8 8 露天采矿工艺露天采矿工艺9/17/20241 8.1 8.1 露天开采的基础知识露天开采的基础知识8.1.1 矿床的开采方法 金属矿床的开采可分为三种: (1)露天开采； (2)地下开采； (3)其他方法开采 我国露天开采的比重，据统计铁矿占87%，有色金属占50%，化工原料占70.7%，建筑材料近100%，煤炭不中3%9/17/20242 露天开采与地下开采比较之优点：露天开采与地下开采比较之优点：（1）建设速度快；（2）劳动生产率高；（3）开采成本低；（4）矿石损失贫化小；（5）作业条件好，生产安全可靠露天开采与地下开采比较之缺点：露天开采与地下开采比较之缺点：（1）初期投资大；（2）环保能力差；（3）工作条件受气候影响较大9/17/20243 露天开采分类： 露天开采分为机械开采和水力开采两种类型 机械开采主要用于坚硬岩石，是采用一定的采掘运输设备的机械开采 水力开采多用于开采松软的砂矿和土状矿床，是用水枪放出的高压水流冲采矿石并用水力冲采 露天采场构成要素见图8-19/17/20244 图8-1 露天采场构成要素1-工作平盘；2-安全平台；3-清扫平台；4-运输平台；β、γ-最终边（帮）坡角；ψ-工作帮坡角9/17/20245 露天采场：露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天采场，是露天开采、设备及人员工作的场所。
山坡露天矿：位于地表封闭圈以上的露天采场，称为山坡露天矿 深凹露天矿：位于地表封闭圈以下的露天采场，称为深凹露天矿 台阶：也叫阶段，是指露天矿开采时为适应采掘运输设备正常作业的要求，将矿岩划分成一定高度的水平分层，各水平分层在空间上构成阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或阶段台阶构成要素见图8-2 露天采场的构成要素露天采场的构成要素 露天采场工作帮（CF）：由正在进行采掘工作的台阶组成 工作平盘（1）：工作帮上各台阶的水平部分，其上布置钻孔、采装和运输设备8.1.2 8.1.2 露天开采的基本概念露天开采的基本概念9/17/20246 图8-2 台阶构成要素1-台阶上部平台；2-台阶坡顶线；3-台阶坡面；4-台阶坡底线；5-台阶下部平台9/17/20247 露天采场最终边坡（2、4）：露天采场开采终了时或某一部分已结束工作的四周表面，由台阶坡面、平台和出入沟组成 最终边坡线（AG、BH）：最上一个非工作台阶坡顶线与最下一个非工作台阶坡底线的边线 最终边坡角（β、γ）：最终边坡线与水平线的夹角。
非工作帮上的平台有： 安全平台：用作缓冲和阻截滑落的岩石，同时还可以用作减缓最终帮坡角，以保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全安全平台宽度一般为台阶高度的1/3 运输平台：是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通道其宽度由所采用的运输方式和线路数目决定 清扫平台：用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理它又起安全平台的作用其宽度依所用的清扫设备而定9/17/20248 出入沟：为建立地面和各个工作台阶之间的运输联系而开掘的倾斜的露天沟道如图8-3中AB 开段沟：开段沟是露天开采中，采场延深时建立新的开采台阶的准备工程新水平准备基本程序是先掘进出人沟.后掘进开段沟，开段沟形成后进行扩帮其沟底是水平的如图8-3中CD图8-3 出入沟和开段沟9/17/20249 剥采比：指露天矿开采过程中，剥离的废石量与采出的矿石量之比即单位矿石所需剥离的岩石量叫剥采比剥采比有（1）平均剥采比：是露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比2）生产剥采比：是露天矿某一时间内所剥离的岩石量与所采出的矿石量之比3）境界剥采比：是露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量与矿石增量之比。
