1、露天礦開采基本知識講座第一節(jié) 石灰?guī)r知識一、石灰?guī)r簡介：石灰?guī)r (Limestone)，簡稱灰?guī)r，是以方解石為主要成分的碳酸鹽巖，有時含有白云石、粘土礦物和碎屑礦物，屬于沉積巖，是水成巖的一種。石灰?guī)r主要是在淺海的環(huán)境下形成的，屬于生物性沉積形成，其主要形成是海洋生物的尸體的沉降累積，加上來自陸地的動植物腐物殘渣與泥沙一起在河床或海床上沉積壓實后經(jīng)地質(zhì)變化形成。二、石灰石的組成結(jié)構(gòu)：石灰?guī)r的礦物成分主要為方解石、伴有白云石、菱鎂礦和其他碳酸鹽礦物，還混有其他一些礦物，比如菱鎂礦，石英，石髓，蛋白石，硅酸鋁，硫鐵礦，黃鐵礦，水針鐵礦，海綠石等等。此外，個別類型的石灰?guī)r中還有煤、地瀝青等有機質(zhì)和石

2、膏、硬石膏等硫酸鹽，以及磷和鈣的化合物，堿金屬化合物以及鍶、鋇、錳、鈦、氟等化合物，但含量很低。灰?guī)r的主要化學成分是CaCO3易溶蝕，故在石灰?guī)r地區(qū)多形成石林和溶洞，稱為喀斯特地形石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有碎屑結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)兩種，其中碎屑結(jié)構(gòu)多由顆粒、泥晶基質(zhì)和亮晶膠結(jié)物構(gòu)成，晶粒結(jié)構(gòu)是由化學及生物化學作用沉淀而成的晶體顆粒。三、石灰?guī)r的分類：按其沉積地區(qū)，石灰?guī)r右分為海相沉積巖和陸相沉積巖，以海相沉積巖為多。按其形成類型，石灰?guī)r可分為生物沉積、化學沉積和次生三種類型。按礦石中所含成分不同，石灰?guī)r可分為硅質(zhì)石灰?guī)r、粘土質(zhì)石灰?guī)r和白云質(zhì)石灰?guī)r三種。按結(jié)構(gòu)構(gòu)造，石灰石可分為竹葉狀灰?guī)r、塊狀灰?guī)r、團塊

3、狀灰?guī)r等四、石灰?guī)r的特性：1.石灰?guī)r分布相當廣泛，巖性均一，易于開采加工，是一種用途很廣的建筑石料。2.石灰?guī)r具有良好的加工性、不透氣性、隔音性和很好的膠結(jié)性能、可深加工應(yīng)用，是優(yōu)異的建筑裝飾材料。3.石灰?guī)r產(chǎn)地廣泛，色澤紋理頗豐，有灰、灰白、灰黑、黃、淺紅、褐紅等色，有良好的裝飾性。4.石灰?guī)r的質(zhì)地細密，加工適應(yīng)性高，硬度不高，有良好的雕刻性能，易制作小型架上雕刻，較適宜初學雕刻者選用，但由于石灰?guī)r易溶蝕，不適于戶外的雕刻。5. 石灰石用途很廣，是冶金、建材、化工、輕工、建筑、農(nóng)業(yè)及其它特殊工業(yè)部門都是重要的工業(yè)原料。第二節(jié) 露天開采的基本概念及述語露天開采是在一定范圍內(nèi)敞露的空間里，將掩蓋

4、在礦體上部的表土及周圍部分的巖石剝除掉，而把礦石開采出來。因此為了采出礦石，還必須開采礦石。1臺階（bank）：（圖1-1）開采時，自上而下把礦巖劃分成具有一定厚度的水平分層，用獨立的采掘、運輸設(shè)備進行開采，各分層保持一定的超前關(guān)系，從而形成階梯狀。臺階由以下要素構(gòu)成：上部平盤、下部平盤、坡面、坡頂線、坡底線、高度、坡面角。臺階分：工作臺階工作平盤布置采掘、運輸設(shè)備。非工作臺階保安平臺：用于緩沖和阻截滑落巖石，減緩邊坡角。清掃平臺：阻截滑落巖石并用清掃設(shè)備進行清理。運輸平臺：作為工作臺階與出入溝運輸?shù)穆?lián)系通道。2、工作線（Avdvance line）已經(jīng)做好準備而形成的礦巖區(qū)段。3、采掘帶（e

