第九章露天開采程序

第一節(jié)概述

簡單地講，露天開采是從地表開始逐層向下進行的，每一水平分層稱為一個令財。一個臺階的開

采使其下面的臺階被揭露出來，當揭露面積足夠大時，就可開始下一個臺階的開采。隨著開采的進行，

采場不斷向下延伸和向外擴展，直至到達設計的最終境界。每一臺階在其所在水平面上的任何方向均

以同一臺階水平的最終境界為限?推到最終境界線的臺階所組成的空間曲面稱為表終功幫（或理了布

靜）?？梢韵胂?，最終邊幫并不是一“光滑”的曲面，而是呈階梯狀的。為了開采一個臺階并將采出

的礦巖運出采場，需要在本臺階及其上部各臺階修筑至少一條具有一定坡度的運輸通道，稱為科級消

或出入溝。圖15-1是一采場的水平投影與剖面示意圖。

本章從臺階的幾何參數(shù)入手較為詳細地討論露天開采中的掘溝、臺階推進、采場擴延、線路布置

及臺階和工作面參數(shù)的計算等內(nèi)容。

第二節(jié)臺階幾何要素

一、基本概念

圖15-2是兩個相鄰臺階的局部剖面及其平面投影示意圖。臺階由坡頂面、坡底面和臺階坡面組成。

臺階常以其坡頂面水平和坡底面水平命名，例如圖15-2中的上部臺階稱為188-200米臺階。臺階坡頂

面和坡底面與臺階坡面的交線分別稱為臺階的改雙線和如點線。一個臺階的坡底面水平同時又是其

下一個臺階的坡頂面水平。臺階坡面與水平面的夾角稱為臺粉撥通翕（a）,臺階坡頂面與坡底面之

間的垂直距離即為臺好高度（H）。從本分階的坡頂線（本臺階外緣）到上個臺階的坡底線（本臺

階內(nèi)緣）之間的距離稱為臺防留度（W）。臺階是垂直方向上的最小開采單元，即臺階在其整個高度

上是一次爆破、一次鏟裝的。穿孔和裝藥作業(yè)在臺階的坡頂面水平進行，鏟裝和運輸作業(yè)在臺階的坡

底面水平進行。

二、臺階局度

臺階高度是露天開采中最重要的兒何參數(shù)之一。影響臺階高度的因素有生產(chǎn)規(guī)模、采裝設備的作

業(yè)技術規(guī)格以及對開采的選別性要求等。為保證挖掘機挖掘時能獲得較高的滿斗系數(shù)（鏟斗的裝滿程

度），臺階高度應不小于挖掘機推壓軸高度的2/3。另一方面，為避免挖掘過程中在臺階的頂部形成

懸崖，臺階高度應小于挖掘機的最大挖掘高度。圖15-3所示是斗容為6.88m3的電鏟，其各種作業(yè)技

術規(guī)格列于表15-1。從表15T中可知，該挖掘機的最大挖掘高度是13.26m。若選用這樣的電鏟，臺

階高度定為12m較為合適。

圖15-3電鏟作業(yè)技術規(guī)格圖解

表15-1圖15-3中電鏟的作業(yè)技術規(guī)格

斗容6.88m3

起重臂長度12.65m

起重臂傾角45.

