡顶面和坡底面与台阶坡面的交线分别称为台阶的～。
台阶坡面角(α)：台阶坡面与水平面的夹角称为～。
台阶高度(H)：台阶坡顶面与坡底面之间的垂直距离即为～。
台阶宽度(W)：从本台阶的坡顶线(本台阶外缘)到上一个台阶的坡底线(本台阶内缘)之间的距离称为～。
台阶是垂直方向上的最小开采单元，即台阶在其整个高度上是一次爆破、一次铲装。
穿孔和装药作业在台阶的坡顶面进行，铲装和运输作业在台阶的坡底面进行。
台阶高度台阶高度是露天开采中最重要的几何参数之一。
影响台阶高度的因素有：①生产规模、②采装设备的作业技术规格以及对③开采的选别性要求等。
☆②为保证挖掘机挖掘时能获得较高的满斗系数(铲斗的装满程度)，台阶高度应不小于挖掘机推压轴高度的2/3，另一方面，为避免挖掘过程中在台阶的顶部形成悬崖，台阶高度应小于挖掘机的最大挖掘高度。
☆③在品位变化大、矿物价值高的矿山(如金矿)，开采选别性是制约台阶高度的重要因素。
开采选别性系指在开采过程中能够将不同品位和类型的矿石及废石进行区分开采的程度。
2.露天矿最终帮坡角从最上一个台阶的坡顶线到最下一个台阶的坡底线的斜面与水平面的夹角(θ)称为该段边帮的总帮坡角。
最终边坡角是露天采矿场构成要素之一。
指露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角，也称最终帮坡角或最终边帮角。
3. 露天矿台阶坡面角及其取值依据因素；台阶坡面角α：台阶坡面与水平面的夹角称为～台阶坡面角取决于：①岩体稳定性，岩体稳定性级别高时取大值(最大为90°)，否则取小值；②类似矿山经验值；③岩体结构，岩体层理面（或主要优势结构面）的倾向对台阶坡面角有直接的影响。
当台阶坡面与岩体层理面的倾向相同或相近，而且层理面倾角较陡时，台阶坡面角等于层理面的倾角。
cha11露天开采境界详解
2018年10月12日
矿物资源工程专业主干课程
第 十 一 章
一、剥采比的概念
如图所示。
剥采比：每开采单位矿石量所需要剥离的岩石量。
经 济 合 理 剥 采 比 的 确 定
露 3 3 3 天 计量单位用m /m 或 m /t或t/t表示。 开 采 剥采比是一个重要的 境 界 技术经济指标，关系到采 出矿石量、岩土剥离量以 及矿山的生产规模、服务 年限、生产成本等。
KL、KD —— 分别为露天开采和地下开采时每吨原矿的金 属产出率； n —— 剥采比； b —— 露天开采的剥离成本。
矿物资源工程专业主干课程
2018年10月12日
满足这一条件的经济合理剥采比为： 第 十 一 章 露 天 开 采 境 界
n jh
KL
DD b KD
DL
根据矿山实际条件，有的只计算到精矿的金属成 本，有的计算到冶炼后的金属成本。这这时就相应考虑
经 济 合 理 剥 采 比 的 确 定
选矿回收率、贫化率及冶炼回收率等指标。
2018年10月12日
矿物资源工程专业主干课程
3、储量盈利比较法 以矿石的工业储量作为计算的基础，使露天开采出 第 来的矿石盈利等于地下开采出来的矿石盈利。 十 即： 1 一 U L nb U D 章
比较法
金属成本比较法
储量盈利比较法 产值法
（用于尚未确定矿 床开采方式）
经 济 合 理 剥 采 比 的 确 定
价格法
最低利润法 回收投资法
矿物资源工程专业主干课程
（用于己确定为露 天开采）
2018年10月12日
五、经济合理剥采比的比较法
第 十 一 章 1、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。 露天开采的原矿成本由纯采矿成本和剥离成本两部
露天开采境界 资料
露天矿开采境界设计露天矿开采境界设计 (surface mining limits design)由露天矿采场底部平面、四周边帮和地表平面限定的可采空间的露天采矿工程设计。
它直接影响矿山生产能力、服务年限、开拓运输方式和矿山经济效益。
设计主要内容包括：剥采比计算、露天矿开采境界深度确定、采场边坡稳定性分析、采场边帮构成要素确定和露天矿开采境界圈定等。
剥采比计算剥采比是露天开采需剥离的废石量与采出的矿石量之比。
单位为t／t 或m3／m3。
