露天矿开拓
露天矿床开拓
建立信息化管理平台，实现矿山生 产、安全、环保等各方面的信息集 成和共享，提高管理效率和决策水 平。
生态友好型开采技术
绿色开采技术
在开采过程中，采取绿色开采技 术，减少对环境的破坏和污染，
实现矿业的可持续发展。
生态修复与治理
在矿山关闭后，进行生态修复和 治理，恢复矿区的生态环境，减
少对周边地区的影响。
露天矿床开拓的历史与发展
古代露采
未来发展
古代人们通过简单的工具和方法进行 露天采矿，效率低下，安全性差。
未来露天矿床开拓将更加注重环境保 护、安全生产、智能化和绿色发展等 方面，以实现可持续发展的目标。
现代露采
随着科技的发展，现代露天采矿技术 不断提高，机械化、自动化程度越来 越高，安全性、效率得到显著提升。
04 露天矿床开拓安全与环境 保护
安全生产管理
1 2 3
安全生产责任制
建立和完善安全生产责任制，明确各级管理人员 和操作人员的安全职责，确保安全生产工作的有 效实施。
安全培训与教育
定期开展安全培训和教育活动，提高员工的安全 意识和操作技能，确保员工能够熟练掌握安全操 作规程和应急处置措施。
安全生产检查与隐患排查
开拓工程施工
施工准备
进行施工现场的清理、平整，搭建临时设施等准备工作。
施工组织
根据设计要求，组织施工队伍进行开拓工程的施工，包括土 石方开挖、支护、排水等作业。
生产管理与维护
生产调度
根据矿床开拓和采矿作业的需要，合 理调度采矿设备、运输设备等资源。
维护与检修
定期对开拓工程和采矿设备进行检查 和维护，确保设备的正常运行和矿床 的安全生产。
资源综合利用
露天开采概述
露天采场和排土场占地面积大，破坏自然景观和
植被。
露天开采过程中产生的粉尘和释放的废气污染大
气；排弃物中的有害成分流入水系和农田，影响 生态平衡和农业生产。
露天开采易受气候条件，如严寒，酷暑，冰雪和
暴风雨的影响和干扰。
卫星观测露天油砂矿
露天开采常用术语
❖ 露天矿 open-pit mine ❖ 露天采场 opencast pit ❖ 开采境界 pit limits ❖ 排土场 spoil pile ❖ 边帮 pit slope ❖ 台阶 bench ❖ 采区 mining area ❖ 开段沟 drop cut
露天矿基建和生产的一般步骤
❖1. 露天矿运营的步骤 (1) 地面准备 (2) 矿区隔水和疏干 (3) 矿山基建工程 (4) 正常生产 (5) 扩建或改建
露天矿基建和生产的一般步骤
2. 露天矿山工程
采矿与剥离 掘沟与扩帮
露天矿基建和生产的一般步骤
3. 露天矿生产工艺 矿岩松碎 采掘及装载 矿岩运输 排土与卸矿
固体矿产资源的开采方式
露天开采 (surface mining) 地下开采 (underground mining) 水力开采 (ground sluicing) 溶浸开采 (percolation leaching) 其他开采法 (Others) 据统计，全世界固体矿物资源年开采总 量约为2.561010 t，其中三分之二采用露天开 采。
3）胶带运输开拓：利用胶带运输机短 距离运送矿岩。
4）联合运输开拓：在同一露天矿场内 多种开拓方式配合使用。
露天矿开采方法
露天矿穿孔工作
钻凿装放炸药的方法包括：
阶
段
项目建议书
3-3 露天开采设计 开拓
放坡定线
经济效益 结构面
第3章 开拓
3.1 单一开拓
5)开拓沟道定线设计 (3)定线方法
限制坡度条件：自由导线、紧坡导线； 自由导线：平均地面坡度小于限制坡度的地段称为自由 导线地段； 没有高程障碍，绕避平面障碍； 紧坡导线：平均地面坡度大于限制坡度的地段称为紧迫 导线； 显著高程障碍，延展线路升高；
第3章 开拓
3.1 单一开拓
4）坑线系统的形成
(2)凹陷露天开拓坑线的形成 B.移动坑线的形成——特点：
加快露天矿的建设速度；
