露天煤矿开采基础知识

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1、露天煤矿开采基础知识对于储量丰富、埋藏浅的煤田，可采用剥离煤层上部覆盖岩层的方法进行开采，这种开采方法叫做露天 开采，露天开采的特点是将采掘空间直接敞露于地表，为了采煤需剥离煤层上覆及其四周的岩土，因此，采场内建立的露天沟道线除为系统担负着煤炭运输外，还需将比煤量高几倍的土岩运往指定的排土场，所以，露天开采是采煤和剥离两部分作业的总称第一部分 概述一、露天开采的特点1、生产规模大，劳动效率高；2、回采率高，成本低；3、开采强度大，可用大型设备；4、建设速度快， 生产安全，劳动条件好；5、占地多，污染环境；6、受气候影响大，暴雨，严寒等恶劣天气都会影响生产。二、露天开采的基本步骤1、准备：清除开

2、采境界内的障碍物。如：村庄、森林、交通线等。2、疏干：地下水位降低，保证安全生产。3、基建：运输道路、工作线、地面构筑物和其他设施。4、生产：包括剥离和采煤。剥离生产工艺包括：穿孔、爆破、采装、运输及岩石排弃。三、采场要素主要包括：开采境界、采场边帮、边坡角、台阶等。（一）露天开采境界及边帮要素1、露天开采境界，即露天开采终了时的空间。2、露天矿采场边帮，是由采场四周所有台阶组成的总体表面。采场的边帮包括工作帮、非工作帮及端帮。（1）工作帮：正在进行开采的边帮或一部分。（2）非工作帮：由非工作台阶组成的边帮。（3）端帮：位于矿体两端的称为端帮。3、边坡角。采场内工作边帮角与最终边帮角，统称为边

3、帮角。1）工作边帮角：工作帮最上台阶与最下台阶坡底线形成的假象平面与水平面的夹角。（2）最终边帮角：露天采场终了时，最上台阶坡顶线和最下台阶坡底线组成的假象平面与水平面的夹角。（二）台阶要素在开采过程中，根据采运作业要求将矿体按一定高度的水平分层，每一层称为台阶。台阶包括以下内容:1、台阶的上部水平面叫做上部平盘。2、台阶的下部水平面叫做下部平盘。3、台阶坡面:台阶朝向采空区一侧的倾斜面。4、台阶坡面角:台阶坡面与水平面的夹角。5、台阶坡顶线:台阶上部平盘与坡面的交线。6、台阶坡底线:台阶下部平盘与坡面的交线。7、台阶高度:台阶上平盘与下平盘的垂直距离。（三）开拓及开采要素（1）出入沟（出车沟

4、）:建立某水平与矿体间运输联系的沟道。（2）开段沟:工作台阶上为创造初始工作线而开掘的水平沟。（3）开采顺序:采场内土岩剥离和采煤工程在空间与时间上合理配合的顺序。第二部分 露天采煤的主要工艺过程露天采剥工艺，根据采掘、运输、排土三个主要环节所采用设备的工作特点，分为间断、连续及半连续 作业工艺（1）间断作业:这种工艺系统的特点是各环节开采设备对矿岩的有效作业，具有周期性的间断。如:单 斗电铲采掘铁道（或汽车）运输排土犁排土。适用于各类岩层。（2）连续作业:系指在装载、运输和排弃（或储存）过程中，开采物料的货流是连续的。工艺有:轮斗挖掘机带式输送机排土机和水利开采等，均属连续开采工艺。适用于松

5、散或松软的岩层。（3）半连续作业工艺系统。仅是对工作面或干线运输实现连续化的问题，这种工艺系统 特点是部分环节连续，另一部分环节是间断作业。如:单斗电铲采掘坑内破碎胶带运输。适用于中等强度的岩层。以下重点介绍我国露天煤矿采用的间断作业工艺方法。一、穿孔在露天开采过程中，硬岩平台必须进行爆破使其松碎，故采用穿孔机械按设计要求打出炮孔，装药爆破 后使其破碎成一定规格的块度，以便采装二、爆破工作（一）爆破参数a孔距mb行距mc边坡距md孔径mmh台阶高度mn超钻mw底盘抵抗线mmL1充填高度mL2药柱高度m（二）装药量与装药结构1、装药量 每孔装药量Q二qx V孔式中：q单位体积矿岩消耗量Kg/m3

