1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上露天開采程序第一節(jié) 概述最終開采境界是在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)可采儲(chǔ)量的圈定，也是對(duì)開采終了時(shí)采場(chǎng)幾何形態(tài)的預(yù)估。那么，如何采出最終境界內(nèi)的礦石和巖石則是露天開采程序問題。簡(jiǎn)單地講，露天開采是從地表開始逐層向下進(jìn)行的，每一水平分層稱為一個(gè)臺(tái)階。一個(gè)臺(tái)階的開采使其下面的臺(tái)階被揭露出來，當(dāng)揭露面積足夠大時(shí)，就可開始下一個(gè)臺(tái)階的開采。隨著開采的進(jìn)行，采場(chǎng)不斷向下延伸和向外擴(kuò)展，直至到達(dá)設(shè)計(jì)的最終境界。每一臺(tái)階在其所在水平面上的任何方向均以同一臺(tái)階水平的最終境界為限。推到最終境界線的臺(tái)階所組成的空間曲面稱為最終邊幫（或非工作幫）。可以想象，最終邊幫并不是一“光滑”的曲面，而是

2、呈階梯狀的。為了開采一個(gè)臺(tái)階并將采出的礦巖運(yùn)出采場(chǎng)，需要在本臺(tái)階及其上部各臺(tái)階修筑至少一條具有一定坡度的運(yùn)輸通道，稱為斜坡道或出入溝。圖15-1是一采場(chǎng)的水 平投影與剖面示意圖。本章從臺(tái)階的幾何參數(shù)入手較為詳細(xì)地討論露天開采中的掘溝、臺(tái)階推進(jìn)、采場(chǎng)擴(kuò)延、線路布置及臺(tái)階和工作面參數(shù)的計(jì)算等內(nèi)容。第二節(jié) 臺(tái)階幾何要素一、 基本概念圖15-2是兩個(gè)相鄰臺(tái)階的局部剖面及其平面投影示意圖。臺(tái)階由坡 頂面、坡底面和臺(tái)階坡面組成。臺(tái)階常以其坡頂面水平和坡底面水平命名，例如圖15-2中的上部臺(tái)階稱為188 - 200米臺(tái)階。臺(tái)階坡頂面和 坡底 面與臺(tái)階坡面的交線分別稱為臺(tái)階的坡頂線和坡底線。一個(gè)臺(tái)階的坡底面水

3、平同時(shí)又是其下一個(gè)臺(tái)階的坡頂面水平。臺(tái)階坡面與水平面的夾角稱為臺(tái)階坡面角（），臺(tái)階坡頂面與坡底面之間的垂直距離即為臺(tái)階高度（H）。從本臺(tái)階的坡頂線（本臺(tái)階外緣）到上一個(gè)臺(tái)階的坡底線（本臺(tái)階內(nèi)緣）之間的距離稱為臺(tái)階寬度（W）。臺(tái)階是垂直方向上的最小開采單元，即臺(tái)階在其整個(gè)高度上是一次爆破、一次鏟裝的。穿孔和裝藥作業(yè)在臺(tái)階的坡頂面水平進(jìn)行，鏟裝和運(yùn)輸作業(yè)在臺(tái)階的坡底面水平進(jìn)行。二、臺(tái)階高度臺(tái)階高度是露天開采中最重要的幾何參數(shù)之一。影響臺(tái)階高度的因素有生產(chǎn)規(guī)模、采裝設(shè)備的作業(yè)技術(shù)規(guī)格以及對(duì)開采的選別性要求等。為保證挖掘機(jī)挖掘時(shí)能獲得較高的滿斗系數(shù)（鏟斗的裝滿程度），臺(tái)階高度應(yīng)不小于挖掘機(jī)推壓軸高度的

4、2 / 3。另一方面，為避免挖掘過程中 圖15-1 露天采場(chǎng)平面投影與剖面示意圖 aaWWAHHA200m200m176m176m188m188m圖15-2 臺(tái)階幾何要素臺(tái)階坡面坡頂線A-A坡頂面坡底線臺(tái)階坡面坡底面在臺(tái)階的頂部形成懸崖，臺(tái)階高度應(yīng)小于挖掘機(jī)的最大挖掘高度。圖15-3所示是斗容為6.88m3的電鏟，其各種作業(yè)技術(shù)規(guī)格列于表15-1。從表 15-1中可知，該挖掘機(jī)的最大挖掘高度是13.26m。若選用這樣的電鏟 ，臺(tái)階高度定為12m較為合適。在品位變化大、礦物價(jià)值高的礦山（如金礦），開采選別性是制約臺(tái)階高度的重要因素。開采選別性系指在開采過程中能夠?qū)⒉煌肺缓皖愋偷牡V石及廢石進(jìn)行區(qū)

5、分開采的程度。以金礦為例，往往需要對(duì)于一個(gè)區(qū)域內(nèi)的高品位礦、低品位礦、硫化礦、氧化礦及廢石進(jìn)行區(qū)分開采，運(yùn)往各自的目的地。例如，將低品位礦送往浸堆，高品位氧化礦送往選礦廠，硫化礦送往焙燒爐，廢石送往排土場(chǎng)，等等。由于一個(gè)臺(tái)階在垂直方向上是不可分采的，即使在臺(tái)階高度內(nèi)礦石的品位、礦種或礦巖界線變化很大（如某處臺(tái)階的上半部分是礦石、下半部分是巖石），也不可能在開采過程中將不同種類的礦石及巖石分離出來，由此所造成的貧化和不同礦種的混雜是不可避免的。可見，臺(tái)階高度越大開采選別性越差。因此，在開采對(duì)選別性要求較高的礦床時(shí)，應(yīng)選取較小的臺(tái)階高度。一般說來，黑色金屬礦床的品位變化較小、礦體形態(tài)較為規(guī)則、礦物

