第13-14讲露天矿生产能力与采掘进度计划分析.pdf

9 1. 本章提要 介绍露天矿生产能力确定的基本方法， 生产剥采比的变化规律及其调整和均衡的基本方法， 露天矿采掘进度计划编制方法与步骤 2. 露天矿生产能力——露天矿生产能力的基本概念 ㈠ 露天矿生产能力的基本概念 生产能力是露天矿山企业的最主要的技术经济指标之一露天矿生产能力是在具体矿床地质条件、工艺设备、开拓方法和开采方式条件下，露天矿在单位时间内所能开采出来的最大矿石量或剥采总量一般包括矿石生产能力和矿岩生产能力 （说明： 露天矿生产能力大小通过用矿石年产量和矿岩年采剥总量两个指标来表示因为每个露天矿的矿床赋存条件、开拓方法和矿山工程发展方式等各不相同，生产剥采比差别很大，故生产能力应用上述两个指标来共同表示） 通常所说的矿山生产能力是指矿石生产能力 露天矿的矿岩生产能力和矿石生产之间的关系，可以通过生产剥采比进行换算，矿岩生产能力 A和矿石生产能力 AP的关系如下： )1 (sPnAA 式中 nS——露天矿生产剥采比，m3/m3或 t/t 上式表明， 露天矿在矿石生产能力一定的情况下， 矿岩生产能力直接取决于生产剥采比。

也可以说，露天矿的矿石生产能力在一定生产剥采比条件下，应有相应的剥离工程量来保证 露天矿的生产能力分为设计生产能力与实际生产能力实际生产能力主要取决于露天矿的现有工艺系统、矿床赋存条件、开拓方式和开采方法 3. 露天矿生产能力——露天矿生产能力的确定 ㈡ 露天矿生产能力的确定 露天矿生产能力是设计和建设露天矿企业的主要依据之一，其大小直接影响到矿山设备选型、投资、生产成本、矿山服务年限、矿山定员和综合经济效益等影响露天矿生产能力的因素是多方面的，主要有采矿技术和经济两个方面 ① 采矿技术方面的因素： 同时进行采矿的工作面数、 矿山工程发展速度、 运输线路的通过能力等； ② 经济方面的因素：露天矿工业储量的保有年限、基建投资、劳动生产率和矿石成本等 因此，在确定露天矿生产能力时，应以市场或用户需求、技术上可行和经济上合理等方面综合考虑予以确定 ⑴ 按市场需求量确定生产能力 由矿石成品的市场需求量确定原矿产量 AP，即 CPCPAKKA)1 (（t/a） 式中 KC——成品矿石的品位，%； AC——市场或用户每年需求的成品矿石量，t/a； KP——原矿矿石品位，%； β——采矿损失率，%； η——选矿回收率，%。

⑵ 按开采技术条件确定生产能力 露天矿生产能力常常受到矿山具体矿床条件和开采技术水平的限制，在确定生产能力时，可以从以下几个方面试算 ① 按采场中可能布置的挖掘机台数确定生产能力 挖掘机是露天矿的主要采掘设备，每台挖掘机构成一个工作面露天矿的生产能力取决于可能布置的挖掘机工作面数 根据矿体的赋存情况及开采参数等确定可能布置的挖掘机台数 可能布置的挖掘 9 机总数决定了矿岩生产能力，其中可能布置的采矿工作面数，决定了矿石生产能力 首先计算每个采矿台阶可能布置的挖掘机台数 NW为：CgWLLN（台） 式中 Lg——一个采矿台阶的工作线长度，m； LC——一台挖掘机所需的采区长度，m 然后，确定露天矿同时开采的台阶个数 NB，它主要取决于矿体厚度、倾角、工作帮坡面角和工作线推进方向 对水平与近水平矿体（图 1.8.1 所示）有：hHNB 式中 H——矿体厚度，m； h——采矿台阶高度，h=B/(cotφ-cotα1)，m； B——采矿台阶最小工作平盘的宽度，m； φ——采矿台阶的工作帮坡角，度； α1——采矿台阶的坡面角，度 对倾斜与急倾斜矿体（图 1.8.2） ，由于cottanHHHS和)cottan1/(SHH，因此，当工作平盘宽度相同时，可能同时工作的台阶数有： )cot)(cottan1 (cot11hBHhBHNSB 式中 HS——矿体在水平方向上的厚度，m； H——采矿台阶工作帮坡线的水平投影，m； α——矿体的倾角，度。

当采矿方向从矿体上盘向下盘推进时取“－”号；当采矿方向从矿体下盘向上盘推进时取“＋”号 露天矿可能的生产能力为：WBWPQNNA 式中 QW——挖掘机平均年生产能力，t/a 说明：对水平或近水平矿体，采用矿体厚度计算可能布置的同时开采的台阶个数，是因为矿体厚度是其主要的限制条件；而对于倾斜与急倾斜矿体，其水平厚度则成为主要的限制条件 对于图 1.8.2(a)，有cottanHHHS，对于图 1.8.2(b)，有cottanHHHS，故有cottanHHHS；1cot  hB为最小工作平盘宽度与台阶坡长在水平投影之和 以上计算一般只适用于比较规则的层状急倾斜矿体 当矿体形状复杂矿体厚度不稳定时， 可以用露天矿分层平面图来确定可能布置的挖掘机台数，再进一步求算露天矿可能有的矿岩生产能力 ② 按采矿工程水平推进速度确定生产能力 露天矿可能达到的生产能力， 很大程度上取决于矿山工程发展速度 矿山工程发展速度是表示露天矿开采强度的指标 在露天矿生产过程中， 工作线不断往前推进， 开采水平不断下降， 直至最终境界 （即，矿山工程沿水平和向下两个方向发展） 。

通常用工作线水平推进速度和矿山工程延深速度两个指标来表示开采强度 当露天矿的挖掘机数目一定时，工作线的水平推进速度 vH（m/a）随着挖掘机的平均生产能力的增大而提高，随着台阶数目的增多而降低若要加大工作线的推进速度，最根本的措施是使用高效率的采运设备 水平与近水平矿体的矿石生产能力 AP主要取决于工作线水平推进速度 vH，即单位时间内剥采台阶 9 沿工作帮推进方向的水平推进距离，即 )1 (gHPHLvA 式中 H——矿体厚度，m； Lg——采矿台阶工作线平均长度，m； γ——矿石容积密度，t/m3； η——矿石回采率，%； ρ——废石混入率，% 说明：gHHLv意味单位时间（a）内所采出的纯矿石量，即工业储量 ③ 按采矿工程延深速度确定生产能力 采矿工程延深速度是指在露天采场内最底部的采矿台阶在单位时间内的垂直下降速度 另：矿山工程的延深速度是根据新水平的准备时间所完成的台阶高度，折合成每年下降进尺，又称下降速度，其计算式为：Thu （m/a） 式中 h——新水平台阶高度，m； T——新水平开拓准备时间，a 对于开采水平和近水平（倾角小于 10°）矿体的露天矿来说，除了基建时期以外，一般不存要延深的问题。

此时，矿山工程发展速度只表现为工作线推进速度，即矿石生产能力直接取决于工作帮的推进速度，以这个速度即可验证露天矿可能达到的生产能力  9 对于开采倾斜矿体与急倾斜矿体的露天矿来说，矿山工程的发展速度主要应表现为矿山工程延深速度采矿工程延深速度影响露天矿生产能力，延深速度快意味着采矿量大，但此时工作线推进速度与延深速度要保持一定的制约关系， 即矿山工程延深速度不但取决于下部新水平开拓准备的时间， 而且受上部水平工作线推进速度所限制这时工作线水平推进速度 vH与采矿延深速度 vT和剥离工程延深速度vTB之间必须满足如图 1.8.3 所示的以下协调关系： cotcotHTvv 或cotcotHTvv ； cotcotHTBvV 式中 φ——工作帮坡角，度； β——底帮帮坡角，度； α——矿体倾角，度 ±——矿山工程延深方向与工作线推进方向一致为“+” ，相反则为“-” 露天矿采矿工程延深时，由于延深方向不同，使采矿工程延深速度 vT与剥离工程延深速度 vTB不一致如图 1.8.3(a)所示，当剥采工程沿露天矿底帮延深时，vT、vH与 vTB之间除满足上两式的关系外，还应满足如下关系： cotcotcotcotTBTvv 当剥采工程沿露天矿矿层底板或顶板延深时，vT、vTB与 vH之间满足如图 1.8.3(b)、(c)所示的以下关系：cotcotHTBTvvv 式中 vH——顶帮工作帮推进速度取“－”号；底帮工作帮推进速度取“＋”号。

