露天采矿基础知识讲座

新疆金宝矿业有限责任公司露天采矿基础知识讲座第一章、露天开采的基本概念、特点和构成要素一、露天开采矿山概念露天开采：是指对露出地表或埋藏不深的矿床，采用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业，通过露天运输道路把矿石或岩石运至地表的矿山。露天矿山的分类：根据矿床埋藏的地形条件和地形条件分为山坡露天矿和凹陷露天矿判断依据为：最终出入沟是单壁沟还双壁沟。山坡露天矿：开采水平高于当地地表标高的部分称为山坡露天矿凹陷露天矿：低于当地地表标高的部分称为凹陷露天矿一、露天开采矿山概念对于一个露天矿山来说，从开始到终了，可能一直以一种形态存在，也可能开始是山坡露天，到后期发展为凹陷露天矿，或者在某一生产时期内两种形态并存。判断一个矿山是山坡露天还是凹陷露天矿，最简单和直观的方法就是看看矿山的最终出入沟是单壁沟还双壁沟，单壁沟为山坡露天，双壁沟既为凹陷露天矿。对一个露天矿山，尽可能利用地形条件，增加山坡露天区域。金宝公司铁矿前期为山坡露天矿、中期为山坡和凹陷露天矿并存、后期转为全凹陷露天矿。开采空间限制较小可采用大型机械化设备，便于实现自动化，开采强度和矿石产量大，目前世界上最大的露天铁年产铁矿石量已超过6000万吨。开采成本低一般为井下开采的1/4---1/3,不需要大规模投入支护设施及资金劳动条件好、安全性高如果是高温易燃物体的开采（煤）比井下安全可靠劳动生产率高露天开采的成本一般比地下开采成本低50－75%，因而有利于大规模开采低品位矿石基建时间短基建时间约为井巷开采基建的一半，且基建投资比地下开采底资源回收率高，矿石贫化损失低一般露天开采损失率不超过3%—5%；贫化率不超过3%--8%;二、露天开采矿山的特点1、优点说明：2、缺点说明：占用土地多，地表受破坏严重，污染环境大。受气候影响大。如严寒、冰雪、酷热和暴雨等天气对露天开采有较大影响对矿床的埋藏条件要求严。埋藏较深的矿床，露天开采范围受到限制。三、露天采场的构成露天采场:是指由开采形成的采坑、台阶和露天沟道的总和构成。采坑：有边帮、工作帮、工作平盘、非工作帮、最终境界线、采场最终开采深度等构成。掌握和熟悉露天采场的构成及其概念、特点和要求，对于我们日常开采管理和制定生产方案时能准确作出对应安排。第二章露天矿山采矿方法和采矿工艺一、露天矿床开拓方式：概念：就是建立地面与露天采场各工作水平之间的运输通道（即出入沟或井巷），以保证露天采场正常的运输联系，及时准备出新的工作水平。开拓运输方式可分为：公路运输开拓、铁路运输开拓、公路――铁路联合运输开拓、公路（或窄轨铁路）――斜坡提升联合运输开拓、公路（或窄轨铁路）――平硐溜井联合运输开拓、公路――破碎站――胶带机联合运输开拓、自溜――斜坡卷扬提升运输开拓等7种方式。金宝公司属于单一汽车——公路开拓方式矿山开拓方式没哪一种是最优的，只有更适合的，同时随着勘探程度的提高，地质情况变化到一定程度，开拓方式还可以进一步优化，甚至完全改变。三、露天矿山开拓二、露天矿的开采方式（一）露天矿的开采方式是指:在露天矿合理的境界（或最终境界）范围内，采剥顺序在时间、空间和条件的发展变化形式。（二）露天矿开采方式发展与改革：（1）20世纪50年代：一般采用全境界（不分期）开采方式，存在建设周期长、投资大等弊病。（2）60～70年代：凡具备条件的矿山普遍采用分期开采方式。这样矿山可由小到大、先富后贫、先易后难，并使矿山初期建设速度加快，经济效益明显改善，单矿山在过渡期剥离洪峰值往往很高，导致矿山设备、供电、人员及成本陡增，给生产管理带来很多不利因素。（3）70年代以后：设计和可行性研究中提出了在分期过渡开采特别是全境界开采方式中的一些弊病。（三）我国金属露天矿开采方式分为：全境界（不分期）开采方式和分期开采方式两大类。而分期开采又分为：分期过渡开采（分期时间长）、扩帮开采（或称分期开采，其分期时间短）和分区开采。