露天矿采剥方法及生产能力
第8章露天矿采剥方法及生产能力资料
比较准确可靠； 缺点： 平面法：绘图和计算工作量大； 横剖面法：端帮的计量困难，走向长度不大的露天
矿的计算误差较大，使用于走向长度大的露天矿。
第二节 露天矿生产剥采比及其均衡
二、生产剥采比的确定方法 （五）生产剥采比的影响因素式分类 ③ 工作线扇形布置 围绕某点的工作线上的推进速度不一致 特点： 设备效率低； 损失贫化大；
应用：矿体特殊的矿山 大型矿体 对损失贫化无要求矿山
第一节 露天矿采剥方法
（1）按工作线的布置形式分类 ④ 工作线环形布置－基建工程量小，使用比较灵活
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第一节 露天矿采剥方法
(2) 但是当矿岩生产能力一定时，能采出矿石量多少取决于生 产采剥比。如果让生产采剥比经常变化，则矿石产量也会随之变 动。矿石产量任意变动对以矿石为原料的厂家如水泥厂、冶炼厂 等企业的生产是不利的，所以要求矿石产量相对稳定。
(3) 矿石生产能力随生产剥采比变化将导致剥采比高峰期就要 大量增加采掘运输设备和人员，高峰期过后又要削减，短期的设 备与人员的变化显然是不经济的。
第一节 露天矿采剥方法
② 陡帮开采结构参数 A、工作帮及工作帮坡角
作业台阶：剥岩帮上有作业台阶和暂不作业的台阶
作业台阶平盘宽度=剥岩带宽度Bs+暂不作业平台宽度b
HL
Nz
pT
Q
式中：Nz ——同时作业的台阶数目，个； vp ——剥岩工作线的水平推进速度，m/a； Ht ——剥岩帮高度，m； L ——采区长度，m； Q ——挖掘机的生产能力，m3/a。
编制生产进度计划和相应作年末采场平面图的目的 在于安排挖掘装载设备的工作面；布置开拓运输线路； 计算矿石品位；保有储备矿量；核实矿山的生产能力； 确定生产剥采比；计算矿山所需的设备等。在作图过程 中考虑了地形地质开采程序等多方面的因素。此时确定 的生产剥采比较准确，是初步设计和施工图阶段确定生 产剥采比的主要手段。 （四）用V =f(P)曲线确定均衡生产剥采比
第8章露天矿采剥方法及生产能力
第二节 露天矿生产剥采比及其均衡
二、生产剥采比的确定方法 （三）编制生产进度计划和作年末采场平面图法
(2) 但是当矿岩生产能力一定时，能采出矿石量多少取决于生 产采剥比。如果让生产采剥比经常变化，则矿石产量也会随之变 动。矿石产量任意变动对以矿石为原料的厂家如水泥厂、冶炼厂 等企业的生产是不利的，所以要求矿石产量相对稳定。
(3) 矿石生产能力随生产剥采比变化将导致剥采比高峰期就要 大量增加采掘运输设备和人员，高峰期过后又要削减，短期的设 备与人员的变化显然是不经济的。
2.横剖面法 实质：在横剖面图上首先绘制出露天开采境界线，开 段沟的位置以及各个开采时期露天矿的工作帮坡线，来 量出矿石和岩石的面积，最后按相应的顺序进行汇总， 并绘制V =f(P)曲线或直接计算剥采比。
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第二节 露天矿生产剥采比及其均衡
（四）用V =f(P)曲线确定均衡生产剥采比 3.优缺点比较 优点： 平面法：能适应矿石品位和矿体埋藏条件的变化，
第二节 露天矿生产剥采比及其均衡
从图中可以看出： 1）图中两条曲线，其中一条表示工作帮坡度φ=0时
的V =f(P)曲线，另一条表示工作帮坡度φ=15o时的V =f(P) 曲线。
2）曲线任何两点的坐标差，例如V 2-V 1、 P 2-P 1 ，
表示露天矿从1水平延深到2水平时采出的岩石量和矿石 量，其直线的斜率则表示生产剥采比。
