第5讲露天开采及煤炭地下气化
采矿基本知识--露天开采
采矿基本知识绪论1、露天开采：用一定的采掘运输设备在敞露的空间里从地表开始进行开采作业。
地下开采：从地下矿床的矿块里采出矿石的过程。
山坡露天矿：露天开采境界封闭圈以上为山坡露天矿凹陷露天矿：封闭圈以下为凹陷露天矿封闭圈：露天开采上部境界在同一标高上形成的闭合曲线，称为封闭圈。
露天采场：露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
台阶：露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系。
在开采过程中各工作水平空间上呈阶梯状，每个阶梯就是一个台阶。
台阶的命名：通常以开采该台阶的下部平盘的标高表示，故常把台阶叫作xx 水平。
工作台阶：台阶是露天采场基本构成要素之一，进行采剥作业的台阶为工作台阶。
非工作台阶：暂不作业的台阶为非工作台阶。
爆破带：开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺次开采，称每一条带为爆破带。
采掘带：挖掘机一次挖掘的宽度为采掘带。
非工作帮：由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成的露天采场的四周表面称作非工作帮。
底帮：位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮。
顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮。
端帮：位于矿体两端的边帮叫做端帮。
最终边坡角：指露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角，也称最终帮坡角或最终边帮角。
上部最终境界线：最终帮坡角与地面的交线为露天采场的上部最终境界线下部最终境界线：最终帮坡面与露天采场底平面的交线为下部最终境界线或称底部周界剥采比：剥离的岩石量与所采的矿石量之比，即每采一吨矿石所需剥离的岩石量叫做剥采比出人沟：是建立地面与工作水平之间以及各工作水平之间倾斜的运输通路。
开段沟：是在每个水平上为开辟开采工作线面掘进的近似水平的沟道。
3、露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和，称为露天采场。
基本要素：非工作帮、工作帮、最终边坡角、工作帮坡角、上部最终境界线、下部最终境界线。
5、露天开采的基本内容是什么？露天开采通常包括：地面的场地准备、矿床的疏干和防排水、矿山基建及生产工作以及生产结束时地表的恢复利用等内容。
采矿课件第二十二章煤炭地下气化
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 煤炭地下气化原理 ▪ 1——鼓风巷道；2——排气巷道；3——灰渣；4——燃烧工作面；
▪ I——氧化带；II——还原带；III，IV——干馏-干燥带
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第一节 煤炭地下气化原理
▪ 这种有气流通过的气化工作面被称为气化通道，
整个气化通道因反应温度不同，一般分为气化 带、还原带和干馏-干燥带三个带。
是将埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道 把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有矿井 的地下作业改为采气作业。煤炭地下气化的实质 是将传统的物理开采方法变为化学开采方法。
▪ 煤炭地下气化因具有安全、高效、低污染等优点，
所以世界各国对此都非常重视。我国于1958年 在几个矿区曾进行过地下气化的实验，最近又在 马庄矿、新河矿进行了试验，取得了一些经验。
▪ 有井式气化法需要预先开掘井筒和平巷等，其准备
工程量大、成本高，坑道不易密闭，漏风量大，气
化过程难于控制，而且在建地下气化发生炉期间，
新型的煤炭开采—煤炭地下气化
新型的煤炭开采—煤炭地下气化摘要：煤炭是我国的支柱产业，采煤是我省主要经济命脉。
签于近几年采煤事故接连不断。
