cha13露天矿采剥方法及生产能力

1、2022-3-3矿物资源工程专业主干课程1第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力第一节露天矿采剥方法第一节露天矿采剥方法第二节露天矿生产剥采比及其均衡第二节露天矿生产剥采比及其均衡第三节露天矿生产能力第三节露天矿生产能力第四节露天矿生产采剥进度计划的编制第四节露天矿生产采剥进度计划的编制2022-3-3矿物资源工程专业主干课程2第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿采剥方法露天矿采剥方法露天矿的采剥方法就是研究露天开采中的采准、剥露天矿的采剥方法就是研究露天开采中的采准、剥离和采矿工程的开采程序以及它们之间的时空关系。离和采矿工程的开采程序

2、以及它们之间的时空关系。一、露天矿采剥方法一、露天矿采剥方法 工作线纵向布置的采剥方法工作线纵向布置的采剥方法 露天矿的采剥工作线露天矿的采剥工作线沿矿体走向布置，垂直沿矿体走向布置，垂直矿体走向移动矿体走向移动. 如图如图131所示。所示。 图图13l 纵向采剥方法纵向采剥方法 纵向采剥时，开段沟一纵向采剥时，开段沟一般沿矿体走向布置。般沿矿体走向布置。2022-3-3矿物资源工程专业主干课程3第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿采剥方法露天矿采剥方法 优点：优点： 有利于发挥设备效率，同时工作的台阶数可以减少。有利于发挥设备效率，同时工作的台阶数可以减少。有

3、利于减少矿石的损失、贫化和剔除走向夹石。有利于减少矿石的损失、贫化和剔除走向夹石。 缺点：缺点： 在一定的矿山技术条件下，矿岩的内部运距较大在一定的矿山技术条件下，矿岩的内部运距较大; 当工作线从下盘向上盘推进时，损失和贫化较大，基当工作线从下盘向上盘推进时，损失和贫化较大，基建剥岩量较大。建剥岩量较大。 工作线横向布置的采剥方法工作线横向布置的采剥方法 露天矿采剥工作线垂直矿体走向布置，沿矿体走向露天矿采剥工作线垂直矿体走向布置，沿矿体走向移动。移动。 如图如图132所示。所示。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程4第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿采

4、剥方法露天矿采剥方法图图132 横向采剥方法横向采剥方法 1矿体；矿体；2露天开采境界露天开采境界开段沟可以布置在境界中的任何一个地方，并垂直开段沟可以布置在境界中的任何一个地方，并垂直矿体走向开挖，形成初始工作线，然后从一端向另一矿体走向开挖，形成初始工作线，然后从一端向另一端，或从中间向两端推进。端，或从中间向两端推进。优点：在一定的矿山技术条件下可以减少露天矿的基优点：在一定的矿山技术条件下可以减少露天矿的基建工程量，减少采场内部运距和掘沟工程量等。建工程量，减少采场内部运距和掘沟工程量等。 缺点：缺点： 采矿作业台阶多，生采矿作业台阶多，生产能力较小；产能力较小； 生产组织和管理比较生

5、产组织和管理比较复杂。复杂。2022-3-3矿物资源工程专业主干课程5第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿采剥方法露天矿采剥方法 工作线扇形布置的采剥方法工作线扇形布置的采剥方法 露天矿的工作线围绕某个点，通常是沟道线路与工作露天矿的工作线围绕某个点，通常是沟道线路与工作面线路的连接点移动。面线路的连接点移动。 如图如图133所示。所示。图图 133 螺旋坑线扇形采剥方法螺旋坑线扇形采剥方法2022-3-3矿物资源工程专业主干课程6第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿采剥方法露天矿采剥方法 工作线环形布置的采剥方法工作线环形布置的

6、采剥方法 采场的工作线向四周发展。当采场的工作线向四周发展。当开采凹陷露天矿时，工作线自里开采凹陷露天矿时，工作线自里向外扩展。向外扩展。 如图如图134(a)所示。所示。 当开采孤立山峰型露天当开采孤立山峰型露天矿时，工作线自外向里发矿时，工作线自外向里发展。展。 如图如图134(b)所示。所示。图图134 环形采剥方法环形采剥方法2022-3-3矿物资源工程专业主干课程7第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡生产剥采比生产剥采比ns指露天矿生产期间，在某一生产时期指露天矿生产期间，在某一生产时期内所采出来的岩石量内所采

