露天開(kāi)采課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、 采礦工程專(zhuān)業(yè) 露天開(kāi)采課程設(shè)計(jì)露天開(kāi)采課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)陳慶凱 編制采 礦 工 程 研 究 所二一五年十月3333目 錄一、確定露天開(kāi)采境界的重要性1二、最終開(kāi)采境界確定的原則2三、最終開(kāi)采境界確定的步驟2四、露天開(kāi)采境界底部位置和最小底寬（底部周界）的確定31. 露天開(kāi)采境界底部位置32. 露天開(kāi)采境界底部寬度3五、選取露天礦邊坡角及臺(tái)階高度41. 確定露天礦邊坡角42. 確定露天礦臺(tái)階高度6六、確定露天礦最終開(kāi)采境界深度H71. 確定最終開(kāi)采境界深度72. 調(diào)整最終開(kāi)采底平面標(biāo)高11七、圈定最終開(kāi)采境界的底部周界12八、繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖121. 初步確定露天礦境界122. 繪制露天礦

2、開(kāi)采終了平面圖13九、計(jì)算并列出有關(guān)參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)表13十、露天開(kāi)采課程設(shè)計(jì)實(shí)例13任務(wù)書(shū)13附圖（地形地質(zhì)圖）：14露天開(kāi)采境界確定設(shè)計(jì)151. 確定露天礦最小底寬152. 選取露天礦最終邊坡角152.1選取臺(tái)階坡面角152.2確定臺(tái)階高度153. 確定露天礦開(kāi)采深度173.1 地質(zhì)橫剖面圖上的開(kāi)采深度173.2 確定最終開(kāi)采深度214. 繪制露天礦底部周界215. 繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖226. 繪制露天礦開(kāi)采分層平面圖237. 繪制露天礦最終開(kāi)采境界橫剖面圖298. 繪制露天礦最終開(kāi)采境界縱剖面圖309. 境界內(nèi)礦巖量表3010. 采場(chǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)表32參考文獻(xiàn)32露天開(kāi)采課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)-

3、露天開(kāi)采境界的確定一、確定露天開(kāi)采境界的重要性最終開(kāi)采境界是指開(kāi)采技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上合理的那部分地質(zhì)儲(chǔ)量，在空間上由底部周界、最終邊坡角和開(kāi)采深度所圈定的三維幾何體。露天礦境界的大小確定了露天礦采出礦量和剝離巖石量的多少，關(guān)系著礦床的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益，并影響著露天礦開(kāi)采程序和開(kāi)拓運(yùn)輸。最終開(kāi)采境界的確定主要包括最終邊坡（、）、底部周界和開(kāi)采深度三個(gè)部分。從充分利用礦物的角度來(lái)看，最終開(kāi)采境界應(yīng)包括盡可能多的地質(zhì)儲(chǔ)量。然而由于幾何約束的存在，開(kāi)采某部分的礦石必須在剝離該部分礦石上面一定范圍內(nèi)的巖石后才能實(shí)現(xiàn)。剝離巖石本身只能帶來(lái)資金的消耗，不會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收入。因此，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，存在一個(gè)使礦山

4、企業(yè)的總經(jīng)濟(jì)效益最佳的最終開(kāi)采境界。在具有競(jìng)爭(zhēng)性的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，礦山企業(yè)與其他行業(yè)的企業(yè)一樣，需要盈利才能維持和擴(kuò)大再生產(chǎn)，追求最大的經(jīng)濟(jì)效益是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下礦山企業(yè)的主要經(jīng)營(yíng)目標(biāo)之一。因此，最終開(kāi)采境界的確定是露天礦設(shè)計(jì)與規(guī)劃中的一項(xiàng)十分重要的工作，既是技術(shù)決策，又是經(jīng)濟(jì)決策。1、露天開(kāi)采境界對(duì)礦山生產(chǎn)的重要影響（1）生產(chǎn)規(guī)模和服務(wù)年限；（2）基建投資，投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)時(shí)間；（3）影響礦山經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（設(shè)備數(shù)量、礦山人員、礦山成本）（4）開(kāi)采境界位置和演化-采剝程序/生產(chǎn)能力/基建工程量-總體經(jīng)濟(jì)效果。2、影響露天開(kāi)采境界確定的因素（三個(gè)方面）（1）自然因素礦床埋藏條件，礦床勘探程度，儲(chǔ)量等級(jí)，礦巖

5、性質(zhì)，工程地質(zhì)，礦區(qū)地形（河流、湖泊等）。（2）經(jīng)濟(jì)因素礦石質(zhì)量與價(jià)值，原礦與精礦成本與價(jià)格，基建投資與建設(shè)期限，資金的時(shí)間效應(yīng)，國(guó)家、地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向等。（3）技術(shù)組織因素開(kāi)采技術(shù)水平與發(fā)展進(jìn)步趨勢(shì)（露天-地下），裝備水平，礦山附近交通條件，建構(gòu)筑物設(shè)備，制約與促進(jìn)其應(yīng)用推廣的技術(shù)組織條件等。二、最終開(kāi)采境界確定的原則最終開(kāi)采境界以境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比為主要原則。經(jīng)濟(jì)合理剝采比是指露天開(kāi)采單位礦石量在經(jīng)濟(jì)上允許的最大剝巖量。(1) 境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比原則。該原則的依據(jù)是，在開(kāi)采境界內(nèi)邊界層礦石的露天開(kāi)采費(fèi)用不超過(guò)地下開(kāi)采費(fèi)用，使全礦開(kāi)采的總費(fèi)用最低或是總盈利最多。(2

