第01章-礦床露天開采概論

礦床露天開采

SurfaceMining葉海旺Dr.HaiwangYe資源與環(huán)境工程學(xué)院SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering1SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityoftechnology

122LuoshiRoad,Wuhan430070,Hubei,P.R.ChinaTel-mail：yehaiwang369@

2目錄第1章礦床露天開采概論Introduction第2章礦巖松碎工作Rockfragmentation

第3章采裝工作Mining/ExcavatingandLoading第4章露天礦運(yùn)輸Transportation,Haulage

第5章排土工作Discharging第6章露天礦防水與排水Surfaceandundergroundwater礦床露天開采3第7章 礦床露天開采境界Pitlimits第8章 礦床露天開拓Development第9章 露天礦生產(chǎn)能力與采掘進(jìn)度計(jì)劃

Planandproductivity第10章 露天礦邊坡穩(wěn)定性分析與維護(hù)

SlopeStabilityandProtection第11章 電子計(jì)算機(jī)在露天礦開采中的應(yīng)用 ComputerApplications第12章 露天轉(zhuǎn)地下開采簡(jiǎn)介Surfaceminingtransferringtoundergroundmining礦床露天開采4課后參考讀物（1）李寶祥，金屬礦床露天開采，冶金工業(yè)出版社，1992（2）王青史維祥，采礦學(xué)，冶金工業(yè)出版社，2001（3）于潤(rùn)倉，采礦工程師手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，2009（4）于金吾李安，現(xiàn)代礦山采礦新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范全書，當(dāng)代中國(guó)音像出版社，2003（5）云慶夏，露天采礦設(shè)計(jì)原理，冶金工業(yè)出版社，1995（6）陳遵，露天礦設(shè)計(jì)原理，中南工業(yè)大學(xué)出版社，1991（7）張世雄，礦物資源開發(fā)工程，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2000（8）《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)，采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987（9）《采礦手冊(cè)》編委會(huì)，采礦手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，1990（10）中國(guó)礦業(yè)學(xué)院主編，露天采礦手冊(cè)，煤炭工業(yè)出版社，1986（11）張欽禮，采礦概論，化學(xué)工業(yè)出版社，2008（12）武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院主編，非金屬礦床露天開采，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1984（13）北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院，采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986（14）礦業(yè)類的科技期刊。5第1章礦床露天開采概論1.1露天開采的地位與特點(diǎn)1.2露天開采的基本概念1.3露天礦建設(shè)程序和開采步驟61.1露天開采的地位與特點(diǎn)

固體礦物資源開發(fā)的方法

露天開采(surfacemining)地下開采(undergroundmining)

水力開采(groundsluicing/HydraulicMining

)溶浸開采(percolationleaching)其他開采法(Others)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界固體礦物資源年開采總量約為31010t，其中約三分之二采用露天開采。72000年，對(duì)世界639座非燃料固體礦山進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，露天開采的占60％以上，其中，鐵礦占90％以上，鋁土礦占98％，黃金礦占67％，有色礦占57％。我國(guó)金屬礦山露天開采，鐵礦占70～80％，銅礦占62％，鋁土礦占97％，鉬礦87％，稀有稀土礦95％；大型的露天礦山有：德興銅礦、鞍山齊大山鐵礦、南芬鐵礦、首鋼水廠鐵礦、中鋁平果鋁土礦等。我國(guó)非金屬礦山中，水泥礦山基本上都采用露天開采的方式進(jìn)行，其他礦種采用露天開采達(dá)80％以上。(為什么露天開采占有如此大的比例呢？)8露天開采的優(yōu)越性

（相對(duì)地下開采）礦山基建(capitalconstruction)時(shí)間短，單位礦石基建投資小(smallinvestment)開采機(jī)械化與自動(dòng)化(mechanizationandautomation)程度高，生產(chǎn)規(guī)模大(largescale)勞動(dòng)生產(chǎn)率高(highefficiency)，生產(chǎn)成本低(lowcost)礦石損失與貧化小(lossanddepreciation)開采條件好，作業(yè)較安全(safe)，運(yùn)行較可靠(reliablbe)可調(diào)節(jié)性強(qiáng)(adjustable)9露天開采的主要缺點(diǎn)

