露天采矿学

露天采矿学

基础理论和专业知识

一露天开采的基本概念

1、矿山是采矿作业的场所，包括开采形成的开挖体、运输通道和辅助设施等，开挖体暴露在地表的矿山称为露天矿;开挖体在地下的矿山称为地下矿

2、

剥采比:采出一吨矿石所需要剥离的岩石量

3、,开采境界:是由采场底部周界、最终便迫、开采深度三部分组成。

4、,境界封闭圈:是划分山坡露天矿与凹陷露天矿的界限。

最终开采境界范围内的地表是山坡或山包(图15-12)，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称为封，即在该水平上采场形成闭合圈。闭水平

5、,山坡露天矿和深凹露天矿:在封闭圈以上的为上坡露天矿在封闭圈以下的为深凹露天矿

6露天采场的构成要素

1) 露天采场的边帮。即露天采场的四周表面，由台阶坡面、倾斜干线

的坡面和平台组成的表面总体。位于矿体顶盘的叫顶帮，位于矿体

底盘的叫底帮，位于矿体走向两端的叫端帮。

2) 露天采场的工作帮。正在开采和将要开采的工作台阶组成的边帮或

边帮的一部分。工作帮的位置是不固定的，她随着开采工作的进行

而不断的移动。

3) 工作帮坡面。通过工作帮坡面最上和最下一个台阶的坡底线所做的

一个假想平面。

4) 工作帮坡角工作帮坡面与水平面的夹角。

5) 露天采场非工作帮。由已结束开采工作的非工作台阶组成的边帮或

边帮的一部分。非工作帮的位置是固定不动的。

6) 非工作帮坡面。通过露天采场非工作帮最上一个台阶的坡顶线和下

一个台阶的坡底线所作的假想面，他代表露天采场的最终位置，所

以必须保持稳定。

7) 露天采场最终边坡角。非工作帮坡面与水平面的夹角。

8) 上部最终境界线。开采结束时，非工作帮坡面与地表相交的闭合线。

9) 下部最终境界。露天开采结束时，由其上下部最终境界所限定的位置。

二露天开采的特点

同地下开采相比，露天开采的优缺点

优点:

1)基建期短、见效快。根据国内经验，建成一个大型露天矿，一般

只需2,4年，小型矿只需3,4个月，而建成同等规模的地下矿

山，至少需要增加一倍的时间。

2) 开采空间大、劳动生产率高。露天开采可采用大型或特大型、高

效机械设备，有利于实现采矿机械化，从而大大提高开采强度，

劳动生产率比地下开采高2,10倍。

3) 开采成本低。由于露天矿作业范围大，有利于机械化开采，降低

了采矿成本。一般来讲，露天采矿比地下采矿开采成本降低200,

,300,。

4) 矿石损失贫化较小。金属露天矿，矿石损失率一般为3,,5,，贫化一般,,8,，而地下开采一般损失率为15,,25,，品化率为3,,20,。为5

因此露天开采对充分回收国家矿产资源有利，尤其是对一些高温、易燃、

多水的矿体，露天开采更具适应性和灵活性。

5) 劳动条件好，生产比较安全。

缺点:

1) 由于露天开采是敞露作业，受气候影响比较大，暴雨、大雪等恶劣天气都

可能影响开采作业。

2) 基建投资较大。由于露天开采采用大型机械设备，基建剥离量较大，加上

矿山大量的征用土地，往往导致基建投资较大。

3) 矿山占地较多，对环境破坏大，工作中粉尘、噪声、废气等所造成的污染

范围比地下开采大。

露天开采在经济、技术、安全等方面具有明显的优越性，只要条件允许，应优先考虑露天开采，这也是国内外总的趋势。但露天开采不能取代地下开采，尤其是对埋藏较深的矿床，一般只宜选用地下开采。

三、国内外铁矿露天开采的现状和发展趋势

1基本现状

2发展趋势

四、露天开采境界

1、露天开采境界的组成和主要影响因素

,组成:开采深度、最终边帮

主要影响因素:

1)自然因素:矿体埋藏条件，矿石和围岩性质，地形及工程水文地质条件等;

2)经济因素:基本建设投资、矿石成本、矿石的损失和贫化、投产期限、设备供应情况及国民经济发展水平等。

3)技术组织因素:矿山附近的河流、铁路、重要建筑物对露天矿的限制等。

2、几种剥采比

平均剥采比:境界内的岩石总量为W，矿石总量为O，W与O之比称为平均剥采比，用Ra表示。

境界剥采比:是指露天开采境界增加单位深度后所引起的岩石量与矿石量之比。

分层剥采比:指露天矿开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比。

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开采的矿石量之比。

经济合理剥采比:经济上允许的最大剥岩量与可采矿石量之比叫经济合理剥采比。

五露天开采经济合理剥采比的确定

1经济合理剥采比确定的原则

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

2经济合理剥采比确定的方法

1) 原矿成本比较法

) 金属成本比较法 2

3) 储量盈利比较法

3,经济合理剥采比各种确定方法的评价和适用条件。

七境界剥采比的计算方法

1长露天矿境界剥采比的计算，面积比法和线段比法

应用线段比法与面积比法确定最终开采境界

对于走向较长且厚度较小的矿体，设计方法通常为:在地质横剖面图上运用

线段比或面积比法依次确定出各剖面位置上的最佳开采深度，然后在矿体的纵断

面图上对各剖面最佳开采深度进行综合均衡，确定出最终开采境界。

(一)面积比法确定长矿体的合理开采深度

如图14 - 6所示，面积比法的设计步骤如下:

d ,W d'

H 1c c' H 2

e'

H i - 2e a' b' H i - 1 ,H H i b a H i + 1 ,O , , B min

图 14-6 地质横剖面面积比法确定合理开采深度示意图

第一步:根据开采与运输设备的规格、边帮岩体的稳定性及其力学性质选定最终

开采境界的最小底宽(B)及上下盘最终帮坡角α、β; min

第二步:在每一地质横剖面图上确定出若干深度方案，当矿体形态简单时可少取

一些深度方案，否则，应在境界剥采比变化大的地方多增加一些深度方

案;

第三步:对于某一剖面上的深度方案H(参见图14 - 6)，在H水平处以选定的ii

最小底宽确定出该开采深度的境界底线位置ab，分别从a、b 两点以

上下盘境界帮坡角α、β做出上下盘边坡线 bc、ad，假设bc线交矿体上盘界线于e点;

第四步:从H水平开始向上减少?H高度(?H通常取作一个开采台阶的高度)，i 在H水平处以同样的方法作出开采境界线 c'b'a'd' ，c'b'交矿体上i-1