当剥采工程沿山坡延深时，如图 1.8.3(d)所示，vH、vT与 vTB满足如下关系：  9 cotcotHTvv ；cotcotHTBvv；cotcotcotcotTBTvv 式cotcotHTvv表明，延深速度是受工作线推进速度制约的；在 β、φ 一定的情况下，要加快延深速度， 必须相应加快水平推进速度 否则， 就不能保持正常的工作平台宽度， 因而可能出现采剥失调 现以沿矿体下盘移动坑线开拓为例说明上述两者的制约关系 （图 8-15） 矿山工程沿矿体底板延深，当由 D 延至 Q 时，为了保证以上各台阶有足够的工作平盘宽度，若两个方向均按工作帮坡面角 φ 进行发展，D 点上的工作水平就应分别推进至 A 和 B 点因此，矿山工程延深速度和工作水平推进速度应保持式cotcotHTvv的关系 从式cotcotHTvv可以看出，矿山工程延深速度同时受水平推进速度和新水平开拓准备时间的限制从长期和总体来看，要求cotcotHv与Th值之间要相互适应当cotcotHv＞Th时，说明工作线推进速度快，新水平开拓准备速度较慢，具体表现为上部工作平盘不断加宽，这个过程就是扩大生产储备或为调节生产剥采比超前剥离的过程。

反之，新水平开拓准备速度较快，工作平盘逐渐缩小，是压缩剥离， 增加产量的过程 经常调节平盘宽度是属于矿山工程发展的正常现象 倘若工作平盘长期不断加宽，或工作平盘压缩到小于正常工作平盘宽度，都会造成“采剥失调” ，对生产是非常不利的 从图 8-16 可以看出，当矿山工程延深角与采矿工程延深角（矿体倾角）不同时，延深速度出现了两个概念：一个是矿山工程延深速度，另一个是采矿工程延深速度采矿工程延深速度是指露天矿场境界内被开采矿体的水平面每年垂直下降的米数， 但其数值却取决于矿山工程处深速度的大小 现说明两者的几何关系 如图 8-16(a)所示，矿山工程沿露天矿底帮延深，采矿工作线由下盘向上盘推进当矿山工程由 O点延深至 D 点时，采矿工程则由 B 延至 C，于是有)cot(cot)cot(cotpuu同理，若改变矿山工程延深方向和采矿工作线推进方向，如图 8-16(b)，则有)cot(cot)cot(cotpuu 因此，采矿工程延深速度与矿山工程延深速度的关系式为cotcotcotcotuup 式中 up——采矿工程延深速度（m/a） ； φ——工作帮坡面角，度； θ——矿山工程延深角，度； γ——矿体倾角，度； 分子中“±”——矿山工程延深方向与采矿工作线推进方向一致为“+” ，相反则为“-” ； 分母中“±”——采矿工作线推进方向与矿体倾斜方向一致为“+” ，相反则为“-” 。

分析上式可知，在不同开采条件下，up与 u 间的变换关系 ① 当用底帮固定坑线开拓缓倾斜矿体（底帮不用剥岩扩帮）或沿矿体与围岩接触带用移动坑线开拓时，θ=γ，则 up=u ② 当露天矿沿顶帮或底帮用固定坑线开拓倾斜或急倾斜矿体时（图 8-16a） ，θ＜γ，up＞u，而且 9 up与 u 的差值前者比后者大 ③ 当开采矿体与地面倾向相同的山坡露天矿时（图 8-16b） ，如果 θ＜γ，则 up＜u；如果 θ＞γ，则up＞u ④ 当开采矿体与地面倾向相反的山坡露天矿时，则 up＜u 由此可知，采矿工程延深速度与矿山工程延深速度二者不等理论上讲，用采矿工程延深速度确定露天矿生产能力较接近实际但因金属露天矿一般沿矿体或接近矿体掘沟延深 up与 u 相近，故金属露天矿设计中，常采用矿山工程延深速度 u 验证露天矿生产能力，其计算公式如下1ckPhuA（t/a） 式中 Ak——矿石生产能力，t/a； u——矿山工程延深速度，m/a； h——台阶高度，m； Pc——所选用的有代表性的水平分层矿量，t； ——矿石的实际回收率； ρ——矿石贫化率 从公式Thu 可知，矿山工程延深速度决定于新水平准备的时间。

新水平准备一般包括上一水平为保证新水平掘沟所需的扩帮工程及新水平出入沟、 开段沟的掘凿 完成这些工程所需的时间决定于采用的采运设备、工艺方式、工程顺序等一般说来汽车运输较灵活，可以达到较高的延深速度，铁路运输较低设计中所需数据，可以参照类似矿山的实际资料选取，也可以通过编制新水平进度计划来研究确定延深速度 开采倾斜、 急倾斜矿床的露天矿， 其矿石生产能力主要取决于矿山工程的延深速度 延深速度有两个概念，一个是矿山工程延深速度，另一个是采矿工程延深速度 矿山工程延深速度通常包括剥离工程、 采矿工程和新水平准备 采矿工程延深速度，是指露天矿境界内被开采矿体的水平面每年垂直下降的速度，一般以米/年表示 矿山工程延深速度与采矿工程延深速度之间的数量关系如图 10-1 所示，即式cotcotcotcotTBTvv ④ 按经济因素确定生产能力 上面讨论了按技术条件确定露天矿生产能力的方法， 并用上述方法求得技术上可能达到的最大生产能力该生产能力显然在技术上是可行的，但在经济上不一定合理如露天矿储量一定时，以最大生产能力开采时，其基建费用可能过大另外，以大生产能力开采时，开采时间过短，而使大型设备、矿山建筑物、构筑物不能得到充分的利用。

因此，在确定生产能力时，除了开采技术因素外，必须着重考虑它的经济合理性关于露天矿经济合理的论证，我国金属露天矿在设计中，仍采用经济合理服务年限验证生产能力的方法 对不同的生产能力方案进行比较分析，以确定经济效益最佳的生产能力也可建立露天矿开采的经济模型，求出合理的生产能力 对矿石储量不太大的露天矿，确定生产能力时还应考虑服务年限服务年限太短，会造成基本建设设施过早报废，导致矿山总体效益不佳，甚至不能全部收加投资 露天矿服务年限 T 可按下式计算：KAQTP（a） 式中 Q——露天矿开采境界内的工业储量，t； AP——露天矿原矿生产能力，t/a； η——露天开采的矿石回采率，%； K——矿石储量备用系数，一般取 K=1.1～1.2  9 在校验露天矿生产能力时， 如果根据已知的年产量按上式求得的正常服务年限， 符合规定的经济合理服务年限，则说明该年产量在经济上是合理的；反之，是不合理的，因为这时露天矿的设备、建筑物等固定资产，除采装运设备和部分可拆移的设备外，均将提前废弃选矿厂、冶炼厂如附近不能及时开发出新的矿源接续供矿，则也将提前废弃这在经济上是不合理的不过，也有些特殊情况，如国家急需的矿源，允许缩短服务年限，以加大其生产能力。

再如开采条件好的富矿、小矿、附近有远景储量大的露天矿、地下水大的露天矿，其服务年限也可适当缩短倘若矿区内有几个采矿场的露天矿，其单个采矿场的服务年限也可以缩短 国内露天矿的矿山规模可按表 1.8.1 划分， 露天矿的服务年限可参考表 1.8.2 确定 可用反映矿石工业储量与矿山经济寿命之间合理关系的泰勒公式确定露天矿的服务年限：4Q2 . 0T （a） 式中符号及单位同上式 表 1.8.1 露天矿山规模类型划分表 矿山类别 矿山规模（×104t/a） 特大型 大型 中型 小型 黑色冶金矿山 >1000 1000～300 300～60 <60 有色冶金矿山 >1000 1000～100 100～30 <30 化工原料矿山 磷矿 — >100 100～30 <30 硫铁矿 — >100 100～20 <20 建材非金属矿山 石灰石矿 — >100 100～50 <50 石棉矿 — >1 1～0.1 <0.1 石墨矿 — >1 1～0.3 <0.3 石膏矿 — >30 30～10 <10 露天煤矿 >2000 2000～1000 1000～300 <300 表 1.8.2 露天矿山合理服务年限 矿山规模类型 特大型 大型 中型 小型 合理服务年限（a） >30 >25 >20 >10 在合理年限范围内， 可以在技术经济分析的基础上初选出几个生产规模方案进行比较。

生产能力不同，将影响其基建投资和矿石成本这样，可能出现生产能力大、总投资高而成本低和生产能力小、总投资少而成本较高的两类方案 在这种情况下评定方案优劣的原则， 可用评价矿山规模经济效益的主要指标投资收益率（投资返本率）来表示一般情况下，一个经济上合理的建设规模，应该是投资收益率高、建设快、达产时间短和产量持续稳定 应该指出， 随着露天矿采运设备的更新及开采工艺技术的改进， 尤其是近年来大型挖掘机及汽车的广泛使用， 露天矿的生产能力受工作面数目及矿山工程下降速度的限制越来越小 这就势必把确定生产能力的主要矛盾转移到经济因素上来 但确定经济合理的生产能力是一个复杂的技术经济课题， 要结合我国经济体制的现状进行研究，不能照搬外国目前我国在这方面还缺乏深入地研究 4. 露天矿生产剥采比——生产剥采比的变化规律 生产剥采比，是指露天矿一定生产时期内剥离的岩石量 VS与采出矿石量 AS的比值，其单位可用m3/m3或 t/t 表示，即 SSSAVn  生产剥采比是露天矿开采的重要技术经济指标 无论是研究露天矿工程发展程序， 还是确定露天矿生产能力，都与这一指标密切相关 例如，生产剥采比是编制采掘进度计划的重要指标，它决定着露天矿采剥总量的大小。