透水、瓦斯爆炸让人听虎色变，但中国离不开采煤，离不开煤炭。
怎么样才能平安采煤、高兴用煤呢？这是几代人日思夜想的难题，于是人类开始另循途径，改变采煤方式，想到了煤炭地下气化。
关键词：气化，巷道Abstract: coal is the pillar industry in China, the coal mining is the main economic lifeline in our province. Sign in mining accidents continued in recent years. Floods, gas explosion let the person listen to tiger color change, but China cannot leave the coal mining, cannot leave the coal. How to use coal mining, peace? This is the problem of a few generations so desperately, so humans began to follow the other way, change the mode of coal cutting, thought of the underground coal gasification.Keywords: gasification, roadways中图分类号：F407.21文献标识码：A 文章编号：煤炭是我国的支柱产业，煤炭工业为了保证国民经济的高速发展，我国煤炭产量与消费量已占世界的1/3。
但是，在煤炭企业为国家作出贡献的同时，煤炭企业整体上并没有走出困境。
国家和企业没有投入足够的力量来解决煤炭开发与利用中对环境污染问题。
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。
120301露天开采知识(讲课)
露天开采知识第一节露天开采及常用名词术语第二节露天煤矿开采工艺第三节间断开采工艺第四节连续开采工艺第五节其他工艺系统露天开采知识第一节露天开采及常用名词术语采掘工业是加工工业的基础。
工业发展的快慢，决定因素之一是原料工业和能源工业的发展。
工业原料和矿物燃料，归根到底取之于自然。
采掘工业就是要从自然界索取矿物燃料、金属矿石、化工原料和建筑材料等矿产，供应国民经济各个部门，以保证社会建设的高速发展。
一、露天开采露天开采是在敞露的地表，通过一定的开采工艺，借助专用设施设备，把有用矿物开采出来。
（一）露天开采的优缺点：1.矿山生产规模大。
山西平朔安太堡露天煤矿年产原煤20.00Mt/a、准格尔、霍林河、元宝山和伊敏河露天煤矿的规模为5.00～25.00Mt/a。
国外已有规模达50.00Mt/a。
2.劳动效率高。
1996年霍林河南露天煤矿原煤全员效率达19t/工；平朔安太堡露天煤矿全员效率36.6t/工，目前效率更高。
3.生产成本低。
露天开采成本的高低与所选择的工艺，煤岩运距、开采单位煤量所剥离的土岩数量等有关。
但与地采相比是低的，世界露天采煤成本约为地下开采采煤成本的二分之一。
4.资源回采率高。
一般可达95%以上，还可对伴生矿产综合开发。
5.作业空间不受限制。
露天矿由于开采后形成的是敞露空间，可以选用大型或特大型的设备，因而开采强度较大。
6.生产安全，劳动条件较好。
7.占用土地多，污染环境。
露天开采后的复垦作业需花费相当数量的时间与资金。
8.受气候影响大。
严寒、酷暑、风雪、暴雨等会影响生产。
9.对矿床赋存条件要求严格。
露天开采范围受到经济条件限制，剥采比过大的煤田尚不能用露天开采法。
(二)露天开采的一般程序露天开采的必要前提是有适宜的矿床。
矿床是否适于露天开采，最好在地质勘探的初期就作出评价。
适宜露天开采的矿床，经过进一步勘探提出了满足露天矿设计要求的地质报告，经批准后，才可由设计部门进行设计。
露天矿经过详细设计，设计书经主管部门审查批准后，才能进行建设。
煤炭地下气化介绍
煤炭地下气化技术简介一、煤炭地下气化概述煤炭地下气化就是将处于地下的煤炭直接进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用及化学作用而产生可燃性气体的过程。