5、xcavation zone）：開采時將臺階劃分為若干個條帶，逐條順次開采，每一個條帶叫做采掘帶。參數(shù)：寬度 1、實方取決于爆破方法和參數(shù)。2、電鏟取決于電鏟的挖掘和卸載半徑。4、采區(qū)（working section ）每一條帶開采時也可劃分為若干區(qū)段配以獨立的采運設(shè)備。參數(shù)：長度一條電鏟所占的采掘工作線長度。5、露天坑道：按用途分：1、出入溝建立開采水平間的運輸通道。(Bl4中的AB)。2、開段溝建立第一條工作線（初始臺階）見圖l4中的CD。 按斷面形狀分：整斷面（15 a）,單側(cè)溝（15 b）6露天礦場（open pit）已經(jīng)進行和正在進行露天開采的區(qū)域，由臺階和露天坑道形成。山坡露天：封

6、閉圈以上。凹陷露天：封閉圈以下。構(gòu)成要素：（1）邊幫：露天礦場四周表面的總體，分 ：頂幫、底幫（slope）、端幫 （2）工作幫：（working slope），非工作幫（slope of respose） （3）工作幫坡面及工作幫坡面角 （4）非工作幫坡面及最終邊坡角。 （5）上下部最終境界線開采結(jié)束時，非工作幫坡面與地面或露天礦底平面相交的閉合曲線。 （6）露天礦場最終境界：上下部最終境界線所限定的位置。二、露天開采工藝過程穿孔爆破采裝運輸排卸工藝形式分：間斷式工藝，連續(xù)化工藝，半連續(xù)化工藝。這幾個生產(chǎn)環(huán)節(jié)是互相緊密配合的，因而在不斷完善各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的同時，還必須考察他們的聯(lián)系，以便提高全露

7、天礦的綜合生產(chǎn)能力。三、露天礦山工程的發(fā)展程序如前所述，從露天礦場采出礦石和巖石是從一定工藝過程實現(xiàn)的，這種工作總稱為露天礦山工程。露天礦山工程：按施工對象分：剝離工程和采礦工程。按施工形式分：掘溝工程和括幫工程。礦山工程的發(fā)展按一定程序進行的。對于一個臺階：掘出入溝開段溝 擴幫對于上下水平：掘溝與擴幫同時進行，即上部水平擴幫的同時下部水平掘溝，于是：礦山工程深度不斷增加，直到最終開采深度。各開采水平的工作線從最初開段溝的位置不斷向外推進，直到最終邊界。露天礦場在發(fā)展過程中，逐步由小變大，由淺至深，不斷采出礦石和剝離巖石，直至最終境界范圍內(nèi)開采終了為止。露天礦山工程的發(fā)展程序的本質(zhì)特征是漸進的

8、即開采工作要不斷在空間移動，臺階工作線不斷擴展推進，露天采場隨之逐深擴大。綜述露天采礦工作特點：生產(chǎn)對象是天然賦存礦巖，開采地點及生產(chǎn)條件不斷推移變化，舊水平不斷結(jié)束新水平陸續(xù)投產(chǎn)，構(gòu)成了采礦過程從準備到生產(chǎn)又從生產(chǎn)到新的準備的循環(huán)運動規(guī)律，使掘溝、剝離、和采礦三者之間總是保持相互依存和相互制約關(guān)系。第三節(jié) 露天礦采掘計劃一、編制采掘意義1、是保證礦山持續(xù)地均衡生產(chǎn)的必要手段人們做任何工作都要求心中有數(shù)，要有個計劃。礦山從建設(shè)到采完，通常需要十幾年或幾十年時間，這就更需要有全面計劃安排，特別是露天礦生產(chǎn)的特點燭：生產(chǎn)對象及工作條件經(jīng)常變化（礦山數(shù)量、品位、賦存條件、圍巖特性、地下水、氣候等）工

