金属矿床露天开采.ppt

第三篇 金属矿床露天开采第九章露天开采的基本概念第十章露天矿生产工艺过程第十一章露天矿床开拓第十二章砂矿床露天开采http:/露天开采的基本概念露天开采就是从地表直接采出有用矿物的矿床开采方法。露天开采是一种历史悠久的古老采矿方法，由于受到矿床赋存条件和生产力的限制，比重一直比较小，随着各种高效率的采掘设备和运输设备等不断问世，露天开采的矿山获得了空前迅速的发展。开采方式有两种：机械开采和水力开采。露天开采的优点1受开采空间限制较小，可用大型设备，有利于实现自动化，可提高开采强度和矿石产量。2劳动生产率高，比地下开采高2-10倍以上。3开采成本低，一般比地下开采低2-3倍。4矿石损失贫化小，损失率不超过3-5%，废石混入率不超过5-10%。5对于高温易燃矿体的开采，更安全可靠。6基建时间短。7劳动条件好，工作比较安全。露天开采的缺点1粉尘较大，废气多，有害成分对大气、水和土壤的污染大。2须占用面积广大的土地和农田。3气候对露天开采有较大的影响。http:/露天开采名词术语露天采矿场：由露天开采所形成的各种矿山坑道的总体。山坡露天矿：露天矿场位于露天开采境界封闭圈以上的露天采矿场。凹陷露天矿：位于露天开采境界封闭圈以下的露天采矿场。露天开采名词术语台阶是露天矿场的基本构成要素台阶的开采和命名台阶构成要素台阶构成要素1-台阶上部平盘2-台阶下部平盘3-台阶坡面4-台阶坡顶线5-台阶坡底线h-台阶高度a-台阶坡面角露天矿场构成要素最终边帮(AC,BF)底帮；顶帮；端帮工作帮(DF)最终帮坡面(AG,BH)工作帮坡面(DE)最终边坡角(,)工作帮坡角()工作平盘(1)上部最终境界线(A、B)下部最终境界线(G、H)最终深度安全平台、运输平台和清扫平台。剥采比露天开采的一般程序地面准备矿床疏干和防排水矿山基建工作剥离和采矿地表的恢复利用露天矿生产工艺过程穿孔工作爆破工作采装工作运输工作排土工作穿孔工作露天矿生产的增长、采掘设备效率的发挥，均受到穿孔爆破工艺的限制。露天开采中使用的穿孔设备，主要是牙轮钻机、潜孔钻机和回转式钻机；一些小型露天矿也有采用凿岩台车的。牙轮钻机二十世纪五十年代中期兴起回转式钻机借助镶齿的钻头，在重压下快速回转，使钻头上的轮齿压入孔底岩石中，并在钻具回转扭矩和牙轮滚动作用下，挤压、切削岩石进行钻孔。牙轮钻机牙轮钻机 牙轮钻机的钻具是钻杆和牙轮钻头适用干中硬和坚硬矿岩中凿岩。其穿孔进尺，一般可达4000-6000米/台月；台年穿爆量可以达到400-600万吨以上。提高牙轮钻机效率的途径是合理选用轴压和转速，加大排渣风量，增大钻孔直径，以及提高工作时间利用系数。潜孔钻机回转冲击式钻机外形大，重量大(最大达45吨)，孔径大(150-250mm)台月钻孔进尺约2000m，台年穿爆量达60-150万吨；可以钻垂直孔，也可以钻带有一定角度的倾斜孔；钻机价格比较便宜，特别适用于中小型露天矿。凿岩台车使用导轨式重型风动凿岩机的穿孔设备。设备简单，机动灵活，孔径小，可以打任意角度的炮眼。适用于小型露天矿，或用于处理平台、清理边坡等辅助作业的凿岩。破工作作用作用 爆破质量的好坏，直接影响着采装工作的进行，并间接影响露天矿的其他生产环节。要求要求 为了保证采掘设备的持续生产，要求有足够的爆破贮备量。为了保证采掘设备能高效率，要求爆破矿岩的块度要适宜、工作面平整、爆堆要集中、没有根底和伞岩。为了降低矿石的生产成本，要求在保证矿岩块度的前提下，降低爆破工艺费用。为了保证安全，要求爆破对边坡及附近建筑物产生的有害影响最小，并要求能够有效地加以控制。破工作露天矿广泛采用的正常采掘爆破，是深孔爆破，也叫中爆破。孔径一般在150-300mm之间，并有垂直深孔和倾斜深孔之别。目前我国露天矿广泛采用多排孔微差爆破。破工作爆破参数爆破参数孔径孔径(d)底盘抵抗线底盘抵抗线(WD)孔距孔距(a)排距排距(b)超钻深度超钻深度(hc)单位炸药消耗量单位炸药消耗量(Q=qha WD)破工作微差爆破是以顺序起爆的炮孔或炮孔组之间，间隔数十毫秒时间为特征的爆破技术。