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1、露天采矿学露天开采工艺第一章 绪论一、露天采矿学是露天开采专业的主干专业课。 主线之一：露天采矿学是露天开采专业最基本的专业知识，也是标志露天开采专业特色的专业知识。 （也就是说：就是因为我们学习了露天采矿学这门课程，才说我们是学露天开采专业的，而不是学地下采煤专业或其他专业的。）二、露天采矿学学科性质及特点：1.是采矿学科的一个分支。属于工业类学科。2.工业学科分类：3.学科特点：（1）露天采矿学不但研究有用矿物开采，而且还研究其上剥离物的开采，以及有用矿物与剥离物之间的时、空量的关系及其规律性。（2）是一门运用多门基础知识的综合学科。在牢固掌握数、理、化、力学等基础知识的基础上掌握以下几方
2、面的专门知识：三、露天采矿学内容1.露天采矿学（surtace mining）研究矿床剥离和露天开采（包括）技术及其内部规律性的学科主线之二：2.露天采矿学的主要内容： 露天开采设计原理是研究有用矿物与剥离物之间的时、空、量的关系及发展规律的。 那么露天开采工艺学是研究哪些内容的呢？ 工艺（technology）利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为产品的方法。 露天开采工艺（surtace mining technology）是利用生产工具直接从地表揭露并采出煤炭或其它矿产的方法。 露天开采（surtace mining）直接从地表揭露并采出煤炭或其它矿产的工作。举例说明：
3、如图所示：露天采场主要要素示意图p5如图所示： 若想采出煤炭或其它有用矿物，首先需要将上面的剥离物移走，这就需要运输设备，进行运输工作运输环节。 若想运输，首先必须将剥离物或有用矿物装入运输设备中，需要采掘设备，进行采装工作采装环节。 由于大部分矿岩都很坚硬，采掘设备直接挖不动，这就需要事先将岩石或矿物松碎，需要岩石爆破与松动设备矿岩准备环节。 对于移走的剥离物，由于量特别大，需要有计划地、按顺序堆放在指定地点，（即排土场），需要排土设备，进行排土工作排土环节。3.露天开采工艺的主要内容：（一）露天开采工艺环节介绍各工艺环节的设备类型、工作规格、作业方式、工作面类型、作业参数、环节生产能力及设
4、备选型等。（1）矿岩准备工作：（2）采装工作（3）运输工作（4）排土工作（5）介绍气候对露天采矿生产影响，以及提高煤炭质量（或矿石质量）和回采率的工艺措施。（6）简介露天矿质量标准化工作的有关知识主要介绍各项生产（附加内容）工作的质量标准及检查办法。其中包括：（二）露天开采工艺系统将穿孔爆破、采装、运输、排土等工艺环节综合起来，形成一个完整的露天开采工艺系统。主要介绍典型工艺系统的开采参数，各工艺环节的设备类型及数量的匹配、生产能力的均衡，以及几种工艺系统的特点和适用条件等。同时简单介绍生产调度、工艺系统计算机模拟的有关知识。典型的工艺系统有：四、露天采场要素及有关名词术语1.露天矿（surt
5、act mining）从事露天开采的矿山企业。2.露天采场（open pit）具有完整的生产系统，进行露天开采的场所。（即矿坑）如图所示p53.露天开采境界（pit limit）露天采场开采结束时的空间轮廓。分为4.露天采场边帮（pit slope）由露天采场四周的台阶平盘和坡面组成的总体。由顶帮、底帮、端帮构成。5.顶帮（top slope）位于露天采场矿体顶极侧的边帮。6.底帮（Foot slope）位于露天采场矿体底板的边帮。7.端帮（end slope）位于露天采场矿体端部的边帮。8.工作帮（working slope）露天采场内由正在进行着矿山工程的台阶组成的边帮。9.非工作帮（no