按其作用不同，分为经济合理剥采比、境界剥采比、平均剥采比、分层剥采比和生产剥采比。
经济合理剥采比分摊到单位矿石的经济上允许的剥离量。
是确定露天开采境界设计深度的主要技术经济指标。
计算方法有原矿成本比较法、精矿成本比较法、盈利比较法和价格法。
世界各国采用的方法不尽相同。
美国露天矿开采境界设计采用价格法，计算时考虑了盈利指标。
前苏联采用露天开采与地下开采的精矿成本比较法。
选取矿石采选成本时，考虑了基建投资因素。
中国冶金露天矿开采境界设计常采用盈利比较法，即以露天开采和地下开采相同矿石储量获得的盈利相等为计算基础：N j = (Al- Ad) / bA l = Pl- alA d = Pd- ad式中Nj 为经济合理剥采比，t／t；Al，Ad分别为露天开采和地下开采单位矿石加工成精矿获得的盈利，元／t；b为剥离成本，元／t；Pl Pd分别为露天开采和地下开采的精矿价格，元／t；al为露天开采的精矿成本(不含剥离成本)，元／t；ad为地下开采的精矿成本，元／t。
中国冶金露天矿设计采用的经济合理剥采比数值，按矿岩体积计算，铁矿、锰矿、有色金属矿为5～10，冶金辅助原料矿为1～1．5，铝土矿、粘土矿为13～16。
境界剥采比 又称增量剥采比。
当露天开采境界延深深度为h 时，其周界增加的废石量△V 与增加的矿石量△Q 之比(图1a)。
用境界剥采比N k 在地质横剖面图上计算开采境界深度。
矿山露天开采境界优化及边坡稳定性分析
矿山露天开采境界优化及边坡稳定性分析摘要:矿山露天开采是一种重要的矿产资源开采方式，然而，开采过程中存在边坡稳定性问题。
本文以矿山露天开采境界优化及边坡稳定性分析为研究对象，通过对该问题进行分析和研究，提出了一种改进的方法。
关键词:矿山露天开采；境界优化；边坡稳定性；分析引言矿山露天开采是对地下矿产资源进行开采的重要方法之一。
然而，露天开采存在着边坡稳定性问题，这将对开采过程的安全性和效率产生重大影响。
因此，对矿山露天开采境界优化及边坡稳定性进行研究具有重要意义。
一、矿山露天开采境界优化方法矿山露天开采境界优化一直是矿业领域的关键问题之一。
在传统的开采中，通常采用直线或曲线境界来界定矿山开采区域，但这种方法忽略了矿山周围的地质条件和边坡稳定性。
因此，为了提高开采效益和确保边坡的稳定性，矿山露天开采境界的优化研究迫在眉睫。
矿山露天开采境界优化的方法可以从多个角度进行分析。
地质条件分析是十分重要的一步。
通过详细地调查矿区的地质条件，包括岩性、倾角、断裂带等因素，可有效地评估边坡的稳定性，并进而确定最佳的开采境界。
其次，结合现代技术手段，如遥感、地理信息系统等，可以更加准确地分析地质数据，进而优化矿山的开采境界。
此外，矿山露天开采境界优化还需要考虑经济效益和环境保护的因素。
通过评估不同境界下的矿石开采量和成本，可以找到最佳的开采境界，实现最大化的利润。
同时，要充分考虑开采对周围环境的影响，如水土保持、水资源管理等，以确保开采对环境的破坏最小化。
矿山露天开采境界优化是一个复杂而关键的问题，旨在实现矿石开采的高效率和边坡的稳定性。
通过综合考虑地质条件、现代技术手段、经济效益和环境保护等因素，可以找到最佳的开采境界。
这将为矿业企业提供更可靠的决策依据，并为矿区的可持续发展奠定坚实基础。
二、边坡稳定性分析方法在矿山露天开采境界优化和边坡稳定性分析中，边坡稳定性的分析是一个关键环节。
边坡稳定性分析的方法可以分为定性分析和定量分析两种。
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。
采矿知识
魏家峁露天矿简介魏家峁露天煤矿位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗东部，魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目的两个子项之一，该露天矿田储量丰富，资源可靠，煤质为低硫高热值长焰煤，电煤市场条件明确，开发条件优越，适宜开发大型露天煤矿。
该矿一期规模6Ｍt/a，二期规模12Ｍt/a，配套电厂分别为4×600ＭＷ和8×600ＭＷ。
（一）露天矿特点：1、魏家峁露天矿是国内地形条件较复杂的露天煤矿。