6、價(jià)值低、對(duì)選別性要求較低，臺(tái)階高度一般大于10m，以12m15m最為常見。大多數(shù)貴重金屬礦床的特征恰恰相反，故臺(tái)階高度一般小于10m，以68m最為常見。圖 15-3 電鏟作業(yè)技術(shù)規(guī)格圖解表 15-1 圖15-3中電鏟的作業(yè)技術(shù)規(guī)格斗容6.88m3起重臂長(zhǎng)度12.65 m起重臂傾角45。有效斗桿長(zhǎng)度7.77m斗桿全長(zhǎng)9.38m最大卸載高度(A)8.54m最大卸載半徑(B1)14.48m最大卸載半徑處的卸載高度(A1)6.25m最大卸載高度處的卸載半徑(B)13.87m最大挖掘高度(D)13.26m最大挖掘半徑(E)16.62m站立水平挖掘半徑(G)10.75m下挖深度(H)2.59m天輪頂距地面

7、的高度(I)12.88m天輪外緣回轉(zhuǎn)半徑(J)12.20m機(jī)體尾部回轉(zhuǎn)半徑(K)6.02m機(jī)體(包括駕駛室)寬度(S)6.86m司機(jī)視線水平高度(U)5.49m另一方面，臺(tái)階高度也制約著鏟裝設(shè)備的選擇，當(dāng)選用汽車運(yùn)輸時(shí)，鏟裝設(shè)備的斗容和裝卸參數(shù)又進(jìn)一步制約著汽車的選型。臺(tái)階高度同時(shí)也影響著最終邊幫的幾何特征。由此可以看出，臺(tái)階高度的選取對(duì)整個(gè)露天礦的開采經(jīng)濟(jì)效益有著重要的影響。在一定范圍內(nèi)增加臺(tái)階高度會(huì)降低穿孔、爆破和鏟裝成本，但確定最佳的臺(tái)階高度應(yīng)綜合考慮各種相關(guān)因素，使礦床開采的經(jīng)濟(jì)效益（不僅僅是穿孔、爆破和鏟裝成本） 達(dá)到最高值。三 臺(tái)階坡面角臺(tái)階坡面角主要是巖體穩(wěn)定性的函數(shù)，其取值隨巖

8、體的穩(wěn)定性的增強(qiáng)而增大（最大為90。）。確定臺(tái)階坡面角時(shí)需要進(jìn)行巖石穩(wěn)定性分析，或參照巖體穩(wěn)定性相類似的礦山選取。另外，巖體層理面的傾向?qū)ε_(tái)階坡面角有直接的影響，當(dāng)臺(tái)階坡面與巖體層理面的傾向相同或相近， 而且層理面傾角較陡時(shí)，臺(tái)階坡面角等于層理面的傾角。表15-2是均質(zhì) 巖體中臺(tái)階坡面角與巖石硬度的大體關(guān)系。表153列出了國(guó)內(nèi)部分金 屬露天礦的臺(tái)階坡面角取值。表152 均質(zhì)巖體中臺(tái)階坡面角的參考值巖石硬度系數(shù)臺(tái)階坡面角(度)814以上7075386070135060表153 國(guó)內(nèi)部分露天礦的臺(tái)階坡面角礦山名稱臺(tái)階坡面角(度)大孤山鐵礦70東鞍山鐵礦75南芬鐵礦4850(巖石層理傾角)大石河鐵礦

9、65白云鄂博鐵礦70白銀廠銅礦70四 工作平臺(tái)與安全平臺(tái)正在被開采的臺(tái)階稱作工作臺(tái)階（或工作平臺(tái)、工作平盤）。如圖15-4所示，工作臺(tái)階上正在被爆破、采掘的部分稱為爆破帶，其寬度HWWcWsWs安全平臺(tái)爆破帶WWcWs采區(qū)寬度爆破帶安全平臺(tái)采掘方向臺(tái)階推進(jìn)方向圖 15-4 工作平臺(tái)要素示意圖(Wc)為爆破帶寬度（或采區(qū)寬度 ） ，臺(tái)階的采掘方向是挖掘機(jī)沿采掘 帶前進(jìn)的方向，臺(tái)階的推進(jìn)方向是臺(tái)階向外擴(kuò)展的方向。在開采過程中，工作臺(tái)階不能一直推進(jìn)到上個(gè)臺(tái)階的坡底線位置，而是應(yīng)留有一定的寬度（Ws）。留下的這部分稱為安全平臺(tái)。安全平臺(tái)的作用是收集從 上部臺(tái)階滑落的碎石和阻止大巖石塊滾落。安全平臺(tái)的寬

10、度一般為2/31個(gè)臺(tái)階高度。在礦山開采壽命期末，有時(shí)將安全平臺(tái)的寬度減小到臺(tái) 階高度的1/3左右。工作平盤的寬度（W）等于采區(qū)寬度與安全平臺(tái)寬 度之和。最小工作平盤寬度是剛剛滿足采運(yùn)作業(yè)所需要的空間的寬度，其計(jì)算詳見后面第四節(jié)。沿工作平盤的外緣常用碎石堆筑一道安全擋墻（圖15-5），用于阻 止石塊滾落到下面的臺(tái)階和防止汽車或其它設(shè)備駛落臺(tái)階。安全擋墻的高度一般等于汽車輪胎的半徑。其坡面角等于碎石的安息角(一般為35。左右）。圖 15-5 安全擋墻第三節(jié) 掘溝如前所述，露天開采是分臺(tái)階進(jìn)行的。那么，每一臺(tái)階的開采是怎樣開始的呢？由于采裝與運(yùn)輸設(shè)備是在工作臺(tái)階的坡底面水平作業(yè)，所以，必須在新臺(tái)階頂

