露天開(kāi)采程序課件

第二章露天開(kāi)采程序露天開(kāi)采是從地表開(kāi)始逐層向下進(jìn)行的，每一水平分層稱為一個(gè)。隨著開(kāi)采的進(jìn)行，采場(chǎng)不斷向下延伸和向外擴(kuò)展，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最終境界。掘溝掘段溝掘溝新水平足夠大第一節(jié)概述露天開(kāi)采程序最終邊幫出入溝地表出口出入溝工作幫露天開(kāi)采程序工作臺(tái)階：正在開(kāi)采臺(tái)階。最終邊幫（非工作幫）：工作線推到最終境界線的臺(tái)階所組成的空間曲面。斜坡道或出入溝：為了運(yùn)輸?shù)V巖，在本臺(tái)階與上一個(gè)臺(tái)階之間修筑的具有一定坡度的運(yùn)輸?shù)?。露天開(kāi)采程序第二節(jié)臺(tái)階幾何要素一、基本概念臺(tái)階由坡頂面、坡底面和臺(tái)階坡面組成。

坡頂面坡底面坡面α坡頂線Benchcrest坡底線BenchtoeBenchangleBenchheight露天開(kāi)采程序坡頂線：臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡頂面的交線。

坡底線：臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡底面的交線。

臺(tái)階坡面角：臺(tái)階坡面與水平面的夾角。

臺(tái)階高度：臺(tái)階坡頂面與坡底面的垂直距離。

臺(tái)階寬度：本臺(tái)階的坡頂線與上一臺(tái)階的坡底線之間的距離。坡頂面坡底面坡面αBenchangleBenchheight露天開(kāi)采程序二、臺(tái)階高度一個(gè)礦山的臺(tái)階高度主要與生產(chǎn)規(guī)模、采裝設(shè)備規(guī)格和選別開(kāi)采等有關(guān)。采裝設(shè)備包括：牙輪鉆、電鏟（挖掘機(jī)）、汽車、火車等。

露天開(kāi)采程序臺(tái)階高度應(yīng)不小于挖掘機(jī)推壓軸高度的2/3（以便滿斗）。臺(tái)階高度應(yīng)小于挖掘機(jī)最大挖掘高度（為了挖掘機(jī)的安全）。一般說(shuō)來(lái)，黑色金屬礦山礦體品位變化小，礦體形態(tài)規(guī)則，礦物價(jià)值低，對(duì)選別開(kāi)采要求低，其臺(tái)階高度為10~15米，而有色金屬礦山對(duì)選別開(kāi)采要求高，臺(tái)階高度為6~10米。選別開(kāi)采：在開(kāi)采過(guò)程中能能將不同品位和類型的礦石及廢石進(jìn)行區(qū)分開(kāi)采。露天開(kāi)采程序三、臺(tái)階坡面角臺(tái)階坡面角與礦巖穩(wěn)定性有關(guān)。巖石普氏系數(shù)f臺(tái)階坡面角（度）

8~1470~753~860~701~350~60四、工作平臺(tái)與安全平臺(tái)

工作臺(tái)階（工作平臺(tái)）：正在被開(kāi)采的臺(tái)階。

爆破帶：工作臺(tái)階上正在被爆破、采掘的部分。其寬度為爆破帶寬度（或采區(qū)寬度）。

臺(tái)階的采掘方向：挖掘機(jī)沿采掘帶前進(jìn)的方向。

臺(tái)階的推進(jìn)方向：臺(tái)階向外擴(kuò)展的方向。露天開(kāi)采程序

安全平臺(tái)：在開(kāi)采過(guò)程中，工作平臺(tái)不能一直推進(jìn)到上各臺(tái)階的坡底線位置，而是應(yīng)留下一頂寬度。留下的這部分叫安全平臺(tái)。作用：收集上部臺(tái)階滑落的碎石和阻止大塊巖石滾落。安全平臺(tái)寬度一般為2/3~1個(gè)臺(tái)階高度。工作平盤(pán)的寬度包括采區(qū)寬度和安全平臺(tái)寬度。

最小工作平盤(pán)寬度：剛剛滿足采運(yùn)作業(yè)需要的空間的寬度，如圖15-23

安全擋墻：在工作平盤(pán)的外沿用隨時(shí)堆筑的一道安全擋墻。如圖15-5。露天開(kāi)采程序第三節(jié)掘溝

汽車運(yùn)輸掘溝和鐵路運(yùn)輸掘溝、無(wú)運(yùn)輸掘溝。把汽車運(yùn)輸掘溝稍作擴(kuò)展即可得到鐵路運(yùn)輸掘溝。一、深凹露天礦掘溝（如圖15-6）掘溝工作分兩段進(jìn)行：首先挖掘出入溝，建立上下兩個(gè)臺(tái)階水平的運(yùn)輸聯(lián)系；然后開(kāi)掘段溝，為新水平臺(tái)階的開(kāi)采推進(jìn)提供初始作業(yè)空間。出入溝的坡度：100t以上的大型汽車的出入溝坡度為8~10%，臺(tái)階高度為12米，坡度為8%時(shí)的出入溝坡長(zhǎng)為150米左右。露天開(kāi)采程序

