露天采矿边境的确定Word文档格式.docx

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在金属矿开采设计过程中，可能遇到以下三种情况：

（1）.矿床全部适合用地下开采；

（2）.矿床全部适合用露天开采；

（3）.矿床上部适合用露天开采而下部用地下开采。

对于后两种情况，都要求合理确定露天开采的最终界线，即露天开采境界。

露天开采境界由露天采矿场的底部周界、最终边坡及开采深度三个要素组成。

确定露天开采的境界，就是合理确定开采深度、底部周界和露天矿最终边坡角。

确定合理的露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作。

她不仅关系到露天矿的可采矿量、剥离岩量、生产能力、开采年限等主要技术指标，而且也影响到矿床开拓及总图运输，从而对整个矿床开采的经济效果生产深远的影响。

在确定露天开采境界时，往往要受到下列因素的影响：

（1）.自然因素，包括矿床埋藏条件、矿岩物理力学性质、工程水文地质等；

（2）.经济因素，包括基建期限和投资、矿石成本、损失和贫化、达产情况；

（3）.组织技术因素，包括地面建筑物、铁路、河流等对划定开采境界限制等。

对这些因素的影响，应该针对不同矿床条件，进行具体分析，分清主次、时间和条件，并作综合全面考虑。

还应该看到，随着科学技术发展和露天开采经济效果的改善，已经确定的露天开采境界也不是一成不变的，也有扩大的可能。

在设计露天开采境界时，主要是按经济因素来确定。

反映露天开采经济条件的重要指标是剥采比。

剥采比的含义是指露天开采中每采出一定单位的有用矿物所需要剥离的岩石量。

随着露天开采境界的变化，可采出的矿石和所需剥离岩石量也相应变化。

因此，可以通过剥采比与开采境界的相互关系，来合理确定露天开采境界。

2.2确定露天开采境界的原则

露天开采境界确定的原则有以下几点：

（1）.圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比；

（2）.要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天开采的优越性；

（3）.所圈定的露天采矿场的帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产；

（4）.用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大，服务年限太长时，应按矿山一般服务年限确定初期露天开采的深度；

（5）.下列情况可适当扩大露天开采境界：

按境界剥采比不大于经济合理剥采比圈定露天开采境界后，境界外余下的工业矿量不多，经济上不宜再用地下开采；

矿石和围岩稳固性差，水文地质条件复杂，水量大，矿石和围岩有自燃危险等，在安全上和技术上不适合于地下开采；

（6）.下列情况可适当缩小露天开采境界

开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物、河流和铁路干线等需要保护或难于迁移至露天采场影响范围之外；

（7）.当矿体极不规则，沿倾向厚度变化大，矿体上部覆盖层较厚或地形复杂（如境界内有孤立山头等）时，用境界剥采比不大于经济合理剥采比初步确定境界后，再用平均剥采比进行校核；

（8）.如果基建剥离量大，初期生产剥采比大，则需进行综合技术经济比较，以确定用露天或地下开采；

（9）.对于特厚的剥采比很小的矿床，有时要根据勘探程度及服务年限确定露天开采境界，而不应该按境界剥采比确定开采境界。

如硅石、白云石、石灰石及特厚巨大的铁矿床，主要是根据服务年限和勘探程度确定合理的开采深度

2.3影响露天开采境界的主要因素

影响露天开采境界的主要因素有：

（1）.自然因素。

包括矿床埋藏情况、矿岩性质、地形、工程地质和水文地质以及矿石品位；

（2）.技术组织因素。

包括技术水平、装备水平及道路情况；

（3）.经济因素。

包括基建投资、基建时间和达产时间、矿石的开采成本和销售价格，开采过程中矿石的贫化和损失，以及国民经济发展需要等。

2.4露天开采境界确定的主要程序及主要参数的确定

2.4.1开采深度的确定

在地质剖面图上，按境界剥采比不大于经济合理剥采比（即

）的原则确定合理开采深度，其步骤为：

（1）.在各横剖面图上初步确定露天开采深度

1）.根据矿岩硬度系数f=9～11，初选最终边坡角为45°

[2]；

2）.在各横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案；

3）.针对各个方案，用面积法计算其境界剥采比

；

4）.将各方案的境界剥采比

与开采深度H绘成关系曲线，再画出代表经济合理剥采比的水平线，两线交点的横坐标H，就是所要求的开采深度，见图3-1。

图3-1开采深度确定

（2）.在地质纵剖面图上调整露天矿底部标高

在各个地质横剖面图上初步确定了开采深度后，由于各剖面的矿体厚度和地形变化不等，所得开采深度不一。

将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各点，得出一条不规则的折线。

然后按照使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并且让剥采比尽可能小的原则把地平面调整到同一标高。

