露天矿基本概念

标题：露天开采的基本概念
露天矿是在基建和生产过程中逐渐形成的。

基建时期的任务是建立供电供水系统及建立运输干线，修建选矿厂、排土场及机修厂等主要构筑物和设施，以及完成投产时所必需的采准和剥离工程量。

在生产过程中，为了完成国家计划中规定的年矿石生产任务，必须按时完成一定的开拓，采准、剥离的工程量。

露天矿在开采过程中，必须将境界内的矿、岩划分成一定厚度的水平分层，以便由上向下逐层进行开采，这些阶梯抉的工作面叫做台阶，如图8—1。

每个台阶大多使用独立的穿孔和采掘设备。

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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。

金属露天矿的台阶高度一般为10-14米。

露天矿生产是按一定的生产工艺过程进行的，这些工作总称为矿山工程。

矿山工程又可分为剥离和采矿工程。

剥离工程是将露天矿境界内影响采矿的岩石剥掉，并运出露天矿境界以外进行排弃，以保证采矿工作的正常进行。

一般新建的露天矿剥离和采矿工程是依次进行的。

正常生产时则是同时进行。

这就是党为采矿工业规定的：“采剥并举，剥离先行”的方针。

若不认真贯彻这一方针，就不能保证矿山正常，持续的完成矿石生产任务。

依照矿山工程的作用还可分为开拓，采准和扩帮工程。

开拓工程是按设计中规定的开拓系统掘进倾斜的出入沟（如图8-2中的ABCD部分），以建立地面与采矿场各生产水平间的运输联系；然后掘进水平的段沟（CDEF部分），以建立台阶开采的起始工作线。

并在所开段沟一侧（或两侧）进行扩帮工程。

以后各水平的开采程序和第
一水平一样，即首先开掘出入沟，再开次水平的段沟，然后进行扩帮工程。

总之，露天矿多是由单一水平向多水平发展，逐步形成全矿的开拓运输系统。

图8-3是凹陷露天矿全貌。

凹陷露天矿是从地表开始向下逐层开采的，使用铁路运输时，运输干线也由浅而深，随矿山工程的发展逐步铺设，当露天矿开采终了时，运输干线才最终形成。

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图8-2 露天矿发展顺序
出入沟；2-开段沟
在开采过程中和终了时形成的露天矿场是由以下要素组成图（8-4）：
工作帮AD—是由正在进行采掘工作的台阶组成；
工作帮坡线KG—工作帮最上一个台阶和最下台阶坡底线连接的直线；
工作帮坡角ф—工作帮坡线与水平线的夹角；
工作平盘—工作帮上各台阶的水平部分，即工作台阶的平盘，在平盘上布置穿孔，采装和运输等主要设备。

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露天矿场非工作帮CD及AB—即露天矿场内由已结束工作的非工作台阶组成的边帮或其一部分。

在采矿场内，位于矿体下盘岩石的边坡叫做底帮，位于矿体上盘岩石的边坡叫顶帮，位于采矿场两端的边坡叫端帮；最终边坡线BE和CF—最上一个非工作台阶坡顶线与最下一个非工作台阶坡底线的连线；为了保证露天矿具有正常生产的工作条件，各开采水平的工作平盘的宽度应保证不小于最小平盘宽度。

其大小是根据爆堆宽度，运输设备规格和通行条件确定。

图8-5是最小工作平盘宽度组成要素。

爆堆宽度表8-1
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一般爆堆宽度随台阶高度h和岩石硬度变化，若用冲击式穿孔机进行穿孔，单排孔爆破时的台阶宽度变化范围见表8-1:
C—爆堆坡底线至运输设备边缘间距离米；
T—车辆运行所需宽度米；
z一为防止岩体滑动的安全距离，米。

最小工作平盘宽度可根据下表所列数据选取。

用铁路运输时最小平盘宽度可取上限，汽车运输时可取下限，如用双轨（线）运输时应加线路中心线间距离。

最小工作平盘宽度表8—2
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以上叙述了有关露天开采的基本概念，我国是个地大物博，矿产资源十分丰富的国家，地下埋藏各种类型的矿体，应该具备什么条件才能用露天开采呢？
由于露天开采在采出矿石的同时，必须剥离一定数量的岩石。