有效斗桿長度7.77m

斗桿全長9.38m

最大卸載高度（A）8.54m

最大卸載半徑（B1）14.48m

最大卸載半徑處的卸載高度（A1）6.25m

最大卸我高度處的卸載半徑（B）13.87m

最大挖掘高度（D）13.26m

最大挖掘半徑（E）16.62m

站立水平挖掘半徑（G）10.75m

下挖深度（H）2.59m

天輪頂距地面的高度（1）12.88m

天輪外緣回轉半徑（J）12.20m

機體尾部回轉半徑（K）6.02m

機體（包括駕駛室）寬度（S）6.86m

司機視線水平高度（U）5.49m

在品位變化大、礦物價值高的礦山（如金礦），乃深懣留性是制約臺階高度的重要因素。開采選

別性系指在開采過程中能夠將不同品位和類型的礦石及廢石進行區(qū)分開采的程度。以金礦為例，往往

需要對于一個區(qū)域內(nèi)的高品位礦、低品位礦、硫化礦、氧化礦及廢石進行區(qū)分開采，運往各自的目的

地。例如，將低品位礦送往浸堆，高品位氧化礦送往選礦廠，硫化礦送往焙燒爐，廢石送往排土場，

等等。由于一個臺階在垂直方向上是不可分采的，即使在臺階高度內(nèi)礦石的品位、礦種或礦巖界線變

化很大（如某處臺階的上半部分是礦石、下半部分是巖石），也不可能在開采過程中將不同種類的礦

石及巖石分離出來，由此所造成的貧化和不同礦種的混雜是不可避免的?？梢?，臺階高度越大開采選

別性越差。因此，在開采對選別性要求較高的礦床時，應選取較小的臺階高度。一般說來，黑色金屬

礦床的品位變化較小、礦體形態(tài)較為規(guī)則、礦物價值低、對選別性要求較低，臺階高度一般大于10m,

以12m~l5m最為常見。大多數(shù)貴重金屬礦床的特征恰恰相反，故臺階高度一般小于10m,以6~8m最為常

見。

另一方面，臺階高度也制約著鏟裝設備的選擇，當選用汽車運輸時，鏟裝設備的斗容和裝卸參數(shù)