11、面的某一位置開一道斜溝，使采運(yùn)設(shè)備到達(dá)作業(yè)水平，而后以溝端為初始工作面向前、向外推進(jìn)。因此，掘溝是新臺(tái)階開采的開始。按運(yùn)輸方式的不同，掘溝方法可分為不同的類型，如汽車運(yùn)輸掘溝、鐵路運(yùn)輸掘溝、無運(yùn)輸掘溝等。由于現(xiàn)代露天礦山，特別是新設(shè)計(jì)的露天礦山大都采用汽車運(yùn)輸，故本節(jié)只介紹汽車運(yùn)輸掘溝，稍加擴(kuò)展即可處理鐵路運(yùn)輸及其它方式的掘溝問題。有關(guān)各種掘溝方法的更全面的介紹可在其他的參考書目和設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到。山坡露天礦與深凹露天礦的掘溝方式有所不同，下面分別給予簡(jiǎn)要的介紹。一 深凹露天礦掘溝如圖15-6所示，假設(shè)152m水平已被揭露出足夠的面積，根據(jù)采掘計(jì) 劃，現(xiàn)需要在被揭露區(qū)域的一側(cè)開挖通達(dá)140m水平

12、的出入溝，以便開 采 140-152m臺(tái)階。掘溝工作一般分為兩階段進(jìn)行：首先挖掘出入溝， 以建立起上、下兩個(gè)臺(tái)階水平的運(yùn)輸聯(lián)系；然后開掘段溝，為新臺(tái)階的開采推進(jìn)提供初始作業(yè)空間。出入溝的坡度取決于汽車的爬坡能力和運(yùn)輸安全要求。現(xiàn)代大型露天礦多采用載重100噸以上的大噸位礦用汽車，出入溝的坡度一般在810%左右。出入溝的長(zhǎng)度等于臺(tái)階高度除以出入溝的坡度。例如，當(dāng) 臺(tái)階高度為12m、出入溝的坡度為8%時(shí)，出入溝的長(zhǎng)度為150m。圖 15-6 出入溝與段溝示意圖掘溝時(shí)的穿孔與爆破方式?jīng)]有統(tǒng)一的模式，不同的礦山由于巖性不同，掘溝時(shí)的爆破設(shè)計(jì)各異。總的可分為兩種：全溝等深孔爆破與沿坡面的不等深孔爆破。當(dāng)

13、采用全溝等深孔爆破時(shí)，出入溝的斜坡路面修在爆破后的松散碎石上。這種掘溝方法的優(yōu)點(diǎn)是穿孔、爆破作業(yè)簡(jiǎn)單，而且當(dāng)出入溝位置需要移動(dòng)時(shí)，可避免在斜坡上穿孔、裝藥。其缺點(diǎn)是路面質(zhì)量差，影響汽車的運(yùn)行效率，加重了汽車輪胎的磨損。當(dāng)采用沿坡面的不等深孔爆破時(shí)，需要沿出入溝的坡面從上至下穿鑿不同深度的炮孔進(jìn)行分段爆破。圖15-7是這種掘溝方式的一種爆破設(shè) 計(jì)的縱斷面示意圖。這里假設(shè)臺(tái)階高度為12m，坡度為8，穿孔設(shè)備 選用250mm牙輪鉆機(jī)。圖中將出入溝沿縱向全長(zhǎng)分為三個(gè)爆破區(qū)段，依次進(jìn)行爆破和采運(yùn)。從溝口起25m范圍內(nèi)的炮孔深度為4.5m，此后各區(qū)段的炮孔與擬形成的出入溝坡面保持2m的超深(如圖中虛線所示

14、）。 炮 孔在平面上采用間距等于行距的交錯(cuò)布置，各個(gè)區(qū)段上采用不同的間距（如圖中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字所示）。爆破區(qū)段2爆破區(qū)段3爆破區(qū)段1(4.5x4.5)(5.5x5.5)(6.0x6.0)(6.5x6.5)(6.5x6.5)4.5m25m30m35m段溝2m12m50m35m圖 15-7 出入溝爆破設(shè)計(jì)實(shí)例出入溝掘完后繼續(xù)掘段溝。掘段溝時(shí)是否需要分區(qū)段爆破要看段溝的長(zhǎng)度而定。由于段溝為等深度，沒有必要采用不同的爆破設(shè)計(jì)。在圖15-7所示的情形中，段溝的爆破設(shè)計(jì)除采用等深孔外與最后一段出入溝 的爆破設(shè)計(jì)相同。溝底寬度是掘溝的重要參數(shù)。一般說來，為了盡快到達(dá)新水平，在新的工作臺(tái)階形成生產(chǎn)能力，應(yīng)盡量減

