礦山企業(yè)設(shè)計(jì) (露天開(kāi)采)

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1、1礦床露天開(kāi)采1.1礦床露天開(kāi)采概論本章提要介紹了露天開(kāi)采在固體礦床開(kāi)采中占有的重要地位，在生產(chǎn)能力、安全開(kāi)采、機(jī)械化程度等方面的優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境破壞等方面的缺點(diǎn)。給出了露天開(kāi)采的基本概念以及常用的術(shù)語(yǔ)，露天礦建設(shè)的基本程序和開(kāi)采步驟。1.1.1露天開(kāi)采的地位和特點(diǎn)固體礦床露天開(kāi)采是用一定的采掘運(yùn)輸設(shè)備，在敞露的空間里從地表開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。為了采出礦石，需將礦體周?chē)捌渖细矌r土剝離去，通過(guò)露天道路或地下井巷將礦石和巖土運(yùn)至地表的卸載點(diǎn)。露天開(kāi)采是指松碎、搬移巖土及采出礦石的總稱(chēng)。松碎、搬移巖土的生產(chǎn)過(guò)程稱(chēng)為

2、剝離，開(kāi)采礦石的生產(chǎn)過(guò)程稱(chēng)為采礦。二十世紀(jì)五十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的露天開(kāi)采得到了迅速發(fā)展,已經(jīng)成為固體礦床開(kāi)采的主要方法，在金屬、化工、建材等礦產(chǎn)開(kāi)采方面占主導(dǎo)地位，全世界固體礦物產(chǎn)量的三分之二采用露天開(kāi)采。露天開(kāi)采的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的比重是：磁鐵礦占78%，褐鐵礦占84%，錳礦占86%，銅礦占90%，鋁土礦占91%，鎳礦占45%，鈾礦占30%，磷酸鹽礦占87.55%，石棉礦占75%，建筑材料近100%，其他占40%。在煤炭開(kāi)采方面，美國(guó)、澳大利亞的煤炭產(chǎn)量中有60%以上來(lái)自于露天開(kāi)采。預(yù)計(jì)今后露天開(kāi)采的比例還

3、會(huì)有所增加。我國(guó)近年來(lái)露天開(kāi)采產(chǎn)量的比重是：鐵礦石占90%，有色金屬礦石占52%，化工原料占70.7%，建筑材料占100%，煤炭占4%。目前，國(guó)外一些露天礦以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)能力來(lái)加快采礦工業(yè)的發(fā)展速度。已經(jīng)投產(chǎn)和正在建設(shè)的年產(chǎn)礦石1000萬(wàn)噸以上的大型露天礦有70余座，其中年產(chǎn)礦石4000萬(wàn)噸的特大型露天礦有20余座。我國(guó)近年來(lái)也建成了多座1000萬(wàn)噸級(jí)的大型露天礦，如山西安太堡露天煤礦、江西德興露天銅礦、遼寧鞍鋼齊大山露天鐵礦、遼寧本鋼南芬露天鐵礦、首鋼水廠露天鐵礦、內(nèi)蒙包鋼白云鄂博露天鐵礦、陜

4、西金堆城露天鉬礦等。這些礦山通過(guò)采用相應(yīng)的大型設(shè)備，合理的開(kāi)采工藝，提高生產(chǎn)管理水平和技術(shù)操作水平，可望使礦石的生產(chǎn)能力達(dá)到2000萬(wàn)噸級(jí)的水平。中小型露天礦雖然規(guī)模小，但礦山數(shù)量多，他們對(duì)鋼鐵、有色金屬、化工、建材、煤炭等工業(yè)的發(fā)展起著重要作用。這些礦山在合理的的服務(wù)年限內(nèi)，也可適當(dāng)擴(kuò)大開(kāi)采規(guī)模，提高生產(chǎn)能力。與地下開(kāi)采相比，露天開(kāi)采具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）礦山生產(chǎn)能力大。特大型露天礦的年產(chǎn)礦石量達(dá)3000～5000萬(wàn)噸，采剝總量達(dá)1~3億噸;29（2）機(jī)械化程度高。受開(kāi)采空間限制小，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和設(shè)備大

