露天煤礦基礎(chǔ)知識(shí)

露天煤礦基礎(chǔ)知識(shí)露天開采是人類使用礦物最早出現(xiàn)的開采方式，最初是開采礦床的露頭和淺部富礦，自19世紀(jì)末使用動(dòng)力挖掘機(jī)以來，露天開采技術(shù)迅速發(fā)展，露天礦的規(guī)模越來越大。近代重大的成就有:1、出現(xiàn)了大型剝離倒堆設(shè)備，機(jī)械鏟和索斗鏟的最大鏟斗容積（斗容）已分別達(dá)到137.5m3和168m3,目前世界上最大的露天銅礦一一美國賓厄姆（Bingham）采剝總量曾達(dá)494242t/d。2、 以輪斗鏟、鏈斗鏟、帶式輸送機(jī)、排土橋和懸臂排土機(jī)等設(shè)備組成的連續(xù)開采工藝的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，輪斗鏟的理論生產(chǎn)能力高達(dá)240000m3/d,排土橋理論運(yùn)輸能力高達(dá)25600m3/h,跨度（272.5±13.5）m,采高60m。3、 完善了適應(yīng)性較強(qiáng)的間斷開采工藝和設(shè)備，包括鉆孔直徑達(dá)380?444mm的大型高效率牙輪鉆機(jī)；可在現(xiàn)場混制廉價(jià)炸藥和防水炸藥的裝藥車；大區(qū)微差爆破和擠壓爆破技術(shù)；機(jī)械鏟、液壓鏟和前裝機(jī)的斗容分別達(dá) 22?34m3、22?30m3和23m3;電機(jī)車的自重達(dá)150t，牽引機(jī)組粘重360t,自翻車載重180t,自卸汽車載重154?318t;以及相應(yīng)的推土機(jī)、移道機(jī)、平路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等。4、發(fā)展了間斷挖掘設(shè)備配以移動(dòng)式和半移動(dòng)式破碎機(jī)與帶式輸送機(jī)構(gòu)成的硬巖半連續(xù)生產(chǎn)工藝。破碎機(jī)能力達(dá)4000m3/h等。當(dāng)?shù)V層接近地表時(shí)，使用露天開采的方式較為經(jīng)濟(jì)。礦層上方的土稱為表土。在尚未開發(fā)的表土帶中埋設(shè)炸藥，接著使用挖泥、挖土機(jī)、卡車等設(shè)備移除表土。這些表土則被填入之前已開采的礦坑中。表土移除后，礦層將會(huì)暴露出來，這時(shí)將礦塊鉆碎或炸碎，使用卡車將礦砂運(yùn)往選煤廠做進(jìn)一步處理。當(dāng)?shù)V石開采完畢，在隔壁重復(fù)同樣的步驟。露天開采的方式可比地下開采的方式獲得較大比率的煤礦，因?yàn)檩^多的礦層被利用。露天開采煤礦可以覆蓋數(shù)平方公里的面積。世界約40%的煤礦生產(chǎn)使用露天開采方式。但在我國所占比例較小。我國的大部分露天煤礦都分布在內(nèi)蒙古、山西境內(nèi)。內(nèi)蒙古有4個(gè)，分別為伊敏露天煤礦、霍林河露天煤礦、元寶山露天煤礦和準(zhǔn)格爾露天煤礦。山西境內(nèi)有1個(gè)，即平朔安太堡露天煤礦。二、露天礦開采工藝露天開采是先將覆蓋在礦體上面的土石剝離，自上而下把礦體分為若干梯段，直接在露天進(jìn)行采礦的方法。為選擇露天礦開拓方案及確定有關(guān)參數(shù)而進(jìn)行的設(shè)計(jì)為露天礦開拓設(shè)計(jì)。主要包括穿孔爆破、采裝、運(yùn)輸和排土。這四項(xiàng)工作的好壞及它們之間的配合如何，是露天采礦的關(guān)鍵。穿孔爆破是在露天采場礦巖內(nèi)鉆鑿一定直徑和深度的定向爆破孔，以炸藥爆破，對(duì)礦巖進(jìn)行破碎和松動(dòng)。穿孔設(shè)備主要有沖擊式鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)和牙輪鉆機(jī)等，多用銨油炸藥、漿狀抗水炸藥和乳化炸藥及粒狀乳化炸藥。