6、) 平均剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。該原則的依據(jù)是，用露天開(kāi)采境界內(nèi)全部?jī)?chǔ)量的總費(fèi)用不超過(guò)地下開(kāi)采該部分儲(chǔ)量的總費(fèi)用。該原則可以作為第（1）原則的補(bǔ)充。(3) 生產(chǎn)剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比。該原則的依據(jù)是，露天礦任一時(shí)期按正常作業(yè)的工作邊坡角進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)能力不超過(guò)地下開(kāi)采成本或允許成本。(4) 對(duì)于特厚大的經(jīng)濟(jì)合理剝采比很小的礦體或是價(jià)值不高的礦體，有時(shí)要根據(jù)礦床的勘探程度、產(chǎn)量和服務(wù)年限確定最終境界，如硅石、白云石、石灰石及特厚巨大的鐵礦床，主要根據(jù)服務(wù)年限和勘探程度確定合理的開(kāi)采深度。三、最終開(kāi)采境界確定的步驟（1）確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比nb；（2）確定露天礦最小底寬和位置；（3）選取

7、露天礦的最終邊坡角、；（4）確定露天礦開(kāi)采深度H（在橫斷面圖上或水平剖面圖上，一般用作圖法）；（5）調(diào)整礦體底部開(kāi)采標(biāo)高（縱斷面圖）；（6）修正開(kāi)采深度H（橫斷面圖）；（7）確定并繪制露天礦底部周界；（8）修正（橫斷面圖）；（9）繪制平臺(tái)（橫斷面圖）；（10）投影平臺(tái)（平面圖）；（11）開(kāi)拓系統(tǒng)定線、布線、移線（平面圖）；（12）修正平臺(tái)（橫斷面圖）；（13）繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖；（14）計(jì)算/列出有關(guān)參數(shù)/技術(shù)指標(biāo)表。四、露天開(kāi)采境界底部位置和最小底寬（底部周界）的確定1. 露天開(kāi)采境界底部位置露天開(kāi)采境界底部位置不僅決定了最終邊坡的位置，而且還涉及開(kāi)采境界內(nèi)礦、巖量的多少及其比例的大小

8、，每個(gè)開(kāi)采境界深度方案，存在著使平均剝采比最小的境界底部位置。因此，露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)應(yīng)考慮下列因素來(lái)確定露天開(kāi)采境界底部位置：（1） 對(duì)均質(zhì)礦床，使平均剝采比最??；對(duì)非均質(zhì)礦床，使開(kāi)采效益最佳。（2） 使最終邊坡避開(kāi)不良工程地質(zhì)地段。（3） 根據(jù)礦山品位分布，使采場(chǎng)的礦石質(zhì)量最高。（4） 使露天開(kāi)采境界與周邊現(xiàn)有保護(hù)對(duì)象保存足夠的安全距離。相似形境界是平均剝采比最小的理論境界，對(duì)于礦體水平厚度大于開(kāi)采境界底部寬度的礦床，確定其露天開(kāi)采境界底部位置時(shí)可作為參考。2. 露天開(kāi)采境界底部寬度露天開(kāi)采境界底部寬度可根據(jù)礦體賦存條件、裝備水平確定和調(diào)整。確定和調(diào)整原則在保證技術(shù)條件下，使開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效益最佳

9、。露天礦的最小底寬，應(yīng)滿(mǎn)足采掘設(shè)備在底部正常運(yùn)行于安全作業(yè)的條件，一般不應(yīng)小于開(kāi)段溝的底寬。目前我國(guó)絕大多數(shù)礦山以自卸式汽車(chē)運(yùn)輸為主，采用折返式調(diào)車(chē)時(shí)，最小底寬用下式計(jì)算。 （1）式中 汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑，m； 汽車(chē)寬度，m； e汽車(chē)距邊坡的安全距離，m； Lc汽車(chē)長(zhǎng)度，m。當(dāng)采用回返式調(diào)車(chē)時(shí)，則： （2）在確定開(kāi)采境界時(shí)，若礦體厚度小于最小底寬，底平面按最小底寬繪制；若礦體厚度大于最小底寬不多，則以礦體厚度為最低水平底寬；若礦體寬度遠(yuǎn)大于最小底寬，露天礦底的位置主要以境界內(nèi)可采礦量盡量大而剝巖量最小確定之。五、選取露天礦邊坡角及臺(tái)階高度1. 確定露天礦邊坡角 最終邊坡角的選取，對(duì)剝巖量影響很大

