露天采礦

露天采礦中國(guó)發(fā)展

中國(guó)金屬礦開(kāi)采歷史悠久，3000年前就開(kāi)始鑿井開(kāi)采銅礦，2000多年前己有較規(guī)范的開(kāi)采技術(shù)。但近代，中國(guó)金屬礦開(kāi)采技術(shù)長(zhǎng)期處于停滯落后狀態(tài)，礦山生產(chǎn)基本是靠手工作業(yè)，直到20世紀(jì)50年代以后金屬礦采礦技術(shù)才得以迅速發(fā)展。特別是近幾十年來(lái)，中國(guó)全面地開(kāi)展了各種現(xiàn)代化采礦工藝和技術(shù)的科技攻關(guān)研究，在露天陡幫開(kāi)采、間斷—連續(xù)開(kāi)采、階段大直徑深孔采礦、分段中深孔采礦、機(jī)械化分層采礦、自然崩落采礦、溶浸采礦、高效率礦山充填、巖體支護(hù)與加固、礦山防治水、露天成套采礦裝備和井下成套采礦裝備等方面均取得了重大成就因而使我國(guó)金屬礦采礦技術(shù)水平迅速提高，有力地促進(jìn)了金屬礦開(kāi)采工業(yè)的發(fā)展。

露天采礦取得成就

露天開(kāi)采是人類(lèi)使用礦物最早出現(xiàn)的開(kāi)采方式，最初是開(kāi)采礦床的露頭和淺部富礦。19世紀(jì)末使用動(dòng)力挖掘機(jī)以來(lái)，露天開(kāi)采技術(shù)迅速發(fā)展，露天礦的規(guī)模越來(lái)越大。

近代重大的成就有：

①出現(xiàn)了大型剝離倒堆設(shè)備,機(jī)械鏟和索斗鏟的最大鏟斗容積(斗容)已分別達(dá)到137.5m³和168m³，最大的美國(guó)賓厄姆(Bingham)露天銅礦采剝總量曾達(dá)494242t/d。

②以輪斗鏟、鏈斗鏟、帶式輸送機(jī)、排土橋和懸臂排土機(jī)等設(shè)備組成的連續(xù)開(kāi)采工藝的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，輪斗鏟的理論生產(chǎn)能力高達(dá)240000m³/d，排土橋理論運(yùn)輸能力高達(dá)25600m³/h,跨度272.5±13.5m，采高60m。

③完善了適應(yīng)性較強(qiáng)的間斷開(kāi)采工藝和設(shè)備，包括鉆孔直徑達(dá)380～444mm的大型高效率牙輪鉆機(jī)；可在現(xiàn)場(chǎng)混制廉價(jià)炸藥和防水炸藥的裝藥車(chē)；大區(qū)微差爆破和擠壓爆破技術(shù)；機(jī)械鏟、液壓鏟和前裝機(jī)的斗容分別達(dá)22～34m³、22～30m³和23m³;電機(jī)車(chē)的自重達(dá)150t,牽引機(jī)組粘重360t,自翻車(chē)載重180t，自卸汽車(chē)載重 154～318t；以及相應(yīng)的推土機(jī)、移道機(jī)、平路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等。

④發(fā)展了間斷挖掘設(shè)備配以移動(dòng)式和半移動(dòng)式破碎機(jī)與帶式輸送機(jī)構(gòu)成的硬巖半連續(xù)生產(chǎn)工藝。破碎機(jī)能力達(dá)4000m³/h等。

用一定的開(kāi)采工藝，按一定的開(kāi)采順序，剝離巖石、采出礦石的方法。露天開(kāi)采工藝，按作業(yè)的連續(xù)性，分間斷式、連續(xù)式和半連續(xù)式，見(jiàn)附表。間斷式開(kāi)采工藝適用于各種地質(zhì)礦巖條件；連續(xù)式工藝勞動(dòng)效率高，易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，但只能用于松軟礦巖；半連續(xù)式工藝兼有以上兩者的特點(diǎn)，但在硬巖中，需增加機(jī)械破碎巖石的環(huán)節(jié)。開(kāi)采順序是采礦和剝離在時(shí)間和空間上的相互配合。