6、n-norking stope）露天采场内由已经结束矿山工程的台阶组成的边帮。10.工作帮坡角（working slope angle）通过工作帮最上台阶和最下台阶的坡底线的假想平面与水平面的夹角（）。11.非工作帮坡角（non-working slope angle）通过非工作帮最上台阶坡顶线和最下台阶的坡底线的假象平面与水平面夹角（）。12.台阶（bench）按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯。由平盘、坡面、坡顶线、坡底线、坡面角（）、台阶高度（）等要素组成。（如图）13.平盘（berrn）台阶的水平部分或近水平部分。（由上下平盘）14.坡面（bench slope）台阶上
7、下平盘之间的倾斜面。15.坡顶线（bench edge）台阶上部平盘与坡面的交线。16.坡底线（bench tol）台阶下部平盘与坡面的交线。17.坡面角（bench angle）台阶坡面与水平面的夹角。18.台阶高度（bench height）台阶上、下平盘之间的垂直距离。19.剥采比（stripping ratio）剥离量与有用矿物量之比值。(n)（包括生产剥采比、境界剥采比、平均剥采比等）。20.生产剥采比（operational stripping ratio）在一定生产时期内，以露天采场采出的剥离量与有用矿物量的比值。五、露天开采的特点及国内外发展现状（一）露天开采特点：1.需要移运
8、大量的剥离废弃物。剥采比的大小直接影响经济效益。（比如海州矿n=，每年赢利2.5亿元；而平庄西露天矿n=7.8亏损）。2.露天采场作业空间大，可采用大型生产设备。故大型露天矿投资较大。安家岭40亿元。比如：准噶尔黑岱沟矿投资为97亿元。 平塑安太堡露天矿总投资6.9558亿美元（19851987年）3.生成能力大。可达30005000万吨/年（煤）。比如：原西德弗尔图纳露天煤矿，设计能力为5000万t/年，n=1.83。4.工效高。国外煤矿：我国煤矿：5.安全程度高,劳动条件好。没有瓦斯、冒顶等。6.成本低。比如：，而井工矿成本都在100元以上。（200元以上）7.建设速度快。一般35年可建成
9、。8.受气候影响大。生产具有季节性。9.资源回收率较高。一般90%以上，无需保安煤控。10.占地面积大。破坏生态环境。比如海州矿达30平方公里。11.对矿床埋藏条件要求严格。一般埋藏浅、煤层厚的适合露天开采。（二）国内外发展现状由于露天开采比地下开采具有不可比拟的优越性，自20世纪以来，在全世界范围内，在煤炭、冶金、建材、化工等行业露天开采得到了广泛的发展。大约2/3的矿产资源是用露天开采的。其中煤炭已由1913年的6.6%增加到目前的40%以上。特别是美国、俄罗斯、加拿大、波兰等国的露天矿发展较快，比重较大。据1981年统计，我国露天开采的比重是（产量）虽然我国煤炭的露天开采所占比重较低，但
10、自80年代以来，陆续建成了几个大型露天煤矿：老露天矿：海州、抚顺、平庄、新邱、小龙潭、哈密三道岭、大峰。新疆、内蒙是我国煤炭储量最多。其中内莱探明储量2225亿吨。有准格尔哈尔鸟泰、东胜露天矿、胜利露天矿、宝日希勒，平朔安家岭，昆明先锋等准备开发的露天矿。内蒙白音华一 二 三 四露天矿 大唐国际胜利二号露天矿(设计3000万吨)我国露天开采技术的发展趋势是：六、几点说明：1要求多样参考资料，不“死抱”教课书。如：采矿手册，论文，杂志等。2复习露天矿采掘机械及露天矿运输机械及地质学。3要求记笔记。4答真做作业，作业为平时成绩。5课程设计用大作业代替。第一篇露天开采工艺环节 上次课我们讲到露天矿开