技术的关键是控制一次起爆的药量和微差时间。起爆的顺序也很重要，起爆顺序有a-平行顺序起爆,b-波浪式起爆,c-梯形起爆采装工作是指用采掘机械将矿岩从整体或松散爆堆中采出来，并装人运输容器或直接卸到一定地点的工作。是露天开采全部生产过程的中心环节，其他生产过程，如穿爆、运输、排土等，都是围绕采装而工作的。采装设备和工艺，在很大程度上影响整个露天开采的工艺方式、技术面貌、矿床的开采强度和最终的经济效果。金属露天矿最广泛应用的是单斗挖掘机，也有采用轮胎式前装机的，有些露天矿还开始采用连续作业的大型斗轮挖掘机，它属于多斗挖掘机。采装工作单斗挖掘机采装 机械铲；索斗铲；抓斗铲；机械铲 又分：正向铲、反向铲和刨铲；电铲 和柴油铲。采装工作正向机械铲的工作规格挖掘半径、挖掘高度、卸载半径、卸载高度。采装工作采掘工作面参数采掘工作面参数 1)台阶高度台阶高度 2)采掘带宽度采掘带宽度 3)采区长度采区长度 采装工作提高单斗挖掘机生产能力的途径 挖掘机生产能力是指在某一计算单位时间内，从工作面装入运输容器中的矿岩实体立方数。式中T-班工作时间，小时；-挖掘机工作时间利用系数；E-铲斗容积，m3；KM-满斗系数；t-挖掘循环时间，秒；KS-矿岩在铲斗中的碎胀系数。挖掘机生产能力受挖掘循环时间挖掘循环时间、满斗系数满斗系数和工作时间利用系数工作时间利用系数的影响。因此，重视司机的培训，提高其操作技术水平，改善爆破质量，加强设备维修，加强管理，改进工作面的供车状况等，以缩短电铲挖掘循环时间，提高满斗系数和时间利用率，是提高单斗挖掘机生产能力行之有效的途径。采装工作前端式装载机 它用柴油发动机驱动和液压传动，一机多能，轻便灵活。既可以向运输容器装载，又可以自装自运；同时还可以用来作牵引货载及清理工作面等各种辅助工作。随着前装机设计和制造工艺技术的不断改进，在露天矿已占有一定的地位，在一定的条件下，尚可成为露天矿的主要采掘设备。前装机在我国已广泛应用于土建工程和露天矿的辅助作业，并在一些矿山用于排土和矿石捣运等作业。采装工作露天矿连续开采工艺比较有效的采掘设备为轮斗式多斗铲。它与胶带运输机配合，较间断作业的单斗挖掘机具有一系列的优越性。生产能力大，生产流程连续化，胶带运输机运输的爬坡能力大，开采成本低。由于轮斗式挖掘机的改进及钢绳芯胶带运输机的出现，轮斗式挖掘机系统，在国外已用于开采一些致密以下的矿岩。运输工作 在露天开采过程中，矿山运输的基建投资额占基建总费用的60左右，运输成本和劳动量分别占矿石总成本和总劳动量的一半以上。露天矿运输的基本任务，主要是将露天矿场采出的矿石运到选矿厂、破碎站或贮矿场，把剥离的废石运往排土场，并将生产过程中所需的人员、设备和材料送到工作地点等。大中型金属露天矿，主要采用铁道运输、汽车运输，也有采用胶带和箕斗运输。一、铁道运输 六十年代以前建设的大型露天铁矿，都采用铁道运输。国采用铁道运输的大中型露天矿，其轨距基本上都是1435mm的标准轨距，只有小型矿山才采用各种规格的窄轨运输。一、铁道运输l、机车车辆 目前我国大型露天矿所用的牵引机车，主要是电机车。我国使用的是直流电机车，它具有操作简单、起动快、制动灵敏、牵引力大、运输成本低等优点，缺点是要架线，直流电机车还要设置牵引变流所，电机车造价较高，故运输的基建投资较大。准轨铁道运输的车辆，普遍采用载重量为60吨和100吨的自卸翻斗车。一、铁道运输为了保证行车安全，调剂车流，加大线路的通过能力，用分界点（车站、会让站、线路所及色灯信号机等）把线路划分成区间区间。线路通过能力通过能力，就是指单位时间内通过线路区间的列车对数（一列空车和一列重车为一对）。线路运输能力运输能力，是指列车在单位时间内通过区间的货载量。线路的通过能力或运输能力，是按运输条件最困难的区间来确定的，这个区间叫做限制区间限制区间。一、铁道运输根据矿床开拓运输系统，工作平盘配线方式如下图所示，有尽头式和通行式两种。