煤炭地下气化的基本原理，与一般煤炭气化一样，是把煤炭的固体有机物通过热力和化学作用变为可燃气体，其区别在于这种变化过程是在地下进行，而不需要把煤炭开采出来。
煤炭不加氧进行加热，只能使煤炭有机物在高温下强烈地分解出挥发物——煤气和焦油蒸汽。
这样部分气化法，仅可能获取少量的煤炭热能。
剩余留下的炭和灰这两种主要成分组成的焦渣，采用氧和水蒸汽对其在高温下进行化学处理，使可燃固体变成可燃气体。
煤炭地下气化的基本概念与特征，可概括为以下几条：一种全新的采煤方法：与传统的物理采煤法有着根本的区别，地下气化是一种化学采煤法，即将埋藏在地下的煤炭就地进行有控制的燃烧，通过对煤的热作用与化学反应生产可燃气体输送出来。
二无采煤工艺：无人、无设备。
三合一的煤炭开采与气化工程：集建井、采煤、气化三大工艺为一体，在地下联合完成。
四个控制与稳定技术：（1）监控进行持续稳定的地下燃烧；（2）控制达到持续稳定的煤气产量；（3）调控得以保证稳定的煤气热值；（4）测控能以维持稳定的煤气组份。
五大优点：（1）充分利用煤炭资源：老矿井遗留丢失的煤柱，开采成本高不经济的煤层，高硫煤以及“三下”压煤等，可通过地下气化采出来。
（2）基建投资省、工期短、见效快：比井工开采可节省投资2/3并缩短工期一半以上；比地面气电站可节省大量设备和占地。
（3）生产管理操作简单、用人少、效率高、成本低、利润高，比井工开采可提高工效3倍以上，节约成本一半多。
而且生产安全性好。
（4）经济效益显著：不仅煤炭开采本身的直接利润高，而且可实现煤（地下气化）、热（地下煤气供工业与民用）、电（使用地下煤气发电）、化（应用地下煤气转变成化工产品）、能（利用地下煤气提取洁净能源——氢能、甲醇等）的综合开发、综合利用、多种经营，是煤炭价值和产业的经济效益提高十多倍。
露天采矿课件
南露天矿工人正在用大型现代化设备采煤
第28页，共43页。
露天煤矿实例——霍林河南露天矿
年产300万吨的霍 林河煤矿南露天 矿经过技术改造 目前生产能力为 800万吨/年。
南露天矿正在进行紧张的剥离作业
第29页，共43页。
露天煤矿实例——黑岱沟露天矿
黑岱沟露天煤矿隶 属神华准格尔能源 有限责任公司， 是我国自行设计 、自行施工的特
露天煤矿实例——霍林河南露天矿
中国第一个现代化露 天煤矿——年产300万 吨的霍林河南露天矿 ，1976年4月开始兴 建，1984年9月1日建 成投产。
南露天矿各族群众庆祝第一列煤车从矿区驶出
第27页，共43页。
露天煤矿实例——霍林河南露天矿
煤田面积540平方公 里。煤的储量为129 亿吨。煤的覆盖层浅 ，地质结构简单，便 于露天开采。由中国 自己设计、自己建设 的这个现代化露天煤
采条件差的国家，也都超过了10%。
第12页，共43页。
露天煤矿发展现状
以1994年露天采煤量占该国原煤年产量的比
重为例：
加拿大 88%
德国
78.3%
印度 73.8% 澳大利亚 70%
美国 61.5% 俄罗斯 56.1%
波兰 33.3%
英国
23.6%
日本 11.6%
中国
4%
第13页，共43页。
露天煤矿发展现状
露天煤矿发展现状
京广铁路以东的煤田，煤层埋藏较深，特别是鲁西、 苏北、皖北、豫东、冀南等地区，煤层多赋存在大平原 之上，上覆新生界松散层多在200-400m，有的已达600m 以上，建井困难，而且多需特殊凿井。与世界主要产煤 国家比较而言，我国煤层埋藏较深。同时，由于沉积环 境和成煤条件等多种地质因素的影响，我国多以薄-中厚
露天开采完整ppt课件
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1
第一节 概述
• 一 露天开采特点 • 二 露天开采基本概念 • 三 露天开采步骤与矿山工程
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2
露天开采特点：采掘空间直接敞露与地表 矿体周围的岩石及其上覆的土全部采剥掉
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3
露天开采是采矿和剥离两部分工 作的总和
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24
内容简介