又進一步制約著汽車的選型。臺階高度同時也影響著最終邊幫的幾何特征。由此可以看出，臺階高度

的選取對整個露天礦的開采經(jīng)濟效益有著重要的影響。在一定范圍內(nèi)增加臺階高度會降低穿孔、爆破

和鏟裝成本，但確定最佳的臺階高度應綜合考慮各種相關因素，使礦床開采的經(jīng)濟效益（不僅僅是穿

孔、爆破和鏟裝成本）達到最高值。

三臺階坡面角

臺階坡面角主要是巖體穩(wěn)定性的函數(shù)，其取值隨巖體的穩(wěn)定性的增強而增大（最大為90D。確

定臺階坡面角時需要進行巖石穩(wěn)定性分析，或參照巖體穩(wěn)定性相類似的礦山選取。另外，巖體層理面

的傾向對臺階坡面角有直接的影響，當臺階坡面與巖體層理面的傾向相同或相近，而且層理面傾角較

陡時，臺階坡面角等于層理面的傾角。表15-2是均質巖體中含階坡面角與巖石硬度的大體關系。表

15-3列出了國內(nèi)部分金屬露天礦的臺階坡面角取值。

表15—2均質巖體中臺階坡面角的參考值

巖石硬度系數(shù)臺階坡面角（度）

8?14以上70-75

3?860~70

1~350~60

表15-3國內(nèi)部分露天礦的臺階坡面角

礦山名稱分階坡面角（度）

大孤山鐵礦70

東鞍山鐵礦75

南芬鐵礦48~50（巖石層理傾角）

大石河鐵礦65

白云鄂博鐵礦70

白銀廠銅礦70

四工作平臺與安全平臺

正在被開采的臺階稱作Z循臺酚（或工作乎臺、工作平盤）.如圖15-4所示，工作臺階上正在被爆

破、采掘的部分稱為爆破帶，其寬度（Wc）為爆破帶第度（或東區(qū)■靖度）,分階的采掘方向是挖掘機

沿采掘帶前進的方向，臺階的推進方向是臺階向外擴展的方向。在開采過程中，工作臺階不能一直

推進到上個臺階的坡底線位置，而是應留有一定的寬度（Ws）。

*ws-?l

V。--------安全平臺。

留下的這部分稱為安全乎臺。安全平臺的作用是收集從上部臺階滑落的碎石和阻止大巖石塊滾落。

安全平臺的寬度一般為2/3~1個臺階高度。在礦山開采壽命期末，有時將安全平臺的寬度減小到臺階

高度的1/3左右。工作平盤的寬度（W）等于采區(qū)寬度與安全平臺寬度之和。最小Z法乎盛靖度是剛剛

滿足采運作業(yè)所需要的空間的寬度，其計算詳見后面第四節(jié)。

沿工作平盤的外緣常用碎石堆筑一道安全擋墻（圖15-5）,用于阻止石塊滾落到下面的臺階和

防止汽車或其它設備駛落臺階。安全擋墻的高度一般等于汽車輪胎的半徑。其坡面角等于碎石的安息

角（一般為35,左右）。

第三節(jié)掘溝

如前所述，露天開采是分臺階進行的。那么，每一臺階的開采是怎樣開始的呢？由于采裝與運輸

設備是在工作臺階的坡底面水平作業(yè)，所以，必須在新臺階頂面的某一位置開一道斜溝，使采運設備

到達作業(yè)水平，而后以溝端為初始工作面向前、向外推進。因此，掘溝是新臺階開采的開始。

按運輸方式的不同，掘溝方法可分為不同的類型，如汽車運輸掘溝、鐵路運輸掘溝、無運輸掘溝

等。由于現(xiàn)代露天礦山，特別是新設計的露天礦山大都采用汽車運輸，故本節(jié)只介紹汽車運輸掘溝，

稍加擴展即可處理鐵路運輸及其它方式的掘溝問題。有關各種掘溝方法的更全面的介紹可在其他的參

考書目和設計手冊中查到。

山坡露天礦與深凹露天礦的掘溝方式有所不同，下面分別給予簡要的介紹。

~深凹露天礦掘溝

如圖15-6所示，假設152nl水平己被揭露出足夠的面積，根據(jù)采掘計戈h現(xiàn)需要在被揭露區(qū)域的

一側開挖通達140m水平的出入溝，以便開采140752m臺階。掘溝工作一般分為兩階段進行：首先挖

掘出入溝，以建立起上、下兩個臺階水平的運輸聯(lián)系；然后開掘段溝，為新臺階的開采推進提供初

始作業(yè)空間。

圖15-6出入溝與段溝示意圖

出入溝的坡度取決于汽車的爬坡能力和運輸安全要求。現(xiàn)代大型露天礦多采用載重100噸以上的

大噸位礦用汽車，出入溝的坡度一般在8%~10%左右。出入溝的長度等于臺階高度除以出入溝的坡度。

例如，當臺階高度為12m、出入溝的坡度為8%時，出入溝的長度為150m。

掘溝時的穿孔與爆破方式?jīng)]有統(tǒng)一的模式，不同的礦山由于巖性不同，掘溝時的爆破設計各異。

總的可分為兩種：全溝等深孔爆破與沿坡面的不等深孔爆破。

當采用全溝等深孔爆破時，出入溝的斜坡路面修在爆破后的松散碎石上。這種掘溝方法的優(yōu)點是

穿孔、爆破作業(yè)簡單，而且當出入溝位置需要移動時，可避免在斜坡上穿孔、裝藥。其缺點是路面質

量差，影響汽車的運行效率，加重了汽車輪胎的磨損。

當采用沿坡面的不等深孔爆破時，需要沿出入溝的坡面從上至下穿鑿不同深度的炮孔進行分段爆

破。圖15-7是這種掘溝方式的?種爆破設計的縱斷面示意圖。這里假設臺階高度為12m,坡度為8%,

穿孔設備選用250mm牙輪鉆機。圖中將出入溝沿縱向全長分為三個爆破區(qū)段。依次進行爆破和采運。

從溝口起25m范圍內(nèi)的炮孔深度為4.5m,此后各區(qū)段的炮孔與擬形成的出入溝坡面保持2m的超深（如

圖中虛線所示）。炮孔在平面上采用間距等于行距的交錯布置，各個區(qū)段上采用不同的間距（如圖

中括號內(nèi)的數(shù)字所示）。

圖15-7出入溝爆破設計實例。

出入溝掘完后繼續(xù)掘段溝。掘段溝時是否需要分區(qū)段爆破要看段溝的長度而定。由于段溝為等深

度，沒有必要采用不同的爆破設計。在圖15-7所示的情形中，段溝的爆破設計除采用等深孔外與最

后一段出入溝的爆破設計相同。

溝底靖度是掘溝的重要參數(shù)。般說來，為了盡快到達新水平，在新的工作臺階形成生產(chǎn)能力，

應盡量減少掘溝工作量。因此溝底寬度應盡量小一些。表小為麻雋度是滿足采運設備基本的作業(yè)空間

要求的寬度，其值取決于電鏟的作業(yè)技術規(guī)格、鏟運方式與汽車的調(diào)車方式。

最節(jié)省空間的調(diào)車方式是汽車在溝外調(diào)頭，而后倒退到溝內(nèi)裝車（圖15-8和15-9）。這種調(diào)車

方式下的溝底寬度只取決于電鏟的作業(yè)方式和采裝方式。最常用的采裝方式是中線采裝，即電鏟沿

溝的中線移動，向左、右、前三方挖掘（圖15-8）。這種采裝方式下的最小溝底寬度是電鏟在左、右

兩側采掘時清底所需要的空間，即

Womin_2G(15-1)

式中，G為電鏟站立水平挖掘半徑。若選用圖15-3所示的電鏟，從表15-1中查得G為10.75m。

則最小溝底寬度為21.5m。

另一種更節(jié)省空間的采裝方式是雙側交替采裝(圖15-9)。電鏟沿左右兩條線前進，當電鏟位

于左側時，采掘右前方的巖石，裝入停在右側的汽車；而后電鏟移到右側，采裝左前方的巖石，裝入

停在左側的汽車。這種采裝方式下的最小溝底寬度為：

W1)nii?=G+K(15-2)

