露天矿山采矿概论

露天露天矿矿山采山采矿矿概概论论 目目录录 第一章第一章 地地质质基本知基本知识识 第一第一节节 地球概述地球概述 第二第二节节 地地质质作用及地作用及地质质构造构造 第三第三节节 矿矿物与岩石物与岩石 第四第四节节 与与矿矿床相关的基本概念床相关的基本概念 第二章第二章 露天开采露天开采 第一第一节节 概述概述 第二第二节节 开采台开采台阶阶和露天采和露天采矿场矿场构成构成 第三第三节节 山坡露天山坡露天矿矿和凹陷露天和凹陷露天矿矿的概念的概念 第四第四节节 露天采露天采矿矿的一般程序的一般程序 第五第五节节 露天采露天采矿矿与剥离的关系与剥离的关系 第六第六节节 剥采比与露天开采境界剥采比与露天开采境界 第三章第三章 露天露天矿矿床开拓床开拓 第一第一节节 公路运公路运输输开拓开拓 第二第二节节 铁铁路运路运输输开拓开拓 第三第三节节 胶胶带带运运输输开拓开拓 第四第四节节 斜坡卷斜坡卷扬扬开拓开拓 第五第五节节 平峒溜道开拓平峒溜道开拓 第四章第四章 露天露天矿矿采掘工采掘工艺艺 第一第一节节 穿孔爆破穿孔爆破 第二第二节节 采装工作采装工作 第三第三节节 运运输输工作工作 第四第四节节 排土恢复排土恢复 第一章第一章 地地质质基本知基本知识识 第一第一节节 地球概述地球概述 地球是太阳系九大行星之一 地球表面分为海洋和陆地 海洋占地球面积的 70 8 陆地占 29 2 地球内部根据莫霍不连续面和古登堡不连续面划分为地壳 地幔和地核三个圈层 地壳 是地球表面的坚硬外壳 由岩石组成 地壳是地壳运 动 地震作用 火山爆发以及其他地质现象发生的场所 目前人 们开采的各种矿产资源就在这里形成和蕴藏 所以地壳是地质学 的主要研究对象 第二第二节节 地地质质作用及地作用及地质质构造构造 自然界引起地壳组成物质 地壳构造和地表形态发生变化的 自然作用叫地质作用 地质作用按其产生的动力不同分为内力地质作用和外力地质 作用 一 内力地质作用 由地球内部动力引起地壳物质成分 内部结构和地表形态发 生变化的地质作用叫内力地质作用 其表现形式为地壳运动 岩 浆活动 变质作用和地震 1 地壳运动 2 岩浆活动 3 变质作用 4 地震作用 二 外力地质作用 地壳表层岩石在地球外部能量作用下破碎 迁移和富集形成 沉积岩和矿产 这种地质作用叫外力地质作用 1 风化作用 2 剥蚀作用 3 搬运作用 4 沉积作用 5 固结成岩作用 三 地质构造 未经地壳运动影响的沉积岩层呈水平产出 经地壳运动作用 后 其原积形态发生倾斜 弯曲 断裂等形态各样的地质构造 1 岩层产状 地壳中岩层的空间产出状态叫岩层产状 岩层 产状用岩层走向 倾向和倾角表示 ABCD 水平面 AB 走向线 BH 倾斜线 BC 倾向 倾角 2 褶皱构造 岩石在水平地壳运动作用下发生塑性变形 被 挤成弯弯曲曲 但连续性 完整性仍保持完好的一种地质构造 岩层褶皱的弯曲部分叫褶曲 向上拱起的褶曲叫背斜 向下弯曲 的褶曲叫向斜 3 断裂构造 系地壳运动使岩层遭到破坏 发生断裂和错动 的一种地质构造 断裂构造分节理和断层两种 节理 就是通常 所说的裂隙是断裂后不发生错动或错动不明显的断裂构造 岩层沿断裂面发生明显位移或错动的断裂构造叫断层 根据 断层两侧岩层的相对移动方向 断层有以下几种类型 