开采境界不明朗时，可以使用； 移动坑线 所有的生产环节技术指标明显 降低，生产组织管理工作复杂 化；
临时出入沟
第3章 开拓
3.1 单一开拓
5)开拓沟道定线设计
开拓沟道定线即确定沟道的空间位臵； 以公路开拓为例说明；
C.螺旋式 运距短，利于发挥列车效率； 工作线长度经常发生变化，组织生产复杂化； 适用边帮定性好、采场宽度大、近似圆形的深露天矿；
第3章 开拓
3.1 单一开拓
3）开拓沟道 (3)坑线布臵形式 D.公路斜坡道
利用地下斜坡道建 立深凹露天矿的公 路开拓系统；
螺旋式斜坡道； 回返式斜坡道；
第3章 开拓
5)开拓沟道定线设计
(2)公路的断面要素
第3章 开拓
3.1 单一开拓
5)开拓沟道定线设计
(2)公路的断面要素 A.最大允许纵坡
纵坡：路线纵断面上同一坡段两点间的高 差与其水平距离之比，以百分率表示；
过大：上坡，熄火停车；下坡，刹车失效； 过小：线路增长，扩帮量增加； 长度超过1km，平均坡度不宜大于5.5%
B.折返式/回返式 迂回展现，锐角变换方 向，设臵折返平台； 铁路折返式 公路回返式
露天煤矿开采基础知识(讲稿)
露天煤矿开采基础知识煤炭行业安全生产专业术语讲解二 0 一五年三月二十日第一部分 概述 ..................................... 2 一、露天开采特点 ..................................... 2 二、露天开采的基本步骤： .............................. 2 三、采场要素 ......................................... 3 第二部分 露天采煤的主要工艺过程 ...................... 5 一、穿孔 ............................................. 5 二、爆破工作 ......................................... 6 三、采装工作 ......................................... 8 四、运输工作 ......................................... 8 五、排土工作 ......................................... 8 第三部分 露天矿开拓开采及开采境界 .................... 8 一、露天矿开拓 ....................................... 8 二、首采区位臵的选择： ................................ 9 三、公路运输开拓 ..................................... 9 四、露天矿开采境界.................................... 9 五、间断开采工艺 .................................... 12 六、汽车运输 ........................................ 12 七、排土场 .......................................... 13 八、土地复垦 ........................................ 15 九、边坡稳定工程 .................................... 15 十、防水和排水 ...................................... 15 十一、地面防排水 .................................... 15 十二、工业场地总平面布臵 ............................. 16 十三、安全生产专业术语解释 ........................... 16-2-对于储量丰富、 埋藏浅的煤田， 可采用剥离煤层上部覆盖岩层的 方法进行开采， 这种开采方法叫做露天开采。
