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1、露 天 开 采讲义太 原 理 工 大 学矿业工程学院 露天开采讲义 第 1 页第 1 次课 授课时间： 章节及主要内容：第一章 露天开采概述1.1 露天开采介绍1.2 开采特点及工艺环节1.3 采场要素及开采工艺分类重点内容：开采特点及工艺环节难点内容：开采工艺参考资料：煤矿开采学教学手段：讲述扩展内容：露天开采历史、发展、前景教学后记：结合课程大纲要求分析重点、难点矿业工程学院 露天开采讲义 第 2 页第一章 露天开采概述1.1 露天开采介绍露天开采是人类最早从地层中获取有用矿物的方式。原始露天开采可追溯到新石器时代，机械开采始于上世纪下半叶。百余年间，露天开采从以蒸汽为动力初始阶段发展到当
2、今在露天开采各个领域广泛应用计算机，并在部分领域或矿山实现自动监控的现代化阶段。与地下开采比，其优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于使用大型机械，劳动生产率高，成本低，建矿快，产量大，劳动条件好,生产安全。随着露天开采技术的发展，适于露天开采的范围越来越扩大，可用于开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。目前世界固体矿产总量中，约有 2/3 用露天开采。中国可供露天开采的矿产资源丰富。平朔、霍林河、伊敏河、准格尔、元宝山、昭通等地的煤田，鞍山、本溪、冀东、攀西等地区的铁矿，德兴、永平的铜矿，以及其他化工、建筑材料等，均有数以亿吨计的储量可供露天开采。中、苏、美、加四国矿产量露天开采百分比
3、()目前我国已建成六座现代化的露天煤矿：霍林河、伊敏河、平朔安太堡、安家岭、元宝山以及准格尔的黑岱沟煤矿，平均年产量都在千万吨以上，平朔安太堡、安家岭1500 万吨/年，黑岱沟 1200 万吨/年，霍林河 800 万吨/年，伊敏河、元宝山 500 万吨/年。适用条件：主要考虑剥采比，每采一顿煤需剥离岩石的立方数，褐煤剥采比小于6m3/t，烟煤 8m3/t，露天开采合理。矿业工程学院 露天开采讲义 第 3 页辽宁省大孤山铁矿全景矿业工程学院 露天开采讲义 第 4 页辽宁抚顺西露天煤矿1.2 开采特点及工艺环节一、特点敞露、平均、剥离二、工艺环节主要生产环节：松碎，采装，运输，排土和卸煤辅助生产环
4、节：动力供应，排水，维修，筑路，护坡三、优缺点优点：产量大，劳动效率高、成本低，回收率高，作业空间大，消耗小，工期短，安全缺点：占地多，污染重，更困难，天气影响大，条件严1.3 采场要素及开采工艺分类一、采场要素露天开采境界露天开采终了时的空间状态。边帮：坡面与平台的总体，工作帮和非工作帮边帮角：工作边帮角，最终边帮角台阶要素：台阶，坡面，坡面角，坡顶线，坡底线开拓及开采要素：出入沟、开段沟、开采顺序 露天采场构成要素二、开采工艺分类：分为机械开采工艺和水力开采工艺两大类。间断式 图 26-5，应用广泛矿业工程学院 露天开采讲义 第 5 页连续式 图 26-6，能力大，适用松软煤岩半连续式 图
5、 26-7，适用于采深较大和远距离运岩矿业工程学院 露天开采讲义 第 6 页第 2 次课 授课时间： 章节及主要内容：第一章 露天开采概述1.4 露天和地下联合开采1.5 露天开采现状及技术发展方向课后作业重点内容：联合开采、发展方向难点内容：联合开采参考资料：煤矿开采学教学手段：讲述扩展内容：露天开采最新发展方向教学后记：结合课程大纲要求分析重点、难点矿业工程学院 露天开采讲义 第 7 页1.4 露天和地下联合开采单一开采：大多数矿区，单一露天开采有霍林河、伊敏河联合开采：少数矿区，煤层延深较大，可以井工、露天并存或上部用露天，深部用井工。联合开采按同一矿区露天和井工开采的存在方式、相互影响
6、及联合方式的不同可以分为：一、露天井工同采：1. 同一矿区，露天井工同时开采非同一井田，独立或相邻井田，如：平庄煤矿、元宝山、平朔等特点：相互影响不大，可以相互配合如可共用地面工业场地，交通运输系统，行政福利设施等井工巷道可用于开拓露天深部开采画图说明2. 同一井田，露天井工同时开采露天法开采上部煤层，井工开采深部煤层，如抚顺西露天煤矿与深部井同采。优点：1）地下巷道可用于露天矿深部开采，降低生产费用。2）剥离废石可充填采空区，维持稳定，减少排土场占地，保护环境。3）回收露天边界煤柱4）共用工业场地、交通运输。缺点：1）降低边坡稳定和强度。2）采矿作业配合复杂。3）井下采煤方法受到限制。4）边
7、坡管理困难。5）露天与井工开采的隔层的合理确定。二、露天转井下 同一井田，不同时间，国内无先例。三、露天复采井工残煤，效益不好。矿业工程学院 露天开采讲义 第 8 页1.5 现状及方向煤炭系统中，露天比例小，4%，其他矿山，露天比例大当代露天开采特点：1. 露天矿规模大型化2. 露天矿设备大型化3. 露天开采集中化4. 露天开采工艺多样化5. 露天开采计算机化发展方向：将继续使用现在所用的各种设备，但将更加广泛的使用微机控制系统，更多配备机载计算机，更多使用组合式结构，更多满足人及工程的要求，提高设备性能，提高操纵舒适性。课后作业：1. 露天开采与井工开采相比的特点？2. 当代露天开采特点？3
