露天礦開采安全與技術(shù)鄧紅衛(wèi)露天礦開采安全與技術(shù)鄧紅衛(wèi)1露天礦穿孔作業(yè)中深孔作業(yè)露天礦穿孔作業(yè)中深孔作業(yè)2穿孔爆破穿孔爆破：將礦巖從整體中分離出來，并破碎成適合的塊度。潛孔鉆機(jī)鉆孔牙輪鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)穿孔爆破穿孔爆破：將礦巖從整體中分離出來，并破碎成適合的3穿孔設(shè)備選型：主要考慮露天礦的生產(chǎn)規(guī)模，其次考慮礦巖性質(zhì)、作業(yè)條件等。

穿孔設(shè)備數(shù)量計(jì)算：主要取決于礦山的采剝總量、鉆機(jī)效率、工作制度。穿孔設(shè)備選型：主要考慮露天礦的生產(chǎn)規(guī)模，其次考慮礦4裝藥爆破作業(yè)淺孔裝藥爆破裝藥爆破作業(yè)淺孔裝藥爆破5⒈露天礦爆破方法⑴淺眼爆破法。

⑵深孔爆破法。根據(jù)起爆順序和起爆時(shí)間的不同，又分為齊發(fā)爆破、秒差爆破、微差爆破。

⑶大爆破(或稱硐室爆破法)。⒈露天礦爆破方法⑴淺眼爆破法。6爆堆的形狀和高度、寬度和松散度，對(duì)采裝、運(yùn)輸工作都有很大影響。爆破后，臺(tái)階工作面的形狀要規(guī)整，不允許出現(xiàn)根底、傘巖等凹凸不平的現(xiàn)象，如圖所示。爆破工作面根底、傘巖

1—爆堆；2—根底；3—傘巖爆堆形狀和尺寸爆堆的形狀和高度、寬度和松散度，對(duì)采裝、運(yùn)輸工作都有很大影7爆破可能產(chǎn)生空氣沖擊波、爆炸震動(dòng)波，以及爆破飛石，對(duì)露天礦的邊坡、周圍的建筑物和構(gòu)筑物、人員和設(shè)備等造成危害。安全要求爆破可能產(chǎn)生空氣沖擊波、爆炸震動(dòng)波，以及爆破飛石，對(duì)露天8光面爆破形成臺(tái)階坡面光面爆破施工面光面爆破形成臺(tái)階坡面光面爆破施9鏟裝運(yùn)輸作業(yè)鏟裝運(yùn)輸作業(yè)10

1—?jiǎng)颖郏?—推壓機(jī)構(gòu)；3—斗柄；4—鏟斗；5—開斗機(jī)構(gòu)；6—回轉(zhuǎn)平臺(tái)；7—繃?yán)K滑輪8—繃?yán)K；9—天輪；10—提升鋼繩；11—履帶行走裝置；12—斗底門；13—開斗電動(dòng)機(jī)電鏟結(jié)構(gòu)1—?jiǎng)颖郏?—推壓機(jī)構(gòu)；電鏟結(jié)構(gòu)11

1—鏟斗；2—斗柄；3—鏟斗油缸；4—斗柄油缸；5—?jiǎng)颖塾透祝?—?jiǎng)颖?—操縱系統(tǒng)；8—回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；9—行走機(jī)構(gòu)；10—上部機(jī)構(gòu)

液壓鏟結(jié)構(gòu)1—鏟斗；2—斗柄；3—鏟斗油缸；液壓鏟結(jié)構(gòu)12

★汽車運(yùn)輸時(shí)最小工作平盤寬度，如圖所示。Bmin=b+c+d+e+f+g

★鐵路運(yùn)輸時(shí)最小工作平盤寬度，如圖所示。

Bmin=b+c1+d1+e1+f+g汽車運(yùn)輸最小工作平盤寬度鐵路運(yùn)輸最小工作平盤寬度★汽車運(yùn)輸時(shí)最小工作平盤寬度，如圖所示。Bmi13

前裝機(jī)鏟運(yùn)機(jī)前裝機(jī)鏟運(yùn)機(jī)14礦區(qū)復(fù)墾作業(yè)礦區(qū)復(fù)墾作業(yè)15

一、廢石場位置的選擇1、占地面積少，不占或少占農(nóng)田；2、安全；3、排土運(yùn)距短；4、保護(hù)環(huán)境；5、總?cè)莘e應(yīng)與露天礦總剝巖量相適應(yīng)。按剝離量所需的廢石場有效容量為：廢石場排土一、廢石場位置的選擇1、占地面積少，不占或少占16

