露天矿山开采与安全

露天矿山开采与安全授课人：韩新玲采矿工业作为国民经济的基础产业，对我国国民经济的建设，起到了巨大作用。但由于采矿工业是一个特殊的行业，生产作业场所的移动，采矿环境空间和地质条件的变化及劳动条件较其它行业差，危险性大事故多，从业队伍素质不高，灾害随时威胁着矿工的生命与健康，因此，矿山的工伤事故和职业病仍十分严重，这些灾害不仅给矿工和家属造成极大的痛苦，而且也给国家造成巨大的经济损失，带来了严重的社会问题，直接影响着采矿工业的发展。我国非煤矿山与先进国家差距较大，目前虽属高危行业，但我国非煤矿山装备水平低，劳动生产率低，矿山设备制造水平落后，而且不同规模的矿山差别很大。我国矿山生产规模一般只有资源储备大体相同的采矿发达国家的矿山的1/2~1/5，露天矿劳动生产率相当于发达国家的1/10，地下矿山只相当于发达国家的1/20。多数中小矿山没有摆脱手工开采模式，劳动生产率低，开采技术落后，一些采石场还存在“一面坡”的开采方式，地下矿山也存有独眼井开采现象。党和政府一贯重视安全生产工作，明确提出了“安全第一、预防为主”安全生产方针，先后颁发制定了矿山安全生产法规，如《煤矿安全规程》、《矿山安全条例》和《矿山安全监察条例》，这些法规的实施，为采矿工业的安全健康发展，发挥了有力的作用，取得了明显的效果。随着国家经济体制的深化改革，国家及时地制定颁布了《中华人民共和国矿山安全法》法律和其配套的法规和规程它们的颁布实施，有力地促进采矿工业的安全健康发展，为我国采矿工业的安全健康发展提供了法律保证，同时，也标志我国采矿工业的安全生产方面进一步走上了法制化、规程化管理的轨道。第一章矿山露天开采第一节概况一、露天矿和露天矿场基本概念露天开采——从地面将掩盖在矿体上部的表土及部分的两盘围岩剥除掉，直接把有用矿物开采出来，其采掘后形成的空间是敞露于地表的采矿方法称之为露天开采。露天矿——指用露天法开采有用矿物的企业。露天矿场——是用露天法开采矿床的矿山工程的总体。低于地表呈凹陷露天矿场称凹陷露天矿场；高于地表呈山坡状的矿场称山坡露天矿场。露天矿开采方式有：机械开采、人工开采、水力开采和挖掘船开采等方式。露天开采有两种基本方法——即台阶式开采和条带剥离式开采，前者主要用于开采金属矿床以及其他硬岩矿床；后者主要用于开采煤炭。这两种基本露天开采方法几十年来没有根本牲的变化。露天开采工艺的改进主要体现在陡工作帮和分期开采，以及不同的穿爆设备、采装设备、运输设备及运输方式（铁路、汽车的间断—连续运输）的应用。二、露天开采与地下开采优缺点的比较露天开采与井下开采相比，具有明显的优越性：（1）机械化程度高，可以采用高效率的大型机械设备，能达到很高的矿山生产能力；（2）劳动生产率高，露天矿开采的劳动生产率是地下开采的5~10倍；（3）采矿成本低，一般是地下开采低2~3倍；（4）矿石贫化、损失率小，可充分的回收地下资源；（5）基建时间短，约为地下开采的1/2；（6）劳动条件好，安全系数大。不足之处：（1）开采过程中“三废”易对环境造成污染；（2）需要剥离排弃大量废石尤其是较深的露天矿，并占用农田或山地较多；（3）受气候条件的影响，如遇严寒和冰雪（指北方地区）、酷暑和暴雨等，会影响工作效率。露天开采自20世纪50年代开始腾飞，其技术标志发展的一个重要标志是生产规模不断扩大，劳动生产率不断提高。（生产规模千万吨/a以上、劳动生产率达到13T原矿/工时、最深的露天矿超过850m）由于露天矿的生产规模优势，其在世界各国固态矿产开采中占主导地位。据统计全世界包括建材在内的固态矿产开采总量约为160亿t，露天开采约占80%。露天开采在各类矿产开采中据点的比例%矿产磁铁矿褐铁矿锰矿铜矿铝土矿镍矿铀矿比例78848690914530矿产磷酸盐矿石棉矿褐煤沥青建材其他比例87.575842510040三、露天开采术语露天矿场一般被分成多个具有一定高度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前距离，这些阶梯状的水平分层称为台阶。