6、V孔一炮孔体积 m32、装药结构装药结构分两种：连续装药和分段装药。连续装药是将炸药集中孔底，适用于底盘抵抗线较大，而且上软下硬的岩层；分段装药是炸药在孔内均匀分布，岩石破碎均匀，能降低单位炸药耗量。（三）爆破方式起爆方式有：单排即发和多排毫秒微差起爆两种。单排起爆一次爆破量少，岩石大块多。多排微差起爆使矿岩破碎均匀，产生的根底与大块少，爆破率高， 爆堆集中，有利于采装。1、露天煤矿正常的剥离和采煤工作，应采用深孔松动爆破法，煤层爆破禁止超钻。2、对一次爆破后发生的大块岩石，可采用炮眼法，进行二次爆破或进行机械破碎，禁止使用裸药包爆破 法。3、采用电雷管引爆时，应配备雷电预警装置。三、采装工作

7、把土岩自整体中（软土岩）或把爆破成碎块的岩石装载于运输工具或直接排卸到排土场的工作，叫采装 工作。露天矿生产中采装工作占主导地位，采装广泛采用正铲挖掘机，并向大型挖掘机械发展。四、运输工作是将土岩及矿物从工作面运至指定的卸载地点。矿物的卸载地点是煤场和选煤厂；土岩的卸载地点是排 土场。露天矿运输方式有：铁路、公路、强力带式输送机等运输类型。五、排土工作排土场分为内部排土场和外部排土场。内部排土场是将岩石直接排弃在露天矿的采空区内，是一种最经济的排土方式；外部排土场是将岩石向露天坑境界以外地方排弃。第三部分 露天矿开拓开采及开采境界一、露天矿开拓露天矿开拓主要包括确定矿体开采顺序、开拓方法、台阶

8、高度及坑线布置等内容。露天煤矿开拓运输方 式应根据设计生产能力、开采工艺、开采程序、煤层赋存条件、地形条件和总平面布置图等因素，经多方案 比选确定。对剥离量大、煤岩流向分散或分区开采的露天煤矿，宜采用多出入沟开拓运输方式。1、当采用铁路运输时，宜采用固定坑线。当开采急倾斜煤层，采用内部排土或采掘场非工作帮边坡稳定条件较差时，可采用移动干线。2、根据地形、地质条件，可按不同开采地段、开采深度和煤岩物料性质，选择不同的开拓运输方式。二、首采区位置的选择1、首采区应选在煤层埋藏较浅，基建工程量少、初期生产剥采比较小的地段；2、勘探程度高，煤质好； 3、内外排条件好，运输距离近；4、有利于地面工业广场

9、的布置；5、有利于采区衔接过渡，便于矿山工程发展。三、公路运输开拓公路开拓采用的运输设备是汽车，坑线坡度可达 7 ，转弯半径小，所以坑线布置较为灵活，不需要停车 换向，而且比铁路运输线路工程量小、基建时间短、投资少。坑线的平面形状可为直进、回返或螺旋方式。四、露天矿开采境界1、露天矿开采境界包括地面与底部的境界、最终开采深度与最终边坡角度。影响露天矿开采境界的因素有自然因素、开采技术条件和经济因素。（1）自然因素主要指煤层埋藏条件、围岩性质、地形地物及工程、水文地质条件等。（2）开采技术条件主要指露天开采的技术与组织管理水平，开采设备的生产与供应能力，生产规模及地 面设施建设要求等。（3）经济

10、因素主要要求露天矿的基建少、工期短、出煤快、采煤成本低。露天矿开采境界外剩余储量还多时或缓倾斜特厚煤层地区，可以适当超过经济剥采比划为开采境界内， 虽然超过了经济境界限，但从露天开采优越性来看，尽量扩大其开采范围是合适的（例如中汇的刁窝开采设 计）。从东北煤矿的抚顺、阜新矿区，可以看到很多生产露天煤矿开采境界不断扩大而使矿井废掉的例子。随 着市场经济的发展，为充分利用已有工程条件，有些露天煤矿已经实施露天和矿井开采相结合。如准格尔矿 区黑岱沟露天煤矿在采掘场东北端帮已用井工开采端帮煤量，实践证明是可行的，这样可以减少大量井巷工 程费用，故在露天煤矿工程设计中，可根据矿山具体条件，考虑露天和矿井

