东北大学中国矿业大学采矿学第十五章露天开采程序
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l 一个露天矿山选用4m3的电铲，试确定不同掘 沟方式下的最小沟底宽度。（提示：查采矿 设计手册，先确定出与之匹配的汽车型号）
4 台阶推进方式
4.1 采掘方式及工作平盘参数 4.1.1 垂直采掘 4.1.2 平行采掘 4.1.3 采区宽度与采掘带宽度 4.1.4 最小工作平盘宽度
4.2 工作线布置方式 4.2.1 纵向布置 4.2.2 横向布置 4.2.3 扇形布置
4.1.1 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。
48m 36m
24m 12m
48m
36m
24m
0m
-12m 0m 12m
2 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： l 台阶坡面角，是岩体稳定性的函数； l 台阶高度，受生产规模、采装设备、开
采的选别性影响； l 台阶宽度，W= Wc (爆破带宽度)+Ws(安
全平台宽度) 。
3.2.1 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
卸来自百度文库半径。
3.2.2 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
G
B
G
K
B
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。
3.2.3 沟内折返调车
WDmin＝R＋L＋d/2＋2e
沟内折返调车平面图
l e
R
R
e
d
WDmin = R＋L＋d/2＋2e
R—汽车最小转弯半径； L—汽车车身长度； d—汽车车身宽度； e—汽车距沟壁的安全距离。
3.2.4 沟内环形调车
WDmin＝2R＋d＋2e
采矿学教学课件
——金属矿床露天开采
露天开采
l 绪论 l 矿床品位与储量计算 l 岩石的力学性质及分级 l 最终开采境界的确定 l 露天开采程序 l 露天矿生产计划 l 露天矿床开拓 l 露天开采工艺 l 矿山技术经济
第十五章 露天开采程序
1 概述 2 台阶几何要素 3 掘沟 4 台阶的推进方式 5 采场扩延过程与布线方式 6 帮坡形式与帮坡角 7 生产剥采比 8 分期开采
垂直采掘平面图
采区宽度
台阶推进 方向
下一轮采掘位置
工作线
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。
4.1.2 采掘方式—平行采掘
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。
沟内环形调车平面图
l
e
R
d
R
e
d
WDmin = 2R＋d＋2e
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。
3.2.5 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：
A 176m
台阶几何要素
A-A 坡顶面
W
台阶坡面
坡底面
200m
H
188m
H
176m
W 188m
坡底线
A
200m 坡顶线
台阶三要素： W—台阶宽度 H—台阶高度 —台阶坡面角
台阶坡面
台阶立体图
3 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
1 概述
最终开采境界是在当前的技术经济 条件下对可采储量的圈定，也是对开采 终了时采场几何形态的预估。如何采出 最终境界内的矿石和岩石则是露天开采 程序问题。
露天开采是从地表开始逐层向下进 行的，每一水平分层称为一个台阶。
露天采场平面投影与剖面示意图
36m 48m
24m
12m
封闭圈
0m -12m
阶的开采推进提供初始作业空间。出入沟参数：
l 出入沟的坡度，取决于汽车的爬坡能力和运输 安全要求；
l 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。
出入沟与段沟示意图
出入沟
段沟
164m
152m
140m
3.1 山坡露天矿掘沟
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）
作业
l 绘图说明台阶的几何要素，并论述影响各几 何要素的主要因素。
l 绘制一采场平面图。已知：台阶高度12m， 台阶坡面角70°，安全平台宽度6m，出入沟 宽24m，出入沟坡度为8%。要求至少画出两 个工作台阶，两个非工作台阶。
H 封闭圈
封闭圈
最终境界 矿体
单壁沟
eT
G
WD
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
3.2 深凹露天矿掘沟
