第11讲 露天开采境界

1.内容提要

本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。

2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素

㈠露天开采境界的组成及其影响因素

露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。它由露天采场的地表境界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底部周界、最终边坡和开采深度。

由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况：

①矿床全部宜用地下开采；

②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露

天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。

③用露天开采的矿床。属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床；

在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。

对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。

合理确定露天开采境界极为重要。露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。

影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面：

⑴自然因素

包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。

⑵经济因素

包括矿石的质量和价值、原矿和精矿成本及售价、矿石的损失与贫化、共生矿物的综合利用、基建投资和建设期限，等。

⑶技术组织因素

主要是指露天开采与地下开采的技术水平、装备水平和发展趋势，以及制约和促进其应用推广的技术与组织条件。

例如，克服地面障碍物的技术组织条件，开采易燃、松软、涌水大的矿床以及需要分采或高速开采的矿床的技术组织条件，可以选用的开拓运输及生产工艺系统的技术组织条件等。

⑷国家及地区经济发展的方针政策、环保、劳动保护等。

以上各种因素，对不同地区、不同矿床、不同开采时期所起的作用是不同的。例如，地面构筑物、河流等障碍物，在一般情况下是次要因素；但在由于受技术经济条件的限制而不能迁移时，则将起决定性作用。因此，在露天开采境界设计时，必须充分掌握各影响因素的基础资料的基础上，全面分析和综合考虑各种因素，分清主次关系，确定最优境界。

应该指出，露天开采境界不是一成不变的。随着科学技术的发展和市场对矿石需求量的增加，以及露天开采经济效果的改善，原来设计的开采境界常常要扩大。例如，曾经是我国最大的露天煤矿的抚顺西露天煤矿，1924年设计的开采深度为150m，1931年确定为350m，1955年的扩建设计确定为450m。

另一方面，当所确定的露天开采境界很大、服务年限过长（如，超过30年），为提高前期的开采经济效益，通常采用分期开采，即先确定前期开采的小境界，开采数年后再逐渐过渡到最终的境界，因此要确定相应的分期开采境界。例如，我国大冶铁矿东露天采场，原设计的一期开采境界采用境界剥采比为8m3/m3圈定。境界上部尺寸（长×宽）为2150m×360m，深366m。一期开采即将结束，目前正进

行二期扩帮。二期境界按经济剥采比为12 m 3/m 3圈定。设计确定将尖山区原露天底标高-96m 水平延深到-168m 水平，狮子山区原露天底标高由-36m 水平延深到-48m 水平。二期境界上部尺寸（长×宽）为2250m ×l000m ，深438m 。扩帮工作在南帮、北帮和东帮进行。扩帮工程量4500万吨，过渡期为5年。 由此可见，露天开采境界可分为分期境界和最终境界。

3. 概述——剥采比的定义

㈡ 剥采比的定义

露天开采与地下开采的重要区别之一，就是露天开采除采出

矿石外，还需剥离大量的岩石（亦即：露天矿采出矿石过程中必

须剥离大量岩石）。如图7-1的地质横断面图所示，随着露天开采

境界出abcd 扩大到d c b a ''''时，可采的矿石量从A 1增加到A 1+A 2，

需要剥离的岩石量也从V 1增加到V 1+V 2。因此，露天开采境界的

确定，就与采出矿量和剥离量联系在一起。

剥离的岩石量与采出的矿石量之比称为剥采比（亦可称，每开采单位矿石量所需剥离的岩石量），常用的单位是m 3/m 3、t/t 。在露天矿开采设计和生产中，常常采用各种不同含义的剥采比反映不同的开采空间和/或开采时间的剥采关系及其限度。

⑴ 平均剥采比n P

指露天开采境界内的岩石总量V P 与矿石总量A P 之比（图1.6.1(a)），即： P

P P A V n =（m 3/m 3或t/t ） 平均剥采比反映露天矿的总体经济效果，在设计中常作为参照指标，用来衡量设计的质量。 ⑵ 分层剥采比n F

指露天开采境界内某一水平分层的剥离岩石量V F 与采出矿石量A F 之比（图1.6.1(b)）：F F F A V n = 尽管露天矿极少采用单一水平生产，但分层剥采比可以作为参照指标用于理论分析。此外，分层矿岩量是计算平均剥采比和估算均衡生产剥采比的基础数据。

⑶ 生产剥采比n S

指露天矿投产后某一生产时间的剥离岩

石量V S 与所采出矿石量A S 之比（图1.6.1(c)）：

S

S S A V n = 生产剥采比有许多衍生形式，可用来分

析和反映露天矿生产中各种可能和剥采关

系。在矿山生产统计中，生产剥采比按年、

季、月来计算。

⑷ 境界剥采比n J

假若露天开采境界的最终边坡角和底部

宽度固定不变，其深度由H-ΔH 延伸到H ，境

界内的岩石增量和矿石量增量分别记作ΔV

和ΔA （图1.6.1(d)），当ΔH →0时，ΔV 和ΔA 之比的极限称为深度H 的境界剥采比，即)(lim 0A V n H J ??=→?。境界剥采比是指露天开采境界增加单位深度所引起的岩石增量ΔV 与矿石增量ΔA 之比，是露天开采境界的一种边际值，在设计中常用于露天开采境界的经济分析。

⑸ 经济合理剥采比n JH

指在当前的技术经济条件下，露天开采单位矿石量在经济上允许的最大剥岩量。

经济合理剥采比在露天矿不具有具体的空间含义，需要通过技经济研究和分析后确定，因而是一个理论上许可的最大剥采比。经济合理剥采比是确定露天开采境界的重要的技术经济依据，其计算方法和运用方法都因矿床开发的技术经济目标不同而异。

⑹ 储量剥采比和原矿剥采比

露天采矿过程中会产生矿石损失与贫化。矿石损失是指采出的矿石量少于地质储量的现象；矿石贫化是指由于采出的矿石中混入了部分岩石，导致采出矿石的品位低于地质储量品位的现象。因而，开采境界内的工业储量与实际采出的原矿量之间有一差值，此差值的大小受回收率和贫化率影响。原矿是指实际采出的矿石产品，除采出的地质储量矿石外，里面也含有混入的岩石量。这种关系反映到剥采比中，就有储量剥采比和原矿剥采比之分。

储量剥采比n 是露天开采境界内依据地质勘探报告所计算的岩石量V 0与矿石储量A 0之比，即：

0A V n = （m 3/m 3或t/t ） 原矿剥采比n '是同一范围内考虑开采损失和贫化后实际采出的剥离岩石量V '（包括损失的那部分矿量）与采出原矿量A '（包括混入的废石）之比，即 A V n '

'='（m 3/m 3或t/t ） 严格地说，在设计计算中指的是储量剥采比，直接依据地质资料确定；而在生产统计中，为了工作方便，常采用原矿剥采比。显然，这两种剥采比可以互相换算。

依据实际贫化率ρ（矿石贫化率是指因混入废石量和在个别情况下高品位粉矿的流失而造成矿石品位降低的百分率）、矿石实际回收率η（即，采出的纯矿量与工业矿量A 0之比）和矿石视在回收率η'（即，采出的矿量（包括混入的废石量）与工业矿量A 0之比）的定义，有：

a a a a ''-'-=ρ00

01A A =η ρ

-η='=η'10A A 式中 a 0——矿石的工业品位；

α'——原矿品位；

α''——围岩的含矿品位，若围岩不含矿，则α''=0；

A 1——原矿A '中回收的工业储量。 公式ρ

-η='=η'10A A 的推导：如右图所示，有：A A A '=''+1 根据金属量平衡式，有：a A a A a A '?'=''?''+?01 a a a a A A a a A a a A a A a A A a A '

'-'''-?='?''-'?'=''-??'?'=''?-'+??)()()()(0101101 ∴ ρ

-η='

'-'--''-η=''-''-'?η=''-'''-?='=η'?1)()(100000010a a a a a a a a a a a a a a A A A A 这是应注意，当考虑损失贫化时，在一定境界内采出的岩石量和采出的原矿量是同时变化的。如采出原矿量增加时，采出岩石量减少，但其矿岩总量是不变的，即：00A V A V +='+'

由以上各式以及储量剥采比和原矿剥采比的定义可得：

11100

000000+=η'+η'?'?+=η'+'?'?+=η'+'

''

?+='+'n n n A A n n A A A V A A A V A A A V 亦即：1/)1(-η'+='n n 或1)1(-η'+'=n n

露天开采的视在回收率η'一般为0.95～1.05，因而储量剥采比与原矿剥采比的数值相差不大，但是两者的概念是不同的。

4. 确定经济合理剥采比的方法——原则

㈠ 确定经济合理剥采比的原则

如前所述，根据矿床埋藏条件，按开采方法不同，矿床可大致划分为三种情况。对于适用露天开采的矿床或部分宜用露天开采，部分用地下开采的矿床，存在应用经济利采比确定开采境界问题。对于覆盖岩层较厚的缓倾斜或近似水平的厚大矿体，存在着单独采用露天或地下开采方法的可能性，应通过方案比较确定。

确定经济合理剥采比的原则：

① 必须保证露天矿或矿山公司（矿务局）正常生产期间有盈利或不超过规定允许成本；

② 一般以矿山或矿山公司（采、选）为独立经济核算单位；

③ 考虑矿产资源的综合利用，对有经济价值的表外矿和其他有益组分，考虑其利用价值；

④ 经济指标的选取和计算，必须以国家现行规定为准；

⑤ 每个计算参数的选取，要经过调查、研究分析，力求接近实际。

经济合理剥采比，是经济上允许的最大剥采比，是确定露天和地下开采界限的重要经济指标，其大小直接影响到露天开采和地下开采所占比例，以及矿产资源的利用程度。矿床开采设计时，应根据不同的矿床类型和质量进行具体计算。

经济合理剥采比的确定方法可分为两类：一是比较法。它是以露天开采和地下开采的经济效果来比较计算的，适用于划分矿床露天开采和地下开采的界线。目前，应用较为广泛的是储量盈利比较法系列，该系列中有产品成本比较法、储量盈利平衡法和盈亏平衡法。另一是确定经济合理剥采比的方法是价格法。它是以露天开采成本和矿石价格作比较来计算，用于只宜露天开采的矿床。

5. 确定经济合理剥采比的方法——产品成本比较法

㈡ 产品成本比较法

矿山企业的最终产品可以是原矿、精矿或其他后续矿产品（如，以氰化和冶炼的黄金产品）。 ⑴ 原矿成本比较法

这种方法的依据，是露天开采的最大允许原矿成本等于地下开采的原矿成本。露天开采的原矿成本C L （元/t ）包括纯采矿成本a （元/t ）和所分摊的剥离费用两部分，即： b r

n a C L '+=（元/t ） 式中 b ——露天开采的剥离成本，元/m 3；

r ——矿石的容积密度，t/m 3；

n '——原矿剥采比，m 3/m 3。

原矿成本比较法的原理是将原矿的地采成本作为露采成本的上限，并以此作为依据来确定经济合理剥采比，即：D C b r

n a ≤'+ 式中 C D ——地下开采的原矿成本，元/t 。 由上式可得：)(a C b

r n D -≤' 上述不等式右边算式的值记为JH n '，即：)(a C b

r n D JH -=' JH n '表示每吨原矿的露采成本不大于地采成本时允许的最大剥采比，

即经济合理剥采比。原矿成本

比较法计算简单，要求的基础数据少，取得数据比较方便，但没有考虑露天开采和地下开采两者存在损失、贫化方面的差异。因此，这种方法通常适用于露天和地下开采的矿石损失和废石混入率相差不大、矿石不贵重且地下开采有盈利的情况。

⑵ 精矿成本比较法

这种方法是以精矿（或矿产品）作为计算基础，使露采的精矿成本不大于地采精矿成本。该方法考虑了露天与地下开采在贫化率上的差别，即： D

D L L L K D rK b n K D ≤'+ 上式可以这样理解：D

D L L K D K r b n D 11)(?≤?'+ 式中 D L 、D D ——分别是露采和地采每吨原矿所分摊的采矿、选矿费用，元/t ；

K L 、K D ——分别是露采和地采每吨原矿的精矿产出率。 类似于原矿成本比较法，可得经济合理剥采比：)(L D D

L JH D D K K b r n -=' 原矿的精矿产出率为： β

εα'=K 式中 ε——选矿回收率；β——精矿品位。 由公式α'

'-αα'-α=ρ00可知原矿品位为：ρα''+ρ-α=α')1(0 并假定βL =βD （因此，本法适用于露天采出矿石和地下采出矿石所产精矿的品位相同或相近时），则经济合理剥采比为：[][]?