（相對(duì)地下開采）露天采場(chǎng)和排土場(chǎng)占地面積大，破壞自然景觀和植被。露天開采過程中產(chǎn)生的粉塵和釋放的廢氣污染大氣；排棄物中的有害成分流入水系和農(nóng)田，影響生態(tài)平衡和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。露天開采易受氣候條件，如嚴(yán)寒，酷暑，冰雪和暴風(fēng)雨的影響和干擾。10露天開采發(fā)展方向礦山設(shè)備大型化（Upsizing

）操作自動(dòng)化Mechanization，automationandintelligence

工藝連續(xù)化Continuous

生產(chǎn)最優(yōu)化Optimization

管理科學(xué)化Scientific

開采無害化Harmless

礦山數(shù)字化Digital11121.2露天開采的基本概念露天開采術(shù)語礦床開采的技術(shù)特征131.2.1露天開采術(shù)語露天礦open-pitmine露天采場(chǎng)opencastpit開采境界pitlimits排土場(chǎng)spoilpile邊幫pitslope臺(tái)階 bench采區(qū)miningarea開段溝dropcut開采損失miningloss礦石貧化depreciation礦床deposit礦脈mineralvein

礦石ore

巖石rock剝離 stripping剝采比strippingratio14基本概念從事露天采礦的企業(yè)稱為露天礦

用礦山設(shè)備進(jìn)行露天開采的場(chǎng)所，稱為露天采場(chǎng)或露天礦場(chǎng)，它包括露天開采形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道。露天采場(chǎng)的最終邊界稱為露天開采境界接受拋棄巖土的場(chǎng)地稱作廢石場(chǎng)，也叫排土場(chǎng)

礦石損失是指采出的礦石量少于地質(zhì)儲(chǔ)量的現(xiàn)象；礦石貧化是指由于采出的礦石中混入了部分巖石，導(dǎo)致采出礦石的品味低于地質(zhì)儲(chǔ)量品味的現(xiàn)象。15基本概念礦物是指在地殼中由各種地質(zhì)作用所形成的天然化合物或單質(zhì)。礦體是在地殼內(nèi)部或表面，由地質(zhì)作用形成的，其中所含有的礦物集合體的質(zhì)和量均達(dá)到工業(yè)要求的地質(zhì)體。一個(gè)或多個(gè)礦體即可組成礦床。礦石指在一定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能從中提取對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有用的組分（元素、化合物或礦物）的天然礦體礦物集合體，是礦體的基本組成部分露天開采中，除開采有用礦石外，還要?jiǎng)冸x大量巖石或土，將剝離的巖土與采出的礦石量之比稱為剝采比，單位是t/t，m3/m3，或m3/t，t/m3。16露天開采術(shù)語露天礦山工程露天礦采掘帶采區(qū)出入溝開段溝封閉圈山坡露天礦凹陷露天礦長(zhǎng)露天礦短露天礦上部境界線下部境界線（底部周界）開采深度露天開采境界17露天采礦術(shù)語按一定工藝過程，把礦石從整體中開采出來的全部工作，總稱為露天礦山工程

從事露天采礦的企業(yè)稱為露天礦

開采時(shí)，將工作臺(tái)階劃分成若干個(gè)具有一定寬度的條帶順序開采，稱為采掘帶。采掘帶長(zhǎng)度可為臺(tái)階全長(zhǎng)或其一部分。如采掘帶長(zhǎng)度足夠，且有必要，可沿全長(zhǎng)劃分為若干區(qū)段，各配備采掘設(shè)備進(jìn)行開采，稱為采區(qū)

