露天开采境界(露天采矿学-设计原理)
露天开采境界(露天采矿学-设计原理)
露天采矿学----设计原理第十六章露天开采境界16.1 概述1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。
1课程的名称及内容：（1）名称-露天采矿学发展情况：50年代：露天采矿工艺矿山工程（剥离及掘沟）设计原理60年代：露天采矿工艺开拓开采设计原理现代：工艺及工艺系统剥采程序设计原理（2）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。
2学习方法：预习；听讲；复习；习题。
（工作前的预演，设计前的准备）3露天矿设计应延续的原则：（1）具体情况具体分析解决。
（多种情况）（2）经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。
（劳动力便宜的情况下）4各种剥采比的概念 (1) 平均剥采比： p vn p=（3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。
设：n ηl ----原矿采出系数；η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ）(2)境界剥采比： kk kv n p =露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。
(1)k k l k k lv p n p ηηηη++=境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。
(3)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增加采出的岩量与其矿量之比。
kA kA kA v n p =kB kB kBv n p =(4) 生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。
(5)最大生产时期的剥采比： 2max 2T v n p = 最大生产时期的平均剥采比(6)初始剥采比： 00123v n p p p =++ 由其基建时期支付的剥离量与其境界内采出的矿量之比。
确定露天开采境界的原理及原则
没有考虑整个矿床开采的总经济效果，只顾及矿床上部的露天开采而 不管剩余部分的开采；确定的境界往往比按np<=nJH原则圈定的小，但比按 nj<=nJH原则圈定的大，因而初始剥采比和基建投资也大；由于生产剥采比 变动较大，因而其设计方法也繁琐费事。 鉴于上述缺点，该原则在实际中很少采用。
根据对矿石的需要量和 勘探程度确定境界
14.2.4 最终开采境界设计的原则
境界剥采比不大于经济合理剥采比 平均剥采比不大于经济合理剥采比 生产剥采比不大于经济合理剥采比 根据对矿石的需要量和勘探程度确定境界
1
境界剥采比不大于经济合理剥采比
实质：要求邻近露天开采境界的那层矿岩露天开采成本不超过地下开采
成本。它是使整个矿床开采的总经济效果（成本或盈利）最佳。
缺陷：该原则是一种“算术平均”的概念。它既未涉及整个矿床开采的总经济效果，
更没有考虑露天开采过程中剥采比的变化。是一个比较粗略、笼统的原则。
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生产剥采比不大于经济合理剥采比
对于露天开采来说，生产剥采比真实地反映了矿山生产的采剥关系 所以，有人提出用生产剥采比不大于经济合理剥采比的原则圈定境界，使 露天矿任一生产时期的经济效果都不劣于地下开采。
应用：国内外普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。 缺陷：只是概略的研究整个矿床的开采效果，并未细致分析露天开采各
过程的经济状态。
对于某些不连续的矿床，这个原则有时不适用。在这种情况下， 境界剥采比符合要求，但它的初期剥岩量及平均剥采比都很大， 在经济上明显不合理。
平均剥采比不大于经济合理剥采比
实质：这一原则是针对露天开采境界的全部矿岩量而言，它要求用露天开采的平
露天开采设计原理教案
课程名称：露天开采设计原理学时：28教材：《露天采矿学》教师姓名第一章露天开采境界§1.1 概述主要内容：1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。
1课程的名称及内容：（1）名称-露天开采设计原理——露天采矿学（下）发展情况：50年代：露天采矿工艺矿山工程（剥离及掘沟）设计原理60年代：露天采矿工艺开拓开采设计原理现代：工艺及工艺系统剥采程序设计原理（2）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。
2学习方法：预习；听讲；复习；习题。
（工作前的预演，设计前的准备）3露天矿设计应延续的原则：(1)具体情况具体分析解决。
（多种情况）(2)经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。
（劳动力便宜的情况下） 4各种剥采比的概念(1)平均剥采比：PVn p =，(3/m T ) 从露天境界内，采出的岩量与采出的矿量之比。
设：ηηl —原矿采出系数；η—有用矿物采出系数； ρ—岩石的混入率； ηηl =η(1+ρ)(2)境界剥采比：kkk P V n =露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。