尽头式配线只有一个出口，空、重车对向行车，空车进人工作面装载，重车沿原线路开出。这种配线方式，可减少露天矿的剥岩量和线路工程量，但列车的人换时间较长，使挖掘机利用率降低。通行配线分别有入车口和出车口，空、重车同向运行，空车由人车口进入工作面，重车经出车口开出。这种配线方式的优缺点与尽头式正好相反。一、铁道运输铁道运输的优缺点 铁道运输的主要优点是：运输能力大，能满足大中型露天矿运输的要求；能和国有铁路直接办理行车业务，简化了装、卸工作；设备和线路比较坚固，备品配件供应可靠三运输成本低廉。铁道运输的主要缺点是：基建投资大，建设速度慢；受矿体埋藏条件和地形条件影响大，灵活性差；线路系统和运输组织工作复杂；随着露天开采深度增加，运输效率显著下降。一、铁道运输2、运输线路 露天矿铁道运输具有如下的特点：线路坡度大，转弯多，平曲线半径小，行车困难；线路服务年限短，线路区间短，移动线路多，标准低，行车速度慢；运输距离和运输周期短，行车密度大，不易按行车图表行车等。要求线路的路基稳固，转弯处和换坡点必须保证行车平稳和安全，必须加强线路的养护工作。二、汽车运输 汽车运输在露天矿中既可作为单一的运输方式，也可以与其他运输类型配合组成联合运输方式。汽车运输在国外露天矿应用广泛；在我国金属露天矿采用汽车运输的比例也逐年增大，一些矿山已使用了120吨级和170吨级的电动轮卡车。二、汽车运输1、露天矿用汽车我国使用的主要是自卸汽车和电动轮自卸汽车。电动轮自卸汽车就是采用柴油发电机组，通过电动轮驱动车辆前进的汽车。与自卸汽车的区别，主要是采用电传动。结构简单，容易制造和修理。牵引性能较好，爬坡能力强，运输效率高。操作比一般汽车简单、平稳、行车比较安全，各部件寿命较长，能提高汽车完好率。载重量有100-250吨，近年来还出现了350吨级的。二、汽车运输装运设备的配套 汽车载重量与挖掘机铲斗容积之间，客观上存在着一定的匹配关系。如果挖掘机的斗容过小、汽车载重量很大，虽然挖掘机的装车效率较高，但汽车的装车和等待装车的时间将大大增加，使得汽车的运输效率锐减；如果与上述情况相反，汽车运输效率提高了，但挖掘机的时间利用率将大大下降，进而影响整个露天矿生产能力的提高。一般认为，当运距在1-1.5km时，自卸汽车容积与挖掘机斗容的最优比例为(4-6)：l。二、汽车运输2、露天矿用公路 露天矿用公路断面比较复杂，线路坡度较陡，曲线半径小，拐弯多，运输强度大，相对的服务年限短，行驶车辆的载重大。要求露天矿用公路的结构简单，造价便宜，而且在一定的服务年限内具有相当的坚固性和耐磨性。二、汽车运输露天矿用公路的服务年限是不尽相同的，根据其服务年限的长短，可分固定公路、半固定公路和移动性公路三种。固定公路一般是指出入沟及采场以外的永久性公路，服务年限在3年以上，在矿床开采的全部年限内为露天矿服务；半固定公路是指进入采场和排土场工作面的半永久性公路，使用年限l-3年，随露天矿的延深和露天矿作业的进展而延伸；移动性公路是指采掘工作面的线路和排土场内的线路，它们是随着工作面的推进而移动的。二、汽车运输3、汽车在工作平盘上的运行方式 回返行车回返行车是指汽车在工作面需要迂回，改变运行方向，平盘只需一个出口，但需有双车道，平盘要求较宽。折返行车折返行车是指汽车倒退进入工作面，平盘宽度较前者为小，只需一个出口，平盘也需有双线，调车量大。同向行车同向行车是指汽车在平盘上运行不需要改变运行方向，故调车量最少；平盘只需单车道，故平盘宽度小；但要有两个出口。二、汽车运输4、汽车运输的优缺点 汽车运输与铁道运输比较，具有许多优点：机动灵活，对各种地形条件适应性强；爬坡能力强，最大可达10-15%，故运距短，基建工程量小，投资少，建设速度快；可与挖掘机密切配合，提高挖掘机效率；运输组织简单，道路维护保养容易等。其主要缺点是：受气候影响大，特别是在雨季、冰雪期间行车困难；吨公里的运费高；汽车维修和保养工作量大；轮胎寿命短，消耗量大等。三、胶带运输机运输 胶带运输机在国民经济的各个领域中早已广泛应用。