出入溝和段溝的爆破：如圖15-7。出入溝爆破的炮孔深度逐漸增加，而段溝爆破的炮孔深度不變。如圖15-7。溝底寬度：盡量減小掘溝工作量，所以，溝底寬度盡量小一些。最小溝底寬度：滿足采運(yùn)基本的作業(yè)空間要求的寬度。它與電鏟的作業(yè)技術(shù)規(guī)格，采裝方式與汽車的調(diào)車方式有關(guān)。電鏟中線采裝作業(yè)的所需的最小溝底寬度Wdmin

，如圖15-8。

Wdmin=2G

G——電鏟站立水平挖掘半徑。中線采裝：電鏟沿溝的中線移動(dòng)，

向左中右三方向挖掘。露天開(kāi)采程序

電鏟雙側(cè)交替采裝方式：電鏟沿左右兩側(cè)前進(jìn)。此種方法電鏟移動(dòng)頻繁，作業(yè)效率低。最小溝底寬度，如圖15-9：

Wdmin=G+KK——電鏟尾部回轉(zhuǎn)半徑。汽車溝內(nèi)調(diào)車方式的溝底寬度WD

，，折返調(diào)車：WD=R+L+d/2+2e（如圖15-10）環(huán)形調(diào)車:WD=2R+d+2e（圖15-11）

R——汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，（某109噸汽車

R=12.4m)L——汽車車身長(zhǎng)度，(L=11.37m)d——汽車車身寬度，(d=6.197m)e——汽車距溝壁的安全距離。1.5m。露天開(kāi)采程序二、山坡露天礦掘溝采場(chǎng)由山坡轉(zhuǎn)為深凹的水平稱為封閉水平，即在該水平上形成閉合圈。如圖15-12。在閉合圈以上的采場(chǎng)部分為山坡露天采場(chǎng)。在閉合圈以下的采場(chǎng)部分為深凹露天采場(chǎng)。山坡露天礦的開(kāi)采也是逐層往下進(jìn)行的，但不需要在平地向下掘溝，只需要在山坡適當(dāng)位置拉開(kāi)初始工作面就可以進(jìn)行新臺(tái)階的推進(jìn)。山坡露天礦掘溝只在山坡的一面單壁溝。如圖。溝底寬度WD（如圖15-12）：

WD=G+T+e

（電鏟挖掘半徑+履帶外緣至回轉(zhuǎn)中心距離+安全距離）露天開(kāi)采程序第四節(jié)臺(tái)階的推進(jìn)方式

掘溝為一個(gè)新臺(tái)階的開(kāi)采提供了運(yùn)輸通道和初始作業(yè)空間，采用汽車運(yùn)輸時(shí)，在掘溝完成后，可以立即以扇形工作面形式向外推進(jìn)。如圖15-15。

采區(qū)長(zhǎng)度：劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開(kāi)采的工作線長(zhǎng)度。

新水平準(zhǔn)備：從新水平掘溝開(kāi)始到工作臺(tái)階達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的過(guò)程。

臺(tái)階推進(jìn)方式主要包括：采掘方式和工作線布置。露天開(kāi)采程序一、采掘方式及工作平盤(pán)參數(shù)（一）垂直采掘電鏟的采掘方向垂直于臺(tái)階工作線走向(即采掘走向)。如圖15-16。優(yōu)點(diǎn)：電鏟裝載的回轉(zhuǎn)角度小，從而裝載效率高。缺點(diǎn)：汽車在電鏟周圍調(diào)車，需要有較大的工作平盤(pán)寬度。（二）平行采掘電鏟的采掘方向平行于臺(tái)階工作線走向(即采掘走向)。

1、單向行車不調(diào)頭平行采掘，如圖15-17。露天開(kāi)采程序

優(yōu)點(diǎn)：調(diào)車簡(jiǎn)單，工作平盤(pán)只需要設(shè)單車道。缺點(diǎn)：電鏟回轉(zhuǎn)角度大，需要兩個(gè)出口（即雙出入口），增加掘溝工作量。2、雙向行車折返調(diào)車平行采掘如圖15-18優(yōu)點(diǎn)：只需要一個(gè)出入溝。缺點(diǎn)：需要設(shè)置雙車道。單點(diǎn)裝車，如圖15-18。存在車等電鏟或電鏟等車的現(xiàn)象。雙點(diǎn)裝車，如圖15-19。克服了等待現(xiàn)象，但需要有較寬的工作平盤(pán)。露天開(kāi)采程序3、單向行車-折返調(diào)車-雙點(diǎn)裝車，如圖15-204、雙向行車-迂回調(diào)車-單點(diǎn)裝車，如圖15-20。（三）采區(qū)寬度與采掘帶寬度采區(qū)寬度：爆破帶的實(shí)體寬度。采掘帶寬度：是挖掘機(jī)一次采掘的寬度。一次爆破兩次采掘，如圖15-21a一次爆破一次采掘，如圖15-21b。采掘帶寬度AC