?????-ερα''+ρ-βερα''+ρ-α='L D D D D L L L JH D D b r n )1()1(00 产品成本比较法，反映了露天采矿与地下采矿两者在矿石贫化上的差别（即，废石混入率的不同），采出矿石质量的差别对企业经济效益的影响，但并未涉及到在工业储量回收率上的差异，影响到矿产资源利用的差别。此外，该法所在求的基础数据较多，数据的取得亦较为困难。

本法适用于两种开采方法的废石混入率相差较大，损失率接近，且精矿成本低于市场售价时使用。

6. 确定经济合理剥采比的方法——储量盈利比较法

㈢ 储量盈利比较法

该法是将单位工业储量的地下开采盈利作为露天开采盈利的下限（即，以矿石的工业储量作为计算基础，使露天开采出来的矿石盈利等于地下开采的矿石盈利），即：D D L L L u b n r

u η'≥'η'-η' 式中 u L 、u D ——分别为露采与地采每吨原矿的最终盈利；

L η'、D η'——分别为露采和地采的矿石视在回收率η'。 类似于产品成本比较法，其经济合理剥采比为：)(D L

D L JH u b r n μη'η'-=' 若矿山企业的最终产品为原矿，并允许D L

αα'≠'，则： a P u L

L -'= D D D C P u -'= 式中 L

P '、D P '——分别为露采和地采的原矿销售价格，元/t ； L

α'、D α'——分别为露采和地采的原矿品位。 若最终产品为精矿（或其他矿产品），并允许βL ≠βD ，则：

L L L L D P K u -= D D D D D P K u -=

式中 P L 、P D ——分别为露采和地采的所获精矿销售价格，元/t ；

βL 、βD ——分别为露采和地采的精矿品位。

这一方法反映了露采和地采二者在损失、贫化上的差别，即该法不仅考虑了原矿的质量，同时也考虑了原矿的数量。因比从理论上讲，储量盈利比较法是这三种比较法中最合理的经济合理剥采比计算法。然而在实际应用时，因其要求的基础数据较多，取得数据较困难，受产品价格影响较大。例如，某金刚石矿1974年的产品价格为680元/克拉，1981年为145元/克拉，因此具体应用储量盈利比较法有困难。 该方法较全面考虑了露天开采和地下开采之间技术经济因素的差别，适用于产品价格稳定，露采和地采的回收率和贫化率均差别较大，资源稀缺或矿石价格较高的矿床。

7. 确定经济合理剥采比的方法——盈亏平衡法

㈣ 盈亏平衡法

盈亏平衡法适用于矿床采用单一露天开采的情况。

对于某些价值低或由于受开采技术条件限制而只能采用露天开采的矿床（例如，石灰石、白云石、劣质煤、贫金属矿床等低价矿床，为获得一定的开采盈利，则只能采用露天开采；砂矿、含硫高有自燃性的矿床等，技术上不宜用地下开采，只能用露天开采），因此不能与地下开采相比较，故不能采用上述比较法，而按矿石价格（即，采用价格法）确定经济合理剥采比。这时，要求露采的矿产品成本不得超过其销售价格，或者说，不允许单位工业储量的露采最终盈利小于零，以保证矿山不亏损，即：

0≥'η'-η'b n r

u L L L 由此可得经济合理剥采比： L JH u b

r n =' 与储量盈利比较法一样，单位工业储量的盈利可以计算到原矿，也可以计算到精矿。

8. 确定经济合理剥采比的方法——各种方法的相互关系及适用条件

㈤ 各种方法的相互关系及适用条件

以上所介绍的确定经济合理剥采比的各种方法，应根据设计矿山的具体条件和技术经济的合理性选用。目前，关于经济合理剥采比的计算方法仍有争论，正确解决这个问题的途径在于进一步研究我国的技术经济政策和经济管理体制。

储量盈利比较法系列的基本思想是要求单位工业储量的露采最终盈利不小于地采盈利。该系列的基本方法是储量盈利比较法，系列中的其他方法都是该方法的特殊形式。

假设露采和地采单位工业储量所获得原矿的数量和质量均相同，即L η'=D η'和L

α'=D α'，则有D η'=L η'和L

P '=D P '。在这种情况下，储量盈利比较法简化为原矿成本比较法，即： )()()(a C b

r C P a P b r D D D L D L -=??????-'η'η'--' 因此，在上述条件下只需露天开采的原矿成本不大于地下开采，就可以充分保证单位工业储量的露天开采最终盈利不小于地下开采盈利。

若露采和地采单位工业储量所获得精矿数量和质量均相同，即D D L L K K η'=η'和βββ==D L ，则有D L L D K K //=η'η'和D L P P =，于是：

)()()(L D D

L D D D L D L L L D D K K b r D P K D P K b r -=??????-η'η'-- 上式表明，此时可以通过比较精矿成本来反映储量盈利情况，即精矿成本比较法与储量盈利比较法在这种情况下等价。

显然，当矿床仅适用露天开采而不宜采用地下开采时，意味着u D =0，此时储量盈利比较法就简化为盈亏平衡法，即：L D L D L u b

r u u b r =η'η'-)( 综上所述，可以将储量盈利比较法系列中的各种计算方法及其分类依据列于表1.6.1。

表1.6.2中的分类依据实质上是各种计算方法的理论适用条件，由此可以引申出表表1.6.2所列的三种比较法对应的技术和实际应用条件。

n'换算为对应于需要指出的是，在露天开采境界设计时，必须将上述各式计算的经济合理剥采比JH

储量采比的经济合理剥采比n JH。

表1.6.1 储量盈利比较法系列计算方法及其分类

表1.6.2 经济合理剥采比计算方法的适用条件

9.确定经济合理剥采比的方法——其他计算方法

㈥其他计算方法

计算经济合理剥采比的方法还有储量成本比较法和费用收入比较法两大系列，这两大系列计算方法对应于不同的经济效果。

另外，依据储量盈利比较法系列的计算原理，还可以推导出该系列中适用于多矿种矿床及有副产矿物矿床的经济合理剥采比计算公式。

根据我国矿山技术经济状况和上述确定方法，在一般情况下，经济合理剥采比也可按下列表格中的数据选取。

鞍山黑色冶金矿山设计研究院采矿室编制的《露天采矿设计技术规定与定额》（1986年10月）推荐的经济合理剥采比，见下表。

表×冶金矿山经济剥采比指标

注：Ⅰ类指适用于矿床品位较低，或可选性较差、装备水平不高的矿山；

Ⅱ类指适用于矿床品位较高，可选性较好，装备水平较高的矿山。

表× 露天煤矿经济剥采比指标（单位：m 3/t ）

露天矿类型

软岩石 中硬岩石 坚硬岩石 大中型

10～12 8～9 6～7 小型 4～5 3～4 2～3

10. 境界剥采比的计算方法——面积比法

境界剥采比的计算方法有许多种，分别适用于不同技术特征的矿床，不过这些计算方法的原理是一致的。下面仅讨论长露天矿（长露天矿的长宽比≥4；短露天矿的长宽比<4）开采倾斜及急倾斜矿床的情况。

长露天矿的地质横剖面图（垂直岩层走向的地质剖面图称地质横剖面图；平行岩层走向的剖面图，习惯称地质纵断面图；呈水平方向的剖面图，习惯称水平地质断面图）能充分反映矿体的赋存特征。开采倾斜及急倾斜矿床的长露天矿，是在横断面图上计算其境界剥采比。这种方法又分为面积比法和线段比法。

㈠ 面积比法

面积比法如图14-5-1。在地质横剖面图上作通过境界

深度H 和H-h 的水平线。通常取h 等于台阶高度。按照

确定的露天矿底宽和顶、底帮边坡角γ与β（根据岩石稳

定条件和开拓运输条件选取），绘出开采境界线abcd 和

a 1

b 1

c 1

d 1，用求积仪量出矿石面积增量ΔS 和岩石面积增量

ΔS 1、ΔS 2，计算境界剥采比。

S

S S N J ??+?=21 11. 境界剥采比的计算方法——线段比法 ㈡ 线段比法

面积比法需用求积仪求算面积，工作繁琐，为了

简化设计，通常采用线段比法。

⑴ 计算原理

根据境界剥采比的定义，可推导出投影线段比法，

其原理可以用图1.6.2来说明。

该图表示地形平坦的规则矿体，其水平厚度为m ，

倾角为α，露天开采境界的顶、底帮边坡角分别为β

和γ，abcd 和a 1b 1c 1d 1分别是深度H 和H-ΔH 的境界，ag 和dh 为cc 1的平等线。为了确定境界剥采比，需要分别计算四边形b 1c 1cb 、aa 1b 1b 和d 1dcc 1的面积ΔA 、ΔV 1和ΔV 2。根据几何关系，有：

ΔA = m·ΔH

ΔV 1 = Δabe -Δa 1b 1e = ))(cot )(cot (2

1)cot (cot 21H H H H H H ?-α+γ?--α+γ = 2)cot (cot 2

1)cot (cot H H H ?α+γ-??α+γ 2112)cot (cot 2

1)cot (cot H H H f c d dcf V ?α-β-??α-β=?-?=? 由此可得岩石增加与矿石增量之比值：

A V V A V ??+?=??21=m H H H )cot (cot 2)cot (cot )cot (cot β+γ?-α-β+α+γ

当ΔH →0时，可得境界剥采比：

m

H H n J )cot (cot )cot (cot α-β+α+γ==bc df ae +=bc ch gb + （1.6.27） 上式表明，境界剥采比n j 可用线段（gb+ch ）与bc 的长度之比来确定。

⑵ 计算步骤

一般情况下，用投影线段比法计算境界剥采比的步骤如下（如图1.6.3所示）：

① 首先在地质横剖面图上作通过境界深度H 的水平线；

② 按照选取的最终边坡角和露天底宽，绘出深度为H 的露天开采境界abcd ，它交地表于a 、d 两点，

交分支矿体于e 、f 、g 、h 诸点；

③ 确定境界底部的延深方向，即将本水平一侧下部

境界点c 与上水平同侧下部境界点c 0相连，得

投影方向线cc 0；

④ 依次从a 、e 、f 、g 、h 和d 作cc 0的平行线，交

水平线bc 于a 1、e 1、f 1、g 1、h 1和d 1。

由此，得到深度H 的境界剥采比为：

bc

h g f e d h cg b f e a n J +++++=1111111111 公式bc ch gb n j +=是储量境界剥采比的计算公式，简化后为：m H n J )cot (cot β+γ= （m