露天采剥计划(第一部分开拓工程)
影响生产剥采比变化的主要因素：
1.开采程序：包括首采地段、推进方向、掘沟位置等。 不同的开沟位置、推进方向对基建工程量和生产剥采比 的影响见下图。
2.开采参数：主要为工作帮坡角。当工作帮坡角由15° 增大到30°时，其推迟剥岩作用和生产剥采比变化曲线 如下：
综上，均衡生产剥采比主要应从调整开采程序和 开采参数加以实现。通常在设计中研究数个可能的开 采程序，选择一个综合经济效果最优的工作线推进方 案和降深方式。开采参数的调整主要通过调整工作平 台宽度，同时作业工作面数量等来加大或放缓工作帮 坡角，以减小或加大生产剥采比，达到均衡剥采比的 目的。陡帮开采主要采用组合台阶开采和倾斜条带开 采等方式加大工作帮坡角，推迟剥岩。 另外，分期开采也是均衡生产剥采比的重要方式。
《有色金属采矿设计规范》对二级矿量保有期的规定见下表。
3.0.20
生产中控制足够的二级矿量，是避免采剥失衡的重要措施之 一，在编制采剥计划时应予以高度重视。
六、编制进度计划所需的基础资料
• 1.台阶分层平面图，图中绘有每一台阶水平的地质界线（ 包括矿岩界线）和最终境界线； • 2.分层矿岩量表，表中列出最终境界内每一台阶水平的矿 岩量以及矿石品位； • 3.开拓运输系统和采场内运输方式； • 4.采掘设备的配置和效率； • 5.矿石开采的损失率和贫化率； • 6.如果为改扩建项目，需矿山开采现状图； • 7.选厂生产能力、入选品位等；
八、采剥进度计划的编制
• 8.1编制方法 1.手工编制 目前手工编制（CAD辅助）仍是国内编制采剥进度计划 的主要手段，也是我们介绍的重点。 2.矿用软件编制 运用Datamine、Gemcom等采矿软件进行计划编制。
8.2手工编制计划 • 8.2.1长远计划编制 • 计划编制从第1年开始，逐年进行。主要工作是确定各水 平在各年末的工作线位置，各年的矿岩采剥量和相应的挖 掘机配置。主要步骤如下： • 1.在分层平面图上逐水平确定年末工作线位置。根据挖掘 机的年生产能力，从露天矿上部第1个水平分层平面图开 始，逐水平在图纸上画出年末工作线的位置，求出挖掘机 在所涉及到台阶上的采掘量并计算本年度的矿岩采剥量及 矿石平均品位。然后检验所涉及各台阶水平的推进线位置 与矿岩产量及矿石品位是否满足相关约束条件，若不满足 ，则重新调整计算直至满足要。
露天开采联合开拓方式有哪些
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
露天开采联合开拓方式有哪些
当单一开拓系统不能满足露天开采需要时，可考虑采用联合开拓系统，常见的联合开拓方式包括：铁路-公路联合运输开拓、公路-破碎站-带式输送机运输开拓、斜坡箕斗提升联合开拓、铁路（公路）-平硐溜井开拓等。
（1）铁路- 公路联合运输开拓
当露天矿场开采深度超过单一铁路运输经济合理开采深度时，可以采用铁路- 公路联合运输开拓，即上部采用铁路运输开拓，下部采用公路运输开拓，中间设置倒装站。
汽车运输的矿石在转载平台上直接向铁路车辆转载，或者汽车运输的矿石卸入倒装站经挖掘机转载，或者汽车运输的矿石卸入中转矿仓通过板式给矿机向铁路车辆转载。
（2）公路-破碎站-带式输送机运输开拓
铁路运输开拓及其生产工艺所固有的缺点，使其合理的开采深度比较小；汽车运输虽然机动灵活、爬坡能力大，但受合理运距的限制，而且随开采深度的下降，运输效率降低，运营费增加。
此时，可以采用公路-破碎站-带式输送机联合运输开拓方式。
爆破后的矿岩块度较大，采用带式输送机提升时，必须首先经破碎机破碎至合理的块度。
