武汉理工大学露天采矿第01章 矿床露天开采概论
矿山企业设计 (露天开采)
1 矿床露天开采1.1 矿床露天开采概论本章提要介绍了露天开采在固体矿床开采中占有的重要地位，在生产能力、安全开采、机械化程度等方面的优点，在环境破坏等方面的缺点。
给出了露天开采的基本概念以及常用的术语，露天矿建设的基本程序和开采步骤。
1.1.1 露天开采的地位和特点固体矿床露天开采是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。
为了采出矿石，需将矿体周围及其上覆岩土剥离去，通过露天道路或地下井巷将矿石和岩土运至地表的卸载点。
露天开采是指松碎、搬移岩土及采出矿石的总称。
松碎、搬移岩土的生产过程称为剥离，开采矿石的生产过程称为采矿。
二十世纪五十年代以来，国内外的露天开采得到了迅速发展,已经成为固体矿床开采的主要方法，在金属、化工、建材等矿产开采方面占主导地位，全世界固体矿物产量的三分之二采用露天开采。
露天开采的产量占总产量的比重是：磁铁矿占78%，褐铁矿占84%，锰矿占86%，铜矿占90%，铝土矿占91%，镍矿占45%，铀矿占30%，磷酸盐矿占87.55%，石棉矿占75%，建筑材料近100%，其他占40%。
在煤炭开采方面，美国、澳大利亚的煤炭产量中有60%以上来自于露天开采。
预计今后露天开采的比例还会有所增加。
我国近年来露天开采产量的比重是：铁矿石占90%，有色金属矿石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%，煤炭占4%。
目前，国外一些露天矿以扩大生产规模，提高生产能力来加快采矿工业的发展速度。
已经投产和正在建设的年产矿石1000万吨以上的大型露天矿有70余座，其中年产矿石4000万吨的特大型露天矿有20余座。
我国近年来也建成了多座1000万吨级的大型露天矿，如山西安太堡露天煤矿、江西德兴露天铜矿、辽宁鞍钢齐大山露天铁矿、辽宁本钢南芬露天铁矿、首钢水厂露天铁矿、内蒙包钢白云鄂博露天铁矿、陕西金堆城露天钼矿等。
这些矿山通过采用相应的大型设备，合理的开采工艺，提高生产管理水平和技术操作水平，可望使矿石的生产能力达到2000万吨级的水平。
最新露天采矿教学内容
第一章露天矿基本概念露天采矿的生产工艺①矿岩松碎工作用爆破或机械等方法将台阶上的矿岩松动破碎，以适于采掘设备的挖掘。
对于采掘设备能直接从台阶上挖掘的矿岩，不存在该生产环节。
②采装工作用挖掘设备将台阶上松碎的矿岩装人运输设备中，这是露天开采的核心环节。
③运输工作运用一定的运输设备，如汽车、机车、胶带运输机等，将采场的矿岩运送到指定地点，如矿石运送到选矿厂或储矿场，岩石运送到排上场。
④排卸工作矿石的卸载工作和岩石的排弃工作。
露天采矿为什么广泛运用？具有作业安全，可采用大型采矿机械，生产能力大，矿石损失少的优点，适合于矿体埋藏浅、赋存条件简单、储量大的矿床。
（生产规模大，生产效率高。
）与地下开采相比的优缺点优点(1)矿山生产能力大:特大型露天矿的年产矿石量达3000 -5000万t，采剥总量达1 ~3亿t。
(2)机械化程度高:受开来空间限制小，易于实现机械化和设备大型化。
大中型露天矿的机械化程度为100%，大大提高了劳动生产率(为地下开采的5~10倍)。
(3)安全和劳动条件好:安全条件和作业条件好，不易受有害气体与顶板塌方等灾害的威胁，劳动强度低。
(4)矿石损失贫化小:损失率和贫化率不超过3% ~ 5%。
(5)开采成本低:为地下开采的1/2 ~1/3。
(6)基建期短:约为地下开采的一一半，每吨矿石的基建投资额低于地下开采。
缺点(1)对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅。
(2)占用土地多。
露天开采的矿坑以及排弃的大量剥离物均要占用大片土地，一个露天开采的矿区占用的土地可达几十平方公里。
(3)受气候条件影响大。
暴雨、大风、严寒、酷热等对露天开采均有一定影响。
(4)破坏环境。
开采过程中，穿爆、采装、运输、排卸等作业粉尘较大，运输汽车排出的氧化碳逸收到大气中，废石场的有害成分流人江河湖泊和农田等，污染大气、水域和土壤，危及居民身体健康，破坏生态环境。
剥采比（注意单位）stripping ratio 22剥离的岩土量与采出的矿石量之比，即采出单位矿石所需剥离的岩土量，其单位可用三个形式表示m3/m3,t/t,m3/t剥离的用途出入沟main access为了开采一个台阶并将采出的矿岩运出采场，需要在本台阶及其上部各台阶修筑至少一条具有一定坡度的运输通道，称为斜坡道或出入沟。
金属矿露天开采1文档
第一篇金属矿床露天开采第一章品位与储量计算第一节概述投资一个矿床开采项目，首先必须估算其品位和储量。