(1)k k l k k lv p n p ηηηη++=境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。
(3)边帮境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一帮增加采出的岩量与其矿量之比。
kA kA kA v n p =kB kB kBv n p =(4)生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。
露天开采境界 资料
露天矿开采境界设计露天矿开采境界设计 (surface mining limits design)由露天矿采场底部平面、四周边帮和地表平面限定的可采空间的露天采矿工程设计。
它直接影响矿山生产能力、服务年限、开拓运输方式和矿山经济效益。
设计主要内容包括：剥采比计算、露天矿开采境界深度确定、采场边坡稳定性分析、采场边帮构成要素确定和露天矿开采境界圈定等。
剥采比计算剥采比是露天开采需剥离的废石量与采出的矿石量之比。
单位为t／t 或m3／m3。
按其作用不同，分为经济合理剥采比、境界剥采比、平均剥采比、分层剥采比和生产剥采比。
经济合理剥采比分摊到单位矿石的经济上允许的剥离量。
是确定露天开采境界设计深度的主要技术经济指标。
计算方法有原矿成本比较法、精矿成本比较法、盈利比较法和价格法。
世界各国采用的方法不尽相同。
美国露天矿开采境界设计采用价格法，计算时考虑了盈利指标。
前苏联采用露天开采与地下开采的精矿成本比较法。
选取矿石采选成本时，考虑了基建投资因素。
中国冶金露天矿开采境界设计常采用盈利比较法，即以露天开采和地下开采相同矿石储量获得的盈利相等为计算基础：N j = (Al- Ad) / bA l = Pl- alA d = Pd- ad式中Nj 为经济合理剥采比，t／t；Al，Ad分别为露天开采和地下开采单位矿石加工成精矿获得的盈利，元／t；b为剥离成本，元／t；Pl Pd分别为露天开采和地下开采的精矿价格，元／t；al为露天开采的精矿成本(不含剥离成本)，元／t；ad为地下开采的精矿成本，元／t。
中国冶金露天矿设计采用的经济合理剥采比数值，按矿岩体积计算，铁矿、锰矿、有色金属矿为5～10，冶金辅助原料矿为1～1．5，铝土矿、粘土矿为13～16。
境界剥采比 又称增量剥采比。
当露天开采境界延深深度为h 时，其周界增加的废石量△V 与增加的矿石量△Q 之比(图1a)。
用境界剥采比N k 在地质横剖面图上计算开采境界深度。
第11讲 露天开采境界
1.内容提要本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。
2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素㈠露天开采境界的组成及其影响因素露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。
它由露天采场的地表境界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。
露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底部周界、最终边坡和开采深度。
由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况：①矿床全部宜用地下开采；②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。
矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。
③用露天开采的矿床。
属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床；在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。
对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。
限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。
合理确定露天开采境界极为重要。
露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。
因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。
影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面：⑴自然因素包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。
露天采矿学第07章露天开采境界武汉理工大学叶海旺
n'b
D' uD
于是可得经济合理剥采比为：
nJ' H
r b
(uL
D'
' L
uD )
7.2.3 盈亏平衡法
盈亏平衡法合用于矿床单一露采旳情形。该措施要 求露采旳矿产品成本不得超出其销售价格，或者不
允许单位工业储量旳露采最终盈利不大于零，以确 保矿山不亏损。即
L' uL
L'
r
n'b
0
于是可得经济合理剥采比：