公路-破碎站-带式输送机联合运输开拓方式深部矿岩通过汽车运输卸入破碎站，破碎后向带式输送机供料，由带式输送机提升至地表。
（3）斜坡箕斗提升联合开拓该开拓方法以箕斗为运输容器，由装载站、斜坡沟道、地面卸载站和提升机装置等4 个基本部分组成。
采场内部需用汽车或铁路与之建立运输联系，形成以箕斗斜坡沟道为开拓中心环节，包括采场内部运输（多用汽车）、地面运输与转载等多环节的联合开拓运输系统。
由于在采场内和地表多次转载，转载站的移设和箕斗道的延伸，使露天矿的生产能力。
露天煤矿开采技术的发展趋势
露天煤矿开采技术的发展趋势高质量发展是我国新时代经济社会发展的风向标，推进煤炭产业高质量发展是必然趋势。
露天煤矿开采技术已经具备了高质量发展的基础条件，未来将在开发模式、智能开采、安全高效、绿色矿山、职业人才等5个方面迎来新的发展。
（1）探索露天煤矿开发开采新模式。
未来我国露天开发煤炭资源模式有2个方向：①根据我国可用于露天开采的大型煤田资源的赋存特点，借鉴美国北羚羊露天煤矿、罗切斯特煤矿开采模式，研究一矿多坑或一矿多点开发开采模式，减少易采煤炭资源因人为划界留设煤柱导致资源损失和影响开采效率，实现煤炭资源无界、高效、协调、节约开发；②研究浅部露采、深部井采协同开采新模式，提出先露后井、露井同采开采顺序界定标准，充分利用露采空间资源，设计井工开采方式，减少煤矿投资、提高资源回采率、延长煤矿服务年限。
（2）研发高端智能装备为建设智慧矿山提供支撑。
露天煤矿高端智能装备及关键部件主要依赖进口，制约了露天煤矿智能发展。
研发吊斗铲、无人卡车、大型破碎机等采剥运破高端装备，实现大型卡车电动机、电动轮、轮胎和大型电铲电控系统等设备国产化，是加快智能矿山建设、降低煤矿生产成本、保障生产持续稳定的关键。
因吊斗铲价格昂贵、缺乏配件，在我国应用较少，美国等发达国家大型露天煤矿主要依靠吊斗铲，进行多台吊斗铲集中布置，实现单矿亿吨产能规模，研发吊斗铲实现国产化能够大幅提高露天煤矿生产水平，为实现一矿多坑开发模式提供关键装备。
随着以互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等信息化技术快速发展，为智能化开采提供了自动感知、识别、分析、决策、控制等功能路径，将现代信息技术与开采工艺涉及的采剥爆装破运等装备和安全监控进行整合连接，建立一张网连接、一个平台控制的智能开采模式，实现少人无人、提高生产效率。
（3）创新安全高效生产新技术。
安全方面需要进一步研究2项技术：①对于目前露天煤矿，通过建设智能平台，实现各类设备的少人无人操作、运输车辆距离速度控制、边坡失稳超前预警等技术功能，让人处于安全的环境；②建立设备易损关键零部件及关联部件的实时监控平台，让设备及主要零部件在动态运转中处于透明可控的状态，实现设备及主要零部件的本质安全，避免因物不安全带来人的不安全。
露天煤矿二量定义
开拓煤量：开拓煤量系指在全露天或露天内某一采区，已完成了运输通路，并在开采时不需要再进行剥离工作的煤量。
其上面境界以剥离露出的煤面为界（煤面上容许残留厚度在一米以下的岩石），但必须留出最小平盘宽度；煤层顶板侧各段境界以计划或设计所规定的段高和最小平盘宽度（不包括采宽）为界；底板侧各段境界一般应以煤层底板的自然倾斜为界，但为了维护底板边坡的安全而留有煤柱时，则以煤柱为界；下面境界计算到允许拉开断沟的水平。
回采煤量：回采煤量系指在开拓煤量中减去规定的最小平盘宽度（不包括采宽）及规定的段高范围内的煤量后所剩余的煤量，这些煤量开采时不违反采掘规格，而且具备必要的采掘条件。
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露天开采程序
第一节概述
露天矿山作业的特点是；除了必须注意选择和确定生产工艺系统设备的类型，规格及数量之外，还应十分重视露天矿开采程序和建立有效的开拓运输系统。