9、作地點分散，并經(jīng)常移動，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，而且采掘工作需自身準備，具有從準備到生，雙從生產(chǎn)到新的準備的循環(huán)運動規(guī)律。因此更要制定周密的采掘計劃。在全面考慮露天礦各工藝環(huán)節(jié)配合的基礎(chǔ)上，把礦山各時期的采掘工程發(fā)展做出綜合安排。以便更合理地使用人力、材料和設(shè)備，均衡完成和超額完成生產(chǎn)任務(wù)。2、是貫徹“十六字方針”，搞好礦山管理的重要環(huán)節(jié)。采掘計劃是用圖和表，表示露天礦山工程發(fā)展的具體時間，空間與數(shù)量關(guān)系泊。通過編制計劃使露天礦采掘方針得以具體貫徹。因此，它是設(shè)計和指導(dǎo)露天礦均衡生產(chǎn)，綜合平衡的重要文件，是保證礦山正常持續(xù)生產(chǎn)，搞好礦山管理的重要環(huán)節(jié)，必須認真編制和實施。二、采掘計劃的劃分及各類計劃的任務(wù)

10、采掘計劃可分為兩種1、設(shè)計中按年編制的露天礦采掘進度計劃它是礦山設(shè)計的重要文件，是設(shè)計決定的具體化，其任務(wù)是把初步確定礦山生產(chǎn)能力，均衡生產(chǎn)剝比加以驗證，并安排落實同時比較準確地確定露天礦的基建時間，基建工程量，投入生產(chǎn)的時間，達產(chǎn)期限，設(shè)計計算年以及礦山采剝總量。逐年工作線推進位置，并按此計劃計算各個時期所需的設(shè)備，人員和材料及其他礦山設(shè)施。2、生產(chǎn)礦山編制的年度、季度，月度采掘計劃它是生產(chǎn)礦山每年的生產(chǎn)計劃內(nèi)容之一，也是年生產(chǎn)計劃的核心，是組織管理礦山生產(chǎn)的重要文件。其任務(wù)是以當年國家下達的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、技術(shù)定額等指標為依據(jù)。按照技術(shù)設(shè)計中的采掘進度計劃要求，安排該年度的采掘工作，因此，

11、它除安排年末或月末，季末的工作線推進位置外，還要詳細地計算菜爆、采裝、運輸、排土、機修等主要生產(chǎn)工藝和輔助車間的生產(chǎn)能力，找出薄弱環(huán)節(jié)，制定相應(yīng)的措施以確保生產(chǎn)任務(wù)的完成。三、采掘進度計劃的基本內(nèi)容和編制要求一、基建內(nèi)容露天礦采掘進度計劃通常是以圖表的形式來表示的，它反映了礦山工程發(fā)展的時間，窨和采剝量三者應(yīng)遵守的關(guān)系。也就是說從這三個方面表示了礦山工程的發(fā)展狀態(tài)。時間：露天礦建設(shè)起止時間、投產(chǎn)、達產(chǎn)時間新水平投入生的時間。空間：各項工程的空間位置，各水平推進的超前關(guān)系，擴幫與延深的關(guān)系。數(shù)量：基建工程量，逐年采掘的礦石量、剝離量、掘溝量、生產(chǎn)剝采比，采掘進度計劃包括下列圖表1、采掘進度計劃表

12、：如P228-229表T-3表中表示了1）各臺階逐年開溝，剝離和采礦工作的發(fā)展-開溝量、采礦剝巖量、幾個采區(qū)擴幫2）逐年掘溝工程量和新水平投入生產(chǎn)的時間3）上、下水平開采在數(shù)量上的超前關(guān)系，及同時工作臺階數(shù)目4）逐年的礦巖采出總量及生產(chǎn)剝采比5）挖掘機逐年投入量、投入時間、配置位置、工作類別及調(diào)動情況6）基建工程是、基建期限、投產(chǎn)及達產(chǎn)時間。進度計劃表要逐年編制，一般編制到設(shè)計計算年后3-5年，所謂設(shè)計計算年是礦石已達到規(guī)定的生產(chǎn)能力和以均衡生產(chǎn)剝采比開始生產(chǎn)的年度，其采剝總量開始達到最大值。計算年的采剝總量是礦山設(shè)備、動力、材料消耗，人員編制建筑規(guī)模等計算的依據(jù)。2、采掘水平分層平面圖此圖是