组合台阶陡帮开采：
tan
nh
露天矿生产能力及采掘进度计划
然后计算可能同时采矿的台阶数目。对于较厚的倾斜矿
体可根据下图中的几何关系计算：
M N0 N0tg cot
N M 0 1tg cot
n N0
M
1
K Bhcot 1tg cot Bhcot
露天矿可能的生产能力为：
AK NW K nK QW K
2）按矿山工程延深速度确定生产能力 露天矿通常用工作线推进速度和矿山工程延深速度两
2）调整方法
调整生产剥采比的基本方法是调整工作台阶间的相互位置， 即改变工作平盘宽度。如下图所示，若将高峰期剥离量的 一部分（∆V1m3）提前，另一部分（ ∆V2m3 ）推后，这样 便削减了剥采比峰值。其减少的剥采比（ ∆nm3/m3）为：
n V1V2 PG
改变工作平盘宽度有一定限度。工作平盘宽度减小后不得 窄于最小工作平盘宽度，加大后应使工作帮保持足够的工 作台阶数目，以满足配置采掘设备的需要。
综上所述，工作帮坡角越大，初期生产剥采比越小。 显然，这对于减少投资、降低初期生产成本、早出 矿、多出矿是有利的。
9.2.2 生产剥采比的调整与均衡
1）问题及意义
矿岩生产能力若固定不变，由公式（9-1）可知，矿 石产量的大小取决于生产剥采比。由于生产剥采比经 常变化，则矿石产量也随之变动。矿石产量的频繁变 动对原矿后续加工生产是不利的，故要求矿石产量相 对稳定。为了保持矿石产量稳定而让矿岩生产能力随 生产剥采比不断变化也不合适，如到剥采比高峰期就 要大量增加生产设备和人员，高峰过后又要裁减，这 种短期的波动显然是不经济的。因此，提出了调整生 产剥采比使之均衡的问题，即让生产剥采比在一定时 期内保持稳定，从而使露天矿的设备和产量也相对稳 定。
某矿设计采用载重 68t的汽车运输，7.6m3挖掘机采装，挖 掘机效率为 120～130万 m3/台年。沿矿体上盘掘开段沟， 向顶、底帮推进，移动坑线推至底帮成固定坑线，出入沟纵 坡为8％～10％，台阶高度12m，沟底宽度30m，最小工作 平盘宽度50m。新水平准备工程当开段沟掘进400m后，边 掘开段沟，边向顶帮扩帮。当扩帮宽度达71m后，又开始下 一水平的掘沟工作。工程布置情况见如下几个图片，各项工 程的进度见课本表9-1。
露天煤矿开采基本知识
露天煤矿开采基本知识目录一、露天煤矿的概念与特点 (2)1. 露天煤矿的定义与分类 (2)2. 露天煤矿的开采方式 (3)3. 露天煤矿的开采效率与经济效益 (5)二、露天煤矿开采流程与工艺 (6)1. 矿床勘探与储量评估 (7)2. 露天开采的规划与设计 (8)3. 开采设备的选型及配置 (10)4. 矿岩挖掘与运输 (13)5. 剥离岩土与物料处理 (14)6. 露天矿山复垦与环境保护措施 (15)三、露天煤矿煤矿资源与环境保护 (16)1. 环境影响评价及其管理 (18)2. 有效控制水土流失和粉尘污染 (19)3. 减少对原生生态系统的破坏 (20)4. 节能减排与可持续发展 (22)四、露天煤矿的技术进步与管理创新 (23)1. 自动化与数字化矿山建设 (24)2. 智能化矿山信息系统 (26)3. 新技术在露天煤矿中的应用 (27)4. 煤矿工程项目管理与质量控制 (28)五、露天煤矿安全生产与员工培训 (29)1. 安全生产法规和标准制定 (31)2. 危险源识别与事故预防 (32)3. 员工职业健康与安全培训 (33)4. 应急救援体系建设与发展 (34)六、露天煤矿的持续性发展与未来趋势 (35)1. 新技术在露天煤矿的应用趋势 (37)2. 经济效益与环境效益平衡的策略 (38)3. 国际露天煤矿发展趋势与经验借鉴 (39)一、露天煤矿的概念与特点露天煤矿是指开采深度小于150米、易于直接采掘、并且地表结构有利于开采的煤炭矿床。