10、。邊坡角過(guò)小，將增加剝巖量，使剝采比增大，從經(jīng)濟(jì)效果來(lái)考慮，希望邊坡角盡可能大些。然而，過(guò)大的邊坡角將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，嚴(yán)重影響礦山的正常生產(chǎn)。因此，露天礦的最終邊坡角，要同時(shí)滿(mǎn)足安全穩(wěn)定條件和開(kāi)采技術(shù)條件。由于邊坡穩(wěn)定受巖體物理力學(xué)性質(zhì)，地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、爆破振動(dòng)效應(yīng)等一系列因素的影響，盡管目前有許多數(shù)學(xué)計(jì)算方法（如二維、三維極限平衡計(jì)算法，有限元分析法，概率統(tǒng)計(jì)分析法等初始邊坡優(yōu)化設(shè)計(jì)方法），以及借助于數(shù)學(xué)模型和電算程序來(lái)提供計(jì)算數(shù)據(jù)，但在實(shí)際應(yīng)用中還不夠完善。因此，礦山設(shè)計(jì)選取邊坡角時(shí)，多采用類(lèi)比法，即參照類(lèi)似礦山的實(shí)際資料選取。工程地質(zhì)條件復(fù)雜的礦山，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)，由研究部門(mén)通過(guò)系統(tǒng)

11、的工程地質(zhì)調(diào)查后，用計(jì)算方法確定。所謂類(lèi)比法，即設(shè)計(jì)部門(mén)根據(jù)工程實(shí)踐，按照組成邊坡巖體的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、邊坡高度及其形狀、開(kāi)采年限等因素，由大量的統(tǒng)計(jì)資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)表并結(jié)合設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)選取邊坡角的方法。表5-3所列邊坡角，為冶金礦山設(shè)計(jì)部門(mén)用類(lèi)比法初選邊坡角時(shí)的經(jīng)驗(yàn)參考值。在確定境界后的最終邊坡角與用類(lèi)比法選定的最終邊坡角應(yīng)該一致，相差不能太大。如果前者比后者小，則可采取臺(tái)階并段技術(shù)手段，增大最終邊坡角，使其達(dá)到初選值；如果前者比后者小，則應(yīng)通過(guò)加寬安全平臺(tái)或清掃平臺(tái)或運(yùn)輸平臺(tái)寬度的方法，減小最終邊坡角，使其與初選值相近或相等。表5-1 邊坡角初選時(shí)的經(jīng)驗(yàn)參考值露天開(kāi)采境界的實(shí)際邊坡角取

12、決于最終邊坡組成。設(shè)露天開(kāi)采境界深度，即最終邊幫高度為H，最終邊坡角為，最終臺(tái)階坡面角為。按幾何關(guān)系，最終邊幫水平投影的寬度應(yīng)為最終邊幫上所有臺(tái)階坡面水平投影的總寬度與所有臺(tái)階平臺(tái)的總寬度L2之和，由此可得： （3）顯然，依上式確定的最終邊坡角不得大于所選取的上限值，也不宜過(guò)??；否則，需對(duì)某些平臺(tái)的寬度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。上述按安全條件和技術(shù)條件確定的最小邊坡角，便是露天礦的最終邊坡角。不過(guò)，對(duì)緩傾斜礦體來(lái)說(shuō)，若邊坡角大于礦體傾角，則最終邊坡角應(yīng)沿礦體下盤(pán)布置，以便充分采出下盤(pán)礦石。2. 確定露天礦臺(tái)階高度露天礦的臺(tái)階高度取決于生產(chǎn)規(guī)模、挖掘設(shè)備作業(yè)技術(shù)參數(shù)和開(kāi)采的選別性。臺(tái)階高度是露天礦開(kāi)采重要

13、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，直接影響穿孔、鏟裝等露天開(kāi)采生產(chǎn)工藝的效率和礦山經(jīng)濟(jì)效益。臺(tái)階高度大，臺(tái)階數(shù)目減少，有利于降低成本，但露天邊坡穩(wěn)定性降低，因此，必須綜合考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全因素，確定合理的臺(tái)階高度。一般來(lái)講，生產(chǎn)規(guī)模越大，臺(tái)階高度也越高。生產(chǎn)有力小，臺(tái)階高度也不易過(guò)高。開(kāi)采選別性是指在開(kāi)采過(guò)程中能夠?qū)⒉煌肺缓皖?lèi)型的礦石及廢石進(jìn)行區(qū)分開(kāi)采的程度。以金礦為例，往往需要對(duì)于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的高品位礦、低品位礦、硫化礦、氧化礦及廢石進(jìn)行區(qū)分開(kāi)采，運(yùn)往各自的目的地。一個(gè)臺(tái)階在垂直方向上是不可分采的。臺(tái)階高度越大，開(kāi)采選別性越差。開(kāi)采對(duì)選別性要求較高的礦床時(shí)，應(yīng)選取較小的臺(tái)階高度。黑色金屬礦床的品位變化較小、礦

