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金属矿床露天开采

⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩①合理矿岩块度(采装对爆破的要求)②穿孔工作③爆破工作④松土机松碎岩石工作。

⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩①机械铲采装工作;②拉铲采装工作;③前装机、铲运机和推土机的采装工作;④多斗挖掘机(轮斗、链斗)作业。

⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩①铁道运输②汽车运输③带式输送机运输④联合运输⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎩①推土犁排土②机械铲排土③推土机排土④带式排土机排土⑤其它排土⑥排土场建设金属矿床露天开采内容:工艺----研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。

工艺系统----研究各环节之间的配合,及构成可行的生产系统。

剥离程序----研究剥离和采矿时间和空间上关系设计原理----除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外,还要研究它们之间的数值的制约关系。

并把矿山与经济效益结合起来。

以求得最佳设计,初步设计的方法步骤以及资料的处理。

3.露天开采工艺的主要内容:(一)露天开采工艺环节——介绍各工艺环节的设备类型、工作规格、作业方式、工作面类型、作业参数、环节生产能力及设备选型等。

(1)矿岩准备工作:(2)采装工作——(3)运输工作——(4)排土工作——课程主要内容1、绪论-露天开采的作用,基本概念2、露天开采境界-意义,构成要素,确定原则方法3、露天矿床开拓-各种矿床开拓方法4、露天矿山运输-各种运输方式5、露天矿山开采工艺-穿孔爆破,采装工艺,排岩工作6.露天矿山生产能力与采剥进度计划露天开采的突出优点:1.不受开采空间限制,机械化程度高,降低了劳动强度,大大提高开采强度;2.劳动生产率高-为地下(5~10)倍。

3.矿石损失贫化小-<(3~5)%。

4.基建时间短,基建投资省,见效快;5、安全与劳动条件好。

6、开采成本低,-为地下1/4~1/3,有利于大规模开采低品位矿石;露天开采的突出缺点:1、对矿床埋藏条件要求严格。

2.受气候条件影响大;3.占用土地多,对生态环境造成不同的破坏;4.作业环境粉尘CO2排放大,噪音高,有害身体健康。

露天开采特点采掘空间直接敞露于地表,需要剥离岩土。

露天开采是采矿和剥离两部分作业的总称。

优点:1)生产规模大;2)建设速度快;3)劳动效率高;4)生产成本低;5)资源采出率高;6)作业空间不受限制;7)材料、电力消耗少;8)安全,劳动条件好;缺点:1)占用土地多;2)污染环境;3)受气候影响大;4)对矿床赋存条件严;5)初期投资大;采场要素:露天开采境界:露天开采终了时的状态。

包括:地面境界、边帮、底部境界。

(地面境界是一封闭曲线)边帮:由采场四周坡面及平台组合而成的表面总体。

工作帮(P12)非工作帮边帮角:工作边帮角(P13)最终边帮角台阶—为了满足采掘需要而划分的具有一定高度的分层。

台阶通常以其下部平台的标高,命名为XX水平。

上部平盘1—台阶的上部水平面;下部平盘2—台阶的下部水平面;台阶坡面3—朝向采空区的台阶斜面;坡面角a—台阶坡面与下部水平面的夹角;坡顶线4—台阶坡面与上部水平面的交线;坡底线5—台阶坡面与下部平盘的交线;台阶高度h—上部平盘与下部平盘的垂直距离。

出入沟—建立采场与地表运输通道的露天沟道。

开段沟—开掘某标高采掘工作面的沟道。

开采程序—采场内土岩的剥离和采矿工程,在空间与时间上合理配合的发展顺序。

采掘带—将工作台阶划分成若干个具有一定宽度的条带顺序开采安全平台:用于缓冲和阻截滑落的岩石及减缓最终边坡角,保证最终边帮的稳定性和下部工作水平的工作安全;安全平台宽度一般大于2m;最终台阶并段可不设安全平台。

(P13)清扫平台:是用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理,又起安全平台的作用;宽度依清扫设备而定。

