矿业工程概论课件(第十章)

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1、第一节概述一、露天开采的特点露天开采和特点是采掘空间直接露于地表，为了采出有用矿物，需将矿体周围的岩石及其上覆的土岩剥离掉，通过图10-1露天开采示意图第十章露天开采露天沟道线路系统把矿石和岩石运走（图10-1）。所以露天开采是采矿和剥离两部分作业的总称。露天开采与地下开采相比，有以下优缺点：（1）矿山产量规模大。目前我国五大露天采煤矿区的露天矿单坑生产能力均在800~1500万t/a（原煤），国外已有年产原矿5000万t/a的露天矿，年剥离量可达1亿到3亿m3。（2）建设周期短。千万吨级的露天矿区建设周期一般为3~4年，移交到达产期约需1~3年。（3）开采成本低。目前我国露

2、天采煤成本为地下采煤成本的1/3~1/2。（4）劳动生产率高。我国露天采煤的劳动生产率为地下开采的5~10倍。（5）吨矿投资低。露天矿单位吨煤投资比地下矿井平均单位投资低20~30%。（6）资源回收率高。（7）木材、金属、电力的消耗少。（8）作业安全、劳动条件好。（9）占用土地多。（10）对环境污染较大。（11）受气候影响大。（12）对矿床赋存条件要求严格。只能开采矿体厚度大，且埋藏相对较浅的矿床。在我国也已在霍林河、伊敏河、准格尔、山西平朔、元宝山等大煤田建成了一批年产量超过1000万吨原煤的大型露天矿，同时我国自行设计、制造的千万吨级的大型露天矿用设备已投入使用，为我国大

3、力发展露天采矿事业奠定了基础。二、露天开采步骤露天开采的必要前提是有适宜的矿床。适宜露天开采的矿床，经过进一步勘探提出了满足露天矿设计要求的地质报告；经批准后，才可由设计部门进行设计。露天矿经过详尽设计，设计书经主管部门审查批准后，才能进行建设。此后的露天矿建设和生产的一般步骤如下：1．地面准备把交通线、输电线引入矿区，在进行开采的地区清除或迁移天然和人为的障碍物，如树木、村庄、沼泽、厂房、道路、水渠、坟地等等。2．矿区隔水和疏干截断通过开采地区的河流或把它改道，疏干地下水，使水位低于要求的水平。3．矿山基建工程（1）包括开掘沟道，建立地面到开采水平的道路；（2）建立工作线，

4、进行基建剥离以揭露开采的矿体；（3）建立运输线、排土场、桥梁等；（4）建设地面工业设施和必要的民用建筑。4．日常生产矿山基建工程在开辟了必要的采剥工作线，保证达到一定采矿能力即可移交生产。露天矿区的建设和生产是十分复杂的工程项目。土地的购置，设备的采购、安装和调试，人员的培训，组织管理机构的建立，以及复土造田等等。三、露天开采生产工艺系统分类露天矿的生产就是要进行剥离和采矿作业，把剥离出的废石和采掘出的有用矿物分别移运至排卸地点进行排卸。排卸废石的地点叫排土场。采矿与剥离作业过程的总体称为生产工艺，主要包括以下环节。1．矿岩准备矿岩准备常用的方法是穿孔爆破。个别情况下，也有用

5、机械的方法松解矿岩，或用水使土岩松软。2．矿岩采掘和装载采掘和装载主要由挖掘机或其他设备来完成，这是露天开采的核心环节。3．矿岩移运即把剥离物运到排土场，有用矿物运往规定的卸载点。矿岩移运是联系露天矿各生产环节的纽带，所需设备多，消耗动力、劳力多，是日常生产管理中变化最繁忙的环节。4．排卸即剥离物的排弃，有用矿物向破碎、选矿厂的受料仓卸载。上述各工艺环节所使用的设备是有联系的，我们用“生产工艺系统”一词来反映采、运、排各环节所用设备的特征。根据露天矿使用的采、运、排设备特征，生产工艺系统的分类如表10-3所示。间断式生产工艺适应于各种硬度的砂岩和赋存条件，在我国及世界上得到广

6、泛的使用。连续式生产工艺生产能力高，是开采工艺的发展方向，但对岩性有严格要求的要求，一般适用于开采松软的土岩。半连续式生产工艺是介于间断式和连续式工艺之间的一种方式，具有两工艺的优点，在采深大及矿岩运距远的露天矿山中有很大的发展前途。表10-3主要工艺系统分类四、基本名词述语（一）露天开采境界及边帮1．露天开采境界露天开采境界——露天开采终了时的空间状态。它包括开采终了时的地面境界AB，边帮AC、BD和底部境界线CD（图10-2）。2．边帮边帮——由采场四周坡面及平台组合成的表面总体。其中包括：（1）工作帮（图10-2中GE）由工作台阶所组成，正在进行开采的边帮或一部分。（2

7、）非工作帮（图10-2中AG，BF）由非工作台阶所组成的边帮。图10-2露天采场构成示意图3．边帮角（1）工作边帮角（图10-2中）工作帮最上台阶和最下台阶坡底线形成的假想平面与水平面的夹角。（2）最终边帮角（图10-2中β）露天采场终了时，最上台阶坡顶线和最下台阶坡底线组合成的假想平面与水平面的夹角。（二）台阶要素1．台阶台阶——在开采过程中，为采运作业需要，往往把露天采场划分为具有一定高度的水平（或倾斜）分层，每一个分层称为一个台阶（图10-3、图10-4）（1）台阶坡面：台阶朝向采空区一侧的倾