穿孔、爆破、采装、运输、排岩、复垦等工艺构成金属露天矿 开采的主要工艺。
图10－2台阶爆破作业
图10－1 穿孔作业
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图10－3 采装作业
25
穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的块度。
穿孔爆破工艺是影响 露天矿生产的一个最重要 的工艺环节。
图10－4 潜孔钻机钻孔
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26
一、穿孔工作
1、穿孔方法：机械钻孔、热力钻孔、化学钻孔、超声波钻孔及高 压水力钻孔等。
图10－5 潜孔钻机钻孔
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27
2、穿孔设备
机械穿孔法常用的设备有牙轮钻机、潜孔钻、钢绳冲击式钻机 以及凿岩台车。
图10－6 牙轮钻头
图10－7 牙轮钻机
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图10－8 潜孔钻机
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二、露天开采的基本概念
露天采场构成要素
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18
二、露天开采的基本概念
剥离的岩石量与所采的矿石量之比，即每采一吨矿石所需 剥离的岩石量叫做剥采比。其单位可用 t / t 、 m3 / m3或 m 3 / t 表示。
爆破带：开采时，通常将工作台阶划分成若干条带逐条顺次 开采，每一条带称为爆破带。
煤炭地下气化技术应用
▪ 设备维护与保养
1.设备定期检查：定期对地下气化设备进行检查，确保设备正 常运行，防止故障发生。 2.设备维护保养：按照设备维护要求，对设备进行保养，延长 设备使用寿命，提高设备效率。 3.备件管理与储备：建立备件管理制度，储备足够的备件，确 保设备故障时能及时更换，减少停机时间。
煤炭地下气化技术应用
煤炭地下气化技术应用
技术原理及工艺流程
技术原理及工艺流程
▪ 煤炭地下气化技术原理
1.煤炭地下气化是将地下煤炭资源转化为气态能源的一种技术 。 2.通过地下钻孔向煤层中输入氧化剂，使其与煤层中的碳发生 化学反应，生成可燃气体。 3.技术原理主要包括氧化反应、传热传质过程和地面采集处理 系统。
▪ 煤炭地下气化工艺流程
▪ 地下气化炉设计
1.炉型选择：根据煤炭地质条件和气化技术要求，选择合适的 地下气化炉炉型。 2.炉体结构设计：优化炉体结构设计，提高气化效率，确保气 化过程稳定可控。 3.耐火材料选择：选用高性能耐火材料，提高炉体使用寿命， 降低维护成本。
关键技术与设备
▪ 气化工艺控制
1.气化参数优化：根据煤炭地下气化实际情况，优化气化参数，提高气化效率和产气质量。 2.气化过程监控：实时监测气化过程，及时发现并解决潜在问题，确保气化过程顺利进行。 3.数据分析与应用：对气化过程数据进行深入分析，为优化气化工艺提供理论依据，提高气化 技术水平。
▪ 技术产出效益分析
1.技术产出效益包括煤炭产量、质量、销售收入等。 2.需要对技术产出效益进行全面评估，并与传统采煤技术的产 出效益进行比较。 3.技术产出效益的评估需要考虑市场需求、竞争环境、价格等 因素。
技术经济性分析
技术比较优势分析
1.技术比较优势是指煤炭地下气化技术相对于传统采煤技术的优势。 2.需要从技术效率、环保性、安全性等多方面进行比较优势分析。 3.技术比较优势的评估需要结合具体的应用场景和市场需求。
《露天开采》课件
未来露天开采技术的发展将更加注重环境保护和可持续发展 ，采用先进的技术和设备，提高资源利用率和生产效率，降 低对环境的负面影响，实现矿产资源的可持续开发利用。
02
露天开采技术
穿孔爆破技术
穿孔爆破技术是露天开采的第一道工 序，其目的是为了将矿岩进行破碎， 为后续采装作业提供条件。
爆破参数的选择和优化是穿孔爆破技 术的关键，包括炮眼深度、间距、装 药量等，需根据实际情况进行调整。
矿权申请与审批
取得采矿权，完成相关审批手 续，确保合法开采。