14、體形態(tài)較為規(guī)則、礦物價(jià)值低，對(duì)選別性要求較低，臺(tái)階高度一般大于10m，以1215m最為常見(jiàn)。大多數(shù)貴重金屬礦床的特征恰恰相反，故臺(tái)階高度一般要小一些。 (1) 平裝車(chē)時(shí)的臺(tái)階高度平裝車(chē)即運(yùn)輸設(shè)備與挖掘機(jī)在同一水平工作。從保證安全的角度出發(fā)，挖掘不需要預(yù)先破碎的松散軟巖時(shí)，臺(tái)階高度不應(yīng)大于挖掘機(jī)的最大挖掘高度；挖掘爆堆時(shí)，當(dāng)爆堆礦巖松碎、均勻、無(wú)粘結(jié)性且不需要分別采掘時(shí)，爆堆高度可以是挖掘機(jī)最大挖掘高度的1.2-1.3倍。為提高挖掘機(jī)的滿(mǎn)斗程度，松軟礦巖的臺(tái)階高度和堅(jiān)硬礦巖的爆堆高度，不應(yīng)低于挖掘機(jī)推壓軸高度（Hr）的2/3。當(dāng)采用平裝車(chē)時(shí)，爆堆高度一般應(yīng)滿(mǎn)足： （m） （4） （m） （5）工

15、作面高度是實(shí)體工作面高度（即臺(tái)階高度ht），它和爆堆高度之間的關(guān)系，與被爆礦巖的性質(zhì)和爆破方法等因素有關(guān)。通常用下式表示： （6）式中，kb-與礦巖的性質(zhì)和爆破方法等因素有關(guān)。在松動(dòng)爆破時(shí)： kb=1.10-1.15；在有一定拋擲時(shí)：kb=1.20-1.50；當(dāng)爆破無(wú)大塊且較均勻松散時(shí)：kb=2.50-2.70；當(dāng)用擠壓爆破時(shí)可能出現(xiàn)kb1。 (2) 上裝車(chē)時(shí)的臺(tái)階高度 上裝車(chē)即運(yùn)輸設(shè)備位于挖掘機(jī)所在臺(tái)階的上部平盤(pán)。為使礦巖裝入上平盤(pán)的運(yùn)輸設(shè)備，臺(tái)階高度應(yīng)根據(jù)挖掘機(jī)最大卸載高度（Hxmax）和最大卸載半徑（Rxmax）來(lái)確定。上裝車(chē)時(shí)，工作面高度為： （m） （7）式中，Hc自運(yùn)輸設(shè)備堆裝的物

16、料上緣到運(yùn)輸線基底水平的垂直距離，m； e 卸載時(shí)斗底下緣和運(yùn)輸設(shè)備堆裝的物料上緣之間的安全距離，m；一般e=0.5-1.0m。上裝車(chē)時(shí)，值的確定還要考慮挖掘機(jī)的卸載半徑?？砂聪率接?jì)算： （m） （8）式中，c線路中心線到臺(tái)階坡頂線或是坡底線的安全距離，一般為2.0-3.0m； 臺(tái)階剖面角，。因此，上裝車(chē)時(shí)所能達(dá)到的工作面高度為上兩式計(jì)算結(jié)果的較小值。六、確定露天礦最終開(kāi)采境界深度H露天開(kāi)采境界深度的確定分兩步，首先是在各地質(zhì)橫剖面圖上分別確定開(kāi)采境界合理深度，然后在地質(zhì)縱剖面圖上調(diào)整開(kāi)采境界底部深度。1. 確定最終開(kāi)采境界深度依據(jù)礦體走向長(zhǎng)度的不同和礦體形態(tài)、賦存條件的變化，露天礦山開(kāi)采深度

17、的確定可以用以下三種方法。(1)橫剖面上面積比法確定長(zhǎng)礦體的合理開(kāi)采深度參照?qǐng)D1所示，面積比法的設(shè)計(jì)步驟如下：圖1橫剖面面積比法確定合理開(kāi)采深度示意圖第一步：根據(jù)開(kāi)采與運(yùn)輸設(shè)備的規(guī)格、作業(yè)形式、設(shè)備兩側(cè)的安全距離等，選定最終開(kāi)采境界的最小底寬Bmin，并根據(jù)邊幫巖體的穩(wěn)定性確定上下盤(pán)最終邊坡角、。 第二步：在每一地質(zhì)橫剖面圖上確定出若干深度方案，當(dāng)?shù)V體形態(tài)簡(jiǎn)單時(shí)，可少取一些深度方案；否則，應(yīng)在境界剝采比變化大的地方多增加一些深度方案。 第三步：對(duì)于某一剖面上的深度方案Hi，在Hi水平處以選定的最小底寬確定出該開(kāi)采深度的境界底線位置ab，從a、b 兩點(diǎn)分別以上、下盤(pán)境界邊坡角、畫(huà)上、下盤(pán)邊坡線b