黄土高原冲沟多、梁峁多。
设计根据上、下部不同的开采条件和开采对象，选择了不同的开采工艺。
2、魏家峁露天矿是目前国内剥采比较大的露天煤矿，毛煤平均剥采比为7.20m3/t，设计选择其中较小者做首采区（剥采比6.29m3/t）。
3、剥离物中黄土（在上部）最多，占57％。
设计选择适宜的开采设备（如汽车选大厢斗）。
4、煤层结构、构造简单，为单一的近水平的厚煤层，且赋存稳定。
设计对其上覆岩层选择了适合的开采工艺（倒堆工艺）。
煤比重1.49。
5、在天然冲沟上布置首采区、拉沟位置和排土场，同时也在天然冲沟上布设坝系工程防洪，效益风险共存，设计以工程治理方式确保露天矿生产安全。
6、魏家峁露天煤矿是魏家峁煤电一体化项目，电厂是煤矿的用户，主要目标市场明确，煤矿是电厂原（燃）料生产车间，用户可靠。
引言露天开采是指搬移土岩（剥离物）及采出矿石的总称。
搬移土岩的生产过程称剥离，开采矿石的生产过程称采矿。
露天开采的主要优点是：1、矿山生产能力大。
有的露天煤矿，年产煤量可达3000—5000万t，总剥岩量可达1亿到3亿t。
2、劳动生产率高。
国外有的露天煤矿，劳动生产率可达50～120t／人工，我国正在设计中的大型露天煤矿预计可达70t／人工。
3、成本较低。
露天开采的成本和剥采比、工艺、矿岩运距有密切联系。
只要剥采比不超过矿床赋存条件、矿物品位和工艺系统所要求的水平，露天开采成本一般可比地下开采低三分之一到二分之一。
4、安全程度高，劳动条件好。
第11讲 露天开采境界
1.内容提要本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。
2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素㈠露天开采境界的组成及其影响因素露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。
它由露天采场的地表境界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。
露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底部周界、最终边坡和开采深度。
由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况：①矿床全部宜用地下开采；②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。
矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。
③用露天开采的矿床。
属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床；在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。
对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。
限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。
合理确定露天开采境界极为重要。
露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。
因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。
影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面：⑴自然因素包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。
露天采矿学第07章露天开采境界武汉理工大学叶海旺
n'b
D' uD
于是可得经济合理剥采比为：
nJ' H
r b
(uL
D'
' L
uD )
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法合用于矿床单一露采旳情形。该措施要 求露采旳矿产品成本不得超出其销售价格，或者不
