《露天开采境界确定的手工方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《露天开采境界确定的手工方法（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、露天开采境界确定的手工方法 目前，在我国的露天开采设计中，广泛采用n j n jh 原则确定境界。现将确定露天开采 境界的步骤和作法分述于下。 一） 、确定露天矿最小底宽 露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。 采用铁路运输时，露天矿的最小底宽为 Bmin=2Rwh+T+3e-h L cot (8-18) 式中 Bmin一一露天矿最小底宽，m； Rwh挖掘机机体回转半径，m； T 一一铁道线路宽度，m； h L 一一挖掘机机体底盘高度，m； e 一一挖掘机机体、边披及车辆三者间的安全距离，e=1.01.5m； 一一露天矿最下一个台阶的坡面角， （） 。 当采用汽车运输时
2、，底宽应满足汽车调车要求。当采用回返式调车时，其底宽为 Bmin=2(Rcmin+0.5b c +e) (8-19) 若采用折返式调车，则 Bmin=Rcmin十0.5b c 十2e+0.5l e(8-20) 式中 Rmin汽车最小转弯半径，m；b c 汽车宽度，m； e汽车距边坡的安全距离，m； l c -汽车长度，m。 在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体 厚度比最小底宽大得不多，底平面可以矿体厚度为界；若矿体厚度远大于最小底宽，通常 按最小底宽作图，并按下列因素确定露天矿底的位置: (1)使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小； (2)使可采矿量最可靠，
3、通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的 影响； (3)根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高； (4)根据岩石的物理力学性质调整露天矿底位置，使边坡稳固且穿爆方便。 二） 、选取露天矿最终边坡角 露天矿的最终边坡角，对剥采比有很大的影响。 随着开采深度增加和边坡角的减小，所需的剥岩量会急剧增加，因此从经济效果考虑，希 望边坡角尽可能大；然而，有不少矿山由于盲目追求陡边坡而造成滑坡事故，严重影响生 产。因此，选择时应同时考虑安全因素和经济因素，在保证露天矿安全前提下，最终边坡 角尽可能大些，以减少剥离量。 由于边坡稳定受岩体物理力学性质、地质构造、水文地质、边坡破坏机理、爆破震动
4、 效应等一系列因素的影响，尽管目前有许多数学计算方法如二维、三维极限平衡计算法， 有限元分析法，概率统计分析法等初始边坡优化设计方法 ，以及借助于数学模型和电算程 序来提供科学数据，但在实际应用中还不够完善。因此，矿山设计选取边坡角时，多采用 类比法，即参照类似矿山的实际资料选取。工程地质条件复杂的矿山，在进行设计的同时， 由研究部门通过系统的工程地质调查后，用计算方法确定。 所谓类比法，即设计部门根据工程实践，按照组成边坡岩体的地质条件、水文地质条件、边坡高度及其形状、存在年限等因素，由大量的统计资料和经验数表并结合设计者的 经验选取边坡角的方法。表8-1所列边坡角，为冶金矿山设计部门用类比
5、法初选边坡角时 的经验参考值。 表8-1 边坡角初选时的经验参考值 台阶坡面角 () 高度为下列值时的稳定边坡角() 岩石 类型 f 岩石名称 工作 的 非工 作的 90m 90-180m 180-240m 240-300m 极 硬 15- 20 最坚硬致密的石英 岩、玄武岩及其他 极硬岩石，特别硬 的花岗岩、石英斑 岩、砂质页岩、各 种石英岩，极硬的 砂岩和石灰岩 80-90 75-85 60-68 57-65 53-60 48-54 坚 硬 8- 14 密质的花岗岩、特 硬砂岩及石英岩脉， 特硬铁矿、石灰岩、 不坚硬的花岗岩、 硬砂岩、硬大理岩、 白云岩、铁矿石 70-80 70-75 5