7、出来的岩石量Vs与矿石量与矿石量As之比。即：之比。即： ns = Vs / As一、生产剥采比的影响因素一、生产剥采比的影响因素矿体埋藏条件：矿体形状、倾角、覆盖岩土厚度、地矿体埋藏条件：矿体形状、倾角、覆盖岩土厚度、地形条件等。形条件等。开采技术条件：工作帮坡角、露天采场开拓沟道的位开采技术条件：工作帮坡角、露天采场开拓沟道的位置、沟道坡度、沟道延深方向等。置、沟道坡度、沟道延深方向等。2022-3-3矿物资源工程专业主干课程8第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 工作帮坡角工作帮坡角如图如图1310所示。所示。 图

8、图1310 工作帮、工作帮坡面和工作帮、工作帮坡面和工作帮坡角工作帮坡角 生产剥采比生产剥采比=bcfgcdghabef四四边边形形四四边边形形四四边边形形工作平盘宽度不同，工作平盘宽度不同，工作帮坡角也不同，故工作帮坡角也不同，故工作帮坡角之大小一定工作帮坡角之大小一定程度上说明了工作帮台程度上说明了工作帮台阶推进的状况。阶推进的状况。2022-3-3矿物资源工程专业主干课程9第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 某露天矿矿体赋存情况和采场境界如横剖面图某露天矿矿体赋存情况和采场境界如横剖面图1311 所示。所示。 图

9、图1311 工作帮坡角不变时剥采工程发工作帮坡角不变时剥采工程发展展 程序及剥离量的变化程序及剥离量的变化 按某一固定的工作帮坡角生产时，开采延深到各水平按某一固定的工作帮坡角生产时，开采延深到各水平的工作帮推进位置的工作帮推进位置如图中一组平行的如图中一组平行的斜线所示，每延深斜线所示，每延深一个水平所采的矿一个水平所采的矿石量、剥离量及剥石量、剥离量及剥采比如图采比如图1312中中的曲线所示。的曲线所示。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程10第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 图图1312 剥采工程延深一个

10、台阶所剥采工程延深一个台阶所采的矿石量、剥离量和生产剥采比采的矿石量、剥离量和生产剥采比 工作帮坡角不变时，生工作帮坡角不变时，生产剥采比随着矿山工程的产剥采比随着矿山工程的延深而不断增大，达到一延深而不断增大，达到一个最大值后逐渐减小。个最大值后逐渐减小。 这个最大值期间叫剥离这个最大值期间叫剥离洪峰或称剥采比高峰期。洪峰或称剥采比高峰期。工作帮坡角不同，生工作帮坡角不同，生产剥采比也是变化的。产剥采比也是变化的。 如图如图1313所示。所示。图图1313 分别按分别按15及及30生产时工生产时工作帮发展到出现剥离洪峰的相应位置作帮发展到出现剥离洪峰的相应位置 2022-3-3矿物资源工程专

11、业主干课程11第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 分别计算出两种情况不同开采深度下的生产剥采分别计算出两种情况不同开采深度下的生产剥采比，并把它们的变化分别绘成曲线，如图比，并把它们的变化分别绘成曲线，如图1314所示。所示。 图图1314 分别按分别按15及及30生产时生产剥采比的变化生产时生产剥采比的变化及其与分层剥采比、及其与分层剥采比、 境界境界剥采比的对比剥采比的对比 无论工作帮坡角是无论工作帮坡角是15还是还是30，生产剥，生产剥采比的变化都是由小到采比的变化都是由小到大，再由大变小。大，再由大变小。 20