允许单位工业储量旳露采最终盈利不大于零，以确 保矿山不亏损。即
L' uL
L'
r
n'b
0
于是可得经济合理剥采比：
（3）生产剥采比不不小于经济合理剥采比原则
生产剥采比能够反应露天矿生产旳实际剥采比。所 以按nS≤nJH原则拟定开采境界，能够使露天矿任何 生产时期旳经济效果都不劣于地下开采。该原则中 旳生产剥采比，能够是均衡生产剥采比，也能够是 未均衡旳生产剥采比即时间剥采比。
按该原则圈定旳露天开采境界比按nP≤nJH原则圈定 旳小，而较按nJ≤nJH原则圈定旳大。所以，随之而 来旳初始剥离量和基建投资也较大。另外，因为生 产剥采比旳概念不易明确界定，加之它与采深旳关 系较为复杂而不易把握，因而该原则相应旳设计措 施旳可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则极少 采用。
a
n' r
b
CD
于是可得：
n'
r b
(CD
a)
则经济合理剥采比即为 上式旳最大值，即
n' JH
r b
(CD
a)
（2）精矿成本比较法
该措施是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露 天矿旳精矿成本不不小于地采精矿成本。即
DL
n'b
DD
K L rK L
KD
于是可得精矿经济合理剥采比：
平泉金矿露天开采境界确定
平泉金矿露天开采境界确定【摘要】本文用数据论证的方法，论述平泉露天矿露天最终开采境界的确定理由。
【关键词】露天矿；最终开采境界；确定一、提出问题露天开采最终境界的确定，是每个露天开采的矿山首先要论证的问题，只有通过细致的计算比较才能确定最终开采境界。
平泉矿也是这样。
二、数据论证最终露天开采境界的确定需要用以下几个方法计算对比：1．用经济合理剥采比验证。
（1）露天开采经济合理剥采比的计算验证。
第一，经济合理剥采比的计算。
以原矿成本法计算经济合理剥采比nj，nj=■=■=5.4t/t。
式中：c为地下开采每吨矿石成本：45元/t，a为露天开采每吨矿石采矿费用：7元/t，b为露天开采每吨废石费用：7元/t。
第二，经济合理剥采比的应用。
除其计算原则为应用原则外，还有生产期间的生产剥采比不应大于经济合理剥采比，否则就坑内开采。
一般规律是境界内平均剥采比的1.2倍，即为正常年份的生产剥采比。
据此限定境界内平均剥采比为5.4÷12=4.5t/t。
（2）露天采场边坡参数的确定。
i号矿带（或称矿化蚀变带）：金矿化主要产于蚀变花岗班岩体中上部，呈浸染状-细脉状分布，矿化带受f0、f2、f4构造破碎控制，矿化带宽度大于50m～300m，长度大于800m～100m，深度大于500m。
矿体的上下盘均为花岗班岩。
根据矿岩、物理机械性质，水文地质及矿山实例，比照确定以下参数：台阶坡面角70？；台阶高度10m；安全崖道宽3m；清扫平台宽度10m，每三个安全崖道留一个清扫平台；运输道宽度8m；运输道回头曲线半径20m；运输道纵坡10%，每一个台阶留一个长30m坡度为0%的缓坡段。
（3）境界圈定。
第一，约束条件。
除境界内平均剥采比不得大于4.5t/t外，还有沟内公路及沟内水系不能破坏，境界内的矿量应保证十年左右生产期限，基建剥离量尽量减少，露天采矿场底宽不应小于30m。
第二，圈定方法。
应用平面圈定法。
第三，露天采矿场深度（底）的确定。
露天开采
露天开采境界：露天开采终了时形成的空间轮廓。
包括：地面境界AB 、边帮(AC,BD)、底部境界CD （地面境界是一封闭曲线）。
开采境界三要素：底部周界、最终边坡、开采深度作用：关系到露天矿的可采煤量、剥离岩量、生产能力、开采年限等主要技术经济指标，也影响到矿床开拓、运输的环节，最终影响到经济效果。
自然因素：包括矿床埋藏条件（如矿体形态、大小、厚度、倾角等）、矿石及围岩性质、地形，矿山附近的河流、湖泊、工程地质、矿石品位等。
技术组织因素：包括露天和地下开采的技术水平、装备水平，矿山附近的铁路、主要建筑物等对开采境界的影响。
经济因素：包括基建投资、基建时间和达产时间、开采成本和销售价格，开采过程中矿石的贫化和损失，以及国民经济的发展等。