H m H H H H bc ch gb n J )cot (cot cot cot cot cot β+γ=α-γ+β+α=+=） 将上式代入公式1/)1(-η'+='n n ，可以得到原矿境界剥采比的计算公式：1)cot (cot -η'+β+γ=

'm m H n J 确切地说，长露天矿的境界剥采比是利用各横断面图分段计算的。与此不同的是，短露天矿（即，走向短深度大的露天矿），端帮剥离量占比重较大，一般不用地质横剖面图确定矿床境界剥采比和开采深度，而是把露天矿作为一个整体，求总的境界剥采比。当露天矿场上部境界线各点标高相差不大，或虽相差较大，但延深方向很陡，且露天矿的长、宽随深度的变化很小时，短露天矿的境界剥采比可近似地用面积垂直投影法（平面图法）求得。 以平面图法求境界剥采比的步骤如下：

① 取任一开采深度的地质分层平面图，并按选定的最小底宽

和矿体形状圈定露天矿底部周界，如图7-6。

② 在各纵横断面图上，按确定的边坡角作边坡线，找出边坡

线同地形线及矿体接触的交点，并垂直投影到分层平面图

上。在缺少断面图的地方，则在分层平面图上，选有代表

性的点作垂直于底部周界的辅助断面，绘出边坡线，找出

与地形线及矿岩接触的交点，并投影到分层平面图上。

③ 按顺序连接各纵、横断面及辅助断面上所得的地表交点及

矿岩交点的投影点，求得该开采深度的露天矿上部最终境

界线和边坡上矿岩接触点的垂直投影点。

④ 用求积仪分别求得整个采矿场的矿岩投影面积（S Z ）和底

平面及边帮上的矿体投影面积（S K ）。

⑤ 计算该水平的境界剥采比n J ，即 1-=-=K

Z K K Z J S S S S S n 当露天矿地形不很复杂，矿体为急倾斜且变化较小时，计算效果较好。当条件复杂时，为提高计算效果，应多做辅助断面。

12. 确定露天矿开采境界的原则——境界剥采比不大于经济合理剥采比原则

露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少。随着露天开采境界的延深和扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加，且剥离量的增加速度要超过可采工业储量的增长速度，从而导致剥采比不断增大。因此，露天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。

确定露天开采境界时，以投资经济效果最优为基本原则。衡量投资经济效果的指标有产品成本、盈利、投资返本期、单位矿石生产能力的投资额、劳动生产率、投产及达产时间等。要综合利用上述指标确定境界较复杂。因比通常以其中某一指标作为确定境界的准则（如，按矿石成本最低或盈利最大确定境界等），有时也以其它指标作为辅助准则。在这里，剥采比能较好地体现上述经济指标，因此，露天开采境界的确定，实质上是在尽量多划入可采储量和少划入剥离量的前提下，选择一个剥采比不超过经济合理剥采比的开采境界。然而，究竟要控制哪一种剥采比，存在许多不同观点，但目前常用的是控制境界剥采比、平均剥采比和生产剥采比三种原则，即 ① 境界剥采比不大于经济合理剥采比；

② 平均剥采比不大于经济合理剥采比；

③ 生产剥采比不大于经济合理剥采比。

㈠ 境界剥采比不大于经济合理剥采比（JH J n n ≤）原则

该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，露天开采的边界

经济效益不劣于地采经济效益，即确定露天开采界限的临界条件是

n J =n JH 。该原则的技术经济目标是使整个矿床的开采盈利最大。

某矿体从地表延伸到H 0深度，其横断面如图1.6.4所示。矿床

上部和下部分别采用露天开采和地下开采，其开采盈利可表示为露天开采境界深度H 的函数u(H)，即：

[]

D D L L L u mr H H b Hm H u mHr H u η'-+η'-+β+γ-η'=)()1(2/)cot (cot )(02 式中 b ——露天开采的剥离成本，元/m 3；

r ——矿石的容积密度，t/m 3；

u L 、u D ——分别为露采与地采每吨原矿的最终盈利；

L η'、D η'——分别为露采和地采的矿石视在回收率η'。

函数u(H)的一阶导数和二阶导数分别为：

[]b m H u mr u mr dH du L D D L L )1()cot (cot η'-+β+γ-η'-η'= 0b )cot (cot dH

u d 22<+-=βγ 由上式可知，u(H)的极大值。令du/dH=0，可以获得使u(H)达到最大值的露天开采境界最佳深度，并由此可以得出开采境界最佳深度所对应的技术经济条件：)(1)cot (cot D L

D L L u u b r m m H η'η'-=-η'+β+γ 上式等号左边和右边分别为原矿境界剥采比（1)cot (cot -η'

+β+γ='m m H n J ）和由盈利比较法确定的经济合理剥采比（)(D L D L JH u b r n μη'η'-='），即JH J n n '=。 上述证明，JH J n n '=这一原则还体现了矿床上部采用露天开采，

下部采用地下开采，整个矿床采用联合开采时，其总费用最小这—

原则。

正是由于n J ≤n JH 原则具有使整个矿床开采的总经济效果最佳这

个含意，这一原则获得了广泛赞同，再加上运用起来简单方便，因

而国内外广泛运用这—原则来圈定露天矿境界。

然而，n J ≤n JH 原则亦存在一些缺陷，主要是：

① 它只是概略地研究整个矿床的开采效果，并未细致地分析露

天开采各过程的经济状态。因此，接这一原则圈定出来的露天开采境界，只能使矿床开采的总经济效果最佳，而不能保证开来过程个任何时期的经济性都最好。

② 对于某些覆盖层较厚或不连续的矿体，这—原则有时不适用。如图6-9那样的不连续矿体abcd 是按这一原则确定的露天开采境界，其境界剥采比符合要求，但基建剥采比及平均剥采比都大于经济合理剥采比，这意味着该境界在经济上明显不合理。

13. 确定露天矿开采境界的原则——平均剥采比不大于经济合理剥采比原则

㈡ 平均剥采比不大于经济合理剥采比（n P ≤n JH ）原则

这一原则是针对露天开采境界内的全部矿岩量而言，要求露天开采的总体经济效果（成本或盈利）不劣于地下开采。如图6-10所示，设abcd 是露天开采境界，境界内矿石量为A 、需要剥离的岩石量为V ，ηL =ηD ，ρL =ρD 和1='='D L ηη。根据原矿成本比较法：

D ArC Vb Ara ≤+

)(a C b

r A V D -= 上式的左端是平均剥采比n P ，右端是经济合理剥采比n JH ，

即n P ≤n JH 。

n P 是整个露天矿的平均指标，n P 仅能反映平均的经济效果。

因此，n P 是一个笼统的原则，也是一个平均的优劣搭配的原则。

可以证明，平均剥采比n P 不大于经济合理剥采比n JH 原则的技术

经济目标是在满足露采的平均经济效果不劣于地采的条件下，使

划归露天开采境界的矿石储量最大。也就是说，按这一原则所确定的境界，是将露天开采过程中优于地采和劣于地采的两个部分进行搭配，其平均效果等于地采效果。由于这一原则是采用算术平均的方法，因此难免会使露天开采某些时期的经济效果劣于地下开采。

n P ≤n JH 原则可以与n J ≤n JH 原则联合使用。对于某些覆盖层厚度大、上薄下厚或不连续的矿体，按n J ≤n JH 原则圈定开采境界后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足n P ≤n JH 原则（即，n P ≤n JH 原则常作为n J ≤n JH 原则的补充）。此外，对于某些贵重或稀有矿物的高价值矿床或小型矿山，为了尽量采用露天开采以减少矿石的贫化损失，可以运用这个原则来确定开采境界，借以扩大露天开采范围。

14. 确定露天矿开采境界的原则——生产剥采比不大于经济合理剥采比原则

㈢ 生产剥采比不大于经济合理剥采比（n S ≤n JH ）原则

对于露天开采而言，只在生产剥采比才能真实反映露天矿实际发生的剥采关系，反映出不同生产工艺系统及开采程序对境界确定的影响。因此，按n S ≤n JH 原则确定开采境界，可以使露天矿任何生产时期的经济效果都不劣于地下开采。该原则中的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是非均衡的生产剥采比，即时间剥采比。

无论采用时间剥采比还是均衡生产剥采比，都是基于对生产剥采比的变化规律进行深入分析之后，主张控制实际发生的生产剥采比，而不是以脱离实际生产过程的平均剥采比或境界剥采比作为依据，这种结合实际生产过程研究境界确定的课题无疑是可取的。但是，这一方法亦存在一些缺陷：

⑴ 没有考虑整个矿床开采的总经济效果，它只顾及矿床上部的露天开采而不管剩余部分的开采； ⑵ 按该原则圈定的露天开采境界比按n P ≤n JH 原则圈定的小，而较按n J ≤n JH 原则圈定的要大。因此，随之而来的初始剥离量和基建投资也较大。

另外，由于生产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关系较为复杂而不易把握，因而与该原则相应的设计方法的可操作性较差。鉴于上述原因，这个原则很少采用。

15. 确定露天开采境界的方法和步骤——露天矿最终边坡角的选取

确定露天开采境界是在露天矿主要的生产设备、生产工艺及工艺参数、露天矿剥采程序、开拓运输方式、线路参数等初步拟定以后进行的。

确定露天开采境界的方法因矿床的赋存条件不同而异。下面仅以倾斜和急倾斜矿床为对象，介绍设计中广泛应用的按n J ≤n JH 原则确定露天开采境界的方法和步骤。其步骤是：根据选取的露天矿最终边

坡角及平台尺寸和确定境界的原则，长露天矿一般按地质横剖面图逐个确定其深度，然后进行纵断面调整，并圈定底的合理周界，按照选择的开拓运输系统绘制露天矿开采终了平面图。

㈠ 露天矿最终边坡角的选取

露天矿最终边破角对露天矿的生产、安全与经济效果都有很大影响。过小的边坡角将增加剥岩量，使剥采比增大，从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些。然而，过大的边坡角将导致边坡失稳，严重影响矿山正常生产。因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的要求，并尽可能地加陡。

安全稳定条件是指根据边坡岩体的构造和力学性质、工程地质和水文地质条件，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的边坡角。目前，边坡角的计算分析方法还不完善，在境界设计阶段，一般是参照类似矿山的经验数据来选取稳定的边坡角。在确定露天矿边坡角后，还应根据边帮组成及边帮的细部结构尺寸进行验算。

关于开采技术条件，是指按边坡的构成要素确定最终边坡角。露天矿最终边坡由最终台阶，即非工作台阶组成（图7-12）。露天矿的的工作台阶推进到最终境界时，变成固定的非工作台阶，经过长期暴露风化引起剥落和塌落，因此其最终的台阶坡面角通常小于原来的台阶坡面角。最终台阶的稳定坡面角与岩体的性质、构造、节理、产状、台阶高度及形成最终台阶的穿爆工艺条件等有关。通常采掘作业形成的台阶坡面经人工刷坡、局部加固或自然剥落、塌落后，形成最终台阶坡面。当采用自然剥落法形成最终坡面时，事先应留下足够的平台宽度。为了减少刷坡工程量，减少岩体破坏，提高台阶坡面的稳定性，在临近最终境界时应尽可能采用预裂爆破和光面爆破。