它的运输能力大，爬坡能力强，运输连续性，与汽车和铁道运输比较可以缩短运距，降低成本，提高劳动生产率，是一种理想的连续运输设备。过去由于金属露天矿的矿岩坚硬，块度较大，对普通的胶带和辅助设备磨损大，更换频繁，导致运输成本激增，限制了胶带运输机的应用。现在国内外发展了一种高强度胶带运输机，使其结构设计不断完善，寿命不断提高，并配合破碎机，成为当代金属露天矿的一种高效运输设备。国内外高强度胶带运输机有两种类型，即钢绳胶带运输机和钢绳芯胶带运输机。三、胶带运输机运输 胶带运输机在露天矿的应用，大致有以下几种类型：轮斗式挖掘机-胶带运输机系统；推土机-格筛-胶带运输机系统；前端式装载机-移动式破碎机-胶带运输机系统；挖掘机-汽车-破碎机-胶带运输机系统等。第四节 排土工作 金属露天矿开采的一个重要特点，是要剥离大量覆盖在矿体上部的表土和周围岩石，并将它们运往专门设置的场地排弃。这种接受排弃土岩的场地称为排土场；在排土场用一定方式进行堆放岩土的作业称排土工作。第四节 排土工作建设露天矿时，必须合理地选择排土场位置，其选择原则如下：(1)排土场应选在山坡荒地，少占地，避免迁移村庄。(2)在不妨碍矿山生产发展和边坡稳定的前提下，排土场应尽量靠近露天矿场。(3)优先利用露天采空区作排土场。(4)排土场应位于居民点的下风侧地带。(5)应考虑造地还田，制订土地复原规划。第四节 排土工作根据废石的运输方式和排土设备不同，露天矿的排土方法主要有：汽车运输-推土机排土；铁道运输-挖掘机、排土犁、前端式装载机排上等。一、汽车运输-推土机排土其排土作业包括：汽车进入排土场后，沿排土公路到达卸土地段进行调车，后退到靠近边坡处卸土岩；残留在排土平台的土堆用推土机推下坡底；平整场地和修整排土公路。二、铁道运输-挖掘机排土铁道运输的露天矿，挖掘机排土是一种常见的排土方法，如下图。其排土工艺包括：列车翻卸废石，挖掘机堆垒以及铁道移设。三、排土犁排土 排土犁是一种在轨道上行走的排土设备，只适用于铁道运输排土场排弃废石。排土犁本身没有行走动力，需由电机车牵引。工作时利用气缸将犁板张开成一定角度，并将堆置在排上线外侧的废石向下推排。三、排土犁排土排土犁排土的工序包括列车翻卸废石，排土犁推土，修整平台和移设线路。在新的线路上，为了保证行车及排土作业的安全，机车应以低速度顶推列车进人排上线，并自排土线的人口处向终端方向前进翻卸废石；当排土线全长都翻卸了一次废石之后，列车改为由排土线终端向人口处后退式翻卸废石，直至排满全线；此时排土犁即行推土；排土犁推土后形成了新的受土容积，列车又继续沿排土线全长翻卸废石，直至该新的受土容积再度填满。四、排土方法的评价 推土机排土是一种灵活性大，排土场利用率高，基建投资和经营费少的排土方法。汽车运输的露天矿均广泛应用了此法。挖掘机排土和排土犁排土只适用于铁道运输露天矿的排上。与挖掘机排土法相比，排土犁排土的设备投资少，机动灵活，当一条排土线发生故障时，可以迅速转移到另一条排土线作业。但是排土犁排土的移道步距小，线路移设频繁，用移道机移道的线路质量差，行车速度慢，所以排土线的生产能力低，占用排土线数目多。而挖掘机排土法则与之相反，它需要较大的设备投资，机动性较小；但排土效率高，移道步距大，移道工作量少，线路质量好，台阶高度大而且比较稳定安全。第十一章 露天矿床开拓 露天矿床开拓，就是指按照一定的方式和程序，建立地面与采矿场各工作水平之间的运输通道，以保证露天矿场正常生产的运输联系，并借助这些通道，及时准备出新的生产水平。选择的开拓方法合理与否，直接影响到矿山的基建投资、建设时间、生产成本和生产的均衡性。露天矿床开拓与运输方式和矿山工程的发展有着密切联系，而运输方式又与矿床埋藏的地质、地形条件、露天开采境界、生产规模、受矿点和排土场位置等因素有关。第十一章 露天矿床开拓所以，露天矿床开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数、工作线推进方式、矿山工程延深方向、采剥的合理顺序和新水平淮备，以建立合理开发矿床的运输系统。