矿山开采相关知识

矿山开采 矿山开采是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采。 对于一个矿体，是用露天开采还是用地下开采，取决于矿体的赋存状态。若用露天开采，则应该采用多深合理，这里存在一个深度界线问题，深度界线的确定主要取决于经济效益。一般来说，境界剥采比如少于或等于经济合理剥采比的，可采用露天开采，否则就采用地下开采方法。（一）露天开采 露天开采是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。目前，我国的黑色冶金矿山大部分采用露天开采。 建设一个露天开采矿山的整个过程，一般包括：矿区的地面设施建设；矿床的疏干和防排水；露天采场基本建设以及投入生产的一系列准备工作。 露天采场基建工程主要是开掘入车沟、出车沟和开段沟，铺设运输线路，建设排土场，剥离岩石以及修建供排水、供电设施等。 出入沟是建立地面通往工作水平以及各工作水平之间的倾斜运输道路。开段沟是在每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道，也就是开辟阶段的最初工作线。 掘沟、剥离和采矿是露天矿生产过程中的三个重要环节。露天矿下降速度的快慢、新水平准备时间的长短，主要决定于掘沟速度。为保证露天矿持续正常的生产，掘沟、剥离和采矿三者之间，在空间和时间上必须保持一定的超前关系。遵循“采剥并举，剥离先行”的原则组织生产。 露天矿生产过程中，不论是剥离还是回采矿石，工艺流程一般都要经过穿孔、爆破、装载和运输。目前我国黑色冶金矿山所使用的设备，穿孔主要是牙轮钻和潜孔钻，冲击钻已被淘汰。装载设备大都使用34.6米3电铲，6米3以上电铲也开始使用。运输设备大都使用20吨以上载重汽车和80150吨电机车，100吨电动轮汽车也在部分特大型矿山推广使用。（二） 地下开采 当矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较认为，采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。 由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。 地下开采主要包括开拓、采切（采准和切割工作）和回采三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。这三个步骤，开始是依次进行，当矿山投产以后，为能保持持续正常生产，仍需继续开凿各种井巷。如延伸开拓巷道，开凿各种探矿、 采准、回采巷道等。在时间上必须遵循“开拓超前于采准、采准超前于回采、确保各级生产准备矿量达到合理保有期”的生产规律。这是通过长期的生产实践总结出来的比较符合矿山生产实践的科学规律。 地下矿床开采时，一般是先采上阶段，后采下阶段。在阶段中，沿矿床走向划分为矿块（矿块高度一般是4060米，国外一般为60120米，甚至可达到200米），一般以矿块为基本单位或将矿块再划分为矿房和矿柱进行回采。 地下采矿方法很多，主要分以下三类： （1）自然支撑采矿方法。采区划分为矿房和矿柱。回采矿房时，所形成的采空区，利用矿柱支撑，因此，使用这类采矿方法的基本条件是矿石和围岩均需稳定。 （2）人工支撑采矿方法。在采区中，随着回采工作面的推进，用人工支撑方法来维护采空区并形成工作场地。 （3）崩落采矿法。它是随着矿石的崩落，以崩落围岩来充填采空区，达到控制管理地压的一种方法。由于上、下盘岩石崩落将会引起地表的塌落，所以地表允许崩落是使用这类采矿方法的必要前提。 地下开采，不论是开拓、采准还是回采，一般都要经过凿岩、爆破、通风、装载、支护和运输提升等工序。 目前，我国重点地下矿山采用的设备，凿岩主要是采用凿岩机、凿岩台车和采场用的中深孔和深孔钻机。装载主要是采用装载机、铲运机、电耙等。平巷运输提升一般用电机车牵引成列的矿车至竖井、斜井、提升井和场地，再用罐笼将矿车提升至地面，大型地下矿山均将矿车中的矿石卸入矿仓，再装入箕斗提升至地面。(.00145Z01. 国内外露天采矿技术发展趋势. 2010年08月09日09:42 生意社生意社08月09日讯 国内外露天采矿技术发展趋势国内外露天矿技术发展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化。智能矿山的研究与开发，是露天矿科技进步的发展方向，采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。1水泥原料矿山开采规模大型化建设大型矿山，可以采用大型设备，提高劳动生产，降低矿石开采成本。随着预分解窑熟料生产线500010000t/d的投产，涌现一批年产100500万t级矿石的大型矿山，而年产50100万t矿石已属中型矿山。