一个矿山的 9 生产规模，不仅以矿石的产量来表示，而更主要的是应以采剥总量来衡量特别是对于一些生产剥采比较大的粘土、有色金属和煤炭露天矿来说，剥离量远远超过矿量，就更不能忽视岩石的开采 由式)1 (sPnAA可知， 在一定的矿石生产能力下， 露天矿的采剥总量取决于生产剥采比的大小，而露天矿的设备、人员和地面设施规模等又主要是由矿岩生产能力所决定的因此，生产剥采比往往是影响露天矿的基建投资和生产成本的重要因素 ㈠ 生产剥采比的变化规律 在露天矿生产过程中，矿山工程是在各工作台阶上进行的，所有工作台阶的总体组成了露天矿场的工作帮 露天矿工作帮是由若干个正在进行开采的台阶坡面和平台构成的， 其形态决定于组成工作帮的各台阶间的相对位置，也就是取决于台阶高度、平盘宽度和台阶坡面角等要素 露天开采过程中，工作帮的范围和位置随矿山工程的进度不断变化，剥离岩石量和采出矿石量也相应发生变化，从而使生产剥采比发生变化 露天矿工作帮及其帮坡角与生产剥采比的变化密切相关 工作帮坡角大， 生产剥采比小 如图 1.8.4所示，工作帮坡角 φ 可用下式计算： NiiiNiiBhh212)cot(arctan 式中 N——组成工作帮的工作台阶数目； hi——第 i 个工作台阶的台阶高度，m； Bi——第 i 个工作台阶平盘宽度，m； α1——工作台阶坡面角。

由上式可以看出，工作帮坡面角的大小取决于台阶高度、台阶坡面角和工作平台宽度三个要素通常 h 和 α 是定值，因此当 B=Bmin时，则工作帮坡面角 φ=φmax当单台阶逐个开采时，φ=φmin=0，由此可知，露天矿工作帮坡角随着 B 值的调节而变化，其变化范围介于 φmax和 φmin之间 在现代化露天矿中，工作平台上需要设置大型的穿孔、采掘和运输设备，因而工作平台需要保持一定的宽度在不断掘沟和扩帮的过程中，矿山工程的深度不断增加，直到最终开采深度各开采水平的工作线由最初的掘沟位置不断向一侧（或两侧，由固定坑线或移动坑线决定）推进，直到最终边界在这种矿山工程发展的过程中采出一定数量的矿石和岩石 ⑴ 开采程序和开采参数不变情况下生产剥采比的变化规律 开采程序保持不变，是指矿山工程按一定的工作线推进方向，一定的延深方向和开段沟长度，保持固定的台阶高度和工作平台宽度等条件进行矿山工程 露天矿的生产按一定的工作帮坡面角发展时， 其生产剥采比通常是变化的，现以一个简单的例子来研究其变化规律 某露天矿矿体赋存情况和采场境界如图 1.8.5 所示，在固定的台阶高度和工作平盘宽度条件下进行发展，每延深—个水平所采的矿石量、剥离量及剥采比变化规律如图 1.8.6 所示。

采场沿底帮掘沟，工作线由下盘向上盘推进矿山工程延深方向与矿体倾向一致，按某一固定的工作帮坡面角 φ 生产时，开采延深到各水平的工作帮推进位置如图 1.8.5 所示  9 由图 1.8.6 可以看出，工作帮坡角不变时，生产剥采比随着矿山工程的延深而变化：开始是大量剥离岩石，但采矿量为零，这个阶段为露天矿的基建阶段随后，开始采出矿石，生产剥采比则随着开采深度延深而不断增大， 达到一个最大值后逐渐减小 生产剥采比的这种变化规律是开采倾斜矿体的普遍规律， 其中生产剥采比最大期间叫剥离洪峰期， 一般发生在凹陷露天矿工作帮上部接近露天矿地表境界的部位 对于水平与近水平矿体，随地形条件和矿体厚度的变化，生产剥采比也呈现由小到大、再由大到小的变化规律，但其生产剥采比高峰期比较平缓（即，生产剥采比变化幅度较小） ，且持续时间较长图9-4 为某露天矿 I 采区的生产剥采比变化曲线 工作帮坡角的大小，对生产剥采比的变化有较大的影响现代露天矿，根据工作帮坡面角的不同，可分为缓帮（工作帮坡面角为 8°～15°）及陡帮（工作帮坡面角为 16°～35°）两种开采方式 缓帮开采的特点是，组成工作帮的各工作台阶进行独立开采，故保证各工作平盘的正常宽度，是保证露天矿正常生产的基本条件。

工作平盘的大小，决定于采倔、运输设备规格、运输线路数目及调车方式以及所需的回采矿量 只有在特殊情况下， 工作平盘宽度可允许减到最小值， 即除回采矿量宽度以外，布置采掘运输设备和正常作业所必需的最低限度值，该值称为最小工作平盘宽度因此，保持最小工作平盘宽度是露天矿生产的起码条件 随着露天矿山技术的发展及大型设备的使用， 出现了陡帮开采工艺 陡帮开采工艺一般用于剥离帮的开采它与缓帮开采的区别是，它不是每一个台阶都处于作业状态，只有—部分台阶进行作业，其余台阶暂不作业作业台阶与暂不作业台阶轮换交流，故也称台阶轮流开采法 根据开采台阶轮换方式不同，陡帮开采可分为组合台阶开采和倾斜条带式开采两种主要开采方式组合台阶开采是把台阶分为若干组，每组由一个作业台阶和若干暂不作业的台阶组成（图 8-2） 每组台阶的最上一个台阶保留工作平盘宽度， 其他台阶均保留安全平台宽度， 一般由 3～6 个台阶组成一组每组台阶由上而下逐个台阶轮流开采上一个台阶推进到预定的宽度后，设备转到下一个台阶开采当一组中每个台阶均推到预定宽度后，即完成一个开采循环每组台阶一般只配一台挖掘机作业循环周期一般为 3～5a 如图 8-2 所示，工作平台宽度 BP是扩帮宽度和安全平台之和，该值不能小于最小工作平盘宽度。

它是根据采装和运输设备的正常作业的要求决定的BP越小，工作帮坡面角 φ 越陡根据我国部分矿 9 山的设计资料，该值为 40～60 m 倾斜条带式开采（图 8-3） ，是把剥岩帮划分为若干倾斜条带，由里向外扩帮，各台阶从上而下尾随式开采尾随的工作平台长度根据运输方式和工作面运输线路布置确定，一般为 150～250m各台阶除正在作业的地段有较宽的工作平台外，其余地段仅留安全平台即可各个台阶一般设—台挖掘机，双侧进车时，可设置 2 台当每个台阶均推进到预定宽度后，即完成一个循环，每个周期一般为 l～3a 陡帮开采工艺的主要优点是基建剥离量小、投产早、达产快、初期生产剥采比小，另外推迟了最终边帮岩体的暴露，有利于边帮的稳定与维护我国不少露天矿正在使用陡帮开采或设计采用陡帮开采，如南芬铁矿、弓长岭铁矿、海南铁矿、德兴铜矿、齐大山铁矿等随着露天矿公路运输的发展及采掘设备的更新，陡帮开采工艺在我国露天矿山将得到广泛的应用 工作帮坡面角较小时，剥采比初期上升较快，剥离洪峰发生较早，然后在一个很长时期内剥采比逐渐下降工作帮坡角较大时，剥采比上升较慢，剥离洪峰发生在开采到较深的位置，也即发生在生产的较晚时期，高峰以后剥采比急骤下降。

此外，同—露天矿场，即在同一矿床埋藏条件下，采用不同的开拓方案、掘沟位置和工作线推进方向时，生产剥采比的具体变化情况也不相同但是，无论哪—类矿床，采用哪种开拓、开采方法，只要矿山工程按不变的发展程序和固定的工作帮坡面角发展时，露天矿生产剥采比变化的共同规律是，生产剥采比随开采深度而变化，并且经历一个由小到大，达到高峰后再逐渐减小的过程 上述生产剥采比的变化规律，必然给露天矿带来不利的影响，因为在正常情况下，要求露天矿的矿石产量大致不变，为了更有效地使用露天矿大型机械设备，其数最亦应相对稳定但如果生产剥采比不断变化，露大矿的矿岩总量也就逐年变化，这样在短期内就要改变生产采掘、运输设备的数量例如，在剥采比洪峰期， 更要求短期集中大量的设备和相应的辅助设施， 配备足够的人员； 洪峰之后又要削减这样短期的增减，必特降低设备的利用率，使基建费用增大，生产成本增高，并且使露天矿的生产组织工作复杂化因此必须对生产剥采比进行调整，降低高峰期的生产剥采比，削平剥离高峰，使生产剥采比在一定时期内相对稳定，以达到经济合理地开采矿床的目的 ⑵ 开采程序和开采参数变动对生产剥采比的影响 若生产剥采比变化幅度较大，则需对其进行适当调整。

