矿山企业设计 (露天开采)

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1、1矿床露天开采1.1矿床露天开采概论本章提要介绍了露天开采在固体矿床开采中占有的重要地位，在生产能力、安全开采、机械化程度等方面的优点，在环境破坏等方面的缺点。给出了露天开采的基本概念以及常用的术语，露天矿建设的基本程序和开采步骤。1.1.1露天开采的地位和特点固体矿床露天开采是用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。为了采出矿石，需将矿体周围及其上覆岩土剥离去，通过露天道路或地下井巷将矿石和岩土运至地表的卸载点。露天开采是指松碎、搬移岩土及采出矿石的总称。松碎、搬移岩土的生产过程称为

2、剥离，开采矿石的生产过程称为采矿。二十世纪五十年代以来，国内外的露天开采得到了迅速发展,已经成为固体矿床开采的主要方法，在金属、化工、建材等矿产开采方面占主导地位，全世界固体矿物产量的三分之二采用露天开采。露天开采的产量占总产量的比重是：磁铁矿占78%，褐铁矿占84%，锰矿占86%，铜矿占90%，铝土矿占91%，镍矿占45%，铀矿占30%，磷酸盐矿占87.55%，石棉矿占75%，建筑材料近100%，其他占40%。在煤炭开采方面，美国、澳大利亚的煤炭产量中有60%以上来自于露天开采。预计今后露天开采的比例还

3、会有所增加。我国近年来露天开采产量的比重是：铁矿石占90%，有色金属矿石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%，煤炭占4%。目前，国外一些露天矿以扩大生产规模，提高生产能力来加快采矿工业的发展速度。已经投产和正在建设的年产矿石1000万吨以上的大型露天矿有70余座，其中年产矿石4000万吨的特大型露天矿有20余座。我国近年来也建成了多座1000万吨级的大型露天矿，如山西安太堡露天煤矿、江西德兴露天铜矿、辽宁鞍钢齐大山露天铁矿、辽宁本钢南芬露天铁矿、首钢水厂露天铁矿、内蒙包钢白云鄂博露天铁矿、陕

4、西金堆城露天钼矿等。这些矿山通过采用相应的大型设备，合理的开采工艺，提高生产管理水平和技术操作水平，可望使矿石的生产能力达到2000万吨级的水平。中小型露天矿虽然规模小，但矿山数量多，他们对钢铁、有色金属、化工、建材、煤炭等工业的发展起着重要作用。这些矿山在合理的的服务年限内，也可适当扩大开采规模，提高生产能力。与地下开采相比，露天开采具有如下优点：（1）矿山生产能力大。特大型露天矿的年产矿石量达3000～5000万吨，采剥总量达1~3亿吨;29（2）机械化程度高。受开采空间限制小，易于实现机械化和设备大

5、型化。大中型露天矿的机械化程度为100%，而且正朝着设备大型化和自动化方向发展,从而大大提高了劳动生产率(为地下开采的5~10倍);（3）安全和劳动条件好。开采的安全条件和作业条件好，不受有害气体与顶板等灾害的威胁，劳动强度低;（4）矿石损失贫化小。损失率和贫化率不超过3~5%;（5）开采成本低。为地下开采的1/2~1/3;（6）基建期短。约为地下开采的一半，每吨矿石的基建投资额低于地下开采。露天开采的主要缺点是：（1）污染与损坏环境。开采过程中，穿爆、采装、运输、排卸等作业粉尘较大，运输汽车排出的一氧化

6、碳逸散到大气中，废石场的有害成分在雨水的作用下流入江河湖泊和农田等，污染大气、水域和土壤，将危及人民身体健康，影响农作物与动植物的生长，破坏生态环境，露天开采后留下赤裸的矿坑，破坏地表植被；（2）占用土地多。露天开采的矿坑以及排弃的大量剥离物均要占用大片土地，一个露天开采的矿区占用的土地可达几十平方公里；（3）受气候条件影响大。暴雨、大风、严寒、酷热等对露天开采均有一定影响；（4）对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅。虽然露天开采在经济和技术上的优越性很大，但它不能取代地下开采。当开采技术条件一定时

7、，随着露天开采深度增加，剥岩量迅速增大，达到一定深度后继续用露天开采，经济上不再合理，这种情况就应转入地下开采。随着地下开采技术进步，地下开采的能力和生产条件也正在逐步提高。1.1.2露天开采的基本概念露天开采的目的是从地面把地壳中的有用矿物开采出来。为此按一定工艺过程，把矿石从整体中开采出来的全部工作，总称为露天矿山工程。用矿山设备进行露天开采的场所，称为露天采场或露天矿场，它包括露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道。从事露天采矿的企业称为露天矿。根据采矿作业情况，露天矿分为山坡露天矿和凹陷露天矿，封闭圈

8、以上称为山坡露天矿，以下称为凹陷露天矿。封闭圈是指露天采场最上部境界在同一标高上的台阶形成的闭合曲线。图1.1.1露天矿采场29露天开采时，把矿岩按一定的厚度划分为若干个水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，这些分层称为台阶或阶段。台阶是露天采场的基本构成要素，进行采矿和剥岩作业的台阶称为工作台阶，暂不作业的台阶称为非工作台阶。台阶的基本要素见图1.1.2。台阶上部平盘台阶坡顶线台阶坡面台阶坡底线台阶下部平盘hα3