《1 露天開采基本知識(shí)》培訓(xùn)課件

露天礦開采技術(shù)

講授夏建波參考教材：《露天礦開采技術(shù)》（夏建波邱陽(yáng)主編）學(xué)習(xí)網(wǎng)站：http:///html/ltkkc.htm總參考學(xué)時(shí)：60學(xué)時(shí)3/3/202411.1露天開采概述1.2露天開采基本概念1.2.1露天采場(chǎng)構(gòu)成要素1.2.2露天礦開采步驟1.3露天礦山工程及工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式1.3.1露天礦山工程1.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序1.3.3工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式學(xué)習(xí)目標(biāo)： 掌握：露天采場(chǎng)構(gòu)成要素、露天礦山工程及其發(fā)展程序； 熟悉：臺(tái)階繪制技巧； 了解：露天礦開采步驟；本章參考學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)第一章露天開采基本知識(shí)3/3/202421.1露天開采概述(1)露天開采把礦體上部的覆蓋巖石和兩盤的圍巖剝?nèi)?，使礦體暴露在地表進(jìn)行開采的方法，稱為露天開采。(2)露天礦田劃歸一個(gè)露天礦開采的全部礦床或其一部分叫露天礦田。(3)露天礦從事露天礦田開采工作的礦山企業(yè)。下一頁(yè)機(jī)械開采水力開采露天開采方式人工開采3/3/202431.1露天開采概述(4)露天采場(chǎng)進(jìn)行露天采剝的工作場(chǎng)地稱為露天采場(chǎng)。山坡露天采場(chǎng)凹陷露天采場(chǎng)露天采場(chǎng)它們以露天礦場(chǎng)的封閉為界，封閉圈以上為山坡露天采場(chǎng)；封閉圈以下為凹陷露天采場(chǎng)。下一頁(yè)露天采場(chǎng)山坡露天采場(chǎng)露天采場(chǎng)凹陷露天采場(chǎng)山坡露天采場(chǎng)露天采場(chǎng)3/3/20244下一頁(yè)

現(xiàn)場(chǎng)判斷方法：運(yùn)輸公路重車爬坡的是凹陷露天采場(chǎng)，反之是山坡露天采場(chǎng)。3/3/20245凹陷露天采場(chǎng)實(shí)例下一頁(yè)3/3/20246山

坡

露

天

采場(chǎng)下一頁(yè)3/3/20247補(bǔ)充知識(shí)

(1)礦石和廢石凡是地殼內(nèi)的礦物體，在當(dāng)代的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平條件下，能以工業(yè)規(guī)模從中提取國(guó)民經(jīng)濟(jì)所須的金屬或礦物產(chǎn)品的，就叫做礦石。礦床中未開采的礦石，稱為原礦石。采下的礦石與混入廢石的總合，叫做采出礦石。礦體周圍的巖石以及夾在礦體中根本不含有用成分或含有成分過少、在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下不適于目前工業(yè)應(yīng)用的巖石，則稱為廢石。礦石和廢石的概念是相對(duì)的，它們隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的改進(jìn)而變化，這與礦石品位有密切關(guān)系。通常把礦床周圍的巖石稱為圍巖。

下一頁(yè)3/3/20248補(bǔ)充知識(shí)(2)礦石品位

礦石所含金屬或其他有用成分的多少，稱為礦石的品位。常用重量百分比表示，但對(duì)于黃金等某些稀有貴重，則用1t（或m3）礦石中含若干g有用成分來表示。即g/t