排巖工藝可分為：汽車運(yùn)輸—推土機(jī)排巖、鐵路運(yùn)輸—挖掘機(jī)排巖、排土犁排巖、前裝機(jī)排巖、膠帶排土機(jī)排巖。

1、汽車運(yùn)輸—推土機(jī)排巖汽車運(yùn)輸推土機(jī)廢石場

汽車在廢石場卸載

排巖工藝可分為：汽車運(yùn)輸—推土機(jī)排巖、鐵路運(yùn)17

廢石場的安全防護(hù)與復(fù)墾⒈廢石場的穩(wěn)定性與防護(hù)

★常見的失穩(wěn)現(xiàn)象是滑坡和泥石流。

廢石場的安全防護(hù)與復(fù)墾⒈廢石場的穩(wěn)定性與防護(hù)18

⑴廢石場的滑坡與防護(hù)措施★廢石場的穩(wěn)定性影響因素:

主要取決于廢石場的地形坡度、排棄高度、基底巖層構(gòu)造及其承壓能力、巖土性質(zhì)和堆排順序。廢石場滑坡類型

(a)—廢石場內(nèi)部的滑坡；

(b)—沿基底面的滑坡；

(c)—基底軟弱層的滑動(dòng)★廢石場的滑坡防護(hù)措施①要先清除表土及軟巖層，然后開挖成階梯，以增強(qiáng)基底表面的抗滑力。⑴廢石場的滑坡與防護(hù)措施★廢石場的穩(wěn)定性影19

②對(duì)含水的潮濕基底，應(yīng)將不易風(fēng)化的剝離物堆排在基底之上，并設(shè)置排水工程將地下水引出廢石場；③對(duì)傾斜度較大且光滑的巖石基底，可采用交叉式布點(diǎn)爆破，以增加其表面粗糙度；④用筑堤或其它疏導(dǎo)工程，攔截或疏引外部地表水不使其進(jìn)入廢石場，防止在基底表面形成大量潛流，產(chǎn)生較大的動(dòng)水壓力沖刷基底。⑤調(diào)整排棄順序，對(duì)于地形上陡下緩的廢石場，宜先從底部堆排或采取水平分段排棄，以保護(hù)廢石場坡角的穩(wěn)定性。②對(duì)含水的潮濕基底，應(yīng)將不易風(fēng)化的剝離物堆排在20

⑵廢石場泥石流防護(hù)措施廢石場泥石流多與滑坡相伴而生。有降雨和地面溝谷流水時(shí)，廢石場坡面受到?jīng)_刷，使滑坡迅速轉(zhuǎn)化為泥石流而漫延。⑵廢石場泥石流防護(hù)措施廢石場泥石流多與滑坡相伴21

①泥石流的發(fā)生需具備三個(gè)基本條件：

★泥石流區(qū)含有豐富、松散的巖土來源；

★山坡地形陡峻并有較大的溝谷河床縱坡；

★泥石流區(qū)中上游有較大的匯水面積和充沛的水源。

②可采取的預(yù)防措施是：擋、攔、引、蓄。①泥石流的發(fā)生需具備三個(gè)基本條件：②22

⒉廢石場對(duì)水質(zhì)的污染與處理污染因性質(zhì)不同可分為物理污染和化學(xué)污染。

★物理污染是由于化學(xué)性質(zhì)不活潑的巖土顆粒或有機(jī)物被水?dāng)y帶進(jìn)入河流、蓄水池或農(nóng)田之中，如果含有放射性元素則污染危害更為嚴(yán)重。必須采取妥善的控制措施，切斷外流污染渠道。

★化學(xué)污染大多產(chǎn)生酸性污水，其中硫化礦物是酸水的重要來源。對(duì)化學(xué)污染進(jìn)行水質(zhì)處理的方法有：⑴中和法：

⑵蒸餾法：

⒉廢石場對(duì)水質(zhì)的污染與處理污染因性質(zhì)不同可分為23

⑶逆滲透法：

⑷離子交換法：

⒊廢石場的復(fù)墾礦山土地復(fù)墾要因地制宜，根據(jù)地區(qū)氣候、植物生長環(huán)境、經(jīng)濟(jì)地理?xiàng)l件和巖土的化學(xué)成份含酸程度，規(guī)劃復(fù)墾土地的使用方式，以便制定復(fù)墾執(zhí)行計(jì)劃。