15、少掘溝工作量。因此溝底寬度應(yīng)盡量小一些。最小溝底寬度是滿足采運(yùn)設(shè)備基本的作業(yè)空間要求的寬度，其值取決于電鏟的作業(yè)技術(shù)規(guī)格、鏟運(yùn)方式與汽車的調(diào)車方式。最節(jié)省空間的調(diào)車方式是汽車在溝外調(diào)頭，而后倒退到溝內(nèi)裝車（圖15-8和15-9）。這種調(diào)車方式下的溝底寬度只取決于電鏟的作業(yè)方式 和采裝方式。最常用的采裝方式是中線采裝，即電鏟沿溝的中線移動(dòng)，向左、右、前三方挖掘（圖15-8）。這種采裝方式下的最小溝底寬度是 電鏟在左、右兩側(cè)采掘時(shí)清底所需要的空間，即WDmin = 2G(15-1) 式中，G為電鏟站立水平挖掘半徑。若選用圖15-3所示的電鏟，從 表15-1中查得G為10.75m。則最小溝底寬度為2

16、1.5m。另一種更節(jié)省空間的采裝方式是雙側(cè)交替采裝（圖15-9）。電鏟沿 左右兩條線前進(jìn)，當(dāng)電鏟位于左側(cè)時(shí)，采掘右前方的巖石，裝入停在右側(cè)的汽車；而后電鏟移到右側(cè)，采裝左前方的巖石，裝入停在左側(cè)的汽車。這種采裝方式下的最小溝底寬度為：WDmin = G + K (15-2）式中，K為電鏟尾部回轉(zhuǎn)半徑。若選用圖15-3中的電鏟，從表15-1查 得G10.75m，K=6.02m，計(jì)算出WDmin 16.77m »17m。雙側(cè)交替采裝 所需的作業(yè)空間雖然小，但電鏟移動(dòng)頻繁，作業(yè)效率低，一般用于境界最底部作業(yè)空間有限的幾個(gè)臺(tái)階上的掘溝。實(shí)際采用的溝底寬度應(yīng)適當(dāng)大于最小溝底寬度，以保證作業(yè)的安

17、全和正常的作業(yè)效率。采用溝外調(diào)頭、倒車入溝的調(diào)車方式雖然節(jié)省空間，但影響行車的速度與安全，因此有的礦山采用溝內(nèi)調(diào)車的方式，包括溝內(nèi)折返和環(huán)形調(diào)車（圖15-10和圖15-11）。由于汽車在溝內(nèi)調(diào)車所需的空間一般 要比電鏟作業(yè)所需的空間大，因此溝內(nèi)調(diào)車方式下的溝底寬度（WD ） 是由汽車的作業(yè)技術(shù)參數(shù)決定的，可用下面的公式計(jì)算：折返調(diào)車： WD = R + l + d/2 + 2e (15-3)環(huán)形調(diào)車： WD = 2R + d + 2e (15-4)KGBBGK圖 15-9 溝外調(diào)頭雙側(cè)交替采裝GGB圖 15-8 溝外調(diào)頭中線采裝式中，R為汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑；l為汽車車身長(zhǎng)度；d為汽車車身寬 度；

18、e為汽車距溝壁的安全距離。leedRRleeddRR圖 15-10 溝內(nèi)折返調(diào)車圖 15-11 溝內(nèi)環(huán)形調(diào)車若采用Webco-120c(109噸）汽車，R=12.4m，l=11.37m，d=6.197m ，并設(shè)e=1.5m。則折返和環(huán)形調(diào)車時(shí)的溝底寬度分別為30m和34m。二 山坡露天礦掘溝在許多礦山，最終開采境界范圍內(nèi)的地表是山坡或山包(圖15-12)， 隨著開采的進(jìn)行，礦山由上部的山坡露天礦逐步轉(zhuǎn)為深凹露天礦。采場(chǎng)由山坡轉(zhuǎn)為深凹的水平稱為封閉水平，即在該水平上采場(chǎng)形成閉合圈。從圖15-12 所示的剖面上看，閉合圈位于箭頭所指的水平。在山坡地帶的開采也是分臺(tái)階逐層向下進(jìn)行的。與深凹開采不同的

19、是不需要在平地向下掘溝以到達(dá)下一水平，只需要在山坡適當(dāng)位置拉開初始工作面就可進(jìn)行新臺(tái)階的推進(jìn)。不過在習(xí)慣上將“初始工作面得拉開”也稱之為掘溝。山坡上掘出的“溝”是僅在指向山坡的一面有溝壁的單壁溝。 圖 15-13 推土機(jī)開掘單壁溝 圖 15-12 山坡露天礦剖面示意圖H 最終境界礦體封閉圈如果山坡為較為松散的表土或風(fēng)化的巖石覆蓋層，可直接用推土機(jī)在選定的水平推出開采所需的工作平臺(tái)(圖15-13）。如果山坡為硬巖或 坡度較陡，則需要先進(jìn)行穿孔爆破，然后再行推平。山坡單壁溝也可用電鏟掘出（圖15-14），電鏟將溝內(nèi)的巖石直接 倒在溝外的山坡堆置，不再裝車運(yùn)走。溝底寬度應(yīng)與電鏟作業(yè)技術(shù)規(guī)格相適應(yīng)。從

20、圖15-14可以看出，溝底寬度為：WD = G + T + e(15-5)式中，G為電鏟站立水平挖掘半徑；T為電鏟回轉(zhuǎn)中心到履帶外緣 距離； e為 電鏟履帶外緣到單壁溝外緣的安全距離。WDGeT 圖 15-14 電鏟開掘單壁溝第四節(jié) 臺(tái)階的推進(jìn)方式掘溝為一個(gè)新臺(tái)階的開采提供了運(yùn)輸通道和初始作業(yè)空間，完成掘溝后即可開始臺(tái)階的側(cè)向推進(jìn)。由于汽車運(yùn)輸?shù)撵`活性，有時(shí)在掘完出入溝后不開段溝，立即以扇形工作面形式向外推進(jìn)。如圖15-15所示， 剛完成掘溝時(shí)，溝內(nèi)的作業(yè)空間非常有限，汽車須在溝口外進(jìn)行調(diào)車，倒入溝內(nèi)裝車（圖15-15a）；當(dāng)在溝底采出足夠的空間時(shí)，汽車可直接 開到工作面進(jìn)行調(diào)車（圖15-15