边帮：由采场四周坡面及平台组合而成的表面总体。
工作帮GE 工作帮是由工作台阶组成的边帮，并随台阶的推进而向最终边帮 （非工作帮AG ,BF ）靠近。
组合单元内的工作帮坡角一般定义为单元内最上一个台阶的坡顶线与最下一个台阶的坡底线连成的斜面与水平面之间的夹角，计算公式为：θg式中，n 为组合单元中台阶的数目；Ws 为安全平台的宽度；W 为工作平盘宽度。
假设n=4，H=12m ，Ws=10m ，W=40m ，α=70。
，则求得 g =31.78。
工作帮坡角一般定义为最上一个工作台阶的坡顶线与最下一个工作台阶的坡底线联成的假想斜面与水平面的夹角。
边帮角：工作边帮角φ 最终边帮角γ，β=-++arctg nH n W W nH tg s ()/2α4H Ws Wc W Ws Ws台阶—为了满足采掘需要而划分的具有一定高度的分层。
台阶通常以其下部平台的标高，命名为XX水平。
上部平盘1—台阶的上部水平面；下部平盘2—台阶的下部水平面；台阶坡面3—朝向采空区的台阶斜面；坡面角a—台阶坡面与下部水平面的夹角；坡顶线4—台阶坡面与上部水平面的交线；坡底线5—台阶坡面与下部平盘的交线；台阶高度h—上部平盘与下部平盘的垂直距离。
采矿工程(露天)课程设计说明书
（2）采剥工程初始位置的确定
（3）采剥工程在水平方向的扩展方式
（4）采剥工程在垂直方向的降深方式
（5）工作帮的构成及工作帮坡角。
开采程序和生产工艺系统以及开拓运输方式有密切联系。它往往会影响生产工艺系统和开拓运输方式的的选择与确定。
5.2
5.2.1台阶高度
（1）挖掘设备作业规格和条件
（以IV断面为例）假设底板帮坡角为27°，并将已知数据输入软件得：
图2-1 slide软件数据输入
图2-2底帮帮坡角稳定性分析
假设满足安全要求。
假设顶板帮坡角为32°，并将已知数据输入软件得：
图2-3 slide软件数据输入
图2-4顶帮帮坡角稳定性分析
假设满足安全要求。
3
露天开采境界是技术上可能，经济上合理的露天开采范围或空间轮廓。
50Km/h
最大爬坡能力
29%
轮距
前轮2382mm
后轮2070mm
汽车容积
11.4m³
5
5.1
露天矿的开采程序是指在开采境界内，采剥工程在时间和空间上的发展变化方式，即采剥工程的初始位置、在水平方向的扩展方式、在垂直方向的降深方式，以及工作帮的构成特征等。在一般情况下，开采程序所需研究的主要内容有：
Q=47×1200×1.45×90÷10000=736万t
（2）计算境界内的服务年限
已知该矿设计生产能力为60万t，境界内储量为736万t，所以服务年限A为：
A=695÷60=13年
（3）安全储备系数Fs确定
根据估算的服务年限和边坡的性质，对照煤炭工业露天矿设计规范确定边坡安全储备系数，Fs应选择在1.2~1.3。
4.1.3
单斗挖掘机——汽车工艺的特点如前所述，结合本矿煤层硬度、倾角的特定条件，煤层开采推荐采用机动灵活的单斗挖掘机—汽车工艺。
采矿基本知识
采矿基本知识绪论1、露天开采：用一定的采掘运输设备在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。
地下开采：从地下矿床的矿块里采出矿石的过程。
山坡露天矿：露天开采境界封闭圈以上为山坡露天矿凹陷露天矿：封闭圈以下为凹陷露天矿封闭圈：露天开采上部境界在同一标高上形成的闭合曲线，称为封闭圈。
露天采场：露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
台阶：露天开采时，通常是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空间上呈阶梯状，每个阶梯就是一个台阶。
台阶的命名：通常以开采该台阶的下部平盘的标高表示，故常把台阶叫作xx 水平。
工作台阶：台阶是露天采场基本构成要素之一，进行采剥作业的台阶为工作台阶。
非工作台阶：暂不作业的台阶为非工作台阶。
爆破带：开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺次开采，称每一条带为爆破带。
采掘带：挖掘机一次挖掘的宽度为采掘带。
