武汉理工大学《露天采矿学》课件整理版

矿床初探及初步经济评价
矿 山 建 设 项 目 的 建 设 程 序
勘 探 阶 段
扩
大
试 详
验 细 验 建 议
制 勘
定 探
工
业
指
标
工
业 项
试 目
书
矿床详细地质勘探报告
可行性研究及设计任务书
准 备 阶 段
资
金
筹
备 初 技 步 术 设 设
设 计 基 础 资 料 计 计 设 计 基 础 资 料
设
备
订
货 施 工 图
矿岩的可爆性分级
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2.3 爆破松碎矿岩
矿岩可爆性分级 • B.B.里热夫斯基按强度分级——标准单耗
qB
0.02(σ Y + σ L + σ τ ) qB = + 2γ 5 10
岩石的抗压、抗拉、剪切强度和岩石容重。
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2.3 爆破松碎矿岩
在实际爆破中，进行爆破设计时需对计算单耗 值进行修正，其修正计算公式为：
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2.1.2 各生产工艺对矿岩松碎工作的 要求
足够的松散储备量，5～10day 适宜的块度与粒级 满足挖掘机、汽车运输、胶带运输、矿 仓破碎机受料口等要求 规整的爆堆和台阶形状 爆堆：高度、宽度； 台阶：根底、伞岩、后冲，底部超深破 坏 30 安全与经济
2.2 矿岩松碎的方法
机械法
松土犁：软层、冻岩中使用，设备简单、易于管 理，工艺过程简单、一次松碎量少。
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好的爆破质量
合适的块度（低大块率） 爆堆形状（高度、宽度）、集中且有一定的松 散度 没有根底、伞岩，台阶坡面平整 没有后裂、挎坡，尤其对永久边坡 较小的爆破振动 无爆破飞石、空气冲击波等 能促使露天矿生产总成本最低
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2.3 爆破松碎矿岩
穿孔、爆破 采装、运 输、破碎
降低单位矿岩 的爆破成本
设
计
施
工
服
务 基 建 施 工
建 设 阶 段
投
产
服 试
务 车 及 投 产
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露天矿设计的主要技术决策
• 露天矿生产规模 • 露天矿采剥方法与开采程序 • 露天矿生产工艺过程及设备类型 • 露天矿开采境界 • 露天矿开拓运输系统 • 总图布置及外部运输
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1.3.2 露天矿基建和生产的一般步骤
1. 露天矿运营的步骤 (1) 地面准备 (2) 矿区隔水和疏干 (3) 矿山基建工程 (4) 正常生产 (5) 扩建或改建 2. 露天矿山工程 – 采矿与剥离 – 掘沟与扩帮 3. 露天矿生产工艺 – – – – 矿岩松碎 采掘及装载 矿岩运输 排土与卸矿
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1.2.1 露天开采术语
• • • • • • • • • 爆破带 采掘带 出入沟 开段沟 工作帮 露天采场边帮（顶帮、底帮、端帮） 最终边帮 工作帮坡面 工作帮坡角 工作平盘 最终帮坡角 最终帮坡面 安全平台 清扫平台 运输平台 上部境界线 下部境界线（底部周界） 开采深度 露天开采封闭圈 山坡露天矿 凹陷露天矿 长露天矿 短露天矿
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1.2.1 露天开采术语
• • • • • • • • 露天矿 open-pit mine 露天采场 opencast pit 开采境界 pit limits 排土场 spoil pile 边帮 pit slope 台阶 bench 采区 mining area 开段沟 drop cut • • • • • • • • 开采损失 mining loss 矿石贫化 depreciation 矿床 deposit 矿脉 mineral vein 矿石 ore 岩石 rock 剥离 stripping 剥采比 stripping ratio
水力法
适用于软岩，采用高压水。
爆破法
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2.3 爆破松碎矿岩穿孔工作
2.3.1 穿孔工作 （一）穿孔设备 ①潜孔钻机 优点： 能量损失小，穿孔速度受孔深影响小 噪音小 用废气排渣，节省动力 钻杆寿命长 轴压小，钻机轻，钻孔不易倾斜
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2.3 爆破松碎矿岩
潜孔钻机缺点： 气缸受孔径限制 Φ>200mm时，速度低于牙轮钻机，动力消耗 高30～40％，成本高 台班生产能力计算：
露天开采的优越性
矿山基建时间短，单位矿石基建投资小 开采机械与自动化程度高，生产规模大 劳动生产率高，生产成本低 矿石损失与贫化小(loss and depreciation) 开采条件好，作业较安全，运行较可靠 可调节性强
