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1、第五章 采剥工艺5.1概述采剥方法是露天开采全部生产过程中的中心环节。它决定着露天矿的开采方式、技术装备、矿床的开采强度和经济效果。坚硬矿岩一般用凿岩、装药爆破的方法进行松散，然后用挖掘机直接铲装，将矿岩分别装车。松软矿岩一般不需要进行凿岩爆破，而是用挖掘机直接铲装，或用推土机配合铲运机对矿岩进行集堆和铲装工作，也有使用索斗挖掘机和轮斗挖掘机进行工作的。5.2露天矿采剥方法5.2.1缓帮开采1.阶段高度阶段高度的高低受挖掘机工作参数、矿岩性质和运输条件所限制。平装车时，对于不需要爆破的软岩，其阶段高度一般不应大于挖掘机的最大挖掘高度；对于需要爆破的矿岩，其段高为挖掘机最大高度的1.01.25倍

2、。上装车时，阶段高度按下式确定：式中：上装车高度，m最大卸载高度，m上部阶段至车辆上缘高度，m卸载时铲斗至矿车上缘间的间隙，一般0.51m最大卸载高度时的卸载半径，m挖掘机停留水平层挖掘半径，m铁路中心至阶段坡顶线的间距，m阶段坡面角，（ °）由前面分析知，本次设计采用汽车破碎站胶带输送机联合开拓运输系统，阶段高度由挖掘机最大伸展高度决定为12m。2最小工作平台宽度缓工作帮在国内露天矿被广泛采用，它由若干同时作业的相邻工作平台所组成，如下图6-1，其工作帮坡角较缓，一般为8°15°。每个平台宽度不得小于最小工作平台宽度。最小工作平台宽度由爆堆宽度、运输设备规格、动

3、力管线配置方式以及采剥作业的安全宽度组成。固定干线铁路运输和汽车运输的最小工作平台宽度参见下图5-2.F=B+C+D+T+E+G式中：F-最小工作平台宽度A- 爆破进尺B- 爆堆宽度，mC- 爆堆与公路中心线间距，一般取C=3mD- 公路中心线与动力电杆的间距，m；汽车间距取D=3mE- 动力电杆至阶段稳定边界线的距离，一般E取34米G-安全宽度，m； 式中：-阶段工作坡面角，（ °）-阶段塌落后稳定的坡面角，（°）T-汽车运输时取T=4mH-阶段高度，m5.2.2露天矿采剥方法采剥方法主要研究露天开采中的采准、剥离及采矿工程的开采顺序以及它们之间的时空关系等问题。采剥方法

4、按工作线的布置方式可分为：（1） 纵向采剥方法；(2)横向采剥方法；（3）扇形采剥方法；（4）环形采剥方法。1.纵向采剥方法纵向采剥时，露天矿的采剥工作线沿矿体走向布置，横向推进。当露天矿采用固定坑线开拓时，工作线由底帮响顶帮推进，但一般多采用底帮固定坑线开拓。也可以采用移动坑线开拓，此时开段沟布置在矿体的上盘、下盘接触线或矿体之间。工作线由中间向顶帮和底帮推进。纵向采剥方法的优缺点：优点：1） 纵向开采时，工作线是平行推进的，所以沿工作线上的采掘带宽度基本上是相等的，因而能充分利用工作线，有利于管理工作。2） 开段沟可以布置在矿体的上盘和顶帮，工作线垂直走向推进，因而有利于减少矿石的损失和贫

5、化。缺点：在一定的矿山技术条件下，矿岩内部运输距离较大；当工作线从底帮向顶帮推进时，矿石损失和贫化较大；当矿体为倾斜和急倾斜时，基建剥岩量较大；纵向采剥方法不灵活，对矿石品种和品位波动较大的矿山不利于分采。纵向采剥方法适用条件：1） 铁路运输的露天矿；2） 长宽比接近于1的汽车运输露天矿；3） 有特殊要求的汽车运输矿山。2.横向采剥方法横向采剥方法系指露天矿工作线横交矿体走向布置，沿矿体走向推进。开段沟可以布置在露天矿的端部或者境界中的任何一个地方，并垂直矿体走向掘沟，形成初始工作线，从一端向另一端，或从中间想两端推进。横向采剥的优缺点：优点：1） 减少基建工程量。研究表明不同采场长度的基建工