6、0-60 48-57 45-53 42-48 中 硬 3-7 普通砂岩、铁矿、 砂质页岩、片状砂 岩、坚硬粘土质页 岩、非坚硬砂岩、 石灰岩、软岩、各 种页岩、密质泥灰 岩 60-70 60-65 43-50 41-48 39-45 36-42 软 1-2 侏罗纪粘土、软质 石灰纪粘土、油性 粘土、含有小碎石 和砾石的重砂质粘 土、漂砾石、片状 粘土、块度达90mm 砾石 45-60 45-60 30-43 28-41 26-39 24-36 极 软 0.5 - 0.9 软油性粘土、轻重 砂质粘土、湿的松 散黄土、种植土泥 炭、腐植土、砂腐 植土、含小碎石的 砂质垆姆 35-45 25-40
7、21-30 20-25 在设计中用类比法选取的边坡角，应满足矿山生产技术上的要求。为了保证矿山正常 生产，露天矿边坡通常由安全平台、清扫平台、运输平台及相应的坡面组成,如图8-2-9所示。 图8-2-9 露天矿的边坡组成 安全平台a，一般不小于4m。清扫平台b，一般每隔23个台阶设置一个，其宽度要 保证清扫运输设备正常工作。当运输平台与安全平台或清扫平台重合时，其宽度要增加 12m。近年来，鉴于安全平台和清扫平台往往因宽度不够而起不到应有作用，不少矿山取 消安全平台，将两个台阶合并在一起，然后设一个宽达812m的清扫平台。还有人提出将 46个台阶合并，设一个更宽大的清扫平台，以便清扫工作能采用
8、大型设备。水平运输平 台c和倾斜运输平台d，其位置根据开拓系统布置的运输线路确定。它们的宽度取决于运 输设备类型、规格和线路数目。露天矿运输平台最小宽度资料见表8-2、8-3、8-4。 表8-2 露天矿准轨铁路运输平台最小宽度（m） 设备类型 线路平面情况 单线 双线 三线 电机车 直线 曲线 7.5 8.0 12.0 12.5 17.5 18.0 表8-3 金属露天矿窄轨铁路运输平台最小宽度（m） 单 线（mm） 双 线（mm） 机车类型 车辆最大 宽度(m) 600轨距 762轨距 900轨距 600轨距 762轨距 900轨距 电机车 2.42.8 1.92.3 1.41.8 1.3 -
9、 - 5.3 5.1 6.0 5.7 5.5 - 6.1 5.8 5.6 - - - 8.5 7.5 10.5 9.5 8.5 - 10.5 9.5 8.5 - 表8-4 汽车运输平台最小宽度（m） 车宽分类 一 二 三 四 五 六 车身计算宽度(m) 载重量(t) 2.5 7 3.0 20 3.5 30 5.0 68 6.0 100 7.0 154 运输平台 宽(m) 单线 双线 8 11.5 9 13 10 14.5 12 17.5 15 22.5 18 26 最终台阶坡面角与岩石性质，岩层的倾角、倾向、构造、节理，以及穿爆方法等因素 有关。例如，当岩层倾角大于30，并且岩层层理较发育时，
10、若选取的台阶坡面角大于岩 层倾角，岩石容易滑落。这时应取台阶坡面角等于岩层倾角。露天矿设计一般采用的最终 台阶坡面角资料见表8-5。 表8-5 台阶坡面角参考资料 岩石坚固性系数f 1520 814 37 12 台阶坡面角（） 7585 7075 6065 4560 当各种平台确定之后，露天矿最终边坡角可按下式计算 （8-21） ) cot /( tan 1 2 1 3 1 4 1 1 1 1 n n n n n n d c b a h h 式中 最终边坡角， （） ； n台阶数目； h台阶高度，m； 台阶坡面角， （） ； a安全平台的宽度，m； b清扫平台的宽度，m； c水平运输平台的宽度
11、，m； d倾斜运输平台的宽度，m。 n 1 、n 2 、n 3 、n 4 分别为安全平台、清扫平台、水平运输平台和倾斜运输平台数目。 上述按安全条件和技术条件确定的最小边坡角，便是露天矿的最终边坡角。不过，对 缓倾斜矿体来说，若边坡角大于矿体倾角，则最终边坡角应沿矿体下盘布置，以便充分采 出下盘矿石。如图8-2-10所示，应以cd作境界线，而不能用cd 。 图8-2-10 缓倾斜矿体下盘的边坡角 我国部分露天矿最终边坡组成资料见表8-6，国外部分露天矿边坡角资料见表8-7。 表8-7 国外部分露天矿边坡角资料表 8-6 我国部分露天矿山最终边坡组成三） 、确定露天矿开采深度 1.长露天矿开采深