（3）生产剥采比不不小于经济合理剥采比原则
生产剥采比能够反应露天矿生产旳实际剥采比。所 以按nS≤nJH原则拟定开采境界，能够使露天矿任何 生产时期旳经济效果都不劣于地下开采。该原则中 旳生产剥采比，能够是均衡生产剥采比，也能够是 未均衡旳生产剥采比即时间剥采比。
按该原则圈定旳露天开采境界比按nP≤nJH原则圈定 旳小，而较按nJ≤nJH原则圈定旳大。所以，随之而 来旳初始剥离量和基建投资也较大。另外，因为生 产剥采比旳概念不易明确界定，加之它与采深旳关 系较为复杂而不易把握，因而该原则相应旳设计措 施旳可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则极少 采用。
a
n' r
b
CD
于是可得：
n'
r b
(CD
a)
则经济合理剥采比即为 上式旳最大值，即
n' JH
r b
(CD
a)
（2）精矿成本比较法
该措施是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露 天矿旳精矿成本不不小于地采精矿成本。即
DL
n'b
DD
K L rK L
KD
于是可得精矿经济合理剥采比：
露天矿开采境界的确定方法和步骤
露天矿开采境界的确定方法和步骤露天开采境界设计广泛采用h j j n n •≤原则进行确定，其方法和步骤为： (1)确定露天开采深度1)长露天矿开采深度的确定：走向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。
从各个地质横剖图上初步确定的露天开采深度，由于各横剖面上矿体厚度和地形条件不同，所得的深度也高低不一，投影到地质纵剖面图上，连接各有关点，得出将是一条不规则的折线。
为方便开采和布置运输线路，须将露天采场的底部调整为同一标高，在长度允许下，也可将底平面调整成阶梯状。
这种调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并使剥采比尽可能小。
2)短露天矿开采深度的确定：走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。
在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。
具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。
(2)确定露天矿底平面周界1) 露天矿底的宽度。
露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。
确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。
露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。
从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。
2) 绘制露天矿底平面周界。
露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。
为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。
8.开采境界
短露天矿开采深度的确定 (a)平面图；(b)第Ⅳ勘探线剖面图；(c)1-1’辅助剖面图
第6节 露天开采境界确定的方法步骤
必须具备地质勘探资料，确定经济合理剥采 比nJ。设备工艺选型，确定开拓运输系统，采剥 工程发展程序。
第6节 露天开采境界确定的方法步骤
• 确定露天开采境界的传统方法是：
第2节 台阶高度的确定
台阶高度的确定对生产能力、开拓方法、 基建工程量都有重要影响。 一、矿岩埋藏条件及性质 稳定性、矿岩接触线，减少损失贫化。 二、开采强度 台阶高度影响工作线推进速度、掘沟速度。 生产初期可采用稍低台阶。 三、穿爆工作要求 台阶高度增加，能提高爆破效率。
第2节 台阶高度的确定
第4节 确定露天开采境界的原则
一、使矿床开采总费用最小 二、矿床开采总盈利最高 三、露天开采节约额最高 用以上原则得出结论都与境界剥采比nk = 经济合理剥采比nJ公式一致。
在采用nK = nJ公式确定露天开采境界时， 应注意以下几种情况：
1）矿体不连续， nK 不连续；（p148，图6-5） 2）当出现多个nK = nJ，用矿床开采总费用最小； 3）矿体上小下大，nP> nJ，露天开采不合理； 4）用nK = nJ公式后，所剩无几，或不适合地下 开采者，可适当扩大露天开采境界。
工作 的
最坚硬致密的石英 岩、玄武岩及其他 极硬岩石，特别硬 的花岗岩、石英斑 岩、砂质页岩、各 种石英岩，极硬的 砂岩和石灰岩 密质的花岗岩、特 硬砂岩及石英岩脉， 特硬铁矿、石灰岩、 不坚硬的花岗岩、 硬砂岩、硬大理岩、 白云岩、铁矿石 普通砂岩、铁矿、 砂质页岩、片状砂 岩、坚硬粘土质页 岩、非坚硬砂岩、 石灰岩、软岩、各 种页岩、密质泥灰 岩 侏罗纪粘土、软质 石灰纪粘土、油性 粘土、含有小碎石 和砾石的重砂质粘 土、漂砾石、片状 粘土、块度达90mm 砾石 软油性粘土、轻重 砂质粘土、湿的松 散黄土、种植土泥 炭、腐植土、砂腐 植土、含小碎石的 砂质垆姆