11、结合的可行性。在一般情况下，露天开采比矿井的条件优越，所以安排开采顺序时，应先露天后井工，尽量避免同时开 采。2、露天煤矿资源储量地质风险是煤矿建设中的最大风险，进行“补充勘探”和 “最终勘探”是必要的。3、设计生产能力 关于露天煤矿的生产能力计算方法，目前有的矿以原煤计量(如阜新海州露天煤矿)，有的矿以选后煤计 量(如抚顺西露天煤矿)，有的矿所生产毛煤不经任何加工即出售，实际是毛煤计量(如伊敏露天煤矿、霍林 河露天煤矿等)。过去采用原煤计量存在许多不合理因素，而且这个原煤数量在生产中是不出现的，是经过计 算求得的。根据市场经济发展，采用毛煤计量比较合理，符合实际。4、露天煤矿采区宽度，应根据

12、地质条件、生产规模、开采工艺、工作线推进速度、运距和内排重复剥离 量等条件，经技术经济比较后确定。一般情况，工作线推进速度应符合下列条件：(1) 单斗一卡车卡车工艺，工作线推进速度300-400m/a ;(2 )单斗一铁路开采工艺，工作线推进速度80100m/a ;当采用移动坑线时，工作线推进速度为50 80m/a；(3 )拉铲倒堆开采工艺，工作线推进速度为200300m/a ；(4 )轮斗一带式输送机连线开采工艺，工作线推进速度为150250m/a。5、露天煤矿采区过渡方式，应根据地形、地质条件、开采工艺和工业场地位置等因素，经多方案比较确 定。一般情况可采用如下过渡方式：(1)重新拉沟过渡

13、； (2)缓帮过渡； (3)扇形过渡。6、露天煤矿开采工艺的选择，应遵循下列原则：(1)保证生产流程的可靠性； (2)做到生产过程的简单化；(3) 具有先进性、适应性和经济性；(4) 设备选型规格尽量大型化、通用化、系统化。优化劳动组织、简化管理程序。7、开采易自燃的煤层，或采掘场有矿井的旧巷火区时，应设置煤层消防灭火设施，其水源宜采用矿坑积 水或疏干排水。五、间断开采工艺1、地质、地貌复杂和运输距离较短的露天煤矿，宜选用单斗挖掘机卡车运输开采工艺。地质、地貌简单，当土地资源价值相对较低以及采掘场走向较长，运输距离较远的露天煤矿，宜选用单 斗挖掘机铁路运输开采工艺。2、单斗挖掘机和前装机采掘的

14、台阶高度，应符合下列规定：（1）表土和不需爆破的软岩，不应大于单斗挖掘机最大挖掘高度；（2）需要爆破的岩层，不宜超过单斗挖掘机最大挖掘高度的1.2 倍；（3）宽采掘带或爆破后岩块较大时，台阶高度不应大于单斗挖掘机最大挖掘高度；（4）采煤台阶高度，除符合上述规定外，尚需根据煤层厚度、倾角及减少开采损失和夹矸混入等因素确 定；（5）采掘带宽带，应根据岩性、煤岩分采要求、采掘设备规格和采掘方式确定。当采用单斗挖掘机卡 车运输开采工艺时，采掘带宽度宜按调车方式和双面装车的要求确定。（6）最小工作平盘宽度应根据采掘带宽度、爆堆伸出距离、工作面道路（或线路）宽度和辅助设施占用 宽度等条件，通过计算确定。用

15、单斗挖掘机工作线的长度，应根据单斗挖掘机规格、岩性、工作线推进速度 及运输设备类型确定。当采用卡车运输时，单斗挖掘机的工作线长度不宜小于300m。六、汽车运输1、最大纵坡是为了使汽车按一定速度在该坡道上行驶的设计控制值，是一般情况下的极限值。生产干线 是运量集中的地段，也是整个露天矿的咽喉。为使这类道路有较大的通过能力和较高的运输设备生产效率， 要求道路的平、纵面有较好的技术条件。为此规定最大纵坡值比生产干线增加 1%。纵坡加大，对重车下坡运 行带来安全隐患，为此规定重车下坡地段，最大纵坡相应减少 1%。2、路面状态对车体机件磨损和轮胎、燃油消耗都有很大影响，甚至对运输效率及行车安全都有直接关系。 所以采用汽车运输的露天煤矿，道路养护工作是一项极为重要的内容。道路洒水不仅是养路的需要，也是环 境保护降尘的需要。七、排土场1、一般规定内部排土场，可少占地，缩短运距，降低成本，故应首先选择。外排土场选在露天开采境界之内时，必须进行境界外部与境界内部排土场的技术经济比较，确认二次剥 离有利，方可选择在境界之内。其位置应注意与地面设施相协调以及二次剥离时的运输通道