生产剥采比的调整，就是设法降低高峰期的生产剥采比，使露天矿能在较长时期内以较稳定的生产剥采比进行开采为此，应首先了解影响生产剥采比变化的因素，以便找出调整的具体方法影响生产剥采比变化的因素很多，概括起来有两个方面： ① 自然因素 包括地质构造、地形、矿体埋藏深度、厚度、倾角和形状等这些因素是客观存在的，人们只能通过地质勘探工作充分认识它，以便能准确地掌握生产剥采比的变化规律 ② 技术因素 主要是开拓方法、开拓沟道位置、工作线推进方向、矿山工程延深方向以及开段沟长度、工作帮坡角等 这些因素是人为的， 人们可以根据客观条件和需要予以改变， 使生产剥采比达到较长时间的均衡 生产剥采比的调整主要是通过改变矿山工程的发展方式（即，调整开采参数或开采程序）来实现的以下将着重讨论改变台阶间相互位置、开段沟长度和矿山工程延深方向对生产剥采比进行调整的方法 ① 改变工作平盘宽度对生产剥采比的影响 用改变台阶间相互位置即改变工作平盘宽度的方  9 法，可以将生产剥采比高峰期间的一部分岩石提前或移后剥离，从而减小高峰期生产剥采比的数值 如图 1.8.7 所示，为减小洪峰剥采比，可以将生产剥采比洪峰期的一部分剥离量提前或滞后。

前者是通过加大工作平盘宽度， 后者一般可通过采用组合台阶以减小工作平盘宽度来实现 图中以粗线表示按固定工作平台宽度发展时的工作帮位置；细线表示改变工作平台宽度后的工作帮位置 剥采工程延深至 6、7 水平时为剥离洪峰期为降低这个时期的生产剥采比，在延深至第 6 水平时，其上各水平剥离台阶超前剥离量为 ΔV1在延深至第 7 水平时，其上各水平剥离台阶采用两两组合，组合台阶中的下水平台阶平盘宽度变小为 Bmin-A，其滞后剥离量为 ΔV2当剥采工程越过洪峰剥离期后，逐渐取消组合台阶，恢复为单台阶开采 此时，由开采水平 6 延深至水平 7 的生产剥采比下降值为：721PVVns 式中 P7——剥采工程由水平 6 延深至水平 7 所采出的矿石量，即剥离高峰期采出的矿石量 改变工作平盘宽度容易实现，一般能适应原有的生产工艺，并不影响总的开拓运输系统，是调整露天矿生产剥采比的主要措施之一然而，用改变工作平盘宽度的方法调整生产剥采比是有限度的减小后的工作平盘宽度不得小于最小工作平盘宽度； 加大后的工作平盘宽度， 应使露天矿保持足够的工作台阶数目，以满足配置露天矿采掘设备的需要。

实际上，露天矿的工作平盘宽度经常处于变动之中，关键在于掌握变动工作平盘宽度的规律， 以便有效调整露天矿生产和生产剥采比， 使之满足于生产计划要求 当台阶分组开采时（如图 9-6） ，可以加大工作帮坡角其工作帮坡角可按下式计算： cot) 1(tannhbnBnhz 式中 φz——分组台阶开采的工作帮坡角，度； n——分组台阶数目； h——台阶高度，m； B——工作平盘宽度，m； b——运输平台宽度，m； α——台阶坡面角，度 台阶分组开采时的工作帮坡角，不仅取决于最小工作平台宽度，而且与分组台阶数目有关 在其它条件相同情况下，分别按 φ=15°、φ=30°进行开采时，生产剥采比随开采深度的变化，如图 9-7 所示由图 9-7 可以看出，工作帮坡角由 15°加大到 30°时，剥离高峰发生在开采深度较深的位置，即发生在较晚的时期工作帮坡角较小时，生产剥采比的变化曲线比较接近于分层剥采比的变化曲线，剥采比初期上升较快，剥离高峰发生较早工作帮坡角较大时，生产剥采比的变化曲线则比较接近于境界剥采比的变化曲线即剥采比上升较慢，剥离高峰发生较晚 ② 改变开段沟长度对生产剥采比的影响 开段沟的最大长度，视生产工艺的不同而异，通常等于该水平的走向长度（工作线纵向布置时） ，最小长度一般不短于采掘设备所要求的采区长度。

例如，用铁路运输时要求长一些，采用汽车运输时可以短一些，最短可以只挖—个基坑，而使露天矿推进方向改变，由垂直走向推进变为沿走向推进现举例说明改变开段沟长度对生产剥采比的影响  9 在图 1.8.5 的条件下，最初形成的开段沟长度等于走向长度的三分之一，约 700m，然后在该水平开始推帮，推帮与延长开段沟平行作业，这种开拓方式也是露天矿剥采工程发展的普遍形式该方式每下降一个水平采出的矿岩量和生产剥采比的变化如图 1.8.8 所示图中31 和31  为剥采工程延深到 13 水平后，继续延长开段沟和相应在上部水平进行推帮过程中采出的矿石量 对比图 1.8.6 和图 1.8.8 可以看出， 新水平开拓准备时， 采取延长开段沟与推帮平行作业的方式发展剥采工程，与掘完开段沟全长后再进行推帮方式相比，具有以下特点： a) 生产剥采比变化比较平缓，高峰值下降； b) 出矿前的剥岩量减少，有利于减少矿山基建剥离量 显然，最初开段沟长度越短，上述差别越大，降低生产剥采比高峰值和减少基建工程量的效果越显著由此可见，汽车运输无开段沟逐步扩展工作线的矿山工程发展方式是优越的当矿体露头、覆盖层厚度和矿体厚度均差别较大的情况下， 在覆盖层较薄和矿体较厚的区段先掘进开段沟， 然后以逐步延长的方式发展，可以得到更好的效果。

此外，在矿体沿走向厚度不同的情况下，当生产剥采比达到高峰时，适当减慢或停止矿体较薄部分工作帮推进，对于降低剥离高峰也有作用这是山坡露天矿经常采用的调整生产剥采比的措施之一 应当指出，对于铁路运输的露天矿，由于要求的最小采区长度较长，改变开段沟长度的幅度不大因此，单纯采用这种方法调整生产剥采比是很难得到明显的效果这时就应采取其他的措施来配合 ③ 改变开段沟位置和工作线推进方向对生产剥采比的影响 开段沟位置、工作线推进方向和延深方向等的改变，通常会使生产剥采比产生重大变化在一定的地质埋藏条件下，露天矿可以采用不同的开采工艺，各种开采工艺又可采取多种不同的开段沟位置、工作线推进方向和延深方向，不同方案的生产剥采比变化规律是不同的 工作线推进方向与开段沟位置有密切联系开段沟位置决定于工作线的初始位置和推进方向 图 9-9、9-10 表示同一露天矿采用不同的开段沟位置和工作线推进方向（沿底帮开拓；沿下盘开拓；沿上盘开拓；沿顶帮开拓）时，对矿山基建工程量和生产剥采比的不同影响显然，在图 9-9 中，沿矿体顶板开拓比沿底帮开拓时，矿山基建工程量少，生产剥采比小然而不同开段构位置和工作线推进方向也要求所采用的生产工艺、开拓运输系统与它相适应。

开段沟位置与工作线推进方向的改变往往影响全局，涉及整个生产系统的变化，这是与上述两种调整生产剥采比方法的区别所在因此，通常在设计中研究数个可能的工作线推进方案，综合考虑矿山工程发展程序、生产工艺、开拓运输系统、矿山基建工程量、生产剥采比等因素，选择一个综合经济效果最优的工作线推进方案 无论采用什么开段沟位置和工作线推进方向，只要工作平盘宽度保持不变，在整个生产过程中，仍然保持着生产剥采比变化的一般规律，仍然存在着生产剥采比高峰期此时，仍需借助改变工作平盘宽度、开段沟长度等措施对生产剥采比作适当的调整，以利于露天矿持续、经济合理地开采矿石  9 ⑷ 改变矿山工程延深方向对生产剥采比的影响 如图 8-8 所示，矿山工程初期沿山坡 AB 延深可加速采出矿石和减少掘沟工作量当生产水平最低标高达到 B 点后，矿山工程改沿 BC 方向延深，可减少初期生产剥采比当露天矿最低水平达到 C 点之前，为了保证露天矿持续生产，应完成 BCED 或DEBC 的扩帮工程量若扩帮工程由外向内进行时，则应完成 BCED 扩帮工程量此时，矿山工程应由 B 沿山坡 BD 延深到 D，然后，沿露天矿开采境界延深到 E。