一个矿床的矿量、品位及其空间分布是对矿床进行技术经济评价、可行性研究、矿山规划设计以及开采计划优化的基础，是矿山投资决策的重要依据。
因此，品位估算、矿体圈定和储量计算是一项影响深远的工作，其质量直接影响到投资决策的正确性和矿山规划及开采计划的优劣。
从一个市场经济条件下的矿业投资者的角度看，这一工作做不好可能导致两种对投资者不利的决策：(1)矿体圈定与品位、矿量估算结果比实际情况乐观，估计的矿床开采价值在较大程度上高于实际可能实现的最高价值，致使投资者投资于利润远低于期望值，甚至带来严重亏损的项目。
(2)与第一种情况相反，矿床的矿量与品位的估算值在较大程度上低于实际值，使投资者错误地认为在现有技术经济条件下，矿床的开采不能带来可以接受的最低利润，从而放弃了一个好的投资机会。
然而，准确地估算出一个矿床的矿量、品位绝非易事。
大部分矿体被深深地埋于地下，即使有露头，也只能提供靠近地表的局部信息。
进行矿体圈定和矿量、品位估算的已知数据主要来源于极其有限的钻孔岩心取样。
已知数据量相对于被估算的量往往是一比几十万乃至几百万的关系，即对一吨岩心进行取样化验的结果，可能要用来推算几十万乃至几百万吨的矿量及其品位。
可以不过分地说，矿量、品位的估算是世界上最大胆的外推。
因此，矿体圈定与矿量、品位估算不仅是一项十分重要的工作，而且是一项极具挑战性的工作。
做好这一工作要求掌握现代理论知识与手段，并应用它们对有限的已知数据进行各种详细、深入的定量、定性分析；同时也要求从事这一工作的地质与采矿工程师具有科学的态度和求实精神。
本章将较详细地介绍当今世界上常用的矿量、品位估算方法，包括探矿数据的分析、处理和用于品位估值的剖面法、平面法及矿床模型法等。
地质统计学作为品位估值的一种方法，从其诞生起就显示了强大的生命力，得到了越来越广泛的应用，本章对此给予较大的篇幅。
《露天矿开采》课件
02
03
04
剥离作业
将覆盖在矿体上的表土和岩石 剥离，露出矿体。
采装作业
使用挖掘机等设备将矿石和岩 石采装到运输车辆中。
运输作业
将采装好的矿石和岩石运输到 指定地点。
排土作业
将剥离物排弃到指定地点，形 成排土场。
露天矿开采安全措施
安全生产责任制
建立健全各级管理人员和作业人员的 安全生产责任制，明确职责和工作要 求。
评价方法
采用定性和定量评价相结合的方法，综合分 析露天矿开采的环境影响。
评价内容
包括地形地貌、水资源、土壤资源、气候变 化等方面的评价。
评价结果应用
根据评价结果，制定相应的治理措施，减少 露天矿开采对环境的负面影响。
04
露天矿开采经济效益 与社会效益
露天矿开采经济效益分析
直接经济效益
露天矿开采能够直接获取矿物资源，从而创造经 济效益。
05
案例分析：某露天矿 开采项目
项目概况
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项目名称：某露天矿开采项目
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项目地点：某地区
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项目规模：大型露天矿
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开采方式：机械开采与爆破开采相结合
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开采资源：煤炭、铁矿石等
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项目背景：随着经济发展，对矿产资源的需求不断增加， 该项目旨在满足市场需求并促进地区经济发展。
提高资源利用率
露天开采能够充分利用资源，提高矿石采收率和 资源利用率，降低资源浪费。
ABCD
节约成本
露天开采相对于地下开采，建设周期短，投资少 ，运营成本低，经济效益显著。
露天矿山采矿概论
露天矿山采矿概论目录第一章地质基本知识第一节地球概述第二节地质作用及地质构造第三节矿物与岩石第四节与矿床相关的基本概念第二章露天开采第一节概述第二节开采台阶和露天采矿场构成第三节山坡露天矿和凹陷露天矿的概念第四节露天采矿的一般程序第五节露天采矿与剥离的关系第六节剥采比与露天开采境界第三章天矿床开拓第一节公路运输开拓第二节铁路运输开拓第三节胶带运输开拓第四节斜坡卷场开拓第五节平峒溜道开拓第四章露天矿采掘工艺第一节穿^爆破第二节采装工作第三节运输工作第四节排土恢复第一章地质基本知识第一节地球概述地球是太阳系九大行星之一。
地球表面分为海洋和陆地。
海洋占地球面积的70.8%，陆地占29.2%。
地球部根据莫霍不连续面和古登堡不连续面划分为地壳、地幔和地核三个圈层。
地壳，是地球表面的坚硬外壳，由岩石组成。