(P14)规定:每间隔2~3个台阶设一个清扫平台;运输平台:是工作台阶与出入沟之间运输联系的通道;其宽度取决于运输方式和线路数目。

剥采比:每开采单位量矿石所需剥离的岩石量(P22)。

单位:t/t,m3/m3,m3/t几种剥采比:1平均剥采比(np):是指露天开采境界内岩石总量与矿石总量之比值。

(P22)2生产剥采比(ns):是指露天矿某一时期内所剥离的岩石总量与所采出的矿石之比值。

按若干分期进行了均衡的生产剥采比,称均衡生产剥采比,其值在某一均衡期内被认为是固定的。

(P23)3境界剥采比(nj):是指露天开采境界每增加一个单位深度所引起岩石增量与矿石增量之比值。

(P23)4经济合理剥采比(njH):是指露天开采在经济上最大允许的剥采比。

它是一个理论上的极限值,是确定露天矿最终境界的重要技术经济依据。

(P24)工艺环节(P14)露天开采程序(P18)重要矿山工程及其工艺:掘沟、剥离、采矿-三者相互依存,相互制约。

基本生产工艺:穿孔爆破-矿岩采装-废石排弃-矿山运输-穿孔爆破(一个圈)露天开采主要步骤:1)矿区地面场地准备;(树木、房屋、河流、道路)2)疏干排水工作;(地表水、地下水)3)矿山基建工作;(供电、工广、筛分、排土场、地面运输、掘沟工程、基建剥离)4)露天矿生产;(顺序进行掘沟、剥离、采矿)5)地表的恢复和利用。

以上步骤在初期是依次进行的,以后又是同时并进,但在空间和时间上应保持一定的超前关系。

露天开采特点露天开采中的主要技术和管理问题有:①露天开采境界;②露天矿边坡稳定;③开采工艺;④开采程序;⑤露天矿开拓;⑥疏干排水;⑦矿山环境保护,矿山土地复用;⑧露天开采生产调度。

第1章最终开采境界开采境界定义P20开采境界组成:P20露天开采境界的确定,实质上是剥采比大小的控制。

因为随着露天开采境界的延深扩大,可采储量增加了,但剥岩量也相应地增大。

合理的露天开采境界,就是指所控制的剥采比不超过经济上合理的剥采比。

露天开采境界对矿山生产的重要影响:(1)生产规模和服务年限(∵境界→采剥总量)(2)基建投资,投产、达产时间(3)影响矿山经济指标-设备数量、矿山人员、矿石成本(4)开采境界位置和演化→采剥程序/生产能力/基建工程量→总体经济效果影响露天开采境界确定的因素(三个方面):(1)自然因素:矿床埋藏条件,矿床勘探程度,储量等级,矿岩性质,工程地质,水文地质,矿区地形(河流/湖泊)(2)经济因素:矿石质量与价值,原矿与精矿成本与价格,基建投资与建设期限,资金的时间效应,国家/地区的经济发展方向(3)技术组织因素:开采技术水平与发展进步趋势(露天-地下),装备水平,矿山附近交通条件,建构筑物设施,制约与促进其应用推广的技术组织条件。

上述因素,对不同矿床条件,其影响程度是不同的,在确定境界应综合考虑。

剥采比的概念:P22(1)平均剥采比:露天开采境界内总的岩石量与总矿石量之比,即:n p=Vp/Ap意义:总体经济效果标志,设计参照指标衡量设计指标(2)分层剥采比:露天开采境界内某一个水平分层岩石量与矿石量之比,即:n f =Vf/Af意义:理论分析的参照指标,可以作为计算平均剥采比和估算均衡生产剥采比的基础数据(3)生产剥采比(4)境界剥采比(5)经济合理剥采比:意义:理论极限值,是露天开采境界设计的主要技术经济依据(6)储量剥采比(7)原矿剥采比矿床开采方式的选择只宜常用露天开采的矿床:①埋藏不深;②覆盖层薄/无覆盖层的厚大矿体;③矿产品的现行价格低于地下开采成本技术上只能采取露天开采的矿床:①各类地表砂矿床;②高硫易燃矿床;③矿岩松碎破裂并已产生移动的矿床;④表土含泥过多的矿床;⑤涌水量特别大的矿床⑥含放射性元素和氡的矿床;⑦对矿石分采、分运和配矿要求严格的矿床对采用何种开采方式、露天-地下开采的经济合理性尚难直观判断的矿床,需要利用njh确定分界线。

