采礦學課件第08章-露天采礦工藝

1、8 露天采礦工藝7/26/202218.1 露天開采的基礎知識8.1.1 礦床的開采方法 金屬礦床的開采可分為三種: (1)露天開采； (2)地下開采； (3)其他方法開采。 我國露天開采的比重，據(jù)統(tǒng)計鐵礦占87%，有色金屬占50%，化工原料占70.7%，建筑材料近100%，煤炭不中3%。7/26/20222露天開采與地下開采比較之優(yōu)點：（1）建設速度快；（2）勞動生產(chǎn)率高；（3）開采成本低；（4）礦石損失貧化??；（5）作業(yè)條件好，生產(chǎn)安全可靠。露天開采與地下開采比較之缺點：（1）初期投資大；（2）環(huán)保能力差；（3）工作條件受氣候影響較大。7/26/20223 露天開采分類： 露天開采分為機械

2、開采和水力開采兩種類型。 機械開采主要用于堅硬巖石，是采用一定的采掘運輸設備的機械開采。 水力開采多用于開采松軟的砂礦和土狀礦床，是用水槍放出的高壓水流沖采礦石并用水力沖采。 露天采場構(gòu)成要素見圖8-1。7/26/20224 圖8-1 露天采場構(gòu)成要素1-工作平盤；2-安全平臺；3-清掃平臺；4-運輸平臺；、-最終邊（幫）坡角；-工作幫坡角7/26/20225 露天采場：露天開采所形成的采坑、臺階和露天溝道的總和稱為露天采場，是露天開采、設備及人員工作的場所。 山坡露天礦：位于地表封閉圈以上的露天采場，稱為山坡露天礦。 深凹露天礦：位于地表封閉圈以下的露天采場，稱為深凹露天礦。 臺階：也叫階段

3、，是指露天礦開采時為適應采掘運輸設備正常作業(yè)的要求，將礦巖劃分成一定高度的水平分層，各水平分層在空間上構(gòu)成階梯狀，每個階梯就是一個臺階或階段。臺階構(gòu)成要素見圖8-2。 露天采場的構(gòu)成要素 露天采場工作幫（CF）：由正在進行采掘工作的臺階組成。 工作平盤（1）：工作幫上各臺階的水平部分，其上布置鉆孔、采裝和運輸設備。8.1.2 露天開采的基本概念7/26/20226 圖8-2 臺階構(gòu)成要素1-臺階上部平臺；2-臺階坡頂線；3-臺階坡面；4-臺階坡底線；5-臺階下部平臺7/26/20227 露天采場最終邊坡（2、4）：露天采場開采終了時或某一部分已結(jié)束工作的四周表面，由臺階坡面、平臺和出入溝組成。

4、 最終邊坡線（AG、BH）：最上一個非工作臺階坡頂線與最下一個非工作臺階坡底線的邊線。 最終邊坡角（、）：最終邊坡線與水平線的夾角。 非工作幫上的平臺有： 安全平臺：用作緩沖和阻截滑落的巖石，同時還可以用作減緩最終幫坡角，以保證最終邊幫的穩(wěn)定性和下部水平的工作安全。安全平臺寬度一般為臺階高度的1/3。 運輸平臺：是作為工作臺階與出入溝之間的運輸聯(lián)系的通道。其寬度由所采用的運輸方式和線路數(shù)目決定。 清掃平臺：用于阻截滑落的巖石并用清掃設備進行清理。它又起安全平臺的作用。其寬度依所用的清掃設備而定。7/26/20228 出入溝：為建立地面和各個工作臺階之間的運輸聯(lián)系而開掘的傾斜的露天溝道。如圖8-

5、3中AB。 開段溝：開段溝是露天開采中，采場延深時建立新的開采臺階的準備工程。新水平準備基本程序是先掘進出人溝.后掘進開段溝，開段溝形成后進行擴幫。其溝底是水平的。如圖8-3中CD。圖8-3 出入溝和開段溝7/26/20229 剝采比：指露天礦開采過程中，剝離的廢石量與采出的礦石量之比。即單位礦石所需剝離的巖石量叫剝采比。剝采比有（1）平均剝采比：是露天開采境界內(nèi)巖石總量與礦石總量之比。（2）生產(chǎn)剝采比：是露天礦某一時間內(nèi)所剝離的巖石量與所采出的礦石量之比。（3）境界剝采比：是露天開采境界增加單位深度所引起的巖石增量與礦石增量之比。（4）分層剝采比：是露天開采境界內(nèi)某一水平分層的巖石量與礦石量

6、之比。（5）經(jīng)濟合理剝采比：是露天開采設計中確定露天礦最終境界的重要依據(jù)。目前關于經(jīng)濟合理剝采比的確定方法很多，但歸納起來主要分兩類，即比較法和價格法。7/26/2022108.1.3 露天開采的步驟地面準備階段。排除障礙物，如砍樹、房屋拆遷、河流、道路改道等。礦床疏干與防水。排除開采范圍內(nèi)的地下水，用截水溝隔絕地表水流入露天采場。礦山基建。包括供配電建筑、工業(yè)場地建筑、初破碎場地及設施、排土場建設、運輸系統(tǒng)建設、基建剝離及開溝工程。正常生產(chǎn)。在垂直延深方向上是準備新水平，在水平方向上是由開段溝向兩側(cè)（或一側(cè)）擴幫。主要生產(chǎn)過程是：穿孔爆破、采裝、運輸、排土。生態(tài)復恢復。7/26/202211