地壳是地壳运动、地震作用、火山爆发以及其他地质现象发生的场所。
目前人们开采的各种矿产资源就在这里形成和蕴藏。
所以地壳是地质学的主要研究对象。
第二节地质作用及地质构造自然界引起地壳组成物质、地壳构造和地表形态发生变化的自然作用叫地质作用。
地质作用按其产生的动力不同分为力地质作用和外力地质作用。
一、力地质作用由地球部动力引起地壳物质成分、部结构和地表形态发生变化的地质作用叫力地质作用，其表现形式为地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震。
1、地壳运动2、岩浆活动3、变质作用4、地震作用二、外力地质作用地壳表层岩石在地球外部能量作用下破碎、迁移和富集形成沉积岩和矿产，这种地质作用叫外力地质作用。
1、风化作用2、剥蚀作用3、搬运作用4、沉积作用5、固结成岩作用三^地质构造未经地壳运动影响的沉积岩层呈水平产出，经地壳运动作用后，其原积形态发生倾斜，弯曲，断裂等形态各样的地质构造。
1、岩层产状。
地壳中岩层的空间产出状态叫岩层产状。
岩层产状用岩层走向、倾向和倾角表示。
ABCD——水平面AB——走向线BH—倾斜线BC——倾向a——倾角2、褶皱构造。
矿床露天开采概述
矿床露天开采概述1. 矿床露天开采简介矿床露天开采是一种常见的矿产开采方式，指的是将地下矿床暴露在地表，利用机械设备进行矿石的开采和运输。
这种开采方式一般适用于矿床较浅的场所，能够实现规模化的开采，并且具有高效、经济、安全等优势。
本文将对矿床露天开采的工艺流程、设备和环境影响等进行概述。
2. 矿床露天开采的工艺流程矿床露天开采的工艺流程主要包括以下几个步骤：2.1 矿床勘查在矿床露天开采之前，需要进行矿床的勘查工作。
勘查主要包括地质勘查和资源评价，以确定矿床的储量、品位、分布等信息，为后续的开采工作提供依据。
2.2 矿石开采矿石开采是矿床露天开采的核心环节。
一般来说，开采过程包括爆破、矿石抡运、矿石破碎等步骤。
爆破是将矿石从矿体中解体的工艺，常用的爆破方法包括冲击爆破和分段爆破。
矿石抡运是将开采获得的矿石通过运输设备送到破碎设备的过程。
矿石破碎是将大块的矿石进行机械碎破，使其粒度达到要求。
2.3 矿石处理和选矿开采过程中得到的矿石通常包含很多杂质，需要进行矿石处理和选矿工作。
矿石处理是指对矿石进行破碎、筛分等处理，以分离出有用的矿石。
选矿是指根据矿石的品位、颗粒大小等特征，通过物理或化学方法将矿石中的有用矿物分离出来，提高矿石的品位。
2.4 矿石运输和堆放矿石开采和处理后，还需要进行矿石的运输和堆放工作。
常用的矿石运输方式包括卡车运输、输送带运输等，运输设备需要根据矿石的量、距离和坡度等因素进行选择。
矿石堆放是将处理好的矿石按照一定的堆放规则进行堆放，以便于后续的处理和运输。
2.5 环境治理矿床露天开采过程中会产生一定的环境影响，包括土地破坏、水土流失、噪音、粉尘等。
为了减轻和防止这些环境影响，需要进行相应的环境治理工作，如进行水土保持、建设噪音防护设施、喷洒降尘剂等。
3. 矿床露天开采的设备矿床露天开采需要使用一系列的设备来完成开采、处理和运输等工作。
常见的设备包括：•掘进装备：如钻机和挖掘机等，用于开采矿石和挖掘矿井。
《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，
武汉理工大学露天采矿第01章矿床露天开采概论
11
12
1.2 露天开采的基本概念
• 露天开采术语 • 矿床开采的技术特征
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1.2.1 露天开采术语
15
1.2.1 露天开采术语
• 露天采场边帮（顶帮、 底帮、端帮）
• 工作帮 • 工作帮坡面 • 工作帮坡角 • 最终边帮 • 最终帮坡角 • 最终帮坡面
台阶 安全平台 清扫平台 运输平台 工作台阶 非工作台阶 工作平盘
16
封闭圈
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露天矿鸟瞰
18
露天矿鸟瞰
（三维模型）
开采单元及其划分（动画示意图）
• 矿床
deposit
• 矿脉 mineral vein
• 矿石
ore
• 岩石
rock
• 剥离
stripping
• 剥采比 stripping ratio
14
露天开采术语
露天矿山工程 露天矿 露天采场 • 采掘带 • 采区 • 出入沟 • 开段沟
封闭圈 山坡露天矿 凹陷露天矿 • 长露天矿 • 短露天矿 • 上部境界线 • 下部境界线（底部周界） • 开采深度 • 露天开采境界
• 我国非金属矿山中，水泥矿山基本上都采用露天开采 的方式进行，其他矿种采用露天开采达80％以上。
