露天开采境界确定的手工方法

露天开采境界确定的手工方法

目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j≤n jh原则确定境界。现将确定露天开采境界的步骤和作法分述于下。

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，保证矿山工程正常发展。

采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为

Bmin=2Rwh+T+3e-h L cotα (8-18)

式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m；

Rwh——挖掘机机体回转半径，m；

T一一铁道线路宽度，m；

h L一一挖掘机机体底盘高度，m；

e一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.0～1.5m；

α一一露天矿最下一个台阶的坡面角，（°）。

当采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。当采用回返式调车时，其底宽为Bmin=2(Rcmin+0.5b c+e) (8-19)

若采用折返式调车，则

Bmin=Rcmin十0.5b c十2e+0.5l e (8-20)

式中Rmin——汽车最小转弯半径，m；

b c——汽车宽度，m；

e——汽车距边坡的安全距离，m；

l c--汽车长度，m。

在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置:

(1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；

(2)使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响；

(3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；

(4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。

二）、选取露天矿最终边坡角

露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。

随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生产。因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。

由于边坡稳定受岩体物理力学性质、地质构造、水文地质、边坡破坏机理、爆破震动效应等一系列因素的影响，尽管目前有许多数学计算方法〈如二维、三维极限平衡计算法，有限元分析法，概率统计分析法等初始边坡优化设计方法〉，以及借助于数学模型和电算程序来提供科学数据，但在实际应用中还不够完善。因此，矿山设计选取边坡角时，多采用类比法，即参照类似矿山的实际资料选取。工程地质条件复杂的矿山，在进行设计的同时，由研究部门通过系统的工程地质调查后，用计算方法确定。

所谓类比法，即设计部门根据工程实践，按照组成边坡岩体的地质条件、水文地质条件、

边坡高度及其形状、存在年限等因素，由大量的统计资料和经验数表并结合设计者的经验选取边坡角的方法。表8-1所列边坡角，为冶金矿山设计部门用类比法初选边坡角时的经验参考值。

表8-1 边坡角初选时的经验参考值

在设计中用类比法选取的边坡角，应满足矿山生产技术上的要求。为了保证矿山正常生产，露天矿边坡通常由安全平台、清扫平台、运输平台及相应的坡面组成,如图8-2-9所示。

图8-2-9 露天矿的边坡组成

安全平台a ，一般不小于4m 。清扫平台b ，一般每隔2～3个台阶设置一个，其宽度要保证清扫运输设备正常工作。当运输平台与安全平台或清扫平台重合时，其宽度要增加1～2m 。近年来，鉴于安全平台和清扫平台往往因宽度不够而起不到应有作用，不少矿山取消安全平台，将两个台阶合并在一起，然后设一个宽达8～12m 的清扫平台。还有人提出将4～6个台阶合并，设一个更宽大的清扫平台，以便清扫工作能采用大型设备。水平运输平台c 和倾斜运输平台d ，其位置根据开拓系统布置的运输线路确定。它们的宽度取决于运输设备类型、规格和线路数目。露天矿运输平台最小宽度资料见表8-2、8-3、8-4。

最终台阶坡面角与岩石性质，岩层的倾角、倾向、构造、节理，以及穿爆方法等因素有关。例如，当岩层倾角大于30°，并且岩层层理较发育时，若选取的台阶坡面角大于岩层倾角，岩石容易滑落。这时应取台阶坡面角等于岩层倾角。露天矿设计一般采用的最终台阶坡面角资料见表8-5。

当各种平台确定之后，露天矿最终边坡角可按下式计算

)cot /(tan 1

21

31

4

1

11

1

∑∑∑∑∑∑++++=n n n n n n d c b a h h αβ （8-21）

式中 β——最终边坡角，（°）；

n ——台阶数目； h ——台阶高度，m ； α——台阶坡面角，（°）； a ——安全平台的宽度，m ； b ——清扫平台的宽度，m ； c ——水平运输平台的宽度，m ； d ——倾斜运输平台的宽度，m 。

n 1、n 2、n 3、n 4——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。 上述按安全条件和技术条件确定的最小边坡角，便是露天矿的最终边坡角。不过，对缓倾斜矿体来说，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。如图8-2-10所示，应以cd 作境界线，而不能用cd ’。

图8-2-10 缓倾斜矿体下盘的边坡角

我国部分露天矿最终边坡组成资料见表8-6，国外部分露天矿边坡角资料见表8-7。

表8-7 国外部分露天矿边坡角资料

三）、确定露天矿开采深度

1.长露天矿开采深度的确定

露天矿走向长度大时，首先是在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。

(1)在各地质横剖面上初步确定露天开采深度

首先，在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案〈图8-2-11〉。当矿体埋藏条件简单时，深度方案取得少一些；矿体复杂时，深度方案取多些，并且必须包括境界剥采比有显著变化的深度。绘制境界时，依据前面选定的最小底宽和边坡角，这时既要注意露天矿底在矿体中的位置，还要鉴别该横剖面图上的边坡角是实际的还是伪倾角。若为伪倾角，则需进行换算。

其次，针对各深度方案，用面积比法〈图8-2-11方案H1〉或线段比法(图8-2-11方案H3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〈图8-2-12〉,再画出代表经济合理剥采比的水平线，两线交点的横坐标Hj,就是所要求的开采深度。

图8-2-11 长露天矿开采深度的确定图8-2-12 境界剥采比与深度的关系曲线至此，完成了一个地质横剖面图上露天开采理论深度的确定。按同样的方法，可将露天矿范围内所有横剖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，有时先按矿体厚度而不是最小底宽作图(图8-2-13)，然后继续向下无剥离采矿，直至最小底宽为止。这时，作为露天开采的最终深度，显然是最初确定的深度与无剥离开采深度之和。

图8-2-13 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

H-最终的露天开采深度