台阶多以下盘水平面标高来命名。台阶由下列要素构成：1、台阶上部平盘2、台阶下部平盘3、台阶坡面4、台阶坡顶线5、台阶坡底线6、台阶坡面角7、台阶高度8、台阶宽度露天开采开采形成的采坑、台阶和露天沟道，合称为露天采矿场。1.采坑露天矿场的边帮：露天矿坑中的矿石采出后，其四周揭露出来的由台阶组成的表面叫露天矿边帮。位于矿体下盘一侧的边帮叫底帮，上盘一侧的叫顶帮。位于矿体端部的边帮叫端帮。露天矿的下部水平叫底盘。工作帮：正在进行开采和将要进行开采的台阶组成的边帮叫工作帮。工作帮的位置是不固定的，随着开采工作的推进而不断变化。工作平盘：工作帮的水平部分称谓工作平盘。它是用以安装设备进行穿孔爆破、采矿和运输工作的场所。非工作边帮：指已由完成采剥工作的台阶（境界台阶或永久台阶）组成的最终边帮。非工作边帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线的假想斜面，叫非工作边帮坡面或最终坡面。该帮坡面代表露天矿场边坡的最终位置。它们与水平面的夹角称为边帮废止角。通过最终帮坡面的假想平面与水平面的夹角即为露天矿的最终边坡角。最终境界线：开采结束时，非工作帮坡面和地表的交线称为露天矿场的上部最终境界线。最终边帮与采矿场底盘的郊县称为下部最终境界线。最终深度：上部境界线所在水平与下部境界线所在水平的垂直高度。2.台阶露天开采时，通常是把矿岩划分为若干个水平分层，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，或称为阶段。台阶是露天采矿场的基本要素之一，是进行独立采剥的单元。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。上下两评判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，台阶的下部平盘与坡面的交线称为台阶坡底线，上部平盘与下部平盘之间的垂直高度叫台阶高度，台阶坡面与下部平盘的夹角称为台阶坡面角。台阶构成要素：1）平台宽度：平台分为安全平台、清扫平台、运输平台，各有相应的宽度。2）台阶坡面角：主要取决于岩性、爆破方法及施工机械的特性等条件。3）台阶高度：决定于采矿机械和工艺条件。最终边坡角的大小由最终边坡上的各台阶的构成要素确定。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台阶的下部平盘。台阶的命名通常是以开采该台阶的下部平盘的标高来表示。正在进行的台阶称为工作台阶。工作台阶的特征是它的下部平盘设有穿爆、采装和运输设备。在工作台阶上，一般分为若干个具有一定宽度的条带，逐条顺次进行开采，这种条带称为采掘带。其宽度一般根据所采用的产装设备的挖掘半径和一次爆破量及爆破参数确定。大中型露天矿的非工作帮上的平台还应设安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台用作缓冲和阻截滑落的岩石，还可用作减缓最终帮坡脚，以保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全。运输平台：是工作台阶与出入沟之间的运输通道。清扫平台：用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理，她又起安全平台的作用，可与安全平台合并。已经进行和正在进行露天开采的区域叫做露天矿场。它由已开采的台阶和露天坑道组成。露天矿场的构成要素工作帮、工作帮坡线、工作帮坡角、工作平盘；露天采矿场最终边坡（非工作帮），在采矿场内位于下盘岩石的边坡叫底帮；位于上盘岩石的边坡叫作顶帮；位于采矿场两端的边坡叫作端帮。最终边坡线、最终边坡角；采矿场底盘。四、露天矿开采的一般程序露天矿开采通常要经过下列步骤：1、开采设计—所有的设计文件都需经国家有关部门审查批准，其中矿山安全卫生编章需经安全生产监督管理局审批后，方可实施。2、地面场地的准备—排除开采范围内的各种障碍物，如砍除森林、迁移房屋和道路等。