6、程量见下表5-1.表5-1采场尺寸基建工程量长（L）宽(B)L/B纵采（）横采（）100010001.01428.61408.198.6150010001.52142.91408.165.7200010002.02857.21408.142.3250010002.53571.51408.139.42） 减少采场内部运输距离。3） 减少开段沟工程量。当采用长段沟开拓并且采场的长宽比为1.52.0时，横向采剥时的开段沟工程量比纵向采剥减少35%50%。4） 增加工作线长度。缺点：横向采剥方法的主要缺点是：采场作业台阶多，设备上下调动频繁，影响其生产能力；生产组织和管理比较复杂，容易因计划不周而造成

7、采场的采剥失调。此外，在山坡地形的条件下，横向采剥的生产剥采比较纵向采剥时大。横向采剥方法主要适用于汽车运输的露天矿，因为汽车运输机动性灵活，对工作线长度要求比较短，能适应各种不同的矿体埋藏条件和品位的空间分布。此外，长宽比大的露天矿，在其他条件相同时，采用横向采剥方法较为有利。3.扇形采剥方法扇形剥采时，工作线上每个点的推进速度是不同的，工作线的推进方向也是变化的，因而生产组织管理复杂，各开采水平之间影响较大，新水平准备时间较长，且同时开采台阶数少。沟道线路与工作线路可以直接连接，无需设连接平台，因而可以减少运距，有利于提高露天开采的经济效益。在开采水平或缓倾斜矿体时，通过调整回转中枢的位置

8、，可使露天矿的工作线长度基本不变。根据以上特点，扇形采剥方法多用于：（1） 矿岩比较松软的水平或缓倾斜矿体。特别是使用运输排土桥和带式输送机的露天矿。（2） 用螺旋坑线开拓的露天矿，使用线性开拓和扇形工作线采剥。4.环形采剥方法环形采剥工程的发展环形采剥时，采场工作线向四周发展。当开采凹陷露天矿时，工作线自里向外扩展；当开采孤立山峰型露天矿时，工作线自外向里发展。采用这种方法时，一般先在矿体中间掘一个圆坑，其直径约为50200m，依采掘运输设备的规格而定，然后向四周发展。此时露天矿的发展像一个圆锥沿矿体的倾斜矿体的倾斜方向下移。环形采剥时圆形工作线上各点的推进速度是不同的，依矿体倾斜角及推进方

9、向而定，沿推进方向的工作线推进速度最大，逆推进方向的工作线推进速度最小。此时多采用移动坑线开拓，并且坑线多沿圆坑的周边布置。环形采剥方法的主要优缺点主要优点：(1)基建工程量。由焖俣瓤。当矿体的埋藏条件和开采技术参数相同时，纵向采剥、横向采剥及环形采剥方法的基建工程量见下表6-2.从表中可以看出，环形采剥基建工程量最。嵯虿砂次之，纵向采剥最大。表5-2采场尺寸（m）基建工程量（万m³）长（L）宽（B）L/B纵向采剥横向采剥环形采剥100010001.01408.61408.2983.4150010001.52142.91408.2983.4200010002.02857.21

10、408.2983.4250010002.53571.51408.2983.4(2)使用比较灵活。环形采剥时，露天开采境界随时都可以从中央向四周扩大而不影响生产。若环形采剥方法改为横向采剥方法时，无需补做太多工程。主要缺点：环形采剥方法的主要缺点是线路的建筑和维护工程量大，这主要是由于大量使用移动坑线所引起的。环形采剥方法的适用条件：（1） 矿体平面尺寸大致呈圆形的倾斜及急倾斜矿体。（2） 环形采剥方法一般只用于汽车运输开拓的矿山。5.2.3露天矿陡帮开采1.陡帮开采的基本原理采用缓帮开采，即台阶全面开采时，工作帮坡角一般为8°15°；采用陡帮，即台阶轮流开采时，工作帮坡角可