1 正断层 2 逆断层 3 平移断层 第三第三节节 矿矿物与岩石物与岩石 一 矿物 矿物是矿石和岩石的基本组成成分 由一种或数种化学元素 组成 有一定的晶体结构和形态以及各自的物理化学性能 二 岩石 岩石是组成地壳的物质基础 按其成因分为三大类 1 岩浆岩 由岩浆冷凝而成 2 沉积岩 由一种次生岩石在外力作用下沉积 固结而成 3 变质岩 地壳中的先成岩经变质作用而形成的岩石 第四第四节节 与与矿矿床相关的基本概念床相关的基本概念 一 矿石 废石的概念 1 矿石 一种有用成分含量达到了一定技术经济条件下能有 所利用的特殊岩石 2 矿体 地壳中数量和质量都达到工业要求 具有开采价值 的矿石自然聚积体叫矿体 矿体是具有一定形状 大小和产状的 地质体 是组成矿床的基本单位 3 矿床 由一个或数个矿体组成 矿床按成矿作用分内生矿床 外生矿床和变质矿床 4 围岩 5 夹石 6 废石 二 矿石品位 三 矿石和围岩的性质 第二章第二章 露天开采露天开采 第一第一节节 概述概述 矿床开采分为地下开采 海洋开采和露天开采 露天开采就 是从地表直接采出有用矿物的开采方法 有机械开采和水力开采 两种 第二第二节节 开采台开采台阶阶和露天采和露天采矿场矿场构成构成 露天采矿 为便于穿孔 采装和运输 在开采范围内 按一定 高度将矿体 围岩划成水平层 保持一定超前距离自上而下逐层 开采 在开采过程中 逐步形成阶梯状工作面 这种工作面叫台 阶 也称阶段 台阶是露天采矿场的基本组成单位 是独立的剥离单元 如 图 台阶的上部平台和下部平台是相对的 一个台阶的上部平台 又是其上一台阶的下部平台 每个台阶通常以其下部台阶标高命 名 习惯上吧台阶叫做 xx 水平 台阶的坡面石台阶的临空倾斜面 其坡面的大小关系着作业 的安全 一般为 55 75 视矿岩稳固程度与台阶高度而定 最终边帮 露天采矿场四周 采矿作业已经结束的台阶平台和 台阶坡面的总体表面 叫做露天采矿场的非工作帮也叫最终边帮 非工作帮的位置固定不变 故边帮必须稳定 非工作帮的平 台视用途不同分安全平台 清扫平台 运输平台 安全平台宽约为台阶高度的 1 3 一般为 2 4m 用于阻挡 和容纳边坡上掉落的岩石 调节缓和边坡角 以保证最终边帮的 稳定性和下部各水平的作业安全 清扫平台宽 6m 左右 每隔 3 4 个台阶设置一个既起安全 作用 又便于装载 运输设备清理堆积在安全平台的岩渣 最终帮坡面与地表相交的闭合曲线叫露天采矿场的上部最终 境界线 最终帮坡面与露天采矿场底平面相交的闭合曲线叫露天 采矿场的下部最终境界线 下部最终境界线和最终开采深度所圈 定的范围叫露天采矿场的最终境界 第三第三节节 山坡露天山坡露天矿矿和凹陷露天和凹陷露天矿矿的概念的概念 根据矿体产状和地形条件 上部分以山坡露天开采 下部分 以凹陷露天开采 两者的划分以地表封闭圈为界 此圈以上为山 坡露天矿 此圈以下为凹陷露天矿 第四第四节节 露天采露天采矿矿的一般程序的一般程序 1 地面准备 2 矿床疏干和防排水 3 矿山基建工程 4 剥离和采矿 5 地表恢复 露天矿投产前 必须完成相应的基建工程 如矿床开拓 表土 剥离 建立排土场 铺设运输线路等 矿床开拓 就是掘出入沟和开段沟 前者是建立地面与开采 水平之间或各开采水平之间的运输联系而掘进的倾斜沟道 