目前，矿石年产量500万t级的超大型矿山已开始显现。2选用大型、高效、耐用的采矿工艺设备水泥矿山在矿山设备大型化基础上，向节能型、自动化、标准化方向发展。黑色和有色金属矿山为提高开采强度，提高设备利用效率，一般采用连续工作制。2.1钻孔设备水泥矿山应淘汰钻速低、排渣难的低风压潜孔钻机；淘汰送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。中、高风压潜孔钻机和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。固定式低风压(0.50.7Mpa)空压机正逐步淘汰，仅适应中硬以下岩石穿孔的切削回转钻机和穿凿坚硬、极坚硬的牙轮钻机也将逐步淡化出水泥矿山市场。2.1.1中、高风压露天潜孔钻机钻机使用中风压(1.O1.4MPa)和高风压(1.7-2.4MPa)的压缩空气作动力，由压缩空气直接驱动冲击器和钻头选行钻孔作业，钻具回转采用液压马达，滑架起落应用液压缸支撑。目前国内外一些矿山采用钻机和压缩机分开的分体式配置，但一体化钻机，即钻机、柴油机风冷空压机和柴油机液压泵组三位一体，是钻机配置的发展方向。2.1.2全液压露天钻机钻机自动凿岩系统能保持到贯穿孔底的最大凿岩效率，通过自动调节冲击力、推进力、旋转和双重缓冲器装置，不断适应不同岩层和岩性的变化，从而提高凿岩性能，降低能耗并延长钻具使用寿命，凿岩能量得以充分传递，并使钻进中的反射冲击波降低到最小。全液压露天钻机采用高排量的空气压缩机，增大了排尘风量，尽快地将凿岩的粉尘颗粒分离出来，提高钻孔速度，减少钻头磨损。使用高排量空气压缩机，也加大了钻孔口径。2.2装载设备液压挖掘机在水泥矿山进一步得到推广使用，并将在铲装设备中占据主导位置。与机械挖掘机比较，液压挖掘机自重轻，三维自由度赋于液压挖掘机机动灵活，可在陡坡上挖掘，便于选别开采。水泥矿山装载设备，宜选用48m3液压挖掘机和3060t设的矿用汽车。3走矿产资源开发利用和地质生态环境协调发展的绿色矿业道路，建立低生态危害的采矿工艺系统，做到无废少废、零排放国外一些矿山注重自然景观的保有度，在矿山开采中坚持低能耗、短流程、高效率、无废、少污的原则，保持矿区周围景观的和谐度。嘉新京阳水泥有限公司石灰石矿山，对开采裸露地带，填覆客土，因地制宜种植原生植物，引进耐干旱、耐贫瘠的白喜草草籽和当地水土保持功效好的野生蚂蚁草，广为播种，草木并举，立体绿化，枝叶繁茂。4矿山生产不断溶入新科技优化矿山生产，提高采矿工艺环节中高科技比重。应用自动控制技术、电子信息技术、网络技术，从整体上提高设备技术效能，提高生产过程中综合自动化水平，提高生产信息化程度，实现控制智能化、连续生产过程自动化、管理信息化和系统化。智能数字矿山，是信息技术在矿山应用的集中表现。以计算机及其网络为手段，把矿山三维空间和有属性数据实现数字化存储、传输、表达和加工，建立全方位生产管理系统，随着“数字化矿山”发展，矿山开采开始进入智能化控制时代。5开拓方式、采矿工艺多样化开采顺序由单一的纵向布置向横向布置方式发展，施行强化开采，提高工作线推进速度，为矿石均化搭配创造条件。采用组合台阶、分期开采、陡帮开采，以便均衡生产剥采比。6运用汽车一带式半连续运输系统，是近年来发展的高效运输技术该系统充分发挥汽车运输适应性强、机动灵活、短途运输经济的优势，有利于强化开采，同时又显现带式运输机运力大、爬坡能力强、运营成本低的长处，汽车、胶带两种运输优势互补。首钢水厂铁矿，19982003年，汽车一带式运输成本为0.65元/tKm，仅为单一汽车运输成本1.35元/tKm的48%，15年内将创收经济效益16亿元。 部份水泥矿山正在或行将进入露天凹陷开采，采用半移动式破碎机的汽车一半移动破碎机一胶带运输机的半连续开采工艺是一种行之有效采矿工艺系统。7矿山辅助作机械机化目前，矿山辅助作业不配套、机械化程度低，是矿山生产的薄弱环节。随着开采规模的扩大，为保证主机正常作业，提高设备效率，必须提高矿山辅助作业水平。在清理工作平台、矿体内夹石分采分运、铲装工作面的准备、运输道路的维护、边坡整理，大块的二次破碎、炮孔装药和炮孔填塞工作中，配备必要的前端式装载机、推土机、平道机、压路机、洒水车、装载车，炮孔填塞机等辅助矿山机械，从整体上提高矿山装备效能。8铣刨机采矿是一种有发展前途的采矿方法应用铣刨机(又称机械犁)采矿，代替传统穿孔爆破采矿方法，有以下优点：(1)无爆破地震、空气冲击波、飞石等危害；(2)扩大开采境界，不受爆破安全境界的限制；(3)连续作业，不受爆破干扰；(4)要求作业场地相对小；(5)可根据矿层和矿石不同品级，分采分运，可有效剔除有害夹层，可选别回采；(6)采矿成本可降低2050%；(7)不需粗碎，可调整开采粒度，有利于带式输送机长距离运输。