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露天采矿学——露天开采工艺第一章绪论一、《露天采矿学》是露天开采专业的主干专业课。上册《露天开采工艺学》60学时——本学期下册《露天开采设计原理》70学时——下学期[主线之一]：《露天采矿学》——是露天开采专业最基本的专业知识，也是标志露天开采专业特色的专业知识。（也就是说：就是因为我们学习了《露天采矿学》这门课程，才说我们是学露天开采专业的，而不是学地下采煤专业或其他专业的。）二、《露天采矿学》学科性质及特点：1.是采矿学科的一个分支。属于工业类学科。2.工业学科分类：地质学科测量学科露天采矿学固体矿床开采学科地下采矿学水下采矿学采掘工业类学科采矿学科——液体矿床开采学科——研究石油、矿泉水的开采等工科汽体矿床开采学科——研究天然气的开采。其他学科加工工业类学科——如化工学、机械制造等。3.学科特点：（1）《露天采矿学》不但研究有用矿物开采，而且还研究其上剥离物的开采，以及有用矿物与剥离物之间的时、空量的关系及其规律性。（2）是一门运用多门基础知识的综合学科。在牢固掌握数、理、化、力学等基础知识的基础上掌握以下几方面的专门知识：①地质学知识——掌握必要的地质构造学、矿床学、工程地质学、水文地质学及气象学等。②测量学知识③矿山工程机械化、电气化和自动化知识④矿山经济和管理知识⑤其它有关知识——计算机三、《露天采矿学》内容1.露天采矿学（surtacemining）——研究矿床剥离和露天开采（包括《露天开采工艺学》《露天开采设计原理》）技术及其内部规律性的学科[主线之二]：2.露天采矿学的主要内容：（1）露天开采工艺学（上册）（2）露天开采设计原理（下册）△露天开采设计原理——是研究有用矿物与剥离物之间的时、空、量的关系及发展规律的。△那么露天开采工艺学是研究哪些内容的呢？①工艺（technology）——利用生产工具对各种原材料、半成品进行加工或处理，使之成为产品的方法。②露天开采工艺（surtaceminingtechnology）——是利用生产工具直接从地表揭露并采出煤炭或其它矿产的方法。③露天开采（surtacemining）——直接从地表揭露并采出煤炭或其它矿产的工作。举例说明：如图所示：露天采场主要要素示意图p5如图所示：△若想采出煤炭或其它有用矿物，首先需要将上面的剥离物移走，这就需要运输设备，进行运输工作——运输环节。△若想运输，首先必须将剥离物或有用矿物装入运输设备中，需要采掘设备，进行采装工作——采装环节。△由于大部分矿岩都很坚硬，采掘设备直接挖不动，这就需要事先将岩石或矿物松碎，需要岩石爆破与松动设备——矿岩准备环节。△对于移走的剥离物，由于量特别大，需要有计划地、按顺序堆放在指定地点，（即排土场），需要排土设备，进行排土工作——排土环节。3.露天开采工艺的主要内容：第一篇露天开采工艺环节两大部分内容第二篇露天开采工艺系统（一）露天开采工艺环节——介绍各工艺环节的设备类型、工作规格、作业方式、工作面类型、作业参数、环节生产能力及设备选型等。（1）矿岩准备工作：①合理矿岩块度（采装对爆破的要求）②穿孔工作③爆破工作④松土机松碎岩石工作。（2）采装工作——①机械铲采装工作；②拉铲采装工作；③前装机、铲运机和推土机的采装工作；④多斗挖掘机（轮斗、链斗）作业。（3）运输工作——①铁道运输②汽车运输③带式输送机运输④联合运输（4）排土工作——①推土犁排土②机械铲排土③推土机排土④带式排土机排土⑤其它排土⑥排土场建设（5）介绍气候对露天采矿生产影响，以及提高煤炭质量（或矿石质量）和回采率的工艺措施。（6）简介露天矿质量标准化工作的有关知识——主要介绍各项生产（附加内容）工作的质量标准及检查办法。