《第三章露天矿山开采安全.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章露天矿山开采安全.doc（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 露天矿山开采安全 第一节 露天矿山基本知识一、露天矿山开采的基本概念露天开采就是从地表直接采出有用矿物的开采方法。由露天开采形成的各种矿山坑道的总体称为露天矿场。根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿。开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的称为山坡露天矿，位于露天开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿，如图3-1所示。图3-1 山坡露天矿与凹陷露天矿示意图根据开采方式的不同，露天开采有人工开采、机械开采、水力开采和挖掘船开采。（一） 人工开采主要靠人力来打眼、装矿和推车。（二） 水力开采是用水枪射出高压水流冲采矿石并用水力冲运。此法多用于开采松软的砂矿床。（三） 机械
2、开采是用一定的采掘运设备，在敞露的空间里从事采矿作业，并通过露天沟道或地下巷道把矿石和岩石运出。（四） 挖掘船开采是利用挖掘船开采河道中的砂矿床。目前，世界上露天开采的矿物占整个矿物产量的70%，我国铁矿石产量的85%由露天开采，建材矿山几乎全部采用露天开采。二、露天采矿场构成要素露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为采矿场。（一）台阶露天开采时，通常是把矿岩划分成若干水平分层，自上而下逐层开采。在开采中各分层保持一定的超前关系，在空间上形成阶梯状，每个阶梯是一个台阶，或称阶段。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立采剥作业的单元。台阶的构成要素如图3-2所示。图3-2 台阶构成
3、要素1台阶的上部平盘；2台阶的下部平盘；3台阶坡面；4台阶坡顶线；5台阶坡底线；台阶坡面角；h台阶高度台阶的上部水平面称为台阶的上部平盘，台阶的下部水平面称为台阶的下部平盘，上下两平盘之间的倾斜面称为台阶坡面，台阶的上部平盘与坡面的交线称为台阶坡顶线，下部平盘与坡面的交线称为台阶坡底线，台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离叫台阶高度，台阶坡面与下部平盘的夹角称为台阶坡面角。台阶的上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的上部平盘同时又是上一个台阶的下部平盘。台阶的命名通常是以开采该台阶的下部平盘的标高来表示。开采时，将工作台阶划分为若干条带逐条顺次开采，每个条带叫做采掘带。（二）露天采矿场露天采矿
4、场的构成要素如图3-3所示。露天矿坑中的矿石采出后，露天矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫露天矿边帮（如图3-3中的AC、BF）。位于矿体下盘一侧的边帮叫底帮，上盘一侧的边帮叫顶帮，位于矿体端部的边帮叫端帮。露天矿的下部水平CD叫露天矿的底盘。图3-3 露天采矿场构成要素露天矿边帮与地表的交线AB称为露天矿场的上部最终境界线。最终边帮与露天采矿场底盘的交线GH称为下部最终境界线。正在进行开采和将要进行开采的台阶组成的边帮叫露天矿场的工作帮（如图3-3中的DF）。工作帮的位置是不固定的，随着开采工作的推进而不断变化。工作帮的水平部分叫工作平盘（如同3-3所示），它是用以安装设备进行穿孔爆破、采