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露天开采的主要缺点
露天采场和排土场占地面积大，破坏自 然景观和植被。 露天开采过程中产生的粉尘和释放的废 气污染大气；排弃物中的有害成分流入 水系和农田，影响生态平衡和农业生 产。 露天开采易受气候条件，如严寒，酷 暑，冰雪和暴风雨的影响和干扰。
目
录
露天采矿学
第 7 章 第 8 章 第 9 章 矿床露天开采境界 矿床露天开拓 Pit limits Development
露天矿生产能力与采掘进度计划 Plan and productivity
第10 章
露天矿边坡稳定性分析与维护 Slope Stability and Protection
第11章
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2.3 爆破松碎矿岩露天深孔爆破
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qSX = q ± 0.117 q
2 3
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2.3 爆破松碎矿岩
研究岩石的可爆性分级，主要目的不 是为了进行岩石分级，而是在于根据不 同岩石对爆破作用的阻抗能力，预计合 理的炸药单耗和所能达到的岩石爆破破 碎效果，并以此作为爆破工艺设计的依 据。
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2.3 爆破松碎矿岩露天深孔爆破
露天深孔爆破一般采用多排孔微差爆 破方式。 该爆破方式的优点： ☻一次爆破量大 ☻降低爆破震动 ☻控制爆破方向 ☻充分利用炸药的爆炸能量 ☻改善爆破效果
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露天采矿学
第2章 矿岩松碎工作
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第2章 矿岩松碎工作
第1节 矿岩松碎的地位及意义 第2节 矿岩松碎的方法 第3节 爆破工作
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2.1 矿岩松碎的地位及意义
2.1.1 矿岩松碎对采装、运输、破碎工作的 影响
C=f（Cs，Cm，Cy，Cp）
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• 矿岩松碎、 采装、运输 成本与矿岩 块度的关系
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1.3 露天矿建设程序和开采步骤
• 露天矿建设程序和设计决策 • 露天矿开采的一般步骤和矿山工程
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1.3.1 露天矿建设程序和设计决策
露天矿从立项建设到建成投产，少 则需要1~2年，多则持续3~5年或更长； 露天矿基建投资可达数亿元。矿山建设 通常经历若干个阶段(勘探、准备、建 设)。
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露天采矿学 Surface Mining
叶海旺
Dr. Haiwang Ye
资源与环境工程学院 School of Resources and Environmental Engineering
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露天采矿学
第 1 章 第 2 章 第 3 章 第 4 章 第 5 章 第 6 章 water
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矿床露天开采概论 Introduction 矿岩松碎工作 Striping and blasting 采装工作 Mining/Excavating and Loading 露天矿运输 Transportation,Haulage 排土工作 Discharging 露天矿防水与排水Surface and underground
边坡稳定性影响 （安全）
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2.3 爆破松碎矿岩
露天采矿涉及的爆破方法 ♥深孔爆破（剥离、矿岩） ♥硐室爆破（剥离较多） ♥预裂爆破 ♥光面爆破 ♥浅孔爆破（二次破碎、修根底等） ♥裸露爆破（二次破碎）
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2.3 爆破松碎矿岩爆破分级
爆破工作的关键是选取合理的爆破参数
⇓
充分考察岩性、地质构造等
⇓
A = 0ຫໍສະໝຸດ Baidu6vtη
η v——钻进速度；
——时间利用系数；
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2.3 爆破松碎矿岩
影响钻进速度因素： 冲击功和冲击频率 风压、排渣风量和风速 轴压、转速和扭矩 影响钻机工作时间利用系数因素： 接杆、移位、修理（不可避免） 等备件、风、水、电、卡钻处理（可避 免）