4）分层剥采比：是露天开采境界内某一水平分层的岩石量与矿石量之比5）经济合理剥采比：是露天开采设计中确定露天矿最终境界的重要依据目前关于经济合理剥采比的确定方法很多，但归纳起来主要分两类，即比较法和价格法9/17/202410 8.1.3 8.1.3 露天开采的步骤露天开采的步骤地面准备阶段排除障碍物，如砍树、房屋拆迁、河流、道路改道等矿床疏干与防水排除开采范围内的地下水，用截水沟隔绝地表水流入露天采场矿山基建包括供配电建筑、工业场地建筑、初破碎场地及设施、排土场建设、运输系统建设、基建剥离及开沟工程正常生产在垂直延深方向上是准备新水平，在水平方向上是由开段沟向两侧（或一侧）扩帮主要生产过程是：穿孔爆破、采装、运输、排土生态复恢复9/17/202411 8.2 8.2 穿孔爆破穿孔爆破主要有潜孔钻机、牙轮钻机、凿岩钻车1）潜孔钻机 潜孔钻机是冲击器潜入孔内，直接冲击钻头，而回转机械在孔外钻孔设备 潜孔钻机结构简单，重量轻，价格低，机动灵活，使用和行走方便，制造和维护容易 同接杆凿岩钻车相比优点：①冲击直接作用于钎头，冲击能量不因在钎杆中传递而损失，故凿岩速度受孔深的影响小。
②高压气体排渣③工作面噪声小 钻孔效率和钻进技术不如牙轮钻 孔径80~165mm，孔深20m穿孔设备穿孔设备9/17/202412 （2）牙轮钻机 露天矿用牙轮钻机是采用电力或内燃驱动，履带行走、顶部回转、连续加压、压缩空气排渣、装备干式或湿式除尘系统，以牙轮钻头为凿岩工具的自行式钻机优点：钻孔效率高，生产能力大，作业成本低，机械化、自动化程度高，是当今世界露天矿广泛使用的最先进的钻孔设备缺点：设备价格贵、重量大，初期投资大，要求有较高的管理水平和维护能力适用范围：适用矿岩f=4~20，钻孔直径130~380mm，钻孔深度14~18m，倾角60°~90°9/17/202413 (3) 露天凿岩钻车露天凿岩钻车是指露天使用的顶撞冲击式钻孔设备凿岩机原理：钻头与岩石紧密接触，冲击活塞的高频往复运动，将液压能转换成动能传递到钻头上使岩石破碎凿岩机还配备转钎机构特点：①整机重量轻，装机功率小，机动性强；②能够钻多种方位的钻孔，调整钻机位置迅速准确；③爬坡能力强，25°~30°④能耗仅为潜孔钻的1/4，钻速却为潜孔钻的2.3~3倍适用范围：①除作为主要钻孔设备，还可以在二次破碎、边坡处理、清理根底中作为辅助钻孔设备。
②钻车方位横向各45°，纵向0~105°，是其他钻机无法达到的故可用于钻凿各种方位的预裂爆破孔、修理边坡和锚索孔及灌浆孔等③爬坡能力强，可在各种复杂地形上作业④气动及气液联动凿岩钻车一般适用于钻孔径小于80mm，孔深小于20m的炮孔全液压凿岩钻车因功率大，可钻孔径150mm，孔深达30~50mm9/17/202414 8.2.2 8.2.2 爆破工作爆破工作（1）爆破方法u浅孔爆破：用于小型矿山及二次破碎；u深孔爆破：最常用u硐室爆破：用于基建和特殊情况下u药壶爆破：在穿孔困难时，将深孔孔底用药壶法扩孔2）露天开采对爆破质量的要求Ø有足够的爆破贮备量；Ø有合格矿岩块度；Ø有规整的爆堆和台阶；Ø安全经济9/17/202415 （3）提高爆破质量的措施l多排孔微差爆破；l合理的网孔参数及装药结构；l斜孔爆破；l利用残余爆堆控制抛掷9/17/202416 8.3 8.3 采装机械采装机械(1) 挖掘机l 单斗正铲机械式履带行走挖掘机（电铲）：广泛用于金属、非金属矿及煤炭露天矿的各种土质和软硬矿岩的铲装作业，其工作装置稍加改装可作为吊车使用l液压挖掘机（液压铲）：在露天采矿中，单斗挖掘机可用于表土剥离、矿物的采掘和装载工作。
此外，还广泛用于建筑、公路、铁路、水利及军事等工程l索斗铲（拉铲）：工作装置是以钢丝绳牵引铲斗反向铲装物料，铲取力小，因此主要用于煤矿和松软土层的挖掘、露天矿表土层的剥离和倒堆工作也可改装成吊车使用l斗轮挖掘机（斗轮铲）：是连续作业装载设备是多斗挖掘机的典型机型，它以多个铲斗在动臂端部转轮上作圆周运动而连续挖掘岩土的多斗挖掘机主要用于以上挖方式进行剥离和采矿作业、掘进堑沟、向运输设备装载岩土因挖掘力较小，只适于挖掘土层和松软矿岩等物料9/17/202417 8.4 8.4 露天矿运输露天矿运输（1）运输方式Ø自卸汽车运输；Ø铁路运输；Ø胶带运输机运输；Ø斜坡箕斗运输；Ø联合运输汽车-铁路、汽车-胶带等9/17/202418 （2）自卸汽车运输与铁路运输比较l自卸汽车运输优点：（1）机动灵活，有利于多金属矿石分采，并适于开采分散的或不规则的矿体，对各种地形条件适应性强；（2）爬坡能力强，最大可达10%~15%，在高差相同的条件下，汽车运距短，基建工程量小，投资少，建设速度快；（3）可与挖掘机密切配合，缩短运输周期，提高挖掘机效率；（4）自卸汽车转变半径小，最小可达15~20m；（5）运输组织简单，可简化开采工艺；（6）道路修筑和养护简单。
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