后者 是在各开采水平为开辟剥离 采矿工作台阶而掘进的水平沟道 是各水平的初始开采工作线 所谓剥离 就是揭露矿体 挖掉覆盖在矿体上面的表土及矿 体上 下盘部分固岩 掘沟 剥离 采矿是露天生产过程中三大重要矿山工程 其生 产工艺环节基本相同 都包括穿爆 采装和运输 第五第五节节 露天采露天采矿矿与剥离的关系与剥离的关系 露天采矿场是一个空间形状复杂的几何体 每个采矿场的形 状 大小及境界内的矿岩量都不相同 为确保露天矿以一定生产 能力正常 持续稳定 掘沟 剥离和采矿 在同一开采水平 必须 顺序进行 上下水平之间 掘沟 剥离和采矿在时间和空间上都 必须保持适当的超前关系 剥离是为了采矿 剥离必须超前采矿 主要归纳为 采剥并举 剥离先行 八个字 第六第六节节 剥采比与露天开采境界剥采比与露天开采境界 露天开采范围叫露天开采境界 由露天采矿场的底平面边界 最终边坡及开采深度三个要素组成 由露天采矿设计根据地质资 料及合理的技术经济指标在矿体中圈出 露天开采随着矿石的不断采出要剥离大量废石 如图 露天开采境界与岩石剥离量和可采量密切相关 岩石剥离量 和可采矿量之比叫剥采比 它表示露天采矿场采出单位矿石需要 剥离的岩石量 以 m m 或 t t 为单位 剥采比是反映露天采 矿的重要经济指标 第三章第三章 露天露天矿矿床开拓床开拓 一 露天矿床开拓就是指按照一定的方式和程序建立地面与 采矿场各工作水平之间的运输通道 保证露天矿场正常生产的运 输联系 并借助这些通道及时准备出新的生产水平 二 露天矿床开拓分类 1 铁路运输开拓 2 公路运输开拓 3 平峒溜井开拓 4 胶带运输开拓 5 斜坡卷扬开拓 6 联合开拓法 第一第一节节 公路运公路运输输开拓开拓 公路运输开拓常用自卸汽车作为运载工具 所以也叫汽车运 输开拓 由于汽车运输机动灵活 能较好地适应露天矿采剥顺序 的扩展 有利于强化开采 因此 汽车运输开拓法在露天矿应用 最为广泛 采用公路运输开拓时 为了建立地面主露天采矿场各工作台 阶之间的运输道路 必须开掘一些缓倾斜露天坑道 即出入沟 这些坑道在平面上的布置形式有 1 直进式坑线 坑线设置在非工作帮上的 称为固定坑线 设 在工作帮上的 称为移动坑线 2 回返式 折返式 坑线 汽车在坑线上行驶时 其运行方向 有规律的改变 上 下水平回返呈 之 字形 3 螺旋式坑线 坑线布置在露天矿场周围的边帮上 呈空间 螺旋状 评价 优点 公路运输开拓是现代露天矿应用较多的一种开拓运输 方法 它具有机动灵活 调运方便 爬坡能力大 对线路的技术要 求较低 能通过较大的限制坡度和较小的曲率半径 运距短 车 辆周转快 有利于提高掘沟速度 开拓坑线较短 可减少开拓工 程量和基建投资 缩短基建时间 有利于加快新水平的准备等优 点 缺点 受气候影响较大 吨公里运费高 轮胎磨损大 维修费 用高 燃料消耗量大且价格昂贵 第二第二节节 铁铁路运路运输输开拓开拓 在 40 50 年代 铁路运输开拓占世界各国露天矿开拓的统治 地位 但随着世界采矿技术的发展以及重型自卸汽车 电动轮自 卸汽车等运输设备的出现 铁路运输开拓法在露天矿的应用日趋 减少 采用铁路运输开拓时 开拓坑道的布置形式亦可分为直进式 折返式和螺旋式三种 由于列车的爬坡能力小 从一个台阶到另 一个台阶的坑线较长 