按礦床分布情況，大體有兩類(lèi)采礦方法：

露天采礦平緩礦床的采礦方法

適用于傾角一般小于12°的平緩礦床。 倒堆采礦法 剝離物用機(jī)械鏟或索斗鏟直接向前一采掘帶采空區(qū)倒堆，采礦工作面緊隨剝離工作面推進(jìn)。在相同情況下，機(jī)械鏟的重量約為索斗鏟的1.8倍,因此剝離高臺(tái)階時(shí)，多用索斗鏟。剝離更高的臺(tái)階可采用二次或多次倒堆。方案有一臺(tái)機(jī)械鏟配合一臺(tái)索斗鏟、二臺(tái)索斗鏟互相配合或僅用一臺(tái)索斗鏟兼作二次倒堆等。

剝離物用排土橋、懸臂排土機(jī)循垂直于工作線方向運(yùn)往采空區(qū)，剝離臺(tái)階與采礦臺(tái)階推進(jìn)的空間關(guān)系也受運(yùn)輸設(shè)備規(guī)格的限制，但不如倒堆采礦法那樣嚴(yán)格。本法可適應(yīng)更大的剝離厚度,民主德國(guó)的AFB-60型排土橋的可剝離厚度為60m。

縱運(yùn)采礦法 剝離物沿工作線,繞過(guò)端幫,縱向運(yùn)往采空區(qū)。本法不受采、運(yùn)設(shè)備規(guī)格和剝離巖石厚度的限制,有較大靈活性。適用于單斗-機(jī)車(chē)車(chē)輛、單斗-(破碎機(jī))帶式輸送機(jī)、單斗-汽車(chē)、輪斗-機(jī)車(chē)車(chē)輛-帶式輸送機(jī)等多種工藝。

上述各方法的經(jīng)濟(jì)效果，通常以倒堆法最優(yōu)，橫運(yùn)法次之，縱運(yùn)法最差。但適用的剝離厚度則相反。當(dāng)剝離厚度大時(shí)，可在下部臺(tái)階用倒堆法或橫運(yùn)法，上部用縱運(yùn)法。為縮短運(yùn)距，可將礦田劃分為若干采區(qū)，按一定順序開(kāi)采，把剝離物排往本采區(qū)或前一采區(qū)的采空區(qū)。

露天采礦傾斜礦床的采礦方法

基本上把剝離物運(yùn)往外排土場(chǎng)，僅當(dāng)采掘工作達(dá)到終了深度后，才能利用采空區(qū)內(nèi)排。工作線的布置方式，基本有沿礦體走向布置和垂直礦體走向布置。

初始位置和推進(jìn)方向的選擇，應(yīng)綜合考慮礦床的地形地質(zhì)條件、生產(chǎn)能力、運(yùn)輸方式、基建剝離量和生產(chǎn)剝采比的均衡等因素。傾斜礦床的生產(chǎn)剝采比在開(kāi)采中是變化的。為了減少基建剝離量和推遲剝離高峰，平衡生產(chǎn)剝采比，改善經(jīng)濟(jì)效果，可以采取以下措施加陡工作幫坡角。

組合臺(tái)階 用一臺(tái)設(shè)備順序采掘一組相鄰的臺(tái)階，僅在采掘臺(tái)階上設(shè)工作平臺(tái)（圖1），也可有其他方式。

橫采掘帶 汽車(chē)運(yùn)輸?shù)臋M向采掘帶，相鄰臺(tái)階尾隨采掘，工作線橫向布置,縱向推進(jìn)（圖2）。任一橫斷面上只有一個(gè)工作平臺(tái)，每一臺(tái)階可設(shè)1～2臺(tái)采掘設(shè)備。與組合臺(tái)階相比，本法可布置較多的采掘設(shè)備。 露天采礦方法

露天采礦方法

分區(qū)分期開(kāi)采 走向較長(zhǎng)或面積較大的礦床，實(shí)行分區(qū)分期開(kāi)采，優(yōu)先開(kāi)采礦體厚、品位高、覆蓋薄和剝采比小的區(qū)域。