或g/m3。根據(jù)當(dāng)前的工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平，當(dāng)?shù)V石的品位低于某一數(shù)值時(shí)，便無利用價(jià)值，則這一數(shù)值的礦石品位叫做最低工業(yè)品位。它是劃分礦石工業(yè)品級(jí)平衡表內(nèi)與平衡表外儲(chǔ)量界限的質(zhì)量指標(biāo)，是對(duì)有用成分含量的最低要求，是根據(jù)當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件所確定的最低開采品位。礦體的邊界品位是指礦石與圍巖的分界品位。在圈定礦體的可采范圍時(shí)，低于此品位的礦石不計(jì)算在內(nèi)。所圈定的礦體中，礦石的平均品位不低于最低工業(yè)品位。下一頁(yè)3/3/20249補(bǔ)充知識(shí)下一頁(yè)(3)礦石的種類非金屬礦石金屬礦石礦石有色金屬礦石（銅、鉛、鋅、鋁、錫、鉬、鎳、銻等）貴重金屬礦石（金、銀、鉑等）按所含金屬種類黑色金屬礦石（鐵、鉻、錳）稀有金屬礦石（鉭、鈮等）放射性礦石（鈾、釷等）礦石金屬礦石礦石非金屬礦石金屬礦石礦石多金屬礦石單一金屬礦石按所含金屬成分的數(shù)目3/3/202410補(bǔ)充知識(shí)下一頁(yè)(3)礦石的種類按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按品位高低按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按品位高低按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按所含金屬礦物組成、性質(zhì)和化學(xué)成分混合礦石硫化礦石如黃銅礦CuFeS2、方鉛礦PbS、閃鋅礦MoS2等）自然金屬礦石（如金、銀、鉑等）氧化礦石（如赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦等Fe3O4）3/3/202411補(bǔ)充知識(shí)在礦石和巖石性質(zhì)中，對(duì)礦床采影響較大的有：硬度。礦巖抵抗工具侵入的性能叫硬度。礦巖的硬度取決于礦巖的組成，即取于礦巖顆粒的硬度、形狀、大小、晶體結(jié)核及顆粒間膠結(jié)物的情況。礦巖的硬度除對(duì)鑿巖有很大影響，還影劇院響到礦巖的穩(wěn)固性及材料消耗和采礦成本。堅(jiān)固性。礦巖的堅(jiān)固性是一種抵抗外力的性能，其所抵抗的外力是一種綜合的力，即機(jī)械破碎、炸藥爆炸等作用的力。

穩(wěn)固性，指礦巖在一定的暴露面積下經(jīng)過一定的時(shí)間不塌落的性能。礦巖節(jié)理裂隙發(fā)育程度、含水性等對(duì)穩(wěn)固性有很大影響。在設(shè)計(jì)露天礦場(chǎng)的邊坡時(shí)要考慮穩(wěn)固性。結(jié)塊性，指爆破下來的礦巖如果含有粘土、滑石或細(xì)小的粘性礦物時(shí)，遇水受壓經(jīng)過一定的時(shí)間重新結(jié)成正塊的性能。結(jié)塊性對(duì)裝運(yùn)、排卸工作都有影響。下一頁(yè)(4)

巖石的性質(zhì)3/3/202412補(bǔ)充知識(shí)氧化性，指硫化礦石在水和空氣的作用下變成樣氧化礦的性能。礦石氧化后將降低選礦回收指標(biāo)。

自燃性，指礦巖具有自然的性能。含硫在18~20%以上的硫化礦石有自然性。

含水性，指礦巖吸入和保持水分的性能。含水的巖石容易造成排土場(chǎng)邊坡的滑落。

松散性。礦巖從原礦體崩落破碎以后，其松散的程度用松散系數(shù)表示，它等于破碎后的體積之比。松散系數(shù)一般在1.2～1.6，而裝入容器的礦巖由于二次松散，松散系數(shù)增至1.8～2.0。

容重。指單位體積的礦巖重量，t/m3。下一頁(yè)(4)

巖石的性質(zhì)3/3/202413補(bǔ)充知識(shí)有用礦物在地殼中的天然聚集體或堆集體叫做礦體。

礦床是由由相鄰的幾個(gè)礦體或僅有一個(gè)礦體組成。礦床的技術(shù)特征主要有形狀、傾角、厚度。下一頁(yè)(5)礦體與礦床補(bǔ)充知識(shí)(5)礦體與礦床3/3/202414層狀礦床此類礦床多為沉積生成，其特點(diǎn)是分布范圍比較廣，形狀及賦存條件穩(wěn)定，品位分布均勻。脈狀礦床此類礦床主要由熱液和汽化作用將礦物質(zhì)充填在地殼裂縫中生成。它的特點(diǎn)是礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象，礦床埋藏不穩(wěn)定，有用成分含量不均勻。塊狀礦床此類礦床在空間三個(gè)方向的尺寸大致相等，其大小和形狀不規(guī)則，常呈透鏡狀、礦巢狀和礦株?duì)?，一般與圍巖無明顯界限。