露天矿边帮由台阶的坡面及平台组成，平台分保安平台、清扫平台、运输平台，运输平台又分水平运输平台和倾斜运输平台（如，平台与平台之间的出入沟），如图6-2所示。

安全平台是用来容纳从边坡上掉落下的岩石，调节边坡角的大小，以保证下部水平的工作安全和最终边坡的稳定性。边帮岩体因受长期风化及爆破影响而易碎落，较窄的平台常被破坏，故一般不小于2～4m 。为保证用机械清除安全平台上积存的岩块，一般在四周边帮上每隔2～3个台阶设一清扫平台。清扫平台也起安全平台的作用，其宽度取决于清扫用的装载、运输设备，一般小于6 m 。近年来，有些矿山根据安全平台和清扫平台的宽度不够，难以保证安全的实际情况，当最终边帮稳定性较好，允许增加非工作台阶高度时，可以把几个台阶并为一个高台阶并设一个较宽的清扫平台。一般2～4个台阶并为一个高台阶，然后设置一个宽度达10～12m 的清扫平台，以便能有效地发挥拦截和清扫落石的作用。如果边坡稳定性较差，并段后的台阶常发生滑坡或塌落，则不宜并段，需采用较缓的最终边坡角。

在最终边帮某—剖面上的倾斜运输平台数目，取决于开拓运输坑线系统的布设情况。当两个台阶设一个回返站时，隔一个台阶出现一个倾斜运输平台。水平运输平台的数目，取决于开拓运输坑线系统和工作线的进出车方式及开采程序。

最终台阶坡面角α（是露天采场最下一个台阶的坡底线和最上一个台阶坡顶线构成的假想平面与水平面的夹角），安全平台（为保证工作安全而设，其宽度不应小于2～4m ）、清扫平台（为清除安全平台上积存的岩块而设，一般每隔2～3个台阶设一清扫平台，其宽度决定于清扫时所用的装载及运输设备，一般大于6m ）、运输平台（为各个工作面出入运输设备而设）和出入沟的宽度a 、b 、c 和d ，以及相应平台数n 1、n 2、n 3和n 4，台阶高度h 等参数确定之后，符合开采技术条件的最终边坡角β可用下式计算：

∑∑∑∑∑∑++++α=

βn n n n n n d c b a h h 111111)cot /(tan 3421

式中 n ——最终台阶数目。

当安全条件所需的边坡角和技术条件所需的边坡角相差不大时，边坡稳定条件和所采用的开拓运输坑线等技术条件是协调的；当根据安全条件选定的边坡角比按照技术条件所确定的边坡角大得很多时，则说明除满足边坡稳定条件之外，为设置开拓运输坑线还需要进行大量扩帮。此时，应在技术经济允许的范围内综合研究开拓开采方案，尽量增大边坡角，以减少剥离量，增加经济效益。相反，当技术条件所需的边坡角比安全条件所需的边坡角大很多时，则应在技术经济合理的条件下，采用各种人工加固边坡措施，增大边坡稳定条件和边坡角度。

16. 确定露天开采境界的方法和步骤——确定露天矿底部宽度和位置

㈡ 确定露天矿底部宽度和位置

露天矿的最小宽度，应满足采掘运输设备在底部正常运行与安全作业的要求。

当采用汽车运输时，底宽应满足汽车调头的要求。

汽车在工作面的配置和入换方式通常有三种：同向行车、折返式和回返式（图3-15）。同向行车（图3-15a ）是汽车在工作平盘上不改变运行方向，这对于入换和装车均有利，工作平盘只需单

干道，所占平盘宽度小，但台阶需有两个出

入口。折返式入换（图3-15b 、c ）是汽车在

工作面换向倒退至装车地点，而回返式入换

（图3-15d 、e ）是汽车在工作面迂回换向。

它们都是在台阶只有一个出入口的条件下应

用，工作平盘上需设双车道。但由于入换方

式不同，入换时间和所占工作平盘宽度也不

同。折返倒车的入换时间较长，而工作平盘

宽度较窄，回返行车则与之相反。这两种入

换方式要根据生产中实际的工作平盘宽度灵活运用。

若采用回返式调车，露天矿最小底度为：)e b 5.0R (2B c min c min ++=

若采用折返式调车，露天矿最小底度为：e l b R B c c c +++=5.05.0min min

式中 R cmin ——汽车最小转弯半径，m ；

b c ——汽车宽度，m ；

l c ——汽车长度，m ；

e ——汽车距边坡的安全距离，1.0～1.5m 。

在确定露天开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，则境界底部取最小底宽；若矿体厚度比最小底宽大得不多，则取矿体厚度；若矿体厚度远大于最小底宽，则通常取最小底宽，或可适当放宽一些。

露天矿底部位置沿水平方向移动时，开采境界内的矿岩量及平均剥采比也随之变化。因此，在无其他特别要求的情况下，露天矿底应置于使平均剥采比最小的位置，且尽可能布置在矿体中间。

确定露天矿底平面位置的基本要求是：

① 使露天开采境界内的矿石储量最多而剥离量最少；

② 为使划入可采储量最可靠，通常把露天矿底平面置于矿体中间，以避免地质作图误差的影响； ③ 根据矿石质量分布，使采出矿石质量最好；

④ 根据矿岩的物理力学性质调整露天矿底的位置，尽可能使边坡稳固，穿爆方便。

从矿山采剥工程的要求来看，露天矿场的底宽相当于开段沟的掘沟宽度，其宽度取决于掘沟方法及采掘设备。按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。在西方国家中，最小底宽通常在50～200m 之间变化，视采、运设备规格而定。当前，为保证坑底作业安全并提高作业效率，露天矿底宽有增大趋势。

17. 确定露天开采境界的方法和步骤——确定露天矿开采深度

㈢ 确定露天矿开采深度

确定露天矿开采境界的原则实质上是确定露天矿合理开采深度的理论依据。露天矿走向长度大（长露天矿）时，首先沿矿体走向选择数个有代表性的地质横剖面图，初步确定各个地质横剖面图上的开采深度，然后用纵剖面图进行调整，最后确定露天矿的底部标高。

在横断面图上确定露天开采深度的方法为方案分析法、分析法和图解法三种，其中方案分析法应用最广，其具体操作步骤如下：

⑴在选定的各地质横剖面图上初步拟定开采深度

在各地质横剖面图上，根据已确定的最终边坡角和底宽，选择适当的底部位置作出若干个不同深度的开采境界方案（图1.6.8）。当矿体埋藏条件简单时，开采深度方案可少取一些；矿体形态复杂时，开采深度方案应多取一些，且必须包括矿体水平厚度有明显变化（或是境界剥采比有明显变化）的深度。应注意，当横断面与矿体走向非正交时，该横断面图上的最终边坡角实际上是伪倾角，需换算成真倾角。

通常采用线段比法计算各深度方案的境界剥采比。将各方案的境界剥采比与开采深度的关系绘成曲线（图1.6.9），再绘出表示经济合理剥采比的水平线，两线交点的横坐标H J就是该断面所寻求的理论开采深度。

在利用地质横断面图确定开采境界时，由于横断面线与采矿场纵轴线不恰好直交而产生计算误差。横断面线与采矿场纵轴线的法线之间的交角δ愈大，则反映在该横断面上的露天矿边坡角β'愈小。反映在斜交横断面的边坡角称为伪边披角，其值可按下式计算（图7-13）：δ

t a n

t a n

β

β'c o s

=

式中δ——地质横断面与采矿场纵轴线的法线之间的交角；

β'——伪边坡角；

β——实际边坡角。

因此，在与露天矿场纵轴线斜交的地质横断面图上确定境界时，要将实际边坡角换算为伪边坡角，用伪边坡角进行绘图和计算，以提高计算剥采比的准确性，并使在断面图和平面图上所圈定的境界更加接近。当δ＜15°时，因β'与β很接近，不必进行换算。

⑵在地质纵断面图上调整露天矿底部标高

由于各横断面上的矿体厚度和地面标高不同，相应的理论开采深度也不一致。将在各地质横断面图上确定的开采深度投影到地质纵断面图上，连接各点求得露天矿底在纵断面上的理论深度。当理论深度是一条不规则的折线（图1.6.10中的虚线）时，为了便于开采和布设运输线路，应调整各横断面上的理论开采深度，尽可能将露天矿底部设计成平面，因此，底部在纵断面图上应调整为同一标高的水平线，或由数段不同标高水平线连成的阶梯形折线（此时最低底平面的最小长度必须满足设置运输线路的要求）。调整的原则是使划入和划出的开采境界的矿岩量基本平衡。图1.6.10中水平粗实线便是调整后的设计开采深度。

18.确定露天开采境界的方法和步骤——绘制露天矿底部周界

㈣绘制露天矿底部周界

根据设计开采深度和底部宽度，确定露天矿底平面，并绘制底部周界（图1.6.11）。其具体步骤为：

⑴按调整后的露天矿底部标高，绘制该水平的地质分层平面图。

⑵在各横断面、纵断面、辅助断面图上，按确定的设计开采深度，绘制露天开采境界；

⑶将各断面图上露天矿底部位置（底部两侧的端点）分别投影到分层平面图上，依次连接各点，得出理论上的底部周界（图1.6.11中的虚线）。

⑷为了能正常进行采装和运输工作，初步得出的理论周界尚需按以下要求加以修正，即：底部周界要尽量平直，弯曲部位的曲率半径要适应运输设备的技术性能；底部长度应保证运输道路的展线符合技术标准。

按上述步骤绘制的露天矿底部周界便是设计的底部周界，如图1.6.11中的实线所示，其可作为绘制露天矿采掘终了平面图的基础。

19.确定露天开采境界的方法和步骤——绘制露天矿开采终了平面图

㈤绘制露天矿开采终了平面图

至此，露天开采境界的三个组成要素已全部确定，在此基础上便可绘制露天矿开采终了平面图。其步骤如下：

⑴将上述露天矿的设计底部周界绘在透明纸（最低开采水平的分层平面图）上，并标明底平面标高、核准平面位置、各地质断面线和矿体的界线。

⑵为了研究开拓运输系统，可先初步圈定开采终了平面图，即将绘有底部周界的透明纸覆于地形图上，按照边坡组成要素，从底部周界开始由里向外依次绘出各个台阶的坡底线（图 1.6.12）。显然，凹陷露天矿的各台阶坡底线在平面图上是闭合的；山坡露天矿的台阶坡底线不能闭合，其末端应与同标高的地形等高线交接。

当遇到矿床局部地质条件有特殊变化时，应参照相应的地质分层平面图和横、纵断面图，用调节平台宽度的方法，尽可能做到多划入矿，少划入废石。

⑶在初步圈定的开采终了平面图上，布置开拓运输路线，即所谓的定线。

⑷根据初步定线的开采终了平面图，正式绘制开采终了平面图，即从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台。与此同时，在布置开拓坑线的边帮上，绘出台阶间相互沟通的倾斜运输平台（图1.6.13）。

当开拓运输系统简单或设计经验丰富时，以上各步骤可以合并一次完成。即绘出露天矿底部周界后，根据定线方案，自里向外直接绘出各台阶的平台、坡面及出入沟，一步绘出露天矿开采终了平面图。

⑸ 检查和修正绘制的露天矿开采境界。由于原定的露天开采境界，特别是布置开拓坑线的边帮，常受开拓运输线路的影响，致使边坡角变缓，剥采比增大。因此，要重新计算和校核其境界剥采比和平均剥采比，若不符合要求，应根据具体条件调整开拓运输系统或采剥程序，进行局部修改，甚至重新确定露天开采境界。