7、8.2 穿孔爆破主要有潛孔鉆機、牙輪鉆機、鑿巖鉆車。（1）潛孔鉆機 潛孔鉆機是沖擊器潛入孔內(nèi)，直接沖擊鉆頭，而回轉(zhuǎn)機械在孔外鉆孔設備。 潛孔鉆機結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，價格低，機動靈活，使用和行走方便，制造和維護容易。 同接桿鑿巖鉆車相比優(yōu)點：沖擊直接作用于釬頭，沖擊能量不因在釬桿中傳遞而損失，故鑿巖速度受孔深的影響小。高壓氣體排渣。工作面噪聲小。 鉆孔效率和鉆進技術不如牙輪鉆。 孔徑80165mm，孔深20m。8.2.1穿孔設備7/26/202212（2）牙輪鉆機 露天礦用牙輪鉆機是采用電力或內(nèi)燃驅(qū)動，履帶行走、頂部回轉(zhuǎn)、連續(xù)加壓、壓縮空氣排渣、裝備干式或濕式除塵系統(tǒng)，以牙輪鉆頭為鑿巖工具的自行式

8、鉆機。優(yōu)點：鉆孔效率高，生產(chǎn)能力大，作業(yè)成本低，機械化、自動化程度高，是當今世界露天礦廣泛使用的最先進的鉆孔設備。缺點：設備價格貴、重量大，初期投資大，要求有較高的管理水平和維護能力。適用范圍：適用礦巖f=420，鉆孔直徑130380mm，鉆孔深度1418m，傾角6090。7/26/202213(3) 露天鑿巖鉆車露天鑿巖鉆車是指露天使用的頂撞沖擊式鉆孔設備。鑿巖機原理：鉆頭與巖石緊密接觸，沖擊活塞的高頻往復運動，將液壓能轉(zhuǎn)換成動能傳遞到鉆頭上使巖石破碎。鑿巖機還配備轉(zhuǎn)釬機構(gòu)。特點：整機重量輕，裝機功率小，機動性強；能夠鉆多種方位的鉆孔，調(diào)整鉆機位置迅速準確；爬坡能力強，2530。能耗僅為潛孔

9、鉆的1/4，鉆速卻為潛孔鉆的2.33倍。適用范圍：除作為主要鉆孔設備，還可以在二次破碎、邊坡處理、清理根底中作為輔助鉆孔設備。鉆車方位橫向各45，縱向0105，是其他鉆機無法達到的。故可用于鉆鑿各種方位的預裂爆破孔、修理邊坡和錨索孔及灌漿孔等。爬坡能力強，可在各種復雜地形上作業(yè)。氣動及氣液聯(lián)動鑿巖鉆車一般適用于鉆孔徑小于80mm，孔深小于20m的炮孔。全液壓鑿巖鉆車因功率大，可鉆孔徑150mm，孔深達3050mm。7/26/2022148.2.2 爆破工作（1）爆破方法。淺孔爆破：用于小型礦山及二次破碎；深孔爆破：最常用。硐室爆破：用于基建和特殊情況下。藥壺爆破：在穿孔困難時，將深孔孔底用藥壺

10、法擴孔。（2）露天開采對爆破質(zhì)量的要求有足夠的爆破貯備量；有合格礦巖塊度；有規(guī)整的爆堆和臺階；安全經(jīng)濟。7/26/202215（3）提高爆破質(zhì)量的措施多排孔微差爆破；合理的網(wǎng)孔參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)；斜孔爆破；利用殘余爆堆控制拋擲。7/26/2022168.3 采裝機械(1) 挖掘機 單斗正鏟機械式履帶行走挖掘機（電鏟）：廣泛用于金屬、非金屬礦及煤炭露天礦的各種土質(zhì)和軟硬礦巖的鏟裝作業(yè)，其工作裝置稍加改裝可作為吊車使用。液壓挖掘機（液壓鏟）：在露天采礦中，單斗挖掘機可用于表土剝離、礦物的采掘和裝載工作。此外，還廣泛用于建筑、公路、鐵路、水利及軍事等工程。索斗鏟（拉鏟）：工作裝置是以鋼絲繩牽引鏟斗反向鏟

11、裝物料，鏟取力小，因此主要用于煤礦和松軟土層的挖掘、露天礦表土層的剝離和倒堆工作。也可改裝成吊車使用。斗輪挖掘機（斗輪鏟）：是連續(xù)作業(yè)裝載設備。是多斗挖掘機的典型機型，它以多個鏟斗在動臂端部轉(zhuǎn)輪上作圓周運動而連續(xù)挖掘巖土的多斗挖掘機。主要用于以上挖方式進行剝離和采礦作業(yè)、掘進塹溝、向運輸設備裝載巖土。因挖掘力較小，只適于挖掘土層和松軟礦巖等物料。7/26/2022178.4 露天礦運輸（1）運輸方式自卸汽車運輸；鐵路運輸；膠帶運輸機運輸；斜坡箕斗運輸；聯(lián)合運輸。汽車-鐵路、汽車-膠帶等。7/26/202218（2）自卸汽車運輸與鐵路運輸比較自卸汽車運輸優(yōu)點：（1）機動靈活，有利于多金屬礦石分采，并