相对地下煤矿，露天煤矿开采方式简单，施工设备规模略大， production 能量高，也更易于实现机械化和自动化。
开采深度浅:主要开采地表附近的煤层，最大开采深度一般不超过150米，有时甚至更浅。
地面剥离:需要移除地表 overlying strata，包括岩石、土壤等，暴露煤炭层。
采矿方式较为集中:采用各种露天开采方法，如开挖、堆推、炸断等，对地域范围相对集中。
第三章露天矿山开采安全
第三章露天矿⼭开采安全第三章露天矿⼭开采安全第⼀节露天矿⼭基本知识⼀、露天矿⼭开采的基本概念露天开采就是从地表直接采出有⽤矿物的开采⽅法。
由露天开采形成的各种矿⼭坑道的总体称为露天矿场。
根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿⼭分为⼭坡露天矿和凹陷露天矿。
开采⽔平位于露天开采境界封闭圈以上的称为⼭坡露天矿，位于露天开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿，如图3-1所⽰。
图3-1 ⼭坡露天矿与凹陷露天矿⽰意图根据开采⽅式的不同，露天开采有⼈⼯开采、机械开采、⽔⼒开采和挖掘船开采。
（⼀）⼈⼯开采主要靠⼈⼒来打眼、装矿和推车。
（⼆）⽔⼒开采是⽤⽔枪射出⾼压⽔流冲采矿⽯并⽤⽔⼒冲运。
此法多⽤于开采松软的砂矿床。
（三）机械开采是⽤⼀定的采掘运设备，在敞露的空间⾥从事采矿作业，并通过露天沟道或地下巷道把矿⽯和岩⽯运出。
（四）挖掘船开采是利⽤挖掘船开采河道中的砂矿床。
⽬前，世界上露天开采的矿物占整个矿物产量的70%，我国铁矿⽯产量的85%由露天开采，建材矿⼭⼏乎全部采⽤露天开采。
⼆、露天采矿场构成要素露天开采形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为采矿场。
（⼀）台阶露天开采时，通常是把矿岩划分成若⼲⽔平分层，⾃上⽽下逐层开采。
在开采中各分层保持⼀定的超前关系，在空间上形成阶梯状，每个阶梯是⼀个台阶，或称阶段。
台阶是露天采矿场的基本构成要素之⼀，是进⾏独⽴采剥作业的单元。
台阶的构成要素如图3-2所⽰。
图3-2 台阶构成要素1－台阶的上部平盘；2－台阶的下部平盘；3－台阶坡⾯；4－台阶坡顶线；5－台阶坡底线；α－台阶坡⾯⾓；h－台阶⾼度台阶的上部⽔平⾯称为台阶的上部平盘，台阶的下部⽔平⾯称为台阶的下部平盘，上下两平盘之间的倾斜⾯称为台阶坡⾯，台阶的上部平盘与坡⾯的交线称为台阶坡顶线，下部平盘与坡⾯的交线称为台阶坡底线，台阶上部平盘与下部平盘之间的垂直距离叫台阶⾼度，台阶坡⾯与下部平盘的夹⾓称为台阶坡⾯⾓。
台阶的上部平盘和下部平盘是相对的，⼀个台阶的上部平盘同时⼜是上⼀个台阶的下部平盘。
露天煤矿土石方剥离工艺工(四)
露天煤矿土石方剥离工艺工法为了满足我国国民经济迅速发展的需要，当矿床赋存条件对开采方式不限制时，应首先采用露天开采。
露天开采比地下开采更易于应用大型生产设备，从而扩大企业的生产能力，提高劳动生产率，缩短基建时间，降低开采成本，提高经济效益。
随着生产设备不断改进，露天矿土石方剥离技术不断成熟，其施工机械化程度和生产效率也得到显著提高。
露天矿土石方；剥离；工艺工法工艺原理本工法施工按照“间断开采工艺”原理，采用单斗挖掘机—卡车开拓运输系统，平行采场斜坡道布置，将剥离物运输至覆盖式多台阶排土场排弃。