12、度的确定 露天矿走向长度大时，首先是在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖 面图调整露天矿底部标高。 (1)在各地质横剖面上初步确定露天开采深度 首先，在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案图8-2-11 。当矿体埋藏条 件简单时，深度方案取得少一些；矿体复杂时，深度方案取多些，并且必须包括境界剥采 比有显著变化的深度。绘制境界时，依据前面选定的最小底宽和边坡角，这时既要注意露 天矿底 在矿体中的位置，还要鉴别该横剖面图上的边坡角是实际的还是伪倾角。若为伪倾角，则 需进行换算。 其次，针对各深度方案，用面积比法图8-2-11方案H 1 或线段比法(图8-2-11方 案H 3 计算
13、其境界剥采比。 最后，将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线图8-2-12,再画出代表经 济合理剥采比的水平线，两线交点的横坐标Hj,就是所要求的开采深度。 图8-2-11 长露天矿开采深度的确定 图8-2-12 境界剥采比与深度的关系曲线 至此，完成了一个地质横剖面图上露天开采理论深度的确定。按同样的方法，可将露 天矿范围内所有横剖面图上的理论深度都确定下来。 应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的位置不易确定，有时先按矿 体厚度而不是最小底宽作图(图8-2-13)，然后继续向下无剥离采矿，直至最小底宽为止。 这时，作为露天开采的最终深度，显然是最初确定的深度与无剥离开采深度
14、之和。 图8-2-13 厚矿体的无剥离开采 H1-最初确定的开采深度；H2-无剥离开采的深度 H-最终的露天开采深度2在地质纵剖面图上调整露天矿底部标高 在各个地质横剖面图上初步确定了露天开采的理论深度后，由于各剖面的矿体厚度和 地形变化不等，所得开采深度也不一。将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接 各点，得出一条不规则的折线(图8-2-14中的虚线)。 图8-2-14 在地质纵剖面图上调整露天底平面标高 虚线是调整前的开采深度；实线是调整后的开采深度 为了便于开采和布置运输线路，露天矿的底平面宜调整至同一标高。当矿体埋藏深度 沿走向变化较大，而且长度又允许时，其底平面可调整成阶梯状。
15、调整的原则是，使少采 出的矿石量与多采出的矿石量基本均衡，并让剥采比尽可能小。图8-2-14的实线便是调整 后的设计深度。 2.短露天矿开采深度的确定 对于走向短的露天矿，需要充分考虑端帮剥离岩石量的影响。在确定开采深度时，用 平面图把露天矿作为一个整体来考虑，其具体步骤如下: (1)根据矿体形状和已确定的经济合理剥采比，选定几个可能的深度方案 H 1 、H 2 、H 3 、等； (2)针对每一个深度方案，在相应的分层平面图上，按选定的最小底宽并参照矿体形状,绘 出该水平的底部周界D(图8-2-15a)； 图8-2-15 短露天矿开采深度的确定 (a)平面图；(b)第勘探线剖面图；(c)1-1辅助剖面图 3在同一分层平面图上，进一步确定露天矿地表周界L及边坡上矿岩接触线的垂直投影S。在各横剖面图及纵剖面图上，按选定的边坡角作边坡线(图8-2-15b),找出每条边 坡线与地形及矿岩接触线交点，然后投影到分层平面图上(图上的a、b、c、f点)。在没有 剖面的地方，则在分层平面图上，选有代表性的各点作垂直于底部周界的辅助剖面(图8- 2-15c的1-1)，然后在辅助剖面图上绘出边坡线，找出它与地形线及矿岩接触线的交点， 再投影到分层平面图上。最后，将上述横剖面、纵剖面、辅助剖面的投影点连接，即得露 天矿地表周界和边坡面上矿岩接触
