露天矿山开采管理.docx

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露天矿山开采管理

露天矿山开采管理

露天矿山开采管理

主讲：

黄澍

从事矿山专业工作经历

时间单位岗位

1989>7年8月至1991年7月东北大学采矿工程专业学生

1991年8月至1995年7月水城钢铁（集团）石灰石矿山工人、技术员、工程师

1995年8月至2003年12月贵州六矿水泥有限公司矿山分厂工程师、副厂长、厂长、生产副总经理

2008年11月自今贵州六矿瑞安水泥有限公司

一、露天开采概述

露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业，可分为山坡露天开采和凹陷露天开采。

露天开采的特点是：

采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。

一、露天开采概述

山坡露天开采：

一、露天开采概述

凹陷露天开采：

一、露天开采概述

露天开采的优点：

（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。

机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量；

（2）劳动生产率高；

（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能；

一、露天开采概述

（4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收；

（5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低；

（6）劳动条件较好，工作也较安全。

一、露天开采概述

露天开采的缺点：

（7）开采时可产生较大粉尘，矿车运行中可排放废气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。

（8）排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。

（9）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。

一、露天开采概述

露天矿山基本概念：

1、台阶：

开采时，自上而下把矿岩划分成具有一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备进行开采，各分层保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。

一、露天开采概述

台阶的构成要素：

一、露天开采概述

2、采掘带：

开采时，将工作台阶划分成若干条带逐条带顺次开采，每一条带叫采掘带。

一、露天开采概述

3、边帮（边坡）：

露天矿场四周表面的总体，分：

工作帮和非工作帮。

一、露天开采概述

4、剥采比：

为了采出矿石，一般需要剥离大量的岩石，采出一吨矿石所需剥离的岩石量叫剥采比，其单位可用米3/米3、吨/吨等表示。

5、开拓：

是指建立地表与露天采场各生产水平及各水平之间的运输通路（运输道路、剥离）。

6、采准：

指在已经开拓完毕的矿床里，按开采方法的要求掘进采准，将阶段划分成矿块作为独立的回采单元的采矿准备工作（联络通道、削顶）

一、露天开采概述

石灰岩矿山概述：

1、石灰岩：

简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，属于沉积岩，是水成岩的一种。

石灰岩主要是在浅海的环境下形成的，属于生物性沉积形成，其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积，加上来自陆地的动植物腐物残渣与泥沙一起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。