铣刨机采矿，集采、装、碎为一体，有效简化生产流程，作业工作平台、釆场道路平整，减少轮胎消耗，刨铣矿石粒径可控在3080mm，可根据需要，生产30mm的粒径的矿石，为振动放矿，竖井溜矿石，缓冲矿仓磨损创造条件。铣刨采矿法，从根本上保证矿山边坡的安全，从而增大边坡安全角度，增加可采矿量，减少边坡工程量和维护量。表采机，在南斯拉夫Serbia石灰石矿，应用SM-2600，切削(铣刨)、破碎装料一次完成，矿石平均单轴抗压强度为25MPa，产量在600t/h，约90%粒径16mm，最大粒径为150mm。法国纽来宁根石灰石矿，美国、印度、巴西、墨西哥应用表采机开采石灰石取得一定效果。表采机在切削矿石中同时将矿石破碎。可据粒径要求，选用不同切削刀具及切削转子，清洁、平整稳定作业表面，给装载机平稳行驶创最佳条件。) 露天采矿方法 - 正文用一定的开采工艺，按一定的开采顺序，剥离岩石、采出矿石的方法。露天开采工艺，按作业的连续性，分间断式、连续式和半连续式，见附表。间断式开采工艺适用于各种地质矿岩条件；连续式工艺劳动效率高，易实现生产过程自动化，但只能用于松软矿岩；半连续式工艺兼有以上两者的特点，但在硬岩中，需增加机械破碎岩石的环节。开采顺序是采矿和剥离在时间和空间上的相互配合。按矿床分布情况，大体有两类采矿方法： 平缓矿床的采矿方法 适用于倾角一般小于12的平缓矿床。 倒堆采矿法 剥离物用机械铲或索斗铲直接向前一采掘带采空区倒堆，采矿工作面紧随剥离工作面推进。在相同情况下，机械铲的重量约为索斗铲的1.8倍,因此剥离高台阶时，多用索斗铲。剥离更高的台阶可采用二次或多次倒堆。方案有一台机械铲配合一台索斗铲、二台索斗铲互相配合或仅用一台索斗铲兼作二次倒堆等。 露天采矿方法横运采矿法 剥离物用排土桥、悬臂排土机循垂直于工作线方向运往采空区，剥离台阶与采矿台阶推进的空间关系也受运输设备规格的限制，但不如倒堆采矿法那样严格。本法可适应更大的剥离厚度,民主德国的AFB-60型排土桥的可剥离厚度为60m。 纵运采矿法 剥离物沿工作线,绕过端帮,纵向运往采空区。本法不受采、运设备规格和剥离岩石厚度的限制,有较大灵活性。适用于单斗-机车车辆、单斗-(破碎机)带式输送机、单斗-汽车、轮斗-机车车辆-带式输送机等多种工艺。 上述各法的经济效果，通常以倒堆法最优，横运法次之，纵运法最差。但适用的剥离厚度则相反。当剥离厚度大时，可在下部台阶用倒堆法或横运法，上部用纵运法。为缩短运距，可将矿田划分为若干采区，按一定顺序开采，把剥离物排往本采区或前一采区的采空区。 倾斜矿床的采矿方法 基本上把剥离物运往外排土场，仅当采掘工作达到终了深度后，才能利用采空区内排。工作线的布置方式，基本有沿矿体走向布置和垂直矿体走向布置。 初始位置和推进方向的选择，应综合考虑矿床的地形地质条件、生产能力、运输方式、基建剥离量和生产剥采比的均衡等因素。倾斜矿床的生产剥采比在开采中是变化的。为了减少基建剥离量和推迟剥离高峰，平衡生产剥采比，改善经济效果，可以采取以下措施加陡工作帮坡角。 组合台阶 用一台设备顺序采掘一组相邻的台阶，仅在采掘台阶上设工作平台（图1），也可有其他方式。 横采掘带 汽车运输的横向采掘带，相邻台阶尾随采掘，工作线横向布置,纵向推进（图2）。任一横断面上只有一个工作平台，每一台阶可设12台采掘设备。与组合台阶相比，本法可布置较多的采掘设备。 露天采矿方法 露天采矿方法分区分期开采 走向较长或面积较大的矿床，实行分区分期开采，优先开采矿体厚、品位高、覆盖薄和剥采比小的区域。 参考书目 北京矿业学院露天采矿教研组、阜新煤矿学院露天采矿教研组合编：露天采矿学，中国工业出版社，北京，1961。 露天采矿方法 - 配图露天采矿方法(2010-09-13 08:48:33) 标签： 杂谈5.8.1 露天开采的基本概念露天矿是在基建和生产过程中逐渐形成的。基建时期的任务是建立供电供水系统及建立运输干线，修建选矿厂、排土场及机修厂等主要构筑物和设施，以及完成投产时所必需的采准和剥离工程量。在生产过程中，为了完成生产计划中规定的年矿石生产任务，必须按时完成一定的开拓，采准、剥离的工程量。露天矿在开采过程中，必须将境界内的矿、岩划分成一定厚度的水平分层，以便由上向下逐层进行开采，这些阶梯状的工作面叫做台阶。每个台阶大多使用独立的穿孔和采掘设备。台阶主要由以下要素组成：上部平盘1台阶的上部水平面；下部平盘2台阶的下部水平面；台阶坡面3朝向采空区的台阶斜面；斜坡角a台阶坡面与下部水平面的夹角；坡顶线4台阶坡面与上部水平面的交线；坡底线5一台阶坡面与下部平盘的交线；台阶高度h上部平盘与下部平盘的垂直距离。金属露天矿的台阶高度一般为1014m。露天矿生产是按定的生产工艺过程进行的，这些工作总称为矿山工程。矿山工程又可分为剥离和采矿工程。剥离工程是将露天矿境界内影响采矿的岩石剥掉，并运出露天矿境界以外进行排弃，以保证采矿工作的正常进行。