张达贤老师露天开采讲稿

1、讲授单元目录（计划）A部分露天开采基本概念露天开采工艺露天矿山工程露天开采安全（边坡、环境、气候、水）露天开采计算机支持系统及工程可靠性（资源、工艺、经济等）B部分露天矿改扩建工程（安太堡、霍林河1号、白音华1号、伊敏1号、茂名）露天矿开采工艺选择（哈尔乌苏、胜利1号、东露天）露天矿建设与管理国外投资项目的开发、经营每小部分为一个单元，共计9个单元讲授与讨论、实例研究相结合主要参考文献中国采煤学，2003 ；（煤炭版）露天开采的历史及发展露天开采领域成熟的、较受公认的内容理论与实践的较好结合中国煤矿高产高效技术，2001 ；（中矿版）高产高效露天煤矿介绍改革开放以来我过露天煤矿在开采技术上的进

2、展矿业发展新领域探索，2003 ；（中矿版）个人和合作著作中国及世界露天开采技术及其发展露天采矿系统工程吊斗铲倒堆工艺中国采煤方法图集，1990 ；（中矿版）中国典型露天煤矿介绍中国采煤方法，1990 ；（中矿版）以哭天开采工艺为线索，中国露天开采工艺技术及经验的综述露天采矿手册，17册，1986 ；（煤炭版）80年代前，国内外露天开采技术资料、理论的较全面的综述露天采矿学，1990 ；（中矿版）露天采矿技术及理论的“学院式”阐述露天矿连续和半连续开采工艺，1991 ；（煤炭版）露天采矿新工艺，1992 ；（中矿版）卡车、连续、半连续、综合开采工艺的较全面的分析元宝山露天煤矿连续开采成套设备，

3、1997 ；中国重型机械总公司代表性矿山以设备为主的全面介绍露天煤矿半连续工艺关键技术研究（煤炭部八五重点项目），1996；露天开采设计规划综合优化的理论与实践，1990国家科技进步二等奖从计划经济体制到市场经济体制的转变注重经济效益，动态与近期经济效益滚动式挖掘综合优化技术从凝固走向发展半连续工艺国际研讨会文集，1997；国内外到1996年前的研究成果总述综合集成化人工智能技术及其矿业应用，2004；（中矿版）人工智能在矿业应用的新成果安太堡、霍林河1号、白音华1号、伊敏1号、茂名油页岩矿改扩 建工程可行性研究报告哈尔乌苏、胜利1号、平朔东露天、扎哈淖尔等露天矿可行性研究报告17.印尼南苏门

4、答腊4x600MW坑口电站项目配套露天煤矿可行性研究报告18. 研究生论文矿业系统工程矿床模型及开采模型短期生产计划及长期规划系统工程模拟及系统优化矿业可靠性矿业经济（开发评估、市场）新工艺19.煤炭工业露天矿设计规范，GB-50197-2005第一章露天开采总论1.1露天开采特点剥离揭露矿体一敞露空间一劳动生产率、效率高安全投资、成本低建设速度快简单的开采技术(相对于地采)一一无水、火、瓦 斯、矿压， 开采方法资源回收 率高对生态环境的影响 井工塌陷区作业受气候影响南方、严寒开凿地下基础一地下硐室一建立采煤工作面(相互对立的)1.2基本概念、各词术语露天矿、采场及其组成、开采工艺、矿山工程、

5、剥采工程管理、设备维护及系统安全 作业保障露天开采(Surface Mining)直接从地表揭露开采出煤炭或其他矿产的工作露天矿(Surface Mine, open-pit mine, opencast pit, strip mine, opencut, open-cast) 从事露天开采的矿山复垦(reclamation, land reclamation)曾称复田、复地”。对因采矿影响遭到 破坏的土地采取整治措施，使其恢复到可供利用状态的工程。露天矿规模(Surface Mine Capacity)按露天矿设计生产能力划分的露天矿类型 露天矿设计储量(designed surface m