21、b）；隨著工作面的不斷推進(jìn)，作業(yè)空間 不斷擴(kuò)大，如果需要加大開采強(qiáng)度，可在一定時(shí)候布置兩臺(tái)采掘設(shè)備同時(shí)作業(yè)（圖15-15c）。劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開采的工作線長(zhǎng)度稱為采區(qū)長(zhǎng) 度。采區(qū)長(zhǎng)度影響一個(gè)臺(tái)階可布置的采掘設(shè)備臺(tái)數(shù)，從而影響臺(tái)階的開采強(qiáng)度。采區(qū)長(zhǎng)度隨采運(yùn)設(shè)備的作業(yè)技術(shù)規(guī)格而變。根據(jù)有關(guān)資料，美國(guó)礦山的采區(qū)長(zhǎng)度一般在60150m，國(guó)內(nèi)礦山一般大于200m。從新水平掘溝開始到新工作臺(tái)階形成預(yù)定的生產(chǎn)能力的過程叫做新水平準(zhǔn)備。(c)(b)(a)圖 15-15 臺(tái)階推進(jìn)示意圖臺(tái)階推進(jìn)方式主要包括采掘方式和工作線布置方式。一 采掘方式及工作平盤參數(shù)根據(jù)采掘方向和工作線方向之間的關(guān)系，有兩種基本的采掘方式

22、，即垂直采掘和平行采掘。(一) 垂直采掘垂直采掘時(shí)電鏟的采掘方向垂直于臺(tái)階工作線走向（即采區(qū)走向）、與臺(tái)階的推進(jìn)方向平行（圖15-16）。開始時(shí)，在臺(tái)階坡面掘出一個(gè) 小缺口，而后向前、左、右三個(gè)方向采掘。圖15-16所示是雙點(diǎn)裝 車的 情形。電鏟先采掘其左前側(cè)的爆堆，裝入位于其左后側(cè)的汽車；裝滿后，電鏟轉(zhuǎn)向其右前側(cè)采掘，裝入位于其右后側(cè)的汽車。這種采裝方式的優(yōu)點(diǎn)是電鏟裝載回轉(zhuǎn)角度小（10。到110。之間，平均為60。左右），裝 載效率高；缺點(diǎn)是汽車在電鏟周圍調(diào)車對(duì)位需要較大的空間，要求較寬的工作平盤。當(dāng)采掘到電鏟的回轉(zhuǎn)中心位于采掘前的臺(tái)階坡底線時(shí)，電鏟沿工作線移動(dòng)到下一個(gè)位置，開始下一輪采掘。

23、垂直采掘時(shí)一次采掘深度（即采掘帶寬度A）為電鏟站立水平挖掘 半徑（G），沿工作線一次采掘長(zhǎng)度為2G。當(dāng)然，電鏟在同一輪采掘中可以采掘更大的范圍，但超過上述范圍時(shí)電鏟需要作頻繁的小距離的移動(dòng)，影響采裝效率。采掘方向下一輪采掘位置圖 15-16 垂直采掘示意圖工作線采區(qū)寬度臺(tái)階推進(jìn)方向(二) 平行采掘平行采掘時(shí)電鏟的采掘方向與臺(tái)階工作線的方向平行、與臺(tái)階推進(jìn)方向垂直。前面圖15-4所示即為平行采掘推進(jìn)。根據(jù)汽車的調(diào)頭與行駛 方式（統(tǒng)稱為供車方式），平行采掘可進(jìn)一步細(xì)分為許多不同的類型。單向行車不調(diào)頭和雙向行車折返調(diào)頭是兩種有代表性的供車方式。1. 單向行車不調(diào)頭平行采掘如圖15-17所示，汽車沿工

24、作面直接駛到裝車位置，裝滿后沿同一 方向駛離工作面。這種供車方式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)車簡(jiǎn)單，工作平盤只需設(shè)單車道。缺點(diǎn)是電鏟回轉(zhuǎn)角度大，在工作平盤的兩端都需出口（即雙出入溝），因而增加了掘溝工作量。圖 15-17 單向行車不調(diào)頭平行采掘B臺(tái)階推進(jìn)方向工作平盤寬度采掘方向安全擋墻2. 雙向行車折返調(diào)車平行采掘如圖15-18所示，空載汽車從電鏟尾部接近電鏟，在電鏟附近停車 、調(diào)頭，倒退到裝車位置，裝載后重車沿原路駛離工作面。這種供車方式只需在工作平盤一端設(shè)有出入溝，但需要雙車道。工作平盤寬度安全擋墻臺(tái)階推進(jìn)方向采掘方向B圖 15-18 雙向行車折返調(diào)車平行采掘(單點(diǎn)裝車)圖15-18所示是單點(diǎn)裝車情形。空車