般新建的露天矿剥离和采矿工程是依次进行的，正常生产时则是同时进行。这就是我国采矿工业规定的“采剥并举，剥离先行”的方针。若不认真贯彻这一方针，就不能保证矿山正常，持续地完成矿石生产任务。依照矿山工程的作用还可分为开拓、采准和扩帮工程。开拓工程是按设计中规定的开拓系统掘进倾斜的出入沟，以建立地面与采矿场各生产水平间的运输联系；然后掘进水平的段沟，以建立台阶开采的起始工作线。并在所开段沟一侧(或两侧)进行扩帮工程。以后各水平的开采程序和第一水平一样，即首先开掘出入沟，再开次水平的段沟，然后进行扩帮工程。总之，露天矿多是由单一水平向多水平发展，逐步形成全矿的开拓运输系统。凹陷露天矿是从地表开始向下逐层开采的，使用铁路运输时，运输干线也由浅而深，随矿山工程的发展逐步铺设，当露天矿开采终了时，运输干线才最终形成。在采矿场内，位于矿体下盘岩石的边坡叫做底帮，位于矿体上盘岩石的边坡叫顶帮，位于采矿场两端的边坡叫端帮；最终边坡线BE和CF-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连线；最终边坡角和-最终边坡线与水平线的夹角。为了保证露天矿具有正常生产的工作条件，各开采水平工作平盘的宽度应保证不小于最小平盘宽度。其大小是根据爆堆宽度，运输设备规格和通行条件确定。图5-8-5是最小工作平盘宽度组成要素。B最小=B十C十T十Z（m）式中：B最小最小工作平盘宽度（m）；B爆堆宽度（m）。般爆堆宽度随台阶高度h和岩石硬度变化，若用冲击式穿孔机进行穿孔，单排孔爆破时的台阶宽度变化范围见表5-8-1。表5-8-1 爆堆宽度矿岩硬度 (f)爆堆宽度 (m)12-20（2.5-2.8）h6-12（2.0-2.5）h6（1.5-2.0）hC一爆堆坡底线至运输设备边缘间距离（m）。T车辆运行所需宽度（m）；Z一为防止岩体滑动的安全距离（m）。最小工作平盘宽度可根据表5-8-2所列数据选取。用铁路运输时最小平盘宽度可取上限，汽车运输时可取下限，如用双轨(线)运输时应加线路中心线间距离。表5-8-2 最小工作平盘宽度矿岩硬度系数f台阶高度h（m）101214161239-4244-4849-5354-596-1234-3938-4442-4946-54629-3432-3835-4238-46我国是个地大物博，矿产资源十分丰富的国家，地下埋藏有各种类型的矿体，应该具备什么条件才能用露天开采呢？由于露天开采在采出矿石的同时，必须剥离一定数量的岩石。而且，剥离岩石量的多少直接影响采出矿石的成本和单位投资额，井且，随着矿山开采深度变化往往剥离岩石的数量也是变化的。因此，确定合理的露天开采范围的实质即是确定合理的露天开采深度问题，其次，是确定露天采矿场在地表的开采范围。为了确定合理的露天开采的深度，首先要了解剥采比的概念。因为露天矿剥离岩石量直接影响矿石成本和单位投资，必须计算开采单位矿石所需剥离的岩石量，这一比值称为剥采比。其单位可用吨/吨或m3表示。剥采比有多种表示形式，确定露天矿境界常用的有以下几种：1) 平均剥采比(平)：即露天矿境界范围内总的岩石量与矿石量的比值。平=(B1+B2)A m3/m3 (t/t)式中：B1、B2露天矿境界范围内总岩石量，m3(t)；A境界范围内总的矿石量， t或m3。2) 境界剥采比（n境）：即露天矿增加某一深度时（一般为一个台阶高度)，所必须采出的岩石量与矿石量的比值。n境=（b1+b2）/a m3/m3 (t/t)式中：b1、b2露天矿增加某一深度所必需采出的岩石量，m3(t)；a增加某一深度所采出的矿石量， t或m3。3) 经济合理剥采比（n经）：即采用露天开采时经济上允许的最大剥采比。其确定方法有两种：根据露天和地下开采成本比较结果确定：n经=（c-a）/b t/t式中：c-用地下采矿法开采吨矿石成本，元t；a-用露天开采一吨矿石成本，元t；b-露天开采一吨岩石成本，元t。以上数据可按类似条件的矿山选取。根据矿石销售价格确定，矿石销售价格是由市场确定的，n经=（c0-a）/b式中：c。-该种矿石价格（元t）。a、b与上式相同。一般情况下，经济合理剥采比应不超过表5-8-3所规定的数值。表5-8-3 经济合理剥采比（m3/m3）矿床类型大型中型小型铁、锰、菱铁、铜、铅、锌8-106-85-6石灰石、白云石、硅石铝土矿、粘土矿13-1613-1613-16确定露天矿最终境界时，可根据不同深度（h）列出方案，如图5-8-8所示，并按各个深度的境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，用比较法求出合理的最终开采深度（H）。有些矿山，资源较少或是矿体埋藏比较复杂，可以应用平均剥采比不大于经济合理剥采比的原则来确定。当露天矿合理的开采深度确定后，再确定矿体深部和地面开采范围，才能正确确定矿体的开拓系统和开拓沟道位置，以及合理的选择矿场，排土场及工业广场位置，并计算露天采矿场内可采出的矿石储量及剥离总量。