式中，K為電鏟尾部回轉半徑。若選用圖15-3中的電鏟，從表15-1查得G=10.75m,K=6.02m,計

算出臨“而=16.77m?17m?雙側交替采裝所需的作業(yè)空間雖然小，但電鏟移動頻繁，作業(yè)效率低，一

般用于境界最底部作業(yè)空間有限的幾個臺階上的掘溝。

實際采用的溝底寬度應適當大于最小溝底寬度，以保證作業(yè)的安全和正常的作業(yè)效率。

采用溝外調(diào)頭、倒車入溝的調(diào)車方式雖然節(jié)省空間，但影響行車的速度與安全，因此有的礦山采

用溝內(nèi)調(diào)車的方式，包括溝內(nèi)折返和環(huán)形調(diào)車(圖15-10和圖15-H)。由于汽車在溝內(nèi)調(diào)車所需的

空間一般要比電鏟作業(yè)所需的空間大，因此溝內(nèi)調(diào)車方式下的溝底寬度(此)是由汽車的作業(yè)技術

參數(shù)決定的，可用下面的公式計算：

折返調(diào)車：WD=R+7+d/2+2e(15-3)

環(huán)形調(diào)車：W?=2R+d+2e(15-4)

式中，R為汽車最小轉彎半徑；/為汽車車身長度；d為汽車車身寬度；

e為汽車距溝壁的安全距離。

圖15-8溝外調(diào)頭中線采圖15-9溝外調(diào)頭雙側交替采裝。

圖15-1。溝內(nèi)折返調(diào)車圖15-11溝內(nèi)環(huán)形調(diào)車

若采用WebcoT20c（109噸）汽車，R=12.4m,7=11.37m,d=6.197m,并設e=L5m。則折返和環(huán)形

調(diào)車時的溝底寬度分別為30m和34m。

二山坡露天礦掘溝

在許多礦山，最終開采境界范圍內(nèi)的地表是山坡或山包（圖15-12）,隨著開采的進行，礦山由上

部的山坡露天礦逐步轉為深凹露天礦。采場由山坡轉為深凹的水平稱為封破水乎，即在該水平上采場

形成閉合圈。從圖15-12所示的剖面上看，閉合圈位于箭頭所指的水平。

在山坡地帶的開采也是分臺階逐層向下進行的。與深凹開采不同的是不需要在平地向下掘溝以到

達下一水平，只需要在山坡適當位置拉開初始工作面就可進行新臺階的推進。不過在習慣上將“初始

工作面得拉開”也稱之為掘溝。山坡上掘出的“溝”是僅在指向山坡的一面有溝壁的單壁溝。

。圖15-12山坡露天礦剖面示意圖1圖15-13推土機開掘單壁溝。

如果山坡為較為松散的表土或風化的巖石覆蓋層，可直接用推土機在選定的水平推出開采所需的

工作平臺（圖15-13）。如果山坡為硬巖或坡度較陡，則需要先進行穿孔爆破，然后再行推平。

山坡單壁溝也可用電鏟掘出（圖15-14）,電鏟將溝內(nèi)的巖石直接倒在溝外的山坡堆置，不再裝

車運走。溝底寬度應與電鏟作業(yè)技術規(guī)格相適應。從圖15-14可以看出，溝底寬度為：

Wu=G+T+e(15-5)

式中，G為電鏟站立水平挖掘半徑；T為電鏟回轉中心到履帶外緣距離；e為電鏟履帶外緣

到單壁溝外緣的安全距離。

圖15-14電鏟開掘單壁溝一

第四節(jié)臺階的推進方式

掘溝為一個新臺階的開采提供了運輸通道和初始作業(yè)空間，完成掘溝后即可開始臺階的側向推

進。由于汽車運輸?shù)撵`活性，有時在掘完出入溝后不開段溝，立即以扇形工作面形式向外推進。如圖

15-15所示，剛完成掘溝時，溝內(nèi)的作業(yè)空間非常有限，汽車須在溝口外進行調(diào)車，倒入溝內(nèi)裝車（圖

15-15a）；當在溝底采出足夠的空間時，汽車可直接開到工作面進行調(diào)車（圖15-15b）；隨著工作面

的不斷推進，作業(yè)空間不斷擴大，如果需要加大開采強度，可在一定時候布置兩臺采掘設備同時作

業(yè)（圖15T5c）?劃歸一臺采掘設備開采的工作線長度稱為來區(qū)長度。采區(qū)長度影響一個臺階可布

矍的.采掘.該備盒數(shù):…叢血.影則.急險.的.汪采強度…采區(qū)長度隨采運設備的相W莪不加寤而至需藉者吳

資料，荽國礦山的策區(qū)長展一直癥60~150m,國內(nèi)礦山一般大于200m。從新水平掘溝開始到新工作臺

階形成預定的生產(chǎn)能力的過程叫做薪水平準備。

」（a）~劍O

r

圖15-15臺階推進示意圖Q

臺階推進方式主要包括采掘方式和工作線布置方式。

-采掘方式及工作平盤參數(shù)