下一頁(yè)補(bǔ)充知識(shí)(6)金屬礦床的形狀3/3/202415

礦體的層面與水平面的夾角即為礦體傾角近水平礦體傾角在0～5°；緩傾斜礦體傾角在5～30°；傾斜礦體傾角在30～55°；急傾斜礦體傾角在55°以上

下一頁(yè)補(bǔ)充知識(shí)(7)礦床的傾角補(bǔ)充知識(shí)(7)礦床的傾角3/3/202416

礦體的厚度系指礦體上下盤間的垂直距離或水平距離。前者稱為垂直厚度，后者為水平厚度。極薄礦床，厚度小于0.8m；薄礦床，厚度在0.8～4.0m；中厚礦床，厚度在4.0～10.0m；厚礦床，厚度在10.0～30.0m；極厚礦床，厚度大于30m。返回補(bǔ)充知識(shí)(8)礦床（體）的厚度3/3/2024171.2露天開采基本概念

1.2.1露天采場(chǎng)的構(gòu)成要素露天開采時(shí)，通常把露天礦場(chǎng)內(nèi)的礦巖劃分成一定厚度的水平分層，用獨(dú)立的采掘、運(yùn)輸設(shè)備自上而下逐層開采，上下分層間保持一定的超前關(guān)系，從而形成階梯狀。每一個(gè)階梯就是一個(gè)臺(tái)階。臺(tái)階是露天礦場(chǎng)的基本要素之一。下一頁(yè)（1）臺(tái)階

3/3/2024181.臺(tái)階上部平盤－指臺(tái)階上部水平面；2.臺(tái)階下部平盤－指臺(tái)階下部水平面；3.臺(tái)階坡面－指臺(tái)階的傾斜面；4.臺(tái)階坡頂線－指臺(tái)階坡面與上部平盤的交線；5.臺(tái)階坡底線－指臺(tái)階坡面與下部平盤的交線；臺(tái)階高度－指臺(tái)階上、下平盤間的垂直距離；臺(tái)階坡面角－指臺(tái)階坡面與下部平盤的夾角。

臺(tái)階的構(gòu)成要素如上圖所示。下一頁(yè)3/3/202419臺(tái)階繪制方法

WWAHHA200m200m176m176m188m188m臺(tái)階坡面坡頂線A-A上部平盤坡底線臺(tái)階坡面臺(tái)階七要素：W—臺(tái)階寬度H—臺(tái)階高度

—臺(tái)階坡面角坡頂線坡底線上部平盤下部平盤3/3/202420注意臺(tái)階的上部平盤和下部平盤是相對(duì)的，一個(gè)臺(tái)階的上部平盤同時(shí)又是其上方相鄰臺(tái)階的下部平盤。臺(tái)階的命名常以其下部平盤的標(biāo)高表示，故通常把臺(tái)階叫做某某水平。正在進(jìn)行采剝工作的臺(tái)階稱為工作臺(tái)階，其上的平盤稱為工作平盤。已經(jīng)結(jié)束采剝工作的臺(tái)階稱為非工作臺(tái)階，其上的平盤有三大作用：減緩邊坡、阻擋上部滾石和運(yùn)輸通道。下一頁(yè)3/3/202421露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素

（2）采掘帶開采時(shí)將臺(tái)階劃分為若干個(gè)條帶，逐條順次開采，每一個(gè)條帶叫做采掘帶。如果采掘帶較長(zhǎng)，可沿長(zhǎng)度劃分為若干區(qū)段，各區(qū)段配電獨(dú)立的采掘運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行開采，這樣的區(qū)段稱為采區(qū)。因此，采區(qū)的長(zhǎng)度是一臺(tái)電鏟所占的采掘帶長(zhǎng)度（圖1-2）。已經(jīng)作好采剝準(zhǔn)備工作的采掘帶稱為工作線。

下一頁(yè)3/3/202422采掘帶下一頁(yè)3/3/202423露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素

（3）非工作幫非工作幫也稱最終邊幫

由已經(jīng)結(jié)束采剝工作的臺(tái)階（平臺(tái)、坡面和出入溝底）所組成的露天礦場(chǎng)的四周表面稱為露天礦場(chǎng)奪的非工作幫或最終邊幫，如圖1-3中的AC、BF。位于礦體下盤一側(cè)的邊幫叫做底幫，位于礦體上盤一側(cè)的邊幫叫做頂幫，位于礦體走向兩端的邊幫叫做端幫。下一頁(yè)3/3/202424非

工

作

幫下一頁(yè)3/3/202425非工作幫下一頁(yè)3/3/202426露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素