若由内向外扩帮时，应完成DEBC 扩帮工程量，此时，自上而下沿 BC 方向往外扩帮此外，为了降低剥离高峰值，顶帮也可以同时采取压缩上部工作平盘宽度的措施，相当于设立临时顶帮开采境界 FGH此时，FHJK 的扩帮工程量应在工作帮达到 JH 位置之前完成显然，由于改变矿山工程延深方向而使不同时期的矿岩采出量得到改变，从而达到调整生产剥采比的目的 ⑸ 分区开采或分期开采对生产剥采比的影响 开采大型露天矿时，露天矿的最终境界往往很大，此时为了减小初期生产剥采比和基建工程量，可采用分期开采的方法 分区开采或分期开采可使生产剥采比有较大的调整余地， 其值接近于平均剥采比，或从小到大地逐渐增加，且初始基建剥离量很小 所谓分期开采，就是在开采大型矿床时，选择矿石多、岩石少、开采条件好的地段作为第一期开采或者是在露天开采最大的范围内，初期按小境界进行开采，形成了一定高度的固定边帮后，再过渡到按最终境界开采这样就可以把大量的岩石推迟到若干年后剥离，减少初期岩量因此，它是大型露天矿减小基建工程量的有效措施 分期开采小境界划分为两类：一类沿倾向划分，一类沿走向划分对于沿走向较长的矿体，特别是沿走向矿体厚度和覆盖层厚度不同的矿体，可以沿走向分期开采（又称分区开采） 。

初期在矿体较厚覆盖层较薄的区段先建矿， 这样可以减少初期生产剥采比和基建工程量， 而后由小而大逐步扩大开采范围对于矿体厚度较大、延续较深、走向长度不大的矿体，分期境界可沿倾向（或深度）划分，如图 8-12所示根据矿体埋藏条件，露天矿—般多划分为两期开采，也有划分为多期开采的然而，只要是分期开采，都存在着过渡问题 所谓过渡，就是由小境界向大境界扩帮开采的过程它是指按小境界生产若干年后，在保证矿山正常生产的前提下，在小境界开采结束的同时，把按大境界生产时应该剥离而未剥离的岩石量剥除，使露天矿有计划有步骤地从小境界转入大境界生产 当矿体覆盖层厚度、矿体厚度、品位等沿露天矿走向或平面上变化较大时，采取分区开采的效果是显著的同时，还可以利用采空区进行内排土，以减少运距和外部排土场地占地面积 并非所有露天矿都适宜采用分期开采一般说，除生产矿山因技术经济条件的变化，需要扩大开采境界，而在客观上形成了分期开采的必然条件外，对于设计的露天矿，采用分期开采的条件是： a) 整个露天矿的储量大，服务年限在 50～60a 以上；  9 b) 分期开采的经济效果显著，初期投产和达产快； c) 露天矿由第一期境界向第二期境界开始过渡以前的正常生产年限应大于 15a，殊情况下不得小于 l0a。

否则，就显不出分期开采的优越性； d) 露天矿在过渡期间，矿山产量不应降低；在不得已的情况下，允许有计划的减产，但应在矿区内各矿间组织产量平衡； e) 过渡期间的生产剥采比不应大于经济合理剥采比，并力求维持与第一期生产剥采比相近 上述条件只是作为考虑采用分期开采的基本因素， 并非决定条件 一个具体露天矿确定其是否采用分期开采时，尚应从总的经济效果和技术可能性来加以确定 分期开采的扩帮过渡方式从一期境界向二期境界过渡的扩帮工程的发展方式可以有三种，如图8-13 所示一种是由小境界向外扩帮的方式（图 8-13a） 这种方式的优点是无须为进行补充剥岩而另行掘构；其缺点是在预定扩帮的边帮上，要留足够的平台宽度，使前期剥岩量增大，并对下部台阶的生产作业有干扰，影响安全一种是自最终境界向内的扩帮方式，如图 8-13(b)所示它的优点是不干扰正常生产；过渡时期补充剥岩，具有独立的开拓系统；缺点是须在最终边帮处开掘双壁沟延深， 降低了补充剥岩开拓系统的延深速度， 从而难以在预定的时间内完成过渡任务还有一种是工作线沿走向推进的方式，它可以利用前两种方式的优点，如图 8-13(c)所示不论采用哪种扩帮方式， 分期开采在矿山设计中都应在编制采掘进度计划时将正常生产与过渡扩帮的关系明确规定下来。

5. 露天矿生产剥采比——生产剥采比的初步确定与均衡 ㈡ 生产剥采比的初步确定与均衡 露天矿山发展过程各阶段生产剥采比的确定是规划露天矿设备、 人员和辅助设施的重要指标， 是生产前预计的数值 露天矿的生产剥采比一般是通过编制矿山长期进度计划和年度计划来确定的， 是计划值， 称为计划生产剥采比 而实际生产中所形成的生产剥采比是根据一定的矿山工程发展程序和生产剥采比变化的情况，经过调整后得出的，与计划剥采比的数值会有所不同，故称为实际生产剥采比本节所讨论的生产剥采比均指计划生产剥采比 ⑴ 初步确定的计划生产剥采比 编制矿山工程发展计划是一项复杂的工作因此，编制长远计划的年限不能过长，矿山工程发展程序的方案亦不宜过多 为了掌握露天矿发展过程中不同发展阶段的生产剥采比数值， 以及进行矿山工程发展程序、生产工艺和开拓运输系统方案比较的需要通常在编制矿山工程发展进度计划之前，根据矿山工程发展程序，初步计算确定露天矿不同发展阶段的设计生产剥采比 初步确定的设计生产剥采比， 是根据设计拟定的一定矿山工程发展程序和生产剥采比变化情况， 经过调整后确定的生产剥采比，亦称均衡生产剥采比。

通过绘制矿岩量变化曲线 V=f(P)和生产剥采比变化曲线 nS=f(P)确定计划生产剥采比步骤如下： ① 绘制露天矿工程发展平面图 按 B=Bmin发展，矿山工程延深到各水平时的矿山工程位置，绘制露天矿场平面图平面图上应绘有各水平的工作线位置为了减少工作量，图上仅画出台阶的坡底位置通常前期每下降一个水平绘制一张平面图，后期可以每隔数个水平绘制一张平画图 ② 绘制分层平面图或断面图 将上述各露天矿场平面图上的工作线位置画到断面图（即剖面图）上或分层平面图上  9 利用断面图还是利用分层平面图，主要考虑计算矿岩量的精确性和方便采用分层平面图时，计算工作量大，但较能适应矿石品位和矿体的变化，端帮工作量计算也较准确矿体较长，倾角较缓，矿体产状稳定，地质构造和地形简单的情况下，一般宜采用断面图，否则宜用分层平面图 画有工作线位置的断面，如图 9-2 所示 图 9-13 为按最小平台宽度推进时，矿山工程延深到每个水平时的工作线推进位置的分层平面图 ③ 计算各水平的采出矿、岩量 利用剖面算量法或平面算量法计算剥采工程每延深一个水平或工作帮每推进一段距离， 本水平及其上各水平所采出的矿石量和剥离量，并绘制成表，其形式如表 9-1。

在剖面图上计算每延深一个水平（第水平）i 采出的矿石量：njjikjiilFP1,,)1 (（t） 式中 kjiF,——延深至第 i 水平时，在第 j 剖面上采出矿石的剖面面积，m2； jil,——在第 j 剖面上第 i 水平处的影响距离，m； γ——矿石容积密度，t/m3； η——矿石回采率，%； ρ——矿石混入率，% 在剖面图上计算每延深一个水平（第 i 水平）的剥离量：njwikjiiyjiilFlFV1,,（m3） 式中 yliF,——第下降一个水平（第 i 水平）第 j 断面上的岩石面积，m2； li——第 i 水平外的影响距离，m； ηw——矿层中的含废石率，%  9 用类似的方法，可以在分层层图上计算每延深一个水平所采出的矿石量和岩石量 ④ 确定生产剥采比 如表 1.8.3 所示，矿山工程按 B=Bmin发展时，每延深一个水平（第 i 水平） ，生产剥采比：nsi=Vi/Pi ⑤ 以采出在矿石累计量为横坐标，以剥离岩石累计量为纵坐标，绘出 V=f(P)曲线图，以生产剥采比 ns为纵坐标绘出 ns=f(P)曲线图，如图 1.8.9。

