【采矿课件】cha11露天开采境界.ppt

第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界第一节经济合理剥采比的确定第一节经济合理剥采比的确定第二节确定露天开采境界的原则第二节确定露天开采境界的原则第三节境界剥采比的计算方法第三节境界剥采比的计算方法第四节露天开采境界的确定方法第四节露天开采境界的确定方法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程教学主要内容与要求教学主要内容与要求一、理解和掌握下列主要内容：一、理解和掌握下列主要内容：1、剥采比的概念；、剥采比的概念；2、经济合理剥采比的确定；、经济合理剥采比的确定；3、确定露天开采境界的原则；、确定露天开采境界的原则；4、境界剥采比的计算方法；、境界剥采比的计算方法；5、露天开采境界的确定方法。、露天开采境界的确定方法。二、一般掌握：露天开采境界的组成、意义及影响二、一般掌握：露天开采境界的组成、意义及影响因素。因素。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界12/21/2022矿物资源工程专业主干课程露天开采境界：指露天矿开采终了时露天开采境界：指露天矿开采终了时(或某一时期或某一时期)所形成的空所形成的空间轮廓。如图所示。间轮廓。如图所示。露天开采境界的范围由露天采露天开采境界的范围由露天采矿场的矿场的地表境界地表境界、底部境界底部境界和和四周四周边坡边坡组成。组成。露天开采境界的范围大小相应露天开采境界的范围大小相应地确定露天矿的地确定露天矿的可采矿量可采矿量和和剥离剥离量量，它对矿山的生产规模、服务，它对矿山的生产规模、服务年限、基建投资、达产时间、设年限、基建投资、达产时间、设备数量、矿山人员、矿山成本等备数量、矿山人员、矿山成本等一系列技术经济指标都有密切关一系列技术经济指标都有密切关系。系。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界图图111某矿露天矿坑某矿露天矿坑图图112露天采场构成要素露天采场构成要素12/21/2022矿物资源工程专业主干课程一、剥采比的概念一、剥采比的概念如图所示。如图所示。图图113露天开采境界对露天开采境界对矿岩量的影响矿岩量的影响剥采比：每开采单位矿石量所需要剥离的岩石量。剥采比：每开采单位矿石量所需要剥离的岩石量。计量单位用计量单位用m3/m3或或 m3/t或或t/t表示。表示。剥采比是一个重要的剥采比是一个重要的技术经济指标，关系到采技术经济指标，关系到采出矿石量、岩土剥离量以出矿石量、岩土剥离量以及矿山的生产规模、服务及矿山的生产规模、服务年限、生产成本等。年限、生产成本等。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程二、剥采比的表示方法二、剥采比的表示方法1、平均剥采比平均剥采比：指露天开采境界内岩石总量与矿石总量：指露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值。之比值。如图所示。如图所示。图图114 各种剥采比各种剥采比(a)平均剥采比平均剥采比(b)分层剥采比分层剥采比 2、分层剥采比分层剥采比：指露天开采境界内某一水平分层的岩石：指露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比。量与矿石量之比。如图所示。如图所示。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程 生产剥采比生产剥采比：指露天矿某一时期内所剥离的岩石量与：指露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比。所采出的矿石量之比。如图所示。如图所示。图图115 各种剥采比各种剥采比(c)生产剥采比生产剥采比(d)境界剥采比境界剥采比 境界剥采比境界剥采比:指露天开采境界增加单位深度所引起的岩指露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量与矿石增量之比。石增量与矿石增量之比。如图所示。如图所示。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程三、剥采比应用时几个问题三、剥采比应用时几个问题1、关于、关于“储量剥比储量剥比”与与“原矿剥采比原矿剥采比”储量剥采比：直接根据地质勘探报告所提供的矿储量剥采比：直接根据地质勘探报告所提供的矿石量和岩石量计算剥采比。石量和岩石量计算剥采比。原矿剥采比：根据开采过程中矿石损失、贫化所原矿剥采比：根据开采过程中矿石损失、贫化所得出的矿石量和岩石量计算剥采比。得出的矿石量和岩石量计算剥采比。两者是不同，前者用在设计矿山中而后者多用在两者是不同，前者用在设计矿山中而后者多用在己生产的矿山中。己生产的矿山中。2、剥采比是变化的。设计中圈定的露天开采境界只是、剥采比是变化的。设计中圈定的露天开采境界只是在一定时期、一定条件下的合理境界。在一定时期、一定条件下的合理境界。3、剥采比是一个重要的技术经济指标，要合理。、剥采比是一个重要的技术经济指标，要合理。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程四、经济合理剥采比的确定四、经济合理剥采比的确定1、概念：、概念：指露天开采单位矿石量在经济上允许的最大剥指露天开采单位矿石量在经济上允许的最大剥岩量。岩量。2、确定方法的种类、确定方法的种类：价格法价格法比较法比较法最低利润法最低利润法回收投资法回收投资法产值法产值法金属成本比较法金属成本比较法储量盈利比较法储量盈利比较法原矿成本比较法原矿成本比较法（用于尚未确定矿（用于尚未确定矿床开采方式）床开采方式）（用于己确定为露（用于己确定为露天开采）天开采）第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程五、经济合理剥采比的比较法五、经济合理剥采比的比较法1、原矿成本比较法、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用原矿作为计算的基础，使露天开采出来的原矿成本等于地下开采成本。