露天开采

露天开采境界：露天开采终了时形成的空间轮廓。包括：地面境界AB 、边帮(AC,BD)、底部境界CD （地面境界是一封闭曲线）。

开采境界三要素：底部周界、最终边坡、开采深度

作用：关系到露天矿的可采煤量、剥离岩量、生产能力、开采年限等主要技术经济指标，也影响到矿床开拓、运输的环节，最终影响到经济效果。

自然因素：包括矿床埋藏条件（如矿体形态、大小、厚度、倾角等）、矿石及围岩性质、地形，矿山附近的河流、湖泊、工程地质、矿石品位等。

技术组织因素：包括露天和地下开采的技术水平、装备水平，矿山附近的铁路、主要建筑物等对开采境界的影响。

经济因素：包括基建投资、基建时间和达产时间、开采成本和销售价格，开采过程中矿石的贫化和损失，以及国民经济的发展等。

边帮：由采场四周坡面及平台组合而成的表面总体。

工作帮GE 工作帮是由工作台阶组成的边帮，并随台阶的推进而向最终边帮 （非工作帮AG ,BF ）靠近。

组合单元内的工作帮坡角一般定义为单元内最上一个台阶的坡顶线与最下一个台阶的坡底线连成的斜面与水平面之间的夹角，计算公式为：

θg

式中，n 为组合单元中台阶的数目；Ws 为安全平台的宽度；W 为工作平盘宽度。假设n=4，H=12m ，Ws=10m ，W=40m ，α=70。，则求得 g =31.78。。

工作帮坡角一般定义为最上一个工作台阶的坡顶线与最下一个工作台阶的坡底线联成的假想斜面与水平面的夹角。

边帮角：工作边帮角φ 最终边帮角γ，β

=-++arctg nH n W W nH tg s ()/2α

4H Ws Wc W Ws Ws

台阶—为了满足采掘需要而划分的具有一定高度的分层。台阶通常以其下部平台的标高，命名为XX水平。

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。

开段沟—开掘某标高采掘工作面的沟道。

开采程序—采场内土岩的剥离和采矿工程，在空间与时间上合理配合的发展顺序。

主要生产环节：

煤岩预先松碎、采装、运输、排土和卸煤

辅助生产环节：

动力供应，疏干及防排水，设备维修，线路修筑、移设和维修，滑坡清理及防治。

待露天矿开采终了，还必须将地表治理恢复，加以利用。

露天开采主要步骤

1）矿区地面场地准备；（树木、房屋、河流、道路）

2）疏干排水工作；（地表水、地下水）

3）矿山基建工作；（供电、工广、筛分、排土场、地面运输、掘沟工程、基建剥离）

4）露天矿生产；（顺序进行掘沟、剥离、采矿）

5）地表的恢复和利用。

以上步骤在初期是依次进行的，以后又是同时并进，但在空间和时间上应保持一定的超前关系。

露天开采工艺分类

按使用设备分为机械开采和水利开采。

按主要采运设备的作业特征分为：

间断开采工艺：此工艺中的采装、运输和排土作业是间断进行的。

工艺特点：总体工艺简单，单斗－铁路工艺，成本较低，但占地面积大，生产能力受到限制；单斗－卡车工艺生产能力大，机动灵活，其致命弱点是运输成本高，企业的经济效益差。适用各种硬度的煤岩和赋存条件煤岩松碎采装运输排土

连续开采工艺：该工艺在采装、运输和排卸三大主要生产环节中，物料的输送是连续的。工艺特点：优点：1）生产能力大，效率高；2）简化工艺，降低成本；3）操作简单，维修方便；4）容易实现现代化管理。缺点：1）不适应硬岩、中硬岩；2）设备投资大。适用于开采松软土岩

半连续开采工艺：整个生产工艺中，一部分生产环节是间断式的，另一部分生产环节是连续式的。

工艺特点：其适用性很强，挖掘机生产效率可提高20-25%，并能使露天矿山生产规模得以扩大，尤其在深凹露天矿的开采过程中可减少基建工程量、缩短卡车运距、降低燃油消耗，从而大大地降低了生产成本。多年来的生产实践证明，半连续开采工艺在我国露天煤矿具有广阔的使用前景和强大的生命力。适用于采深大和矿岩运距远