非工作帮：由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天采场的四周表面称作非工作帮。
底帮：位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮。
顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮。
端帮：位于矿体两端的边帮叫做端帮。
最终边坡角：指露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角，也称最终帮坡角或最终边帮角。
上部最终境界线：最终帮坡角与地面的交线为露天采场的上部最终境界线下部最终境界线：最终帮坡面与露天采场底平面的交线为下部最终境界线或称底部周界剥采比：剥离的岩石量与所采的矿石量之比，即每采一吨矿石所需剥离的岩石量叫做剥采比出人沟：是建立地面与工作水平之间以及各工作水平之间倾斜的运输通路。
开段沟：是在每个水平上为开辟开采工作线面掘进的近似水平的沟道。
3、露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
基本要素：非工作帮、工作帮、最终边坡角、工作帮坡角、上部最终境界线、下部最终境界线。
5、露天开采的基本内容是什么？露天开采通常包括：地面的场地准备、矿床的疏干和防排水、矿山基建及生产工作以及生产结束时地表的恢复利用等内容。
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。
露天开采考点总结
一、名词解释：露天开采：采煤与剥离两部分的总称。
边帮：由采场四周坡面及平台组合而成的表面总体。
工作帮：由工作台阶所组成，正在进行开采的边邦或者一部分。
非工作帮：由非工作台阶所组成的边邦。
台阶；在开采过程中，为了满足采运作业的需要，往往把露天采场划分为具有一定高度的水平（或倾斜）分层，每一个分层称为一个台阶。
出入沟；（煤层露头或露头埋藏最浅处，开始挖煤时建立第一个台阶时开挖的沟。
）建立采场与地表运输通道的露天沟道。
开段沟；开掘某标高采掘工作面的沟道。
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。
开采程序包括内容：台阶划分、掘沟、采剥初始位置确定、水平推进、垂直延伸方式、工作帮构成等工作帮坡角；一般定义为最上一个工作台阶的坡顶线与最下一个工作台阶的坡底线联成的假想斜面与水平面的夹角。
最终边帮角：露天采场终了时，最上台阶坡顶线和最下台阶坡底线组合成的假想平面与水平面的夹角。
上部平盘—台阶的上部水平面；下部平盘—台阶的下部水平面；台阶坡面—朝向采空区的台阶斜面；坡面角：台阶坡面与水平面的夹角。
坡顶线：台阶上部平盘与坡面的交线。
坡底线：台阶下部平盘与坡面的交线。
排土场：露天开采为了采煤而必须剥离的土岩，经运输设备运至一定地点排弃，这个排弃的场所称为排土场。
坑道系统：通过开掘的坑道，把矿场内台阶与台阶、各台阶与地面设施联系起来的坑道。
开拓运输系统：坑道内铺设运输线路时称开拓运输系统。
露天矿床开拓：建立地面与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的煤岩运输通道，以保证露天矿场的生产运输，并及时准备出新工作水平。
露天开采境界：露天矿场开采终了时形成的空间轮廓。
剥采比：开采单位煤量所须剥离的岩石量。
m3/t平均剥采比：露天开采境界内，全部岩石量与采出煤量之比。
境界剥采比:当露天开采境界做少量变化(扩大或减少△h )所引起的岩土量与煤量变化之比值。
生产剥采比:露天矿某一生产时期剥离的岩土量与采出煤量之比。
露天矿生产过程中主要危险及危害因素分析
露天矿生产过程中主要危险及危害因素分析露天采矿生产过程中主要的危险危害因素有滑坡、爆破、粉尘、铲装、运输、排土过程中的危害、设备检修危害、洪水及泥石流危害等。
一、滑坡危害滑坡是露天矿常见的灾害。
露天矿生产和挖掘过程中形成的斜坡或天然斜坡，在重力作用下沿一定的软面（或软弱带）整体的向下滑动的现象叫滑坡。