而且，剥离岩石量的多少直接影响采出矿石的成本和单位投资额，并且随着矿山开采深度变化往往剥离岩石的数量也是变化的。

因此，确定合理的露天开采范围的实质即是确定合理的露天开采深度问题，其次，是确定露天采矿
场在地表的开采范围。

为了确定合理的露天开采的深度，首先要了解剥采比的概念。

因为露天矿剥离岩石量直接影响矿石成本和单位投资，必须计算开采单位矿石所需剥离的岩石量，这一比值称为剥采比。

其单位可用吨／吨或米3 /米3表示。

剥采比有多种表示形式，确定露天矿境界常用的有以下几种：
平均剥采比n平：如图8一6所示，即露夭矿境界范围内总的岩石量与矿石量的比值
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境界剥采比：如图8-7所示，即露天矿增加某一深度时（一般为一个台阶高度），所必须采出的岩石量与矿石量的比值。

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式中b1、b2—露天矿增加某一深度所必须采出的岩石量，米3（吨）；
a—增加某一深度所采出的矿石量，米3（吨）。

(3)经济合理剥采比n经：即采用露天开采时经济上允许的最大剥采比。

其确定方法有二种: 1）根据露天和地下开采成本比较结果确定，式中c—用地下采矿法开采一吨矿石成本，元∕吨；用露天开采一吨矿石成本，元∕吨3 ；露天开采一吨岩石成本，元∕吨。

以上数据可按类似条件的矿山选取。

2）根据矿石批发价格确定，矿石批发价格是由国家或省经济部门规定的。

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式中c0—该种矿石批发价格，元/吨。

a、b与上式相同。

一般情况下，经济合理剥采比应不超过表8-3所规定的数值。

经济合理剥采比（米3/米3）表8-3
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确定露天矿最终境界时，可根据不同深度h列出方案，如图8-8所示，并按各个深度的境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，用比较法求出合理的最终开采深度H，如8-9所示。

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图8-8 露天矿不同深度的境界剥采比
有些矿山，资源较少或是矿体埋藏比较复杂，可以应用平均剥采比不大于经济合理剥采比的原则来确定。

当露天矿合理的开采深度确定后，再确定矿体深部和地面开采范围，才能正确确定矿体的开拓系
统和开拓沟道位置，以及合理的选择选矿场，排土场及工业广场位置，并计算露天采矿场内可采出的矿石储量及剥离总量。

总之，埋藏很深的矿床必须用地下方法开采。

凡是能够用露天开采的矿床，应首先考虑用露天方法进行开采，因为露天开采具有一定的优越性：
（1）露天采矿机械化程度高，可以采用高效率的大型机械设备，如牙轮钻，挖掘机等，能使矿山达到很高的矿石生产能力。

(2）建设速度快，建一个年产500万吨到1000万吨矿石的露天矿，可在2-一3年内建成，而建设相同规模的地下矿山需4-6年。

（3)劳动生产率高，露天开采的全员劳动生产率约为地下开采的3-5倍或更高，从历史最高水平看，我国大型露天矿全员劳动生产率为7371吨／人·年（大孤山铁矿为9328吨/人·年），小型
露天矿为872吨／人·年。

而大型地下矿山为400-664吨／人·年，中小型地下矿山为200-30 0吨／人·年。

(4）生产成本低，露天开采一吨矿石的成本约为地下开采成本的一半或更少，近几年，黑色和有色金属露天开采的矿石成本为3-5元／吨，地下开采为8～9元／吨。

（5）工人劳动条件好，工作比较安全。

（6)矿石贫化，损失小，可以充分回收地下资源.
露天开采主要缺点是：
（1)剥离时需要排弃大量岩石，即使尽量利用山沟和荒地建立排土场，但往往仍需占用较多的农田。

(2）在雨季、酷热和严寒的天气时，对设备效率的发挥和生产工人的劳动生产率都有一定的影响。

以上缺点，只要采取积极措施，正确处理，这些问题是可以得到克服和改善的。