遵循先易后难，突出初期效益；综合运距小，生产机具布置容易的地段；便于采区衔接，有利于后续工程施工的原则，沿布置工作线，依次推进，保证剥离任务的完成。
一、工艺工法特点1.施工设备配套简单，工艺易操作，易推广，集中强化开采，速度快。
2.工艺流程清晰，容易操作和掌握，质量容易控制，在施工机具充足的条件下可分段施工，不受场地限制，能够加快施工速度。
3.施工空间大，可以引入大型施工机械多作业面平行施工，工效高。
4.在地质结构复杂多变的露天矿土石方剥离过程中，便于及时的调整施工方法，进度稳定，工期保障性强。
二、适用范围本工法适用于任意地形条件的露天矿，并且采用自卸汽车运输，运距不超过3公里，修建铁路不经济，要求分采、分运的露天矿。
三、主要引用标准《露天煤矿工程设计规范》（GB50197-94）；《露天煤矿工程施工及验收规范》（GB50175-93）；设计图纸、合同文件的相关要求。
四、施工方法露天煤矿土石方剥离是按照设计要求采用大型设备挖掘、爆破等手段把覆盖在煤层上面的土层、岩石等覆盖层根据不同厚度分层与煤层剥离开，将土层、岩石等剥离物用大型装载运输设备运到排土场进行排弃（称之为外排），使煤层外露后进行开采，并依次向前推进。
对于大型露天煤矿分期施工的，前期剥离完成的露天煤矿后面紧跟进行煤矿开采，将后期开发煤层的剥离物排弃至开采完的煤坑内（称之为内排）。
露天开采要点
1要求基础数据最多，而且数据来源不尽可靠，计算繁琐
2受产品价格的影响，而目前某些金属产品价格背离其实际价值。
本法适用于露天与地下开采的回收率和贫化率有显著差别且资源稀缺，价值很高的矿床，要求产品价格与价值背离不大，价格稳定，多用于初步设计从前阶段及现行生产的矿山中。
一、 价格法
分区开采：指对走向长度比较长，或开采范围比较大的露天矿，在平面上划分若干个开采区域，根据每个区域的开采条件和生产需要，按一定顺序，逐步建立或轮流使用露天矿山工程和工作线进行开采，从而达到减少基建工程量和前期生产剥采比的目的。
陡帮开采：1工作帮台阶轮流开采
2工作帮台阶分组轮流开采3台阶电铲尾随开采4并段爆破、分段采装
采用合理的开拓方式、开采程序和延伸方向，确保经济、合理安全的开发露天矿山
选择适合本矿条件和特点的剥采方法及开采技术参数，特别是工作面参数和两级矿量指标
加陡工作帮坡角，采用陡帮开采在可能的情况下尽量将部分岩石推迟剥离争取时间上的利益
意义：有利于生产剥采比的洪峰值，使露天矿的剥岩和矿石生产趋于稳定，因而可充分利用设备、人员及生活福利设施，有利于减少基建工程量和基建投资，缩短了露天矿的基建、投产和达产时间
某些只能用露天开采的矿床（如白云石矿、石灰石，砂矿床，含硫高燃矿）就不能用地下开采与之对比，而采用价格法，其基本原则是，使露天开采的单位产品成本不高于产品的销售价格，保证矿山的亏损。
平硐流经开拓
评价：适用于地形复杂：高差较大，坡度较慢，矿体在地面标高以
上露天矿。（攀钢、兰尖铁矿、本钢南芬，鞍钢乔夫山，石灰石矿最多）
二、短露天矿境界剥采比的计算，对于走向长度小的短露天矿，为了更好地考虑端帮岩石量的影响，往往用平面图来计算境界剥采比。
露天矿采剥方法及生产能力
露 天 采 剥 方 法 及 生 露产 天能 矿力 采 剥 方 法
※缺点： ⑴ 在一定的矿山技术条件下，矿岩的内部运距较大; ⑵ 当工作线从下盘向上盘推进时，损失和贫化较大，基 建剥岩量较大。
⒉ 工作线横向布置的采剥方法 露天矿采剥工作线垂直矿体走向布置，沿矿体走向
移动。 如图13—2所示。
2020年10月16日
⒈ 工作线纵向布置的采剥方法
露天矿的采剥工作线
沿矿体走向布置，垂直
矿体走向移动.