不同的掘沟方式下，所需要的WDmin ： 3.2.1 沟外调头中线采装 ，WDmin＝2G 3.2.2 沟外调头双侧交替采装 ，WDmin＝G＋K 3.2.3 沟内折返调车 ，WDmin＝R＋L＋d/2＋2e 3.2.4 沟内环行调车 ，WDmin＝2R＋d＋2e
4 台阶推进方式
4.1 采掘方式及工作平盘参数 4.1.1 垂直采掘 4.1.2 平行采掘 4.1.3 采区宽度与采掘带宽度 4.1.4 最小工作平盘宽度
4.2 工作线布置方式 4.2.1 纵向布置 4.2.2 横向布置 4.2.3 扇形布置
4.1.1 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。
48m 36m
24m 12m
48m
36m
24m
0m
-12m 0m 12m
2 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： l 台阶坡面角，是岩体稳定性的函数； l 台阶高度，受生产规模、采装设备、开
采的选别性影响； l 台阶宽度，W= Wc (爆破带宽度)+Ws(安
全平台宽度) 。
3.2.1 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
卸来自百度文库半径。
3.2.2 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
G
B
G
K
B
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。
3.2.3 沟内折返调车
WDmin＝R＋L＋d/2＋2e
沟内折返调车平面图
l e
R
R
e
d
WDmin = R＋L＋d/2＋2e
R—汽车最小转弯半径； L—汽车车身长度； d—汽车车身宽度； e—汽车距沟壁的安全距离。
3.2.4 沟内环形调车
WDmin＝2R＋d＋2e
采矿学教学课件
——金属矿床露天开采
露天开采
l 绪论 l 矿床品位与储量计算 l 岩石的力学性质及分级 l 最终开采境界的确定 l 露天开采程序 l 露天矿生产计划 l 露天矿床开拓 l 露天开采工艺 l 矿山技术经济
第十五章 露天开采程序
1 概述 2 台阶几何要素 3 掘沟 4 台阶的推进方式 5 采场扩延过程与布线方式 6 帮坡形式与帮坡角 7 生产剥采比 8 分期开采
垂直采掘平面图
采区宽度
台阶推进 方向
下一轮采掘位置
工作线
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。
4.1.2 采掘方式—平行采掘
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。
沟内环形调车平面图
l
e
R
d
R
e
d
WDmin = 2R＋d＋2e
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。
3.2.5 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：
A 176m
台阶几何要素
A-A 坡顶面
W
台阶坡面
坡底面
200m
H
188m
H
176m
W 188m
坡底线
A
200m 坡顶线
台阶三要素： W—台阶宽度 H—台阶高度 —台阶坡面角
台阶坡面
台阶立体图
3 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
1 概述
最终开采境界是在当前的技术经济 条件下对可采储量的圈定，也是对开采 终了时采场几何形态的预估。如何采出 最终境界内的矿石和岩石则是露天开采 程序问题。
露天开采是从地表开始逐层向下进 行的，每一水平分层称为一个台阶。
露天采场平面投影与剖面示意图
36m 48m
24m
12m
封闭圈
0m -12m
阶的开采推进提供初始作业空间。出入沟参数：
l 出入沟的坡度，取决于汽车的爬坡能力和运输 安全要求；
l 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。
出入沟与段沟示意图
出入沟
段沟
164m
152m
140m
3.1 山坡露天矿掘沟
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）
作业
l 绘图说明台阶的几何要素，并论述影响各几 何要素的主要因素。
l 绘制一采场平面图。已知：台阶高度12m， 台阶坡面角70°，安全平台宽度6m，出入沟 宽24m，出入沟坡度为8%。要求至少画出两 个工作台阶，两个非工作台阶。
H 封闭圈
封闭圈
最终境界 矿体
单壁沟
eT
G
WD
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
3.2 深凹露天矿掘沟
不同的掘沟方式下，所需要的WDmin ： 3.2.1 沟外调头中线采装 ，WDmin＝2G 3.2.2 沟外调头双侧交替采装 ，WDmin＝G＋K 3.2.3 沟内折返调车 ，WDmin＝R＋L＋d/2＋2e 3.2.4 沟内环行调车 ，WDmin＝2R＋d＋2e