13、以地質(zhì)分層平面圖為基礎(chǔ)編制而成的，如P230圖7-33，在此圖上，應(yīng)有逐年采掘的礦巖量，作業(yè)挖掘機的數(shù)目和臺號，出入溝和開段溝的位置，礦巖分界線，開采境界以及年末工作線的位置等。由此表示某一臺階上逐年工程發(fā)展狀態(tài)。3、采礦場年末開采綜合平面圖（P231圖7-34）此圖是以采掘水平分層平面圖為基礎(chǔ)編制而成的。圖上繪有各水平的工作線位置，出入溝和開段溝的位置，挖掘機的配置，礦巖分界線、開采境界和運輸站線設(shè)置等。由此表示了某年末礦山工程發(fā)展狀況：包括工作線長度，工作平盤寬度，斜溝及段溝的掘進，上下水平的超前關(guān)系，保有儲備礦量，工作面線路和挖掘機配置等。4、產(chǎn)量逐年發(fā)展圖表是在采掘進度表編制完成的基礎(chǔ)

14、上整理繪制出來的，采掘計劃只編制設(shè)計計算年后3-5年，以后的產(chǎn)量可以3年或5年為單位粗略確定。二、編制要求1、盡快滿足國家對礦石產(chǎn)量的要求，根據(jù)露天礦的具體情況，應(yīng)盡可能地減少基建工程量，加速基本建設(shè)，保證在規(guī)定的時間內(nèi)投入生產(chǎn)，投產(chǎn)后盡快地達到設(shè)計生產(chǎn)能力。2、保持規(guī)定的各級儲量指標，以保證產(chǎn)量的均衡，在開采具有多種品級礦石時，還要求各種工業(yè)品級的礦石產(chǎn)量和質(zhì)量保持穩(wěn)定呈規(guī)律性變化。3、正確處理剝和采的矛盾，貫徹“采剝并行”的方針，生產(chǎn)剝采比安排得要經(jīng)濟合理最大生產(chǎn)剝采比期限不能過短，兩個不同時期的剝采比亦盡量變化不要太大。4、上、下水平的工作線要保持一定的超前距離。使平盤寬度小于最小工作平

15、盤寬度、工作線要具有一定的長度，并盡可能地保持規(guī)整。要保證線路的最小曲率半徑及各水平的運輸?shù)缆罚删蛟O(shè)備調(diào)動不要過于頻繁。5、臺階水平推進與延深要密切配合。要按計劃及時開拓新水平以保證采礦和礦量準備的銜接，在擴幫過程中，一定要遵守預(yù)定的礦山工程發(fā)展程序。6、對于分期開采的礦山，要處理好分期和過渡的關(guān)系，要保證過渡期工程的銜接和產(chǎn)量的穩(wěn)定。第四節(jié) 開采設(shè)計要求及預(yù)防措施一、設(shè)計的基本原則與指導(dǎo)思想（1）貫徹“以人為本”的指導(dǎo)思想；（2）貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針；（3）選用能耗低、效率高、安全可靠，便于操作和維護的設(shè)備；（4）選擇合理的開采工藝及開拓運輸方案，力求技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理

16、，對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的同時避免環(huán)境影響因素造成危害。二、設(shè)計的主要內(nèi)容包括生產(chǎn)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)，主要分為以下三個部分：1)采礦：露天開采境界的確定；開拓方式與采礦方法的確定；生產(chǎn)工藝的選擇；生產(chǎn)設(shè)備能力的核定及選型（不包括礦石加工及外部運輸設(shè)備、設(shè)施）。2)輔助系統(tǒng)：礦區(qū)總圖運輸；礦山供電、機修、給排水、采暖；礦部及生產(chǎn)、生活設(shè)施的建設(shè)；安全與工業(yè)衛(wèi)生；礦區(qū)環(huán)境保護。3)投資和企業(yè)經(jīng)濟效益概算。根據(jù)現(xiàn)有資料和礦山開采現(xiàn)狀，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商本設(shè)計僅對采礦工程做完整設(shè)計，輔助設(shè)施（機修、汽修、電修、供水、供電、采場外部運輸及通訊）及生活福利設(shè)施只做初步概算，業(yè)主根據(jù)原有設(shè)施對照設(shè)計進行相關(guān)技術(shù)改造，達到