18露天采礦術(shù)語封閉圈：是指露天采場(chǎng)最上部境界在同一標(biāo)高上的臺(tái)階形成的閉合曲線。出入溝：是建立地面與各工作水平及各工作水平之間的傾斜運(yùn)輸通路。開段溝：是在每個(gè)開采水平上為開辟開采工作線而掘進(jìn)的近似水平溝道。19封閉圈201.2.1露天開采術(shù)語露天采場(chǎng)邊幫（頂幫、底幫、端幫）工作幫工作幫坡面工作幫坡角最終邊幫最終幫坡角最終幫坡面臺(tái)階安全平臺(tái)清掃平臺(tái)運(yùn)輸平臺(tái)工作臺(tái)階非工作臺(tái)階工作平盤21露天采礦術(shù)語已作好采掘準(zhǔn)備，即配備采掘設(shè)備、形成運(yùn)輸線路和動(dòng)力供應(yīng)等的采區(qū)稱為工作線工作幫是指由工作臺(tái)階或?qū)⒁M(jìn)行作業(yè)的臺(tái)階組成的采場(chǎng)邊幫非工作幫是指由非工作臺(tái)階組成的采場(chǎng)邊幫通過非工作幫最上一臺(tái)階的坡頂線和最下一臺(tái)階的坡底線所作的假想斜面叫非工作幫坡面，非工作幫坡面位于最終境界時(shí)叫做最終幫坡面或最終邊坡面

最終幫坡面與水平面的夾角叫做最終幫坡角或最終邊坡角22露天采礦術(shù)語通過工作幫最上一臺(tái)階的坡底線和最下一臺(tái)階坡底線所作的假想斜面叫做工作幫坡面

工作幫坡面與水平面的夾角叫做工作幫坡角工作幫上進(jìn)行采礦或剝離作業(yè)的平臺(tái)叫做工作平盤

最終幫坡面與地面的交線稱為露天采場(chǎng)的上部最終境界線最終幫坡面與采場(chǎng)底平面的交線稱為露天采場(chǎng)的下部最終境界線或底部周界

23露天采礦術(shù)語安全平臺(tái)設(shè)在最終邊幫上，是用以緩沖和截阻滑落巖石以及減緩最終邊坡角，保證最終邊坡的穩(wěn)定和下部水平的工作安全。安全平臺(tái)的寬度一般為3~5米，由于爆破和巖體裂隙的影響，安全平臺(tái)的寬度難以保證，為此常采用并段方式以加寬安全平臺(tái)，如采用7~10米寬的安全平臺(tái)。運(yùn)輸平臺(tái)是工作平盤與地面之間的運(yùn)輸聯(lián)系通道，其上鋪設(shè)運(yùn)輸線路，具體布置的位置和寬度視開拓運(yùn)輸方式而定。清掃平臺(tái)用以阻截滑落巖石并用清掃設(shè)備進(jìn)行清理，還起減緩邊坡角的作用，每隔2～3個(gè)安全平臺(tái)設(shè)一個(gè)清掃平臺(tái)，其具體寬度視清掃設(shè)備而定，一般為8~12米。

242526露天礦鳥瞰27露天礦鳥瞰（三維模型）28開采單元及其劃分（動(dòng)畫示意圖）29臺(tái)階構(gòu)成要素及參數(shù)hB臺(tái)階坡面角臺(tái)階高度臺(tái)階上部平盤臺(tái)階坡頂線臺(tái)階坡面臺(tái)階坡底線臺(tái)階下部平盤平盤寬度30臺(tái)階開采要素圖解31臺(tái)階開采程序圖解32露天采礦場(chǎng)剖面透視圖HHmin33露天采礦場(chǎng)橫斷面圖HHmin341.1.2礦床開采的技術(shù)特征1.礦巖的技術(shù)特征礦巖的技術(shù)特征包括礦石與廢石的劃分，礦石的種類和礦巖的性質(zhì)。2.礦床的技術(shù)特征礦床的技術(shù)特征主要有礦體形狀，傾角和厚度。351.3露天礦建設(shè)程序和開采步驟露天礦建設(shè)程序和設(shè)計(jì)決策露天礦開采的一般步驟和礦山工程361.3.1露天礦建設(shè)程序和設(shè)計(jì)決策

露天礦從立項(xiàng)建設(shè)到建成投產(chǎn)，少則需要1~2年，多則持續(xù)3~5年或更長(zhǎng)；露天礦基建投資可達(dá)數(shù)億元。礦山建設(shè)通常經(jīng)歷若干個(gè)階段(勘探、準(zhǔn)備、建設(shè))。37礦山建設(shè)項(xiàng)目的