18、c、ad，c、d分別為上盤(pán)邊坡線和下盤(pán)邊坡線與地表的交點(diǎn)。假設(shè)bc線交礦體上盤(pán)界線于e點(diǎn)。 第四步：從Hi水平開(kāi)始向上減少H高度（H通常取一個(gè)開(kāi)采臺(tái)階的高度），在Hi1水平處以同樣的方法作出開(kāi)采境界線 cbad，cb交礦體上盤(pán)界線于e點(diǎn)。 第五步：求出自Hi1水平降深到Hi水平后所需開(kāi)采的廢石面積W與可能采出的礦石面積O，其中W為廢石多邊形ccee與ddaa的面積之和，O為礦石多邊形ebaabe的面積。 第六步：求算Hi開(kāi)采深度的境界剝采比Ri，Ri = W/O。 第七步：若Ri Rb，則Hi水平即為該地質(zhì)橫剖面圖上最佳的開(kāi)采境界深度；否則，重復(fù)第三至第六步，試算其他深度方案，直至Ri Rb成

19、立。(2)橫剖面上線段比法確定長(zhǎng)礦體的合理開(kāi)采深度 地質(zhì)橫剖面上的線段比是面積比的一種簡(jiǎn)化形式，當(dāng)?shù)V體走向較長(zhǎng)，且礦體形態(tài)變化不大時(shí)，可運(yùn)用線段比來(lái)代替面積比，這樣既可保證設(shè)計(jì)工作具有一定的精度，又免除了求算面積的工作。參照?qǐng)D2所示，具體的設(shè)計(jì)步驟如下：daHi -2BminHi + 1Hi Hi - 1H2H1cbgfabeDHabh圖2 橫剖面線段比法確定合理開(kāi)采深度示意圖第一步：根據(jù)開(kāi)采與運(yùn)輸設(shè)備的規(guī)格、作業(yè)形式、設(shè)備兩側(cè)的安全距離等，選定最終開(kāi)采境界的最小底寬Bmin，并根據(jù)邊幫巖體的穩(wěn)定性確定上下盤(pán)最終邊坡角、。 第二步：在每一地質(zhì)橫剖面圖上結(jié)合礦體的賦存形態(tài)確定出若干個(gè)開(kāi)采深度方案

20、。 第三步：對(duì)于某一剖面上的深度方案Hi，在Hi水平處以選定的最小底寬Bmin和上、下盤(pán)最終邊坡角、作出該水平的開(kāi)采境界線cbad。 第四步：從Hi水平向上升高H，在Hi-1水平處以選定的最小底寬Bmin和上、下盤(pán)最終邊坡角、，作境界cbad。 第五步：從c點(diǎn)、d點(diǎn)和e點(diǎn)分別作aa的平行線交Hi水平線于g、f和h點(diǎn)； 第六步：計(jì)算Hi水平的境界剝采比Ri： 第七步：若Ri Rb，則Hi為該剖面上最佳開(kāi)采水平；否則，按相同步驟試算其他的深度方案。(3)水平剖面上面積法確定短礦體的開(kāi)采深度 對(duì)于走向較短的礦體，其端部的巖石量對(duì)境界剝采比影響很大，此時(shí)水平剖面圖能較好地反映礦體的賦存特點(diǎn)和形態(tài)，所以

21、宜采用水平剖面面積法確定短露天礦的最佳開(kāi)采深度。參照?qǐng)D3，具體的確定步驟如下：圖3短露天礦水平剖面示意圖 第一步：選擇幾個(gè)深度方案，基于地質(zhì)勘探線剖面圖繪制出每一深度方案所在水平處的平面圖（可以根據(jù)地形地質(zhì)圖和勘探線剖面圖繪制）。 第二步：在各開(kāi)采深度的平面圖上，依據(jù)礦體形態(tài)、運(yùn)輸設(shè)備的要求確定出該水平的底部周界，再根據(jù)境界底部周界與最終邊坡角確定出各地質(zhì)勘探線剖面圖上的相應(yīng)開(kāi)采境界(圖4中的a、b、c、d、e和f點(diǎn)）。 第三步：將各地質(zhì)勘探線剖面圖上的地面境界點(diǎn)投影到帶有底部周界的平面圖上，依次連接地面境界點(diǎn)，圈定出礦體上下盤(pán)兩側(cè)的地表境界線(圖3中IV號(hào)勘探線上的a、b、c、d、e和f點(diǎn)）

22、。 第四步：為了確定礦體端部的開(kāi)采境界線需要切割出若干個(gè)端部輔助剖面。如圖5所示。在各輔助剖面上，依據(jù)端部境界邊坡角確定出地表境界點(diǎn)（圖5中m點(diǎn)），將該點(diǎn)投影到水平剖面圖上，依次連接各輔助剖面的地表境界點(diǎn)，即形成了端部開(kāi)采境界(圖3中的L線）；圖4 勘探線IV剖面圖圖5 11 端部輔助剖面圖 第五步：在水平平面圖上，根據(jù)確定出的地表境界內(nèi)（圖3中L）所包含的礦石面積與巖石面積，運(yùn)用面積比法計(jì)算出境界剝采比Ri： 第六步：若Ri Rb，則該開(kāi)采深度為最佳開(kāi)采深度；否則，按相同步驟試算其他的深度方案。2. 調(diào)整最終開(kāi)采底平面標(biāo)高采用平面面積法確定出的短礦體的開(kāi)采底平面標(biāo)高，一般不需另行調(diào)整。但對(duì)采