17、設(shè)計要求，本設(shè)計僅將概算納入總投資中進行財務(wù)評價與經(jīng)濟分析。三、設(shè)計中的預(yù)防措施1）采空區(qū)處理方法對于石灰?guī)r礦山在閉坑后，采用覆土后進行植樹或復(fù)耕。2）保障露天礦最終邊坡穩(wěn)定及防止邊坡坍塌措施（1）按照有關(guān)設(shè)計參數(shù)進行礦山開采，及時設(shè)置安全平臺。（2）對臨近最終邊邦的爆破，采用控制爆破，以保持巖體的完整性和邊邦的穩(wěn)定性。（3）定期檢查邊坡、邊邦的穩(wěn)定狀況，及時清理松動浮石，清理人員應(yīng)佩戴安全帽、系好安全帶或安全繩。（4）在采場外部合適位置修建截水溝和采場內(nèi)修建臨時排水溝，及時排除采場內(nèi)的積水，以避免水浸引起邊坡坍塌。（5）對軟弱巖層邊坡，如土質(zhì)邊坡、風化帶邊坡、破碎帶邊坡和軟弱夾層邊坡，采取錨

18、噴、漿砌、噴射混凝土等方法予以加固。3）防止電氣危害及防雷措施礦山電氣設(shè)備較少，較為集中，為防止觸電危害事故發(fā)生，應(yīng)采取的措施為：（1）在發(fā)電機房設(shè)置安全防護裝置、窗戶設(shè)置金屬柵欄并設(shè)立安全警示牌；（2）在發(fā)電機房內(nèi)增設(shè)礦用充電應(yīng)急燈1盞，設(shè)置1211型滅火器；（3）將發(fā)電機房的房門改向外開，利于逃生；（4）對絕緣老化的部分線路進行更換，敷設(shè)不規(guī)范的線路進行整改，整理發(fā)電機房的用電線路，使其有序排列；在計量室通過的線路需要分開，不能綁扎在一齊，并用絕緣套管保護；（5）及時修理和更換配電屏上有缺陷的電器；（6）為容易發(fā)生機械事故的設(shè)備配置緊急停車裝置，打掃衛(wèi)生、擦拭設(shè)備時，嚴禁用水沖洗或用濕布去

19、擦拭電氣設(shè)備，防止短路和觸電；（7）電氣維修的安全措施：用電設(shè)備檢修施行工作票制度、工作許可制度、工作監(jiān)護制度、工作間斷、轉(zhuǎn)移和終結(jié)制度。低壓帶電作業(yè)應(yīng)設(shè)專人監(jiān)護，使用有絕緣柄的工具，工作時站在干燥的絕緣物上進行，并戴手套和安全帽，必須穿長袖衣工作，嚴禁使用銼刀、金屬尺和帶有金屬物的毛刷、毛撣等工具。低壓配電箱和電源干線上的工作，應(yīng)填寫工作票。在低壓電動機和照明回路上工作，可用口頭聯(lián)系。上述工作至少由兩人進行。（8）低壓回路停電的安全措施： 將檢修設(shè)備的各方面電源斷開，取下熔斷器（保險），在開關(guān)操作把手上掛“禁止合閘，有人工作!”的標示牌。 工作前必須驗電。 根據(jù)需要采取其他安全措施。停電更換

20、保險器后，恢復(fù)操作時，應(yīng)戴手套和護目眼鏡。（9）安全距離的要求：低壓架空線路與建筑物等最小距離表類別距離形式建筑物地面樹木行車道路垂直25616水平11架空電力線路保護區(qū)為導(dǎo)線邊線在最大計算風偏后的水平距離和風偏后距建筑物的水平安全距離之和所形成的兩平行線內(nèi)的區(qū)域。110kv為1.5m。地下電力電纜保護區(qū)的寬度為地下電力電纜線路地面標樁兩側(cè)各0.75m所形成兩平行線內(nèi)區(qū)域。高壓輸電線高于各種機械設(shè)備最高部分2m以上，低壓輸電應(yīng)高于各種機械設(shè)備最高部分0.5m以上。架空導(dǎo)線至建筑物的垂直距離：在最大計算弧垂情況下，對310kv線路應(yīng)不小于3.0m；并且滿足金屬非金屬礦山安全規(guī)程（GB16423-

