14 最终开采境界

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场与成本分析得出。
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14.2.2 确定经济合理剥采比的其它方法
原矿成本比较法 价格法
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经济合理剥采比-原矿成本比较法
用原矿作为计算的基础,使露天开采出来的原矿成本小于等于地下开采成本。
a nb CD
n jh
(CD a)
bwenku.baidu.com
式中,a——露天开采的纯采矿成本(不包括剥离),元/t; b——露天开采的剥离成本,元/m3; γ——矿石容重,t/m3; CD——地下开采的原矿成本,元/t。
公路运输,详见第十五章。
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选取露天矿最终边坡角
从经济效果考虑,希望边坡角尽可能大。 通常从安全条件和技术条件两方面考虑。 安全条件:根据矿岩的物理力学性质选取边坡角,
保证边坡稳定。 技术条件:是指满足矿山的开采运输需要而言。为
了保证矿山正常生产,露天矿边坡通常由安全平台a (不小于2~3m)、清扫平台b(每隔2~3个台阶设一 个,其宽度应保证清扫设备正常工作)、运输平台c 和d及相应的坡面组成。(下页图)
步骤:
c c'
e'
e b' b
Bmin
W
a' a O
d' d H Hi - 1
Hi
一、Bmin、α、β
二、作出a,b,c,d,e点
H1
H2 三、作出a’,b’,c’,d’,e’点
四、求出△W 和△O
Hi - 2
五、计算Ri = △W/△O Hi + 1 六、若Ri Rb,则Hi水平
即为该地质横剖面图上最
生产剥采比:是指露天矿某一生产时期内所剥离的岩石量 与所采的矿石量之比。
分层剥采比:是指露天开采境界内某一水平分层的岩石量 与矿石量之比。
经济合理剥采比:是指经济上允许的最大剥岩量与可采矿 量之比。
单位:m3/m3,m3/t,t/t
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境界(瞬间)剥采比含义
地表
b
C'
C
W dW
O t
矿体
A
鉴于上述缺点,该原则在实际中很少采用。
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根据对矿石的需要量和勘探程度确定境界
对于石灰石、白云石这类剥离量小而储 量大的矿床,有时是根据对矿石的需要量或 勘探程度来确定境界。
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14.2.5 最终开采境界设计的手工方法
确定露天矿最小底宽 选取露天矿最终边坡角 地质横剖面面积比法确定长矿体的合理开采深度 地质横剖面线段比法确定长矿体的合理开采深度 地质水平剖面面积法确定短矿体的合理开采深度
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确定露天矿最小底宽
铁路运输时, Bmin=2RWH+T+3e-h1tanα
式中,Bmin-露天矿最小底宽,m; RWH-挖掘机机体回转半径,m; T--铁路线路宽度,m; e--挖掘机机体、边坡及车辆三者间的安全距离,1.0~1.5m; h1--挖掘机机体底盘高度,m; α--露天矿最下一个台阶的坡面角。
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,以避免作图 误差所造成影响; (3)根据矿石品位分布,使采出的矿石质量最高; (4)根据矿岩的物理力学性质调整露天矿底的位置,使边坡稳固且穿 爆方便。
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地质横剖面面积比法确定长矿体的合理开采深度
C
地表
W
b
D O
采剥并举 剥离先行
矿体
A
B
存在一个 经济效益 最佳的最 终开采境 界
7
14.1.3 最终开采境界的设计方法
手工设计阶段:以经济合理剥采比为基本准则 。 计算机辅助设计阶段:方法与手工阶段基本相同,
使用计算机、数字化仪、绘图仪等设备。 优化设计阶段:图论法和浮锥法。
8
14.2 最终开采境界设计的手工方法
A'
dO
B
B'
45o
D D'
W H
dH
Ri=dW/dO 11
平均剥采比的含义
W 地表 C
O
A B
D
Rp=W/O
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生产剥采比的含义
Wp 地表 C
Op
A B
D
Rs=Wp/Op
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分层剥采比的含义
Wf 地表 C
Of
A B
D
Rf=Wf/Of
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经济合理剥采比的由来