其中包括：采装工程质量标准化①露天煤矿采煤、剥离质量标准化穿孔工程质量标准化爆破工程质量标准化②露天煤矿公路运输工程质量标准化电铲排土③露天煤矿排土质量标准化排土犁排土/推土机排土（汽车）（二）露天开采工艺系统——将穿孔爆破、采装、运输、排土等工艺环节综合起来，形成一个完整的露天开采工艺系统。主要介绍典型工艺系统的开采参数，各工艺环节的设备类型及数量的匹配、生产能力的均衡，以及几种工艺系统的特点和适用条件等。同时简单介绍生产调度、工艺系统计算机模拟的有关知识。典型的工艺系统有：①机械铲、铁道工艺系统（1）间断式工艺系统②机械铲、汽车工艺系统①轮斗挖掘机、带式输送机（2）连续工艺系统②排土桥、悬臂排土机工艺系统①连续采掘、间断运输工艺系统（如轮斗、汽车）（3）半连续工艺系统②间断采掘、连续运输工艺系统（机械铲、胶带）①一次倒堆（4）倒堆工艺②再倒堆四、露天采场要素及有关名词术语1.露天矿（surtactmining）——从事露天开采的矿山企业。2.露天采场（openpit）——具有完整的生产系统，进行露天开采的场所。（即矿坑）如图所示p53.露天开采境界（pitlimit）——露天采场开采结束时的空间轮廓。分为上部境界——是露天采场剥离和采煤地面范围。（闭合线）下部境界——是由露天采场最终边帮和底面构成的。4.露天采场边帮（pitslope）——由露天采场四周的台阶平盘和坡面组成的总体。由顶帮、底帮、端帮构成。5.顶帮（topslope）——位于露天采场矿体顶极侧的边帮。6.底帮（Footslope）——位于露天采场矿体底板的边帮。7.端帮（endslope）——位于露天采场矿体端部的边帮。8.工作帮（workingslope）——露天采场内由正在进行着矿山工程的台阶组成的边帮。9.非工作帮（non-norkingstope）——露天采场内由已经结束矿山工程的台阶组成的边帮。10.工作帮坡角（workingslopeangle）——通过工作帮最上台阶和最下台阶的坡底线的假想平面与水平面的夹角（）。11.非工作帮坡角（non-workingslopeangle）——通过非工作帮最上台阶坡顶线和最下台阶的坡底线的假象平面与水平面夹角（）。12.台阶（bench）——按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯。由平盘、坡面、坡顶线、坡底线、坡面角（）、台阶高度（h）等要素组成。（如图）13.平盘（berrn）——台阶的水平部分或近水平部分。（由上下平盘）14.坡面（benchslope）——台阶上下平盘之间的倾斜面。15.坡顶线（benchedge）——台阶上部平盘与坡面的交线。16.坡底线（benchtol）——台阶下部平盘与坡面的交线。17.坡面角（benchangle）——台阶坡面与水平面的夹角。18.台阶高度（benchheight）——台阶上、下平盘之间的垂直距离。19.剥采比（strippingratio）——剥离量与有用矿物量之比值。333//mtmm或。(n)（包括生产剥采比、境界剥采比、平均剥采比等）。20.生产剥采比（operationalstrippingratio）——在一定生产时期内，以露天采场采出的剥离量与有用矿物量的比值。五、露天开采的特点及国内外发展现状（一）露天开采特点：1.需要移运大量的剥离废弃物。剥采比的大小直接影响经济效益。（比如海州矿n=32/mt，每年赢利2.5亿元；而平庄西露天矿n=7.8亏损）。2.露天采场作业空间大，可采用大型生产设备30015060t电铲斗容几十立方米运输汽车载重吨采用电机车牵引吨自翻车等。故大型露天矿投资较大。安家岭40亿元。比如：准噶尔黑岱沟矿投资为97亿元。平塑安太堡露天矿总投资6.9558亿美元（1985~1987年）3.生成能力大。可达3000~5000万吨/年（煤）。比如：原西德弗尔图纳露天煤矿，设计能力为5000万t/年，n=1.833/mt。