总之，埋藏很深的矿床必须用地下方法开采。凡是能够用露天开采的矿床，应首先考虑用露天方法进行开采，因为露天开采具有一定的优越性。a.受开采空间限制较小，采矿机械化程度高，从而可大大提高开采强度和矿石生产能力。b.建设速度快，建设周期约为地下开采的一半。c.劳动生产率高，露天开采的全员劳动生产率约为地下开采的5-10倍。d.生产成本低，露天开采1吨矿石的成本约为地下开采成本的1/4-1/3。e.工人劳动条件好，作业比较安全。f.矿石贫化、损失小，贫化率、损失率不超过3-5%，可以充分回收资源。露天开采的主要缺点是：a.剥离时需要排弃大量岩土，因此废石场占地较多。b.在雨季，酷热和严寒的天气条件下，对露天开采作业有一定影响。露天矿开拓(2010-10-19 15:21:30) 标签： 杂谈露天矿在开采过程中，必须划定为若干水平分层(台阶)进行生产。露天矿开拓的目的是为了建立地面到各个工作台阶。以及各个台阶之间的通路，形成露天矿到选矿厂(破碎厂)、排土场、工业广场之间的运输系统，以保证矿山采矿、剥离、开拓工作的正常进行。露天矿的开拓方法与运输方式和开采方法有密切联系。合理的开拓方法，既要保证各个台阶工作线的合理发展，运输联系方便，又要尽可能减少开拓工程量。露天矿床开拓方法分类有几种，目前主要是以运输方法分类，而运输方式又与矿床的埋藏条件、生产规模和设计的开采深度有关。我国金属露天矿开拓方法可分为：铁路运输开拓、公路运输开拓，平峒溜井开拓、斜坡卷扬开拓及胶带运输开拓。露天矿使用铁、公路运输时，运输干线可以布置在露天矿境界之内， 也可布置在境界之外。一般情况下，凹陷露天矿多设在开采境界内的最终边帮上。山坡露天矿则根据地形和矿体埋藏条建设在境界内或境界之外。（1）铁路运输开拓：由于铁路运输的坡度比较缓，从上台阶至下台阶需铺设较长的倾斜干线和一定长度的折返(站)线路，而金属露天矿一般走向长度较短，所以多采用折返干线(又称“之”字形干线)开拓。缺点是列车在干线上运行时，经过折返站需要改变运行方向，从而影响列车运行速度和效率。如果矿体走向长度较长时，可以布置成直进式行车方式，使几个(根据矿体长度)水平沿同一方向运行，然后设折返站，用折返式行车，以下各水平则根据需要决定线路的布置方式。山坡露天矿在采矿场附近如有较长的单侧山坡时，折返干线应布置在境界以外的端帮上。当露天矿地形为孤立的山峰时，折返干线可以布置在露天开采境界之内。（2）公路运输开拓：公路运输开拓根据公路干线布置方式可分为回返干线和螺旋干线开拓。回返干线和折返干线布置相仿，汽车在干线上运行是经过具有一定曲率半径的回返平台改变运行方向，但不需停车换向。因为汽车运输要求的曲率半径小，所以多采用回返干线开拓方式。当露天采矿场的长度和宽度相差不大，为了克服汽车因回返减速影响运输效率可采用螺旋干线开拓。当凹陷露天矿采用螺旋干线开拓时，沟道可沿采场四周边帮盘旋布置干线，汽车可在干线上直进运行。（3）平峒溜井开拓：平硐溜井开拓主要是用溜井和平硐建立采矿场与选矿厂之间的运输通路。此种开拓方式，不能独立完成矿石的运输任务，需要与其他运输方式配合。在采矿场内多采用汽车或窄轨铁路运输，溜井主要是溜放矿石，溜井以下多用铁略运输运至选矿厂。岩石则直接运往排土场堆置。个别矿山也有用溜井溜放岩石的。矿石从溜井放矿口装入矿车，多用机车牵引经过平硐再运到选矿厂。溜井承担受矿和放矿任务，是运输系统中的关键环节。合理地确定溜井位置和结构要素，对于保证矿山正常出产具有重要意义。（4）斜坡卷扬开拓：小型金属露天矿常用斜坡串车和重力卷扬开拓。斜坡串车一般是在小于25的沟道内利用卷扬机同时提升（或下放）几个矿车。凹陷露天矿的串车沟道是设在开采境界内的非工作帮上。在山坡露天矿一般多设在开采境界之外。对于地形较缓，高差不大的小型山坡露天矿，还可采用重力卷扬开拓，将采下的矿石装入矿车，顺卷扬道利用自重向下溜放，井带动空车沿另轨道上升。（5）胶带运输开拓：胶带运输开拓是近年来新兴的一种开拓运输方式。采场内经穿孔爆破，破碎后的矿岩，借挖掘机装入汽车，然后运至半固定式破碎机；破碎后的矿岩借钢绳胶带运输机提升至地表；再通过转载站，送入地面胶带运输机；最终运送到矿仓或排土场卸载。随着露天采场向下延深，胶带运输机和半固定式破碎机也向下移设。不过，为了减少移设工作量，通常每下掘35个台阶后才移设破碎机和胶带运输机。在本开拓方法中，用连续动作的胶带运输机提升矿岩，运输能力大，而且由于远输机仰角可达1618，运输距离也短，通常胶带运输开拓的劳动生产率是单一汽车运输开拓的2一4倍，而前者的运输成本仅为后者的1/5。露天矿生产工艺(2010-09-20 11:39:13) 标签： 杂谈露天矿生产工艺在金属露天矿生产过程中，矿山生产工艺由穿孔爆破、采装、运输和排土工作组成。