6、ine reserves)天矿开采境界内的工业储量 露天矿可采储量(workable surface mine reserves)露天矿设计储量乘以采出率所得到的储量露天矿田(surface mine field)划归一个露天矿开采的矿床或其一部分露天采场(open pit)曾称“露天矿场”、“露天掘场”具有完整的生产系统，进行露天开采的场所山坡露天采场(mountain surface mine)在地表封闭圈以上进行露天开采的场所边帮安全系数(slope safety factor, slope stability factor)又称“边坡稳定系数”。反映边帮岩体稳定程度的系数边帮破坏(sl

7、ope failure)边帮岩体明显变形的规律1.3现状及发展1.3.1现状比重：硬煤30；褐煤86；铁78；建材100；平均80单矿规模：最大5000万t/a。全员2300人1.3.2经验优先发展露天矿实现开采集中化；降低成本、提高效率开采设备大型化及过程连续化分期建设，提高前期开发效率设备的维护管理建立坑口电站，实现煤电联营矿区开发规划1.3.3中国露天采煤比重：56%发展阶段：19491958前苏联模式19591966自力更生，三边方针，剥采失调19781997五大露天矿区建设，引进与制造并举2003至今设计理论的发展五大露天，内蒙(胜利、白音华、宝日希勒、准格尔)黑龙江宝清才25% (

8、资源总量，赋存条件，资金及设备)煤价；煤电结合；资金；设备1.4发展综述及前景1.4.1国内露天科学技术的发展露天开采理论有重大进展，并形成了体系从计划到市场的转（计划控制一切；重视经济效益，特别是动态经济效益）均衡；矿山规模滚动发展；分区分期；矿建施工；生产规模确定；矿产 品价格新矿区建设及老矿改造除了设备与高新技术外，中国露天矿山在设计、建设、经营上业已与国际水 平靠近3 .以提高矿业开发效益为基础的关键技术研究1）降低卡车运输费一一倒堆、表土连续、煤炭半连续，表土连续的主要 参数及应用条件2）深露天矿运输一一急倾斜矿3）矿岩块度控制4）质量控制矿业经济一一市场预测、风险研究环境工程一一复

9、垦、伴生矿物和疏十水的综合利用1.4.2世界的趋向随市场为转移的矿业科学研究的下降设备规格已达极限，趋向于改善其可靠性及机动性新设备研制C。S。M。，陡帮胶带露天开采从本质上说是大量物料流的移运作业，故采场工艺发展及在具体矿 山下采场工选择对提高露天开发效益有重要作用，露天采煤的重点是作业连续化及分采采场是科学？技艺、工艺？一捅就破，不是高技术，但效益显著应用科学的基础是实践第二章露天开采工艺2.1总述2.1.1开采工艺（工艺环节与工艺系统）与矿山工程工艺针对矿山赋存条件选择合适工艺与实现高效运用工程一定工艺与矿山赋存条件下矿山工程在时空发展上的合理化工艺在露天煤矿中的决定性地位露天煤矿从本质

10、上说是大量物料流的移动相辅相成2.1.2工艺分类按照各环节所采用的设备作业方法的特征或者物料流的特征作为主要分类 标准，以设备可完成的生产环节数、设备类型作再分类间断、连续、半连续、综合独立、合并式2.2单斗铲-卡车开采工艺2.2.1引言应用最广泛的开采工艺，特别是在中硬岩露天矿中赋存条件多样化一一设备作业的机动灵活性采矿工作者的成功应用局部分散排序；（运距）短工作线及提高推进度，短段沟及高延深速度 一生产规模大灵活的开采程序（推迟剥离），黑宝山例加大工作帮坡角，陡帮式开采致命弱点是t-km费用高（油、轮胎、备件）2.2.2基本采掘方式及参数端工作面双侧折返入换t入戾0;电缆桥；辅助设备清理工

