露天采矿

第一章露天矿基本概念

露天采矿的生产工艺

①矿岩松碎工作用爆破或机械等方法将台阶上的矿岩松动破碎，以适于采掘设备的挖掘。对于采掘设备能直接从台阶上挖掘的矿岩，不存在该生产环节。

②采装工作用挖掘设备将台阶上松碎的矿岩装人运输设备中，这是露天开采的核心环节。

③运输工作运用一定的运输设备，如汽车、机车、胶带运输机等，将采场的矿岩运送到指定地点，如矿石运送到选矿厂或储矿场，岩石运送到排上场。

④排卸工作矿石的卸载工作和岩石的排弃工作。

露天采矿为什么广泛运用？

具有作业安全，可采用大型采矿机械，生产能力大，矿石损失少的优点，适合于矿体埋藏浅、赋存条件简单、储量大的矿床。（生产规模大，生产效率高。）

与地下开采相比的优缺点

优点

(1)矿山生产能力大:特大型露天矿的年产矿石量达3000 -5000万t，采剥总量达1 ~3亿t。

(2)机械化程度高:受开来空间限制小，易于实现机械化和设备大型化。大中型露天矿的机械化程度为100%，大大提高了劳动生产率(为地下开采的5~10倍)。

(3)安全和劳动条件好:安全条件和作业条件好，不易受有害气体与顶板塌方等灾害的威胁，劳动强度低。

(4)矿石损失贫化小:损失率和贫化率不超过3% ~ 5%。

(5)开采成本低:为地下开采的1/2 ~1/3。

(6)基建期短:约为地下开采的一一半，每吨矿石的基建投资额低于地下开采。

缺点

(1)对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅。

(2)占用土地多。露天开采的矿坑以及排弃的大量剥离物均要占用大片土地，一个露天开采的矿区占用的土地可达几十平方公里。

(3)受气候条件影响大。暴雨、大风、严寒、酷热等对露天开采均有一定影响。

(4)破坏环境。开采过程中，穿爆、采装、运输、排卸等作业粉尘较大，运输汽车排出的氧化碳逸收到大气中，废石场的有害成分流人江河湖泊和农田等，污染大气、水域和土壤，危及居民身体健康，破坏生态环境。

剥采比（注意单位）stripping ratio 22

剥离的岩土量与采出的矿石量之比，即采出单位矿石所需剥离的岩土量，其单位可用三个形式表示m3/m3,t/t,m3/t

剥离的用途

出入沟main access

为了开采一个台阶并将采出的矿岩运出采场，需要在本台阶及其上部各台阶修筑至少一条具有一定坡度的运输通道，称为斜坡道或出入沟。

开段沟drop cut

露天矿为建立台阶或台阶初始工作线而掘进的水平堑沟。

最终帮坡角（最终边帮角）

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。

台阶坡面角

台阶坡面与下部平盘的夹角。

安全平台Security Platform

指露天矿最终边帮上保持边帮稳定和阻止滚石下落的平台

清扫平台Cleaning platform

指露天矿最终边帮上用于阻截滚石并用清扫设备清扫岩石的平台

运输平台Transport platform

指露天矿非工作帮上通过运输设备的平台

台阶

露天开采是从地表开始，把矿岩按一定的厚度划分为若干个水平分层，自上而下呈阶梯状逐层开采，并保持一定的超前关系，这些分层称为台阶或阶段，是露天采矿场构成要素之一。

第二章矿岩松碎

潜孔钻机的原理

潜孔钻机的工作方式属于风动冲击式凿岩，它在穿孔过程中风动冲击器跟随钻头潜入孔中。

潜孔钻机的优缺点

优点：

①能量损失小，穿孔速度受孔深影响小；②噪音小；③用废气排渣，节省动力；④钻杆使用寿命长；

⑤穿孔轴压小，钻机轻，钻孔不易倾斜，设备购置费用低。

缺点：

①冲击器的气缸直径受孔径限制，孔径越小，穿孔速度越低。②当孔径大于200mm时，穿孔速度低于牙轮钻机，动力消耗高30～40％，成本高。

牙轮钻的原理

其穿孔原理主要是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动，同时对钻头施加轴向压力，以回转动压和强大的静压形式使与钻头接触的岩石粉碎破坏。在钻进的同时，通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注人压缩空气，利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。

牙轮钻的优缺点

优点

①与钢绳冲击钻机相比，穿孔效率高3~5倍，穿孔成本低10% ~30%。

②在坚硬以下岩石中钻直径大于150 mm的炮孔，牙轮钻机优于潜孔钻机，穿孔效率高2~3倍，每米炮孔穿孔费用低15%。

缺点

①钻压高，钻机重，设备购置费用高。

②在极坚硬岩石中或炮孔直径小于150 mm时成本比潜孔钻机高。钻头使用寿命较短，每米炮孔凿岩成本比潜孔钻高。

常用钻孔设备

截至目前，露天矿生产中曾广泛使用过的穿孔方式有两种:热力破碎穿孔和机械破碎穿孔。相应的穿孔设备有火钻、钢绳冲击钻机、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车。现代露天矿应用最广的是牙轮钻，潜孔钻次之，火钻与凿岩台车仅在某些特定条件下使用，钢绳式冲击钻已被淘汰。

爆破工艺在露天矿山的地位作用，对后面的影响（论述题）参考

通过多年生产实践，人们已认识到露天矿爆破作业是露天采矿工艺中的重要环节，爆破质量好与坏，对采装、运输、设备效率、作业成本有很大影响，如装载时间、材料消耗、作业安全。科技进步有力推动

了爆破技术的发展。目前，国内外爆破技术发展非常迅速，一此新方法、新工艺、新设备不断出现，为露天爆破的进步提供了新的思维。

为后续的采装工作等提供合适的块度，爆破质量对后续工作影响很大，同时又要保证矿山生产的安全性和合理性，故应高度重视。（中间涉及经济指标、对永久边坡的保护等）

深孔台阶爆破参数

①孔网参数

孔径、孔深和超深、底盘抵抗线、孔距与排距、堵塞长度、单孔装药量

②装药结构

连续装药、间隔装药、耦合装药、不耦合装药、正向起爆装药、反向起爆装药

③起爆方法

布孔方式：三角形（梅花形）、方形、矩形

起爆顺序：排间顺序、斜线顺序、“V”形起爆、波浪形起爆、中间掏槽起爆、楔形掏槽起爆

常用紧临永久边坡爆破方法

预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破

第三章采装

单斗挖掘机工作参数

挖掘半径Rw——挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿间的水平距离

挖掘高度Hw——挖掘时铲斗齿尖距站立水平的垂直距离

卸载半径Rx——卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离

卸载高度Hx——铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离

下挖深度Hh——铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂直距离

单斗挖掘机的工作面参数

采掘工作面主要参数：台阶高度h 采区长度Lc 采掘带宽度A 工作平盘宽度B

露天矿爆破选取台阶高度考虑哪些因素？

①采掘设备的工作条件；②矿岩性质与埋藏条件；③穿爆工作要求；④矿床开采强度；⑤运输条件

单斗挖掘机的生产能力计算（理论/实际）

s m

B k

t

k E

T Q

⋅

⋅⋅

⋅

⋅=η

3600

单斗挖掘机的生产能力的提高方法途径improve

①缩短挖掘机的工作循环时间

②提高满斗系数

③提高班工作时间的利用系数

第四章运输

露天矿的运输方法

自卸汽车运输铁路运输带式运输机运输提升机运输重力运输联合运输（汽车与铁路、汽车与胶带、汽车与提升机或溜井）

露天矿的运输特点