11、采工艺由矿岩准备、采装、运输、排土等工艺环节组成。现在我们分别学习这些工艺环节。首先学习矿岩准备环节。即：（unit operation ot surgace mining）第二章矿岩准备2-1概述一、矿岩准备（preparation ot materials）预先松碎矿岩以利挖掘的工艺环节。是首要环节。二、矿岩准备环节的重要性及作用：露天采场内的矿岩：矿岩的矿碎工作主要有以下几方面的作用：1有利于提高采掘设备及运输设备的效率；2有利于安全。（可避免上部大块，沿砸挖掘机勺斗等）3减小采掘设备由于啃硬岩而引发的故障。（如勺斗牙尖断裂，推机电机被烧，钢强断裂等）。4将矿岩合理破碎，可降低生产成本，
12、提高经济效益。（由于作业效率的提高，可使成本相对下降；另外也夫降低采掘设备的能消耗和维修费用）三、矿岩破碎的方法露天矿常用方法那么，矿岩应松碎到什么程度较为合理呢？（即满足采掘生产的要求，又节省矿碎使用）2-5合理的矿岩块度，及矿岩松碎与采装的配合一、合理的矿岩块度既然矿岩松碎是露天开采工艺的首要环节，那么矿岩松碎的质量的好坏将直接影响着其它工艺环节。而矿岩松碎的质量主要有两个方面：一是矿岩块度；二是矿碎后的矿岩体形状。1矿岩块度要求从有利于采掘制度作业角度讲，矿岩碎碎的块度越小越均匀越好。但是矿岩块度越小，矿岩破碎的费用就越高，将会导致露天矿生产成本急剧增加。特别是利用穿孔爆破方法破碎岩石的
13、露天矿，其穿爆费用比较高，大约占吨煤总成本的1/3，比如海州矿每年爆破器材费用达60007000万元。因此，合理的矿岩块度，应是满足采装设备的要求即可衡量矿岩块度的指标是最长边尺寸上和大块率。矿岩块最长边直寸b应满足以下要求：（1）挖掘机勺斗容机E的要求：，（m）（例如）（2）卡车（或自翻车）斗容U要求：，（m）（例如：对对）（3）矿岩向破碎（或筛分）设备的受料仓卸载时： （m）（4）矿岩由带式输送机运送时：（m）B带度（米）大块凡超过上述规格的矿岩称为大块。注意：大块不是一个固定的概念，是一个相对的指标，主要与所采用的采、运设备有关，不同的，不同的设备大块的概念是不一样的。大块率矿岩破碎区内
14、大块的体积与破碎矿岩的总体积之比。或者是大块数与破碎岩体积之比。（实用）大块量可通过现场实测、照相分析、二次爆破量统计和经验公式等方式进行估计。最基本的方法就数一数，采掘设备采装完后面排列在台阶根部的大块数。如图矿岩破碎以后的块度尺寸，可用实际现场测量、照相分析和经验公式计算：对于煤矿中弱及中等爆破性的岩石，爆破后矿的平均块度为：（厘米）关系之一：根统计资料，大块率与矿岩平均块度间基本上量直线关系。式中：可用投影仪 如图2-21所示。随平均块度值增大，大块率上升。也就是说爆破后平均块度较小，则大块率也会降低。关系之二：矿岩平均块度增大，挖掘机满斗率下降，作业效率下降，生产能力下降。如图2-22
15、所示。关系之三：矿岩平均块应降低，爆药单耗上升，费用增大。如图2-25所示。综合考虑以上三个关系，合理的矿岩块度为（米）其中：勺斗容积，配合2775t长车，或100t自翻车时。2破碎后的矿岩体积形状要求矿岩爆破后所形成的爆堆形状，应满足挖掘设备的作业要求：（1）爆堆高度（平装时）（2）爆堆宽度：应符合一爆一采或一爆两采的要求。（3）尽量形成梯形爆堆，不形成三角形爆堆。如图所示二、穿孔、爆破与采装的配合1为充分发挥采掘设备的效率，穿爆工作应达到下述要求：（1）爆破后不产生根底、伞沿和破帮；（2）爆堆形状、规格及动岩块度应满足采装要求；（3）有足够的爆破储量；（4）穿孔设备和采掘设备在能力和数量上要相配合。