根據(jù)采掘方向和工作線方向之間的關系，有兩種基本的采掘方式，即垂直采掘和平行采掘。

（-）垂直采掘

垂直采掘時電鏟的采掘方向垂直于臺階工作線走向（即采區(qū)走向）、與臺階的推進方向平行（圖

15-16）?開始時，在臺階坡面掘出一個小缺口，而后向前、左、右三個方向采掘。圖15-16所示是

雙點裝車的情形。電鏟先采掘其左前側的爆堆，裝入位于其左后側的汽車；裝滿后，電鏟轉向其右前

側采掘，裝入位于其右后側的汽車。這種采裝方式的優(yōu)點是電鏟裝載回轉角度?。?0到110之間，

平均為60左右），裝載效率高；缺點是汽車在電鏟周圍調(diào)車對位需要較大的空間，要求較寬的工作

平盤。當采掘到電鏟的回轉中心位于采掘前的臺階坡底線時，電鏟沿工作線移動到下一個位置，開始

下一輪采掘。

垂直采掘時一次采掘深度（即系翹帶端度A）為電鏟站立水平挖掘半徑（G）,沿工作線一次采掘

長度為2G。當然，電鏟在同一輪采掘中可以采掘更大的范圍，但超過上述范圍時電鏟需要作頻繁的小

距離的移動，影響采裝效率。

采掘方向+

圖15-16垂直采掘示意圖，

（二）平行采掘

平行采掘時電鏟的采掘方向與臺階工作線的方向

平行、與臺階推進方向垂直。圖15-4所示即為平行采掘

推進。根據(jù)汽車的調(diào)頭與行駛方式（統(tǒng)稱為供車方

式），平行采掘可進一步細分為許多不同的類型。單向行

車不調(diào)頭和雙向行車折返調(diào)頭是兩種有代表性的供車

方式。

1.單向行車不調(diào)頭平行采掘

如圖15-17所示，汽車沿工作面直接駛到裝車位置，

裝滿后沿同一方向駛離工作面。這種供車方式的優(yōu)點是

調(diào)車簡單，工作平盤只需設單車道。缺點是電鏟回轉角

度大，在工作平盤的兩端都需出口（即雙出入溝），因

而增加了掘溝工作量。

2.雙向行車折返調(diào)車平行采掘圖15-17單向行車不調(diào)頭平行采屆

如圖15-18所示，空載汽車從電鏟尾部接近電鏟，在

電鏟附近停車、調(diào)頭，倒退到裝車位置,裝載后重車沿原路駛離工作面。這種供車方式只需在工作平

盤一端設有出入溝，但需要雙車道。

圖15-18雙向行車折返調(diào)車平行采掘（單點裝車W

圖15-18所示是單點裝車情形?？哲嚨絹頃r常常需等待上一輛車裝滿駛離后才能開始調(diào)頭對位，而在汽車

調(diào)車時電鏟也處于等待狀態(tài)。為減少等待時間，可采用雙點裝車。如圖1579所示，汽車1正在電鏟右側裝車。汽

車2駛入工作面時、不需等待即可調(diào)頭、對位，停在電鏟左側的裝車位置。裝滿汽車1后電鏟可立即為汽車2

裝載。當下一輛汽車（汽車3）駛入時，汽車1已駛離工作面，汽車3可立即調(diào)車到電鏟右側的裝車位置。這樣

左右交替供車、裝車，大大減少了車鏟的等待時間，提高了作業(yè)效率。在理想狀態(tài)下，汽車2調(diào)車完畢，汽

車1恰好裝滿；汽車2裝載完畢，汽車3也剛好調(diào)車完畢，車和鏟的等待時間均為零，作業(yè)效率達到最大值。但實

際生產(chǎn)中這種理想狀態(tài)是幾乎不存在的?？梢钥闯觯p點裝車比單點裝車需要更寬的工作平盤。

圖15-19雙向行車折返調(diào)車平行采掘（雙點裝車）

rbv

圖15-20兩種不同供車方式示意圖

其它兩種供車方式如圖15-20所示。圖中（a）為單向行車一折返調(diào)車—雙點裝車，（b）為雙向行車—迂回

調(diào)車一單點裝車。由于汽車運輸?shù)撵`活性，有許多可行的供車方式。這里不一一例舉。

（三）采區(qū)寬度與采掘帶寬度

救寬度是爆破帶的實體寬度，貂嬲寬覆是挖掘機一次采掘的寬度。當?shù)V巖松軟無需爆破時，采區(qū)寬

度等于采掘帶寬度。絕大多數(shù)金屬礦山都需要爆破，故采掘帶寬度?般指一次采掘的爆堆寬度。二者關系見圖

15-21?圖中，（a）為??次穿爆兩次采掘，（b）為一次穿爆一次采掘。

圖15-21采區(qū)與采掘帶示意圖。