征地与移民安置
根据矿区规划，征收土地，进 行移民安置工作。
矿区基础设施建设
建设矿区道路、供电、供水、 通讯等基础设施，满足开采需
要。
采装阶段
穿孔作业
使用穿孔机在矿体上钻 孔，为爆破作业做准备
。
爆破作业
对钻孔进行爆破，将矿 石炸松散以便装载。
01
制定安全规章制度
建立完善的安全规章制度，明确 各级管理人员和操作人员的安全
职责，确保安全生产。
03
强化员工安全培训
定期对员工进行安全培训，提高 员工的安全意识和操作技能，减
少事故发生。
02
定期进行安全检查
定期对露天开采现场进行安全检 查，及时发现和消除安全隐患，
确保生产安全。
04
配备安全设施
在露天开采现场配备必要的安全 设施，如安全网、防护栏、警示 标志等，保障员工的人身安全。
环境约束与绿色开采
环境保护法规与政策
01
遵守环境保护法规和政策，强化露天开采的环境监管和责任追
究。
生态恢复与治理
02
加强生态恢复和治理工作，减少露天开采对生态环境的影响，
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(一)单斗挖掘机
单斗挖掘机按其工作装置可分如下几种：正铲、反铲、刨土铲、 拉铲和抓斗铲。（如图）
1.正铲 1)正铲的组成 2.液压铲
(二) 前装机
该机将采装、短距离运输、排弃和辅助作业集于一个设备。它 灵活机动，运行速度高，爬坡作业性能好，维护费用低。前装 机多是轮胎式的，运输距离一般不超过150 m。
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第一节 概述
图21-1 矿场划分为台阶
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图21-2 台阶要素图 1—上盘;2—下盘;3—坡面;4—台阶坡顶 线;5—台阶坡底线
图21-3 露天采场构成要素
非工作帮AG、BF 工作边帮角φ 最终边帮角β、γ
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第一节 概述
三、露天开采的优缺点
(1)矿山生产规模大 山西平朔安太堡露天矿年产原煤15.00Mt。黑岱沟、霍林 河、元宝山和伊敏河露天煤矿计划规模为5.00—12.00Mt/a。国外已有规模达 50.00Mt/a的露天煤矿，年剥离量可达1亿到3亿m3。
煤被卸至选煤厂或卸煤站。 (二)辆助环节 辅助环节包括；动力供应；疏干及防排水；设备维修：线路修筑、
移设和维修；滑坡清理及防治等。
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第一节 概述
二、露天开采的采场要素及开采工艺分类
1.台阶
在开采过程中，露天矿往往被划分为若干具有一定高度的水平 分层，这种分层被称为“台阶” 。
安徽理工大学
《采煤概论》
第16章 露天开采
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本章主要内容
16 第 章 露天开采
第一节 概述 第二节 露天开采的主要工艺过程 第三节 露天开采程序及开拓运输系统 第四节 露天矿生产能力
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第一节 概述
一、生产工艺环节
露天开采工艺环节分主要生产环节和辅助生产环节两类。 (一)主要生产环节 (1)煤岩预先松碎 采掘设备的切割力是有限度的，除软岩可以直接
采掘外，对中硬以上的煤岩必须进行预先松碎后方能采掘。 (2)采装 利用采掘设备将工作面煤岩铲挖出来，并装人运输设备(汽
车、铁道、车辆、输送机)的过程。 (3)运输 采掘设备将煤岩装入运输设备后，煤被运至卸煤站或选煤
厂，土岩运往指定的排土场； (4)排土和卸煤 土岩按一定程序有计划地排弃在规定的排土场内，
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第二节 露天开采的主要工艺过程
一、煤岩预先破碎
露天矿广泛采用的预先松碎方法是穿孔爆破。即选用合适的穿孔设备， 按一定规格打出孔眼。再进行装药爆破，爆破后使煤岩松散成一定规 格的块度，便于采装。