金宝公司属于分期开采：初期设计为露天和地下联合开采，露天部分又分为10号、18号、22号三个采场，开采深度至1030水平，后期经过勘探，查明矿体上部分枝较多，深部18号、22号矿体合并为一个矿体，埋藏深度在距地表400米范围，矿体厚大，连续性好，适合大露天开采，经设计论证，可以采用大露天开采。因此，金宝公司矿山初期分成三个独立小采区，逐步过渡至一个大采区，属于较典型的分期开采的露天矿山。露天矿山开采是一个动态的管理过程，开采方式也将随着开采条件变化和地质情况变化而不断调整。三、露天矿采剥方法金宝公司铁矿山初期由于选矿产能低，采矿能力大，生产时间短（冬天低温停产），为增加产量，对矿山最富的22号矿体采取并段开采、短期超前采矿的方式强化对富矿体的开采，增加产量。在新建了一座选矿厂后，选矿产能急剧增加，而矿山上部矿体薄，分枝复合严重，矿石需求量大，采取横向采剥工作面方式，多台阶组合推进，并根据矿岩性质差异大，采用矿岩混合爆破方式解决了这一矛盾。后期因矿体归集，厚大、夹层少，根据矿体为同条件，采用横向、纵向联合使用的方法进行采剥，保持了矿山的规模和采矿质量。因此，矿山采剥方法应随着不同时期，矿体条件的变化及生产规模的变化，需采取灵活的方法操作。（1）、露天矿采剥方法通常包括：开沟位置、推进方向、采掘工作面布置形式及构成要素等方面的内容。采剥方法不仅在技术上对整个露天矿生产工艺有较大影响，而且在经济上对基建工程量、建设速度、投产达产时间、初期生产剥采比等有密切关系。矿山初期常常对厚大、品位高的矿体段作为首采方向，并针对该区段进行开沟和设计开采布置，以期以最快的时间和最小的投入达到矿石采出目的，但这里需注意，我们必对矿山同步做出中期施工规划，达到时间换空间的目的，最终回归到正常开采次序上来。（2）、露天矿采剥工作面最常见的布置形式有两种：即纵向采剥工作面和横向采剥工作面。四、露天采剥工艺（一）、穿孔作业穿孔质量、效率、成本的好坏，首先在于选取适合的穿设备，其次是有条件的情况下选取高风压穿设备，其三是不同的作业需求选取不同的穿设备，其四是尽可能提供电力作为动力。金宝公司矿山穿孔设备的选取也经历了较为曲折的路，初期由于在原始地形上施工，穿孔条件差，各种孔径的钻机都有，电力设施也不足，大部分采用柴油动力，普遍采用低风压设备，穿孔效率极低，成本高，经过不断摸索，最后归集于两种主要设备：一是适用于地表作业的110mm孔径潜孔钻，一是适用于台阶作业的150mm的潜孔钻，均更新至高风压钻机，并加强电力设施建设，形成以电动力为主，柴油动力为辅的格局，与矿山生产规模、生产条件较好地相匹配。穿孔作业是露天矿山开采的首要工序，其施工质量好坏，直接影响后续工序作业效率和成本、安全。在整个露天开采中，穿孔费用约占生产总费用的10%－15%。（二）、爆破作业爆破作业是露天矿山开采中又一重要工序，其目的是为采装、运输和破碎提供块度适宜的矿岩。矿山爆破费用一般约占矿石总成本的15－20%，同时，爆破作业的好坏，不仅影响采装、运输和破碎的设备效率，还影响矿山的总成本。（一）、爆破的分类：按爆破形式分为：浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、药壶爆破及药包外覆爆破（多用于矿岩的大块二次破碎）按爆破用途分为：台阶爆破、地表处理爆破、边坡处理爆破、大块矿岩爆破、掘沟爆破等。（二）、影响爆破的因素：爆破材料、孔网参数、网络设计等方面的选择根据影响爆破质量的主要因素，我们必须通过实践选择好合适的炸药、合理的孔网参数（包括超深）、优化爆破网络（选取安全、稳定的起爆器材）。金宝公司在矿山爆破中一直不停顿地研究，走过了一段不平凡的路。新疆环境对爆炸物品管理在国内是最严格，爆炸物品处于严格监管中，初期炸药生产处于垄断状态，品种单一，爆破质量低下，且审批手续繁琐，购买周期长，不能满足矿山需求，为达到及时足额供给初期目的，引进了混装乳化炸药，但混装乳化炸药温度高，普通导爆管无法使用，初期只能用导爆索进行传爆，爆破效果极不理想，为此通过努力引进了奥瑞凯高精度导爆管，才较好解决这一问题；但混装乳化属于高爆能炸药，需高爆能起爆药，但新疆内只有乳化炸药，初期只得委托炸药厂加工乳化药卷作起爆药，后经过调研，内地有专门生产与混装乳化炸药相匹配的起爆具（添加有ＴＮＴ），多方努力得以引进，目前矿山爆破各爆破材料达到最佳匹配，爆破效果和质量得到极大改善，大块率降低、根底基本解决、拒爆率低。