：保證電鏟外轉(zhuǎn)小于900，內(nèi)轉(zhuǎn)小于300，因此,AC=(1~1.8)GG——電鏟站立水平挖掘半徑。露天開(kāi)采程序爆堆寬度b與采區(qū)寬度WC

之間的關(guān)系:

b——爆堆寬度；

KS——礦巖爆破后的松散系數(shù)，

WC——采區(qū)寬度，

H——臺(tái)階高度，

Hb——

爆破后臺(tái)階高度，

ε——爆堆形態(tài)系數(shù)(0~1)。

露天開(kāi)采程序(四）最小工作平盤(pán)寬度

最小工作平盤(pán)寬度：指剛好滿足采運(yùn)設(shè)備正常作業(yè)要求的工作平盤(pán)寬度。它與設(shè)備尺寸、采掘方式、供車方式有關(guān)。單向行車、不調(diào)頭供車的平行采掘方式時(shí)的最小工作平盤(pán)寬度Wmin

：如圖15-23Wmin=G+B+d/2+e+sG——挖掘機(jī)站立水平挖掘經(jīng)半徑；

B——最大卸載高度時(shí)的卸載半徑

d——汽車車體寬度；

e——汽車到安全擋墻的距離，

s——安全擋墻的寬度。例15-1，G=10.75m,B=13.87m,d=6.2m,e=1.5m,s=3.5m,W=33.3m露天開(kāi)采程序采用折返調(diào)車，單點(diǎn)裝車，則最小平盤(pán)寬度Wmin

如圖15-24Wmin=R+d/2+L+2e+sR——汽車轉(zhuǎn)彎半徑，d——車體寬度，L——車體長(zhǎng)度，e——安全距離，s——安全擋墻寬度。

露天開(kāi)采程序采用折返調(diào)車，雙點(diǎn)裝車，則最小平盤(pán)寬度Wmin

如圖15-25。

Wmin=2R+d+2e+sR——汽車轉(zhuǎn)彎半徑，d——車體寬度，L——車體長(zhǎng)度，e——安全距離，s——安全擋墻寬度。

露天開(kāi)采程序二、工作線的布置方式依據(jù)工作線的方向與臺(tái)階走向之間的關(guān)系，工作線可分為：縱向布置、橫向布置和扇形布置。

縱向布置，如圖15-26

橫向布置，如圖15-27

扇形布置，如圖15-28

露天開(kāi)采程序第五節(jié)采場(chǎng)擴(kuò)延過(guò)程與布線方式

一個(gè)臺(tái)階的水平推進(jìn)，使其所在水平的采場(chǎng)不斷擴(kuò)大，并為其下一個(gè)臺(tái)階的開(kāi)采創(chuàng)造條件，新臺(tái)階工作面的拉開(kāi)，使采場(chǎng)得以延深。臺(tái)階的水平推進(jìn)和新水平的拉開(kāi)，構(gòu)成了露天采場(chǎng)的擴(kuò)展與延深。一、采場(chǎng)擴(kuò)延過(guò)程的一般描述如圖15-29所示。露天開(kāi)采程序1、在境界線的一端沿礦體走向掘出入溝，2、在溝底以扇形工作面推進(jìn)工作線，3、當(dāng)溝底暴露面積足夠大時(shí)，在新水平最終邊幫位置掘出入溝到下一水平。4、循環(huán)此工藝過(guò)程得到最終境界。

緩沖平臺(tái)：在出入溝之間留下的一段水平（或坡度很緩）道路。緩沖平臺(tái)的作用：減少陡坡的持續(xù)長(zhǎng)度，以免重車在陡坡上連續(xù)行駛時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起引擎過(guò)熱和加速機(jī)械磨損。緩沖平臺(tái)的坡度一般小于3%，長(zhǎng)度80米左右。露天開(kāi)采程序

幾個(gè)平臺(tái)留一個(gè)緩沖平臺(tái)。當(dāng)縱坡坡度為8%時(shí)，連續(xù)陡坡坡長(zhǎng)應(yīng)限制在350米。