一、露天开采概述

2、石灰岩矿山开采原则：

根据《水泥原料矿山管理规程》，新建或扩建矿山，要遵守基本建设程序。

各级主管部门要按照“矿山先行”的原则，优先安排矿山建设工作，并做好矿山的“开采规划”。

生产矿山必须严格遵守“采剥并举”，剥离先行”的原则，保持合理的“三量平衡”（开拓矿量、准备矿量、可采矿量）关系。

一、露天开采概述

一、露天开采概述

一、露天开采概述

5、可采矿量：

采准矿量的一部分，是做完辅助采准工作后圈定的矿量。

也就是可立即开采的矿量。

6、各级矿量至少保持下列数值：

开拓矿量：

24个月矿石产量；准备矿量：

12个月矿石产量；可采矿量：

6个月矿石产量；新建矿山基建投产，准备矿量、可采矿量应相应提高一倍。

一、露天开采概述

3、露天矿山的开拓矿量：

即计划开采的区域内，矿体上面覆盖的岩土已剥离，露出矿体表面，并完成了通往开采台阶的运输道路等开拓工程，则此台阶以上的矿量，称为露天矿山的开拓矿量。

（运输公路，覆土、围岩剥离）

4、采准矿量：

是开拓矿量的一部分，即在已开拓的矿体范围内，按照设计的开采方法所需开掘的巷道已完毕，形成了块状的矿体。

（联络通道，削顶，形成台阶）

一、露天开采概述

二、露天矿山开采工艺

按工艺过程分：

穿孔－爆破－采装－运输－排卸

按开采顺序分：

基建开拓－剥离开采－排渣－复垦

集团内石灰石矿山的开采工艺：

穿孔－爆破－铲运－破碎

1、穿孔

穿孔方法：

热力破碎穿孔和机械破碎穿孔

穿孔设备：

目前主要应用设备：

牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。

二、露天矿山开采工艺

二、露天矿山开采工艺

牙轮钻机：

目前，80%的露天金属矿山使用牙轮钻机穿孔。

牙轮钻机的优点：

穿孔作业效率高、作业成本低、机械化程度高、适用于各种硬度的矿岩中穿孔。

二、露天矿山开采工艺

潜孔钻机：

工作原理是冲击回转式风动凿岩。

具有结构简单，穿孔速度较快，机械化程度高，可以打倾斜孔，制造费用低等优点

二、露天矿山开采工艺

穿孔的基本要求：

1）布孔：

⑴布孔应从台阶边缘开始，边孔与台阶边缘要保留一定安全距离，以保证钻机工作安全。

⑵孔位既要根据设计要求又要结合现场实际情况确定，要避免在岩石被震松，岩性变化大的地方，遇到这些情况应适当调整孔位，调整时注意抵抗线、孔距、排距之间的关系。

二、露天矿山开采工艺

⑶布孔时，首先确定前排，选择排距时应在前排确定2-3个孔位作为基准点进行布孔，保证孔距、排距符合设计要求。

二、露天矿山开采工艺

特殊情况下的布孔注意事项：

⑴工作面不平整时，应该选择凸坡工作面或缓坡处布孔，以防止此处爆破效果不好；

⑵坡角很缓时，要在坡脚处补孔或加大超深，尤其在复杂地形条件下更应该注意穿孔前排整个长度方向上的抵抗线的变化，避免因局部抵抗过小而造成安全事故。

二、露天矿山开采工艺

2）穿孔：

⑴钻机工必须对作业环境检查清楚，确认技术员的布孔位置，并提前做好穿孔准备工作（如合理制定穿孔顺序使钻机尽量大范围移动降低效率，破坏成孔；白天穿前排孔，夜间穿后排孔，提高安全等）。

⑵钻孔不要打成“喇叭孔”，对于表面虚渣部分可采取用粘土补孔的方法，保证孔口形状良好。

穿孔前准备好补孔材料，补孔的方法是当钻进11>.5米左右时进行粘性土充填，然后再继续穿孔。

二、露天矿山开采工艺

没有补孔的钻孔，孔口浮石容易堵孔：

二、露天矿山开采工艺

⑶技术员指导钻机工钻孔的深度，并根据场地变化适当调整。

⑷钻孔过程中要及时吹渣，防止因孔底积渣过多造成对孔底岩渣的反复冲击，降低台时并增加油耗。

⑸穿孔过程中及时对孔口进行人工排渣工作，防止往孔内返渣，导致洗孔工作量加大和增加卡钻的机率，以便提高穿孔效率。

二、露天矿山开采工艺

⑹穿孔结束时进行量孔，孔深必须符合设计要求。

⑺穿孔结束后及时将孔口盖好，可用散装炸药袋或牛毛毡作为盖孔材料，盖孔必须符合要求，将孔渣覆盖在盖孔材料的四周，做到无孔渣和雨水进入孔内。

二、露天矿山开采工艺

⑻每班穿孔结束后及时填写穿孔记录，认真填写孔号、孔深，遇到特殊孔（溶洞孔和裂隙孔）时做好标记并对应记录，同时及时向技术员汇报，不得私自移动孔位。

⑼另外，钻机的收尘效果也是影响穿孔效率的重要因素之一。

良好的收尘效果能减少穿孔的回渣率，缩短岩渣在孔内的循环时间，提高穿孔效率。

二、露天矿山开采工艺

不一样的收尘效果对钻孔效率产生影响：

二、露天矿山开采工艺

特殊情况下的穿孔注意事项：

⑴雨季施工时，爆破作业应尽量避开雨天，穿孔节奏作适当调整，采取“快打快放”的方式可以较大程度上减少因雨天造成堵孔、处理孔底积水、装药防水等问题，可提高成孔率，增加现场组织可靠性，提高爆破质量。