等于地下开采成本。露天开采的原矿成本由纯采矿成本和剥离成本两部露天开采的原矿成本由纯采矿成本和剥离成本两部分组成。即：分组成。即：CL anb式中，式中，CL 露天开采的原矿成本，元露天开采的原矿成本，元/m3；a 露天开采的纯采矿成本露天开采的纯采矿成本(不包括剥离不包括剥离)，元，元/t；b 露天开采的剥离成本，元露天开采的剥离成本，元/m3；矿石容重，矿石容重，t/m3；n 剥采比，剥采比，m3/m3。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程露天开采的基本要求是：露天开采的基本要求是：CL CD式中式中 CD地下开采的原矿成本，元地下开采的原矿成本，元/t。满足这一条件的经济合理剥采比为：满足这一条件的经济合理剥采比为：影响成本变化的因素是多方面，应结合矿床条件综合影响成本变化的因素是多方面，应结合矿床条件综合考虑。考虑。应注意运输费、排水费的差别和进行必要的修正。应注意运输费、排水费的差别和进行必要的修正。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程2、金属成本比较法、金属成本比较法 用选矿或冶炼后产品的金属量作为计算的基础，使露用选矿或冶炼后产品的金属量作为计算的基础，使露天开采后经选、冶所得产品的金属成本等于地下开采产天开采后经选、冶所得产品的金属成本等于地下开采产品的金属成本。品的金属成本。即：即：式中：式中：DL、DD 分别为露天开采和地下开采时每吨原矿所分分别为露天开采和地下开采时每吨原矿所分摊的采矿、选矿、冶炼生产成本；摊的采矿、选矿、冶炼生产成本；KL、KD 分别为露天开采和地下开采时每吨原矿的金分别为露天开采和地下开采时每吨原矿的金属产出率；属产出率；n 剥采比；剥采比；b 露天开采的剥离成本。露天开采的剥离成本。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程满足这一条件的经济合理剥采比为：满足这一条件的经济合理剥采比为：根据矿山实际条件，有的只计算到精矿的金属成根据矿山实际条件，有的只计算到精矿的金属成本，有的计算到冶炼后的金属成本。这这时就相应考虑本，有的计算到冶炼后的金属成本。这这时就相应考虑选矿回收率、贫化率及冶炼回收率等指标。选矿回收率、贫化率及冶炼回收率等指标。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程3、储量盈利比较法、储量盈利比较法 以矿石的工业储量作为计算的基础，使露天开采出以矿石的工业储量作为计算的基础，使露天开采出来的矿石盈利等于地下开采出来的矿石盈利。来的矿石盈利等于地下开采出来的矿石盈利。即：即：式中，式中，UL，UD分别为露天开采和地下开采时每分别为露天开采和地下开采时每吨工业储量所获得的利润。吨工业储量所获得的利润。满足这一条件的经济合理剥采比为：满足这一条件的经济合理剥采比为：第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程4、价格法、价格法 露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格。露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格。即：即：式中，式中，P0表示原矿的价格表示原矿的价格满足这一条件的经济合理剥采比为：满足这一条件的经济合理剥采比为：第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界经经济济合合理理剥剥采采比比的的确确定定12/21/2022矿物资源工程专业主干课程一、境界剥采比不大于经济合理剥采比一、境界剥采比不大于经济合理剥采比 使紧邻露天开采境界那层矿使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采岩的开采成本不大于地下开采成本；成本；能使整个矿床开采的总经济能使整个矿床开采的总经济效果效果(成本或盈利成本或盈利)最佳。最佳。图图115露天开采境界对露天开采境界对矿岩量的影响矿岩量的影响第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界确确定定露露天天开开采采境境界界的的原原则则露天开采境界的确定，实质上是对剥采比大小的控露天开采境界的确定，实质上是对剥采比大小的控制，使之不超过经济合理剥采比。制，使之不超过经济合理剥采比。12/21/2022矿物资源工程专业主干课程第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界确确定定露露天天开开采采境境界界的的原原则则图图116 nj njh原则的含义原则的含义 图图117 nj njh 原则的实质原则的实质作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为:Aa+Vb=A CD 式中式中:A 露天开采境界延深后所增加的矿石量；露天开采境界延深后所增加的矿石量；V 露天开采境界延深后所增加的岩石量。露天开采境界延深后所增加的岩石量。等式的左端是境界剥采比，右端是经济合理剥采比等式的左端是境界剥采比，右端是经济合理剥采比.12/21/2022矿物资源工程专业主干课程二、平均剥采比不大干经济合理剩采比二、平均剥采比不大干经济合理剩采比 用露天开采的平均经济效果用露天开采的平均经济效果(成本或盈利成本或盈利)不劣于用地不劣于用地下开采。如图所示。下开采。如图所示。