（4）工作幫

由正在進(jìn)行采剝工作和將要進(jìn)行采剝工作的臺(tái)階所組成的邊幫叫露天礦場(chǎng)的工作幫，如圖1-3中DF。工作幫的位置并不固定，它隨開采工作的進(jìn)行而不斷改變。下一頁(yè)3/3/202427工作平盤工作幫下一頁(yè)3/3/202428露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（5）非工作幫坡面（最終幫坡面）

通過非工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線和最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所作的假想斜面叫做露天礦場(chǎng)非工作幫坡面或最終幫坡面（圖1-3中AG、BH）。它代表露天礦場(chǎng)邊幫的最終位置，在分析研究問題時(shí)，用它代表邊幫的實(shí)際位置，可使問題簡(jiǎn)化并保證有足夠的準(zhǔn)確性。下一頁(yè)3/3/202429露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（6）非工作幫邊坡角（最終邊坡角）

非工作幫坡面與水平面間的夾角，叫非工作幫邊坡角或最終幫坡角（圖1-3中的β、γ）。下一頁(yè)3/3/202430露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（7）工作幫坡面

通過工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡底線和最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所做的假想斜面（圖1-3中的DE）。下一頁(yè)3/3/202431露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（8）工作幫坡角

工作幫坡面與水平面之夾角，叫做工作幫坡角（圖1-3中φ）。下一頁(yè)3/3/202432露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（9）工作平盤工作幫的水平部分，即工作臺(tái)階的上部平盤和下部平盤，叫做工作平盤。它是用以安置設(shè)備進(jìn)行穿爆、采裝、運(yùn)輸?shù)墓ぷ鲌?chǎng)地。下一頁(yè)3/3/202433露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（10）露天礦場(chǎng)的上部最終境界線非工作幫坡面與地表的交線（圖1-3中A、B點(diǎn)）。

下一頁(yè)3/3/202434露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（11）露天礦場(chǎng)的下部最終境界線（底部周界）

非工作（最終）幫坡面與露天礦場(chǎng)底平面的交線,叫做下部最終境界線或稱底部周界（圖1-3中G、H點(diǎn)）。下一頁(yè)下一頁(yè)3/3/202435底部周界上部最終周界3/3/202436露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（12）露天礦場(chǎng)的最終深度（最終采深）上部最終境界線所在水平與下部最終境界線所在水平之間的垂直距離稱之。下一頁(yè)3/3/202437（13）非工作幫上的平臺(tái)安全平臺(tái)（圖1-3中2），用作減緩最終幫坡角，保證最終邊幫的穩(wěn)定性與和下部水平的工作安全；它設(shè)在露天礦場(chǎng)的四周邊幫上，其寬度一般為臺(tái)階高度的1/3。運(yùn)輸平臺(tái)（圖1-3中3），用作工作臺(tái)階與出入溝之間的運(yùn)輸聯(lián)系的通路；它設(shè)在與出入溝同側(cè)的非工作幫和端幫上，其寬度由運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。清掃平臺(tái)（圖1-3中4），用作阻截滑落的石塊并在該平臺(tái)上用清掃設(shè)備進(jìn)行清理；它又起安全平臺(tái)作用，每2-3個(gè)臺(tái)階在四周的邊幫上設(shè)一清掃平臺(tái)，其寬度由清掃設(shè)備規(guī)格決定。

下一頁(yè)3/3/202438露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（14）出入溝（單壁、雙壁）

為建立地面和各工作臺(tái)階之間的運(yùn)輸聯(lián)系而開掘的傾斜的露天溝道，叫做出入溝。出入溝的溝底具有一定的坡度（圖1-4中的AB）。3/3/202439露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素（15）開段溝（單壁、雙壁）

為開辟新工作臺(tái)階建立工作線而掘進(jìn)的露天溝道，稱為開段溝；其溝底是水平的，見圖1-4中的CD。根據(jù)地形條件和溝道的位置不同，在封閉圈以下開掘的溝道，其橫斷面是完整的梯形，稱雙壁溝，而在山坡上開掘的溝道，其橫斷面為不完整的梯形，稱為單壁溝，見圖1-5。3/3/202440出入溝與開段溝3/3/202441本節(jié)小結(jié)本次課我們主要學(xué)習(xí)了露天開采的基本概念(包括露天開采、露天礦、露天礦田、露天開采)，以及露天采場(chǎng)的部份構(gòu)成要素(臺(tái)階、采掘帶、采區(qū)、工作線、工作幫以及非工作幫等)。大家要注意區(qū)分臺(tái)階的坡頂線及坡底線；注意采掘帶、采區(qū)及工作線的區(qū)別。返回3/3/2024421.2.2露天礦開采步驟地面準(zhǔn)備工作礦床疏干與防水礦山基建正常生產(chǎn)地面恢復(fù)返回3/3/2024431.3露天礦山工程及工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式