(1) 穿孔工作：金属矿山的矿石和岩石一般比较坚硬，必须在矿石、岩石上进行穿孔，以便用炸药进行爆破，达到疏松和破碎岩石的目的，为采装、运输工作创造良好条件。以前国内矿山主要使用冲击式穿孔机(俗称磕头钻)进行穿孔。由于设备落后，穿孔效率不高，使穿孔工作成为露天开采过程中的薄弱坏节，从而严重的影响其他生产工作的进行。近年来，各矿山采用了牙轮钻、潜孔钻等先进的穿孔机械设备，使矿山的穿孔工作改变了被动局面。国外大、中型金属矿山多用牙轮钻，穿孔效率最高。中、小型矿山多用潜孔钻。火钻适用于极坚硬岩石，但穿孔成本很高。（2）爆破工作：露天矿爆破工作的好坏，对采装工作影响很大，要求爆破后的爆堆集中，爆破的矿岩块度应满足采装设备的要求，尽量减少根底和大块保证工作平盘平整，还必须努力降低爆破材料消耗和穿爆费用。露天矿使用的爆破方法有深孔爆破和硐室爆破，硐室爆破只在基建或特殊需要时使用。而深孔爆破是大、中型露天矿主要爆破方法。深孔爆破钻孔布置有垂直孔和倾斜孔两种，如图5-8-9，根据需要还可采用单排或多排孔爆破方法。为了获得较好的爆破效果，应合理地确定爆破参数，采用多排孔微差爆破。1)露天矿的穿爆参数包括：孔径（d）、底盘抵抗线（W底）、孔距（a）、排距（b）、超钻深度（h超）、填塞长度（L填）以及单位炸药消耗量（q）。孔径（d）是根据矿岩性质，矿山生产能力所选用的穿孔设备而确定的。底盘抵抗线（W底）是由钻孔中心线到台阶坡底线的水平距离。根据实际经验，底盘抵抗线可按下式选择：W底=(0.60.9)h式中：h台阶高度(m)。一般为1012m。采用垂直孔时，底盘抵抗线大，爆破时底部岩体阻力较大，往往平盘上残留根底较多。并且后冲力加大，增加台阶的龟裂程度，影响采装和穿孔工作。图5-8-10为爆破后残留的根底。采用倾斜孔爆破时，因钻孔的倾斜方向与台阶坡面一致，所以底盘抵抗线小并且均匀，故可节省炸药，爆破后岩石块度均匀，残留根底少，后冲力小，可减少台阶的龟裂程度。但目前只有用孔径较小的潜孔钻机穿孔时，才能打倾斜钻孔。近些年来，由于大孔径钻机和高威力炸药的使用，使垂直深孔的爆破质量进一步提高。孔距（a）排内钻孔中心线之间的距离。一般可用下式计算： a=m.W底（m） （8-1)式中： m钻孔密集系数，一般为0 .71.3。排距（b）是多排孔爆破时钻孔排间距离。其值为： b=asin 60（m） (8-2)超钻深度（h超）是钻孔超出台阶底部的深度。作用是降低装药中心，克服底盘岩石的阻力，以减少根底。一般， h超=(0.150.35)W底（m ） (8-3)单位炸药消耗量（q）即爆破每米3或吨矿(岩)所消耗的炸药量。该值一般按照和本矿岩石性质类似矿山选取，并结合本矿的矿岩性质加以调整。每个钻孔的装药量（Q）可用下式计算： Q =q h a W底（Kg） (8-4)式中： q单位炸药消耗量，Kgm3。2) 爆破方法：近年来，露天矿使用的爆破方法，由单排孔向多排孔微差爆破发展，并在金属露天矿得到普遍应用。微差爆破是将炮孔分组起爆，各组之间间隔延迟若干亳秒(千分之秒)，先爆部分为后爆部分岩石创造自由面，而且，先爆部分对后爆部分产生挤压作用。因此，多排孔微差爆破增加了每次爆破的矿岩量，爆破时，在相邻钻孔的爆破波相互挤压下，使岩石破碎均匀，产生的根底和大块少，地震作用减少，爆堆比较集中，从而有利于提高采装效率、减少爆破次数，并提高了挖掘机纯工作时间及效率。金属露天矿般同时爆破46排有时多达810排，一次爆破约为30-40万吨矿、岩，国外有的高达100200万吨。由于采用多排孔大区微差爆破和高威力炸药，使爆破效果大大提高，大块产出率大大降低，为采装工作创造了有利的工作条件。（3）采装工作：采装工作就是用装载机械将矿岩装入运输容器或由挖掘机直接卸至一定地点的工作。国内露天矿主要的采装设备为电动的单斗挖掘机。国外在剥离软岩和表土时，有用多斗或轮式挖掘机的。近些年来，前端式装载机已广泛应用于露天矿。露天矿生产过程中，为了保证挖掘机的工作安全和提高采掘效率，必须合理确定采掘工作面参数。工作面参数包括工作面高度、采掘带宽度和采区长度。1) 露天矿工作面高度：在不需爆破的软岩中即是台阶高度，需要爆破的岩石中是指爆堆高度。工作面高度受矿岩性质及埋藏条件、穿爆方法、挖掘机规格等限制，但主要决定于挖掘机规格，要求既能保证挖掘机的工作安全，又能提高其工作效率。按挖掘机工作安全要求的工作面高度，在挖掘不需要爆破的松软岩石时，一般不应大于挖掘机的最大挖掘高度H挖大。若挖掘爆破后块度不大的矿岩时，爆堆高度应不超过最大挖掘高度的1.21.3倍。按照满斗要求的工作面高度，一般不应低于挖掘机推压轴高度的23。2) 采掘带宽度：是把台阶或爆堆划分为若干个具有一定宽度的条带以便进行采掘，为了提高挖掘机效率，挖掘机向里侧挖掘时回转角度不得大于90，向外侧应不得大于30，否则不易满斗。