23、用橫剖面法確定出的長(zhǎng)礦體的開(kāi)采深度，需要進(jìn)行縱向底平面標(biāo)高的調(diào)整，一般步驟為：第一步：將在各橫剖面上確定出的最佳開(kāi)采深度投影到縱剖面圖上（圖6），連接各開(kāi)采深度點(diǎn)，得到境界在縱剖斷圖上的理論開(kāi)采深度。第二步：調(diào)整縱剖面上的開(kāi)采深度。調(diào)整時(shí)依據(jù)的原則是：當(dāng)縱剖面上的各理論開(kāi)采深度點(diǎn)相差不大時(shí)，境界底可設(shè)計(jì)為同一標(biāo)高；當(dāng)?shù)V體埋藏深度沿礦體走向變化較大時(shí)，境界底可調(diào)整成階梯形。調(diào)整時(shí)，應(yīng)使縱剖面圖上調(diào)整后底平面標(biāo)高線以上增加的總面積與其下減少的總面積近似相等。調(diào)整后，最終境界內(nèi)的平均剝采比應(yīng)小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，最終境界底平面的縱向長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足最短運(yùn)輸線路的長(zhǎng)度要求。圖6在地質(zhì)縱斷面圖上調(diào)整露天礦底平面

24、標(biāo)高七、 圈定最終開(kāi)采境界的底部周界無(wú)論是長(zhǎng)露天礦還是短露天礦，調(diào)整后的開(kāi)采深度往往不再是最初方案的深度，因此需要重新繪制底部周界，參照?qǐng)D7所示，境界底部周界的圈定的一般步驟如下：圖7 底部周界的圈定（1） 按調(diào)整后的露天開(kāi)采深度，繪制該水平的地質(zhì)分層平面圖；（2） 在各橫剖面，縱剖面，輔助剖面圖上，按所確定的露天開(kāi)采深度繪出境界；（3） 將各剖面圖上露天礦底部周界投影到分層平面圖上，連接各點(diǎn)，得出理論上的底部周界（圖7上的虛線）（4） 為了便于采掘運(yùn)輸，初步得出的理論周界。尚需進(jìn)一步修整。修整的原則是：1） 底部周界要盡量平直，彎曲部分要滿(mǎn)足運(yùn)輸設(shè)備對(duì)曲率半徑的要求；2） 露天礦底的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)

25、足運(yùn)輸線路的要求，特別是采用鐵路運(yùn)輸?shù)牡V山，其長(zhǎng)度保證列車(chē)正常出入工作面。 這樣得出的底部周界，就是最終的設(shè)計(jì)周界，如圖7的粗實(shí)線所示。八、繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖1. 初步確定露天礦境界(1) 準(zhǔn)備地形圖，底部邊界圖。將露天礦底部邊界投影到帶有等高線的地形圖上，標(biāo)注底標(biāo)高并核準(zhǔn)平面坐標(biāo)位置，隱去底部境界內(nèi)地形線。(2) 繪制各分層邊界。根據(jù)各橫斷面圖、縱斷面圖和端幫圖，以選定的露天礦階段高度為間隔，從露天礦底部邊界向上依次將各階段點(diǎn)投影到初步境界圖上。(3) 將同一水平連線，繪制成各臺(tái)階坡底線構(gòu)成的露天礦最終境界，同時(shí)需隱去境界內(nèi)地形線。顯然，低于地表標(biāo)高的臺(tái)階坡底線在平面圖上是閉合的，局部

26、高于地表標(biāo)高的坡底線是敞開(kāi)或是斷續(xù)的，斷點(diǎn)處應(yīng)與地形等高線相連。2. 繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖(1) 根據(jù)選定的露天礦主要構(gòu)成要素（臺(tái)階高度、平臺(tái)寬度、臺(tái)階坡面角和開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)布置方案），在底平面圖上定線，添加運(yùn)輸?shù)缆?，繪制坡頂線和各種平臺(tái)。(2) 在兩相鄰階段間按道路技術(shù)要求繪制連接坡道（斜坡道），形成露天礦終了平面圖。(3) 調(diào)整境界。用平均剝采比校核NpNjh，可依據(jù)金屬種類(lèi)分別把握尺度，貴金屬或是稀有金屬小型礦山，為了盡量使露天礦開(kāi)采時(shí)礦石的貧化損失，可取高限值，大宗金屬或工業(yè)礦物則取低限值。如果差距較大，尚需從選定深度開(kāi)始進(jìn)行調(diào)整。九、計(jì)算并列出有關(guān)參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)表十、露天開(kāi)采課程設(shè)