★農(nóng)業(yè)復(fù)墾：將土地恢復(fù)供農(nóng)業(yè)使用；

⑸凍結(jié)法：

⑹電滲析法：

⑶逆滲透法：⑷離子交換法：⒊廢石場的復(fù)24

★林業(yè)復(fù)墾：恢復(fù)種植牧草和植被綠化，用于牧業(yè)生產(chǎn)，恢復(fù)生態(tài)平衡；★其他用途：將露天采礦場改造成水庫、人工湖、養(yǎng)魚池或尾礦池，開辟風(fēng)景旅游區(qū)，以及恢復(fù)土地供建筑廠房使用等?！锪謽I(yè)復(fù)墾：恢復(fù)種植牧草和植被綠化，用于牧業(yè)生★25

礦山土地復(fù)墾指標(biāo)主要以土地復(fù)墾率表示，即

Kj=S/SP式中：Kj——土地復(fù)墾率；

SP——被礦山占用和破壞的土地?cái)?shù)量；

S——復(fù)墾后可被利用的土地?cái)?shù)量。廢石場的復(fù)墾地點(diǎn)分為內(nèi)部廢石場(即露天礦采空區(qū))和外部廢石場(山坡或平地)。復(fù)墾的基本過程可分為復(fù)墾地點(diǎn)的準(zhǔn)備、回填與平整和再植被等三個(gè)階段。復(fù)墾方法應(yīng)與露天開采工藝緊密結(jié)合協(xié)調(diào)進(jìn)行，既能滿足礦山生產(chǎn)要求，又符合復(fù)墾需要，使企業(yè)效益和社會(huì)效益最佳。礦山土地復(fù)墾指標(biāo)主要以土地復(fù)墾率表示，即廢石場的26露天開采的基本概念露天采場：露天開采過程中所形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道的總和。如圖所示。

露天采場示意圖露天開采的基本概念露天采場：露天開采過程中所形成的采坑、271—臺(tái)階上部平盤；2—臺(tái)階下部平盤；3—臺(tái)階坡面；4—臺(tái)階坡頂線；5—臺(tái)階坡底線；α—臺(tái)階坡面角；h—臺(tái)階高度；臺(tái)階構(gòu)成要素示意圖臺(tái)階要素1—臺(tái)階上部平盤；臺(tái)階構(gòu)成要素示意圖臺(tái)階要素28臺(tái)階的命名，通常以開采該臺(tái)階的下部平盤(即裝運(yùn)設(shè)備站立平盤)的標(biāo)高表示。爆破帶：開采時(shí)，通常將工作臺(tái)階劃分成若干條帶逐條順次開采，每一條帶稱為爆破帶。采掘帶：挖掘機(jī)一次挖掘的寬度稱為采掘帶。

臺(tái)階的命名，通常以開采該臺(tái)階的下部平盤(即裝運(yùn)設(shè)備站立爆29

螺旋坑線開拓礦山工程發(fā)展程序

1—出入溝；2—開段溝；3—連接平臺(tái)

開采順序

30

最終邊幫或最終邊坡：位于最終境界時(shí)的非工作幫。如圖中的AC、BF。底幫：位于礦體下盤一側(cè)的邊幫。頂幫：位于礦體上盤一側(cè)的邊幫。端幫：位于礦體兩端的邊幫。

露天采場構(gòu)成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺(tái)；3—運(yùn)輸平臺(tái)；4—清掃平臺(tái)工作幫：由正在進(jìn)行開采和將要進(jìn)行開采的臺(tái)階所組成的邊幫(圖中的DE)。最終邊幫或最終邊坡：位于最終境界時(shí)的非工作幫。如圖中底31

最終幫坡面：通過非工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線和最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所作的假想斜面(圖中的AG、BH)。最終邊坡角：最終幫坡面與水平面的夾角(圖中的β、γ)。工作幫坡面：通過工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡底線和最下一臺(tái)階坡的底線所作的假想斜面

(圖中的DE)。工作幫坡角：工作幫坡面與水平面的夾角(圖中的φ)。工作平盤：工作幫上進(jìn)行采剝作業(yè)的平臺(tái)。露天采場構(gòu)成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺(tái)；

3—運(yùn)輸平臺(tái)；4—清掃平臺(tái)

最終幫坡面：通過非工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線和32上部最終境界線：最終幫坡面與地面的交線(圖中的A、B點(diǎn))。下部最終境界線：最終幫坡面與露天采場底平面的交線(圖中的G、H點(diǎn))。最終邊幫上的平臺(tái)，按其用途分為安全平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)和清掃平臺(tái)。安全平臺(tái)寬度一般約為臺(tái)階高度的1/3。