因此采掘带宽度： A=(1.01.5)R站（m） (85)式中：R站是挖掘机站立水平的挖掘半径（m）。当采掘爆堆时，根据一次爆破量多少和采掘带宽度可分为“一爆一采”、“爆两采”和“一爆多采”(多排孔微差爆破)。 “一爆一采”即爆破后挖掘机一次采完爆堆全宽，此种方式每次爆破量少，致使爆破次数增加，挖掘机避炮和移道时间增多，纯工作时间减少。“爆两采”是在爆堆全宽上分两次采掘，如图818b。第次采掘带宽度A1是： A1=f(R站十R卸大)一CO.5b（m） (8-6)式中：f挖掘机工作规格利用系数，一般f0.9；C爆堆坡底线至运输设备边缘距离，一般C=l1.5m；b运输设备宽度（m）。第二次采掘带宽度A2是：A2=B-A1(m) (8-7)采掘带宽度不应大于挖掘机工作规格可能的采掘宽度。所以，应合理地确定爆破参数，控制爆堆宽度，使之有利于提高挖掘机效率。3) 采掘长度：指挖掘机工作线长度，它是沿工作台阶划归一台挖掘机采掘的那部分长度。当工作台阶较长时可分为几个采区同时工作。（4）运输工作：露天矿运输是把露天采矿场的矿石和岩石分别运至选矿厂和排土场；并将炸药和有关设备材料远至采矿场。目前，我国金属露天矿常用运输方式主要有：公路运输、铁路运输、带式输送机、平峒溜井和斜坡卷扬等。1）公路运输：由于公路运输与铁路运输相比具有很大的优越性，所以在现代露天矿中发展很快，国外巳成为主要运输方式，如美国除个别几个矿山外，大部分矿山都用汽车运输。在公路运输中广泛采用矿用自卸汽车。近年来，为了降低成本，提高劳动生产率，公路运输正在迅速向大吨位电动轮汽车发展。露天矿使用公路运输具有很多优点：汽车运输可以与挖掘机有效的配合，灵活性大，使采装设备效率提高，若用斗容4m3挖掘机与适当载重量矿用自卸汽车配合时，完成的年产量可比铁路运输提高2040%。可使台阶上同时工作的挖掘机数增加，因此，提高了矿山的采矿能力。汽车运输曲率半径小，最小曲率半径可达910m，是标准轨铁路运输的18110。爬坡能力大，重载上坡的坡度达10-15%，可加大开采深度，如美国碧玛铜矿、加拿大罗伯特铁矿等，应用汽车开拓的开采深度均达200m以上。适于开采地形复杂，矿体走向长度短，分散和多品种矿体。基建时期短，又因公路坡度大，修建公路比铁路的线路长度可以短30-50%。建座年产300万吨以上露天矿的基建时间比用铁路运输可以缩短12年。基建投资较少，不仅需要修建的公路短，投资少，而且每公里修建费为修铁路的14，所以修建公路的总投资少。露天矿使用汽车运输也存在一些缺点：汽车运输吨公里运输费较高，由于汽车运输费用高，所以，目前合理运距在3公里以内。但随自卸汽车吨位加大，运输费相应减少，合理运距不断扩大，国外有的露天矿的合理运距巳达8公里左右。对公路质量要求较高，若线路质量不能保证，必使轮胎磨损严重，汽车寿命降低。不同载重量的汽车应与相应斗容的挖掘机相配合，否则将影响挖掘机效率。根据矿山使用经验，为了提高挖掘机效率、减少行车密度，每车装35斗比较合适。因此，汽车与挖掘机合理的配合关系可参考表5-8-4。表5-8-4 汽车与挖掘机合理数据表挖掘机斗容（m3）汽车载重量（t）挖掘机斗容（m3）汽车载重量（t）18-10635-60212-20850-80425-401060-100530-502）铁路运输：铁路运输是我国露天矿所占比例较大的种运输方式。它又分为标准轨和窄轨铁路运输两种。前者轨距为1435mm，用于大、中型露天矿，后者适于小型露天矿，窄轨常用轨距有762、750、610和600mm。宽轨铁路运输的优点是：运输能力大，可以和国有铁路直接办理行车业务，简化路、矿装卸工作；运输设备和线路结构坚固，便于维修，运输费用随运距增加而降低。缺点是：因对线路坡度、曲率半径要求较严，采矿场和排土场内线路铺设和移动困难，运输组织复杂，影响挖掘机效率；基建投资大，基建时间长，因此宽轨铁路适用于产量大，露天矿境界内范围广阔，运距长的露天矿。大型露天矿宽轨运输主要使用电机车。中、小型露天矿所用牵引机车为内燃机车、蒸汽机车、电机车三种。由于电机车的粘着重量大，牵引力也大，在同样功率条件下，具有运输能力较高，爬坡能力大(可达40%)等优点。与其他机车比较，可通过较小的曲率半径，运输费用低，制动性能和劳动条件好。因此露天矿广泛采用粘着重量为80、100，150吨的直流电机车。标准轨运输的车辆载重量为60和100吨的自卸翻斗车。窄轨运输的矿车容积般在4m3以下，最大可达10m3。3）带式输送机道运输：主要有单一带式输送机道，汽车-半固定破碎机-带式输送机道，汽车-固定破碎机-带式输送机道，移动式破碎机-带式输送机道开拓4种类型。带式输送机道运输是国外露天矿已广泛采用的开拓方法，与公路、铁路相比，其运输能力较大。如美国西雅里塔桐钼矿的一条贷款1840mm，长2.4Km，倾角13的带式输送机，其运输能力达8000t/h；升坡能力可达16-18，当采用特殊构造的“夹持式”大陡角带式输送机时，其升坡能力可达45，大大降低了运输成本，提高了矿山生产能力。