采裝工作是用人工或機(jī)械將礦巖裝人運(yùn)輸設(shè)備，或直接卸到指定地點(diǎn)的作業(yè)。常用的設(shè)備是挖掘機(jī)（有多斗和單斗巧類）、輪斗鏟和前端式裝載機(jī)，廣泛采用的為單斗挖掘機(jī)。分段運(yùn)輸工作是將露天采場的礦、巖分別運(yùn)送到卸載點(diǎn)（或選礦廠）和排土場，同時(shí)把生產(chǎn)人員、設(shè)備和材料運(yùn)送到采礦場。主要運(yùn)輸方式有鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸、輸送機(jī)運(yùn)輸、提升機(jī)運(yùn)輸，還有水力運(yùn)輸和用于崎嶇山區(qū)的索道運(yùn)輸。排土工作系指從露天采場將剝離覆蓋在礦床上部及其周圍的大量表土和巖石，運(yùn)送到專門設(shè)置的場地（如排土場或廢石場）進(jìn)行排棄的作業(yè)。排土方法依其排土設(shè)備的不同，分為推土犁推土、推土機(jī)排土、前裝機(jī)排土和拖拉鏟運(yùn)機(jī)或索斗鏟排土等。推土場應(yīng)選擇在盡量靠近采礦場，少占農(nóng)田的位置，有條件的應(yīng)放置在山谷、洼地處。環(huán)境保護(hù)和造田、還田。露天煤礦開采工藝見表3-5。露天開采有以下優(yōu)缺點(diǎn)：⑴優(yōu)點(diǎn)：受開采空間限制小，可采用大型機(jī)械設(shè)備，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，大大提高了開采強(qiáng)度和礦石產(chǎn)量。資源采出率高、勞動(dòng)生產(chǎn)率高，因其作業(yè)條件好，機(jī)械化程度高，所以勞動(dòng)生產(chǎn)率比地下開采低品位礦石的勞動(dòng)生產(chǎn)率高；生產(chǎn)成本低，露天開采的成本一般比地下開采的成本低50%?75%,有利于大規(guī)模開采低品位礦石；開采條件好，作業(yè)場所比較安全；建設(shè)速度快，單位礦石基建投資較低。我國大中型露天礦基建一般需要3?4年，而大型的地下礦基建時(shí)間要7?10年。一般大型露天礦單位礦石基建投資比地下礦要低1?3倍。(2)缺點(diǎn)：占用土地多，地表被破壞，環(huán)境受到污染；受氣候因素影響大，如嚴(yán)寒、冰雪、酷熱和暴雨等對(duì)露天開采有一定影響；對(duì)礦床的埋藏條件要求嚴(yán)格，在埋藏較深的礦床，露天開采范圍受到限制。三、露天礦安全開采要求滿天礦開采需剝離大量土巖，以揭露礦體。剝離位與采礦量的比值稱剝采比，是衡量露天開采經(jīng)濟(jì)效果的重要指標(biāo)(單位是m3/m3、m3/t)。最深的露天礦采深已達(dá)800m。根據(jù)地形，采場在上部境界封閉圈以上的部分稱山坡露天礦，封閉圈以下的部分稱凹陷露天礦。露天采場內(nèi)的礦巖通常劃分為一定高度的分層，每個(gè)分層構(gòu)成一個(gè)臺(tái)階，以進(jìn)行剝離和采礦。生產(chǎn)過程由礦巖松碎、采裝、運(yùn)輸和卸載（卸礦和排土）組成。較松散的礦巖可用不經(jīng)破碎，直接用采裝設(shè)備挖掘。臺(tái)階開采時(shí)劃分為一定寬度的條帶，稱采掘帶。在采掘帶中，進(jìn)行采掘作業(yè)的部分稱采掘工作面，具備采運(yùn)條件的采掘帶稱工作線。具有正常采掘條件的臺(tái)階稱工作臺(tái)階。由若干工作臺(tái)階組成的露天礦邊幫稱工作幫。為進(jìn)行正常生產(chǎn)，工作臺(tái)階需有足夠的寬度，以布置穿孔、爆破、采礦、運(yùn)輸設(shè)備，構(gòu)成工作平臺(tái)或工作平盤。工作幫假想平面和水平面的夾角稱工作幫坡角。不進(jìn)行礦山作業(yè)的露天礦邊幫稱非工作幫。非工作幫上常設(shè)置供運(yùn)輸用的運(yùn)輸平臺(tái)、截?cái)r塊石滾落的安全平臺(tái)和清掃滾落塊石的清掃平臺(tái)。