• (为什么露天开采占有如此大的比例呢？)
8
露天开采的优越性
（相对地下开采）
➢ 矿山基建(capital construction )时间短，单位矿石基建 投资小(small investment)
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排土工作 Discharging 露天矿防水与排水 Surface and underground
water
3
矿床露天开采
第 7 章 矿床露天开采境界 Pit limits
第 8 章 矿床露天开拓 Development
第 9 章 露天矿生产能力与采掘进度计划
矿床露天开采
Surface Mining
叶海旺
Dr. Haiwang Ye
资源与环境工程学院 School of Resources and Environmental Engineering
1
2
矿床露天开采
第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章
矿床露天开采概论 Introduction 矿岩松碎工作 Rock fragmentation 采装工作 Mining/Excavating and Loading
mining
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课后参考读物
• （1）李宝祥，金属矿床露天开采，冶金工业出版社，1992 • （2）王青 史维祥，采矿学，冶金工业出版社，2001 • （3）于润仓，采矿工程师手册，冶金工业出版社，2009 • （4）于金吾 李安，现代矿山采矿新工艺、新技术、新设备与强制性标准规
范全书，当代中国音像出版社，2003 • （5）云庆夏，露天采矿设计原理，冶金工业出版社，1995 • （6）陈遵，露天矿设计原理，中南工业大学出版社，1991 • （7）张世雄，矿物资源开发工程，武汉工业大学出版社，2000 • （8）《采矿设计手册》编委会，采矿设计手册，中国建筑工业出版社，
Plan and productivity
第10 章
露天矿边坡稳定性分析与维护
Slope Stability and Protection 第11章电子计算机在露天矿开采中的应用
第12章
Computer Applications 露天转地下开采简介
Surface mining transferring to underground
• 我国非金属矿山中，水泥矿山基本上都采用露天开采 的方式进行，其他矿种采用露天开采达80％以上。
• (为什么露天开采占有如此大的比例呢？)
8
露天开采的优越性
（相对地下开采）
➢ 矿山基建(capital construction )时间短，单位矿石基建 投资小(small investment)
➢ 开采机械化与自动化(mechanization and automation) 程度高，生产规模大(large scale)
1986 • （14）矿业类的科技期刊。
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第1章 矿床露天开采概论
✓1.1 露天开采的地位与特点 ✓1.2露天开采的基本概念 ✓1.3露天矿建设程序和开采步骤
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1.1 露天开采的地位与特点
固体矿物资源开发的方法 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)
intelligence 工艺连续化 Continuous 生产最优化 Optimization 管理科学化 Scientific 开采无害化 Harmless 矿山数字化 Digital
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1.2 露天开采的基本概念
• 露天开采术语 • 矿床开采的技术特征
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1.2.1 露天开采术语
据统计，全世界固体矿物资源年开采总量 约为31010 t，其中约三分之二采用露天开采。
7
• 2000年，对世界639座非燃料固体矿山进行统计，露天 开采的占60％以上，其中，铁矿占90％以上，铝土矿 占98％，黄金矿占67％，有色矿占57％。
• 我国金属矿山露天开采，铁矿占70～80％，铜矿占62 ％，铝土矿占97％，钼矿87％，稀有稀土矿95％；大 型的露天矿山有：德兴铜矿、鞍山齐大山铁矿、南芬 铁矿、首钢水厂铁矿、中铝平果铝土矿等。
