露天开采工艺设计说明书.doc

露天开采工艺设计说明书 第一节 露天开采及常用名词术语采掘工业是加工工业的基础工业发展的快慢，决定因素之一是原料工业和能源工业的发展工业原料和矿物燃料，归根到底取之于自然采掘工业就是要从自然界索取矿物燃料、金属矿石、化工原料和建筑材料等矿产，供应国民经济各个部门，以保证社会建设的高速发展一、露天开采露天开采是在敞露的地表，通过一定的开采工艺，借助专用设施设备，把有用矿物开采出来一）露天开采的优缺点：1.矿山生产规模大山西平朔安太堡露天煤矿年产原煤20.00Mt/a、准格尔、霍林河、元宝山和伊敏河露天煤矿的规模为5.00～25.00Mt/a国外已有规模达50.00Mt/a2.劳动效率高1996年霍林河南露天煤矿原煤全员效率达19t/工；平朔安太堡露天煤矿全员效率36.6t/工，目前效率更高3.生产成本低露天开采成本的高低与所选择的工艺，煤岩运距、开采单位煤量所剥离的土岩数量等有关但与地采相比是低的，世界露天采煤成本约为地下开采采煤成本的二分之一4.资源回采率高一般可达95%以上，还可对伴生矿产综合开发5.作业空间不受限制露天矿由于开采后形成的是敞露空间，可以选用大型或特大型的设备，因而开采强度较大。

6.生产安全，劳动条件较好7.占用土地多，污染环境露天开采后的复垦作业需花费相当数量的时间与资金8.受气候影响大严寒、酷暑、风雪、暴雨等会影响生产9.对矿床赋存条件要求严格露天开采范围受到经济条件限制，剥采比过大的煤田尚不能用露天开采法二)露天开采的一般程序露天开采的必要前提是有适宜的矿床矿床是否适于露天开采，最好在地质勘探的初期就作出评价适宜露天开采的矿床，经过进一步勘探提出了满足露天矿设计要求的地质报告，经批准后，才可由设计部门进行设计露天矿经过详细设计，设计书经主管部门审查批准后，才能进行建设此后的露天矿建设和生产的一般步骤如下：1.地面准备，通水、通电、通讯、道路建设及场地平整2.矿区隔水和疏干截断通过开采地区的河流或把它改道，疏干地下水，使水位低于要求的水平3.矿山基建工程，包括开掘沟道，建立地面到开采水平的道路，建立工作线，进行基建剥离以揭露开采的矿体；建立运输线、排土场、桥梁等；建设地面工业广场4.日常生产矿山基建工程在开辟了必要的采剥工作线，保证达到一定采矿能力后即可移交生产一般，再经一段时间，才能达到设计生产能力已经开采过的地区要按规定进行复土造田露天矿区的建设和生产是十分复杂的工程项目。

为了缩短工期，节约资金，全面、周密的统筹，十分必要露天矿经较长时间的生产后，可能进行改扩建，以提高产量或进行技术改造改扩建前，需作出详尽的设计研究，并有效地组织实施三)我国露天开采现状及技术发展方向上世纪50年代，新建和改建的海州、新邱、抚顺等露天煤矿，采用3-4m3单斗挖掘机、80t及150t准轨电机车或蒸汽机车运输，生产能力为1.50-4.00Mt/a60年代起，建设起一批从设计、施工及露天主要设备均立足于国内的露天煤矿，如：河南义马，新疆三道岭，内蒙古平庄，黑龙江岭北及宁夏大峰等露天煤矿，生产能力为60-150万t/a80年代，除对原已开采的露天煤矿进行了扩产外，还先后开发了五大现代化露天矿区（山西平朔，内蒙古霍林河、伊敏河、元宝山、准格尔矿区）以满足我国国民经济对煤炭产量的需求我国露天煤矿开采的技术发展方向是：1.开采规模大型化，开发一批大型和特大型露天矿山，能力为10.00～30.00Mt/a；2.工艺连续化，为了加大开采规模，在露天煤矿中对条件适宜的矿山尽量采用连续工艺；对于岩石较硬的矿山，可采用移动式或半固定式破碎机来扩大生产环节中的连续作业部分；3.应用联合开拓方式，根据矿山不同的条件，选用多种开拓开采方式配合，进行扬长避短的强化开采，如可利用横采加大工作线推进强度等；4.工艺设备大型化，穿孔、采装、运输、排土等环节应采用一系列大型设备，如斗容10～30m3的挖掘机、载重100～180t的卡车、带宽2～3m的输送机等；5.加强计算机在露天矿设计、安全生产管理中的应用。