25、到來時(shí)常常需等待上一輛車裝滿駛 離后才能開始調(diào)頭對(duì)位，而在汽車調(diào)車時(shí)電鏟也處于等待狀態(tài)。為減少等待 時(shí)間，可采用雙點(diǎn)裝車。如圖15-19所示，汽車1正在電鏟右側(cè)裝車。 汽車2 駛?cè)牍ぷ髅鏁r(shí)，不需等待即可調(diào)頭、對(duì)位，停在電鏟左側(cè)的裝車位置。裝滿 汽車1 后電鏟可立即為汽車2裝載。當(dāng)下一輛汽車（汽車3）駛?cè)霑r(shí)，汽車1 已駛離工作面，汽車3可立即調(diào)車到電鏟右側(cè)的裝車位置。這樣左右交替供 車、裝車，大大減少了車鏟的等待時(shí)間，提高了作業(yè)效率。在理想狀態(tài)下， 汽車2調(diào)車完畢 ，汽車1恰好裝滿；汽車2裝載完畢，汽車3也剛好調(diào)車完畢， 車和鏟的等待時(shí)間均為零，作業(yè)效率達(dá)到最大值。但實(shí)際生產(chǎn)中這種理想狀 態(tài)是幾

26、乎不存在的。可以看出，雙點(diǎn)裝車比單點(diǎn)裝車需要更寬的工作平盤。安全擋墻臺(tái)階推進(jìn)方向工作平盤寬度采掘方向BB12汽車1正在裝車汽車2正在調(diào)車圖 15-19 雙向行車折返調(diào)車平行采掘(雙點(diǎn)裝車)(b)(a)圖 15-20 兩種不同供車方式示意圖其它兩種供車方式如圖15-20所示。圖中，(a)為單向行車_折返調(diào)車_雙 點(diǎn)裝車， (b)為雙向行車_ 迂回調(diào)車_單點(diǎn)裝車。由于汽車運(yùn)輸?shù)撵`活性， 有許多 可行的供車方式。這里不一一例舉。(三) 采區(qū)寬度與采掘帶寬度采區(qū)寬度是爆破帶的實(shí)體寬度，采掘帶寬度是挖掘機(jī)一次采掘的寬度。 當(dāng)?shù)V巖松軟無需爆破時(shí)，采區(qū)寬度等于采掘帶寬度。絕大多數(shù)金屬礦山都需 要爆破，故采掘

27、帶寬度一般指一次采掘的爆堆寬度。二者關(guān)系見圖15-21 。 圖中，(a)為一次穿爆兩次采掘，(b)為一次穿爆一次采掘。圖 15-21 采區(qū)與采掘帶示意圖采掘帶寬度采掘帶寬度爆堆寬度bAcAcWcWs采區(qū)寬度爆破帶安全平臺(tái)臺(tái)階推進(jìn)方向爆堆寬度bWcWs采區(qū)寬度爆破帶安全平臺(tái)臺(tái)階推進(jìn)方向爆堆爆堆(b)(a)從圖15-21可以看出，采區(qū)寬度應(yīng)與采掘帶寬度相適應(yīng)，即實(shí)體(采區(qū) ） 爆破后的爆堆寬度應(yīng)與挖掘機(jī)的采掘帶寬度和采掘次數(shù)相適應(yīng)。采掘帶寬度 過寬或過窄都會(huì)影響挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力：過寬時(shí)挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)角度大，且爆 堆外緣殘留礦巖多，清理工作量大；過窄時(shí)則挖掘機(jī)移動(dòng)頻繁，行走時(shí)間 長(zhǎng)。采掘帶寬度一般應(yīng)保持

28、挖掘機(jī)向里側(cè)回轉(zhuǎn)角不大于90。，向外不大于30。 ，其 變化范圍一般為：Ac = (1 1.8) G(15-6)式中，G為挖掘機(jī)站立水平挖掘半徑。國(guó)內(nèi)礦山采掘帶寬度一般為11.5G，國(guó)外礦山的采掘帶寬度可達(dá)1.8G。國(guó)內(nèi)采用汽車運(yùn)輸和45m3挖掘機(jī)的礦山，其采掘帶寬度一般為915m。采用一次穿爆兩次采掘時(shí)，第一采掘帶 (外 采掘帶)一般要比第二采掘帶寬一些。采區(qū)寬度與爆堆寬度的關(guān)系，可根據(jù)礦山實(shí)際爆破的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行估計(jì) ，也可用下式作粗略估算：(15-7)式中，b為爆堆寬度；ks為礦巖爆破后的松散系數(shù)；Wc為采區(qū)寬度；H為 臺(tái)階高度；Hb 為爆堆高度； 為爆堆形態(tài)系數(shù)。堅(jiān)硬巖石爆堆橫斷面近似三

29、 角形，0；不堅(jiān)硬巖石爆堆橫斷面近似梯形，=1；中等堅(jiān)硬巖石，0<<1 。采用一爆一采時(shí)，爆堆寬度即為采掘帶寬度（即b=Ac）。式(15-7)可用來 根據(jù)采掘帶寬度反算出采區(qū)寬度。有的礦山采用大區(qū)微差爆破，采區(qū)寬度很大。這時(shí)可將爆破方向轉(zhuǎn)90。 ， 使之與工作線平行，并采用橫向采掘（圖15-22）。工作線采掘方向爆破方向圖 15-22 沿工作線方向爆破、橫向采掘(四) 最小工作平盤寬度最小工作平盤寬度是剛好滿足采運(yùn)設(shè)備正常作業(yè)要求的工作平盤寬度， 其取值需依據(jù)采運(yùn)設(shè)備的作業(yè)技術(shù)規(guī)格、采掘方式和供車方式確定。采用單 向行車、不調(diào)頭供車的平行采掘方式時(shí)，最小工作平盤寬度可根據(jù)裝車條件