露天矿开拓是通过掘进一系列开拓坑道-露天堑沟和地下井巷来实现的，而掘进的开拓坑道又必须与矿山采用的运输方式相适应。第十一章 露天矿床开拓比较普遍的分类是，按运输方式的特征将露天矿开拓分为如下几类：(1)铁路运输开拓；(2)公路运输开拓；(3)平硐溜井开拓；(4)胶带运输机运输开拓；(5)斜坡卷扬开拓；(6)联合开拓。第一节 铁路运输开拓 露天矿采用铁路运输开拓时，开拓坑道就是一些铺设铁路干线的露天沟道。有直进式和折返式两种。直进式干线是沟道设置在采矿场的一帮或一翼，列车在干线上运行不必改变运行方向。折返式干线也是把沟道设置在采矿场的一帮，但列车在干线上运行时，需要经折返站停车换向开至各工作水平。第一节 铁路运输开拓由于铁路干线的限制坡度较缓，曲线半径很大，而大多数金属露天矿的平面尺寸都有限，地形较陡、高差较大，因此采用铁路运输开拓的矿山，铁路干线的布置多呈折返式或折返直进联合方式。按铁路干线在开采期间的固定性划分，有固定干线和移动干线两种。铁路运输开拓在山坡露天矿和深凹露天矿的应用情况不相同。一、铁道开拓在山坡露天矿的应用在金属矿山中，一开始就从深凹露天矿进行开采是比较少的，基本上都是山坡露天矿开采，而后转为深凹露天矿开采。山坡露天矿铁路干线开拓的程序是，从地表向采矿场最高开采水平铺设铁路，形成全矿的运输干线，然后自上而下开采，运输干线即随上部台阶开采结束而逐步缩短。因此，研究干线的合理布置形式，以建立有效的开拓运输系统，是解决铁路运输开拓在山坡露天矿应用的首要问题。一、铁道开拓在山坡露天矿的应用干线的布置形式主要取决于露天矿的地形条件。其设置的位置，应保证在同时开采多个台阶的情况下，不因下部台阶的推进而切断上部台阶的运输联系；同时还要考虑到总平面布置的合理性和以后向深凹露天矿的过渡。在具体定线时，应能减少填、挖方工程量，并要具有良好的线路技术条件。当采场处于孤立山峰地形时，铁路干线通常呈折返式或直进一折返式，布置在不进行矿山工程的非工作山坡上。台阶的进车方式则根据山峰两侧的地形条件，采用单线环行、双侧交替进车或单侧进车的方式。一、铁道开拓在山坡露天矿的应用二、铁道开拓在深凹露天矿的应用 二、铁道开拓在深凹露天矿的应用采用铁路运输开拓时，首先要从地表向深部开采的第一个水平开掘露天沟道以铺设铁路运输干线。以后随着矿山工程的发展，铁路干线再逐步延深加长。露天矿开采终了时，运输干线才全部形成。深凹露天矿铁路运输开拓系统的形成，与矿山工程的发展有着紧密的联系。因为开拓沟线的位置随矿山工程的发展有固定和移动之分。1、固定沟线开拓 深凹露天矿的铁路干线一般都设置在露天矿边帮上，其布线方式因受露天矿平面尺寸的限制而常呈折返式。当折返沟线沿着露天开采境界内的最终边帮（非工作帮）设置时，则运输干线除向深部不断延深外，不作任何移动，故称固定沟线。右图为固定折返沟线开拓的矿山工程发展示意图：1、固定沟线开拓固定折返沟线开拓的主要优点是：全部折返沟均设在露天矿场的一帮，故开拓剥岩量少；在开采过程中，各水平的工作线基本固定，并且推进方向一致，生产工艺和生产管理都比较简单；可多水平同时工作，有利于均衡和调节生产剥采比。其主要缺点是：列车需在折返站停车换向或会让，故运行速度降低，使线路通过能力下降；必须设置一定长度的折返站，造成端帮剥岩量过多，而端帮剥岩又比较困难。为了克服上述缺点，可尽量减少折返站的数目，条件允许时，采用直进与折返的联合开拓方式。2、移动沟线开拓 出入沟不是从设计境界的最终位置上掘进，而是在采场内其他地点掘进，例如在矿石和围岩的接触处掘进出入沟。这时，掘完沟扩帮时，工作台阶上要保留出入沟，以保证上、下水平的运输联系。随着台阶的推进，出入沟向前移动，运输干线也向前移动，一直推到开采境界边缘，出入沟才固定下来。这种开拓方式就叫做移动沟线开拓。