露天矿产生的滑坡的重要原因和外界诱发验收有；地质条件（包括沿途类型、地质构造、水文地质条件等）、地貌地形条件、内外应力和人为作用等。
不同的岩、土都有可能产生滑坡。
其中结构松软、抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下期性质易发生变化的岩、土，入松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤层地系，凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等级软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。
斜坡岩、土中存在各种构造面并被切割分离成不连续状态，构成了岩土向下滑动的地质构造条件。
构成面为降雨等进入斜坡提供了自然通道、故各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断层发育的斜坡，特别是当平行和垂直斜坡的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时易造成滑坡。
地貌地形是指只有处于一定地貌特征且具备一定坡度才能发生滑坡。
露天矿边坡包括排土场、台阶边坡、最终开采边坡、其边坡角通常大于10度小于45度，时产生滑坡的有力地形，所以露天矿具有最易发生滑坡的地貌特征。
另外，地下水活动在滑坡形成中起着很重要的作用。
它软化岩、土，降低岩、土强度，产生动水压和空隙水压，侵蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩石产生托浮力等。
尤其对滑坡（带）的软化作用和降低强度作用最突出。
地壳的运动和人类的工程活动是滑坡多发的主要原因。
地震、降雨、融雪、地表水冲刷浸泡。
河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷、不合理的台阶高度、宽度及施工。
失误和开挖坡脚、坡体堆载、爆破震动等都可能诱发滑坡。
影响和导致露天矿滑坡的主要原因有1.边坡岩石性质发生变化；2.边坡内岩石节理裂隙发育；3.爆破内部及露天坑底存在采空区；4.气候影响。
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根据现场调研 的情况 ， 影 响境界优化的不确定 性因素主要是钼精矿价格 、 矿石综合成本 、 钼 回收 率、 氧化矿影响和采深影响等。根据该钼矿的实 际
情况， 氧化 矿影 响和 采深影 响不 做考 虑 ， 主要对 钼精 矿 价格 、 矿石 综合成 本 和钼 回收 率进 行 了敏 感 度分 析 。按 照 当前 市 场 经 济条 件 ， 试算 １ ０组 １ ０～ ５ ０万 ｔ 钼精 矿金属 价格 ， 另外 对选 矿 回 收率 的 取值 范
设计露天矿境界， 对提高矿山素质和经济效益具有重 ２ 境界优化参数设计及基础数据处理 要 意义 ｊ 。露天矿最终境界有 多种影响 因素 ， 其 中在 ２ ． １ 境 界优化 的原 则 市场经济 条件下 ， 对经济效益影 响最大 的 因素是 矿产 尽管 圈定 露天 开采最 终境 界 的不 同优 化方 法都 品销售价格 Ｊ ， 境界 优化 要保 证利 润最 大 化 ， 同时 又 是 以开采 盈利 最高 为 目标 ７ １ ， 同 时露 天 矿 边坡 的稳
足露 天边坡 稳定 性 所允 许 的最 大 角度 ， 以保 证 露 天 采矿 场 的安全生 产 。 ２ ． ２ 境界 优化 的参数 确定
１ 矿 区项 目概 况
某钼 矿体 埋藏 浅 ， 延 深 较深 ， 储量集 中， 矿 体 地 表露 头 面积超 过 １ ｋ ｍ ， 矿 体 在 空 间上 呈短 轴 状 、 块 状分 布 ， 且 呈 现上 大 下小 形 态 。矿 体 的赋存 条 件 和
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ３ ５
现代矿源自业 Ｎｏ ｖ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ． ２ ０ １ ３
