第11讲露天开采境界讲义

1.内容提要

本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。

2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素

㈠露天开采境界的组成及其影响因素

露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。它由露天采场的地表境

界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底

部周界、最终边坡和开采深度。

由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况：

①矿床全部宜用地下开采；

②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露

天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。

③用露天开采的矿床。属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床；

在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。

对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。

合理确定露天开采境界极为重要。露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。

影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面：

⑴自然因素

包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。

⑵经济因素

包括矿石的质量和价值、原矿和精矿成本及售价、矿石的损失与贫化、共生矿物的综合利用、基建投资和建设期限，等。

⑶技术组织因素

主要是指露天开采与地下开采的技术水平、装备水平和发展趋势，以及制约和促进其应用推广的技术与组织条件。

例如，克服地面障碍物的技术组织条件，开采易燃、松软、涌水大的矿床以及需要分采或高速开采的矿床的技术组织条件，可以选用的开拓运输及生产工艺系统的技术组织条件等。

⑷国家及地区经济发展的方针政策、环保、劳动保护等。

以上各种因素，对不同地区、不同矿床、不同开采时期所起的作用是不同的。例如，地面构筑物、河流等障碍物，在一般情况下是次要因素；但在由于受技术经济条件的限制而不能迁移时，则将起决定性作用。因此，在露天开采境界设计时，必须充分掌握各影响因素的基础资料的基础上，全面分析和综合考虑各种因素，分清主次关系，确定最优境界。

应该指出，露天开采境界不是一成不变的。随着科学技术的发展和市场对矿石需求量的增加，以及露天开采经济效果的改善，原来设计的开采境界常常要扩大。例如，曾经是我国最大的露天煤矿的抚顺西露天煤矿，1924年设计的开采深度为150m，1931年确定为350m，1955年的扩建设计确定为450m。

另一方面，当所确定的露天开采境界很大、服务年限过长（如，超过30年），为提高前期的开采经济效益，通常采用分期开采，即先确定前期开采的小境界，开采数年后再逐渐过渡到最终的境界，因此要确定相应的分期开采境界。例如，我国大冶铁矿东露天采场，原设计的一期开采境界采用境界剥采比为8m 3/m 3圈定。境界上部尺寸（长×宽）为2150m ×360m ，深366m 。一期开采即将结束，目前正进行二期扩帮。二期境界按经济剥采比为12 m 3/m 3圈定。设计确定将尖山区原露天底标高-96m 水平延深到-168m 水平，狮子山区原露天底标高由-36m 水平延深到-48m 水平。二期境界上部尺寸（长×宽）为2250m ×l000m ，深438m 。扩帮工作在南帮、北帮和东帮进行。扩帮工程量4500万吨，过渡期为5年。

由此可见，露天开采境界可分为分期境界和最终境界。

3. 概述——剥采比的定义

㈡ 剥采比的定义

露天开采与地下开采的重要区别之一，就是露天开采除采出

矿石外，还需剥离大量的岩石（亦即：露天矿采出矿石过程中必

须剥离大量岩石）。如图7-1的地质横断面图所示，随着露天开采

境界出abcd 扩大到d c b a ''''时，可采的矿石量从A 1增加到A 1+A 2，需要剥离的岩石量也从V 1增加到V 1+V 2。因此，露天开采境界的确定，就与采出矿量和剥离量联系在一起。

剥离的岩石量与采出的矿石量之比称为剥采比（亦可称，每开采单位矿石量所需剥离的岩石量），常用的单位是m 3/m 3、t/t 。在露天矿开采设计和生产中，常常采用各种不同含义的剥采比反映不同的开采空间和/或开采时间的剥采关系及其限度。

⑴ 平均剥采比n P

指露天开采境界内的岩石总量V P 与矿石总量A P 之比（图1.6.1(a)），即： P

P P A V n =（m 3/m 3或t/t ） 平均剥采比反映露天矿的总体经济效果，在设计中常作为参照指标，用来衡量设计的质量。 ⑵ 分层剥采比n F

指露天开采境界内某一水平分层的剥离岩石量V F 与采出矿石量A F 之比（图1.6.1(b)）：F F F A V n = 尽管露天矿极少采用单一水平生产，但分层剥采比可以作为参照指标用于理论分析。此外，分层矿岩量是计算平均剥采比和估算均衡生产剥采比的基础数据。

⑶ 生产剥采比n S

指露天矿投产后某一生产时间的剥离岩

石量V S 与所采出矿石量A S 之比（图1.6.1(c)）：

S

S S A V n = 生产剥采比有许多衍生形式，可用来分

析和反映露天矿生产中各种可能和剥采关

系。在矿山生产统计中，生产剥采比按年、

季、月来计算。

⑷ 境界剥采比n J

假若露天开采境界的最终边坡角和底部

宽度固定不变，其深度由H-ΔH 延伸到H ，境

界内的岩石增量和矿石量增量分别记作ΔV