世界固體礦產(chǎn)總量中,約有2/3用露天開(kāi)采。中國(guó)可供露天開(kāi)采的礦產(chǎn)資源豐富。平朔、霍林河、伊敏河、準(zhǔn)格爾、元寶山、昭通等地的煤田，鞍山、本溪、冀東、攀西等地區(qū)的鐵礦,德興、永平的銅礦,以及其他化工、建筑材料等,均有數(shù)以?xún)|噸計(jì)的儲(chǔ)量可供露天開(kāi)采。

“連續(xù)表層采礦工藝”即通過(guò)露天采礦機(jī)（也叫硬巖破碎機(jī)）來(lái)挖掘和破碎表層礦石，是傳統(tǒng)爆破工藝的“精細(xì)、可控”的替代方案。

視頻：露天采礦機(jī)施工視頻優(yōu)酷網(wǎng)

露天采礦機(jī)的應(yīng)用——泰斯美克露天采礦機(jī)《礦業(yè)裝備》雜志

露天采礦，指的是從敞露地表的采礦場(chǎng)采出有用礦物的過(guò)程。露天與地下開(kāi)采相比，優(yōu)點(diǎn)是資源利用充分、回采率高、貧化率低，適于用大型機(jī)械施工，建礦快，產(chǎn)量大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低，勞動(dòng)條件好，生產(chǎn)安全。

但需要?jiǎng)冸x巖土，排棄大量的巖石，尤其較深的露天礦，往往占用較多的農(nóng)田，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用較高，故初期投資較大。此外，露天采礦，受氣候影響較大，對(duì)設(shè)備效率及勞動(dòng)生產(chǎn)率都有一定影響。

露天采礦流程

露天采礦作業(yè)主要包括穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸和排土。露天采礦的順序是采礦和剝離在時(shí)間和空間上的相互配合，這四項(xiàng)工作的好壞及它們之間的配合如何，是露天采礦的關(guān)鍵。

1、穿孔爆破是在露天采場(chǎng)礦巖內(nèi)鉆鑿一定直徑和深度的定向爆破孔，以炸藥爆破，對(duì)礦巖進(jìn)行破碎和松動(dòng)。穿孔設(shè)備主要有沖擊式鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)和牙輪鉆機(jī)等，多用銨油炸藥、漿狀抗水炸藥和乳化炸藥及粒狀乳化炸藥。

2、采裝工作是用人工或機(jī)械將礦巖裝入運(yùn)輸設(shè)備，或直接卸到指定地點(diǎn)的作業(yè)。常用的設(shè)備是挖掘機(jī)（有多斗和單斗兩類(lèi)）、輪斗鏟和前端式裝載機(jī)，廣泛采用的為單斗挖掘機(jī)。

3、運(yùn)輸工作是將露天采場(chǎng)的礦、巖分別運(yùn)送到卸載點(diǎn)（或選礦廠）和排土場(chǎng)，同時(shí)把生產(chǎn)人員、設(shè)備和材料運(yùn)送到采礦場(chǎng)。主要運(yùn)輸方式有鐵路、公路、輸送機(jī)、提升機(jī)，還有水力運(yùn)輸和用于崎嶇山區(qū)的索道運(yùn)輸。選擇運(yùn)輸方式必須綜合考慮地形、地質(zhì)、氣候條件，露天礦生產(chǎn)能力，開(kāi)采深度，礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)等，經(jīng)過(guò)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定合理的運(yùn)輸方式。

4、排土工作系指從露天采場(chǎng)將剝離覆蓋在礦床上部及其周?chē)拇罅勘硗梁蛶r石，運(yùn)送到專(zhuān)門(mén)設(shè)置的場(chǎng)地（如排土場(chǎng)或廢石場(chǎng)）進(jìn)行排棄的作業(yè)。排土方法依其排土設(shè)備的不同，分為推土犁推土、推土機(jī)排土、前裝機(jī)排土和拖拉鏟運(yùn)機(jī)或索斗鏟排土等。推土場(chǎng)應(yīng)選擇在盡量靠近采礦場(chǎng)，少占農(nóng)田的位置，有條件的應(yīng)放置在山谷、洼地處，注意環(huán)境保護(hù)和造田、還田。