30、計(jì)算（圖15-23）。這時(shí)，最小工作平盤寬度（Wmin）為： Wmin = G + B + d/2 + e + s(15-8)式中，G為挖掘機(jī)站立水平挖掘半徑；B為最大卸載高度時(shí)的卸載半徑 ；d為汽車車體寬度；e為汽車到安全擋墻距離；s為安全擋墻寬度。GBesdAcWc圖 15-23 按鏟裝條件確定最小工作平盤寬度 例 15-1 已知臺(tái)階高度H=12m，坡面角a=70。；采用圖15-3中的電鏟， 從表15-1查得G=10.75m，B=13.87m；Webco-120c汽車車體寬度 d=6.2m； 假設(shè)e=1.5m，s=3.5m；采用平行采掘，一爆一采。根據(jù)采裝條件計(jì)算最小工作平盤寬度、采掘帶寬

31、度和采區(qū)寬度。解：直接套用式（15-8）得Wmin=32.72m » 33m；采掘帶寬度Ac=1.5G=16.125m » 16m；采區(qū)寬度：設(shè)爆堆高度Hb=1.2H，松散系數(shù)Ks=1.3，巖石為中等硬度，取=0.5，應(yīng)用式（15-7）得：Wc=9.6m » 10m；必要的檢驗(yàn)：a：爆堆外緣與汽車距離B + G - d/2 =21.52m > Ac說明爆堆外緣與汽車輪胎間有一定的距離，檢驗(yàn)通過。b：挖掘高度與坡面角電鏟最大挖掘高度為13.26m，大于臺(tái)階高度（12m）。故電鏟可 以挖到坡頂。電鏟最大挖掘半徑E=16.62m，電鏟可以鏟成的最緩坡面角為： ，小

32、于臺(tái)階坡面角 因此，鏟斗可以鏟到坡面上的任何地方。檢驗(yàn)通過。當(dāng)采用折返調(diào)車，單點(diǎn)裝車時(shí)，裝車位置一般在電鏟的右后側(cè)，遠(yuǎn)離工 作面外緣，最小工作平盤寬度主要取決于調(diào)車所需空間的大小。參照?qǐng)D15-24有：圖 15-24 折返調(diào)車單點(diǎn)裝車時(shí)最小工作平盤寬度臺(tái)階推進(jìn)方向采掘方向BeelsdRWmin = R + d/2 + l + 2e + s(15-9)式中，R為汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑；l為汽車車體長(zhǎng)度；e為汽車距擋墻和臺(tái) 階坡底線的安全距離。若選用Webco-120c汽車，R=12.4m，d=6.2m， l=11.38m，設(shè) e=1.5m。則Wmin=33.5m。若采用雙點(diǎn)裝車，當(dāng)汽車位于電鏟右后側(cè)時(shí)，

33、所需的最小平盤寬度與上 述單點(diǎn)裝車相同。但當(dāng)汽車向電鏟左側(cè)（靠近工作平盤外緣）的裝車位置調(diào) 車對(duì)位時(shí)，為節(jié)省調(diào)車時(shí)間，汽車一般回轉(zhuǎn)近180。后退到裝車位置（ 圖15-25） 。這時(shí)的最小工作平盤寬度為 ：Wmin = 2R + d + 2e + s(15-10)應(yīng)用 Webco-120c型汽車的作業(yè)技術(shù)參數(shù)，計(jì)算得 Wmin=37.5m實(shí)際上，由于汽車的靈活性，即使最小工作平盤寬度比式（15-9）和 式（15-10）的計(jì)算結(jié)果小一些，也可實(shí)現(xiàn)調(diào)車。但調(diào)車的時(shí)間會(huì)增長(zhǎng)，影 響作業(yè)效率。其它供車方式下的最小工作平盤寬度可以仿照上述做法，通過簡(jiǎn)單的幾 何分析計(jì)算求得。實(shí)際生產(chǎn)中的工作平盤寬度一般應(yīng)大

34、于理論計(jì)算值。當(dāng)采 用一次穿爆兩次采掘（或如圖15-22所示的橫向采掘）時(shí)，由于采區(qū)寬度 (Wc) 大大增加，工作平盤寬度也將大大增加。臺(tái)階推進(jìn)方向采掘方向2RBB12eedds圖 15-25 折返調(diào)車雙點(diǎn)裝車時(shí)最小工作平盤寬度二 工作線的布置方式依據(jù)工作線的方向與臺(tái)階走向的關(guān)系，工作線的布置方式可分為縱向、 橫向和扇形三種。縱向布置時(shí)，工作線的方向與礦體走向平行(圖15-26 )。 這種方式一般是沿礦體走向掘出入溝、并按采場(chǎng)全長(zhǎng)開段溝形成初始工作 面，之后依據(jù)溝的位置(上盤最終邊幫、下盤最終邊幫或中間開溝），自上盤向下盤、自下盤向上盤或從中間向上、下盤推進(jìn)。橫向布置時(shí)工作線與礦體走向垂直（圖

35、15-27）。這種方式一般是沿礦 體走向掘出入溝，垂直于礦體掘短段溝形成初始工作面，或不掘段溝直接在出入溝底端向四周擴(kuò)展，逐步擴(kuò)成垂直礦體的工作面，沿礦體走向向一端或兩端推進(jìn)。由于橫向布置時(shí)，爆破方向與礦體的走向平行，故對(duì)于順礦層節(jié)理和層理較發(fā)育的巖體，會(huì)顯著降低大塊與根底，提高爆破質(zhì)量。由于汽車運(yùn)輸?shù)撵`活性，工作線也可視具體條件與礦體斜交布置。扇形布置時(shí)工作線與礦體走向不存在固定的相交關(guān)系，而是呈扇形向四周推進(jìn)（圖15-28）。這種布置方式靈活機(jī)動(dòng)、充分利用了汽車運(yùn)輸?shù)撵`活 性，可使開采工作面盡快到達(dá)礦體。 第五節(jié) 采場(chǎng)擴(kuò)延過程與布線方式一個(gè)臺(tái)階的水平推進(jìn)使其所在水平的采場(chǎng)不斷擴(kuò)大，并為其下