二、露天矿山开采工艺

⑵遇较弱夹层、溶洞等特殊地质条件时，可先将地质条件好的爆区先穿孔，地质条件不良的爆区后穿孔。

穿孔工作完成后尽可能地缩短穿孔和爆破的时间间隔，可较大程度地降低地质条件对爆破质量的影响。

二、露天矿山开采工艺

2、爆破：

爆破是利用炸药等在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。

通过爆破作业，将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续采装作业提供工作条件。

爆堆高度不大于挖掘机最大挖掘高度的1.5倍。

二、露天矿山开采工艺

在集团石灰石矿山的可控成本中，炸药费用约占35%~40%。

另外，爆破质量的好坏，对铲装、运输、破碎等工序也有较大影响，如目前采用的CAT988装载机，灵活性强但挖掘能力差，爆堆要求松散型好，高度低，根底和大块率低等，但若采用R974正铲挖掘机，灵活性差，挖掘能力强，则要求爆堆相对集中，松散型要求也不高。

因此矿山技术人员在满足生产供应的同时，还要根据设备的不同适当调整爆破参数，努力降低爆破材料消耗和穿爆费用。

二、露天矿山开采工艺

深孔爆破的主要参数：

工作面炮孔的位置

a－炮孔布置平面图b－炮孔布置剖面图

H－台阶高度；α－坡面角；β－炮孔倾角；D－孔径；a－孔距；Wp－底盘抵抗线；

b－行距；lz填塞长度；lB装药长度

二、露天矿山开采工艺

露天矿山爆破的爆破形式有浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、药壶爆破和特种爆破等。

爆破的基本要求：

⑴爆破设计要根据矿山不同岩层结构和特殊环境，合理选择爆破参数和炸药品种，对特殊地质要明确该区域的地质概况，充分考虑到岩石的可爆性。

二、露天矿山开采工艺

⑵火工材料领用时先要填写领用单，领料单需要两名爆破员签字，按流程进行逐级审批。

⑶火工材料领用需用爆破器材专用车辆，雷管和炸药分开放置，运输必须按照指定路线行驶，途中严禁炸药车逗留。

⑷运输到爆破现场的火工材料派一个专职人员看管，在作业点设置警示牌和红旗，不准闲杂人员逗留。

二、露天矿山开采工艺

⑸装药前一般要先用测绳对炮孔进行测量，并观察孔壁周边是否完整、孔内有无浮石。

如遇到特殊孔时做好标记并及时汇报现场负责人，防止在装药过程中出现堵孔现象，并与钻机穿孔记录对比核查。

⑹发放炸药时应按照设计要求发放数量，炸药必须放在孔口一则，另一则摆放雷管，装药时要严格按照爆破设计要求，孔底一般先装高密度炸药，可减少爆破底根，炮头需慢慢放入孔内，炮头上部应装粉状炸药，禁止用胶状炸药直接撞击炮头，若无粉状炸药时可用胶状炸药拨开投放,装药过程中必须对每个孔的炸药量进行核兑。