二、常用名词术语(一)地质位于煤层上面的岩土层为覆盖层，煤层下的岩层为底板覆盖层及底板的岩性一般由炭质泥岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩或石灰岩等组成煤层的形态可分为层状、似层状和非层状三类煤层大多呈层状，由于其层位有明显的连续性，厚度变化不大，是我国大、中型煤矿主要开采对象但是，由于成煤古地理和古构造的多样性，以及后期受构造运动、岩浆活动、水流冲蚀和岩溶陷落等影响，往往使一些煤层厚度变化大、层位不稳定，呈现出多样的复杂形态煤层的结构是指煤层中有无夹石层不含夹石层的煤层称为简单结构煤层；含有夹石层的煤层称为复杂结构煤层复杂结构煤层中所含夹石层层数不一，少则一至数层，多则十几层，甚至可达几十层夹石层的厚度可以从几厘米到几十厘米常见夹石层有炭质泥岩、泥质岩、粉砂岩，有时也能见到油页岩、砂岩及薄层石灰岩等夹石层一般称为夹矸石，它可使煤的灰分和含矸率增加，并给采矿工作造成困难煤层的厚度是指煤层顶板（覆盖层）到底板之间的垂直距离煤层有厚有薄，薄的仅数厘米，厚的可达上百米煤层太薄时失去开采价值我国根据煤炭资源情况、煤的用途、煤的倾角大太和开采方式等因素，规定了煤层最低可采厚度标准达到最低可采厚度的煤层称为可采煤层，只有达到最低可采厚度方可列入国家开采计划。

在缺煤省区，可将标准适当降低露天煤矿通常把煤层分为三类：薄煤层 小于3.5m中厚煤层 3.5～10m厚煤层 大于10m煤层产状是指煤层在地壳中的产出状态其形状和所在空间位置一般用产状要素来表示，包括走向、倾向和倾角1.走向，煤层层面与水平面相交的线叫走向线，走向线的延伸方向即为煤层的走向它表示煤层在地面的延伸方向2.倾向，在煤层层面上与走向线垂直并沿层面向下延伸的直线叫做倾斜线，倾斜线的水平投影所指的方向称为倾向3.倾角，煤层层面与水平面所夹的最大锐角称为倾角倾角大小反映煤层在空间的倾斜程度倾角的变化范围在0°～90°之间，煤层倾角越大，开采难度就越大煤层按倾角可分为四类：近水平煤层 倾角5°以下缓倾斜煤层 倾角5°～10°倾斜煤层 倾角10°～45°急倾斜煤层 倾角45°以上煤层形成初期，一般都是水平或近水平的，在一定范围内是连续完整的，后来受到地壳升降或水平方向挤压运动的影响，有的弯曲起伏，形成褶皱，有的发生断裂褶皱和断裂破坏了煤层原始埋藏形态，使产状复杂化，直接影响矿山设计、建设和开采因此搞清煤层的构造变动是非常重要的。

矿山地质构造是露天矿边界及其范围内的褶皱、断层、节理和层间滑动等地质构造的统称矿山地质构造是影响煤矿生产和安全最重要的地质条件，也是岩体失稳的重要地质因素构造变动轻微的缓斜岩体，整体强度较高，稳定性好；构造变动强烈的急斜、直立和倒转岩体，其内部结构往往破碎，整体强度较低，坡面易出现坍塌滑移、片帮，稳定性较差裂隙节理发育带、断层破碎带、软弱夹层的层间滑动带、褶皱轴部等构造部位，岩体稳定性较差，矿山压力较大，边帮容易滑移常见的矿山地质构造有:1.褶皱构造：岩层和煤层在构造应力作用下形成的一系列连续的弯曲称为褶皱构造每一个单独的弯曲称为褶曲岩层向上弯曲，并且核部是新地层者，称为向斜;反之,称为背斜2.断裂构造：煤岩层受力后发生断裂，出现断裂面，失去了连续完整性的构造形态称为断裂如果断裂面两侧煤岩层没有发生明显位移称为裂隙或节理，产生明显位移的断裂构造则称为断层为了描述断层的性质及其在空间的位置和形态，可用断层要素来表示，它包括：断层面、断层性、上盘和下盘以及断距等根据断块相对运动的方向，断层可分为正断层、逆断层和平推断层1.正断层，是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层2.逆断层，是指上盘相对上升，下盘相对下降的断层。