二、布線方式如圖15-29。按線路的形式，線路布置方式分：螺旋布線和迂回布線

螺旋布線：臺(tái)階的出入溝沿最終邊幫成螺旋狀布置的線路布置。

迂回布線：出入溝以迂回的方式布置在采場(chǎng)一側(cè)的非工作幫上的線路布置。按線路固定與否分為：固定式布線和移動(dòng)式布線。

露天開(kāi)采程序

固定式布線：每一個(gè)新水平的掘溝位置選在最終邊幫上，出入溝固定在最終邊幫上部在改變位置，

移動(dòng)式布線：出入溝布置在采場(chǎng)中間，在臺(tái)階推進(jìn)過(guò)程中，出入溝始終保留在工作幫上，隨工作幫的推進(jìn)而移動(dòng)，直至到達(dá)最終邊幫位置才固定下來(lái)。如圖15-30。三、并段每一個(gè)臺(tái)階推進(jìn)到最終邊幫時(shí)，均與上部臺(tái)階之間留有安全平臺(tái)。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常在最終邊幫上每隔兩個(gè)或三個(gè)臺(tái)階留一個(gè)安全平臺(tái)，將安全平臺(tái)之間的臺(tái)階合并為一個(gè)“高臺(tái)階”，稱為并段。如圖15-32。一般，每并入一個(gè)臺(tái)階，安全平臺(tái)的寬度增加1/3左右。若最終邊幫角大于最大允許邊幫角時(shí)，需要增加安全平臺(tái)寬度。露天開(kāi)采程序第六節(jié)幫坡形式與幫坡角在采場(chǎng)的擴(kuò)延過(guò)程中，會(huì)形成各種各樣的幫坡。一、工作幫坡角工作幫：是由工作臺(tái)階組成的邊幫，并隨臺(tái)階的推進(jìn)而向最終邊幫（非工作幫）靠近。

工作幫坡角：最上一個(gè)工作臺(tái)階的坡底線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連線的假想斜面與水平面的夾角。如圖15-33中虛線。

工作幫坡角對(duì)露天礦開(kāi)采壽命期內(nèi)的剝巖量變化有很大影響。如圖15-34。露天開(kāi)采程序

θ——工作幫坡角；

α——臺(tái)階坡面角。增加臺(tái)階高度或減小工作平盤(pán)寬度可以使工作幫坡角變陡。但是，臺(tái)階高度受到設(shè)備的制約，工作平盤(pán)寬度又必須滿足采運(yùn)設(shè)備的要求。采用組合臺(tái)階可以提高工作幫坡角。二、組合臺(tái)階組合臺(tái)階是將若干個(gè)（一般4個(gè)左右）臺(tái)階組成一組，劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開(kāi)采。這組臺(tái)階稱為一個(gè)組合單元。如圖15-35。露天開(kāi)采程序

組合單元內(nèi)的工作幫坡角：最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連成的斜面與水平面之間的夾角。

WS——安全平臺(tái)的寬度；

W——工作平盤(pán)的寬度；

n——組合臺(tái)階個(gè)數(shù)，

H——臺(tái)階高度；

α——臺(tái)階坡面角露天開(kāi)采程序三、各種幫坡形式1、只有安全平臺(tái)時(shí)的邊幫，如圖15-36。從最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線到最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的斜面與水平面的夾角叫該段邊幫的總幫坡角。2、具有道路的一段邊幫，如圖15-37。道路會(huì)使幫坡角變緩。3、具有一個(gè)工作臺(tái)階的一段邊幫，如圖15-38。4、具有道路和工作平盤(pán)時(shí)的邊幫，如圖15-39。5、兩個(gè)組合單元進(jìn)行組合的臺(tái)階邊幫如圖15-406、三個(gè)臺(tái)階并段的最終邊幫，如圖15-41。露天開(kāi)采程序第七節(jié)生產(chǎn)剝采比

生產(chǎn)剝采比（幾何生產(chǎn)剝采比）SRH：露天生產(chǎn)過(guò)程中某一時(shí)段（或某一開(kāi)采區(qū)域）內(nèi)的巖石量與礦石量之比。單位（巖石）

m3/m3

（礦石）。如圖15-42。

累計(jì)生產(chǎn)剝采比SRCumulation：從開(kāi)采開(kāi)始到某一深度(或時(shí)間)累計(jì)采出的巖石量與礦石量之比。如圖15-43。

年生產(chǎn)剝采比SRY：在某一年內(nèi)采出的巖石量與礦石量之比。露天開(kāi)采程序

從設(shè)備管理角度講：要求生產(chǎn)剝采比波動(dòng)越小越好。因此，生產(chǎn)計(jì)劃中采用均衡剝采比。如圖15-45中的B曲線。均衡剝采比:經(jīng)過(guò)調(diào)整后波動(dòng)比較小的剝采比.

剝采比均衡的結(jié)果往往是將剝離高峰處巖石提前剝離。

優(yōu)化剝采比：礦山總經(jīng)濟(jì)最大的剝采比。如圖15-4