P25Ⅰ原矿成本比较法影响因素:五个方面因素。

优点:方法最简单-基础数据少,数据来源方便。

缺点:没有考虑矿石损失与贫化的影响。

适用条件:矿石损失与贫化/废石混入率相当/不大,矿石不贵重,地下开采有盈利。

Ⅱ精矿成本比较法。

影响因素:贫化率数据获取的主观影响。

优点:考虑了贫化率差别,体现露采优越性。

缺点:没有考虑矿石损失的因素,基础数据来源困难,计算繁琐。

适用条件:1废石混入率相差较大2矿石损失率接近/不大3精矿成本低于市场价格/不贵重矿石Ⅲ冶炼成本比较法优点:考虑了矿石损失与贫化差别,是最合理的计算方法缺点:基础数据繁多且来源不可靠,计算繁琐受到产品市场价格波动的影响4.确定露天开采境界原则原则Ⅰnj≤njh优点:整个矿床开采总体经济效果最佳广泛用于矿山设计.缺点:不能保证过程中任何时候的经济性好;对不规整矿体(上薄下厚、覆盖层很厚、地形复杂),需要经np≤njh校验以及做综合技术经济比较。

原则Ⅱnp≤njh优点:可减少矿石损失和贫化;是算术平均值;反映了露采的起码要求。

缺点:没有考虑整个矿床开采的总经济效果和开采过程中剥采比的变化;是一个算术平均值,比较粗略、笼统;圈定境界偏大,增大剥离量和劣化经济指标主要对于水平的矿体或鸡窝状矿体原则Ⅲnsmax(最大生产剥采比)≤njh使用前提:矿床上部采用露采,下部暂时不开采优点:保证开采过程中各个时期的ns不超标;确定的开采境界较好反映露采的优越性缺点:没有考虑总经济效果;nsmax很不确定,难以确定开采境界6.确定露天开采境界的方法和步骤前提:露天矿主要的生产设备、生产工艺及参数、露天矿采剥程序、开拓运输方式、线路参数等已初步拟定;因矿床赋存条件不同而异原则:nj≤njh案例:倾斜/急倾斜矿床步骤:(1)最终边坡角的选取;(2)确定露天矿最小底宽和位置;(3)确定露天矿开采深度;(4)绘制露天矿底部周界;(5)绘制露天矿开采终了平面图Ⅰ最终边坡角的选取最终边坡角对露天矿的影响:生产安全;经济效果(随着采场开采深度的增加和边坡角的减缓,剥岩量将急剧增加,从经济效果来看,边坡角应尽可能加大。

然而,陡边坡虽然可带来较好的经济效益,但往往会导致严重的滑坡事故,乃至破坏生产。

从安全角度来考虑,应尽可能减缓边坡角。

因此,综合考虑经济与安全因素,是合理选取边坡角的基本原则。

)要求:同时满足安全稳定条件边坡岩体性质→边坡稳定性分析→边坡角参照类似矿山选取开采技术条件边坡构成要素→非工作台阶宽度Ⅱ确定露天矿最小底宽和位置汽车运输时的最小底宽-回返式调车:Bmin=2(Rcmin+0.5bc+e)折返式调车:Bmin=Rcmin+0.5bc+2e+0.5lc确定Bmin应考虑三个问题:(1)当矿体厚度m<Bmin时,取Bmin;当m≈Bmin时,取Bmin;当m>Bmin 时,取Bmin或最小水平宽度;(2)底盘Bmin应位于矿体中间或高品位体中(3)确保边坡最稳定Ⅲ确定露天矿开采深度理论依据:确定露天开采境界的原则(nj≤njhⅠnp≤njh nsmax≤njh)确定方法:方案-分析法长露天矿开采深度确定的具体步骤:(1)在各地质横断面图上初步拟定开采深度,用线段比/面积比法计算各深度方案的境界剥采比(2)在地质纵断面图上按划入和划出开采境界的矿岩量基本平衡的原则调整露天矿底部标高到同一标高(所设计标高相等,特别是并段部分)Ⅲ确定露天矿开采深度短露天矿开采深度的确定-作图法(见P.157)Ⅳ绘制露天矿底部周界Ⅴ绘制露天矿开采终了平面图露天开采境界设计的一般步骤(1)确定nj=njh;(2)确定Bmin,γ,β;(3)确定H(在横断面图上,一般用作图法);(4)调整矿体底部开采标高(纵断面图);(5)修正H(横断面图);(6)确定底部周界(平面图);(7)修正Bmin(横断面图);(8)绘制平台(横断面图);(9)投影平台(平面图);(10)开拓系统定线/布线/移线(平面图);(11)修正平台(横断面图);(12)计算/列出有关参数/技术指标表。

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