12、22-3-3矿物资源工程专业主干课程12第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 露天开拓沟道的位置露天开拓沟道的位置 图图1315表示一个开采急倾斜矿体的凹陷露天矿。表示一个开采急倾斜矿体的凹陷露天矿。图图1315 四种开拓方案生产剥四种开拓方案生产剥 采比的比较采比的比较2022-3-3矿物资源工程专业主干课程13第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡图图1316 四种方案的生产四种方案的生产 剥采比和基建工程量剥采比和基建工程量分别将各方案延深到各

13、个水平的矿岩量及生产剥采分别将各方案延深到各个水平的矿岩量及生产剥采比、基建工程累计量，绘成曲线，如图比、基建工程累计量，绘成曲线，如图1316所示。所示。各个方案的沟道各个方案的沟道位置不同，生产剥位置不同，生产剥采比也不同。采比也不同。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程14第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 沟道坡度沟道坡度 开拓沟道的纵坡也会对生产剥采比产生影响。开拓沟道的纵坡也会对生产剥采比产生影响。 如图如图1317a所示。所示。图图1317 不同纵坡不同纵坡i值的值的 V=f(H)曲线图曲线图露天矿

14、各种不同露天矿各种不同开采深度时的采出开采深度时的采出量见图量见图1317b。剥离洪峰值相剥离洪峰值相同，但其洪峰值出同，但其洪峰值出现的开采深度却相现的开采深度却相差很大。差很大。在一殷情况下不在一殷情况下不采用大坡度的沟道。采用大坡度的沟道。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程15第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡二、生产剥采比的均衡二、生产剥采比的均衡 露天矿的矿岩产量与生产剥采比有如下关系：露天矿的矿岩产量与生产剥采比有如下关系：A=(1+ns)AK 式中式中 A露天矿的矿岩总量；露天矿的矿岩总量； AK

15、露天矿的矿石产量；露天矿的矿石产量； ns生产剥采比生产剥采比t。 可见可见A、AK与与ns之间相互影响。之间相互影响。 这就要求调整生产剥采比，使其在该时期内也相对稳这就要求调整生产剥采比，使其在该时期内也相对稳定，称此工作为生产剥采比的均衡。定，称此工作为生产剥采比的均衡。2022-3-3矿物资源工程专业主干课程16第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡露天采场有两种极限工作状态，如图露天采场有两种极限工作状态，如图1318所示所示 图图1318 露天矿的两露天矿的两种种 极限工作状态极限工作状态为了保证露天矿的正常工

16、为了保证露天矿的正常工作，其工作帮坡角值应在作，其工作帮坡角值应在0和和Bmin之间，而生产剥采比的均之间，而生产剥采比的均衡方案，就在衡方案，就在0 Bmin之间选之间选择。择。 均衡生产剥采比的方案很均衡生产剥采比的方案很多，在选择方案时，应使均多，在选择方案时，应使均衡生产剥采比有利于降低生衡生产剥采比有利于降低生产剥采比的洪峰值，使露天产剥采比的洪峰值，使露天矿的剥岩和矿石生产趋稳定。矿的剥岩和矿石生产趋稳定。 生产剥采比均衡的方法生产剥采比均衡的方法有较多，合理选用。有较多，合理选用。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程17第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及

17、生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 露天矿生产能力，用露天矿生产能力，用矿石生产能力矿石生产能力AK(每年采出的矿石每年采出的矿石量量)和和矿岩生产能力矿岩生产能力A(即每年采剥总量即每年采剥总量)两种指标来表示。两种指标来表示。 它们之间有如下关系：它们之间有如下关系： A=AK+nsAK=AK(1+ns) 上式说明露天矿的矿石产量在生产剥采比一定的情上式说明露天矿的矿石产量在生产剥采比一定的情况下，应有足够的矿岩采剥量来保证。况下，应有足够的矿岩采剥量来保证。一、按经济合理条件验证生产能力一、按经济合理条件验证生产能力 根据露天矿的合理服务年限来验证。根据露天矿的合理

18、服务年限来验证。TQ)1 (AK=2022-3-3矿物资源工程专业主干课程18第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 露天矿的合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相露天矿的合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相适应。适应。 影响露天矿合理服务年限的因素很多。影响露天矿合理服务年限的因素很多。二、按采矿技术条件验证生产能力二、按采矿技术条件验证生产能力 按可能布置的挖掘机工作面数目验证生产能力按可能布置的挖掘机工作面数目验证生产能力 计算可能布置的采矿工作面数，首先要确定一个采计算可能布置的采矿工作面数，首先要确定一个采矿台