图图118 nj njh 原则的实质原则的实质第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界确确定定露露天天开开采采境境界界的的原原则则 上式的左端是平均剥采比，右上式的左端是平均剥采比，右端是经济合理剥采比，即端是经济合理剥采比，即nj njh12/21/2022矿物资源工程专业主干课程三、最大生产剥采比不大于经济合理剥采比三、最大生产剥采比不大于经济合理剥采比 露天矿任一生产时期按正常工作帮坡角进行生产露天矿任一生产时期按正常工作帮坡角进行生产时，其生产成本不超过地下开采成本或允许成本。时，其生产成本不超过地下开采成本或允许成本。四、根据矿石的需要量和勘探程度确定开采境界四、根据矿石的需要量和勘探程度确定开采境界 剥离量小而储量大的低价矿床，有时要根据对矿石剥离量小而储量大的低价矿床，有时要根据对矿石的需要量或勘探程度来确定露天开采境界。的需要量或勘探程度来确定露天开采境界。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界确确定定露露天天开开采采境境界界的的原原则则nsman njhns露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的露天矿某一时期内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比值，即矿石量之比值，即 12/21/2022矿物资源工程专业主干课程第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界境境界界剥剥采采比比的的计计算算方方法法nj V/A式中式中 nj 境界剥采比，境界剥采比，V 露天开采境界延深单露天开采境界延深单位深度所增加的岩石量；位深度所增加的岩石量；A 露天开采境界延深单露天开采境界延深单位深度所增加的矿石量。位深度所增加的矿石量。确定确定方法方法平面图法平面图法横剖面图法横剖面图法线段比法线段比法面积比法面积比法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程一、用地质横剖面图计算境界剥采比一、用地质横剖面图计算境界剥采比(横剖面图法横剖面图法)常用于走向长度较大且厚度变化较小的倾斜、急倾常用于走向长度较大且厚度变化较小的倾斜、急倾斜矿体。斜矿体。面积比法面积比法 如图所示。如图所示。图图119 面积比法面积比法 首先，绘出深度首先，绘出深度H的开采境的开采境界界abcd,再绘出深度为再绘出深度为H的开的开采境界采境界a1b1c.1d1第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界境境界界剥剥采采比比的的计计算算方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程其次，用求积仪分别求出三个四边形其次，用求积仪分别求出三个四边形a1b1ba、b1c1cb及及dcc1d1的面积的面积Sl、S2及及S3则深度则深度H的境界剥采比为：的境界剥采比为：线段比法线段比法 如图所示。如图所示。图图1110 线段比法的原理线段比法的原理 根据简单的几何关系，根据简单的几何关系，有境界剥采比：有境界剥采比：第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界境境界界剥剥采采比比的的计计算算方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程当当H0时，则境界剥采比时，则境界剥采比nj，可用线段，可用线段(gb+ch)与与bc的比值来确定。即：的比值来确定。即：二、用平面图计算境界剥采比二、用平面图计算境界剥采比(平面图法平面图法)适用于走向长度小的短露天矿。适用于走向长度小的短露天矿。如图所示。如图所示。图图1111 平面图法平面图法abcd表示露天开采境界，表示露天开采境界，在深度为在深度为H的分层平面图上，的分层平面图上，绘出露天矿底平面周界绘出露天矿底平面周界bbcc。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界境境界界剥剥采采比比的的计计算算方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程将露天矿地表周界和边坡面与分支矿体的交面将露天矿地表周界和边坡面与分支矿体的交面ef垂直垂直投影到平面图，计算投影到平面图，计算S1、S2、S3的面积。的面积。然后用面积比法计算境界剥采比，即：然后用面积比法计算境界剥采比，即：第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界境境界界剥剥采采比比的的计计算算方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程确定露天矿底平面的确定露天矿底平面的最小底宽最小底宽Bmin、底平面的底平面的位置位置、露天矿露天矿最终边坡角最终边坡角、开采深度开采深度、底部周界和开采、底部周界和开采终了终了平面范围平面范围。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法一、露天矿底平面的位置一、露天矿底平面的位置按下列因素确定其位置：按下列因素确定其位置：可采矿量最大而剥岩量最小；可采矿量最大而剥岩量最小；露天矿底宜置于矿体中间；露天矿底宜置于矿体中间；根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；使边坡稳固且穿爆方便。使边坡稳固且穿爆方便。12/21/2022矿物资源工程专业主干课程二、确定露天矿最小底宽二、确定露天矿最小底宽 露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。矿山工程正常发展。若采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。若采用汽车运输时，底宽应满足汽车调车要求。