露天矿开采基本知识

露天矿开采基本知识讲座 第一节石灰岩知识 一、石灰岩简介： 石灰岩(Limestone)，简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，属于沉积岩，是水成岩的一种。石灰岩主要是在浅海的环境下形成的，属于生物性沉积形成，其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积，加上来自陆地的动植物腐物残渣与泥沙一起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。 二、石灰石的组成结构： 石灰岩的矿物成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些矿物，比如菱镁矿，石英，石髓，蛋白石，硅酸铝，硫铁矿，黄铁矿，水针铁矿，海绿石等等。此外，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀，故在石灰岩地区多形成石林和溶洞，称为喀斯特地形 石灰岩的结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种，其中碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成，晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。 三、石灰岩的分类： 按其沉积地区，石灰岩右分为海相沉积岩和陆相沉积岩，以海相沉积岩为多。 按其形成类型，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。 按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。 按结构构造，石灰石可分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等 四、石灰岩的特性： 1.石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。 2.石灰岩具有良好的加工性、不透气性、隔音性和很好的胶结性能、可深加工应用，是优异的建筑装饰材料。 3.石灰岩产地广泛，色泽纹理颇丰，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，有良好的装饰性。 4.石灰岩的质地细密，加工适应性高，硬度不高，有良好的雕刻性能，易制作小型架上雕刻，较适宜初学雕刻者选用，但由于石灰岩易溶蚀，不适于户外的雕刻。 5. 石灰石用途很广，是冶金、建材、化工、轻工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料。 第二节露天开采的基本概念及述语 露天开采是在一定范围内敞露 的空间里，将掩盖在矿体上部的表土 及周围部分的岩石剥除掉，而把矿石 开采出来。因此为了采出矿石，还必 须开采矿石。 1．台阶（bank）：（图1-1）开采 时，自上而下把矿岩划分成具有一定 厚度的水平分层，用独立的采掘、运 输设备进行开采，各分层保持一定的 超前关系，从而形成阶梯状。 台阶由以下要素构成：上部平 盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底 线、高度、坡面角。 台阶分：

露天开采课程设计完美版

目录 1.1确定露天开采境界的原则和因素 (2) 1.1.1露天开采境界确定的原则 (2) 1.1.2影响露天开采境界的主要因素 (3) 1.2露天开采境界主要参数的确定 (3) 1.2.3开采深度的确定 (3) 1.2.2最小底宽 (3) 1.2.3露天矿台阶要素与最终边坡角验算 (4) 1.2.4绘制露天矿底部周界 (4) 1.2.6绘制露天矿开采终了平面图 (4) 2、露天开拓方法设计 (5) 2.1矿床露天开拓的影响因素 (5) 2.2矿床开拓方案的确定 (5) 2.2.1选择开拓方案的原则 (5) 2.2.2 矿床开拓方案的确定 (5) 2.3.1出入沟的布置 (5) 3、露天矿主要开采工艺设计 (6) 3.1穿孔工作 (6) 3.1.1穿孔设备选择 (6) 3.1.2穿孔设备数量计算 (6) 3.2爆破工作 (7) 3.2.1爆破材料 (8) 3.2.2爆破方法选择 (8) 3.2.3钻孔形式和布孔方式 (8) 3.2.4爆破参数的确定 (8) 3.2.5装药、填塞、起爆方法 (10) 3.2.6爆破网路设计 (11) 3.2.7一次爆破量的确定 (12) 3.3采装工作 (13) 3.3.1 电铲及运输设备类型的选择 (13) 3.3.2挖掘机数量确定 (13) 3.4采装工作面参数及工作平盘的配线方式 (14) 3.4.1台阶高度 (14) 3.4.2采区长度 (14) 3.4.3采掘带宽度bc (15) 3.4.4最小工作平盘宽度及工作平盘宽度 (15) 3.4.5平盘配线方式 (15) 参考文献 (15)

1、露天开采境界的确定 1.1确定露天开采境界的原则和因素 1.1.1露天开采境界确定的原则 露天开采境界确定的原则有以下几点： (1).圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比； (2).要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天开采的优越性； (3).所圈定的露天采矿场的帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产； (4).用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大，服务年限太长时，应按矿山一般服务年限确定初期露天开采的深度； (5).下列情况可适当扩大露天开采境界： 按境界剥采比不大于经济合理剥采比圈定露天开采境界后，境界外余下的工业矿量不多，经济上不宜再用地下开采； 矿石和围岩稳固性差，水文地质条件复杂，水量大，矿石和围岩有自燃危险等，在安全上和技术上不适合于地下开采； (6).下列情况可适当缩小露天开采境界 开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物、河流和铁路干线等需要保护或难于迁移至露天采场影响范围之外； (7).当矿体极不规则，沿倾向厚度变化大，矿体上部覆盖层较厚或地形复杂(如境界内有孤立山头等)时，用境界剥采比不大于经济合理剥采比初步确定境界后，再用平

露天境界原则

一、境界剥采比不大于经济合理剥采比(n k ≤n j) （一）理论依据 提出这一原则的最初含义，是使紧邻露天开采境界那层矿岩的开采成本不大于地下开采成本；经进一步分析表明，它还有一层更深的含义，即能使整个矿床开采的总经济效果〈成本或盈利〉最佳。如图1所示，假如abcd是露天开采境界,为了采出邻近境界那层矿石ΔA，就要剥离岩石ΔV。当这一层矿岩的露天开采成本小于地下开采成本时，境界可以继续向下延深和扩大；一旦两者成本相等，露天开采境界就以此为限，剩余部分改用地下开采。作为划分露天和地下开采界限的这一临界条件为 （1）式中ΔA——露天开采境界延深后所增加的矿石量，m3； ΔV——露天开采境界延深后所增加的岩石量，m3。

等式的左端是境界剥采比nk，右端是经济合理剥采比nj，亦即 nk=nj（2） （二）评价 由于这一原则具有使整个矿床开采的总经济效果最佳这个含意，获得了广泛的赞同，再加之运用起来简单方便，因而国内外都普遍运用这一原则来圈定露天矿境界。尽管在确定露天开采境界方面还有其他一些原则，而且有不少人对原则nk≤nj提出过种种异议，但是由于它具有深刻的经济内容，故始终被广泛用于矿山设计中。 nk≤nj原则也存在一些缺陷，主要是： 1、它只是概略地研究整个矿床的开采效果，并未细致分析露天开采各过程的经济境界，只能使矿床开采的总经济效果最佳，而不能直接控制露天矿的基建投资和生产成本〈生产剥采比〉，不能保证开采过程中任何时候的经济性最好。 2、不适用于某些不连续的矿床。 为了防止出现虚假结论，特别在矿体不规

则、沿走向厚度变化较大、上部覆盖层较厚等条件下，按原则确nk≤nj定境界时，往往用np≤nk原则进行校验，必要时还需要进行综合技术经济比较。 二、平均剥采比不大于经济合理剥采比(np≤nj) （一）理论依据 这一原则是针对露天开采境界内的全部矿岩量而言,它要求用露天开采的平均经济效果(成本或盈利)不劣于用地下开采。如图2，假设abcd是露天开采境界,境界内的矿石量为A，需要剥离的岩石量为V。那么，根据原矿成本比较法 （3） 上式的左端是平均剥采比，右端是经济合理剥采比，即 np≤nj

露天开采境界(露天采矿学-设计原理)

露天采矿学----设计原理 第十六章露天开采境界 16.1 概述 1课程的名称及内容；2学习方法；3露天矿设计应遵循的原则；4各种剥采比的概念。 1课程的名称及内容： （1）名称-露天采矿学 发展情况：50年代：露天采矿工艺 矿山工程（剥离及掘沟） 设计原理 60年代：露天采矿工艺 开拓开采 设计原理 现代：工艺及工艺系统 剥采程序 设计原理 （2）内容： 工艺----研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。 工艺系统----研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。 剥离程序----研究剥离和采矿时间和空间上关系 设计原理----除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外，还要研究它们之间的数值的制约关系。并把矿山与经济效益结合起来。以求得最佳设计，初步设计的方法步骤以及资料的处理。 2学习方法：预习；听讲；复习；习题。（工作前的预演，设计前的准备） 3露天矿设计应延续的原则： （1）具体情况具体分析解决。（多种情况） （2）经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。（劳动力便宜的情况下）

4各种剥采比的概念 (1) 平均剥采比： p v n p = （3/m T ） 从露天境界内，采出的岩量与以采出的矿量之比。 设：n ηl ----原矿采出系数； η----有用矿物采出系数； ρ----岩石的混入率； n ηl =η（1+ρ） (2)境界剥采比： k k k v n p = 露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。 (1) k k l k k l v p n p ηηηη++= 境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。

露天矿开采的基本概念

露天矿山开采技术 第一节露天矿开采的基本概念 露天矿山是指露在地表或埋藏不深的矿床，一般采用露天开采方法进行开采的矿山。露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿。开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的称为山坡露天矿，位于露天矿开采境界封闭圈以下的称为凹陷露天矿。 一、露天矿开采的方式 露天矿开采的方式有：机械开采、人工开采、水力开采挖掘船开采。 机械开采：用一定的采掘运输设备，在敞露的空间里从事开采作业。为了采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖物的岩层剥掉，并通过露天沟道或地下巷道把矿岩搬出地面。这种搬移的生产过程，称为剥离。开采矿石的生产过程，称为采矿。 二、露天采场的形成 露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为露天矿场。 1、台阶的形成要素 露天矿山开采时，通常把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，在开采过程中各个工作水平在空间上构成了阶梯状，此阶梯称为台阶。 台阶的命名，通常是以开采台阶的下部平盘的标高为依据，故常把台阶叫做某某水平，开采时，将工作台阶划分成若干条带顺序开采，每一个带叫做采掘带。 2、露天采场的形成要素 露天矿坑中的矿石才出后，矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫做露天矿边帮。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上侧叫做顶帮，岩矿体走向两端的边帮叫做端帮。正在进行开采和将要开采的台阶组成的边帮叫做露天矿场的工作帮。 非工作帮上的平台，按其用途可分为安全平台、运输平台和清扫平台。安全平台，是用作缓冲和阻截滑落的岩石，同时还可用作减缓最终帮坡角以保证最终边帮的稳定性和下部平台的工作安全。运输平台，是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路。清扫平台，是用于阻截滑落的岩石并用清扫设备进行清理。它又起安全平台的作用。 三、露天矿开采的特征 露天矿开采的主要优点： 1、受开采空间限制小，可采用大型机械设备。 2、劳动生产率高，露天矿开采的劳动生产率是地下开采的5~10倍。 3、采矿成本低。 4、劳动条件好，安全系数大。 露天矿开采的不足之处是： 1、开采过程中，穿爆、采装、汽车运输、卸载以及排土时粉尘较大，汽车运输时排入大气中的碳化氢多，排土场的有害成分流入江河湖泊和农田等，污染大气，水和土壤，危及人员的身体健康，影响农作物和生物的生长和繁殖。 2、露天开采需要把大量的剥离物运往排土场抛弃，因此排土占地面积大，影响农业发展。 3、受气候条件的影响，如遇严寒和冰雪、酷暑和暴雨等，会影响开采。 第二节露天矿山开采 1