倒堆开采工艺最先进的开采工艺

排土场：露天开采为了采煤而必须剥离的土岩，经运输设备运至一定地点排弃，这个排弃的场所称为排土场。

排土工作：排土场内用一定的方式进行堆放岩土的作业。

排土工作的主要任务：选择排土场的位置、排土方法、排土工艺。

按排土场与露天采场的位置，排土场分为内排和外排。

利用已开采的空间进行排弃称为内排

需要合理安排开采顺序、或进行分区开采，尽可能创造条件实现内排。

内排一般适用于开采水平或倾角小于5-10度的缓倾斜煤层。

台阶推进方式：垂直推进、平行推进（单向行车不调头、单向行车折返调车(双点装车)、单向行车折返调车(双点装车)、双向行车折返调车（单点装车）、双向行车折返调车（双点装车））

布线方式：螺旋布线、迂回布线，固定式布线、移动式布线

开采程序：指露天开采范围内采煤、剥岩的顺序。即采剥工程在时间和空间上发展变化的方式。包括内容：台阶划分、掘沟、采剥初始位置确定、水平推进、垂直延伸方式、工作帮构成等。

台阶的采掘方向：挖掘机沿采掘带前进的方向。

台阶的推进方向：台阶向外扩展的方向。

安全平台：在开采过程中，工作平台不能一直推进到上各台阶的坡底线位置，而是应留下一顶宽度。留下的这部分叫安全平台。

工作线的布置方式可分为：横向、纵向、扇形

工作帮沿水平方向一直推进到最终开采境界，这种开采方法称为全境界开采方法。

分期开采，就是将最终开采境界划分成几个小的中间境界（称为分期境界），台阶在每一分期内只推进到相应的分期境界。分期开采，逐渐过渡，直至推进到最后一个分期境界，即最终开采境界。

按运输方式不同，露天矿开拓可以分为：公路运输开拓铁路运输开拓平硐溜井开拓胶带运输开拓斜坡提升开拓联合开拓

公路运输开拓特点：机动灵活、利用选采；多出口，分采分运，运输效率高；适应各种开采程序需要，减少掘沟工程量；路工程量小、基建投资少，基建时间短；运输成本高于铁路运输。缺点：汽车运输的燃油和轮胎消耗量大，运输成本高，经济运距段；汽车保养和修理技术复杂，需配套建设保养修理基地；汽车运输受气候影响大，在风雨冰雪天气行车困难，特别在水文地质不良且疏干效果不好的矿山可靠性差；在深凹露天矿中，汽车排放的尾气还会造成露天坑内的大气污染

适用条件：地形复杂的山坡、凹陷露天矿；煤层赋存复杂，煤质变化、要求分采的矿山；运距不长的山坡露天矿；作为联合开拓方式的组成部分。

铁路运输开拓特点：开拓系统运量大，成本低，吨公里运输费低，约为汽车运输的1/4-1/3；运输设备及线路坚固耐用；适应各种气候条件下作业；爬坡能力低，要求的曲线半径大；基建工程量大，新水平开拓延深工程缓慢。

适用条件：矿床埋藏较浅，平面尺寸较大的凹陷露天矿或者在开采深度较大的凹陷露天矿的上部及其矿床走向长、高差相差较小的山坡露天矿。

边坡稳定与安全因素：露天矿边坡稳定是指整个开采期内，整体边坡基本稳定，不出现意外的大的滑坡危害。这是矿山安全生产的前提，也是开采境界决策的前提条件。而边坡局部地段1-3个小台阶的变形、滑落被视为是允许的。若在整个开采期整体边坡有变形，但无破坏，开采终了时边坡全部破坏滑落，则被视为最经济的边坡。边坡稳定性研究就是准确掌握边坡岩体工程地质与水文地质条件，恰当选取岩体力学强度指标，使稳定性计算符合实际。从而得到最高的效益，而风险却最低。

开采工艺因素：决策开采境界要考虑在当前技术条件下，开采工艺与装备的可操作能满足开采工艺要求，还要确定和寻求满足最佳开采境界的配套工艺措施及相应装备。即选出的开采境界方案既不能脱离当前工艺技术水平而使得在工艺上无法实施，又不能以传统的观念、工艺、装备去限制技术、经济上有重大突破的最佳方案。因此，应当从配套工艺的深化研究和改进工艺中保证最佳开采境界，以便实施于生产。

经济效益因素：决策开采境界方案，经济效益是研究的归宿和落脚点，在基本满足其他因素要求的前提下，经济效益最终决定方案的取舍。

露天开采境界的相对性和变化

采用分期开采时，境界由小到大，逐渐扩大到最终境界。对于一次按全境界开采的露天矿，剥采比：开采单位煤量所须剥离的岩石量。m3/t

平均剥采比：露天开采境界内，全部岩石量与采出煤量之比。