2、移动沟线开拓移动沟线开拓发展示意图 移动沟线开拓具有如下的特点：(1)开拓沟道设置在露天矿工作帮上，掘完沟后，通常有两个工作帮同时向上盘和下盘方向推进；(2)在开采过程中，为了保持上、下水平的运输联系，随着工作帮的推进，开拓沟道需要不断改变其位置；(3)由于沟道穿过工作台阶，因此在移动沟线区域内的工作台阶，被分成两个分台阶分别进行开采，与正常台阶开采的作业条件，有着明显的差异。即：在三角掌子区段内，开采的台阶高度是变化的；在开采“上三角掌子”时，挖掘机需要站在斜坡道上装载高度不等的爆堆，列车需在大坡道上起动和制动；同时，出入沟内干线需要经常移设，并在沟内增设装车线。与固定沟线开拓比较，移动沟线开拓具有如下的优点：(l)可以靠近矿体掘进出入沟和开段沟，能较快地建立起采矿工作线，减少基建剥离量，加快矿山建设速度，使矿山早日投产；(2)移动沟线一开始并不设置在固定的非工作帮上。因此，当矿床地质和工程水文地质情况尚未完全探清时，采用移动沟线开拓可在开采过程中加深了解和掌握，以便合理地确定露天采场的最终边坡角和开采境界，这就有可能避免由干边坡角过大或过小而造成资源和经济上的损失，以及由于改变开采境界而造成技术上的困难；(3)可以自由地选定开拓沟道的位置，有利于根据选择开采的要求来确定工作线推进方向，以减少开采过程中的矿石损失和贫化。由于移动沟线固有的作业特点带来了不利因素，其缺点有：(l)在设有移动沟线的工作台阶上，生产作业比较困难，例如在“三角掌子”的穿孔工作量成倍的增加，钻机生产能力明显下降，炸药消耗量增多，挖掘机装车效率和列车运输效率降低。从而使设备效率、劳动生产率、采剥成本等生产技术指标都较固定沟线开拓差些；(2)移动沟线占用的台阶工作平盘大，致使设有移动沟线一帮的台阶数减少，工作帮坡角相对地大为减缓，增加了超前剥离工程量；(3)由于干线经常移设，线路维修和移设的工程量很大，而且工作组织复杂化。对金属露天矿来说，一般是在下列情况下才考虑应用移动坑线开拓：(1)当矿床地质或水文地质勘探不清，而又必须立即进行矿山工程时；(2)对于急倾斜矿体，为了缩短露天矿建设期限，减少基建工程量时；(3)考虑以后必须进行扩建或改建的露天矿；(4)露天矿开采到最底部几个台阶时，由于底部平盘宽度不足，若采用固定沟线时，为了形成运输环行线，必须引起补充扩帮，增加剥岩量。此时，可改用移动沟线开拓，把沟线布置在工作帮上，运输线路不必绕到工作帮，从而免于增加扩帮工程量。第二节 公路运输开拓 露天沟道布置形式有三种基本形式：直进式沟线开拓；回返式沟线开拓；螺旋式沟线开拓。一、直进式沟线开拓 山坡露天矿，如果矿区地形比较简单，高差不大，则可把运输干线布置在山坡的一侧，并使之不回弯便开拓全部矿体，运输干线在空间呈直线形，故可视为直进式沟线开拓。一、直进式沟线开拓对于凹陷露天矿，当矿床埋藏较浅而又有足够的走向长度时，也可采用直进式开拓。一、直进式沟线开拓直进式公路开拓的优点：布线简单；沟道展线最短；汽车运行不回弯；行车方便；汽车运行速度快；运输效率高。因此，在条件允许的地方，应优先考虑使用这种开拓方式。二、回返式沟线开拓 当开采深度较大的深凹露天矿、或比较高大的山坡露天矿时，为了使公路开拓沟线达到所要开采的深度或高度，在布线时需要改变沟线的方向，通常每隔一个或几个水平回返一次，从而形成回返式沟线。二、回返式沟线开拓这种布线方式的特点是，开拓沟线布置在露天矿的一帮，汽车在具有一定曲线半径的回返线上改变运行方向。为了布置回返线路，需修建回返平台。这种开拓方式的主要优点是：容易布线，适用范围广，矿山工程发展简便，同时工作台阶数较多。其缺点是：当汽车经过曲线半径很小的回返平台时，需减速运行，并要求司机十分谨慎，从而降低了运输效率。三、螺旋式沟线开拓 当开采深露天矿时，为了避免采用行车困难的曲线半径，可使沟线从采矿场的一帮绕到另一帮，在空间呈螺旋状，故称螺旋沟线。螺旋沟线开拓的特点是：沟线设在露天矿场的四周边帮上，汽车在沟线内直进运行。