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露天采矿学----设计原理第十六章露天开采境界16.1 概述1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。
1课程的名称及内容：（1）名称-露天采矿学发展情况：50年代：露天采矿工艺矿山工程（剥离及掘沟）设计原理60年代：露天采矿工艺开拓开采设计原理现代：工艺及工艺系统剥采程序设计原理（2）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。
2学习方法：预习；听讲；复习；习题。
（工作前的预演，设计前的准备）3露天矿设计应延续的原则：（1）具体情况具体分析解决。
（多种情况）（2）经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。
（劳动力便宜的情况下）4各种剥采比的概念 (1) 平均剥采比： p vn p=（3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。
设：n ηl ----原矿采出系数；η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ）(2)境界剥采比： kk kv n p =露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。
(1)k k l k k lv p n p ηηηη++=境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。
(3)边邦境界剥采比：露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一邦增加采出的岩量与其矿量之比。
kA kA kA v n p =kB kB kBvn p =(4) 生产剥采比：TT Tv n p =露天矿以其最大帮坡角生产时，延伸单位深度时增加的采出的岩量与其矿量之比（最大帮坡角=＞最小平盘宽度）。
(5)最大生产时期的剥采比： 2max 2T v n p = 最大生产时期的平均剥采比(6)初始剥采比： 00123v n p p p =++ 由其基建时期支付的剥离量与其境界内采出的矿量之比。
(7)经济剥采比：由经济因素确定的最大合理剥采比。
它以国家的方针政策、经级状况而不能，至少限制露天成本等于井工成本 c l ----露天成本； c D ----井工成本； l D c c ≤ a----露天纯采矿成本；b----露天纯剥离成本； 0l j c a n b c =+⇒D j c an b-=当露天开采矿石成本等于地下成本时，得到的最大剥采比称为露天开采经济合理剥采比。
1-2露天开采境界及其煤田的划分1露天开采境界及其确定境界的重要性（意义、目的）。
2煤田的划分：（影响煤田划分的因素）1露天开采境界及其确定境界的重要性（1） 露天开采境界：（1）露天矿底周界；（2）地表境界；（3）合理开采深度；（4）最终帮坡角。
（它们的约束因素） 反映露天矿的几何形状、轮廓。
底周界地表境界（2） 确定境界的重要性① 直接影响着露天矿的规模、露天矿的基建工程量、基建投资。
② 影响露天矿的服务年限（包括投产、达产），影响着露天矿的成本、赢利劳动生产率、有用矿物的合理利用、设备的选型及其配套等。
境界的确定是在煤田划分的基础上确定的。
2影响煤田划分的因素：（1）无限煤田——范围广、储量大的煤田。
（例：阜新煤田、义马煤田、抚顺煤田）（2）影响煤田划分的因素：①自然条件、地形、地物（河流山川、草原、牧场、农田、城市、居民、断层等）。
霍林河煤田划分情况:霍林河煤田分区情况十七煤层南区中区北区松软中硬陇海铁路南露天北露天义马露天矿②地质剥采比影响煤田的划分：土煤砂煤每个钻孔都有一个地质剥采比地质剥采比等直线图——把各个钻孔（有相同的地质剥采比）连接起来而绘成的图形。
划分煤田后，境界剥采比不能太大，应满足经济效果的要求。
③勘探程度影响煤田的划分：勘探程度对矿床地质了解的清楚程度，为了达到清楚准确，分为三级：A级 B级 C级（红色）（蓝色）（黄色）最清楚次之最次、设计时，煤层露天部分至少是A级，如不是A级称露头控制不足，需要重新勘探。
对于露天开采设计这一点是很重要的，必须弄清楚④矿床赋存情况及矿岩物理力学性质影响煤田的划分煤层底板等高线的影响ΠΙ坚硬缓倾坚硬松软ΙΠ矿岩物理力学性质的影响Ι#适合轮斗—胶带,Π#适合单斗—铁道⑤生产能力影响煤田的划分划分验算能否满足生产能力的要求，如果不满足需进行调整ⅢΙΠ⑥总平面布置（反映着采场、排土场、工业广场、地面设施的相互位置及其关系）影响煤田的划分。
影响煤田划分的因素很多，在划分时不要划分的太零碎，要考虑生产能力，资源的利用等。
16-3 确定露天开采境界的原则及理论基础露天矿不同的境界有不同的投资经济效果，确定境界应以投资的经济效果最优为原则。
衡量露天矿的经济指标：成本，盈利，劳动成产率，投资回收期等。
综合上述指标确定境界较复杂，一般以其一目标为确定原则。
以某一境界露天矿开采的合理性为辅助原则。
1 n k =n j 的原则及其理论基础； 2 n p =n j 的原则及其理论基础； 3 n T =n j 的原则及其理论基础； 4 n T +n o =n j 的原则及其理论基础。
以下推导n νl ，n ν0=11 n k =n j 的原则及其理论基础；理论基础：露天开采边界层的成本或盈利等于井工边界层的成本或盈利。