從圖15-21可以看出，采區(qū)寬度應與采掘帶寬度相適應，即實體（采區(qū)）爆破后的爆堆寬度應與挖掘機的

采掘帶寬度和采掘次數(shù)相適應。采掘帶寬度過寬或過窄都會影響挖掘機的生產(chǎn)能力：過寬時挖掘機回轉角度大,

且爆堆外緣殘留礦巖多，清理工作量大：過窄時則挖掘機移動頻繁，行走時間長。采掘帶寬度?般應保持挖

掘機向里側回轉角不大于90°,向外不大于30°,其變化范圍一般為：

Ac=(1-1.8)G(15-6)

式中，G為挖掘機站立水平挖掘半徑。國內(nèi)礦山采掘帶寬度一般為1?L5G,國外礦山的采掘帶寬度可達

1.8G。國內(nèi)采用汽車運輸和4?5m3挖掘機的礦山，其采掘帶寬度一般為9?15m。采用一次穿爆兩次采掘時，第

■?采掘帶（外采掘帶）一般要比第二采掘帶寬一些。

采區(qū)寬度與爆堆寬度的關系，可根據(jù)礦山實際爆破的統(tǒng)計資料進行估計，也可用下式作粗略估算：

H

b=2kW--￡W

一九(15-7)

式中，6為爆堆寬度；k為礦巖爆破后的松散系數(shù)；加為采區(qū)寬度；/的臺階高度；/%為爆堆高度；￡為爆

堆形態(tài)系數(shù)。堅硬巖石爆堆橫斷血近似三角形，￡=0；不堅硬巖石爆堆橫斷面近似梯形，￡=1；中等堅硬巖

石，0<￡〈1。采用一爆-采時，爆堆寬度即為采掘帶寬度（即b=AQ。式（15-7）可用來根據(jù)采掘帶寬度反算出

采區(qū)寬度。

有的礦山采用大區(qū)微差爆破，采區(qū)寬度很大。這時可將爆破方向轉90,使之與工作線平行，并采用橫向

采掘（圖15-22）。

采掘方向。

爆破方向，工作線。

圖15-22沿工作線方向爆破、橫向采捉

（四）最小工作平盤寬度

最小工作平盤寬度是剛好滿足采運設備正常作業(yè)要求的工作平盤寬度，其取值需依據(jù)采運設備的作業(yè)技

術規(guī)格、采掘方式和供車方式確定。采用單向行車、不調(diào)頭供車的平行采掘方式時，最小工作平盤寬度可根據(jù)

裝車條件計算（圖15-23）o這時，最小工作平盤寬度（W?Q為：

幾m=G+B+d/2+e+s(15-8)

式中，G為挖掘機站立水平挖掘半徑；B為最大卸載高度時的卸載半徑；d為汽車車體寬度；e為汽車到安全

擋墻距離；s為安全擋墻寬度。

圖15-23按鏟裝條件確定最小工作平盤寬度

當采用折返調(diào)車，單點裝車時，裝車位置一般

在電鏟的右后側，遠離工作面外緣，最小工作平盤

寬度主要取決于調(diào)車所需空間的大小。參照圖15-24

有：

W而“=R+d/2+7+2e+s（15-9）

"圖15-24折返調(diào)車單點裝車時最小工作平盤寬度，

式中，R為汽車最小轉彎半徑；/為汽車車體

長度；e為汽車距擋墻和臺階坡底線的安全距離。若選用WebcoT20c汽車，R=12.4m,d=6.2m,7=11.38m,設

e=l.5mo則機in=33.5m。

若采用雙點裝車，當汽車位于電鏟右后側時，所需的最小平盤寬度與上述單點裝車相同。但當汽車向電

鏟左側（靠近工作平盤外緣）的裝車位置調(diào)車對位時、為節(jié)省調(diào)車時間，汽車一般回轉近180后退到裝車位置

（圖15-25）。這時的最小工作平盤寬度為：

Wmin=2R+d+2e+s(15-10)

應用Webco-120c型汽車的作業(yè)技術參數(shù)，計算得W*.=37.5m。

實際上，由于汽車的靈活性，即使最小工作平盤寬度比式（15-9）和式（15-10）的計算結果小一些，也

可實現(xiàn)調(diào)車。但調(diào)車的時間會增長，影響作業(yè)效率。

其它供車方式下的最小工作平盤寬度可以仿照上述做法，通過簡單的幾何分析計算求得。實際生產(chǎn)中的

工作平盤寬度一般應大于理論計算值。當采用一次穿爆兩次采掘（或如圖15-22所示的橫向采掘）時，由于采區(qū)

寬度（Wt）大大增加，工作平盤寬度也將大大增加。

圖15-25折返調(diào)車雙點裝車時最小工作平盤寬度.