二、露天矿山开采工艺

⑺爆破作业过程中若出现溶洞等特殊孔时，要及时汇报给技术人员，在制定有效措施后方可进行处理。

一般溶洞处理方法有：

吊装法、填充法、间隔装药法。

⑻炮孔的充填长度必须符合设计要求，一般使用钻孔的孔渣进行充填。

现场指定充填责任人，进行充填过程中的监控和验收。

二、露天矿山开采工艺

⑼网络连接前需清理作业现场，连接要符合设计要求，网络设计时尽量达到大斜线爆破要求，即列传播方向与控制排方向夹角大于90o。

中深孔爆破连接时应注意连接方向，做到地表管同一方向放置，便于网络检查，地表延期的总时间要小于孔内延期时间，保证先爆炮孔不会影响地表管的传爆。

地表管尽量不出现同时起爆的情况，防止爆破振动的增大。

网络连接结束后专业技术人员要进行爆前检查，核实网络连接的可靠性。

二、露天矿山开采工艺

⑽爆破警戒要根据爆区的位置合理设置警戒点，警戒布置必须由现场负责人统一指挥，各警戒人员保证通讯畅通，通讯器材应使用对讲机，便于及时沟通，保证警戒安全。

⑾起爆点要安排在遮掩体的后方，由两名爆破人员负责，作业现场必须有备用的起爆器材，起爆人员必须服从现场负责人的指挥，在确认各警戒安全后，方可进行起爆。

二、露天矿山开采工艺

⑿露天浅孔、深孔、特种爆破，爆后应超过5min，方准许检查人员进入爆破作业地点；如不能确认有无盲炮，应经15min后才能进入爆区检查。

如果遇到盲炮、残炮、危石和其它安全隐患时，就及时通知各级领导，在安全有效的方案下进行处理，确认工作面安全后，再拉解除警报。

⒀回收炮地的已使用导爆管、炸药包装袋、纸箱等垃圾，集中处理。

二、露天矿山开采工艺

3、铲运：

铲运工作是露天开采生产过程重要环节，对生产组织能力的要求较高。

通俗的讲，铲运的实际生产能力，基本就是矿山的生产能力。

铲运工作，通常是用装载设备将矿石从爆堆中挖取，装入运输设备中运往破碎的过程。

露天矿用挖掘设备主要有：

挖掘机、索斗铲、液压铲和轮胎式前装机。

二、露天矿山开采工艺

目前集团主要采用的铲装设备：

二、露天矿山开采工艺

目前集团采用的主要运输设备：

二、露天矿山开采工艺

挖掘机技术生产能力：

Qj＝（3600/T）EKw

式中：

Qj——挖掘机技术生产能力，米3／小时；

T——挖掘机工作循环时间，秒；

E——铲斗容积，米3；

Kw——满斗系数。

二、露天矿山开采工艺

挖掘机的实际生产能力：

QB（m3/台班）

QB=QjTη

Qj——挖掘机技术生产能力，

T——班工作时间，h，

η——班工作时间利用系数

由上述公式可以看出，挖掘机的实际生产能力与挖掘机的循环时间、班工作时间的利用系数关系密切，另外与爆破质量、操作水平、满斗系数等也有重要关系。

二、露天矿山开采工艺

铲运的基本要求：

⑴新建矿山在开拓方案设计时道路平均坡度小于7%，最好控制在5.5%左右；

⑵尽量减少道路弯道尤其是回头弯，同时尽可能增大转弯半径；

⑶加强日常的道路维护，树立“修路就是修车”的思想，提高道路的通过能力；道路的通过能力是指在单位时间内通过某一区段的车辆数。

它主要取决于行车道的数目、路面状态、平均行车速度和安全行车间距（即行车视距）等；

二、露天矿山开采工艺

二、露天矿山开采工艺

二、露天矿山开采工艺

⑷优化爆破设计、改善爆破质量，以提高挖掘机装载效率与满斗系数；

⑸合理选择挖掘机的采装方式与运输设备的供车方式，以缩短挖掘机工作循环时间。