经过比较各个勘探线剖面图的矿体分布数据，按照设计任务书，确定开采最低标高为460m，根据地形地质图，确定最大开采深度为290m。

2.4.2露天矿最小底宽的确定

露天矿最小底宽应该按照采装和运输设备的规格确定，一般不得小于开段沟的宽度，以保证矿山才工程正常发展。

露天采场最小底宽可以取决于用设计推存值（见表18-1），或按下列公式计算。

表18-1露天采场底部最小宽度

运输方式

转载设备

运输设备

最小底宽/m

铁路运输

1m3以下挖掘机

1m3挖掘机

4m3挖掘机

6-12m3挖掘机

窄轨机车（600mm轨距）

窄轨机车（762mm、900mm轨距）

标准轨道机车

标准规定机车

10

12

16

20

公路运输

7t自卸式汽车

10-32t汽车

100-154t汽车

16

20

30

铁路运输时（参考图17-25、图17-26），计算式为：

Bmin=2RWH+T+3e-h1cot

（平装车时）

Bmin=2RWH+2e–2h1cot

（上装车时）

式中Bmin-----露天矿最小底宽，m；

RWH------挖掘机尾部回转半径，m；

T-------运输设备最大宽度，m；

e-------挖掘机、车辆和台阶坡面三者之间的安全距离，m；

h1--------挖掘机的底盘高度，m；

------台阶坡面角，（。

）。

应当指出；

在露天矿底，当矿体水平厚度小于最小底宽时，露天矿底平面按最小底宽绘制；

当矿体水平厚度远大于最小底宽时，也以最小宽绘制底平面。

因为按露天开采经济效果最大原则，这样选定可使采矿量可靠，并减少误差影响。

2.4.3最小底宽

露天矿最小底宽：

采用回返式调车时，最小底宽为

（3-1）

式中：

——汽车最小转弯半径，m；

——汽车宽度，m；

——汽车距边坡的安全距离，m。

代入数据，得：

<

30m,取

30m。

2.4.4储量计算及服务年限的确定

（1）.根据最小底宽和选取的最终边坡角计算所圈定的矿石储量，储量计算公式为：

（3-2）

——矿石体积，m3；

——矿岩容重，t/m3。

（2）.采用垂直断面法计算储量

1）.计算原则为[1]：

①当两相邻对应断面面积之差与大面积之比小于40%时，即

时，采用梯形公式计算体积：

（3-3）

②当两相邻对应断面面积之差与大面积之比大于40%时，即

时，采用截锥体积：

（3-4）

③当一个断面向一端作楔形时，采用楔形公式计算体积：

（3-5）

④当一个断面向一端作点时，采用锥形公式计算体积：

（3-6）

以上各式中：

－矿体体积；

S1－面积大者的面积；

S2－面积小者的面积；

Ｌ－勘探线之间的距离；

从地形地质图中量得L=100m。

2）.各勘探线间分段体积及矿量计算

上边界—7：

则

=860199m3；

7－5：

因

，则

=2598496.8m3；

5－3：

=2524020.0m3；

3－1：

2316649.5m3；

1－0：

=1983568.8m3；

0－2：

665799.5m3；

2－下边界：

=233332.7m3。

=11182066m3；

=35782611t。

各勘探线范围矿石体积及矿石重量见表3-1。

表3-1各勘探线范围矿石体积及矿石重量

勘探线范围

体积/m3

矿量/t

上边界—7

860199

2752637

7－5

2598496.8

8315190

5－3

2524020.0

8076864

3－1

2316649.5

7413278

1－0

1983568.8

6347420

0－2

665799.5

2130558

2－下边界

233332.7

746664.6

合计

11182066

35782611

该矿山生产能力为250万t/a，故服务年限N=35782611

2500000=14.31年，最终确定服务年限为15年。

2.4.5露天矿的边坡结构和最终边坡角的确定

露天矿的最终边坡角，对剥离采比有很大的影响。

如果其他条件不变，边坡角度每增加1度，则沿边坡每米长度的剥离量相应要减少很多。

所以边坡角尽可能大一些，但不能超过安全技术条件的允许范围，否则会造成滑坡或塌方等事故。

确定露天矿边坡角时，应全面考虑各种因素对边坡帮稳定性影响。

从安全条件考虑，就是要能保证边坡的稳定。