同时利用奥瑞凯导爆管的高精度、高质量保证，爆破规模也大型化，逐孔爆破也得以实现，综合爆破成本得到显著降低。（二）、爆破作业金宝公司矿山爆破的发展：金宝公司在矿山爆破中直不停顿地研究，走过了一段不平凡的路。新疆环境对爆炸物品管理在国内是最严格，爆炸物品处于严格监管中，初期炸药生产处于垄断状态，品种单一，爆破质量低下，且审批手续繁琐，购买周期长，不能满足矿山需求，为达到及时足额供给初期目的，引进了混装乳化炸药，但混装乳化炸药温度高，普通导爆管无法使用，初期只能用导爆索进行传爆，爆破效果极不理想，为此通过努力引进了奥瑞凯高精度导爆管，才较好解决这一问题；但混装乳化属于高爆能炸药，需高爆能起爆药，但新疆内只有乳化炸药，初期只得委托炸药厂加工乳化药卷作起爆药，后经过调研，内地有专门生产与混装乳化炸药相匹配的起爆具（添加有ＴＮＴ），多方努力得以引进，目前矿山爆破各爆破材料达到最佳匹配，爆破效果和质量得到极大改善，大块率降低、根底基本解决、拒爆率低。同时利用奥瑞凯导爆管的高精度、高质量保证，爆破规模也大型化，逐孔爆破也得以实现，综合爆破成本得到显著降低。填塞连线爆破装药Summary（二）、爆破作业（4）中深孔微差爆破（三）、矿岩铲装作业（1）采装工作的概念：是露天开采生产过程的中心环节。穿孔爆破、运输、废石排弃等，都是围绕采装工作展开的。采装工艺及其能力在很大程度上决定着露天矿山开采方式、技术面貌、开采强度和最终的经济效果。采装工作，通常是用装载设备将矿岩从爆堆中或实体中挖取，装入运输容器中。（2）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。采装设备的选择与矿山生产规模相适应，与作业台阶高度、工作线长度、矿岩硬度、密度、矿岩块度要求、运输设备相关联，金属和非金属矿山主要以单斗挖掘机为主，前装机为辅，采装技术发展的趋势是大型化和连续化，因此，随着爆破技术和挖掘机制造的进步，大型轮斗式挖掘机也在逐步应用。设备选型主要以铲斗斗容来确定，如1m³、2m³、4m³斗容挖掘机等。图1－6各种单斗挖掘机示意图a－正铲；b－反铲；c－刨土铲；d－拉铲；e－抓斗铲金宝公司铁矿山采装设备选择和更新也随着矿山不同时期进行着，矿山施工采取外包方式，设备投资全部由施工方承担，初期矿山为山坡露天，作业条件好，为节省投资和运营成本，基本采用小型挖掘机，主要为1－2m³斗容的挖掘机为主，由于矿山规模小，基本满足要求，后期随着作业条件的改善，特别是爆破技术的突破和选矿产能的突增，矿山规模不断扩大，小型挖掘机已不能满足矿山要求，本着作业量保证的承诺，施工方开始更新至中型挖掘设备，至目前采用的挖掘设备配置为装岩用4m³斗容挖掘机、装矿用2m³斗容挖掘机，满足了矿山要求。设备的更新也必须与矿山施工条件、规模相适应，逐步更新是一种较经济的方式，同时设备并不是越大越好，它必须是与矿山相匹配，以满足矿山要求、运营成本最低为原则。（三）、矿岩铲装作业（四）、矿岩运输作业(1)露天矿运输的基本任务：是将采场采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或储矿场，同时把剥离岩土运送到排土场，并将生产过程中所需的人员、设备和材料运送到工作地点。(2)运输方式的分类：运输方式可分为人力和机械运输及有轨和无轨运输这里我所讲均以公路自缷汽车运输方式，这种方式机动灵活，对地形条件适应性强，但缺点是车辆运行和维修费用大。(3)矿岩公路运输主要侧重点有：一是运输设备的选择，二是运输道路的建设。1）运输设备的选择主要依据：一是依据与采装设备相适应的车型，主要参数为经济铲装比，即单车装载需要铲装设备铲装的次数，它与车辆装车时间的合理性相关联，合理的铲装比一般6－8；二是依据矿岩运输规模确定车辆的数量。2）运输道路的