27、計(jì)實(shí)例任務(wù)書(shū)某鐵礦礦石品位為45%，密度3.4t/m3，礦體上盤(pán)為灰?guī)r，f=10-12；礦體下盤(pán)為閃長(zhǎng)巖，f=12-14，巖石密度2.7t/m3。該公司現(xiàn)有設(shè)備情況如下：直徑為150mm的潛孔鉆機(jī)，斗容量為1m3的電鏟和10t的自卸式汽車(chē)。經(jīng)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)合理剝采比為7m3/m3（5.56t/t）。根據(jù)已有的條件，試做露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)，并繪制終了平面圖及相應(yīng)的分成平面圖和剖面圖。附圖（地形地質(zhì)圖）：某鐵礦區(qū)20線勘探平面圖，1:1000（見(jiàn)地形地質(zhì)圖.dwg）；某鐵礦區(qū)24線勘探平面圖，1:1000（見(jiàn)地形地質(zhì)圖.dwg）；某鐵礦區(qū)28線勘探平面圖，1:1000（見(jiàn)地形地質(zhì)圖.dwg）；某鐵礦區(qū)地

28、形圖，1:1000（見(jiàn)地形地質(zhì)圖.dwg）；某鐵礦礦體縱投影圖，1:1000(露采課程設(shè)計(jì)縱剖面圖.dwg)露天開(kāi)采境界確定設(shè)計(jì)1. 確定露天礦最小底寬汽車(chē)運(yùn)輸，并采用回返式調(diào)車(chē)方式，則其底寬為： 式中 Bmin露天礦最小底寬，m； Rc min汽車(chē)最小轉(zhuǎn)彎半徑，m； bc汽車(chē)寬度，m； e汽車(chē)距邊坡的安全距離，m，e = 1.01.5m。由文獻(xiàn)1附1.3.8自卸汽車(chē)表附-1-55 可得汽車(chē)參數(shù)如表1.1。表1.1 自卸汽車(chē)參數(shù)型號(hào)載重/t最小轉(zhuǎn)彎半徑/m最大爬坡能力/%外形尺寸（長(zhǎng)寬高）/mmQQ562107.827.5650025472800得出，故取最小底寬為21m。設(shè)計(jì)中國(guó)產(chǎn)汽車(chē)爬坡能

29、力選用8%以下，進(jìn)口汽車(chē)選用12%以下。本設(shè)計(jì)選用8%。2. 選取露天礦最終邊坡角2.1選取臺(tái)階坡面角及最終邊坡角由圍巖性質(zhì)上盤(pán)為灰?guī)r，=10-12；下盤(pán)為閃長(zhǎng)巖，=12-14，參考文獻(xiàn)2表5-3按非工作坡面角確定角度，取上盤(pán)臺(tái)階坡面角為70，下盤(pán)臺(tái)階坡面角為75。依據(jù)圍巖性質(zhì)，查表5-1，選取最終邊坡角，上、下盤(pán)及端幫均為46。2.2確定臺(tái)階高度參考文獻(xiàn)1附1.1.2潛孔鉆機(jī)及沖擊器，表附-1-6，得到潛孔鉆機(jī)參數(shù)表2.1。表2.1 150mm潛孔鉆機(jī)參數(shù)型號(hào)鉆孔直徑/mm鉆孔深度/m推進(jìn)行程/m鉆桿直徑/mm鉆桿長(zhǎng)度/mK591339 參考文獻(xiàn)1附1.2.1挖掘機(jī)

30、表附-1-16，得到1m3電鏟參數(shù)如表2.2。表2.2 單斗挖掘機(jī)參數(shù)型號(hào)鏟斗容量/m3最大提升量/t動(dòng)臂長(zhǎng)度/m最大挖掘半徑/m最大挖掘高度/m最大卸載半徑/m最大卸載高度/mW10021.015206.89.888.75.5故采用平裝車(chē)方式裝載，確定臺(tái)階高度為8m，每隔2到3個(gè)臺(tái)階設(shè)置一個(gè)清掃平臺(tái)，根據(jù)礦體深度，初步確定臺(tái)階數(shù)為9。暫不考慮運(yùn)輸平臺(tái)的影響，并且已確定安全平臺(tái)寬3m，清掃平臺(tái)寬6.5m，運(yùn)輸平臺(tái)寬12m。如圖2.1，得出理論上上盤(pán)邊坡角為513155”，下盤(pán)邊坡角為55356”。上盤(pán)邊坡角調(diào)整為52，考慮到礦體傾角比較緩，此處下盤(pán)邊坡角調(diào)整為45，調(diào)整示意圖如圖2.2所示。實(shí)