下面用实例来说明这个问题。
如同5-1所示露天煤矿，其开采境界为ORQ，若采用单斗铲铁道运输工艺沿煤层底板延伸一侧推进的开采程序，从建矿至开采终了，要经历；（1）基建投产;(2)达到产量：（3）剥离洪峰：（4）减查采完等各个阶段。
在这个过程中，各工作台阶可利用采设备实现不断地沿AB方向推进和沿底板CD方向延伸。
图5-1 沿煤层底板延伸底板一侧推进开采程序
了又一方面，使用同样的工艺设备也可实现矿山工程沿煤层顶板向下延伸，这时露天矿同时存在俩个各向一侧推进的工作帮，一为剥离，一为采煤，如图5-2所示。
图5-2 沿煤层顶板延伸向俩侧推进开采程序。
若开采范围ORQ的深度较大，可以先开采OMN（如图5-3），使前期经济效果较好。
开采NMQR部分时，可以采用更大型的单斗铲和铁道运输设备。
若改用单斗铲和汽车运输工艺，不仅可以先在OMN范围按照1 AC及 2 BD等位置所构成的从底板想顶板推进的程序发展，甚至可以先在OMN范围内先采ODE部分，再采DMN部分，这就使前期色剥采比更小且均衡，开采经济效果好。
这种在最终开采深度内划分几个深度在不同时期开采的程序称为分期开采程序。
图5-3 分期开采程序
在一定的矿山条件下，采用一种工艺，可以有不同的开采程序。
若用不同的工艺，则可出现较多的开采程序。
由此可见，当矿山的地形埋藏条件和技术条件变换时，则可以出现更多的程序。
不同的开采程序，可使开采达到良好的技术经济效果，因此研究它具有重要意义。
一个露天矿山要能正常生产，除了要有菜，晕，排等主要生产系统以外，还应有选煤，机修，材料供应，供电，排水，调度指挥等辅助生产系统。
这些系统分布于一个个较大的地区奶，显然，相互间应合理布置并通过运输系统连接成一个整体，才能保证露天采矿作业高效和正常进行。
图5-4所示为阜心海州露天煤矿主要生产系统平面布置显示意图。
由图看可以看出，平面布置图因矿山的煤层赋存条件，擦爱用的运输设备类型，排土场位置，地形等条件而异，但也有以下的共同点；
图5-4
（1）平面布置主要包括采场，排土场，地面工业广场等三大部分。
这些部分主要依靠运输环节为纽带而连接为整体并与外部联系，整合三个部分的合理安
排布局是一个很复杂的问题;
（2）从运输线路系统来看，其中地面运输线路，采场干线系统和排土场干线系统是相对固定的，但采场和排土场得平盘线路则随工程推进而移设：（3）选择合理的排土场位置设为重要，有条件时应尽可能利用露天矿的采空区实现内部排土，选择外部排土场时应考虑有足够的排土容积，不占或少占农
田，运距近和地形有利并避免村庄等建筑物大量搬迁：
（4）地面生产系统中的选煤厂，机修厂，材料库及地面车站等位置选择，除了考虑各自需要的地形，标高，面积等外，还要考虑全矿生产流程合理，运距
短，对外联系方便，对环境污染小等因素。
以上例子说明，在一定的矿床埋藏条件下，在选择合理的生产工艺设备的同时，必须恰当安排矿山工程在时间上的发展程序并建立有效的开拓运输和平面布置系统，才能发挥设备效能，达到经济有效地开发矿山目的。
第二节露天开采程序
露天开采程序系指在菜场内进行剥离岩石和采出矿石的程序。
露天矿一般均划分为若干个台阶进行开采，每个台阶的开采程序为；（1）开掘出入沟（一般为倾斜的）：(2)开掘开段沟（一般为水平的）：（3）进行扩帮，其程序见图5-5所示。
图5-5台阶开采程序及相邻台阶关系
图中AB 为出入沟，BC为开段沟（虚线）。
BC掘完后即可进行扩帮。
对于一台阶开掘全过程来说，开掘出入称为开拓工程，开拓开段沟称为准备过程，进行扩帮称为回采工程。
每个台阶完成开拓准备过程后，进行扩帮工程到某个位置时（如图5-5剖面中上下
B），即可进行下一个台阶的开拓准备工程，即DE及EF留台阶超前一个最小平盘宽度
min
个部分的沟量开脱。