露天采矿考试复习试题

露天开采考试复习试题 名词解释 工作帮：是指由正在进行和将要进行开采的台阶所组成的边帮。 非工作帮：是指由非工作台阶组成的采场边帮 顶帮：露天开采境界位于矿床上盘一侧的边坡面称为顶帮 底帮：露天开采境界位于矿床下盘一侧的边坡面 端帮：位于矿床两端的边坡面 最终帮坡面：通过非工作帮最上一台阶的坡顶线和最下一台阶的坡底线所作的假想斜面称为非工作帮坡面，非工作帮坡面位于最终境界时称为最终帮坡面。 最终帮坡角：露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角 工作平盘：在开采台阶上进行采掘运输作业的平台 露天采场：开采所形成的系统、台阶和露天沟道总称为露天采矿场 山坡露天矿：位于露天采场地表最终境界封闭圈以上的露天矿称为山坡露天矿 强闭包：设r C是盈闭包s C的任意子闭包，若ω（r C）≤ω（s C），则s C称为强闭包技术境界：以固定边坡角的斜面作为边坡面的境界称为技术境界。 可爆性：岩石可爆性（爆破性）表示岩石在炸药爆炸作用下发生破碎的难易程度，它是动载作用下岩石物理力学性质的综合体现 可挖性:岩石的可挖性是指岩石可挖掘的特性，它是一个受多因素影响的岩石铲挖阻力的总概念 复垦率:复垦后可被利用的土地数量与被矿山占用和破坏的土地数量的比值，用百分数表示。 露天矿生产能力：是指在具体矿床地质、工艺设备、开拓方法和采剥方法条件下，露天矿在单位时间内的矿石开采量和矿岩剥采总量。 第一章 1请问露天开采有哪些特点？ 答：优点：A矿山生产能力大；B机械化程度高；C安全和劳动条件好；D矿石损失贫化小；E开采成本低；F基建期短 缺点：A对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅；B占用土地多 C受气候条件影响大；D破坏环境 第二章 1.简述露天采矿设计程序 1)初步确定露天开采境界 2)初步确定矿山生产能力

露天采矿习题集附答案

课后习题集 1 露天开采的基本概念 （1）什么叫露天开采？什么样的矿床适合用露天开采? 露天开采和地下开采相有什么优缺点？ （2）简述我国露天开采发展现状及前景。 （3）什么叫露天矿、露天采场？划分山坡露天矿和凹陷露天矿的依据是什么？ （4）解释封闭圈、台阶、采掘带、采区的概念。 （5）画图表示台阶及其构成要素。 （6）简述工作帮和非工作帮的概念。 （7）简述安全平台、运输平台、清扫平台的概念及其在露天开采中所起的作用。 （8）什么叫剥采比？ （9）简述露天矿的建设程序？ （10）露天矿的开采步聚有哪些？ 2 矿岩松碎工作 （1）矿岩松碎的方法有哪些？简述各种方法的适用条件。 （2）简述露天矿的主要穿孔设备，针对不同生产规模的矿山，怎么进行设备选型及数量计算？ （3）露天开采中常使用的爆破作业方法有哪几种？在露天矿的生产过程中各起什么作用？（4）简述露天矿深孔爆破参数有哪些？ （5）简述微差爆破和挤压爆破的优点及技术要点。 （6）简述露天矿靠近边坡的爆破工作常用的方法与技术要点。 （7）简述矿床露天开采对爆破工作的基本要求。 3 采装工作 （1）简述单斗挖掘机的工作参数。 （2）单斗挖掘机采掘带宽度如何确定？ （3）单斗挖掘机如何选择和计算？ 4 露天矿运输 （1）简述露天矿运输的基本特点。 （2）简述露天矿常用的运输方式及各种运输方式的适用条件。 （3）简述各种运输方式的特点。 5 排岩工作 （1）选择废石场应遵循哪些原则？ （2）简述目前露天矿常用的排岩工艺与各自的特点。 （3）露天矿为什么要对土地进行复垦？土地复垦的基本步骤和要求是什么？ 6 露天开采境界 （1）什么叫露天开采境界？影响露天开采境界的因素有哪些？ （2）露天开采境界组成要素有哪些？ （3）什么是剥采比？常用的剥采比有哪些形式？ （4）如何用产品成本比较法确定经济合理剥采比？ （5）确定经济合理剥采比有哪些方法？适用条件如何？ （6）何为长露天矿？如何确定长露天矿境界剥采比？ （7）何为短露天矿？如何计算短露天矿境界剥采比？ （8）简述确定露天矿开采境界的方法和步骤。

第一章 确定开采境界

附图目录 顺序号图号图名比例尺 1 图 1 浩源煤矿开采境界平面图1：5000 2 图 2 浩源煤矿工程量计算平面图1:5000 3 图3 浩源煤矿剖面平面图1:1000 内容摘要 浩源煤矿位于东胜煤田万利川详查区北部，行政隶属鄂尔多斯市达拉特旗展旦召苏木管辖，地理坐标为：东经109°54′16″～109° 59′14″，北纬39°58′19″～40°01′31″。露天开采设计面积 2.00172km2。开采深度1330～1243m。浩源煤矿为将年产60万吨的露 天煤矿改建为年产90-120万吨。浩源煤矿含煤地层为侏罗系中下统 延安组，基底为三叠系延长组，基本构造形态为一倾向SW的单斜， 倾角小于3°，未发现断层及岩浆岩侵入，构造复杂程度为简单类型。 延安组含可采煤层5层，编号分别为4-2中、5-1上、5-1、6-1上、6-2中，均为含煤区内大部可采的稳定～较稳定煤层。区内水文地质 条件二类一型，工程地质条件三类Ⅱ型，地质环境质量中等，综合开 采技术条件二类Ⅱ型。可开采煤炭总量2626万吨，本设计可满足浩 源煤矿露天开采要求。 主题词浩源煤矿露天开采设计 第一章浩源煤矿开采境界的确定 第一节浩源煤矿地表开采境界的确定 浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上，有地表境界确定底部境界。浩源煤矿矿区的西部方向上有4-2中煤层露头线确定地 表境界。

根据国家对对矿产资源的管理，任何一个煤矿企业都不允许超采国家对一个煤矿企业划定的地表境界。 浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上地表境界的确定：在浩源煤矿矿区的东部、北部、南部分别存在着三个煤矿企业：在浩源煤矿矿区的东部存在达拉特旗苏家沟煤炭有限责任公司 苏家沟股份制井田，在浩源煤矿矿区的北部存在达拉特旗华侨实业公司煤矿，在浩源煤矿矿区的南部存在中国神华能源股份有限责任公司唐公沟2号井。因为不能超采国家划定的地表境界线，不能超采浩源煤矿矿区东部、北部、南部三家煤炭企业的煤炭，所以浩源煤矿矿区东部、北部、南部三个方向的地表境界线是以国家划定的地表境界线为最终地表境界线。 浩源煤矿矿区西面方向上地表境界的确定： 在浩源煤矿矿区中有一条由南向北流经矿田中部的朝脑沟，朝脑沟仅在初春及秋季有短暂的溪流，全年大部分时间干枯无水，雨季暴雨后会形成短暂的洪流，最高洪水位线在局部高于4-2中煤层顶板，水位标高达1320m。因此在确定浩源煤矿矿区西部的地表境界时，是以4-2中煤层的煤炭露头境界线确定浩源煤矿矿区西部的地表境界线。 第二节浩源煤矿6-2中煤层底部开采境界的确定 （一）根据地形图、6-2中煤层底板等高线图和稳定帮坡角38°，在浩源煤矿矿区的东部、北部、南部三个方向上，有浩源煤矿矿区东部、

露天开采方案设计

露天开采方案设计 一、矿区开采技术条件 矿区含矿岩石为致密坚硬，不易风化的磁铁石英岩，稳固性能好。矿体围岩及夹石主要为角闪片岩、绿泥石英片岩、斜长角闪岩等，其未经风化的新鲜岩石皆属致密坚硬的岩石，稳固性能好。上述各类岩石硬度为(10～12)度，极限抗压强度均大于1000kg／cm2，按工程地质勘察规范可定为第二类块状岩石。据其地形、地貌，区内多形成陡坡、峭壁，且区内无大的断裂构造，矿体厚度大，连续性较好。故矿区工程地质条件属简单型。矿石及围岩机械物理性质见表1。 二、方案设计 （一）露天开采境界圈定 露天采场最终边坡角的确定：设计参考类似矿山的资料并参考矿山开采技术条件、最终边坡高度、开采工艺后确定露天采场的最终边坡角按50°设计。 开采深度的确定：开采深度主要参考矿山经济合理剥采比、矿体的勘探程度和圈定的矿量多少后确定。由于矿山勘探程度低，所以圈定露天开采境界主要圈定122b、333级矿体，本次圈定的矿量在15左右年的开采矿量范围内。经计算矿山经济合理剥采比为5t／t(4.1m3／m3)。 经圈定后确定矿山3线至1线最低开采水平为1920m水平，0线至2线最低开采水平为l980m。4线最低开采水平为2000m水平。 采矿阶段高度为5m，到最终露天开采境界时二个采矿阶段并段，最终阶段高度为10m，安全平台宽度为5m，阶段坡面角为70°；最高采矿水平2120m阶段，最低采矿水平为1920m阶段，最高剥岩水平为2190m阶段，露天边坡最大高度为230m。 （二）开拓运输方式 据《设计委托书》要求，矿山生产规模为60万t／a，年采剥总量为95万t。露天开采矿石量1335.4007万t，按矿石回收率95％，贫化率5％，计算可采出矿石1335.4007万t。按生产规模60万／a计算，矿山服务年限为23年。其中稳产期22年，每年生产矿石60万t，减产期1年，年生产矿石15.4万t。 根据矿山目前的现有条件，矿山可采用的开拓方式有两种：公路开拓运输方式和平硐溜井与公路联合开拓运输方式。

露天开采境界 资料

露天矿开采境界设计 露天矿开采境界设计 (surface mining limits design) 由露天矿采场底部平面、四周边帮和地表平面限定的可采空间的露天采矿工程设计。它直接影响矿山生产能力、服务年限、开拓运输方式和矿山经济效益。设计主要内容包括：剥采比计算、露天矿开采境界深度确定、采场边坡稳定性分析、采场边帮构成要素确定和露天矿开采境界圈定等。 剥采比计算剥采比是露天开采需剥离的废石量与采出的矿石量之比。单位为t／t 或m3／m3。按其作用不同，分为经济合理剥采比、境界剥采比、平均剥采比、分层剥采比和生产剥采比。 经济合理剥采比分摊到单位矿石的经济上允许的剥离量。是确定露天开采境界设计深度的主要技术经济指标。计算方法有原矿成本比较法、精矿成本比较法、盈利比较法和价格法。 世界各国采用的方法不尽相同。美国露天矿开采境界设计采用价格法，计算时考虑了盈利指标。前苏联采用露天开采与地下开采的精矿成本比较法。选取矿石采选成本时，考虑了基建投资因素。 中国冶金露天矿开采境界设计常采用盈利比较法，即以露天开采和地下开采相同矿石储量获得的盈利相等为计算基础： N j = (A l - A d ) / b A l = P l - a l A d = P d - a d 式中N j 为经济合理剥采比，t／t；A l ，A d 分别为露天开采和地下开采单位矿 石加工成精矿获得的盈利，元／t；b为剥离成本，元／t；P l P d 分别为露天开采 和地下开采的精矿价格，元／t；a l 为露天开采的精矿成本(不含剥离成本)，元 ／t；a d 为地下开采的精矿成本，元／t。 中国冶金露天矿设计采用的经济合理剥采比数值，按矿岩体积计算，铁矿、锰矿、有色金属矿为5～10，冶金辅助原料矿为1～1．5，铝土矿、粘土矿为13～16。

露天开采设计原理教案

课程名称：露天开采设计原理学时：28 教材：《露天采矿学》 教师姓名

第一章露天开采境界 §1.1 概述 主要内容： 1课程的名称及内容； 2学习方法； 3露天矿设计应遵循的原则； 4各种剥采比的概念。 1课程的名称及内容： （1）名称-露天开采设计原理——露天采矿学（下） 发展情况：50年代：露天采矿工艺 矿山工程（剥离及掘沟） 设计原理 60年代：露天采矿工艺 开拓开采 设计原理 现代：工艺及工艺系统 剥采程序 设计原理 （2）内容： 工艺—研究个别工艺环节的特点、工艺方法、适用条件及能力计算。 工艺系统—研究各环节之间的配合，及构成可行的生产系统。 剥离程序—研究剥离和采矿时间和空间上关系 设计原理—除了研究剥离和采矿在时间和空间上的关系外，还要研究它们之间的数值的制约关系，并把矿山与经济效益结合起来，以求得最佳设计，初步设计的方法步骤以及资料的处理。 2学习方法： 预习；听讲；复习；习题。 （工作前的预演，设计前的准备） 3露天矿设计应延续的原则：