19、阶可能布置的挖掘机台数矿台阶可能布置的挖掘机台数NWK，然后计算可能，然后计算可能同时采矿的台阶数同时采矿的台阶数NK。露天矿可能的生产能力。露天矿可能的生产能力AK为为 ： AK=NWKNKQWK 式中式中 QWK采矿挖掘机平均生产能力采矿挖掘机平均生产能力.2022-3-3矿物资源工程专业主干课程19第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 按矿山工程延深速度验证生产能力按矿山工程延深速度验证生产能力 通常用工作线水平推进速度和矿山工程延深速度两通常用工作线水平推进速度和矿山工程延深速度两个指标来表示开采强度。显然开采强

20、度越高，采出的矿石个指标来表示开采强度。显然开采强度越高，采出的矿石也越多。也越多。露天矿按延深速度可能达到的生产能力用下式计算：露天矿按延深速度可能达到的生产能力用下式计算：)1 (fKKPhvA 确定矿山工程延深速度的方法很多，既可以在横剖面确定矿山工程延深速度的方法很多，既可以在横剖面图上确定，也可以在平面图上确定，还可以根据类似矿图上确定，也可以在平面图上确定，还可以根据类似矿山和经验数据确定。山和经验数据确定。 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程20第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡三、露天矿两级矿量三

21、、露天矿两级矿量 两级矿量的贮备包括两级矿量的贮备包括开拓矿量开拓矿量和和备采矿量备采矿量。 备采矿量的设置方法备采矿量的设置方法 宽度法宽度法 实质是增加工作平盘的宽度，当上部台阶因故不能实质是增加工作平盘的宽度，当上部台阶因故不能生产时，下部台阶还可继续生产时，下部台阶还可继续作业，并且不破坏上部台阶作业，并且不破坏上部台阶的正常工作条件。的正常工作条件。图图1319 宽度法备采矿量宽度法备采矿量2022-3-3矿物资源工程专业主干课程21第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 长度法长度法 备采矿量设在最小工作平盘以

22、内，如图所示。备采矿量设在最小工作平盘以内，如图所示。此时为了不破坏上部台阶的正常工作条件，只能开此时为了不破坏上部台阶的正常工作条件，只能开采一个爆破进尺采一个爆破进尺W。 图图1320 长度法备采矿量长度法备采矿量 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程22第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 深度法深度法 工作帮自然延深到最小坑底工作帮自然延深到最小坑底(直径为直径为50200m)时所包时所包含的矿量，是不需再往外剥岩即可采出来的矿量。含的矿量，是不需再往外剥岩即可采出来的矿量。如图所示。如图所示。图图1321

23、深度法备采矿量深度法备采矿量 O基建刹岩量基建刹岩量I矿矿第一年的采矿量第一年的采矿量矿矿第二年的采矿量第二年的采矿量I岩岩第一年的剥岩量第一年的剥岩量Bmin最小坑底宽度最小坑底宽度1剥岩帮坡角剥岩帮坡角 2022-3-3矿物资源工程专业主干课程23第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿生产采剥比及其均衡露天矿生产采剥比及其均衡 贮备矿量周期性波动贮备矿量周期性波动 所有的贮备矿量都是周期性波动的。所有的贮备矿量都是周期性波动的。 开拓矿量：指开拓工程和主要运输枢纽已经完成，开拓矿量：指开拓工程和主要运输枢纽已经完成，具备了采准工作的条件，并形成了完整运输系统的最下具备了采准工作的条件，并形成了完整运输系统的最下一个台阶底部标高以上的矿量。如图所示。一个台阶底部标高以上的矿量。如图所示。 图图1322 宽度法贮备矿量周期性波动宽度法贮备矿量周期性波动2022-3-3矿物资源工程专业主干课程24第十三章第十三章 露天采剥方法及生产能力露天采剥方法及生产能力露天矿