(一)穿孔
穿孔用穿孔机完成，穿孔机有冲击式和回转式两类
1、钢绳冲击式钻机 2、潜孔钻机 3、牙轮钻机
(2)劳动效率高 1996年霍林河南露天煤矿原煤全员效率达19t/工；平朔安太堡 露天煤矿全员效率36.6t/工。
(3)生产成本低 露天开采成本的高低与所选择的工艺、煤岩运距、开采单位煤 量所需剥离的土岩数量等有关。但与地采相比是低的。世界露天采煤成本约为 地下开采采煤成本的二分之一。
(4)资源采出率高 一般可达90％以上，还可对伴生矿产综合开发。 (5)作业空间不受限制 露天矿由于开采后形成的是敞露空间，可以选用大型或
特大型的设备，因而开采强度较大。
(6)木材、电力消耗少。 (7)建设速度快，产量有保证，生产安全，劳动条件较好。 (8)占用土地多，污染环境 露大开采后的复田作业需花费相当数量的时间与资
金。
(9)受气候影响大 严寒、风雪、酷暑、暴雨等会影响生产。 (10)对矿床赋存条件要求严格 露天开采范围受到经济条件限制，因此覆盖层
台阶要素包括：台阶上部水平面，即上盘、下盘；朝向采空区 的倾斜面，即坡面和台阶高度h，台阶坡面角α等。
2.露天矿场要素
（1）露天开采境界 （2）边帮 （3）边帮角
3.开拓与开采要素
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煤工程，在空间和时间上合 理配合的发展顺序。
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冲击式穿孔机工作原理图
1—钻具;2—钢绳;3—天轮;4—压轮;5—后绳轮;6—卷筒;7—主动齿轮;8—冲击轮; 9—连杆;10—桅架
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KQ-200型潜孔钻机示意图
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KY-310型牙轮钻机
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第二节 露天开采的主要工艺过程
二、采装工作
采装工作就是将软岩或预先松碎了的煤岩，通过机械 设备采挖并装入运输设备中，或倒卸在指定地点。
活性，爬坡能力比铁路列车大，曲线半径小，建设速 度快，基建投资低等均是其优点。
3．联合运输
除铁道、汽车运输外，还有箕斗运输、斜坡卷扬串车 运输、重力运输（溜井）等。
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第二节 露天开采的主要工艺过程
四、排土
露天开采为了采煤而必须剥离的土岩，经运输设备运 至一定地点排弃，这个排弃的场所称排土场。排土场 可选择在开采范围以外称外排土场，也可利用已开采 的空间进行排弃，称为内排土场。
太厚或埋藏较深的煤层尚不能用露天开采法。
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第二节 露天开采的主要工艺过程
露天开采工艺方法，根据采掘、运输、排 土三个主要生产环节所采用的开采机械式开采工艺、半连续 式开采工艺。
下面重点介绍我国露天煤矿采用较多的间 断作业工艺方式。
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第二节 露天开采的主要工艺过程
图21-7 各种工作装置的单斗铲挖掘机示意图 a—正铲;b—反铲;c—刨土铲;d—拉铲;e—抓斗铲
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第二节 露天开采的主要工艺过程
三、运输
1.铁路运输
铁路运输适宜长距离、较大运量、采场尺寸也较大的 矿山。
2.公路运输
公路运输主要设备是自卸汽车，它具有较高的机动灵
(二)爆破
爆破工作是将煤岩从整体中分离下来，并按一定块度和工程要求堆积成 一定的几何形体。
爆破用炸药主要应用以硝酸铵为主加适量可燃剂组成的干爆炸剂和以硝 酸铵水溶液为主加敏化剂等组成的含水炸药。如铵梯炸药、铵油炸药和 铵沥蜡炸药。
起爆方法可分为电起爆和非电起爆两类。电起爆有电雷管和起爆器两种， 非电起爆有火力起爆和导爆索起爆。