在分析 n＝f(P)和 V=f(P)曲线图的基础上， 可以初步推定露天矿不同发展阶段的生产剥采比，作为进行方案比较和编制矿山工程发展计划的依据 在矿场很长的情况下，由于端帮工程量计算的误差不大，工作线接近平行推进，为了减少绘图工作量，可以省去平面图，直接在断面图上绘制矿山工程延深到各水平时的工作线位置，而后据之绘制曲线图必要时，可将部分断面的台阶推进位置画在平面图上，检查工作线的形状和铺设线路的可能性，以便作适当调整也可以在断面图上只画出工作帮坡线的位置（如图 9-14） ，以进一步减少绘图和计算工作量 ⑵ 生产剥采比的调整与均衡 一般情况下，要求矿石产量持续稳定从图 1.8.9 可以看出，不同时期生产剥采比的变化，会引起采、运设备需求数量的变化，影响采矿成本因此需对露天矿的生产剥采比作适当的调整，即均衡生产剥采比，使露天矿在一定时期内保持生产规模的稳定以下重点讨论初步确定均衡生产剥采比的方法 ① 利用采剥关系发展曲线确定均衡生产剥采比 均衡生产剥采比的实质是， 在整个生产过程中调整某些发展阶段的剥岩量， 以求得在较长时期内稳定不变的生产剥采比具体确定可在矿岩变化曲线 V=f（P）或生产剥采比变化曲线 n=f（P）图上进行。

a) 利用 V=f（P）图确定均衡生产剥采比 V=f（P）曲线，又称 PV 图，是露天矿按一定矿山工程发展程序而得出的露天矿剥岩和采矿累计量关系曲线， 如图 8-9 所示 图中横坐标为采出矿石累计量， 它反映了露天矿不同开采深度下的采剥关系露天矿只可能在两种极限条件范围内进行生产， 即按最大工作帮坡面角生产和按最小工作帮坡面角进行生产后者相当于露天矿逐层开采，工作帮坡面角为零用矿岩变化曲线 PV 图均衡生产剥采比，就是在两种极限情况下计算并绘出其相应的关系曲线， 然后在这两个极限之中寻出一个均衡生产剥采比 一般不会逐层开采，而是尽量接近最大工作帮坡面角生产因此，为了节省工作量，一般只讨论前一种极限情况，并根据它来寻求生产剥采比的均衡 在矿山工程发展程序确定后，工作台阶仅保持最小工作平盘宽度，即按最大工作帮坡角发展，绘出采矿场延深至各水平的平面图以及各水平的分层平面图， 利用图中标出的工作线推进位置计算出延深至各水平的采剥量并编制成表 8-1 类型的矿岩量表然后，以横坐标为矿石累计量，纵坐标为剥离岩石累计量，以矿岩量表中各水平的两种累计量作为 V=f（P）上各点坐标值，标出各点，联成曲线，如图 8-9所示。

显然，V=f（P）图上曲线的斜率为剥采比曲线 V=f（P）斜率的变化反映了生产剥采比的变化 根据上述原理，只要作出 B=Bmin时的 V=f（P）曲线之后，使可在接近该曲线处画出保持一定斜率的直线，此直线即代表某—时期的均衡生产剥采比如图 8-9 中第一期均衡生产剥系比为 ab 直线；第二期均衡生产剥采比为 bc 直线以后随 V=f（P）曲线的变化，逐步减小生产剥采比，此时 第一期均衡生产剥采比为 tmbabbn/5 . 531 第二期均衡生产剥采比为 tmcbccn/5 . 232 在确定均衡生产剥采比时，可按上述方法同时作出几个不同的方案，经详细比较后再择优确定确定的一般原则为：  尽量减少初期生产剥采比，以减少基建投资；  9  生产剥采比可能逐步增加，达到最大值后，逐步减少，不宜发生突然波动，以免设备和人员随之发生较大变动，每次调整量应为挖掘机年生产能力的整倍数；  一般生产剥采比达到最大的时期不宜过短，尤其是机械化程度比较高的矿山 这是因为，生产过程中以最大生产剥采比进行生产的时间过短，意味着露天矿在一段时间大量增加设备和人员， 这一段时间过去后又得大幅缩减， 这不仅使设备利用率低， 也给生产组织管理带来困难。

该段时间长短可根据具体条件确定，一般不短于 5～10 年通常机械化程度低的矿山取小值，反之取大值露天矿附近有其他矿山，设备、人员便于调动，产量便于平衡时，也可取小值 b) 利用 n=f（P）图确定均衡生产剥采比 将图 8-9 的横坐标定为采出矿石累计量，纵坐标改为生产剥采比，即可作出 n=f（P）曲线根据n=f（P）图， 可以将第一期生产剥采比调整 AB 线， 均衡生产比 n1=5.5m3/t， 第二期生产剥采比调整为CB线，均衡生产剥采比 n2=2.5m3/tAB 线上下的调整面积相等，即 ΔF1=ΔF2ΔF1的 ΔF2在数量上代表调整的剥岩量，ΔF1为提前剥岩量，ΔF2为高峰期减少的剥岩量 利用 V=f（P）和 n=f（P）曲线图确定均衡生产剥采比各有优缺点V=f（P）曲线图更为直观明确，而且可以表示出矿以前的剥岩量n=f（P）曲线图则能比较清楚地表示生产剥采比的变化因此，用上述两曲线来确定均衡生产剥采比是比较科学的，但在具体应用时，绘图和计算工作量很大，因而在实际设计中均未得到推广应用 ② 利用最大的相邻几个分层的平均剥采比作为均衡生产剥采比 其计算公式如下：PVns 式中 ns一一均衡生产剥采比（m3/m3） ； V——最大几个相邻分层的剥离总量（m3） ； P——最大几个相邻分层的总采矿量（分层数与同时工作的台阶数相同） （m3） 。

这一经验公式，简单实用从图 8-10 可知，在采用缓帮开采工艺时（工作帮坡面角 φ≤15°） ，生产剥采比曲线接近分层剥采比（φ=0）曲线，剥离洪峰出现较早，相邻几个最大分层的平均分层剥采比较接近前期生产剥采比因此，用这一方法求出的均衡生产剥采比来安排露天矿进度计划一般问题不大 总之，上述确定均衡生产剥采比的方法，各有千秋但是，无论采用哪一种方法确定均衡生产剥采比，都是为编制采掘进度计划按排采剥量时提供依据或作为参考的最终，生产剥采比要通过编制采掘进度计划加以验证和落实 对于新设计的露天矿， 为使露天矿每年用较小的生产剥采比采出较多的有用矿物， 针对不同的矿床特点可采取如下措施：  水平与近水平矿床，地形平坦时，一般逐年剥采比比较稳定，可采用组合台阶加陡工作帮坡角 9 的办法，减少初期剥离量，节省剥离费用；  倾斜矿床或水平、近水平矿床，地形变化大时，一般先从埋藏较浅的位置开沟，以后逐年增大剥采比 减少露天矿初期生产剥采比和矿山基建工程量， 对减少露天矿基建投资和加速露天矿建设有着十分重大的意义减少初期生产剥采比和矿山基建工程量，主要是通过安排矿山工程发展程序来达到的。

减少初期生产剥采比和矿山基建工程量的一般措施如下：  开段沟位置应接近矿体并设在矿体较厚、 覆盖层较薄处， 并以此决定露天矿的工作线推进方向在矿体较陡情况下， 可接近矿体设置开段沟， 并采用移动坑线 此法以应用汽车运输条件为宜  开采境界由小到大分期扩大，即分期升采当矿体延深较深，厚度较大，走向较长，储量丰富和开采年限较长等条件下， 露天矿的开采境界往往很大， 以致使凹陷露天矿的初期生产剥采比和山坡露天矿由山坡向凹陷过渡期间的生产剥采比很大 此时， 可采用分期开采的方法减小初期的和往凹陷过渡时期的生产剥采比  在生产工艺条件允许的情况下，采取较短的开段沟，在生产过程中，逐步延长和增大工作线长度汽车运输时，开段沟可以很短，甚至无开段沟，这有利于减少矿山基建工程量，加速露天建设也可以采用分组合阶开展增大工作帮坡角，减少生产剥采比 ③ 储备矿量 为使露天矿在新水平开拓和准备工程发生停顿时，仍能保证持续均衡的采矿生产，应能提供近期生产需要的生产储备矿量所谓储备矿量是指已完成一定的开拓准备工作，能提供近期生产的储量储备矿量随生产的进行不断减少，又随开拓准备及剥离工程的进行而不断得到补充，使储备矿量保持一定数量，这是保证露天矿持续生产的必须条件。

煤矿、金属矿和非金属矿对生产储备矿量的划分标准不完全相同， 但都趋向于按开拓矿量和可采矿量两级管理， 简称 “二量”管理图 1.8.10 为可采矿量和开拓矿量计算方法示意图 a) 开拓矿量是指开拓工程已完成，主要运输系统已形成，并具备了采矿工作条件的新水平底部标高以上的矿体矿量 b) 可采矿量指位于采矿台阶最小工作平盘宽度以外，其上部和侧面已被揭露矿体的矿量，也称为回采矿量，是开拓矿量的一部分 两级储量的发展变化动态 台阶开拓情况 图示 台阶开拓工程刚完成时，开拓矿量最多 正常扩帮时，开拓矿量逐渐减少 新台阶开拓工程将要完成时，开拓矿量最少 图例 生产准备矿量在生产中是变动的随着开拓准备工程的发展，每准备出一个台阶，便增添一批开拓矿量；随着剥离的进展，原有的开拓矿量不断地转化为回采矿量，而回采矿量又不断地随采矿生产而消失可见，准备矿量是一个随时间变化的量新的量不断产生，旧的不断消失，其间总要保持—定的矿量为了保证持续稳产，准备矿量多一些好，但过多的准备矿量意味着过早的进行开拓和剥离工作，积压生产资金，不利于资金周转因此应该有一个能满足持续生产的合理生产准备矿量此矿量可用露天矿按一定生产能力开采的年数或月数来表示，称准备矿量保有期。