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2.3 爆破松碎矿岩
②牙轮钻机 优点（与潜孔钻机相比）： 穿孔效率高2～3倍 钻机作业率高15～45％ 工人劳动生产率高2～3倍 穿孔成本低15～25％ 主要缺点 机身重，价格昂贵。
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露天开采发展方向
♣ 操作自动 化 automatic ♣ 工艺连续化 continuous ♣ 生产最优化 optimal ♣ 管理科学化 scientific ♣ 开采无害化 harmless ♣ 矿山数字化 Digital
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1.2 露天开采的基本概念
• 露天开采术语 • 矿床开采的技术特征
电子计算机在露天矿开采中的应用 Computer Applications
第12章
露天转地下开采简介
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第1章 矿床露天开采概论
1.1 露天开采的地位与特点 1.2露天开采的基本概念 1.3露天矿建设程序和开采步骤
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1.1 露天开采的地位与特点
固体矿物资源开发的方法 露天开采 (surface mining) 地下开采 (underground mining) 水力开采 (ground sluicing) 溶浸开采 (percolation leaching) 其他开采法 (Others) 据统计，全世界固体矿物资源年开采总量 约为2.56×1010 t，其中三分之二采用露天开 采。 6
q J = q B K H K PS K L K X K T KWZ
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2.3 爆破松碎矿岩
②B.H.库图佐夫综合可爆性分级 综合炸药单耗、岩石坚固性、岩体裂隙等多方 面因素，并以炸药单耗为主。 经过大量的数据计算统计，得出炸药单耗的离 差（均方差）：
σ n = 0.172 q
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制定分级范围时，采用t分布计算，分布范围的 界限由下式可得：
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2.3 爆破松碎矿岩
牙轮钻机主要参数： 钻头的轴压力 回转速度 压气消耗量 注意：各项参数间的合理匹配
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2.3 爆破松碎矿岩
③穿孔设备数量计算及选择 计算公式： k 2Q N 钻机工作台数N： =
N 钻机在册台数N’: N = k3
'
mnabk1
注意：当矿岩性质差异较大，采矿和剥离工 作制度不同时，应分别计算所需台数，然 后再取总和。 37
2.3 爆破松碎矿岩
选择孔径 特大、大型露天矿：D≥310mm 中型露天矿：D=150~250mm 小型露天矿：D≤150mm
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2.3 爆破松碎矿岩爆破工作
（二）爆破工作 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）
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露天矿鸟瞰
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露天矿鸟瞰
（三维模型）
开采单元及其划分（动画示意图）
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台阶开采要素图解
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台阶开采程序图解
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露天采矿场剖面透视图
Hmin
ϕ
H
β
γ
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露天采矿场横断面图
Hmin
ϕ
H
β
γ
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1.1.2 矿床开采的技术特征
1. 矿岩的技术特征 矿岩的技术特 征包括矿石与废石 的划分，矿石的种 类和矿岩的性质。 2. 矿床的技术特征 矿床的技术 特征主要有矿体 形状，倾角和厚 度。
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2.3 爆破松碎矿岩露天深孔爆破
（一）确定爆破参数 ①底盘抵抗线 与钻孔直径、装药直径、炸药特性、装药密度、 岩石可爆性、要求破碎程度、台阶高度等有关。 ②孔距a、排距b、炮孔临近系数m ③钻孔超深 取决于岩石性质、构造，且与底盘抵抗线、炮孔直径及 炸药性质有关。 超深作用： 降低药柱中心 克服底盘、底部阻力 减少根底