露天采場構(gòu)成要素示意圖1—工作平盤；2—安全平臺(tái)；3—運(yùn)輸平臺(tái)；4—清掃平臺(tái)上部最終境界線：最終幫坡面與地面的交線(圖中的A33運(yùn)輸平臺(tái)寬度：依所采用的運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。清掃平臺(tái)寬度：一般每隔2～3個(gè)臺(tái)階在四周的邊幫上設(shè)一清掃平臺(tái)，其寬度依所用的清掃設(shè)備而定，通常大于6米。

露天采場的封閉圈：由上部境界線最低點(diǎn)與水平面相交形成的閉合曲線。

露天采場示意圖運(yùn)輸平臺(tái)寬度：依所采用的運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。清掃平臺(tái)34露天礦開采步驟和礦山工程露天開采步驟：通常包括地面的場地準(zhǔn)備、礦床的疏干和防排水、礦山基建、礦山生產(chǎn)以及地表的恢復(fù)利用等內(nèi)容。

掘溝、剝離和采礦是露天礦在生產(chǎn)過程中三個(gè)重要的礦山工程。在露天礦，一般自上而下進(jìn)行掘溝、剝離和采礦工作，上部水平依次推進(jìn)到境界，下部水平順次開拓和準(zhǔn)備出來；掘溝、剝離和采礦三者之間是相互依存和相互制約的。露天礦開采步驟和礦山工程露天開采步驟：通常包括地面的場地35縱向采剝方法示意圖縱向采剝方法示意圖36

◆露天開采境界：指露天礦開采終了時(shí)(或某一時(shí)期)所形成的空間輪廓。如圖所示。露天開采境界的范圍由露天采礦場的地表境界、底部境界和四周邊坡組成。某礦露天礦坑◆露天開采境界：指露天礦開采終了時(shí)(或某一時(shí)期)所形成的37一、剝采比的概念如圖所示。露天開采境界對(duì)礦巖量的影響剝采比：每開采單位礦石量所需要?jiǎng)冸x的巖石量。計(jì)量單位用m3/m3或m3/t或t/t表示。經(jīng)濟(jì)合理剝采比的確定剝采比是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，關(guān)系到采出礦石量、巖土剝離量以及礦山的生產(chǎn)規(guī)模、服務(wù)年限、生產(chǎn)成本等。一、剝采比的概念露天開采38二、剝采比的表示方法1、平均剝采比：指露天開采境界內(nèi)巖石總量與礦石總量之比值。如圖所示。各種剝采比(a)—平均剝采比(b)—分層剝采比

2、分層剝采比：指露天開采境界內(nèi)某一水平分層的巖石量與礦石量之比。如圖所示。二、剝采比的表示方法各種剝采比2、分層剝采比：指露天開采39⒊生產(chǎn)剝采比：指露天礦某一時(shí)期內(nèi)所剝離的巖石量與所采出的礦石量之比。如圖所示。各種剝采比(c)—生產(chǎn)剝采比(d)—境界剝采比⒋境界剝采比:指露天開采境界增加單位深度所引起的巖石增量與礦石增量之比。如圖所示。⒊生產(chǎn)剝采比：指露天礦某一時(shí)期內(nèi)所剝離的巖石量與各種40三、經(jīng)濟(jì)合理剝采比的比較法1、原礦成本比較法用原礦作為計(jì)算的基礎(chǔ)，使露天開采出來的原礦成本等于地下開采成本。露天開采的原礦成本由純采礦成本和剝離成本兩部分組成。即：CL＝γa＋nb

式中，CL——露天開采的原礦成本，元/m3；

a——露天開采的純采礦成本(不包括剝離)，元/t；

b——露天開采的剝離成本，元/m3；

γ——礦石容重，t/m3；

n——?jiǎng)儾杀龋琺3/m3。三、經(jīng)濟(jì)合理剝采比的比較法1、原礦成本比較法露天開采的41露天開采的基本要求是：CL≤CD式中CD——地下開采的原礦成本，元/t。滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為：※

影響成本變化的因素是多方面，應(yīng)結(jié)合礦床條件綜合考慮?！?/p>

應(yīng)注意運(yùn)輸費(fèi)、排水費(fèi)的差別和進(jìn)行必要的修正。

露天開采的基本要求是：CL≤CD滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝422、金屬成本比較法用選礦或冶煉后產(chǎn)品的金屬量作為計(jì)算的基礎(chǔ)，使露天開采后經(jīng)選、冶所得產(chǎn)品的金屬成本等于地下開采產(chǎn)品的金屬成本。即：式中：DL、DD——分別為露天開采和地下開采時(shí)每噸原礦所分?jǐn)偟牟傻V、選礦、冶煉生產(chǎn)成本；