由此可以看出，露天矿相邻台阶的过各种工程进行的时间安排必须遵循上下台阶在空间上的超前关系，才能保证安全和正常生产。
下面，简要分析一下露天矿开采程序的主要内容及其影响因素。
－台阶划分及采掘程
露天矿一般划分成若干台阶进行开采。
台阶高度在保证安全作业的条件下高一些为好，有利于发挥设备效率。
通常按水平分层方式划分台阶。
为了便于选材与提高设备效率，尽可能不把矿石和土岩，表土和基石，软岩与硬岩划分在一个台阶内。
当矿体倾角较小（一般小于10度），为使于矿，岩分采，在条件许可时，可以沿矿
层倾斜方向对台阶进行倾斜分层（如图5-6）。
台阶通常划分成具有一定宽度的采掘带进行开采。
采掘带一般沿台阶工作线平行（纵线）布置。
当用汽车运输时，根据需要也可与工作线垂直（横向）布置（如图5-7）。
图5-6倾斜分层与水平分层
图5-7采掘带布置
a纵向布置b横向布置
开段沟位置的旋转很重要，为了减少基建工程量（尽早见矿）和初期剥采比，并使剥离量与采矿量的比例较为均衡，一般缓倾斜矿层的开段沟克设于底板，而急倾斜矿层设于底板。
开段沟布置的方向与矿体形状及采用的运输方式有关，铁道运输时，为沿沿走向设与底板和顶板，而汽车运输时则设与端或者露天矿的中心，见图5-8所示。
开段沟的长度主要与境界尺寸，采用运输方式，产量等因素有关。
如汽车运输时的开段沟长度可在100-200米，甚至采用更短的基坑。
但铁道运输时的开段沟长度往往在1000米以上。
当露天矿走向长度较大时，常采用分区，可开采方式，也可以相应减少开段沟长度，以缩短运距，提高走向分区，开采方式见图5-9.沿倾向分起期（区）开采见图5-3所示。
沿走向分区先开采条件好的分区，当按⑴方向采完全宽时转入II区开采，若不另掘开段沟，则可沿②方向推进。
当采用汽车运输时，为使开采经济效果良好，也可以在Ｒ或S 处用更短的开段沟进行开采。
图5-8 开段沟的位置
二工作帮及其推进
露天菜场内工作台阶组成的工作帮坡角￠与台阶高度h，平盘宽度B及台阶坡面角a 有关。
图5-10a中的￠为正常工作帮坡角，大昂h ，a 相同时它决定于B值（较最小平盘
B为大）。
宽度
min
一个菜场可以有一个工作帮，也可以有两个班（见图5-1 ，图5-2），甚至三个工作班（图5-9中从S, R 部分推进）。
图5-9 沿走向分区开采示意图
台阶工作线的推进方向主要与开段沟的位置有关，但当开段沟位置已确定时，工作线在平面上有平行推进（如图5-8，图5-9）及扇形推进（如图5-11）两种方式。
工作线实行扇形推进的采掘带宽度和都是变化的，推进方向多变，致使剥采比例变化打和矿，岩分层不易，因而在倾斜及倾矿床采用间断工艺条件下一般均用平行推进方式。
扇形推进也有减少运距及运输设备数量等优点，故在近水平矿层松软土岩条件下采用连续工
艺时得到较广泛的应用。
图5-10 露天矿工作帮机构示意图
图5-11 扇形工作线推进示意图
三新水平延伸方向及程序
倾斜或急倾斜矿层可开采时，要求不断向下延伸建立新的开采台阶，才能使露天连续而均衡地完成产量。
剥，采工程延伸方向是指相邻两个水平（台阶）开段沟位置的错动方向。
如图5-12，露天矿山坡部分延伸一般为顺着地形向下发展，而凹陷部分最少存在两种可能
性（沿顶板帮境界或顺着矿层顶板），故总的延伸方向为ā①-②-③或①-②-'2③。
从露天矿的山顶到境界底部按每个延伸方向所花费的总时间与该矿可能达到的矿石产量有密切关系，而新水平的掘沟延伸必须在上一台阶扩帮到一定位置时才能进行（如图5-5）。
因此，在一定的矿山条件下，推帮速度必须与延伸速度相适应，这就使剥离与采矿数量上也有一定的比值关系。
为使推帮与延伸速度的配合满足采矿产量的要求，必须研究新水平的开拓准备的合理程序，即在一定的矿山埋藏条件和工艺设备条件下，对掘沟与扩帮工程的穿爆，采掘，运输，供电，排水等主要辅助生产环节在实践和空间上的紧密配合，进行最有利的协调安排。