Ｍ０Ｄ ＥＲ Ｎ ＭＩ ＮＩ ＮＧ
总 第５ ３ ５期 ２ ０ １ ３ 年１ １月第 １ １期
影 响露 天矿 开采 境界 的多 因素 分析
任 萌 胡 乃联 李 国清 张延 凯
境界 的不 同参数 ， 快速 、 准 确 地 得 到境 界 优 化结 果 。 在不 断变 化 的市场 经济 条 件 下 ， 可 以方便 地 进 行 多 方案 比对 ， 保证 企业获 得最佳 的生产经 营效果 。
采 的优 越性 ， 实现 规模 化开采 。 （ ３ ） 所 圈定 的露天 采 场 的帮 坡 角应 小 于 等于 满
要满 足边 坡角几何 约束 ， 是 一个 具有挑 战性 的复杂 问 题 Ｊ 。最终 开采境界 的设计 经历了手工设计 阶段 、 计 算 机辅助设计 阶段 和优化设计 阶段 Ｊ 。 矿 业 软件 是 数字 矿 山 的基 础 ， 未来 矿 业 软件 对 矿 山生产动 态与 管理 、 矿产经 济计算 评 价 、 矿产 综合 开发利 用 、 资源储 量 管 理 和矿 山开采 规 模 将成 为整 定 性是 准确 掌 握 边 坡 岩 体 工 程 地 质 与 水 文 地 质 条 件， 恰 当选取 岩体 力学强 度指标 ， 使 稳定性 计算 符合 实际 ， 在 风 险最低 的 情况 下 获 得 最 高 的效 益 。根 据 该矿 的实 际情况 ， 设 计 该 露 天境 界 优 化 的 原则 主
且可 以在 三维 可视环 境下方 便快捷 地修 改影 响最 终
出的矿石有赢利 ， 或者采 出矿石的亏损小于把块体
当废石 处理 的成本 ， 以总体 经 济 效 益最 大 化 为 境 界
选取 的评判 标准 。
（ ２ ） 此矿 低 品位较 多 ， 应充 分 利 用资 源 ， 尽 可 能
把较 多 的矿石 圈定 在露 天 开 采 境界 内 ， 发 挥 露 天 开
要有 以下 ３个 方 面 ：
（ １ ） 圈定 的露天 开采 境 界要 保 证 露天 采 场 内采
个矿业行 业 的发展趋势 Ｊ 。基 于价值模 型 ， 借助
Ｓ ｕ ｒ ｐ ａ ｃ 软 件 中先进 的优 化算 法 ， 可 以综 合 考 虑 矿 山 的建设 投资 、 生产 推进 过程 、 开采后 期 的低 品位 资 源 利用 、 不 同的建设 与开 采 阶段 等 多方面 约束要 求 ， 并
基金项 目： 中央高校基本科 研业 务费专项资金 （ 编号 ： Ｆ Ｒ Ｆ —
Ｓ Ｄ一 １ ２ — ０ ｏ１ Ａ）
任
３ ０号 。
萌（ １ ９ ８ ６ 一） ， 女， 硕士研究生 ， １ ０ ０ ０ ８ ３北京市海淀 区学 院路
８ ４
任
萌 胡乃联 等 ： 影响 露 天矿 开采境 界 的 多因素分析
（ １ ． 北京科技 大学土木与环境 工程 学院； ２ ． 金属矿 山高效 开采与安全教育部重点 实验 室）
摘
要
根 据 某露天钼 矿 的 实际情况 ， 通过现 场 调研 ， 确 定 钼精 矿 价格 、 氧化矿、 钼 回收 率 、 采
选综合 成本 、 开采深度是 影 响开 采境 界 的 主要 因素 ， 在Ｓ ｕ ｒ ｐ ａ ｃ中根 据 这 些 影 响 因素 对 块体 模 型 赋
露天境界优化 是露天矿 山设计 的重 要环节 ， 是露 天矿 山生 产经 营决 策 的重要 依据 ¨ Ｊ 。境 界 的大小 不 仅关 系到矿 山的规模 、 生产能 力 、 服务年 限 、 开拓 运输 布置 、 防排 水等方 案 的确定 ， 直接 影 响到 矿 山投 资大 小 和生产 效益 ， 也关系到矿 山的可持续 发展 。科 学 的
予不 同的块价值 公 式 ， 进行 多优化 方案 的 比较 ， 并推 荐 最优境 界 。
关键 词 境 界优 化
采选成 本
回收 率
净现 值 水 文地 质 条 件 简 单 。矿 区采 矿权 面 积 为 ４ ． ６ ｋ ｍ ， 开采 标 高 为 ６ ４ ０～０ ｍ， 考 虑 到投 资 、 人才 、 经验、 设 备能 力 、 经济及 市场 风险等 因素 ， 该 钼 矿采 用露 天开 采方 式 ， 确定采 选规模 为 日处 理原 矿 ５万 ｔ ， 年 处 理 原矿 １ ５ ０ ０万 ｔ ／ ａ ， 一 次建成 投产 。