11、作面勺容比V/E及铲车数量比卡车机动调度2.3连续式开采工艺2.3.1应用、系统以间断式卡车运输到连续开采工艺高效率、低成本使用条件严格（赋存条件、软岩、气候条件）欧洲有广泛应用链斗铲、轮斗铲紧凑型C框架型连接桥式斗臂回转半径m625254545100小时能力m3 / t50080004000100001000020000重量t50150015004500500014000系统轮斗铲一一工作面输送机端帮输送机干线输送机一一分流站排土工作输送机排土机一一应用条件斗刃线切割力140160 KN/m（140160 KJ/cm）,或抗压强度 60008000Kpa,或面切割力150 N/cm2,或不能

12、直接挖掘而需要爆破 的硬物料（抗压强度10Mpa）,量达到总采剥量的50%时耐磨性矿物含量超过1530%厚度超过0。30。5m以上或厚度小但是密集的硬夹层地耐力不符合要求而需要大量换填物料时气温在-25 C以下和大风超过30m/s的地区必要性 高生产能力(6000万m3 / &)与受限线性规格RW，G=f(RW)3高生产能力与推进度的矛盾(hL)采用组合台阶以解决上述矛盾，并可减少配设皮带机的运输平盘数构成He 决定于挖掘高度HW，H L2 LnH1 H2 Hn2.3.3设备选型及能力匹配大中型轮斗铲均系专用设备，需要针对使用条件进行专门射界类型、切割力、线性规格、台数排土机选择2 ： 1 ；

13、 1 ： 1系统能力以轮斗为中心，开放度2.3.4系统可靠性可靠度元器件、设备或者系统在给定条件下或规定时间内完成规定功能的概率。Rs= 1 FSR.j固有可靠性Rs= R X RuRu使用可靠性Rs= 1 FS=(1 - F1)(1 -f2)(1 - Fn)-R1 R2 Rn2.4半连续开采工艺2.4.1综述特点分类半连续开采工艺是指露天矿开采工艺环节中，一部分为连续工艺环节， 另一部分为间断工艺环节。起产生的矿岩货流也是部分为连续流、部分为间 断流。半连续工艺首先是在西德、美国、前苏联等国家应用，因此名称各异。 半连续工艺在国外又称为间断-连续工艺和综合开采工艺。半连续开采工艺 主要按采装

14、及运输两个主要环节所采用的不同设备而进行分类，如下表2-1 所示顺序工艺过程穿爆采装工作面运 输筛分及破 碎主要十道运输排土 （选 矿厂）I多斗挖掘 机铁道铁道排土犁（或挖掘机）II多斗挖掘 机汽车汽车推土机III穿孔爆破单斗挖掘 机汽车地面固定 式破碎汽车-胶带排土机或 选矿厂w穿孔爆破单斗挖掘 机汽车矿场半固定式破碎边帮胶带排土机V穿孔爆破单斗挖掘 机汽车矿场半固定式破碎溜井（或 平硐）-斜汽车排土 机（或固定 破碎）井胶带H穿孔爆破单斗挖掘 机胶带移动式破 碎边帮胶带排土机W拉铲、前装机、推土机移动或半固定式筛分装置边帮胶带排土机在该表2-1中，标志着半连续工艺特点及发展的是使用于坚硬煤

15、岩开采III瑚类。这是运输工艺环节在投资及作业费用方面均占煤岩开采费用的5060%左 右，故在坚硬煤岩开采中应用半连续工艺可显著改善露天开采的效益。应用准则坚硬煤岩条件下，半连续工艺的应用准则为：1）在各种情况下，原煤均须经分级或者洗选后才作为商品煤进入市场。 可以认为，采用半连续工艺后对煤的粗碎并不成为额外支出，仅是 将粗碎过程变换了作业位置，故在卡车运距超过经济运距（一般为 34km）条件下，采用半连续工艺就可能是合理的。2）在中硬、坚硬岩石剥离中采用半连续工艺，破碎费用和较昂贵的排 土机排弃费用均成为额外支出。上述费用应由采用胶带运输而节省 而来的运输费用和公路修筑费用抵消。故一般情况下