b---露天剥离成本 元/m 3 a---露天纯采矿成本 元/m 3 Cp---井工开矿成本 元/m 3 ；k k k D v b p a p c += k D k v c ap b-=k j n n =但本原则保证不了露天开采成本一定小于或等于井工开采的平均成本。
所以引出n p =n j 原则。
2 n p =n j 的原则及理论基础：理论基础——露天开采的平均成本或盈利等于井工开采的平均成本或盈利。
D vb pa c p +=D c a v p b-= p j n n =3 n T =n j 的原则及理论基础:理论基础——露天开采的生产成本和盈利，等于井工开采的成本或盈利。
本原则在考虑基建投资是不完善的，所以引出以下原则。
T T T D v b p a p c +=T D T v c a p b-= T j n n =4 n T +n o =n j 的原则及理论基础：理论基础——把基础工程量的投资摊到生产成本中去。
0T p n b n b a C ++= 0D T C a n n b-+= 0T j n n n += 在常规设计时，一般以n p =n j 为原则圈定露天开采境界，而用其它原则进行检验，因为n k =n j 的原则能满足成本最低、盈利最大。
条件假设：地形平坦、规则倾斜矿体，露天、井工联合开采。
联合开采成本最低，盈利最大设H η---露天、井工开采总成本()H f H η=2001()()()2H D D mx b H ctg ctg b m H x H H mC ηβγ=+++-+-()D H ctg ctg b ma mC ηβγ'=++-()0ctg ctg b ηβγ''=+> 存在极小值 令0η'= ()0D H ctg ctg b ma mC βγ++-= ()D C aH ctg ctg M b βγ-+=k j n n =得证设H S 为露天井工开采的总赢利 ()H S f H =c d ---露天采矿售价 元/m 3D d ---井工采矿售价 元/m 32001()()()()()2H l D D D S mx b H ctg ctg b m H x d a m H H d C βγ=--++--+-- ()()()H l D D S H ctg ctg b m d a m d C βγ'=-++---()0H S ctg ctg b βγ''=-+< 0H S '=()()()0l D D H ctg ctg b m d a m d C βγ-++---=()l D Dd a d C H ctg ctg m b βγ--++=k j n n =得证露天开采按k j n n =2001()()()()2Hl l S f H mx b H ctg ctg b m H x d a βγ==--++--()()Hl l S ctg ctg b m d a βγ'=-++-()0Hl S ctg ctg b βγ''=-+<()()0Hl l S ctg ctg b m d a βγ'=-++-=()ld aH ctg ctg m b βγ-+=k j n n =得证第四节 经济合理剥采比的确定1与井工相比较法2按露天采煤售价法3有附带矿场产品时j n 的确定4按投资经济效果折旧成本分析确定j n1与井工相比较法确定j nD j C a n b-= l j C a n b =+ l D C C = D C ---井工开采成本(元/m 3)→与露天矿 矿床地质赋予存条件相似的井工开采的成本a---纯采煤成本(元/m 3)b---纯剥离成本适应条件:矿石不贵重,且贫化损失不大时矿石贵重,且贫化损失较大时D j C a n b-=(m 3/m 3) ()()L D D j d a d C n b ---= (m 3/m 3) 2按露天采煤售价法,确定经济合理剥采比L j d a n b-= (m 3/m 3) 3有附带矿场产品时j n 的确定L j SL SL D C a n b k d C =+-=开采多种矿石时,确定经济合理剥采比是以一种矿石为主,其它矿石作为顺便采出,露天开采费用中可扣除顺便采出矿石的收益.SL k ---顺便采出的矿石与主要矿物之比SL d ---附带矿石的售价 元/m 3SL SL D j k b C a n b b -=+ (m 3/m 3)1i i n SL SL D j i k b C a n b b =-=+∑ (m 3/m 3) 4按投资经济效果折旧成本分析确定j n投资:K 元 T 年 f 利息 年产量A P21(1)()[1(1)(1)(1)]T T P L L K f A d C f f f -+=-+++++++(1)()(1)1TP L L T fK f A d C f +=-+- ()11(1)P L L TKf A d C f =--+ 1[1](1)L L P TKfd C A f =--+ [1](1)L L P TKfC d A f =--+ 1[1](1)j L P T Kf a n b d A f ∴+=--+1[1](1)L j P Td a Kf n b bA f -=--+ 经济合理剥采比随着国家经济状况发生变化第五节 境界剥采比n k 的确定四种方法: 1面积比法2投影线段比法 1 2 3是长露天矿境界剥采比的确定(4:1)≥ 3边邦线段比法4矿体投影面积比法 4是短露天境界剥采比的确定(4:1)< 1面积比法:在断面图上,确定H 以下深度的k n ,k n 等于保持最终邦坡角不变,矿山工程由H