从技术条件考虑，就要满足矿山的开采和运输的需要。

根据正常的生产需要，露天矿边坡通常由安全平台、清扫平台、运输平台及相应的坡面组成。

安全平台是保证工作安全而设定的，其宽度一般不小于2~3m；

清扫平台每隔2~3个台阶设一个，其宽度以保证清扫设备正常工作而定，一般大于6m；

至于运输平台的宽度，则取决于运输设备规格和线路数目。

当运输平台与安全平台或清扫平台重合时，其宽度主要增加1~2m。

进年来，不少矿山取消安全平台，将两个台阶合并在一起，然后设一个宽为8~12m的清扫平台，以利于大型设备工作。

2.4.6露天矿台阶要素与最终边坡角验算

台阶高度设计为15m，选择的汽车车宽4.85m，清扫平台宽度为10m，每隔两个安全平台设置一个清扫平台，安全平台宽为5m，查表1-2-38采矿场内运输平台宽度表[1]，选取运输平台宽为19.5m；

出入沟坡度为8%；

查表5-7台阶坡面角参考资料[3]，选取台阶坡面角取为75°

。

露天矿最终边坡角按下式进行验算：

（3-7）

——最终边坡角，度；

——台阶数目；

——台阶高度，m；

——台阶坡面角，度；

——安全平台的宽度，m；

——清扫平台的宽度，m。

=1.35，即

=53.48°

>

48°

，即选取的最终边坡角48°

是合理的。

2.4.7绘制露天矿底部周界

依据任务书的要求，以勘探线的剖面图为基础确定底部周界和上部境界的范围。

将调整后各地质断面图上露天矿底部宽度投影到平面图上，连接所有点成闭合曲线，并按满足采掘运输条件进行修整，即为露天矿底部周界；

2.4.8绘制露天矿开采终了平面图

根据设计所确定的出入沟方位（依据图纸情况指定）、参数（包括联络平台参数）、运输设备规格，进行开拓坑道定线。

本矿山属于凹陷露天矿，由于矿山外部公路未知，所以，出入沟方位在图中任选以合理位置进入采矿场，选用直进折返式开拓坑线布置到达各开采水平，采剥作业是从采场的最高水平开始进行，逐层向下。

随着开采水平下降，矿岩运输距离逐渐增加，汽车运输效率相应降低，运输费用随之增加，所以管理者应在这方面加强管理，提高效率。

底部标高为460m，最高一个台阶标高为760m。

从底部周界开始，开采深度300m，按设计的边坡组成要素，在1#图纸上绘制具有各水平台阶坡底线的开采终了平面图。

2.4.9计算平均剥采比

根据圈定的岩石量和矿石量，岩石量如下表3-2所示：

表3-2各勘探线范围矿石体积及矿石重量

岩石量/t

4473035

14313711

11173536

35755316

9591276

30692083

9498263

30394441

7140848

22850713

3528737

11291960

2389327

46152360

147687550.9

所以，平均剥采比为：

=46152360

11182066=4.127m3/m3，

=5m3/m3，所以设计合理，不需修改设计方案。

第3章课程设计总结

通过这次采矿学Ⅱ课程设计，我收获颇丰，对露天矿山开采设计的过程有了更进一步的掌握，重新系统地构架了自己的专业知识网。

但同时，我也深刻地认识到，自己的专业知识还是不够扎实，在设计过程中，遇到了许多问题，花费的时间也比较多。

总结起来，问题主要是对一些概念的理解不够透彻以及对露天开采缺乏整体和系统的总结。

这次课程设计对我来说也起了查漏补缺的作用，在今后的学习中，自己要根据发现的这些问题加强专业知识的构架。

在此次课程设计中，得到了老师的大力帮助和指导，非常感谢老师！

本文是在赵富洪（老师）的精心指导下完成的。

在论文的选题和研究方法及思路方面，都得到了老师的悉心指导，使我受益匪浅，在论文的写作过程中遇到了很多困难与障碍，都在老师的帮助下解决了。

借此机会，谨向老师表达我真挚的谢意，感谢老师对我进行无私的指导和帮助。

老师严谨的治学态度、丰富的知识、诲人不倦的精神都给我留下了深刻的印象，是我学习的榜样。

参考文献

[1]采矿设计手册编委会﹒采矿设计手册

（2）[M]﹒中国建筑工业出版社，1987﹒

[2]宁恩渐﹒采掘机械[M]﹒冶金工业出版社，2008﹒

[3]李宝祥﹒金属矿床露天开采[M]﹒西南科技大学三江印务公司，2009﹒

[4]郭学彬，张继春主编﹒爆破工程[M]﹒人民交通出版社，2007﹒

[5]韦爱勇主编﹒控制爆破技术[M]﹒电子科技大学出版社﹒2009，8﹒

[6]金属矿床开采.北京冶金工业出版社，2012.