如图13—1所示。
纵向采剥时，开段沟一 般沿矿体走向布置。
图13—l 纵向采剥方法
2020年10月16日
矿物资源工程专业主干课程
2
※ 优点： ⑴ 有利于发挥设备效率，同时工作的台阶数可以减少。 ⑵有利于减少矿石的损失、贫化和剔除走向夹石。
矿物资源工程专业主干课程
3
开段沟可以布置在境界中的任何一个地方，并垂直 矿体走向开挖，形成初始工作线，然后从一端向另一 端，或从中间向两端推进。
露 天 采 剥 方 法 及 生 露产 天能 矿力 采 剥 方 法
※优点：在一定的矿山技术条件下可以减少露天矿的基 建工程量，减少采场内部运距和掘沟工程量等。
15°还是30°，生产剥 采比的变化都是由小到 大，再由大变小。
图13—14 分别按15°及30° 生产时生产剥采比的变化
及
及其与分层剥采比、 境界
其 均
剥采比的对比
衡 2020年10月16日
矿物资源工程专业主干课程
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⒉ 露天开拓沟道的位置 图13—15表示一个开采急倾斜矿体的凹陷露天矿。
露 天 采 剥 露方 天法 矿及 生生 产产 采能 剥力 比 及 其 均 衡
面线路的连接点移动。 如图13—3所示。
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缺点：采掘设备上下调动频繁，运输道路工程量大，辅助 工程量大，管理工作严格。
2、答：露天矿采剥进度计划的内容包括：采剥进度计划 表、具有年末位置线的分层平面图、露天采矿场年末开采 综合平面图、产量逐年发展图表。
2009-1⑤1-4 采运设备的规格越大，台阶依次或分组轮流开采13;
1、按工作线布置形式可将露天矿采剥方法分为哪几种？ 什么叫陡帮开采？有哪几种陡帮开采的作业方式？试述陡 帮开采的优缺点。
2、露天矿采剥进度计划包括哪些内容？
3、 阅读相关文献资料（或学术论文）解释为什么要对生 产剥采比进行均衡？如何均衡？
金属矿床露天开采 • 第5章 露天矿采剥方法及生产能力
Ⅰ 露天矿采剥方法
4. 陡帮开采评价 优点： ①基建量和投资少，投达产快 ②延缓剥离，减小开采期间生产剥采比，利于均衡 ③减少最终边坡的暴露时间和维护费用 缺点： ④设备调动频繁，影响生产能力 ⑤运输线路工程量大，修筑、维护费用高 ⑥管理工作复杂，上下台阶之间要协调配合 应用： ①倾斜和急倾斜矿体；②覆盖岩层厚度大的矿体； ③矿体形状上小下大； ④剥离洪峰期和洪峰期以前
1、答：露天矿采剥方法有：工作线纵向布置的采剥方法， 工作线横向布置的采剥方法，工作线扇形布置的采剥方法 和工作线环形布置的采剥方法。
陡帮开采是在工作帮上部分台阶作业，部分台阶暂不作业， 使工作帮坡角加陡，以推迟部分岩石的剥离。
陡帮开采的作业方式有工作帮台阶依次轮流开采，工作帮 台阶分组轮流开采，台阶尾随开采并段爆破分段采装作业。
3、答： 生产剥采比的变化会影响矿石产量，为了保证在 一定时期内矿石产量的相对稳定，应调整生产剥采比，使 生产剥采比均衡。