5、矿和运输工作的场所。通过工作帮最上一个台阶的坡底线与最下一个台阶的坡底线的假象斜面，叫露天矿场的工作边坡（如图3-3的DE）。工作边坡与水平面的夹角叫工作边坡角，一般为812，最多不超过1518，人工开采可适当大一些。非工作边帮是指已完成采剥工作的台阶组成的最终边帮。非工作边帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线的假象斜面，叫露天采矿场的非工作帮坡面或最终坡面（如图3-3的AG、BH）。该帮坡面代表露天矿场边帮的最终位置。最终帮坡面与水平面的夹角叫最终边坡角（如图3-3的）。大中型露天矿的非工作帮上的平台还应设安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台用作缓冲和阻截滑落的岩石，还可用作减缓最
6、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。它设在露天矿场的四周边帮上。运输平台是工作台阶与出入沟之间的运输通道。清扫平台是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，可与安全平台合并。三、露天矿场构成的安全要求（一）台阶高度的确定台阶高度对露天开采的作业安全具有重要的意义。确定台阶高度应考虑下列因素：1矿岩的岩性和埋藏条件矿床的埋藏条件主要是指矿体的厚度、产状及岩石的均质性。一般，稳固的矿岩的台阶高度可大一些，对于节理、裂隙较发育的不稳固的矿岩，台阶高度应低一些。2穿爆工作的要求台阶高度的增加能提高一次爆破效率，但往往增加了不合格大块和根底，增加了二次爆破量，并降
7、低了挖掘机的生产能力。另外，台阶高度还必须保证生产人员和设备的安全。3采掘工作的要求采掘工作的要求是影响台阶高度的最主要的因素，机械化开采时台阶较高，人工开采时台阶较低。金属非金属露天矿山安全规程规定的台阶高度如表3-1所示。表3-1 露天矿场台阶的安全高度矿岩性质采掘作业方式台阶高度松软的岩石机械铲装不爆破不大于机械的最大挖掘高度坚硬稳固的岩石爆破不大于机械的最大挖掘高度的1.2倍不大于机械的一些件线和最下一个台阶的坡底线所作天采场的非工作帮或砂状的岩石人工开采不大于1.8m松软的岩石不大于3.0m坚硬稳固的岩石不大于6.0m挖掘机或前装机铲装时，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍。
8、（二）工作台阶坡面角和最终边坡角1工作台阶坡面角：其大小直接影响安全生产。影响工作台阶坡面角的主要因素有矿岩的性质、穿孔爆破方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素。金属非金属露天矿山安全规程规定，人工开采时，工作台阶坡面角应符合表3-2的规定。表3-2 人工开采工作阶段坡面角矿岩性质工作阶段坡面角松软的矿岩不大于所采矿岩的自然安息角较稳固的矿岩不大于50坚硬稳固的矿岩不大于802最终边坡角：合适的最终边坡角对于保证安全生产和提高露天开采的经济效果具有重要的意义。边坡稳定性被破坏，必将造成滑坡或岩石坍塌等严重事故，严重影响安全生产。影响边坡稳定的主要因素有岩石性质、地质构造、水文地质条
9、件、开采深度、边坡存在期限等。中小矿山的边坡角可参考表3-3。表3-3 中小露天矿边坡角参考值 开采深度岩石硬 （m）度系数（f）最终边坡角（）工作台阶坡面角（）90m以内180m以内240m以内300m以内1520606857655360485475808145060485745534248657537435041483953364260651230432841263924361560第二节 露天开采工艺一、露天开采工艺露天矿山的采剥工程是按一定的生产工艺，以一定的顺序进行的。确定开采顺序主要考虑矿床的埋藏条件、露天矿场的空间几何形状、生产工艺和开拓运输系统等。对山坡露天矿，当矿体倾向与山坡