KL、KD——分別為露天開采和地下開采時(shí)每噸原礦的金屬產(chǎn)出率；

n——?jiǎng)儾杀龋?/p>

b——露天開采的剝離成本。2、金屬成本比較法即：式中：DL、DD——分別為露天開采43滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為：根據(jù)礦山實(shí)際條件，有的只計(jì)算到精礦的金屬成本，有的計(jì)算到冶煉后的金屬成本。這這時(shí)就相應(yīng)考慮選礦回收率、貧化率及冶煉回收率等指標(biāo)。滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為：根據(jù)礦山實(shí)際條件，有的443、儲(chǔ)量盈利比較法以礦石的工業(yè)儲(chǔ)量作為計(jì)算的基礎(chǔ)，使露天開采出來的礦石盈利等于地下開采出來的礦石盈利。即：式中，UL，UD分別為露天開采和地下開采時(shí)每噸工業(yè)儲(chǔ)量所獲得的利潤。滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為：3、儲(chǔ)量盈利比較法式中，UL，UD分別為露天開采和地454、價(jià)格法露天開采的單位產(chǎn)品成本不高于產(chǎn)品的銷售價(jià)格。即：式中，P0表示原礦的價(jià)格滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝采比為：4、價(jià)格法式中，P0表示原礦的價(jià)格滿足這一條件的經(jīng)濟(jì)合理剝46

一、境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比※使緊鄰露天開采境界那層礦巖的開采成本不大于地下開采成本；※能使整個(gè)礦床開采的總經(jīng)濟(jì)效果(成本或盈利)最佳。露天開采境界對(duì)礦巖量的影響確定露天開采境界的原則露天開采境界的確定，實(shí)質(zhì)上是對(duì)剝采比大小的控制，使之不超過經(jīng)濟(jì)合理剝采比。一、境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比露天開采境界對(duì)47二、平均剝采比不大干經(jīng)濟(jì)合理剩采比

三、最大生產(chǎn)剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比

二、平均剝采比不大干經(jīng)濟(jì)合理剩采比三、最大生產(chǎn)剝采比不大于48露天開采境界的確定方法確定露天礦底平面的最小底寬Bmin、底平面的位置、露天礦最終邊坡角、開采深度、底部周界和開采終了平面范圍。

一、露天礦底平面的位置按下列因素確定其位置：⑴可采礦量最大而剝巖量最?。虎坡短斓V底宜置于礦體中間；⑶根據(jù)礦石品位分布，使采出的礦石質(zhì)量最高；⑷使邊坡穩(wěn)固且穿爆方便。露天開采境界的確定方法確定露天礦底平面的最小底寬Bmin49二、確定露天礦最小底寬

露天礦最小底寬應(yīng)滿足采裝運(yùn)輸設(shè)備的要求，保證礦山工程正常發(fā)展。

若采用汽車運(yùn)輸時(shí)，底寬應(yīng)滿足汽車調(diào)車要求?！?/p>

當(dāng)采用回返式調(diào)車時(shí)，其底寬為：

Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e)

※

當(dāng)采用折返式調(diào)車，其底寬為：

Bmin=Rcmin+0.5bc+2e+0.5lc

當(dāng)?shù)V體厚度m＜Bmin時(shí)，取Bmin為底平面的最小寬度；當(dāng)m＞Bmin時(shí)，取m為底平面的最小寬度；當(dāng)m＞＞Bmin時(shí)，取Bmin為底平面的最小寬度；二、確定露天礦最小底寬若采用汽車運(yùn)輸時(shí)，底寬應(yīng)滿足汽車調(diào)50三、選取露天礦最終邊坡角

選擇時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮安全因素和經(jīng)濟(jì)因素，在保證露天礦安全前提下，最終邊坡角盡可能大些，以減少剝離量。圖11—12露天礦的邊坡組成露天礦最終邊坡角可用類比法或計(jì)算方法，目前，己研制出相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和電算程序。三、選取露天礦最終邊坡角圖11—12露天礦的邊坡組成51對(duì)緩傾斜礦體來說，若邊坡角大于礦體傾角，則最終邊坡角應(yīng)沿礦體下盤布置。

緩傾斜礦體下盤的邊坡角四、確定露天礦開采深度⒈長露天礦開采深度的確定首先是在各地質(zhì)橫剖面圖上初步確定開采深度。如圖所示。對(duì)緩傾斜礦體來說，若邊坡角大于礦體傾角，則最緩傾斜礦52首先，在各橫剖面圖上作出若干個(gè)深度的開采境界方案。長露天礦開采深度的確定境界剝采比與深度的關(guān)系曲線

其次，用面積比法或線段比法計(jì)算其境界剝采比。

最后，將各