3.平推断层，两盘沿断层面作水平方向相对位移的断层岩石（煤）是煤矿爆破作业的主要对象，它的物理力学性质对穿孔和爆破有很大的影响，了解这些影响有利于在实际工作中合理地确定爆破参数和选用炸药对穿爆影响较大的岩石物理性质主要有：1.坚固性，它说明岩石抵抗外力作用的总强度坚固性大的岩石，钻眼与爆破的难度也大2.弹性与脆性，弹性是指作用在岩石上的外力消除后，岩石恢复原来形状和体积的能力岩石的弹性越大，钻眼与爆破的难度就越大脆性是岩石受到冲击爆破时碎裂成块的特性越脆的岩石越易破碎弹性大的岩石应选用猛度大的炸药3.层理和节理，层理是指构成岩（煤）层的各个层面顺着层面最容易使岩石分裂成块层理发育的采剥工作面边帮容易滑移，安全条件降低节理是指岩（煤）层的纵向裂缝，节理降低了岩体的整体性、坚固性和稳定性，使岩（煤）容易裂开成块，当层理与炮眼方向重合时，容易夹钻杆，泄露爆炸生成的气体，降低爆破效率，喷出的高温气流和火焰容易引爆瓦斯、煤尘4.含水性和含气性，含水性是指岩（煤）层中含水的情况和暴露后渗透出水的能力含气性是指岩（煤）层内含有某些气体，在采剥暴露后排出气体的能力含水性和含气性与裂隙程度有关对于泥质和钙质胶结的岩石，遇水后可能发生膨胀或松散，容易破碎，常使炮眼变形，以致无法装药。

5.风化程度，它是指岩石受空气、水和温度作用而破坏的程度风化后的矿岩容易穿孔和爆破6.粘性，粘性是指岩石块抵抗岩体分离的能力岩石的粘性越大，炸药的消耗量越大一般岩石顺着层理其粘结性较小，垂直层理的粘性较大我国大部分矿山，都是按岩石坚固性进行分级的岩石的坚固性是指岩石的穿孔、爆破的难易程度分级指标f称普氏系数为了简化，我国煤炭系统按坚固性将煤、岩分类为：软煤 f=1~1.5硬煤 f=2~3软岩 f=2~3中硬岩 f=4~6硬岩 f=8~10坚硬岩石 f=12~14最坚硬岩石 f=15~20(二)露天开采露天采矿的目的，是从地面把地壳中的有用矿物开采出来为此按一定工艺过程，把矿岩从整体中开采出来的全部工作，总称露天矿山工程在地壳岩石中，含有对人类有用的成份，如：煤、金属等有用成分含量高或品质优良、适于工业应用的岩石，称为有用矿物不含有用成分或含量不足以工业应用的岩石，称为剥离物，包括表土、围岩和夹石剥离物常被称为废土、废岩等，有时为了揭露矿体或矿层，还需排除积雪、积水。

有用矿物和剥离物的含义是相对的从露天矿场采出的某些废石，可作建筑材料或其他用途许多品位低、加工困难的含矿物料，可能曾经或正在按剥离物处理；随着选矿、冶炼技术的不断提高或开采成本的不断下降，已经或将会成为适于工业应用的有用矿物有的岩石，开采之初被当作剥离物排弃，而开采过程中却发现其中含有宝贵的有用成分有用矿物在地壳中的集聚体称为矿体层状的矿体称为矿层，如煤层、铁矿层等矿体的赋存地称为矿床，煤矿床常被称之为煤田划归一个露天矿开采的煤田或其一部分，称为露天矿田具有完整的生产系统，进行露天开采的场所，称为露天采场露天采场常被称为矿场、掘场、采石场等从事露天采矿的矿山企业称为露天矿有时，露天矿就是露天矿场的同义词在开采过程中，按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯，称为台阶，亦称阶段或梯段(图2-1)图2-1 矿场划分为台阶台阶由以下要素构成（图2-2）：图2-2 台阶构成要素1.台阶上部平盘（台）——台阶的上部表面，通常为上一相邻台阶的下部平盘；2.台阶下部平盘（台。