5、型化。大中型露天礦的機(jī)械化程度為100%，而且正朝著設(shè)備大型化和自動(dòng)化方向發(fā)展,從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率(為地下開(kāi)采的5~10倍);（3）安全和勞動(dòng)條件好。開(kāi)采的安全條件和作業(yè)條件好，不受有害氣體與頂板等災(zāi)害的威脅，勞動(dòng)強(qiáng)度低;（4）礦石損失貧化小。損失率和貧化率不超過(guò)3~5%;（5）開(kāi)采成本低。為地下開(kāi)采的1/2~1/3;（6）基建期短。約為地下開(kāi)采的一半，每噸礦石的基建投資額低于地下開(kāi)采。露天開(kāi)采的主要缺點(diǎn)是：（1）污染與損壞環(huán)境。開(kāi)采過(guò)程中，穿爆、采裝、運(yùn)輸、排卸等作業(yè)粉塵較大，運(yùn)輸汽車(chē)排出的一氧化

6、碳逸散到大氣中，廢石場(chǎng)的有害成分在雨水的作用下流入江河湖泊和農(nóng)田等，污染大氣、水域和土壤，將危及人民身體健康，影響農(nóng)作物與動(dòng)植物的生長(zhǎng)，破壞生態(tài)環(huán)境，露天開(kāi)采后留下赤裸的礦坑，破壞地表植被；（2）占用土地多。露天開(kāi)采的礦坑以及排棄的大量剝離物均要占用大片土地，一個(gè)露天開(kāi)采的礦區(qū)占用的土地可達(dá)幾十平方公里；（3）受氣候條件影響大。暴雨、大風(fēng)、嚴(yán)寒、酷熱等對(duì)露天開(kāi)采均有一定影響；（4）對(duì)礦床埋藏條件要求嚴(yán)格，合理的開(kāi)采深度較淺。雖然露天開(kāi)采在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的優(yōu)越性很大，但它不能取代地下開(kāi)采。當(dāng)開(kāi)采技術(shù)條件一定時(shí)

7、，隨著露天開(kāi)采深度增加，剝巖量迅速增大，達(dá)到一定深度后繼續(xù)用露天開(kāi)采，經(jīng)濟(jì)上不再合理，這種情況就應(yīng)轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采。隨著地下開(kāi)采技術(shù)進(jìn)步，地下開(kāi)采的能力和生產(chǎn)條件也正在逐步提高。1.1.2露天開(kāi)采的基本概念露天開(kāi)采的目的是從地面把地殼中的有用礦物開(kāi)采出來(lái)。為此按一定工藝過(guò)程，把礦石從整體中開(kāi)采出來(lái)的全部工作，總稱(chēng)為露天礦山工程。用礦山設(shè)備進(jìn)行露天開(kāi)采的場(chǎng)所，稱(chēng)為露天采場(chǎng)或露天礦場(chǎng)，它包括露天開(kāi)采形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道。從事露天采礦的企業(yè)稱(chēng)為露天礦。根據(jù)采礦作業(yè)情況，露天礦分為山坡露天礦和凹陷露天礦，封閉圈

8、以上稱(chēng)為山坡露天礦，以下稱(chēng)為凹陷露天礦。封閉圈是指露天采場(chǎng)最上部境界在同一標(biāo)高上的臺(tái)階形成的閉合曲線(xiàn)。圖1.1.1露天礦采場(chǎng)29露天開(kāi)采時(shí)，把礦巖按一定的厚度劃分為若干個(gè)水平分層，自上而下逐層開(kāi)采，并保持一定的超前關(guān)系，這些分層稱(chēng)為臺(tái)階或階段。臺(tái)階是露天采場(chǎng)的基本構(gòu)成要素，進(jìn)行采礦和剝巖作業(yè)的臺(tái)階稱(chēng)為工作臺(tái)階，暫不作業(yè)的臺(tái)階稱(chēng)為非工作臺(tái)階。臺(tái)階的基本要素見(jiàn)圖1.1.2。臺(tái)階上部平盤(pán)臺(tái)階坡頂線(xiàn)臺(tái)階坡面臺(tái)階坡底線(xiàn)臺(tái)階下部平盤(pán)hα3