二工作線的布置方式

依據(jù)工作線的方向與臺階走向的關系，工作線的布置方式可分為縱向、橫向和扇形三種。縱向布置時，工

作線的方向與礦體走向平行（圖15-26）。這種方式一般是沿礦體走向掘出入溝、并按采場全長開段溝形成初

始工作面，之后依據(jù)溝的位置（上盤最終邊幫、下盤最終邊幫或中間開溝），自上盤向下盤、自下盤向上盤或

從中間向上、下盤推進。

橫向布置時工作線與礦體走向垂直（圖15-27）.這種方式一般是沿礦體走向掘出入溝，垂直于礦體掘短

段溝形成初始工作面，或不掘段溝直接在出入溝底端向四周擴展，逐步擴成垂直礦體的工作面，沿礦體走向向

一端或兩端推進。由于橫向布置時，爆破方向與礦體的走向平行，故對于順礦層節(jié)理和層理較發(fā)育的巖體，會

顯著降低大塊與根底，提高爆破質量。由于汽車運輸?shù)撵`活性，工作線也可視具體條件與礦體斜交布置。

扇形布置時工作線與礦體走向不存在固定的相交關系，而是呈扇形向四周推進（圖15-28）。這種布置方式

靈活機動、充分利用了汽車運輸?shù)撵`活性，可使開采工作面。

圖15-26縱向工作面布置示意圖

圖15-28扇形工作面布置示意圖

第五節(jié)采場擴延過程與布線方式

一個臺階的水平推進使其所在水平的采場不斷擴大，并為其下面臺階的開采創(chuàng)造條件；新臺階

工作面的拉開使采場得以延深。臺階的水平推進和新水平的拉開構成了露天采場的擴展與延深。

-采場擴延過程的一般描述

假設一露天礦最終境界內(nèi)的地表地形較為平坦，地表標高為200nl,臺階高度為12m。圖15-29是

該露天礦擴延過程示意圖。首選在地表境界線的一端沿礦體走向掘溝到188m水平（圖15-29a）。出

入溝掘完后在溝底以扇形工作面推進（圖15-29b）。當188m水平被揭露出足夠面積時，向176m水平掘

溝，掘溝位置仍在左側最終邊幫（圖15-29c）。之后，形成了188-200米臺階和176788米臺階同時推

進的局面（圖15-29d）。隨著開采的進行，新的工作臺階不斷投入生產(chǎn)，上部一些臺階推進到最終邊

幫（即已靠幫）。若干年后，采場現(xiàn)狀變?yōu)槿鐖D15-29e所示。當整個礦山開采完畢時便形成了如圖

15-29f所示的最終境界。

從圖15-29可以看出，在斜坡道之間留有一段水平（或坡度很緩的）道路，稱為緩沖乎臺。緩沖

平臺的作用是減少陡坡的持續(xù)長度，以免重車在陡坡上連續(xù)行駛時間過長，引起引擎過熱和加速機械

磨損；同時也避免下坡連續(xù)剎車時間過長，使汽車制動鼓發(fā)熱，造成可能的車速失控，發(fā)生車禍。緩

沖平臺的坡度一般不大于3%,長度在801n左右。實際生產(chǎn)中可能每隔幾個臺階留有一段緩沖平臺。連

續(xù)陡坡坡長隨道路縱坡坡度增加而減小，當縱坡坡度為8%左右時，連續(xù)陡坡坡長應限制在約350m以

內(nèi)。

二布線方式

圖15-29所示的采場擴延過程的?個特點是，臺階的出入溝沿最終邊幫成螺旋狀布置，故稱為嬤

旋布線.這種布線方式的特點主要有：

（1）螺旋線彎道半徑大，線路通視條件好，汽車直進行駛，不需經(jīng)常改變運行速度，道路通過能力

強；

（2）工作線的長度和推進方向會因采場條件的變化而發(fā)生變化，生產(chǎn)組織較為復雜；

（3）各開采水平之間有一定的影響，新水平準備和采剝作業(yè)程序較為復雜；

（4）要求采場四周邊幫的巖體均較為穩(wěn)固；

有的礦山將出入溝以迂回形式布置在采場一側的非工作幫上，稱為迂回布線（圖15-30）。迂回

布線要求布線邊幫的巖石較為穩(wěn)固，地質條件允許時，?般將迂回線路布置在礦體下盤的非工作幫