11、达到25°35°，有时还更大，接近最终边坡角。陡帮开采时，工作帮上不是每个台阶布置挖掘机，即不是每个台阶都处于作业状态，其中一部分台阶时作业台阶，另一部分台阶则是暂不作业台阶。作业台阶和暂不作业台阶轮流开采。作业台阶保留最小工作平盘宽度，暂不作业台阶只保留很窄的平台。为了实施陡帮开采，加陡工作帮坡角，还可以采取其他一些技术措施，例如：2.陡工作帮得作业方式根据工作帮上台阶的轮流方式，陡帮开采的作业方式可分为：（1） 工作帮台阶依次轮流开采，即倾斜分条开采。其实质是露天矿整个剥岩工作帮由一台或两台挖掘机从上而下一次轮流进行开采，此时剥岩帮上只有一个台阶在工作，其余台阶均处于暂

12、不工作状态。也可以在相邻台阶上尾随作业。所留平台宽度较窄，故能最大限度地加大工作帮坡角，获得较好的利益。采用此种方法作业时，工作帮坡角可以加陡到25°到35°或更大，但必须保持以下条件：式中：Q一台或两台挖掘机的生产能力，m³/a；剥岩条带宽度，m；露天矿的走向长度或剥岩区长度，m；n剥岩帮上的台阶数目，个；h台阶高度，m；剥岩帮高度，m；剥岩周期，a；（2） 工作帮分组轮流开采即组合台阶开采台阶分组轮流开采，实质上是将工作帮上的台阶划分为23组，每组25个台阶，每组台阶由一台挖掘机开采，挖掘机在组内从上而下逐个台阶进行开采，当挖掘机采完组内最后一个台阶时就返回第

13、一个台阶工作，剥离下一个岩石条带。此时，组内除正在工作的台阶外，其余台阶均处于暂不工作状态，工作帮坡角比台阶依次轮流开采方式小。台阶分组轮流开采时，只要相邻组的挖掘机之间保持一定的水平距离，就可以避免安全事故。非相邻组之间的挖掘机由一个或多个3050m或更宽的作业平台隔开，挖掘机即使在同一条垂线上的作业，也可保证安全。（3） 并段爆破分段采装作业此法的实质是工作台阶并段进行穿孔爆破，然后在爆堆上分段进行采装，它是靠增大高度和减少爆堆占用的宽度来加陡工作帮坡角的作业方式，此法在钻机的穿孔深度得到保证才能使用。（4） 台阶尾随开采台阶尾随开采就是一台挖掘机尾随另一台挖掘机向前推进，组内有若干个挖掘

14、机同时作业。本次设计根据地形地质和矿物埋藏条件看，适合使用陡帮组合台阶开采。5.2.4陡帮开采的工作线布置形式露天矿工作线的布置性质与所采用的采剥方法有关，与前相同，主要分为纵向布置、横向布置和环形布置。陡帮开采时，露天矿分剥岩帮与采矿帮，它们相互独立、互不干扰，因而可以有自己独立的工作线布置形式。前期设计采用陡帮剥离的形式。由于前期设计采用纵向布置，采用纵横布置主要优点是：(1) 剥岩帮工作线纵向布置，可以将矿体沿走向长度拉开，并揭露出来，使揭露的矿石面积最大，因而有利于增加露天矿的备采矿量；(2) 采矿工作线横向布置有利于配矿和质量中和，因为露天矿的走向长度一般比较大，当采矿工作线横向布置并且工作帮坡角相同时，可以布置更多的采矿台阶，揭露更多的品级的矿石，因而有利于矿石配矿和质量中和；(3) 剥岩帮与采矿帮互不干扰。当采用这种工作线布置时，只要保持一定的坑底宽度，而剥岩又能够周期性的进行，这时坑底就能保持有足够的备采矿量；(4) 剥岩工作线纵向布置，有利于实现分区作业，可以选择矿体厚度大、剥采比小、矿石质量好、开采技术条件优的地方实现优先开采，有利于提高陡帮开采的经济效益。