三、螺旋式沟线开拓螺旋式沟线开拓的矿山工程发展示意图，其发展程序是：三、螺旋式沟线开拓矿山工程的发展就出现如下的两个特点：远离出人沟的台阶工作线部分应加速推进，从而形成以出入沟末端为固定点的扇形推进方式；出入沟成螺旋状环绕露天矿边帮向下延深，同时工作台阶数就不能超过露天矿场一周所能布置的出人沟数。工作线推进速度在其长度上变化不均，有效采掘工作线长度缩短，同时工作台阶数较少，新水平准备时间长，使露天矿生产能力受到限制，并常常增加提前剥岩量，因而限制了这种布线方式的普遍应用。四、移动沟线开拓方式 公路运输开拓也可以把沟线布置在工作帮上而成为移动沟线开拓方式，其开拓程序及特点与铁路移动沟线开拓相同。由于公路开拓不需要复杂的铁路工程，汽车机动灵活，沟线坡度大，“上下三角掌子”的长度相对较短，对采掘运输设备的影响相对较小，而且干线可以布置在爆堆上，故应用广泛。第三节 其他开拓方法 一、平硐溜井开拓 二、胶带运输机开拓 三、斜坡卷扬开拓 四、联合开拓法 一、平硐溜井开拓 平硐溜井开拓是借助开掘溜井和平硐来建立采矿场与地面间的运输联系。矿岩的运输不需要任何动力，而只靠自重沿溜井溜放至平硐再转运到卸载地点。它不能独立地完成露天矿的运输任务，而必须要与其他运输方式配合应用。平硐溜井开拓主要适用于山坡露天矿。采用这种开拓方式的矿山，一般都只用溜井溜放矿石，而废石则直接运至山坡排土场排弃，只有不能在山坡排土时，才用溜井溜放废石。为了减少溜井的掘进工程量，在有利的山坡地形条件下，上部可采用溜槽与溜井相接。南芬露天铁矿平硐溜井开拓系统示意图 1-开采境界,2-工作台阶,3-溜井,4-明溜槽,5-平硐,6-公路,7-地形等离线,8-卸矿平台,9-破碎机硐室,10检查天井 一、平硐溜井开拓平硐溜井开拓的优点：利用地形高差自重放矿，运输用低；缩短运输距离，减少了运输设备；可以用轻型设备开采生产规模较大的矿山。但是必须注意，应采取有效的措施，防止发生跑矿和堵塞，防止井壁磨损和崩落。二、胶带运输机开拓 铁路运输开拓的合理开拓深度比较小，一般认为不超过120-150m；汽车运输虽然具有机动灵活等优点，但为合理运距所限制，开拓深度也不能过大，例如采用载重量40 吨以下的汽车时，开拓深度不能超过150m。胶带运输机不受开采深度的限制。它是一种连续运输设备，有很高的运输能力。设备简单，制造容易、重量轻，可以自动化。从长远的观点来看，它是实现露天矿生产连续化和自动化的可行办法。因此，胶带运输机开拓已为国内外露天矿所采用。汽车-破碎机-胶带运输机运输开拓系统示意图 1-半固定破碎机,2-胶带运输机,3-转载设备,4-地面胶带运输机 三、斜坡卷扬开拓 斜坡卷扬开拓是在料坡道上利用提升设备转运货载。在露天矿场内的工作台阶和地表，则常需借助于其他运输方式建立联系。对于山坡露天矿，陡沟应设置在开采境界外，对深凹露天矿，为了缩短采场内运输距离和使沟道位置固定，一般将沟道设在端帮或非工作帮的两侧较为适宜。当露天矿最终边帮的坡度小于提升设备所允许的坡度时，沟道可以垂直边帮布置；反之，则应与边帮呈斜交布置。主要运输方式是钢绳提升。根据提升容器不同，提升方式可分串车提升和箕斗提升。蛾口铁矿上部开拓系统示意图 三、斜坡卷扬开拓主要优点是：运输坡度大；设备简单；经营费用较低；投资少；建设快。主要缺点有：机动灵活性差；运输环节多而互相制约；矿岩需要几次转载；管理工作复杂；庞大的采场转载站需要定期移设，影响生产，给新水平准备带来困难。因此，这种开拓方法在大型露天矿应用得很少。四、联合开拓法 联合开拓法是指同一个露天矿中，采用两种或两种以上的开拓方式共同建立地表与采矿场各工作水平之间运输联系的方法。其特点是，采矿场内的矿岩采用不同的运输方式接力的运至地面；而由一种方式转为另一种方式时，需要经过转载；发挥了各种运输方式的特长，应用甚广，尤其开采深度或高差很大的露天矿更具重要的意义。联合开拓法有多种多样，常见的有：铁路-公路联合开拓、公路-平硐溜井联合开拓、公路-箕斗提升联合开拓、公路-运输机运输联合开拓等等。