如挖掘机的装车回转角度最好控制在900左右；

⑹通过技改适当提高矿用汽车的重量利用系数（汽车的载重与自重的比值）。

矿用汽车的重量利用系数一般为1~1.73，该值越大，表明汽车设计越好，运行经济性越好；

二、露天矿山开采工艺

较好的爆破效果能有效提高铲装效率：

二、露天矿山开采工艺

爆破效果不好既影响铲装效率，又影响安全

二、露天矿山开采工艺

通过技改，将TR35矿车的重量利用系数从1.3提高了1.48，有效提高了矿车的性能；

二、露天矿山开采工艺

⑺通过技术培训，提高挖掘机操作人员的技能水平和熟练程度，进而提高挖掘机的工作效率与生产能力。

⑻合理生产组织，提高铲装与运输设备的产能配比，杜绝“窝工”等无功消耗。

⑼提高车辆的满载率，严格控制车辆带料上山；

⑽提高生产组织班前会质量，合理安排出料铲位，爆破时间尽量安排在交接班，减少大型设备的频繁调动，提高生产有效时间；

二、露天矿山开采工艺

带料上山的矿车：

二、露天矿山开采工艺

RH40正铲的行走速度在2-3km/h，长距离调动既影响生产，又伤害设备：

二、露天矿山开采工艺

⑾工作时不准铲装超过斗容的大块矿岩，不准用铲斗冲破大块矿岩，不准用铲斗去挑挖工作面上的浮石和伞檐；

⑿禁止铲斗从车辆驾驶室上方越过，要从左侧装车，卸载时要保持铲斗平稳；

如发现台阶坡面上有片帮或浮石塌落危险时，必须迅速驶出危险区，经采取措施排险后，方准继续作业；

二、露天矿山开采工艺

4、破碎：

国内水泥厂所用石灰石大多数属于中等硬度,新型干法水泥生产线一般采用单段锤式反击式破碎机。

锤式破碎机是利用机壳内高速旋转的锤头打击物料,实现以动能冲击粉碎物料的目的。

它具有生产能力大、破碎比高、产品粒度均齐、功率消耗低、结构简单、维修方便等特点。

二、露天矿山开采工艺

二、露天矿山开采工艺

提高破碎机台产的几点建议：

⑴矿山各工序之间要树立“上道工序为下道工序服务”的思想，为下道工序的生产创造便利条件，从而达到综合效率最高的目的；

⑵提高爆破效果，控制下料块度，原则上超过1米的大块二次破碎后再下料；

⑶雨天和晴天要采用不同的下料方案，控制进仓物料的水分，减少糊仓和糊篦筛及卡锤头的发生；

二、露天矿山开采工艺

⑷及时调整破碎机间隙，控制合理的出料粒度，粒度过小会增加矿石子在破碎机内的循环时间，会降低破碎机台产，粒度过大会增加对下料口、导料槽的破坏，也会增加原料磨机的负荷，部分公司也在提倡“以破代磨”的思想，另外转子与篦筛之间间隙过大会造成篦筛积料，加大锤头的磨损；

⑸搭配含土量较大的边角矿体时要均匀搭配，局控操作员要控制合理的倒车顺序；

二、露天矿山开采工艺

⑹确保下料仓仓位在2/3以上，提高重板料层厚度从而提高破碎机台产，尤其是双转子破碎机应更加重视；

⑺操作中必须均匀给矿，及时观察电机电流，破碎机电机电流大时应及时降低重板频率，防止堵料；

⑻定期进行系统保护试验，尤其新建矿山，防止意外情况发生时保护不起作用而造成事故；

⑼杜绝跑冒滴漏，提高收尘效果，改善员工巡检环境；

二、露天矿山开采工艺

⑽上部工序维修、更换或遗失的钻具等铁器要组织人员及时清理，防止进入破碎机；巡检工要对破碎机内的异响反应灵敏，防止铁器进入对破碎机内部造成损坏；

⑾另外，矿石进入破碎机前用振动筛进行预先筛分，使不需要破碎的矿石不进入破碎机，即可防止过分粉碎又可减少破碎机的磨损能耗，也可提高破碎机的生成能力。

谢谢！