10、方向一致时，一般采用在矿场表层逐层开掘单壁沟，自上而下，由里而外的采掘顺序进行开采。 对凹馅露天矿，由上而下进行掘沟、剥离和采矿工作，上部水平顺次推到最终境界，下部水平顺次开拓和准备出来，旧的工作水平不断结束，新的水平陆续投产，这是露天矿在整个开采期间的程序。掘沟、剥离、采矿三者在时间和空间上必须保持一定的超前和滞后关系，必须遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，才能保证露天矿山生产持续、稳定、安全地进行。每个台阶的开采顺序是，开掘出入沟开段沟扩帮，即首先开掘自地表到第一个台阶下部平台的出入沟，然后开掘段沟。开段沟形成以后，在沟旁建立剥岩或采矿工作线，按采掘带顺序逐条采掘，即为扩帮。按照工作线与矿
11、体走向的关系，工作线的布置方式有纵向、横向、斜向和U型布置等。待工作线推进到一定宽度后，即可开掘下一个台阶的出入沟和开段沟。露天矿的各台阶自上而下逐层进行开拓、准备和扩帮，一般是多个台阶同时进行开采，由这些开采的台阶组成了露天矿场的工作帮。掘沟、剥离和采矿工作都由穿孔、爆破、采装、运输等工艺来实现。二、穿孔作业及安全要求穿孔工作是露天开采的第一个工序，其目的是为爆破工作提供装炸药的孔穴。在整个开采过程中，穿孔质量的好坏，对后续的爆破、采装、破碎等工作有很大影响。露天矿穿孔设备按其穿孔深度分为浅孔凿岩设备和深孔凿岩设备。浅孔凿岩设备主要有凿岩机和凿岩台车。深孔凿岩设备主要有牙轮钻机、潜孔钻机、钢
12、绳冲击式钻机。（一）凿岩机。凿岩机按动力不同可分为风动、电动、内燃和液压四种类型；按重量不同有轻型、中型、重型三种；按工作方式不同可分为手持式、气腿式和柱架导轨式三种，一般凿岩深度在24m，最深不超过5m。风动凿岩机应用最为广泛，它是靠空气压缩机提供的压风作为动力进行工作的，所以要建立相应的压风机站和供风系统或使用移动式压风机供给压风。（二）凿岩台车。凿岩台车是一种导轨式重型风动凿岩机。由于设备简单、灵活、孔径小，可以打任意角度的炮眼，对提高劳动生产率，改善劳动条件作用明显，所以在露天矿山和采石场得到了广泛的应用。图3-4 CT400A型露天凿岩台车外型示意图（三）潜孔钻机。潜孔钻机是一种回转
13、冲击式钻机，具有结构比较简单、操作维护方便、价格低、机动灵活、穿孔角度范围大等优点，是中小型露天矿山的主要穿孔设备，适用于中硬矿岩穿孔。国产潜孔钻机主要有KQ150、KQ200、KQ250等型号。（四）牙轮钻机。牙轮钻机也属于回转式凿岩机，它通过回转机构和加压机构给钻杆上的牙轮钻头施加回转扭矩和轴向压力，借助钻头上的三个轮齿密布的牙轮进行连续切削、破碎岩石；同时压缩空气通过钻孔中心及钻头喷嘴吹至孔底，把岩渣排出而形成炮孔；能实现机械接卸钻杆。牙轮钻机具有穿孔效率高、作业成本低，机械化、自动化程度高，适应各种硬度的矿岩等优点。国产牙轮钻机主要有KY150、KY200、KY250、KY310等型号
14、。（五）凿岩安全技术1凿岩机作业时，要注意以下安全问题：（1） 凿岩工要经过培训，熟悉凿岩机的性能和操作方法。（2） 开孔口时要扶稳钻机，以防钻头伤脚或凿岩机倾倒伤人。严禁打干眼和残眼。（3） 在坡度超过30的台阶坡面上凿岩时，凿岩工要使用安全绳，凿岩时要站稳。2大型凿岩机穿孔时，要注意以下安全问题：（1） 钻机司机应经过专门培训，了解钻机的性能，熟练掌握操作程序和操作技术。（2） 钻机移动时，应有人指挥和监护；行走时，司机应先鸣笛，履带前后不得站人。不准转急弯。（3） 钻机靠近台阶坡顶线行走时，应先检查行走路线是否稳固安全，凿岩台车外侧突出部分至台阶坡顶线的最小距离为2m，牙轮钻和潜孔钻为3
15、m。（4） 钻机不宜在坡度超过15的坡面上行走；如果坡度超过15，必须放下钻架，并采取防倾覆措施。不准长时间停留在斜坡道上。（5） 在松软的地面行走时，应采取防沉陷措施。（6） 通过高、低压线路时应采取安全措施。夜间行走应有照明。（7） 为防止台阶坍塌而造成钻机倾翻事故，钻机稳车时，千斤顶至台阶坡顶线应有一定的安全距离：凿岩台车为1m，牙轮钻和潜孔钻为2.5m。千斤顶放置的位置应稳固，不得在千斤顶下垫块石。（8） 穿凿第一排炮孔时，钻机的中轴线与台阶坡顶线的夹角不得小于45，以便在台阶出现坍塌征兆时，钻机尽快撤离危险区。（9） 钻机作业时平台上严禁站人，钻机长时间停机应切断电源。（10） 挖掘每个水平的最后一个采掘带时，上阶段正对挖掘机作