转弯时所需曲率半径又大 而露天矿场的 平面尺寸是有限的 因此 在实际工作中 以折返路线应用最广 评价 优点 铁路运输开拓具有运输能力大 运输设备坚固耐用 合 理运距长 吨公里运费及年经营费用低等优点 缺点 基建工程量大 辅助设施多 对线路 加坡度 曲线半径 等 要求严格 工作灵活性差 运输组织和调度工作复杂 新水平 准备困难等 第三第三节节 胶胶带带运运输输开拓开拓 露天矿常用的胶带运输开拓系统有 1 移动式破碎机 胶带运输开拓系统 2 汽车 固定 半固定 破碎机 斜井胶带运输机开拓 3 汽车 半固定破碎机 胶带运输开拓 评价 胶带运输开拓具有运输能力大 爬坡能力强 10 16 运距 短 劳动生产率高 成本低等优点 第四第四节节 斜坡卷斜坡卷扬扬开拓开拓 斜坡卷扬开拓是采用综合的开拓方式 它的特点是在采矿场 用汽车或其他运输设备将矿运到转载站 在卸入斜坡道上的提升 设备 箕斗或串车 然后提升到地面矿仓卸载 这种开拓运输方式只是露天矿山整个运输系统的一个中间部 分 不能自成体系 必须同其他运输方式相配合 才能形成完整 的运输系统 第五第五节节 平峒溜道开拓平峒溜道开拓 这种开拓方式同样不能单独完成矿岩的运输任务 常与汽车 运输或容轨运输配合 组成露天矿山完整的运输系统 在采矿场 内 一般采用汽车或其他运输设备将矿石运到卸矿平台卸入溜道 矿石靠自重溜到下部的放矿口 然后用机车或其他运输设备 由 平峒运到地面 这种开拓法专门用于山坡露天矿 平峒溜道开拓按溜道的不同形式又可分为 平峒溜井开拓 平 峒溜槽开拓和平峒溜槽溜井开拓三种 第四章第四章 露天露天矿矿采掘工采掘工艺艺 第一第一节节 穿孔爆破穿孔爆破 露天矿 特别是开采坚硬矿岩的矿山 穿孔爆破是极其重要 的生产环节 它不仅直接影响采掘设备效率的发挥 而且往往是 露天矿的薄弱环节 一 穿孔 露天矿穿孔 大中型矿山主要用潜孔钻机和牙轮钻机 小型 矿山使用凿岩台车 潜孔钻机是一种回转 冲击式穿孔设备 由冲击器 回转 推进机构 提升机构 钻架 除尘装置等组成 用于中硬和坚硬矿 岩穿孔 牙轮钻机是一种以三牙轮钻头破岩穿孔 压气排碴的回转式 大型穿孔设备 用于坚硬矿岩穿孔 二 爆破 爆破作业 为用户和采装作业提供块度适宜的矿岩 为确保 爆破质量 露天矿爆破应满足以下基本要求 1 爆下的矿岩大小适度 2 台阶规整 不残留底根 爆堆集中 爆堆高度符合采掘要求 3 不产生后冲破坏作用 利于后续穿爆作业进行 4 应有足够的爆破储备 以满足采掘设备连续作业需要 1 孔径和深度 超深 h 是深孔超出台阶高度的那一段深度 用于降低装药中 心 以便更好的克服台阶底部阻力 爆后不残留根底 超深值一 般为 0 15 0 35W 底 2 底盘抵抗线 W 底 底盘抵抗线 W 底是深孔中心到台阶坡底线的水平距离 W 底可按台阶高度的 0 6 0 9 选取 3 孔距和排距 孔距 a 是指同排孔中相邻两孔的中心距离 排距 b 是指相邻两排孔之间的垂直距离 a mW 底 b 0 9 0 95 W 底 式中 m 为深孔密集系数 M 一般为 0 8 1 2 4 炸药单位消耗量 q kg m 或 kg t 5 深孔装药量 Q Q q 底 堵塞长度 L L 0 7 0 8 W 底 7 微差时间和起爆顺序 微差时间一般为 25 50ms