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。
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露天开采发展方向
矿山设备大型化（Upsizing ） 操作自动 化 Mechanization ，automation and
➢ 劳动生产率高(high efficiency)，生产成本低(low cost) ➢ 矿石损失与贫化小(loss and depreciation) ➢ 开采条件好，作业较安全(safe)，运行较可靠(reliablbe) ➢ 可调节性强(adjustable)
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露天开采的主要缺点
露天采场和排土场占地面积大，破坏自 然景观和植被。
20
台阶开采要素图解
22
台阶开采程序图解
23
露天采矿场剖面透视图
Hmin
H
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露天采矿场横断面图
Hmin
H
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1.1.2 矿床开采的技术特征
1. 矿岩的技术特征 2. 矿床的技术特征
矿岩的技术特 征包括矿石与废石 的划分，矿石的种 类和矿岩的性质。
矿床的技术 特征主要有矿体 形状，倾角和厚 度。
15
1.2.1 露天开采术语
• 露天采场边帮（顶帮、 底帮、端帮）
• 工作帮 • 工作帮坡面 • 工作帮坡角 • 最终边帮 • 最终帮坡角 • 最终帮坡面
台阶 安全平台 清扫平台 运输平台 工作台阶 非工作台阶 工作平盘
16
封闭圈
17
露天矿鸟瞰
18
露天矿鸟瞰
（三维模型）
开采单元及其划分（动画示意图）
1987 • （9）《采矿手册》编委会，采矿手册，冶金工业出版社，1990 • （10）中国矿业学院主编，露天采矿手册，煤炭工业出版社，1986 • （11）张钦礼，采矿概论，化学工业出版社，2008 • （12）武汉建筑材料工业学院主编，非金属矿床露天开采，中国建筑工业出
版社，1984 • （13）北京有色冶金设计研究总院，采矿设计手册，中国建筑工业出版社，
勘 探
山
阶
建
段
设
项
目
准 备
的
阶
建
段
设
程 序
建 设
阶
段
矿床初探及初步经济评价
扩大试验
制定工业指标
详细勘探 工业试验
项目建议书
矿床详细地质勘探报告
可行性研究及设计任务书
资金筹备
设计基础资料
初步设计
技术设计
设备订货
设计基础资料
施工图设计 施工服务
基建施工
投产服务 29
试车及投产
露天矿设计的主要技术决策
• 露天矿生产规模 • 露天矿采剥方法与开采程序 • 露天矿生产工艺过程及设备类型 • 露天矿开采境界 • 露天矿开拓运输系统 • 总图布置及外部运输
• 矿床
deposit
• 矿脉 mineral vein
• 矿石
ore
• 岩石
rock
• 剥离
stripping
• 剥采比 stripping ratio
14
露天开采术语
露天矿山工程 露天矿 露天采场 • 采掘带 • 采区 • 出入沟 • 开段沟
封闭圈 山坡露天矿 凹陷露天矿 • 长露天矿 • 短露天矿 • 上部境界线 • 下部境界线（底部周界） • 开采深度 • 露天开采境界
• 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
• 开采损失 mining loss
• 矿石贫化 depreciation
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1.3.2 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
2. 露天矿山工程 – 采矿与剥离 – 掘沟与扩帮
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
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1.3 露天矿建设程序和开采步骤
• 露天矿建设程序和设计决策 • 露天矿开采的一般步骤和矿山工程
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1.3.1 露天矿建设程序和设计决策
露天矿从立项建设到建成投产，少 则需要1~2年，多则持续3~5年或更长； 露天矿基建投资可达数亿元。矿山建设 通常经历若干个阶段(勘探、准备、建设)。
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矿