因此特别适合于开采深度大、运距长的露天矿山。在带式输送机的设备和安装费用中，机头和机尾所占比重很大，因而当露天开采深度不大或运距不长时，这种开拓方法的经济效益差，甚至是不经济的。4）平硐溜井：是利用地下井巷作为开拓坑道，以建立山坡露天矿与地面间的运输联系，它是高山型矿床的一种经济的有效的开拓方法。山坡露天矿采剥的矿岩，用汽车、前端装载机或铁路列车运至溜井上口翻斜入井，矿岩靠自重向下溜放，经井下部放矿闸门或板式给料机转载于放矿平硐内的运输设备中，再通过平硐运至选矿厂或废石场。（5）排土工作：露天采矿往往需要剥离大量岩石，并运往排土场进行堆置。当采用不同运输方式所用排土机械也不同，铁路运输常用推土犁排土法，挖掘机排土法。汽车运输时主要用推土机排土法。小型露天矿可用小型机械和人工排土。小型露天采石场的安全生产与管理蒋勇（河南省第一地质工程院 驻马店 ） 小型露天采石场生产条件简陋，安全保障条件差，事故多发，绝大多数开采设计不具有可操作性，开采方法落后。大部分采石场仍然采用扩壶爆破、掏底崩落的非正规开采方法，装备水平低，多数采用手工作业方式；管理方式落后，安全管理制度不健全，缺乏安全管理人员，从业人员素质低，没有基本的安全健康保护措施，存在着种种弊端和严重的安全隐患。一、采石场主要事故类型及原因1、物体打击 采石场在爆破作业后不及时对采面上的浮石、险石进行彻底清理，采面上的浮石、险石滚落、坠落击中伤人事故屡屡发生。导致事故发生的主要原因是由于管理人员和现场作业人员安全意识不强，一味追求生产进度，或受技术水平的限制及工作疏忽大意等原因，使采面清理不及时、不彻底，仍残留浮石、险石，一旦落下击中采面下作业人员，造成物体打击事故的发生。2、坍塌 采石场经营者为了提高产量，降低生产成本，追求利益的最大化，采用“一面墙”的开采方式，利用凿岩爆破先掏空下部，以使处于上部的岩面悬空，失去支撑而自由塌落。掏底开采不能将上方岩面全部崩落，会在工作面上形成较大的悬石或伞檐等重大事故隐患，上部岩体受雨水侵蚀和频繁爆破震动的影响，致使岩体坍塌可能酿成重大伤亡事故。3、高处坠落 部分采石场作业人员不按安全操作规程中的规定作业，在凿石、爆破、清理岩面等高处作业时不系安全带，从而导致高处坠落事故的发生。部分采石场管理人员和作业人员安全意识淡薄，冒险蛮干，不采取任何保护措施，违章指挥、违章作业是高处坠落事故发生的主要原因。4、爆破伤害 小型露天采石场安全生产暂行规定第十二条明确规定：“作业单位应当采用台阶式开采，淘汰落后和不安全的开采方式，严禁采用扩壶爆破、掏底崩落等开采方式”。但不少采石场为了减少凿岩量，还能获得更多的产量，仍然采用扩壶爆破掏底崩落。而且为了节省爆破器材用量，采用过短导火索；扩炮时缩短扩炮时间，药包和孔壁发生摩擦撞击、孔内温度过高等原因而早爆酿成事故。另外，扩壶爆破大块率高，许多崩落下来的岩石尺寸过大，必须进行二次爆破，如果爆破作业人员不规范操作，往往产生大量的飞石，造成更多爆破事故的发生。二、采石场安全开采的对策及措施（一）安全生产对策及措施1、严格按照开采设计方案生产 采石场在开采前，必须请有建设主管部门认定资质的设计单位或者省级以上安全生产监督管理部门认定资质的采矿工程技术服务机构编制开采方案，并严格按照开采方案生产，淘汰落后和不安全的开采方式，采用台阶式开采，严禁采用扩壶爆破、掏底崩落等开采方式。不能采用台阶式开采的，应当自上而下分层顺序开采。2、采用科学的开采方法 小型露天采石场生产规模小，地形条件千差万别，采石场应根据自身实际采用轻型潜孔钻中深孔爆破简易台阶开采，爆破采用中深孔微差爆破技术。这种开采方法稳定可靠，综合效益高，爆破后多为碎石，且坡面角符合要求，安全性能好，震动波小，飞石少，效率高，作业人员劳动强度低，一般不用二次爆破，节约成本，安全生产水平明显提高。对那些确因生产规模、地形条件和开采矿种等因素限制既无法实施正规化台阶分层开采，也不能采用轻型潜孔钻中深孔爆破简易台阶开采技术的采石场，则可以采用浅孔排炮安全小平台开采技术。采石场要立足安全生产的长远发展目标，加快淘汰扩壶爆破和掏底开采，注重安全经费的有效投入，引进科学先进的开采技术，选用合适的穿孔设备完善和优化爆破工艺，改进铲装运输方法，促进采石场科学化、规范化开采技术方法的实施。3、提高机械装备水平 大多数小型采石场机械装备水平低，采用手工方式，采面下作业人员较为集中，一旦危险出现，容易发生群死群伤的事故。采石场应提高机械化程度，减少人工作业工序，采用机械运输和装载，提高生产效率和产量，改善现场作业安全条件，减少伤亡事故发生。4、加强劳动保护 劳动保护是作业人员的安全保障，大多数采石场只片面追求经济效益，却缺少全面的劳动保护措施，有的劳动保护用品多年不年检、不更换，早已失去了保护作业人员人身安全的作用。采石