(1)具体情况具体分析解决。（多种情况） (2)经济效果为主，劳动生产力的效率为辅。（劳动力便宜的情况下） 4各种剥采比的概念 (1)平均剥采比： P V n p = ，(3/m T ) 从露天境界内，采出的岩量与采出的矿量之比。 设：ηηl —原矿采出系数； η—有用矿物采出系数； ρ—岩石的混入率； ηηl =η(1+ρ) (2)境界剥采比： k k k P V n = 露天矿保持最终帮坡角延伸单位深度时增加的采出岩量与矿量之比。 (1) k k l k k l v p n p ηηηη++= 境界剥采比随工程的延伸不断的变化并且一般是在增大。 (3)边帮境界剥采比： 露天矿保持最终帮坡角不变延伸单位深度时，从其一帮增加采出的岩量与其矿量之比。 kA kA kA v n p = kB kB kB v n p =

露天矿采矿基本知识

露天矿采矿基本知识 矿石：地壳中的矿物自然聚合体，在当前技术经济水平条件下，能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或矿物产品的叫做矿石，一矿石为主体的叫做矿体，矿床是矿体的总成称。废石：矿体的围岩或矿体中的岩石（夹石），不含有用成分的或含量较少的，从经济角度出发无开采价值的称为废石。 品味：矿石中有用成分的含量，品味常用百分数表示。黄金、金刚石、宝石等贵金属矿石，常用1t（或1m3）矿石中含多少克或克拉有用成分来表示。 露天开采的优点：建设速度快、劳动效率高、开采成本低、矿石损失贫化小、作业条件好。生产安全可靠；缺点：初期投资大、环保能力差、工作条件受气候影响较大、 岩石的性质：结块性、氧化性、含水性、松胀系数、容重（单位体积矿、岩的重量，单位为N/m3）、硬度、稳定性 影响露天开采的矿床埋藏特征主要有形状、产状、和大小 金属矿矿床的形状：脉状、层状、块状 矿床的产状三要素：走向（矿体层面与水平面所成交线的方向）、倾向（矿体层面倾斜的方向）倾角（矿体层面与水平面的夹角） 近水平矿体倾角0°~10°，缓倾斜矿体10°~25°，倾斜矿体倾角为25°~40°，急倾斜矿体倾角大于40°， 薄矿体厚度在0.3~3m之间、中厚矿体厚度为3~10m、厚矿体度为10~30m或更大， 山坡露天矿：矿体赋存于地平面以上或者部分赋存于地平面以上，露天采场没有形成封闭的矿坑，位于地平面以上部分的露天采场称为山坡露天矿 露天坑：露天矿开采终了时一般形成一个以一定的底平面、倾斜边帮为界的一个斗形矿坑露天开采境界：是指露天开采终了时或某一时期形成的露天矿场 露天矿场边帮:是指露天开采境界四周表面部分，露天矿场边帮由台阶组成，位于开采上盘的边帮称为顶帮或上盘边帮，位于开采下盘的边帮称为底帮或者下盘边帮，位于两端的称为端帮，有工作设备在上作业的进行穿爆、采装工作的边帮称为工作帮，否则称为非工作帮，全面完成工作的边帮称为最终边帮 露天开采境界线：露天矿场边帮与地表平面形成的闭合交线称为地表境界线，露天矿场边帮与底平面形成的交线叫底部界线或底部周界 帮坡面：边帮是由台阶所形成的，帮坡面分为工作帮坡面和非工作帮坡面，工作帮坡面是指露天矿场最上一个台阶和最下一个台阶坡底线形成的假想平面，非工作帮坡面是指露天矿场最上一个台阶坡顶线与最下一个台阶坡底线形成的假想平面 最终帮坡角：是指最终边帮形成的坡面与水平面的夹角，也叫最终废止角，分为上盘帮坡角和下盘帮坡角 工作帮坡角：是指工作帮破形成的坡面与水平面的夹角 非工作平台：组成非工作帮面上的台阶上的平盘叫非工作平台，非工作平台按用途分为清扫平台、安全平台和运输平台。清扫平台是非工作帮上为了清扫风化的岩石而设立的平台，上面能运输清扫设备，安全平台是为降低最终边坡角而设立的，起到保护边坡稳定性的作用；运输平台是为行走运输设备而设立的平台，保持矿石和废石从深部或顶部运往选矿厂或排土场 采区：采区是指位于平盘上的凿岩、采装、运输等设备工作的区域，沿台阶走向将某工作平盘划分为几个相对独立的采区，每个采区又称采掘带，采掘带的大小由采区的长度和采掘带的宽度表示

采矿学(下2014年)答案

采矿学（下）参考答案 一、填空 1.自然资源，物质，环境。 2.矿体圈定，品位估算。 3.最终开采境界。 4.穿孔，爆破，铲装及运输，排岩。 5.工作水平。6．选型，数量，劳动力。7.台阶高度，台阶坡面角，台阶宽度。8. 浮锥法，LG 图论法。9.固定式。 二、选择 1．BD 2．B 3.C 4.A 5.C 6.C 7.B 8.C 9.D 10.B 三、简单回答下列问题 1．什么是价值块状模型？它有什么用途？ 价值块状模型即将要圈定的矿体及围岩划分成若干个立方块，每一块的特征值是假设将其采出并处理后能够带来的经济净价值。块的净价值是根据块中所含可利用矿物的品位、开采与处理中各道工序的成本及产品价格计算的。 价值块状模型是最终开采境界的计算机优化设计和开采计划优化的基础。 2．最终开采境界受哪些因素影响？ 最终开采境界主要受矿床自然赋存条件、社会经济和采矿组织技术三大因素影响。 3．什么是露天矿生产能力？确定生产能力有何意义？ 露天矿生产能力指每年采出的矿石量和剥离的岩石量。 生产能力的确定直接影响到矿山设备的选型、设备数量、劳动力及材料需求等。因此，一个矿山生产能力确定的是否合理意义重大。 4．何为生产剥采比？均衡生产剥采比有何意义？ 露天矿山在生产期间的某一段时间内（一般为1年）所生产出来的岩石量与矿石量的比值就是生产剥采比。 均衡生产剥采比是为了保证矿山生产的稳定，尽量减少生产剥采比的波动，从而可以保持矿山生产设备、人员、管理队伍的稳定，避免矿山使用设备的大副度变化。均衡生产剥采比还可以分散剥岩高峰，取得更大的经济效益。 5．什么是露天矿床开拓？ 露天矿床开拓是指建立地面与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，以保证露天矿场的生产运输，及时准备出新的工作水平。 6．露天采矿中常用的炸药有哪些？各用于什么情况？ 铵油炸药，用于干孔； 重铵油炸药，用于克服较大的抵抗线； 乳化炸药，用于水孔。 四、首先按照价格法计算出经济合理剥采比： 330/10)355.89(18 3.3)(m m a P b n jh =-=-=γ 其次，由于矿床是长露天矿，且比较规则，因此可以用线段比法确定露天开采深度。过c 、d 点作矿体倾向的平行线，交ab 延长线于f 、e 点，境界剥采比可用下式计算：

露天开采境界的确定方法

五、露天开采境界的确定方法 （一）确定露天矿最小底宽 露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求。目前我国绝大多数矿山以自卸汽车运输为主，故只介绍汽车运输最小底宽的计算。若采用折反式调车，则： Bmin＝Rcmin＋0.5bc＋2e＋0.5 lc （1－18） 式中Rcmin——汽车最小转变半径；米； Bc——汽车宽度，米； e——汽车距边坡的安全距离，米； lc——汽车长度，米。 若采用回返式调车，则： Bmin＝2（Rcmin＋0.5bc＋e）（1－19） 在确定开采境界时，若矿体厚度小于最小底宽，底平面按最小底宽绘制；若矿体厚度大于最小底宽不多，则以矿体厚度为最低水平底宽；若矿体宽度远大于最小底宽，露天矿底的位置主要以境界内可采矿量尽量大而剥岩量最小确定之。 （二）选取露天矿边坡角 最终边坡角的选取，对剥岩量影响很大。在保证边坡稳定的前提下，边坡角的选取一般按类似已进行开采矿山实用的边坡角选取。类比法边坡角的选取应满足安全条件和技术条件的最小边坡角值。 （三）确定露天开采深度 1、长露天矿开采深度的确定 露天矿走向长度大时，首先在各地质横断面图上初定开采深度，然后再用纵断面图调整露天矿底部标高。 （1）在各地质横断面图上初步确定露天开采深度。 首先，在横剖面图上作出若干个深度的开采境界方案（图1－11）。依据前面选定的最小底宽和边坡角，绘制开采境界图。 其次，针对各开采深度方案，用面积比法或线段比法计算其境界剥采比。 最后将各方案的境界剥采比与开采深度绘成关系曲线，与经济合理剥采比的水平线的交点深度，就是所要求的开采深度。

图1－11 长露天矿开采深度的确定图1－12 厚矿体的无剥离开采 H1－最初确定的开采深度； H2－无剥离开采的深度 H3－最终的露天开采深度至此，完成了一个地质横断面图上露天开采理论深度的确定。按同样的方法，可将露天矿床范围内所有横断面图上的理论深度都确定下来。 应当指出，在确定厚矿体的开采深度时，鉴于露天矿底的 位置不易确定，有时按矿体厚度而不是最小底宽作图（图1－12 ），然后继续向下无剥岩采矿，直至最小底宽为止。开采深度应是最初确定深度与无剥离开采深度之和。 （2）在地质纵断面图上调整露天矿底部标高。 在各个地质横剖面图上初步确定了露天开采的理论深度后，由于各剖面的矿体厚度和地形变化不等，所得开采深度也不一。将各剖面图上的深度投影到地质纵剖面图上，连接各 点，得出一条不规则的折线（图1－13中的虚线）。 图1 －13 在地质纵断面图上调整露天矿底平面标高 ——矿体界线；-------调整前的开采深度；___ 调整后的开采深度 为了便于开采和布置运输线路，露天矿的底平面宜调整至同一标高。当矿体埋藏深度 沿走向变化较大，而且长度又允许时，其底平面可调整成阶梯状。调整的原则是，使少采出 的矿石量与多采出的矿石量基本均衡；并让剥采比尽可能小。图1－14的实线便是调整后的 设计深度。