露天采礦技巧

露天開(kāi)采當(dāng)?shù)V體埋藏較淺或地表有露頭時(shí)，應(yīng)用露天開(kāi)采最為優(yōu)越。隨著開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展，適于露天采礦的范圍越來(lái)越大，可用于開(kāi)采低品位礦床和某些地下開(kāi)采過(guò)的殘礦。

露天采場(chǎng)內(nèi)的礦巖通常劃分為一定高度的分層，每個(gè)分層構(gòu)成一個(gè)臺(tái)階，以進(jìn)行剝離和采礦。生產(chǎn)過(guò)程由礦巖松碎、采裝、運(yùn)輸和卸載（卸礦和排土）組成。較松散的礦巖可用不經(jīng)破碎，直接用采裝設(shè)備挖掘。

對(duì)平緩礦床（一般礦層傾角小于12°）采用倒堆、橫運(yùn)或縱運(yùn)采礦法。對(duì)于傾斜礦床采用組合臺(tái)階、橫采掘帶或分區(qū)分期開(kāi)采的方法。

通常以倒堆法最優(yōu)，橫運(yùn)法次之，縱運(yùn)法最差。但適用的剝離厚度則相反。當(dāng)剝離厚度大時(shí)，可在下部臺(tái)階用倒堆法或橫運(yùn)法，上部用縱運(yùn)法。為縮短運(yùn)距，可將礦田劃分為若干采區(qū)，按一定順序開(kāi)采，把剝離物排往本采區(qū)或前一采區(qū)的采空區(qū)。

露天采礦的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，構(gòu)成多環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。為使系統(tǒng)整體最優(yōu)化，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)、運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程等，來(lái)研究上述技術(shù)和管理問(wèn)題。

露天開(kāi)采的主要技術(shù)有：①見(jiàn)露天開(kāi)采境界；②露天礦邊坡穩(wěn)定；③開(kāi)采工藝；④開(kāi)采程序（見(jiàn)露天采礦方法）；⑤露天礦開(kāi)拓(見(jiàn)礦床露天開(kāi)拓)；⑥疏干排水（見(jiàn)礦山排水，礦床疏干）；⑦礦山環(huán)境保護(hù)，礦山土地復(fù)用；⑧露天開(kāi)采生產(chǎn)調(diào)度。

剝采比：剝離量與采礦量的比值。露剝采比是衡量露天開(kāi)采經(jīng)濟(jì)效果的重要指標(biāo) (單位是m³/m³、m³/t)。天開(kāi)采需剝離大量土巖，以揭露礦體。

山坡露天礦：根據(jù)地形，采場(chǎng)在上部境界封閉圈以上的部分稱(chēng)，最深的露天礦采深已達(dá)800m。

凹陷露天礦：根據(jù)地形，封閉圈以下的部分稱(chēng)凹陷露天礦。

采掘帶：臺(tái)階開(kāi)采時(shí)劃分為一定寬度的條帶。

采掘工作面：在采掘帶中，進(jìn)行采掘作業(yè)的部分

采掘工作線：具備采運(yùn)條件的采掘帶。

工作臺(tái)階：具有正常采掘條件的臺(tái)階。

工作幫：由若干工作臺(tái)階組成的露天礦邊幫。

工作平盤(pán)：為進(jìn)行正常生產(chǎn)，工作臺(tái)階需有足夠的寬度，以布置穿孔、爆破、采礦、運(yùn)輸設(shè)備，構(gòu)成的工作平臺(tái)。

工作幫坡角：假想平面和水平面的夾角稱(chēng)工作幫坡角。

非工作幫：指的是不進(jìn)行礦山作業(yè)的露天礦邊幫。非工作幫上常設(shè)置供運(yùn)輸用的運(yùn)輸平臺(tái)、截?cái)r塊石滾落的安全平臺(tái)和清掃滾落塊石的清掃平臺(tái)。非工作幫常是露天采場(chǎng)開(kāi)采結(jié)束時(shí)的最終邊坡或最終邊幫。