8、. 同一井田联合开采的优缺点？矿业工程学院 露天开采讲义 第 9 页第 3 次课 授课时间： 章节及主要内容：第二章 露天开采工艺2.1 间断开采工艺1. 工艺特点2. 工艺过程1） 煤岩预先松碎2） 采装3） 运输4） 排土重点内容：开采工艺特点、工艺过程难点内容：爆破参数、工作面参数、单斗生产能力的计算参考资料：煤矿开采学教学手段：讲述扩展内容：开采工艺对比教学后记：基本概念比较多，适当引入计算。矿业工程学院 露天开采讲义 第 10 页第二章 露天开采工艺2.1、间断开采工艺工艺特点总体工艺简单，单斗铁路工艺，成本较低，但占地面积大，生产能力受到限制；单斗卡车工艺生产能力大，机动灵活，其致
9、命弱点是运输成本高，企业的经济效益差。工艺过程一、煤炭预先松碎穿孔设备钢绳冲击式钻机特点：结构简单，适应性强，易于维修，备件充足。但作业是间断式的，穿孔效率低，劳动强度大。潜孔钻机特点：结构简单，可穿凿倾斜孔，满足爆破要求，穿孔效率一般比钢丝绳钻机高 2-3 倍，钻孔直径小，爆破后岩块较小。牙轮钻机特点：效率高，适合各种硬度岩石，穿孔效率是潜孔钻机的 1-2 倍，钢绳钻机的 1-2 倍。爆破及爆破参数炸药的选用、起爆方法、爆破参数的确定画图示意二、采装设备 单斗挖掘机： 正铲，反铲，拉铲，刨铲，抓斗铲前装机1正铲 讲解要点：推压杆是可推长，可缩短的几个参数：挖掘半径 Rw最大挖掘半径 Rw.m
10、ax站立水平挖掘半径 Rw.p卸载半径 Rx矿业工程学院 露天开采讲义 第 11 页最大卸载半径 Rxmax挖掘高度 Hw最大挖掘高度 Hwmax卸载高度 Hx最大卸载高度 Hxmax下挖深度 hw 工作面参数：台阶高度 h 和采宽 A 与单斗铲工作规格有关。图 27-9 平装车，上装车，松软，不放炮 2HT/3hH Wmax A(11.5 ) Rwp硬岩放炮 2H T/3h（11.3）H Wmax Af(R wp+Rxmax)C单斗台班生产能力Qw=60nVTKm/K S，m 3/班， 指实体立米数2液压铲反铲，应用较少，建矿初期应用较多（用油）前装机，能力小，仅做辅助作业三、运输1. 铁路
11、运输1）运输特点：适宜长距离、较大运量、采场尺寸大的矿山；运输成本低，运输能力大，设备及备件供应可靠，对煤岩硬度适应性强。2）机车车辆：常用机车有支流、交流电力机车，内燃机车，蒸汽机车和复合能源机车；车辆用自翻车；铁道线路分三种：固定线路、半固定线路和移动线路。道岔分三种：单开、单式对称、复式交分道岔。列车运行周期时间和列车运输能力2. 公路运输1）运输特点：具有较高的机动灵活性，爬坡能力强，曲线半径小，建设速度快，基建投资低；运输成本高，合理运距小。2）自卸汽车3）道路：按作用分四种，生产干线、生产支线、联络线和辅助线。矿业工程学院 露天开采讲义 第 12 页按级别分为三种，一级、二级、三级
12、3. 联合运输铁路汽车联合运输：上部铁路，下部汽车箕斗运输：运煤提升机运输：运料四、排土1. 排土场位置选择距离近、少占地、污染小；尽可能内排。2. 排土设备、排弃方式铁道运输：机械铲推土、推土犁推土汽车运输矿业工程学院 露天开采讲义 第 13 页第 4 次课 授课时间： 章节及主要内容：第二章 露天开采工艺2.2 连续开采工艺1. 工艺特点2. 工艺形式3.工艺过程1) 采装2) 运输3) 排土重点内容：连续开采工艺特点、工艺过程难点内容：运输设备、工艺参考资料：煤矿开采学教学手段：讲述扩展内容：开采工艺对比教学后记：举实例说明应用情况，重点分析工艺流程矿业工程学院 露天开采讲义 第 14
13、页2.2、连续开采工艺一、工艺特点优点：1）生产能力大，效率高；2）简化工艺，降低成本；3）操作简单，维修方便；4）容易实现现代化管理。缺点：1）不适应硬岩、中硬岩；2）设备投资大。二、工艺形式1） 水枪或挖泥船水力运输水力排土2） 轮斗或链斗铲带式输送机排土机3） 轮斗或链斗铲运输排土桥或悬臂排土机第一种方式应用的比较少，第二种方式应用比较多，比较成熟，第三种方式 20 世纪 60 年代初应用在前苏联的锰矿，也叫苏联开采方法。第三种与第二种相比竞争力在于一台悬臂排土机接跨坑排弃可替代传统工艺中的带式输送机加排土机器全部供电设施等。三、工艺过程1. 采装1）轮斗挖掘机结构主要部件：斗轮、斗轮臂、平衡臂、装载臂、可回转机体、行走履带装载臂结构三种：悬臂式、桥式、胶带车配合式2）物料流程斗轮切割斗轮臂胶带装载臂工作面胶带3）工作面采掘方式广泛采用端工作面采掘方式矿业工程学院 露天开采讲义 第 15 页工作面参数：采高 H、采宽 A、采区长度 L、工作面平盘宽度 B组合台阶式采掘最大组成高度计算运输1) 特点