4.工效高。国外煤矿：25.6/81.8/tItI美国西德我国煤矿：3.1/3.16/20.41/tItItI海州矿：抚顺西露天矿平朔安太堡5.安全程度高,劳动条件好。没有瓦斯、冒顶等。6.成本低。比如：50~60/~t海州矿元煤抚顺西露天5060元/t煤平朔15.06美元/t（1993年），而井工矿成本都在100元以上。（200元以上）7.建设速度快。一般3~5年可建成。8.受气候影响大。生产具有季节性。9.资源回收率较高。一般90%以上，无需保安煤控。10.占地面积大。破坏生态环境。比如海州矿达30平方公里。11.对矿床埋藏条件要求严格。一般埋藏浅、煤层厚的适合露天开采。（二）国内外发展现状由于露天开采比地下开采具有不可比拟的优越性，自20世纪以来，在全世界范围内，在煤炭、冶金、建材、化工等行业露天开采得到了广泛的发展。大约2/3的矿产资源是用露天开采的。其中煤炭已由1913年的6.6%增加到目前的40%以上。特别是美国、俄罗斯、加拿大、波兰等国的露天矿发展较快，比重较大。据1981年统计，我国露天开采的比重是（产量）铁矿石86.4%化工原材料70.7%建筑材料约100%煤炭约4%(逐渐增加)虽然我国煤炭的露天开采所占比重较低，但自80年代以来，陆续建成了几个大型露天煤矿：伊敏河露天矿500万t/年霍井河露天矿100万t/年平朔安太堡露天矿1500万t/年准格尔黑岱沟露天矿1200万t/年平庄元宝山露天矿500万t/年老露天矿：海州、抚顺、平庄、新邱、小龙潭、哈密三道岭、大峰。新疆、内蒙是我国煤炭储量最多。其中内莱探明储量2225亿吨。有准格尔哈尔鸟泰、东胜露天矿、胜利露天矿、宝日希勒，平朔安家岭，昆明先锋等准备开发的露天矿。内蒙白音华一二三四露天矿大唐国际胜利二号露天矿(设计3000万吨)我国露天开采技术的发展趋势是：（1）开采设备大型化——采、运、排设备大（2）开采规模大型化——由几百万吨，增大为几千万吨（3）工艺连续及连续化——提高工效（4）开拓方式多样化、强化开采——减小生产创平比（5）加强管理现代化和技术现代化六、几点说明：1．要求多样参考资料，不“死抱”教课书。如：采矿手册，论文，杂志等。2．复习《露天矿采掘机械》及《露天矿运输机械》及地质学。3．要求记笔记。4．答真做作业，作业为平时成绩。5．课程设计用大作业代替。第一篇露天开采工艺环节上次课我们讲到露天矿开采工艺由矿岩准备、采装、运输、排土等工艺环节组成。现在我们分别学习这些工艺环节。首先学习矿岩准备环节。即：（unitoperationotsurgacemining）第二章矿岩准备2-1概述一、矿岩准备（preparationotmaterials）——预先松碎矿岩以利挖掘的工艺环节。是首要环节。二、矿岩准备环节的重要性及作用：露天采场内的矿岩：较软的（如砂、土，f值较小岩石）可用采掘设备直接挖掘；较硬的矿岩（与采掘设备的挖掘力有关）则难以直接挖掘，需在采装之前进行破碎。否则将无法生产。矿岩的矿碎工作主要有以下几方面的作用：1．有利于提高采掘设备及运输设备的效率；2．有利于安全。（可避免上部大块，沿砸挖掘机勺斗等）3．减小采掘设备由于啃硬岩而引发的故障。（如勺斗牙尖断裂，推机电机被烧，钢强断裂等）。4．将矿岩合理破碎，可降低生产成本，提高经济效益。（由于作业效率的提高，可使成本相对下降；另外也夫降低采掘设备的能消耗和维修费用）三、矿岩破碎的方法露天矿常用方法1.2.3.（1）炸药炸破法窗孔炸破法（2）无声炸破法（膨胀法）机械松碎法——用机械设备直接松碎水力松碎法——多配合水采。向钻孔中注入高压水土岩胀裂。那么，矿岩应松碎到什么程度较为合理呢？（即满足采掘生产的要求，又节省矿碎使用）2-5合理的矿岩块度，及矿岩松碎与采装的配合一、合理的矿岩块度既然矿岩松碎是露天开采工艺的首要环节，那么矿岩松碎的质量的好坏将直