3、矿床疏干和防排水4、矿山基建—包括：供配电；工业场地建筑；建筑排土场；建设运输通道；完成投产前的掘沟工程和基建剥离等。5、矿山生产—主要包括：穿孔爆破、采装、运输、排土等四个工艺环节。6、矿山开采结束（闭坑）时地表的恢复利用等***对矿山开采规定《金属非金属矿山安全规程》作了具体的规定，以下我们简称为《规程》。第二章露天矿开采工艺安全第一节概述露天矿山开采是根据矿产资源埋藏的深浅度、地质地形情况、露天矿场的空间几何形状，以及周边的环境等，做出设计方案，从而确定开采顺序。（1）山坡露天矿的开采1）由上至下开采2）顺山坡开采（一面坡开采、属于不安全的开采方式）。（2）凹陷露天矿开采露天矿开采全过程的顺序是掘沟、剥离、采矿三项工作，而这三者都是由穿孔、爆破、采装、运输等工艺来实现。第二节露天矿床开拓工作露天矿床开开拓就是按照一定的方式建立地面与采矿场各生产水平之间的运输通路（即出入沟或井巷）。以保证露天矿场的生产运输，及时准备出新的工作水平。露天矿床的开拓方法主要以运输方式为特征，而运输方式又与矿床的地质地形条件、生产规模和圈定的开采深度等因素有关。合理地选择开拓方案，使之能够确保设计的矿山建设速度，满足设计的矿石产量和质量要求；力争投产早、达产快、基建投资少、生产经营费用低。按运输方式，我国金属露天矿采用的开拓方法可分为：一、铁路运输开拓铁路运输开拓干线的坡度比较缓（一般不超过3.5‰）二、斜坡公路开拓斜坡公路的开拓就是设置一些公路干线在露天矿场的缓倾斜露天沟道里。其布置形式通常有三种：（一）直进式坑线开拓（二）回返式坑线开拓（三）螺旋式坑线开拓《规程》对铁路运输装(卸)车线和窄轨人力推车时作了如下规定5.3.1.7装(卸)车线一般应设在平道或坡度不大于2.5‰(窄轨不大于3‰)的坡道上；对有滚动轴承的车辆，坡度应不大于1.5‰。特殊情况下，机车不摘钩作业时，其装卸线坡度：准轨，应不大于10‰；窄轨，应不大于15‰。铁路线尽头应设安全车挡与警示标志。5.3.1.12窄轨人力推车时，应遵守以下规定：——线路坡度5‰以下时，前后两车的间距应不小于lOm；坡度大于5‰时，间距应不小于30m；坡度大于10‰时，不应人力推车：——在能够自溜的线路上运行时，行车速度应不超过3m／s，并应有可靠的制动装置或制动措施。矿车进入弯道、道岔、站场和尽头时，应减速缓行；——车辆上不应有人搭乘；——双轨道上同向或逆向行驶的矿车间距，应不小于O.7m。推车工不应在两车道中间行走。《规程》对斜坡公路运输装(卸)车时作了如下规定5.3.2.1深凹露天矿运输矿(岩)石的汽车，应采取尾气净化措施。5.3.2.2不应用自卸汽车运载易燃、易爆物品；驾驶室外平台、脚踏板及车斗不应载人。不应在运行中升降车斗。5.3.2.8自卸汽车进入工作面装车，应停在挖掘机尾部回转范围0.5m以外，防止挖掘机回转撞坏车辆。汽车在靠近边坡或危险路面行驶时，应谨慎通过，防止崩塌事故发生。5.3.2.9对主要运输道路及联络道的长大坡道，应根据运行安全需要，设置汽车避让道。5.3.2.10道路与铁路交叉的道口，宜采用正交形式，如受地形限制应斜交时，其交角应不小于45°。道口应设置警示牌。车辆通过道口之前，驾驶员应减速了望，确认安全方可通过。5.3.2.11装车时，不应检查、维护车辆；驾驶员不应离开驾驶室，不应将头和手臂伸出驾驶室外。三、斜坡卷扬开拓（一）斜坡串车提升开拓*对于地形坡度较缓、高差不大的山坡露天矿，还可以采用重力卷扬的开拓方案。重力卷扬是一种不需要动力的运输方式，利用重车下放带动空车提升。（二）斜坡箕斗提升开拓用这种开拓方法，箕斗不能单独完成露天矿的运输任务，需要用其它运输方式给以配合。（三）斜坡台车提升开拓斜坡提升开拓的安全问题——意外“跑车”事故*斜坡提升斜坡道上应设防跑车装置，上部水平车场，必须设阻车器。在变坡点下方20米处必须设车栏。挡车栏必须经常关闭，放车时方准打开，斜坡甩车场必须设置信号，甩车时必须发出警号。矿车升降时必须使用保险绳（兜车绳）。〈规程〉对此作出了以下规定：5.3.6