采矿学模拟试题四答案

采矿学（二）模拟试题四答案 一、填空（每空1分，共20分） 1. 铁路运输，汽车运输，联合运输。 2. 矿石，废石。 3. 浮锥法，LG图论法。 4. 露天开采程序。 5. 固定式，移动式。6．延伸速度，推进速度。7. 汽车运输。 8. 破碎，松动，爆堆。9. 变形，滑坡，泥石流。10. 逐孔起爆。 二、选择（每题2分，共20分） 1．C2．B 3.D 4.C 5.B 6.A 7.BCD 8.B 9.BC 10.B 三、简单回答下列问题（每题4分，共24分） 1．什么情况下可以使用线段比法确定矿体的合理开采深度？ 地质横剖面上的线段比是面积比的一种简化形式，当矿体走向较长，且矿体形态变化不大时，可运用线段比来代替面积比，这样既可保证设计工作具有一定的精度，又免除了运用求积仪求算面积的繁琐工作。 2．螺旋布线的特点主要有哪些？ 螺旋布线的特点主要有： （1）螺旋线弯道半径大，线路通视条件好，汽车直进行驶，不需经常改变运行速度，道路通过能力强； （2）工作线的长度和推进方向会因采场条件的变化而发生变化，生产组织较为复杂； （3）各开采水平之间有一定的影响，新水平准备和采剥作业程序较为复杂； （4）要求采场四周边帮的岩体均较为稳固。 3．编制露天矿采掘进度计划的总目标是什么？ 编制露天矿采掘进度计划的总目标是：确定一个技术上可行的、能够使矿床开采的总体经济效益达到最大的、贯穿于整个矿山开采寿命期的矿岩采剥顺序。4．汽车运输开拓有哪些优缺点？ 优点：与铁路运输开拓相比，汽车运输开拓抗线形式较为简单，开拓坑线展线较短，对地形的适应能力强，爬坡能力大，机动灵活，适于采用移动坑线，可设置多个出入口进行分散运输，适于强化开采。 缺点：吨公里运输费用高，设备维修复杂，需要熟练工人数量多，油料能源消耗量大，运行过程中产生的废气和扬尘污染大气。 5．逐孔起爆的实质是什么？ 所谓逐孔起爆技术，就是爆区中任何一个炮孔爆破时，在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。其实质就是前一个炮孔起爆后为后一个炮孔提供更多自由面。 6．台阶正常采掘爆破时，需要确定哪些参数？ 底盘抵抗线、炮孔规格（孔径与孔深）、布孔方式、布孔参数、起爆顺序及装药结构等。 四、已知某一个露天矿山的矿体水平厚度150m，矿体倾角70°，台阶坡面角75°，台阶高度12m，最小工作平盘宽度为40m，工作帮坡角15°，由上盘向下盘推进；工作线长度为1500m,采区长度为250m,挖掘机台年效率为180万吨，试根据开采技术条件验证该矿山矿石年生产能力3000万吨是否可行。

露天矿境界圈定

露天矿境界圈定 班级：卓采矿15-1班 姓名：宋泉积 学号：120154402033 指导教师：陈晓青 辽宁科技大学 目录 1.境界圈定 (1) 1．1矿区概况 (1) 1.1．1地理位置、交通 (1) 1.1.2地形地貌 (1) 1.1.3煤层构造 (1) 1.2境界资料 (4) 1.3境界圈定原则 (4) 1.4境界圈定步骤 (5) 1.4.1开采深度的确定 (5) 1.4.2开采周界的确定 (6)

露天开采课程设计 1.境界圈定 1．1矿区概况 08采本煤矿位于陈旗煤田矿区东部详查区的东北部 4-16勘探线间，行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市谢尔塔拉镇。圈定的矿区范围由9个拐点组成。矿区东西走向长1.69km,南北倾向宽1.73km,面积1.936km2，储量1646万吨，工业储量1479.6万吨，可采储量1132.8万吨，服务年限17.15年。 1.1．1地理位置、交通 08采本矿区位于市区东北方，距市区约25km，谢尔塔拉镇至市区有水泥公路相通，本区至谢尔塔拉镇有草原土路相通，301国道在本区以南约l5km处通过，滨洲铁路在本区以南约20km处通过，08采本煤矿铁路专用线在本区西南约8km处通过。交通较为便捷。 1.1.2地形地貌 08采本矿区的地貌，其宏观显示为略有起伏的高平原 北部及东北部与低山丘陵相接。南有河谷，西北有河谷，地势北东高而南西低，海拔标高最高724.09m，最低601.88m。本区内地形呈缓波状，起伏不大，西北高，东南低，海拔标高在 630-660m之间。 1.1.3煤层构造 一工程地质条件 地层及岩石的工程地质特征 1）第四系松散岩组: 属高平原地带，第四系松散岩组厚度11.70-39.55m，平均25.43m，其变化规律由东向西、由北向南逐渐增厚。第四系底板起伏较大，与下伏含煤地层为不整合接触。 2）白垩系大磨拐河组碎屑岩岩组 该组地层由砂砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩和煤层组成。

第11讲 露天开采境界

1.内容提要 本节将介绍露天开采境界的组成及影响因素，几种常用剥采比的定义，确定经济合理剥采比的方法，境界剥采比的计算方法，确定露天开采境界的常用原则，工程中确定露天开采境界的基本方法和步骤。 2.概述——露天开采境界的组成及其影响因素 ㈠露天开采境界的组成及其影响因素 露天开采境界是指露天矿开采终了（或某一时期）所形成的采场空间边界。它由露天采场的地表境 界（可以理解为“边界”）、底部境界和周围边坡组成。露天开采境界设计就是要合理地确定露天矿的底部 周界、最终边坡和开采深度。 由于矿床埋藏条件不同，在确定矿床开发方式时可能遇到下列三种情况： ①矿床全部宜用地下开采； ②矿床上部宜用露天开采而下部宜用地下开采。矿体延伸较深或覆盖层厚度变化较大，只能用露 天开采方法开采其部分储量，仍有相当大部分储量需用地下开采。 ③用露天开采的矿床。属这类矿床的有：上部覆盖岩层厚度不大，埋藏浅的水平或缓倾斜矿床； 在圈定的境界外尚有少部分储量，不值得再用地下开采时，可扩大开采境界，将这部分储量用露天法采出；在圈定的境界外尚有相当大部分储量暂不宜用地下开采。 对于后两种情况，需要确定露天开采的合理界限，即露天开采境界。限定露天开采境界的几何要素有：露天矿底平面的位置和形状、最终边坡角及开采深度。 合理确定露天开采境界极为重要。露天开采境界的大小，将决定了露天矿的可开采工业储量和剥离岩石量，并将影响露天矿场内的矿岩量、露天矿的生产规模及服务年限、基建工程量、设备选型、劳动定员、成本等主要技术经济指标。因此，合理确定露天开采境界，是露天矿设计的一项重要工作，这不仅是一个技术问题，也是一个经济问题。 影响露天开采境界的因素很多，归纳起来有以下几个方面： ⑴自然因素 包括矿体埋藏条件（如，矿体的产状，地质构造，矿石质量及其变化情况等）、矿床勘探程度及储量等级、矿石和围岩的物理力学性质、工程地质条件与水文地质条件、矿区地形及地物分布情况（如，河流、地面建筑物及厂房）等。 ⑵经济因素 包括矿石的质量和价值、原矿和精矿成本及售价、矿石的损失与贫化、共生矿物的综合利用、基建投资和建设期限，等。 ⑶技术组织因素 主要是指露天开采与地下开采的技术水平、装备水平和发展趋势，以及制约和促进其应用推广的技术与组织条件。 例如，克服地面障碍物的技术组织条件，开采易燃、松软、涌水大的矿床以及需要分采或高速开采的矿床的技术组织条件，可以选用的开拓运输及生产工艺系统的技术组织条件等。 ⑷国家及地区经济发展的方针政策、环保、劳动保护等。 以上各种因素，对不同地区、不同矿床、不同开采时期所起的作用是不同的。例如，地面构筑物、河流等障碍物，在一般情况下是次要因素；但在由于受技术经济条件的限制而不能迁移时，则将起决定性作用。因此，在露天开采境界设计时，必须充分掌握各影响因素的基础资料的基础上，全面分析和综合考虑各种因素，分清主次关系，确定最优境界。 应该指出，露天开采境界不是一成不变的。随着科学技术的发展和市场对矿石需求量的增加，以及露天开采经济效果的改善，原来设计的开采境界常常要扩大。例如，曾经是我国最大的露天煤矿的抚顺西露天煤矿，1924年设计的开采深度为150m，1931年确定为350m，1955年的扩建设计确定为450m。

[东北大学]19春学期《采矿学(下)》在线作业2(答案)

【奥鹏】[东北大学]19春学期《采矿学(下)》在线作业2 试卷总分:100 得分:100 第1题,通常以爆破漏斗半径和的比值来表征爆破作用指数的大小。 A、炮孔深度 B、最小抵抗线 C、炮孔直径 D、漏斗可见深度 正确答案: 第2题,进行生产剥采比的方法通常有PV曲线法和经验法。 A、平衡 B、平均 C、衡量 D、均衡 正确答案: 第3题,矿产资源具有和可盈利性。 A、可识别性 B、可探测性 C、可利用性 D、可获取性 正确答案: 第4题,边界品位是用于区分矿石与废石的品位值。 A、极限 B、临界 C、最低 D、最高 正确答案: 第5题,开拓方式利用地形高差自重放矿，系统的运营费低；缩短了运输距离，减少了运输设备的数量，提高了运输设备的周转率。 A、铁路运输 B、公路运输 C、平硐溜井 D、联合运输 正确答案: 第6题,在矿量和品位计算前，一般需要对取样数据进行预处理，包括。 A、极值样品处理

B、超值样品处理 C、样品组合处理 D、删除处理 正确答案: 第7题,用于矿体圈定与矿量、品位估算的数据主要来源于探矿钻孔的。 A、岩芯 B、岩芯取样 C、样本 D、标本 正确答案: 第8题,废石场内运输距离较短，排岩运输线路建设快、投资少，又易于维护，我国多数露天矿山都采用排岩工艺。 A、汽车 B、汽车－推土机 C、铁路 D、胶带 正确答案: 第9题,现在我国大型露天矿常用的钻孔设备是。 A、潜孔钻机 B、火钻 C、牙轮钻机 D、凿岩台车 正确答案: 第10题,是刚刚满足采运作业所需要的空间的宽度。 A、工作平盘宽度 B、最小工作平盘宽度 C、最小宽度 D、台阶宽度 正确答案: 第11题,依据所选取的运输设备，露天开拓可归为以下几种：。 A、公路运输开拓 B、联合运输开拓 C、铁路运输开拓 D、平硐运输开拓 正确答案:,B,C

露天矿开采境界的确定方法和步骤

露天矿开采境界的确定方法和步骤 露天开采境界设计广泛采用h j j n n ?≤原则进行确定，其方法和步骤为： (1)确定露天开采深度 1)长露天矿开采深度的确定：走向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。 从各个地质横剖图上初步确定的露天开采深度，由于各横剖面上矿体厚度和地形条件不同，所得的深度也高低不一，投影到地质纵剖面图上，连接各有关点，得出将是一条不规则的折线。为方便开采和布置运输线路，须将露天采场的底部调整为同一标高，在长度允许下，也可将底平面调整成阶梯状。这种调整的原则是，使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并使剥采比尽可能小。 2)短露天矿开采深度的确定：走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。 (2)确定露天矿底平面周界 1) 露天矿底的宽度。露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。 露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m 。 2) 绘制露天矿底平面周界。露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。 为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。因此，对弯曲处应按运输条件的要求进行修正，使之保持一定的曲率半径。 (3)确定边坡结构和边坡角 露天矿场边坡的稳定是保证露天矿生产正常进行的必要条件。边坡稳定性的破坏，必将造成滑坡或岩石塌落严重事故。正确选择露天采场的边坡角，是保证边坡稳定的首要措施。其数值大小对安全生产有着重大意义，而且对露天开采境界也有重大影响，故在技术条件及稳定安全条件允许情况下，应取最大的最终边坡角，其目的是减少剥离工程量。 确定露天矿边坡角时，应全面考虑各种因素对边帮稳定的影响，如岩石物理力学性质、地质构造、水文地质条件、开采技术条件、开采年限及气候条件等。在有条件的地方，可作岩体力学性质研究试验，进行边坡稳定计算。但由于现有计算方法仍不很完善，目前在实践中，大多数仍按类似矿山经验数据选取最终边坡角。若缺乏实际资料，表4-1所列数据可作