第四节 掘沟工程 露天开采过程中，剥岩、采矿和新水平准备能否保持正常的超前关系，对露天矿生产影响极大，往往会因剥岩或新水平的准备跟不上，而不能持续生产。所谓新水平准备，即掘沟和扩帮，而其关键是掘沟速度。露天矿的沟道按其用途有两种，即用于开拓目的的出入沟和用于准备台阶工作线的开段沟。第四节 掘沟工程第四节 掘沟工程双壁沟-具有完整的梯形断面。单壁沟-只有一侧有壁，另一侧是敞开的。第四节 掘沟工程沟道的基本构成要素是沟的底宽、坡度、长度、坡面角和工程量，与运输方式、矿岩性质、台阶高度、装载设备及掘沟方法等因素有关。一般情况下，开段沟的底宽14-30m，出人沟底宽12-20m；在坚硬岩石中掘沟，其坡面角一般为55-70等。掘沟的方法有：铁路运输掘沟；汽车运输掘沟；无运输掘沟。一、铁路运输掘沟采用挖掘机装车时，铁路运输掘沟方法有平装车掘沟法和上装车掘沟法 平装车掘沟法多排深孔微差挤压爆破。调车时间长，挖掘机效率低，所以掘沟速度慢。上装车掘沟法须配备长臂电铲；不需要解体调车；爆破前后不需要拆铺轨道；掘沟效率高。二、汽车运输掘沟 汽车运输掘沟一般采用全断面一次掘进平装车掘沟法。调车方法有回返式、单线折返式及双线折返式等。三、无运输掘沟 这种掘沟法，主要用于掘进山坡露天矿的单壁沟。在陡山坡掘进单壁沟时，可用挖掘机将挖掘的岩石直接卸到下部山坡地带；在缓山坡掘进单壁沟时，可用半挖半填方式，将挖掘的岩石填到较低的地方，用作加宽沟底筑成路面。也可以采用暴力运搬。三、无运输掘沟第五节 露天开采境界的确定 因矿床的埋藏条件不同，有下列几种情况：1)矿床用露天开采剥离量太大，经济上不合理，而只能用地下开采；2)矿床上部适合露天开采，下部适合地下开采；3)矿床全部宜用露天开采或部分宜用露天开采，另一部分目前不宜开采。对于后两种情况，需要划定露天开采的合理界限，即确定露天开采境界。第五节 露天开采境界的确定露天开采境界，是由露天矿场的底平面、露天矿边坡和开采深度三个要素组成。第五节 露天开采境界的确定露天开采境界设计应包括：确定合理的确定露天矿底平面周界和露天矿最终边坡角、开采深度。对水平或近水平的矿床来说，合理确定露天矿场底平面周界是最主要的；对于地质条件复杂、岩层破碎、水文地质条件较差的矿床，如何确定露天矿的最终边坡角，以保证露天矿安全、经济地生产，就显得十分重要；对于倾斜和急倾斜矿床，主要课题是研究合理的开采深度。影响露天矿开采境界的因素影响露天矿开采境界的因素(1)自然因素:包括矿床埋藏条件(如矿体形态、大小、厚度、倾角等)，矿石和围岩性质，地形，矿山附近的河流、湖泊，工程地质和水文地质，矿石品位等。(2)技术组织因素:包括露天和地下开采的技术水平，装备水平，矿山附近的铁路、主要建筑物和构筑物等对开采境界的影响。(3)经济因素:包括基建投资、基建时间和达产时间，矿石的开采成本和销售价格，开采过程中矿石的贫化和损失，以及国民经济发展需要等。第五节 露天开采境界的确定剥离岩石量与采出矿石量之比，就叫做剥采比，也叫剥离系数，剥采比表示采出单位矿石量所需要剥离的岩石量，其单位为吨吨、m3m3 或m3吨。第五节 露天开采境界的确定平均剥采比(n平)是指露天矿最终境界范围内全部岩石量与矿石量之比。n平=Vp/Ap 境界剥采比(n境)是指露天矿境界扩大、深度增加时，所增加的岩石量与所增加的矿石量之比，n境=V/A生产剥采比(n生)是指某一生产时期的剥岩量与矿石量之比，n生=Vs/As 第五节 露天开采境界的确定经济合理剥采比(n经)是从经济角度考虑露天开采最大允许的剥采比。经济合理剥采比，通常按露天开采矿石总成本，不大于地下开采的矿石成本(或批发价格)来确定，即：N=(C地-a)/b第五节 露天开采境界的确定确定露天开采境界的方法常用境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则来确定露天开采的深度，即和以前，首先确定露天矿场底宽和最终边坡角。再用nj=n经的关系确定露天开采深度，最终确定出露天境界。http:/