16、，只是在剥离 物运量大、提升高度大、运营时期长及运距足够长是，采用半连续 工艺才是可行的。2.4.2矿岩块度作用及组成作用：设备选型基础；穿爆合理化；作业成本；指标组成：大块率；平均块度；块度分布2 .合理矿岩块度提高dcp :升高穿爆费；降低采掘、运输、破碎费Cmin=燮破碎机组分类适应开采作业需要，矿山工程沿水平、深度或同时沿两个方向不断扩展。半连续工艺系统中的破碎机组也大豆随矿山工程的发展不断改变起位置。按破碎机型 式其他名称有无走行装置及型 式拆卸性移设方式移设时间及间隔移动式自移式有，履带式（横向，纵向）迈步式轮胎式无整体自移360m/ 目（履带式）， 70 80m / h（迈步式）

17、，70 m/h（轮 胎式），随时 可移他移式半移动式 可移式无，利用其他运输装置如履带运输车可拆卸成 若干部分分部分移 设移设时间48h，间隔12年组装式半固定式破碎机或者组件式无，利用其他运输装置如履带运输车拆卸至最小重量组 件部件或组件搬移至新地点，重新安装移设时间 12月，间隔310年固定式破 碎机无无部件或组件需要从基础起重新安装服务于全部生产时 间破碎机组在矿山开采期内的移动状态可做以下分类，见表2-2自移式移动破碎机本身具有行走机构。它在采掘工作面内工作，但装载 设备（如挖掘机）直接给料，当采矿工作面向前推进时，它随着装载设备一起 向前移动，破碎机的移设频率，取决于装载设备的推进速

18、度。由于破碎机移 动频繁，因而需要配置具有高度灵活性的带式输送机系统。按走行方式分，自移式有轨轮式、轮胎式、履带式、迈步式。在选用时 应综合考虑矿山的地质条件、行走机构承受的负荷、行走的频繁性、道路坡 度、开采工作面位置和开采进度等。他移式破碎机本身不能自行，需要为其配备专门的移动设备一一履带运 输车或轮胎运输车。运输车可行驶到破碎机下面，用液压装置将破碎机顶起， 并将其移设全新的地点。这种破碎机多设置在采场内靠近开采工作面保持一 定的距离和高差。整体可移式破碎机能将整个机组整体搬运，其移设工作可 在48小时内完成。组件可移式破碎机将机组分成给料装置、破碎机和卸料 装置三部分，也可拆卸成尺寸和

19、重量更小的组件来搬运。拆卸和重新安装约 需30天，每移设一次不超过35年。半固定式破碎机安装在一个钢制平台 上，计划移设的间隔时间一般为510年左右。随着露天矿开采的延伸，将 破碎机多次向下移设，直至露天开采终了。破碎机组设置机组与卸料口标高：同标高与不同标高一一按卸载方式：直接给料与见解给料按机组与采场境界位置：境界内与境界外2.4.4半连续工艺系统可靠性系统可靠性V间断、连续系统不稳定性，如连续主要为切割、半连续则涉及穿爆、采掘、运输、 破碎。2.5综合及其他开采工艺2.5.1综合开采工艺概念“一个露天矿场范围内采用二种或以上的单一式开采工艺”分类I平面同一区段不同块段II立面III混合式