通常可采矿量可采期规定为 2～3 个月， 开拓矿量可采期为 4～6 个月 可采期的确定必须综合考虑采矿生产的可持续性和经济效益等因素，具有自燃性的矿石还应考虑自燃发火期，以避免矿石长期暴露发生自燃  9 6. 露天矿采掘进度计划的编制——编制采掘进度计划所需的基础资料 露天矿的生产特点是，生产对象及工作条件经常变化，矿石的质量、品位、剥采比等波动较大，作业地点分散并经常移动，生产环节多，而且采掘工作又需要自身准备，具有从准备到生产又从生产到新的准备的循环运动规律因此，制订生产计划的目的就是把露天矿各生产工艺环节有机的组织起来，保持采剥工作的积极平衡，实现人力、财力、物力的合理部署和使用，以保证矿山持续地均衡生产 编制露天矿采掘进度计划的实质是以图表形式表现矿山工程在采场空间和时间上的计划安排和采掘设备作业安排（即，用图和表表示露天矿工程发展的具体时间、空间与数量关系的矿山建设与生产计划） 通过编制采掘进度计划，对初步拟定的矿山生产能力、均衡生产剥采比和储备矿量保有期予以验证及修正，并安排落实因此，采掘进度计划在全面系统地研究露天矿剥采关系、生产能力协调和各生产工艺配合的基础上编制，具有预见性和指导性。

采掘进度计划分长期及中长期计划和短期计划设计中以年为单位编制的采掘进度计划称为长期及中长期计划，一般 3～5 年称为中长期计划，5 年以上的称为长期计划主要任务是确定露天矿基建工程量、基建时间、投产和达产时间、均衡生产剥采比、矿石和矿岩生产能力、逐年工作线推进位置，以及计算各个时期所需的设备、 人员和材料等 短期计划， 又可称为生产作业计划， 包括年度作业计划、季度作业计划、月作业计划，甚至旬作业计划、周作业计划等年度作业计划以中长期计划为依据，综合考虑用户对矿石数量及质量指标的要求，安排年末、季末或月末剥采工作的工作线推进位置，并计算穿爆、采装、运输、排土、机修等主要工艺环节的生产能力 中长期采掘进度计划与短期采掘进度计划编制方法基本相同，在此仅介绍年度采掘进度计划编制 ㈠ 编制采掘进度计划所需的基础资料 编制采掘进度计划时，必须具备下列资料和数据 ① 1︰2000 或 1︰5000 的地质地形图； ② 1︰1000 或 1︰2000 的分层平面图或地质剖面图， 图上绘有矿床地质界线、 露天采场开采境界、出入沟和开段沟的位置等； ③ 分层矿岩量计算表，在表中按重量和体积分别列出各水平分层在开采境界内的矿岩量，以及体积、重量分层剥采比； ④ 露天矿开拓运输系统图，对改建、扩建矿山还要有开采现状图； ⑤ 露天矿开采要素，如台阶高度、采掘带宽度、采区长度、最小工作平盘宽度等； ⑥ 露天矿的延深方式、工作线推进方向、新水平准备时间，沟的几何要素等开采参数； ⑦ 矿石回采率和废石混入率； ⑧ 穿孔、采装、运输设备的型号、数量和生产能力； ⑨ 有关可采矿量、开拓矿量的规定（根据矿床的埋藏状态、开拓运输方式等因素核定的生产准备矿量指标） ； ⑩ 露天矿开始基建的时间，要求的投产日期，投产和达产标准等。

上述资料备齐后，方可着手编制采掘进度计划编制时要满足下列要求： ① 根据露天矿具体情况，正确处理需要与可能的关系，尽可能地减少基建工程量量，加速基本建设，保证在规定的时间内投入生产，而且投入生产后要尽快地达到设计生产能力 ② 具有多品级矿石时，各种工业品级矿石的产量要求保持稳定或呈规律变化 ③ 贯彻“采剥并举、剥离先行”的方针，生产剥采比安排要经济合理，最大均衡生产剥采比的期限不能过短 ④ 上下水平的工作线要保持一定的超前距离， 使平盘宽度不小于最小平盘宽度； 工作线要有一定长度，并尽可能的保持规整；要保证线路的最小曲线半径及各水平的运输通路；采掘设备调动不要过于频繁 ⑤ 台阶的水平推进与延深要密切配合， 要按计划及时开拓新水平， 以保证采矿和矿量准备相衔接按；在扩帮过程中，一定要遵守预定的矿山工程发展程序  9 ⑥ 对于分期开采的矿山，要处理好分期和过渡的关系 7. 露天矿采掘进度计划的编制——露天矿生产时期的划分和基建工程量 ㈡ 露天矿生产时期的划分和基建工程量 露天矿的开采可划分为基建、过渡、正常生产和结束四个时期基建期指从开始建矿到投产这一段时间； 过渡期是指从投产至达产这一段时间； 正常生产期是指从达产到露天矿开采后期矿石生产能力开始下降之时为止的一段时间； 结束期是从露天矿开采后期矿石生产能力开始下降之时起至露天矿停产报废为止的一段时间。

⑴ 露天矿投产与达产 露天矿从开始建设到结束，整个存在期间可分为四个时期： ① 露天矿建设时期（基建时期） ，即从露天矿的准备工作开始，到露天矿投入生产的一段时间 ② 达到设计生产能力时期（达产时期） ，即露天矿投入生产到达到设计生产能力的时间这段时间应尽量缩短有时矿山投产时已达到设计生产能力，就不存在这段时间，如水泥原料矿山 ③ 正常生产时期，即露天矿按设计生产能力进行正常生产的时间这段时间最长，一般占整个服务年限的三分之二以上 ④ 露天矿结束时期，在这段时间内，露天矿生产能力由于工作线缩短而逐渐下降，直到最后结束开采工作这段时间也应尽量缩短 采矿基建工程量的确定是以矿山投产为界的在露天矿投入生产时，一般必须具备下列条件： ① 建成正常生产所需的外部运输、供电和供水等工程设施的完整系统； ② 破碎站、选矿厂及主要辅助设施全部或分期建成并达到相应规模； ③ 矿山内部建成完整的矿石和废石运输系统； ④ 基建剥离工程应确保露天矿具有持续增长的生产能力，并保证有相应的储备矿量； ⑤ 矿石产量和质量达到规定的指标，且矿山经济效益逐年提高 露天矿投产时的矿石产量标准和达产期限见表 1.8.4 所示。

表 1.8.4 露天矿投产的产量标准及达产期限 露天矿设计规模（×104t/a） <30 30～100 >100 投产时的年产量占设计产量的比例 1/2 1/3～1/2 1/4～1/3 投产至达产的期限（a） 1～3 1～3 3～5 根据矿山具体条件，完成上述必要的工程项目，并使剥离工程满足了矿山持续正常生产的要求后，即可投入生产露天矿达产后进入正常生产期的服务年限一般应超过矿山服务年限的 2/3. 设计计算年是指露天采剥总量达到最大规模的初始年度 从这一年开始， 将按设计矿石生产能力和最大均衡生产剥采比持续生产一段时间在设计中将计算年的采剥总量作为计算矿山设备、动力、材料消耗、人员编制、建设规模及辅助设施的依据 ⑵ 基建工程量 露天矿的建设时期，或称基本建设（基建）时期，是指从露天矿的准备工作开始，到露天矿投入生产这一段时间 它是建成并保证以后矿山能就正常持续生产的重要时期， 而在此时期内基建投资完成的工程量叫做基建工程量（露天矿在基建期所完成的土石方工程量称为基建工程量） 在矿山建设费用总额中，采矿基建工程费用占很大比重，一般为 20～40%基建工程量定的过多，增加基建投资，积压资金，拖延投产时间，这是不利的。

基建工程量定的太小，则将使投产后生产被动，长期达不到设计规模，不能保持正常持续生产因此基建工程量应以不影响矿山工程发展，保证投产后能够按设计规定的期限达到设计能力，同时又不影响矿山生产后的矿石成本和不使矿山占用过多的流动资金为原则 露天矿基本建设工程项目包括剥采基建工程、地面设施及建筑工程、露天矿内部运输系统、防排水工程、供电供水系统、外部运输工程等 采矿基建工程项目包括以下内容：  9  露天矿达到设计规模以前 （具备相应的准备矿量） 所需完成的全部开拓及排水工程， 主要包括：运输线路、卷扬机道（包括甩车道） 、溜井、溜槽、平硐、井筒以及排水疏干的井巷工程和排水沟等  投产以前掘进的开段沟和采矿剥离工程 基建工程量的数量和空间时间关系，都要通过编制进度计划才能准确地计算出来 ⑶ 露天矿结束期 开采后期矿石产量逐渐减少，直到开采结束多数情况下，在结束期开采的是露天矿的残矿 8. 露天矿采掘进度计划的编制——采掘进度计划的编制方法与步骤 ㈢ 采掘进度计划的编制方法与步骤 露天矿采掘进度计划亦称露天矿山工程进度计划在确定了露天矿开采境界、开采工艺、开采参数和开采程序、开拓运输系统以及生产能力后，开始着手编制矿山工程进度计划。