上，這樣可以使工作線較快接近礦體，減少初期剝巖量。迂回線路布置在礦體上盤非工作幫時、雖然

工作線到達礦體的時間長，但可減少礦石的損失和貧化。當然，視具體條件也可將迂回線路布置在采

場的端幫。線路迂回曲線的半徑必須大于汽車運行的最小轉彎半徑，故在迂回區(qū)段需留較大的臺階寬

度。在生產(chǎn)規(guī)模大、服務年限長的礦山，其選廠和廢石場不在采場的同一方向或分散設置廢石場時，

為了分散礦巖運量，縮短運輸距離，減少運輸干擾，可同時布置兩套或更多迂回線路，增加出入溝數(shù)

目。但線路增多會減緩最終幫坡角，增加最終境界內(nèi)的平均剝采比。與螺旋布線相比，采用迂回布線

時，開采工作線長度和方向較為固定，各開采水平間相互影響小，故生產(chǎn)組織管理簡單。但行車條件

不如螺旋布線。

有些礦山采用上部迂回布線、下部螺旋布線的所謂“聯(lián)合布線”形式。采用聯(lián)合布線的礦山往往

是由于采場下部尺寸小，迂回布線發(fā)生困難。

圖15-29所示的采場擴延過程的另一特點是，每一新水平的掘溝位置選在最終邊幫上，出入溝固

定在最終邊幫上不再改變位置。這種布線方式稱為圈定式循線。由于礦體一般位于采場中部（緩傾斜

礦體除外），固定布線時的掘溝位置離礦體遠，開采工作線需較長時間才能到達礦體。為盡快采出礦

石，可將掘溝位置選在采場中間（一般為上盤或下盤礦巖接觸帶），在臺階推進過程中，出入溝始終

保留在工作幫上，隨工作幫的推進而移動，直至到達最終邊幫位置才固定下來。這種方式稱為移動苴

布線。采用移動式布線時臺階向兩側或呈扇形推進（圖15-31）。

緩沖平匕

圖15-29采場擴延過程示意圖

無論是固定式布線還是移動式布線，新水平準備的掘溝位置都受到一定的限制，這在固定螺旋式

布線時尤為明顯。這種限制會使新水平準備延緩，影響開采強度。在實踐中，可充分利用汽車運輸靈

活機動的特點，以掘進街兩用人溝的方式，盡早進行新水平準備。臨時出入溝一般布置在既有足夠的

空間又急需開采的區(qū)段（圖15-32a）。臨時出入溝到達新水平標高后，以短段溝或無段溝扇形擴展

（圖15-32b）。臨時出入溝一般不隨工作線的推進而移動。當固定出入溝掘進到新水平并與工作面

貫通后，汽車改用固定出入溝，臨時出入溝隨工作線的推進而被采掉（圖15-32c）。

圖15-32采用臨時出入溝的采場擴延過程示意圖

三并段

圖15-29所示的采場擴延過程中，每一臺階推進到最終邊幫時，均與上部臺階之間留有安全平臺。

在實際生產(chǎn)中，常常在最終邊幫上每隔兩個或三個臺階留一個安全平臺，將安全平臺之間的臺階合并

為一個“高臺階”，稱為分度。圖15-32c中，152-164米臺階與164-176米臺階在上側最終邊幫實行

了并段。由于并段后臺階的高度增加，石塊滾落到安全平臺上的滾落速度也加大，故實行并段后的安

全平臺寬度應適當加寬。一般是每并入一個臺階，安全平臺的寬度增加1/3左右。選擇安全平臺的寬

度時還應考慮最終幫坡角的要求。若依據(jù)滾石安全要求所設置的安全平分寬度使最終幫坡角大于最大

允許幫坡角時，需增加安全平臺寬度。

第六節(jié)幫坡形式與幫坡角

在采場的擴延過程中，會形成各式各樣的幫坡。木節(jié)對幫坡角及其經(jīng)濟內(nèi)涵、增加工作幫坡角的

途徑、各種幫坡角的計算進行較詳細的論述。

一工作幫坡角

工作幫是由工作臺階組成的邊幫，并隨臺階的推進而向最終邊幫（非工作幫）靠近。工作幫坡角

一般定義為最上一個工作臺階的坡頂線與最下一個工作臺階的坡底線聯(lián)成的假想斜面與水平面的夾

角（圖15-33）。若工作幫由n個相鄰的工作臺階組成，且工作平盤寬度相等，工作幫坡角可由

下式計算：

8~arctan---------