21、2006）的要求。導(dǎo)線至地面或水面的最小距離（m）線路經(jīng)過地區(qū)線路電壓，Kv353103以下居民區(qū)7.06.56.0非居民區(qū)6.05.55.0不能通航及不能浮運的河、湖的冬季冰面6.05.05.0不能通航及不能浮運的河、湖的最高水位3.03.03.0交通困難地區(qū)5.04.54.0邊導(dǎo)線至建筑物的的最小距離線路電壓，Kv353103以下距離（m）3.01.51.0導(dǎo)線至山坡、峭壁、巖石的最小凈距（m）線路經(jīng)過地區(qū)線路電壓，Kv353103以下步行可以到達的山坡5.04.53.0步行不能到達山坡、峭壁、巖石3.01.51.0防雷設(shè)施嚴格按照建筑物防雷設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定進行設(shè)計。礦山建、構(gòu)筑物按三類

22、防雷考慮，凡高度在15m及以上的建、構(gòu)筑物設(shè)避雷網(wǎng)、帶，局部設(shè)避雷針保護。礦山發(fā)電機房及架空線路、材料庫、儲油桶為主要防雷對象，應(yīng)設(shè)置防雷設(shè)施。4）機械危害預(yù)防措施機械性傷害主要指機械設(shè)備運動（靜止）部件、工具、加工件直接與人體接觸引起的夾擊、碰撞、剪切、卷入、絞、碾、割、刺等形式的傷害。本礦空壓機、鑿巖機、裝載機等轉(zhuǎn)動機械的外露傳動部分（如飛輪、傳動帶等）和往復(fù)運動部分都有可能對人體造成機械傷害。同時，機械傷害也是礦山生產(chǎn)最常見的傷害之一，易造成機械傷害的設(shè)備有鑿巖、壓氣、裝運等設(shè)備。主要預(yù)防措施包括：（1）機械設(shè)備操作人員必須學習設(shè)備結(jié)構(gòu)、動作原理、操作方法等知識，懂得設(shè)備運行中出現(xiàn)各類事

23、故的預(yù)防方法。特種設(shè)備操作人員必須經(jīng)考核合格，做到持證上崗操作，嚴禁非操作人員啟動運行設(shè)備，避免出現(xiàn)傷人、毀物事故。（2）機械設(shè)備應(yīng)按設(shè)備說明書和有關(guān)規(guī)定進行安裝，設(shè)備運轉(zhuǎn)部件的防護罩必須齊全完好。（3）運動行走的設(shè)備(如汽車、裝載機等)，人們應(yīng)避開其運動范圍，并設(shè)置防止運動部件脫落的防護裝置。（4）機械傷害控制的措施，主要是對各種轉(zhuǎn)動機械應(yīng)設(shè)置防護欄、防護罩和防護網(wǎng)或其它防護設(shè)施，做到人體與設(shè)備的危險部分隔離。機械防護裝置應(yīng)符合：機械設(shè)備防護罩安全要求（GB819687）；固定式工業(yè)防護欄桿安全技術(shù)條件（GB4053.393）。5）防排水措施礦山為山坡露天礦，最低開采標高1210m高于當?shù)刈畹颓治g基準面，地下水對開采的影響不大，采場充水主要為大氣降雨，因此礦山防排水工作的重點是防止大氣降雨地表逕流對礦山的影響。礦山主要防排水措施包括：在采場外部設(shè)置截排水溝，工作平臺設(shè)置35的坡度，利于排水；道路設(shè)置縱向排水溝及橫向涵洞排水。6）防塵粉塵是礦山生產(chǎn)中主要的職業(yè)危害因素之一。為了有效地控制粉塵外逸，減輕粉塵對崗位工人的影響，本工程貫徹以防為主的方針，從工藝流程上盡量減少揚