⑴ 采掘进度计划的内容 采掘进度计划是矿山设计的重要文件， 它明确地表示了矿山工程在空间上和时间上在露天采矿场内的发展只有通过编制采掘进度计划，才能最后确定矿山完成产量和质量指标的可能性，确定采掘总规模、投产时间、达产时间及产量逐年发展情况 采掘进度计划表利用分层平面图编制，其内容包括采掘进度计划表、分层平面图、综合平面图和产量发展图表 ① 采掘工程进度计划图表 表 1.8.5 为凹山露天铁矿采掘进度计划表（部分，参见教材） 图表中表示出不同时间、不同水平的挖掘机配置和调动情况，以及作业内容和计划完成的矿岩量，同时还表示出每年完成的矿岩量、生产剥采比、矿石品位、基建时间、投产时间、达产时间等进度计划一般以年为单位编制，但开采中后期可以按五年为单位进行编制 采掘进度计划表要逐年编制，编到设计计算年以后 3～5 年；在特殊情况下，如分期开采的矿山，则应编制整个生产时期 所谓设计计算年， 是指矿石已达到规定的生产能力和以均衡生产剥采比开始生产的年度， 其采剥总量开始达到最大值 计算年的采剥总量是矿山设备、 动力、 材料消耗、 人员编制和建筑规模等计算依据 ② 具有年末位置线的分层平面图或横剖面图 一般倾角小、走向长的层状矿体采用横剖面图，在矿体不规则、倾角大、露天坑较短、开采程序复杂等条件下采用分层平面图。

在分层平面图和横剖面图上，应绘出开采境界和矿岩分界线，各年末的工作线位置，各年采出的不同品位的矿石数量和岩土量，作业挖掘机台数及编号，本水平的开段沟和出入沟位置等图 1.8.11 为凹山露天铁矿 115 水平分层平面图，图 1.8.12 为义马露天煤矿 21 号横剖面采掘进度计划  9 ③ 露天矿年末开采综合平面图 露天矿某时期的总貌可用该时期的综合平面图表示， 如图 1.8.13 所示 该图是以分层平面图为基础编制而成，图上标有开采境界，矿岩分界线，各开采水平的工作线位置、开段沟和出入沟位置，挖掘机配置和全矿的挖掘机数量，以及运输线路系统等 一般露天矿剥采工程综合平面图不必逐年编制，但反映露天几个特征时期面貌的综合平面图应绘出，如投产时期、达产时期、达产后某年、最大发展时期、开采结束时的综合平面图 ④ 产量逐年发展曲线图表 根据矿山工程进度计划的逐年矿岩量绘制产量发展曲线图 （图 1.8.14） 和逐年产量发展表 （表 1.8.6） 该图和表是在采掘进度计划图表编制完成的基础上整理绘制出来的，通过曲线可明显地看出产量变化 采掘计划只编制到设计计算年后 3～5 年，以后的产量可以 3a 或 5a 为单位粗略确定。

⑵ 编制方法与步骤 在设计中，露天矿采掘进度计划是在确定了开采境界、开拓运输系统、工艺选型和开采参数、生产剥采比及生产能力等主要技术问题之后，着手进行编制的  9 传统的露天矿采掘进度计划的编制方法有两种， 一是利用分层平面图进行编制， 一是利用综合平面图和横断面图进行编制金属露天矿多采用前一种方法，而露天煤矿多采用后一种方法随着电子计算机的使用与发展，近些年来使用电子计算机编制进度计划的工作在设计部门与矿山取得了较快的进展，这部分内容将在相应的课程中讲述下面重点讨论利用分层平面图编制采掘进度计划的方法和步骤 ① 采掘设备的配置 挖掘机是露天矿开采的主体设备， 采掘进度计划的编制应以挖掘机生产能力为计算单元， 同时工作的各水平能配置的挖掘机所完成的采掘总量，即为露天矿的生产能力因此，在编制计划时，首先要确定挖掘机的生产能力和数目 根据矿石生产能力、剥采比、采掘设备的生产能力等，计算出所需设备的总数量同一台阶上布置采掘设备的台数，除考虑该台阶计划剥采总量和挖掘机实际生产能力外，还应考虑工作线长度、挖掘机安全作业的最小距离和运输条件等因素 各种工作条件下挖掘机生产能力（如掘沟、剥岩和采矿）可按类似矿山的实际指标选取。

在一般情况下，因初期操作技术不熟练，故基建期间的生产能力比正常时期低 10～30% 挖掘机的数目，可根据规定的矿岩生产能力初步计算确定，最后通过编制采掘进度计划加以修正，其计算公式为 )1(wvwpkwQnQAN 式中 Nw——所需要的挖掘机数目，台； δ——开采中的沟量系数，一般为 l.05～1.1； Ak——矿石生产能力，t/a； Qwp——采矿挖掘机平均生产能力，t/a； Qwv——剥岩挖掘机平均生产能力，t/a； n——生产剥采比，t/t 编制进度计划的主要工作是配置挖掘机和确定各水平年末工作线位置 在配置挖掘机时， 除考虑其本身作业条件外， 还要符合运输条件 铁路运输时每个台阶的配置数不多于两台， 如果采用环行式配线，可多设一台采用汽车运输每个台阶可配 2～4 台挖掘机确定各水平逐年年末工作线位置时，要让所确定的推进位置符合要求的采剥工程在时间空间上的关系， 同时各水平各年的推进量要与所配挖掘机的台数、能力符合 按确定的挖掘机生产能力和数目，即可在分层平面图上从第一年起逐年编制采掘进度计划 ② 年末剥采工程位置的确定 在分层平面图上逐年逐水平确定年末工作线位置。

根据配置在该水平的采掘设备的实际生产能力，算出在此水平上采出的矿岩量根据台阶高度，计算出该水平工作线推进面积再根据该水平工作线长度，计算出工作线上水平推进距离，即可得到该水平年末工作线位置对采矿台阶还应考虑到矿石的开拓矿量和回采矿量的要求另外，年末工作线位置还应考虑工作平盘宽度、出入沟、开段沟的宽度等 在横剖面图上确定年末工作线位置，主要确定工作的推进距离同时还应结合综合平面图，按最小工作平盘宽度、 运输线路设置、 矿山工程延深、 出入沟和开段沟位置、 开拓矿量和回采矿量等进行调整 ③ 编制矿山工程计划图表 根据各年采掘设备的配置、 作业时间以及完成的剥采量， 按表 1.8.5 所示的计划表的内容编制采掘进度计划图表在该表中记入每台挖掘机的工作水平，作业起止时间及其采掘量 ④ 绘制某时期的综合平面图 用分层平面图绘制剥采工程位置综合平面图时， 需将所有水平的分层平面图上的年末工作线投影到同一张平面图上 用横剖面图绘制综合平面图时， 需将各个横剖面上的年末工作线位置投影到平面图上，每个剖面年末工作线位置在平面图上是一个点， 然后将同一台阶上的各个点连接起来就是该台阶的年末工作线位置最后再绘出运输线路、采掘设备、工作面、地形等高线、出露的矿石等，并进行标注，即为露天矿该时期的剥采工程位置综合平面图（图 1.8.13） 。

⑤ 绘制产量发展曲线和逐年产量发展表 参照图 1.8.14 和表 1.8.6  9 以横坐标表示开采年度，纵坐标表示采掘总量、矿石量、岩石量，绘制逐年产量发展曲线和图表该发展曲线是根据采掘进度计划表中矿岩量数字整理绘制的 ⑶ 采掘进度计划的变化与修改 矿山采掘进度计划是在设计阶段进行编制的， 由于受到许多不确定因素的影响， 因此在实际生产中需要不断地对进度计划进行修改与调整， 使露天矿所执行的进度计划更加合理 进度计划调整时应遵循原设计中基本的、重大的技术决定，完成规定的生产指标 9. 露天矿采掘进度计划的编制——露天矿短期开采计划编制 ㈣ 露天矿短期开采计划编制 短期开采计划是露天矿根据中长期采掘进度计划进行的内容更详细、 更具体的作业计划， 可以对原设计中不合理的地方进行修改与调整，常见的有年度开采计划、季度作业计划、月作业计划，甚至还有周计划露天矿除编制开采作业计划外，还包括经济指标计划、矿石产品质量计划、穿爆工程计划、运输工程计划、排土工程计划、线路工程计划、设备维修计划、生产准备与材料计划等单项工程计划 露天矿短期剥采工程计划的主要内容有以下几方面： ① 剥采工程计划表； ② 计划期末工程位置图（综合平面图、横断面图或分层平面图） ； ③ 挖掘机配置图表； ④ 各单项工程设计，包括详细施工图； ⑤ 生产能力的核定，主要从两个方面进行：一是按矿山工程延深速度或水平推进速度进行核定；二是按各环节设备能力进行核定。