20、单一式工艺数量工艺组合方式、二种或者以上应用中问题1）开拓运输系统布置2）开采范围划分 Cz = E CjXPj min3）开采参数配合，L、h2.5.2倒堆开采工艺概念应用倒堆式设备将采场剥离物经一次或者数次倒堆作业直接排入内排土场的作业。参数计算原则VD X % W VpSD X Ks W Sp2.5.3露天采矿机回采产品位中和一一配采、混匀料场提高矿石质量r分隔h、拉沟位置减少混杂r 小规格八采.设备分 采 一 一 设 备液压铲前装机设备作业轨迹 推土机轮斗铲采矿机结构及形式截割、汇料、输送、卸料腹部式（路面刨切机）；斗轮式；前端截割滚筒（掘进机）应用消除穿爆，实现连续式作业采选，降低夹

21、砰运输及选矿费，达成成本降低设备费降低移动速度快，与输送机配合作业困难机动性较弱，端部作业、曲工作面等品位中和较难使用条件受限（物料坚硬（1050Mpa），产量规模）第三章 露天矿山工程引言矿山工程：采矿与剥离工程;开拓运输系统;开采程序;生产剥采比及其控制。矿山工程与工艺：相互联系与影响，工作线长度，开拓及程序不同条件下侧重 点,采矿发展上;采矿设计上；生产管理上。矿山工程与地下开采。3.1露天矿开拓3.1.1综述概念：自地表或某水平向另一水平开拓通道，以建立运输联系。重要性：较难变更，运输费用，工程量。分类：沟通特征一运输工艺（铁路，汽车，运输机）。固定（形状、数量、U）、移动、联合3.1

22、.2各种开拓方法分论（开拓图集及开拓方法）3.1.3新水平延深工程量：出入沟1一2；开段沟2；扩帮1。提高延深速度：一般决定生产规模；平行作业与掘沟工艺。3.2开采程序3.2.1综述概念：露天采场内剥采工程在时间和空间上的发展顺序。影响因素：矿体埋藏条件；开采工艺；开拓运输系统；生产规模；矿区质量;内排发展；内容：台阶划分；分区与分期；工作线长度；拉沟位置及工作帮推进方向； 矿石配采及生产剥采比控制。3.2.2台阶划分岩性同一性，采掘设备（生hw）工作规格，倾斜与水平分层。3.2.3工作线长度Lt : I端帮剥离量，! N，I采排费，I重复剥离，I工作帮推进度，有利规模。L t：t运距，t运费

23、经济上Cmin，L最优值。3.2.4分区及分期分区：水平缓斜矿层划分条区；倾向矿层沿走向分区。分期：生产规模分期；沿深度分期。3.2.5陡帮开采特点。1工作帮倾角，以I剥采比。形式。水平缓斜矿层采用雁形追踪。倾斜、急倾斜矿层采用立面组合段。应用中问题：采掘作业可靠性；工程计划管理；安全；作业复杂性。3.3生产剥采比及其控制3.3.1引言生产剥采比在一定生产期内，从露天采场采出的剥离量与有用矿物量的比 值。时间剥采比一一均衡剥采比(调整剥采工程以压低剥离高峰，使生产剥采比在较 长时间内保持相对均衡的剥采比。)时间剥采比变化规律：倾斜矿层时：小一大一小。3.3.2生产剥采比确定方法经验系数法n=A

24、ncpv=f(p)曲线法编制逐年矿山工程计划方法。3.3.3生产剥采比均衡问题必要性：超前剥离积压资金设备及生产系统的合理利用问题(铁道、连续半连续系统等)控制措施调正参数、合理安排剥采工程位置、分区分期、组织管理。缓采；搭配开采；调整开采参数；超前和滞后剥离；外包剥离；（6）调节产量；3.4露天开采境界3.4.1综述概念露天采场开采结束时的空间轮廓深度、底周界、最终边帮角。制约因素经济，安全（边坡、河流、建筑物、交通、矿井境界），工程（开 拓运输系统）。3.4.2确定原则（经济）n 忍n ; n 忍n.; n 忍nk j p jT j气一定技术经济条件下，露天开采经济上合理的极限剥采比。 部分露天，部分地采。n.