上部境界線：非工作幫與地表的交線。

下部境界線：非工作幫與露天礦底面的交線。

最終邊坡角：通過(guò)上部境界線和下部境界線的假想斜面和水平面的交角。2100433B

露天采礦機(jī)是由裝在滾筒周邊的截齒破落剝離物或礦產(chǎn)品，將其收集并用機(jī)身上的輸送機(jī)裝載的一種連續(xù)式露天采礦機(jī)械。

中文名稱(chēng)

露天采礦機(jī)

英文名稱(chēng)

surface miner

定　　義

由裝在滾筒周邊的截齒破落剝離物或礦產(chǎn)品，將其收集并用機(jī)身上的輸送機(jī)裝載的一種連續(xù)式露天采礦機(jī)械。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級(jí)學(xué)科），礦山機(jī)械工程（二級(jí)學(xué)科），露天采礦機(jī)械（三級(jí)學(xué)科）

露天采礦技術(shù)出版發(fā)行

據(jù)2019年2月5日中國(guó)知網(wǎng)顯示，《露天采礦技術(shù)》共出版文獻(xiàn)5561篇。

據(jù)2019年2月5日萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)顯示，《露天采礦技術(shù)》共載文4356篇，基金論文153篇。

露天采礦技術(shù)收錄情況

《露天采礦技術(shù)》是中國(guó)期刊網(wǎng)、《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）》、萬(wàn)方數(shù)據(jù)-數(shù)字化期刊群、中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)全文收錄期刊，中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)的來(lái)源期刊，2014年開(kāi)始被美國(guó)《化學(xué)文摘》收錄，2016年被“超星期刊域出版平臺(tái)”全文收錄。

露天采礦技術(shù)影響因子

據(jù)2019年2月5日中國(guó)知網(wǎng)顯示，《露天采礦技術(shù)》總被下載345715次、總被引10990次、（2018版）復(fù)合影響因子為0.104、（2018版）綜合影響因子為0.068。

據(jù)2019年2月5日萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)顯示，《露天采礦技術(shù)》被引量為6827、下載量為59696；據(jù)2015年中國(guó)期刊引證報(bào)告（擴(kuò)刊版）來(lái)源數(shù)據(jù)顯示，該刊影響因子為0.27，在全部統(tǒng)計(jì)源期刊（6735種）中排第4606名，在礦業(yè)工程類(lèi)（70種）中排第50名。

露天采礦技術(shù)榮譽(yù)表彰

2002年，《露天采礦技術(shù)》獲應(yīng)用《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤(pán)版）》檢索與數(shù)據(jù)規(guī)范優(yōu)秀獎(jiǎng)。

1　緒論

1．1　露天采礦的重要地位

1．2　露天采礦的歷史沿革

1．3　露天采礦的技術(shù)進(jìn)步

1．4　露天采礦的發(fā)展前景

2　露天開(kāi)采概念、方法及程序

2．1　露天開(kāi)采基本概念

2．2　主要露天采礦工藝

2．3　露天礦床開(kāi)采的主要礦巖指標(biāo)

2．4　露天礦設(shè)計(jì)與建設(shè)簡(jiǎn)述

本章習(xí)題

3　露天開(kāi)采境界

3．1　概述

3．2　經(jīng)濟(jì)合理剝采比

3．3　剝采比的表示與計(jì)算方法

3．4　露天開(kāi)采境界的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3．5　露天開(kāi)采境界的設(shè)計(jì)方法

3．6　分期開(kāi)采境界設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

3．7　露天開(kāi)采境界計(jì)算機(jī)優(yōu)化算法

本章習(xí)題

4　露天礦采剝方法與程序

4．1　概述

4．2　合理開(kāi)采順序確定

4．3　露天礦采剝方法

4．4　露天轉(zhuǎn)地下采礦

本章習(xí)題

5　礦床開(kāi)拓

5．1　概述

5．2　公路運(yùn)輸開(kāi)拓

……

6　穿孔爆破

7　礦巖采裝

8　露天礦運(yùn)輸

9　排巖工藝

10　露天礦防排水

11　露天礦生產(chǎn)剝采比及其均衡

12　露天礦生產(chǎn)能力與采掘進(jìn)度計(jì)劃

13　現(xiàn)代信息技術(shù)在露天礦山的應(yīng)用示例

參考文獻(xiàn)2100433B