31、際上由于運(yùn)輸?shù)缆返拇嬖?，最終邊坡角要變緩，但不能小于所選取的46。如果小于46，則應(yīng)采取并段技術(shù)措施，使其增大到46。圖2.1 調(diào)整前邊坡角圖2.2 調(diào)整后最終邊坡角3. 確定露天礦開(kāi)采深度3.1 地質(zhì)橫剖面圖上的開(kāi)采深度如圖3.1，為20線上的開(kāi)采深度，計(jì)算各開(kāi)采深度的境界剝采比有：圖3.1 礦區(qū)20線勘探剖面圖開(kāi)采深度 根據(jù)各開(kāi)采深度境界剝采比繪制出關(guān)系曲線，圖3.2所示，確定礦區(qū)20線開(kāi)采深度為-23m。圖3.2 礦區(qū)20線剝采比關(guān)系曲線同樣，如圖3.3，為24線上的開(kāi)采深度，計(jì)算出各深度境界剝采比，并根據(jù)各深度境界剝采比的關(guān)系以及經(jīng)濟(jì)合理剝采比，確定出開(kāi)采深度。在圖3.3 中，24線上

32、各開(kāi)采境界剝采比為：圖3.3 礦區(qū)24線勘探剖面圖開(kāi)采深度根據(jù)各開(kāi)采深度境界剝采比繪制關(guān)系曲線，如圖3.4所示，確定24線開(kāi)采深度為-32m。圖3.4 礦區(qū)24線剝采比關(guān)系曲線由圖3.5可知，28線各開(kāi)采境界剝采比為： 圖3.5 礦區(qū)28線勘探剖面圖開(kāi)采深度根據(jù)各層境界剝采比繪制出剝采比關(guān)系曲線，如圖3.6所示，確定28線開(kāi)采深度為-12m圖3.6 礦區(qū)28線剝采比關(guān)系曲線 綜上，20線開(kāi)采深度為-23m，24線開(kāi)采深度為-32m，28線開(kāi)采深度為-12m。3.2 確定最終開(kāi)采深度 將地質(zhì)橫剖面圖上各勘探線開(kāi)采深度投影到地質(zhì)縱剖面圖上，并根據(jù)使少采出的礦石量與多采出的礦石量基本均衡，并讓剝采比

33、盡可能小的原則將露天礦礦底調(diào)整到同一標(biāo)高上，如圖3.7所示。 根據(jù)調(diào)整原則調(diào)整礦底后，確定最終開(kāi)采深度為-24m，同時(shí)得到小礦體開(kāi)采深度為+8m。圖3.7 礦體最終開(kāi)采深度標(biāo)高4. 繪制露天礦底部周界 根據(jù)-24水平礦體，并滿(mǎn)足最小底寬的要求，作出露天礦底部周界如圖4.1所示：圖4.1 露天礦底部周界5. 繪制露天礦開(kāi)采終了平面圖 露天礦開(kāi)采終了平面圖,見(jiàn)圖5.1所示：圖5.1 某礦露天礦開(kāi)采終了平面圖6. 繪制露天礦開(kāi)采分層平面圖露天礦開(kāi)采分層平面圖,如圖6.1至圖6.10所示：圖6.1 -24m分層平面圖圖6.2 -16m分層平面圖圖6.3 -8m分層平面圖圖6.4 0m分層平面圖圖6.5

34、 +8m分層平面圖圖6.6 +16m分層平面圖圖6.7 +24m分層平面圖圖6.8 +32分層平面圖圖6.9 +40m分層平面圖圖6.10 +48分層平面圖 7. 繪制露天礦最終開(kāi)采境界橫剖面圖由下圖計(jì)算得到最終邊坡角上盤(pán)為44194（+8m以下）和455539(+8m以上)，下盤(pán)最終邊坡角為46358。圖7.1 某露天礦最終開(kāi)采境界橫剖面圖8. 繪制露天礦最終開(kāi)采境界縱剖面圖由下圖得到左端幫最終邊坡角為46822，右端幫最終邊坡角為44350。圖8.1 某露天礦最終開(kāi)采境界縱剖面圖9. 境界內(nèi)礦巖量表表9.1某露天礦各分層平面礦巖面積開(kāi)采水平（m）礦面積（）礦巖面積（）礦量(t)礦巖總量(t

35、)4048008861.2856179900.6220402215.321444975.155532402122.445643027.372835264.6964336083.2348326693.728540993.435924326693.728538516.814360415.8556299556.2036248410.235436372.236616248410.235433977.687471178.8408259689.1752169384.465830944.60648168280.512026703.206464113.0128199609.227687747.74122319

36、9.1005087747.741218891.094554365.0568141242.110805843.523016419.4332-805843.523014780.285039674.1368105192.7760-84075.011211517.9090-16-84075.01128698.581621346.044862087.5920-162928.92446823.3164-24-162928.92445660.274616761.697635408.6044-241261.52303190.5230表9.2某露天礦境界內(nèi)礦巖量表境界內(nèi)礦巖量表分層礦量巖量礦巖總量累計(jì)礦量累計(jì)巖量分層剝采比（t/t）mtmtmtmtmt408861.285639875.7852171039.3364461806.2083179900.6220501681.20838861.285639875.7852171039.3364461806.208311.583235264.6964158691.1338300818.5384812210.0537336083.2348970901.187544125.9820198566.919471857.87481274016.2625.122460415.8556271871.3502239140.348064