非工作幫常是露天采場開采結(jié)束時(shí)的最終邊坡或最終邊幫。后者與地表的交線稱上部境界線。與露天礦底面的交線稱下部境界線。通過上部境界線和下部境界線的假想斜面和水平面的交角稱最終邊坡角。露天開采應(yīng)遵循自上而下的開采順序，分臺(tái)階開采，并堅(jiān)持“采剝并舉，剝離先行”的原則。設(shè)計(jì)規(guī)定保留的礦（巖）柱、掛幫礦體，在規(guī)定的期限內(nèi)，未經(jīng)技術(shù)論證禁止開采或破壞；采剝和排土作業(yè)，禁止對(duì)深部開采或鄰近礦山造成水害和其他潛在安全隱患。露天礦山，尤其是深凹露天礦山，應(yīng)設(shè)置專用的防洪、排洪設(shè)施；在礦山鐵路或道路兩側(cè)堆放物品時(shí)，應(yīng)堆放穩(wěn)固，且堆放物的邊緣與鐵路建筑接近限界、道路路面邊緣等保持安全距離；任何人禁止擅自移動(dòng)和毀壞礦山的測量基點(diǎn)；需要移動(dòng)或報(bào)廢測量基點(diǎn)時(shí)，應(yīng)經(jīng)礦山土地質(zhì)測量部門同意，并經(jīng)主管礦長批準(zhǔn)；露天礦邊界應(yīng)設(shè)可靠的圍欄或醒目的警示標(biāo)志，防止無關(guān)人員誤人。在露天礦邊界2m范圍內(nèi)，如有可能危及人員安全的樹木及其他植物、不穩(wěn)固材料和巖石等，應(yīng)予清除。露天礦邊界上覆蓋的松散巖土層厚度超過2m時(shí)，其傾角應(yīng)小于自然安息角；因大霧、炮煙、塵霧和照明不良而影響能見度，或因暴風(fēng)雨、雪或有雷擊危險(xiǎn)不能堅(jiān)持正常生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)；威脅人身安全時(shí)，人員應(yīng)轉(zhuǎn)移到安全地點(diǎn)；設(shè)備的走臺(tái)、梯子、地板以及人員通行和操作的場所，應(yīng)保持整潔和通行安全。禁止在設(shè)備的頂棚存放雜物，并應(yīng)及時(shí)清除上面的石塊；露天采場應(yīng)有人行通道，并應(yīng)有安全標(biāo)志和照明裝置。上、下臺(tái)階之間，可設(shè)帶扶手的梯子、臺(tái)階（踏步）或路塹作人行通道。采掘、運(yùn)輸、排土或其他設(shè)備，其主開關(guān)送電、停電或啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，應(yīng)由操作人員呼喚應(yīng)答，確認(rèn)無誤方可進(jìn)行操作。使用采掘、運(yùn)輸、排土和其他機(jī)械設(shè)備，應(yīng)遵守下列規(guī)定：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，禁止對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行檢修、注油和清掃；設(shè)備移動(dòng)時(shí)，禁止人員上、下；在可能危及人員安全的地點(diǎn)，禁止有人停留或通行；終止作業(yè)時(shí)，應(yīng)切斷動(dòng)力電源，關(guān)閉水、氣閥門；檢修設(shè)備應(yīng)在關(guān)閉啟動(dòng)裝置、切斷動(dòng)力電源和設(shè)備完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下進(jìn)行，并應(yīng)對(duì)僅靠設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部件和帶電器件設(shè)備護(hù)欄。在切斷電源處，電源開關(guān)應(yīng)加鎖或設(shè)專人監(jiān)護(hù)，并應(yīng)懸掛〃有人作業(yè)，不準(zhǔn)送電