C' C 地表
b
dW A'
O
W
t
矿体
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露天矿的边坡组成
c d
β
a b
β-最终边坡角,度; n-台阶数目; h1 h-台阶高度,m; α -台阶坡面角,度; h2 a-安全平台宽度,m; h3 b-清扫平台宽度,m; c-水平运输平台宽度,m; h4 d-倾斜运输平台宽度,m; n1、n2、n3、n4-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。
开采境界。 在市场经济条件下,矿山企业需要盈利才能维持和扩大再生产,
追求最大的经济效益。 因此,最终开采境界的确定是露天矿设计与规划中的一项十分重
要的工作,既是技术决策,又是经济决策。 最佳开采境界的确定并非易事,它要求设计者具有较强的理论基
础和较丰富的实践经验。
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14.1.2 采矿与剥离关系示意图
在开采过程中,或是山包消失,或是形成深度和广度不断 增加的坑体(即采场)。
采场的边坡必须能够在较长的时期内保持稳定,不发生滑 坡。
为满足边坡稳定性要求,边坡坡面与水平面的夹角(即最 终帮坡角)不能超过某一最大值(一般在35°~ 55°之间, 具体值需根据岩体的稳定性确定)。
最终帮坡角对最终境界形态的约束是确定最终境界时需要 考虑的几何约束。
最终开采境界的确定是露天矿设计与规划中的一项十分重要的工作,既是技 术决策,又是经济决策。
最终开采境界的设计方法与手段经历了三个阶段。
2
14.1.1 最终开采境界
圈定开采储量的三 维几何体
三要素:
底部周界 最终帮坡角 开采深度
3
影响露天开采境界确定的因素
自然因素
包括矿体埋藏条件、矿石和围岩性质、地形及工程水文地质条件等。
佳的开采境界深度;否则,
重复,试算其它深度方案,
直至验算成功。
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地质横剖面线段比法确定长矿体的合理开采深度
步骤:
一、Bmin、α、β
d
二、作出c,b,a,d点
c
e b'
a'
h
g
b
a
Bmin
nn
n1
n2
n3
n4
tanβ=Σh/(Σhctanα+ Σa+ Σb+ Σc+ Σd)
1
1
1
1
1
1
说明:按上述安全条件或技术条件确定的最小边坡角,就是露天矿的最终边坡
角。但对于缓倾斜矿体来说,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。
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露天矿底平面的位置
若矿体厚度小于最小底宽,则底平面按最小底宽绘制; 若矿体厚度比最小底宽大得不多,底平面可用矿体厚度为界; 若矿体厚度远大于最小底宽时,常按最小底宽作图,并按下列因素确
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14.2.3 基本原理
地表
b
C' C
W dW
A A'
O t
矿体
dO
B
B' 45o
D H dH
确定最终境界的准则是瞬时剥 采比等于经济合理剥采比。将 境界位置上下移动,计算每次 移动后的瞬时剥采比,直到它 等于经济合理剥采比为止,也 就找到了最终境界。
Ri=dW/dO 当 dH 趋 于 零 时 , dW 与 dO 之 比 趋 于 线 段 CA 与 线 段 AB 的 长 度 之 比 , 即 Ri=CA/AB
关键是正确选取CD、a和b值,一般以邻近地区类似矿山的成本指标为基础。
应用条件:(1)露采和地采的回收率和贫化率差别不大时;
(2)矿床埋深较大,用于划定地采和露采的界限
(3)粗略计算时。
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经济合理剥采比-价格法
露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格。
a n jhb P0
n jh b (P0 a)
经济因素
包括基本建设投资、矿石成本、矿石的损失和贫化、基建期限、达产期 限、设备供应情况及国民经济发展水平等。
技术因素
主要指矿山附近的河流、铁路、重要建筑物对露天开采境界的限制等。
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14.1.1 最终开采境界
露天开采过程是一个使矿区内原始地貌连续发生变形的过 程。
第十四章 最终开采境界
14.1 概述 14.2 最终开采境界设计的手工方法 14.3 价值模型 14.4 最终开采境界设计的计算机优化方法
1
14.1 概述
地质储量:根据地质钻探资料,运用地质统计学方法等估算出来的有用矿物 的含量。
开采储量:技术上可行、经济上合理的地质储量,是地质储量的一部分。
在矿床的开采设计中,可能有三种情况:
(1)矿床全部宜用地下开采;
(2)矿床上部宜用露天开采,下部地采;
(3)矿床全部宜用露天开采,或上部用露天开采而剩余部分暂不宜开采。
对于后两种情况,都要求合理地确定露天开采的最终境界,即露天开 采境界。
最终开采境界:圈定开采储量的三维几何体。由底部周界、最终边坡及开采 深度决定。
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经济合理剥采比概念
经济合理剥采比:是指经济上允许的最大剥岩量与可采
矿量之比,即利润增量为零时的瞬时剥采比,也称为盈亏
平衡剥采比(breakeven stripping ratio)
Rb
gorq gp
(Cm
Cp
)
Cw
经济合理剥采比不依赖于境界的大小和几何形状,只依赖
于回收率与成本、价格等技术经济参数,其值可以通过市
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14.2.4 最终开采境界设计的原则
境界剥采比不大于经济合理剥采比 平均剥采比不大于经济合理剥采比 生产剥采比不大于经济合理剥采比 根据对矿石的需要量和勘探程度确定境界
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境界剥采比不大于经济合理剥采比
实质:要求邻近露天开采境界的那层矿岩露天开采成本不超过 地下开采成本。它是使整个矿床开采的总经济效果(成本或 盈利)最佳。
A dO
B
B'
45o
增量dW和dO带来的利润增值 dP:
D H
dP
dOgorq gp
CwdW
CmdO
CpdO
dH

dP dO
gorq gp
CwRi
(Cm Cp )
设矿山企业的最终产品为精矿,矿体的地质品位为g。,精矿品位 为gp,其售价为q ;单位剥岩成本为Cw,单位采矿成本为Cm,单 位选矿成本为Cp,采选综合回收率为r 。
剥采比的概念 经济合理剥采比确定方法 基本原理 最终开采境界设计的原则 最终开采境界设计的手工方法 最终开采境界的审核
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14.2.1 剥采比的概念
境界剥采比:是指露天开采增加单位深度后所引起岩石增 量与矿石增量之比,也称为瞬间剥采比。
平均剥采比:是指露天开采境界内总的岩石量与总的矿石 量之比。
实质:这一原则是针对露天开采境界内的全部矿岩量而言,它要求用 露天开采的平均经济效果(成本或盈利)不劣于用地下开采。
应用:作为nj<=nJH原则的补充。即对于某些覆盖层很厚或不连续的矿 体,当用nj<=nJH确定出境界后,还要核算该境界内的平均剥采比, 看它是否满足np<=nJH原则。 对于某些贵重的有色、稀有金属矿床或中小型矿山,为了尽量采用 露天开采以减少矿石的损失贫化,设计中有时运用这个原则来确定 境界,借此扩大露天开采矿量。
应用:国内外普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。 缺陷:只是概略的研究整个矿床的开采效果,并未细致分析露
天开采各过程的经济状态。 对于某些不连续的矿床,这个原则有时不适用。在这种情况 下,境界剥采比符合要求,但它的初期剥岩量及平均剥采比 都很大,在经济上明显不合理。
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平均剥采比不大于经济合理剥采比
缺陷:该原则是一种“算术平均”的概念。它既未涉及整个矿床开采 的总经济效果,更没有考虑露天开采过程中剥采比的变化。是一个 比较粗略、笼统的原则。
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生产剥采比不大于经济合理剥采比
对于露天开采来说,生产剥采比真实地反映了矿山生 产的采剥关系。所以,有人提出用生产剥采比不大于经济 合理剥采比的原则圈定境界,使露天矿任一生产时期的经 济效果都不劣于地下开采。 缺陷:没有考虑整个矿床开采的总经济效果,只顾及矿床上 部的露天开采而不管剩余部分的开采;确定的境界往往比 按np<=nJH原则圈定的小,但比按nj<=nJH原则圈定的大,因 而初始剥采比和基建投资也大;由于生产剥采比变动较大, 因而其设计方法也繁琐费事。
n jh
( P0 b 1
a)
式中,a——露天开采的纯采矿成本(不包括剥离),元/t;
b——露天开采的剥离成本,元/m3;
γ——矿石容重,t/m3;
P0——原矿的价格,元/t; δ——利润率。
适用条件:(1)开采价值较低的矿床,如石灰石、白云石等;
(2)不宜地采的矿床,如砂矿床、含硫高易自燃的矿床等。
5
14.1.1 最终开采境界
从充分利用矿物的角度来看,最终开采境界应包括尽可能多的地 质储量。
由于几何约束的存在,开采某部分的矿石必须在剥离该部分矿石 上面一定范围内的岩石后才能实现。
剥离岩石本身只能带来资金的消耗,不会带来经济收入。 从经济角度来看,存在一个使矿山企业的总经济效益最佳的最终
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