H延深致H深度时,增加采出的岩矿量面积之比露天矿底宽不等于矿床的底宽时露天矿底宽等于矿床底宽时露天矿底板作底邦时2按形成线段比法:断面图上确定H 深度狭的k n ,k n 等于岩 矿沿着投影基线(延深方向)在水平面上的投影线段之比.2211()()()()22v S H ctg ctg H H ctg ctg H ctg ctg H H ctg ctg γαγαβαβα=---+++ 21()()2HH ctg ctg H ctg ctg βγβγ=+-+ p S m H =()v k p S H ctg ctg n S mβγ+== 0H →()k H ctg ctg n mβγ+= 3边邦线段比法在断面图上H 深度狭的k n ,k n 等于边邦上岩石线段与其边邦上矿石线段之比,根据线段比法: k AB n BC= ~ABD BEC k AB BD n BC BE ==4矿体投影面积比法(1)首先要求算某深度的k n(2)在纵横断面图上找矿岩和其边邦的交点(地表)(3)以其各交点向+1000水平作投影,将各相应的投影点连接起来,则得到岩矿投影面积令其S 为其岩矿矿体投影影响面积p S 为其矿的投影影响面积则:1k pS n S =- 1.6确定露天开采境界步骤及方法一倾斜 急倾斜矿床长露天矿开采境界确定步骤及方法(一)底宽 (二)最终帮坡角 (三)合理开采深度 (四)端邦的处理(五)底周界的圈定 (六)开采境界的确定及方法在确定境界前要首先定工艺类型、运轨类型、开拓、剥采程序等.然后分步进行(一) 底宽 以(1)保证人员设备的安全 (2)保证矿山工程要求 (3)经济合理的原则合理确定底宽1单斗电铲、铁道运轨平装车min 23k k B R e T h ctg α=++-k R ---电铲运转半径 m,e---电铲车辆边邦之间安全距离 m,T---车辆宽度 m,kh---电铲卸载高度 m, α台阶坡面角°.2铁道运轨上装车min 222k kB R e h ctgα=+-3汽车运轨时(1)迴返时min 22cB R e b=++ (2)折返时min 220.50.5c c B R e b l =+++保证经济上合理① 当min m B >时,按露天、地下盈利相等求底宽1()()D D l m d C B d a -=-()D D l m d C B d a -=-取:1min max{,}B B B =② 当min m B =时,取B=m③ 当min m B <时,取min B B =(二)最终帮坡角β、α的确定程序:①根据相似露天矿确定②然后校核修正③保证矿山工程的要求取:稳定边坡角与矿山工程要求的边坡角中小者为最终帮坡角.1111111n i i n nnn n i i i i i i i i i i h tg h ctg a b c d βα-=======++++∑∑∑∑∑∑ (三)合理开采深度的确定必须在底宽最终帮坡角确定后进行,在横断面图上确定露天开采深度的方法: 1分析法 2方案分析法 3图解法1分析法:由:()D C a H ctg ctg m bβγ-+= ()()D m C a H ctg ctg bβγ-∴=+ 2方案比较分析法:① 根据底宽、β、γ确定不同深度的边邦② 计算不同深度的k n③ 建立k n 与深度的关系.()k n f H =,画出曲线.④ ()k n f H =与()j n f H =相交,过其交点作垂线,则横轴上截距为该断面的合理深度H.3图解法:即直接在横断面图上,依据经济合理剥采比,确定露天开采的合理深度.一邦进行剥离其本质上是以原则:k j n n =i ij i iA B n B O =二邦进行剥离1分别在矿床顶底板地表线取i iji ii ij i iAC n C O B C n B D ==11i i A A B B 各点.2过11i iA AB B 分别作边邦最终帮坡角与其底板的交点分别为1C ,iD .3使:i ij i i AC n C O = i i j i iB C n B D = 步骤:(1)在顶、底板分别取A i 、B i 各点(2)通过A i 、B i 各点分别制作边邦交于顶底板C i 、D i 各点(3)分别延长A i C i 、B i D i 至O i 、O i ′,使之i ij i i AC n C O = i i j i iB C n B D = (4)连O i 及O i ′各点,相交于O 点,由点向上截取底宽作出边坡,则H 为所求合理采深.在地质纵断面图上确定露天矿坑底平面标高保证了断面图上的合理采深,不能保证整个露天矿的合理采深在地质纵断面图上确定露天矿坑底平面标高,保证了断面图上的合理采深,不能保证整个露天矿的合理采深.所以需将各断面进行调整.F F F F H H H H H H F HH 7654321地表51232436475合1max0.50.522()che c c chn H h eb R l b e b R e b =--=+++=++53412min F F F F F ++--=(四)端邦的处理:原则:k j n n = 方法:方案分析法L kL3L 21Lspvs=f(L)kVk pS n S在纵断面图上:取位置1、2、3……,然后分别沿走向在垂直面投影,求出k n ,选出了若干端邦位置方案.各方案作出()k n f L =与()j n f L =的交点对应的L,即为合理的端邦位置.j k n n = (2)露天矿底周界的确定凋整原则:① 弯曲度应满足运输曲线半径的要求。