1.3.1露天礦山工程在露天開采的整個(gè)生產(chǎn)過程中，礦巖的采剝工作必須經(jīng)過一定的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，例如掘溝、剝離、采礦等，剝離和采礦又是以擴(kuò)幫的形式進(jìn)行的，每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要按一定的工序進(jìn)行生產(chǎn)（如穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等）。所有這些工作，統(tǒng)稱露天礦山工程。

返回3/3/2024441.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序圖1-6一個(gè)臺(tái)階開采程序示意圖

對(duì)于一個(gè)臺(tái)階而言首先要開掘出入溝（圖1-6中ABCD部分），然后在此基礎(chǔ)上掘開段溝（FEGH），鐵路運(yùn)輸時(shí)還需要鋪設(shè)運(yùn)輸線路。當(dāng)開段溝掘完一定長(zhǎng)度或全長(zhǎng)后，即可在溝的一側(cè)或兩側(cè)布置工作面進(jìn)行擴(kuò)幫（剝離或采礦）。下一頁(yè)3/3/2024451.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序隨擴(kuò)幫工程的進(jìn)行，開段溝逐漸擴(kuò)寬成為工作平臺(tái)。在擴(kuò)幫工程進(jìn)行到一定位置，有足夠平臺(tái)寬度時(shí)（圖1-7中寬度為B時(shí)），便可開掘第二個(gè)臺(tái)階的出入溝和開段溝，再進(jìn)行第二個(gè)臺(tái)階的擴(kuò)幫（上部第一臺(tái)階同時(shí)在擴(kuò)幫）。下一頁(yè)圖1-7礦山工程延深示意圖

3/3/2024461.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序依此類推，以后各臺(tái)階的采剝工作均按此程序進(jìn)行，直至最終開采深度為止（圖1-8）。下一頁(yè)圖1-8礦山工程發(fā)展示意圖

在露天開采境界內(nèi)，自上而下逐層進(jìn)行不斷的掘溝和擴(kuò)幫的過程。對(duì)同一個(gè)水平來說，首先掘進(jìn)出入溝，然后掘進(jìn)開段溝和擴(kuò)幫；對(duì)于上下水平來說，掘溝和擴(kuò)幫同時(shí)進(jìn)行，即上部水平在擴(kuò)幫的同時(shí)下部水平進(jìn)行掘溝工程。如圖1-8所示，當(dāng)+1852水平進(jìn)行掘溝時(shí)，+1866、+1880水平進(jìn)行擴(kuò)幫，其中+1866水平采礦，+1880水平剝離。3/3/202447采場(chǎng)擴(kuò)延示意圖假設(shè)一露天礦最終境界內(nèi)的地表地形較為平坦，地表標(biāo)高為200m，臺(tái)階高度為12m。首選在地表境界線的一端沿礦體走向掘溝到188m水平（圖a）。出入溝掘完后在溝底以扇形工作面推進(jìn)（圖b）。下一頁(yè)3/3/202448采場(chǎng)擴(kuò)延示意圖當(dāng)188m水平被揭露出足夠面積時(shí)，向176m水平掘溝，掘溝位置仍在左側(cè)最終邊幫(圖c)。之后，形成了188-200米臺(tái)階和176-188米臺(tái)階同時(shí)推進(jìn)的局面（圖d）。下一頁(yè)3/3/202449采場(chǎng)擴(kuò)延示意圖隨著開采的進(jìn)行，新的工作臺(tái)階不斷投入生產(chǎn)，上部一些臺(tái)階推進(jìn)到最終邊幫（即已靠幫）。若干年后，采場(chǎng)現(xiàn)狀變?yōu)槿鐖De所示。當(dāng)整個(gè)礦山開采完畢時(shí)便形成了如圖f所示的最終境界。當(dāng)縱坡坡度為8%左右時(shí)，連續(xù)陡坡坡長(zhǎng)限制在約350m以內(nèi)。緩沖平臺(tái)的坡度一般不大于3%，長(zhǎng)度在80m左右。返回3/3/2024501.3.3工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式下一頁(yè)

依據(jù)工作線的方向與礦體走向的關(guān)系，工作線的布置方式可分為：