当采用回返式调车时，其底宽为当采用回返式调车时，其底宽为：Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e)当采用折返式调车，其底宽为当采用折返式调车，其底宽为：Bmin=Rcmin+0.5bc+2e+0.5lc第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法当矿体厚度当矿体厚度mBmin时，取时，取Bmin为底平面的最小宽为底平面的最小宽度；度；当当mBmin时，取时，取m为底平面的最小宽度；为底平面的最小宽度；当当mBmin时，取时，取Bmin为底平面的最小宽度；为底平面的最小宽度；12/21/2022矿物资源工程专业主干课程三、选取露天矿最终边坡角三、选取露天矿最终边坡角 选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥天矿安全前提下，最终边坡角尽可能大些，以减少剥离量。离量。图图1112 露天矿的边坡组成露天矿的边坡组成露天矿最终边坡角露天矿最终边坡角可用可用类比法或计算方法，目前，类比法或计算方法，目前，己研制出相关的数学模型己研制出相关的数学模型和电算程序。和电算程序。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程对缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则最对缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则最终边坡角应沿矿体下盘布置。终边坡角应沿矿体下盘布置。图图1113 缓倾斜矿体下盘的缓倾斜矿体下盘的边坡角边坡角四、确定露天矿开采深度四、确定露天矿开采深度 长露天矿开采深度的确定长露天矿开采深度的确定 首先是在各地质横剖面图首先是在各地质横剖面图上初步确定开采深度。上初步确定开采深度。如图所示。如图所示。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程首先，在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案首先，在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案。图图1114 长露天矿长露天矿开采开采 深度的确定深度的确定图图1115 境界剥采比与境界剥采比与深度的关系曲线深度的关系曲线 其次，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。其次，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。最后，将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线。最后，将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线。如图所示。如图所示。再画出代表再画出代表经济合理剥采经济合理剥采比的水平线，比的水平线，两线交点的横两线交点的横坐标坐标Hj，就是，就是所要求的开采所要求的开采深度。深度。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程 在地质纵剖面图上调整露天矿底部标高在地质纵剖面图上调整露天矿底部标高 将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各点，在地质纵剖面图上调整露天矿底平面标高。点，在地质纵剖面图上调整露天矿底平面标高。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程五、绘制露天矿底部周界五、绘制露天矿底部周界 调整后的开采深度往往不再是最初方案的深度，因此调整后的开采深度往往不再是最初方案的深度，因此需要重新绘制底部周界，如图所示。需要重新绘制底部周界，如图所示。图图1116 底部周界的确定底部周界的确定-理论周界；理论周界；设计周界，设计周界，F1、F2 断层断层 第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程六、绘制露天矿开采终了平面图六、绘制露天矿开采终了平面图 将上述露天矿底部周界绘在透明纸上；将上述露天矿底部周界绘在透明纸上；将透明纸覆于地形图上，然后按边坡组成要素，将透明纸覆于地形图上，然后按边坡组成要素，从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡底线。底线。在图上布置开拓运输线路；在图上布置开拓运输线路；在底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面在底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台。和平台。检查和修改上述露天开采境界。检查和修改上述露天开采境界。第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方法法12/21/2022矿物资源工程专业主干课程图图1116 初步的露天初步的露天矿开采终了平面图矿开采终了平面图图图1117 露天矿开露天矿开采终了平面图采终了平面图第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方12/21/2022矿物资源工程专业主干课程图图1117 露天矿开采终了平面图露天矿开采终了平面图第第十十一一章章 露露天天开开采采境境界界露露天天开开采采境境界界的的确确定定方方图上需要表达的主要内容：图上需要表达的主要内容：1、台阶要素；、台阶要素；2、台阶坡底线与坡顶线与地形等高线产状一致；、台阶坡底线与坡顶线与地形等高线产状一致；3、开拓工程与运输线路的布置。、开拓工程与运输线路的布置。12/21/2022矿物资源工程专业主干课程