36、面臺(tái)階的開采創(chuàng)造條件；新臺(tái)階工作面的拉開使采場(chǎng)得以延深。臺(tái)階的水平推進(jìn)和新水平的拉開構(gòu)成了露天采場(chǎng)的擴(kuò)展與延深。圖15-26 縱向工作面布置示意圖圖15-27 橫向工作面布置示意圖圖15-26 扇形工作面布置示意圖第六節(jié) 幫坡形式與幫坡角在采場(chǎng)的擴(kuò)延過程中，會(huì)形成各式各樣的幫坡。本節(jié)對(duì)幫坡角及 其經(jīng)濟(jì)內(nèi)涵、增加工作幫坡角的途徑、各種幫坡角的計(jì)算進(jìn)行較詳細(xì) 的論述。一 工作幫坡角工作幫是由工作臺(tái)階組成的邊幫，并隨臺(tái)階的推進(jìn)而向最終邊幫 （非工作幫）靠近。工作幫坡角一般定義為最上一個(gè)工作臺(tái)階的坡頂 線與最下一個(gè)工作臺(tái)階的坡底線聯(lián)成的假想斜面與水平面的夾角（圖15-33）。若工作幫由n個(gè)相鄰的工作臺(tái)

37、階組成，且工作平盤寬度相等， 工作幫坡角（）可由 下式計(jì)算：q (15-11)式中，H為臺(tái)階高度，W為工作平盤寬度，a為臺(tái)階坡面角。實(shí)際 生產(chǎn)中各工作平盤的寬度一般不相等。式(15-11)變?yōu)椋簈 (15-12)式中，Wi為從最下部工作臺(tái)階算起第i個(gè)工作平盤的寬度，最上部 工作平盤寬度不參與運(yùn)算。6HWaWWq非工作幫工作幫圖 15-33 工作幫與工作幫坡角設(shè)圖15-33中三個(gè)工作平盤的寬度均為40m，臺(tái)階高度為12m，臺(tái)階坡 面角為70。，則由式(15-11)求得工作幫坡角為 q 21.14。工作幫坡角對(duì)露天礦開采壽命期內(nèi)的剝巖量變化有很大的影響。 圖15-34所示是礦體規(guī)整、在上盤礦巖接觸

38、帶掘溝、向兩側(cè)推進(jìn)時(shí)的采 剝關(guān)系示意 圖。圖中將臺(tái)階式的工作幫簡(jiǎn)化為一條直線。可以看出， 當(dāng)采到第三條帶時(shí)，要想采出礦量，必須剝離巖石量。在開采過程中，由于礦體規(guī)整，每一條帶的礦量基本保持不變，但所需的剝巖量先是隨著采場(chǎng)的延深而增加，采到第五條帶（H1深度）時(shí)達(dá)到最大值，而后逐年下降。如果采用如圖中虛線所示的陡工作幫，則前期的剝巖量大大降低，峰值的到來將大大推遲（推遲到H2深度）。若工作幫坡角等于最終幫坡角，剝巖量將隨采場(chǎng)的延深單調(diào)增加，剝巖高峰推遲到最后。因此，工作幫越緩，前期剝巖量越大，基建投資越高 ，基建周期越長(zhǎng)。由于資金的時(shí)間價(jià)值，前期剝巖量的增加會(huì)降低整 個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益。所以從動(dòng)態(tài)

39、經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，工作幫坡角應(yīng)盡量陡一些。32154VH1H2T最終境界陡工作幫緩工作幫圖 15-34 剝巖量-工作幫坡角關(guān)系示意圖增加臺(tái)階高度或減小工作平盤寬度可以使工作幫坡角變陡。然而 ，臺(tái)階高度受到設(shè)備規(guī)格和開采選別性的制約，沒有多大的變化余地 ；工作平盤的寬度又必須滿足采運(yùn)設(shè)備所需的作業(yè)空間的要求，并保 持較高的設(shè)備作業(yè)效率，可減小的幅度也非常有限。（即使采用前面 所述的最小工作平盤寬度，工作幫坡角仍較緩）。采用組合臺(tái)階開采 是提高工作幫坡角的有效方法。二 組合臺(tái)階組合臺(tái)階是將若干個(gè)（一般4個(gè)左右）臺(tái)階組成一組，劃歸一臺(tái)采掘設(shè) 備開采。這組臺(tái)階稱為一個(gè)組合單元。 圖15-35所示是四個(gè)臺(tái)階

40、 組成的一個(gè)單元。在組合單元中，任一時(shí)間只有一個(gè)臺(tái)階處于工作狀 態(tài)，保持正常的工作平盤寬度，其它臺(tái)階處于待采狀態(tài)，只保持安全 平臺(tái)的寬度。組合臺(tái)階開采只有當(dāng)采場(chǎng)下降到一定的深度后才能實(shí)現(xiàn)。如果采 場(chǎng)空間允許，可以在不同區(qū)段布置多臺(tái)采掘設(shè)備同時(shí)進(jìn)行組合臺(tái)階開 采，也可視工作幫的高度在同一區(qū)段垂直方向上布置多個(gè)組合單元。 組合臺(tái)階開采常用于分期開采的擴(kuò)幫工作。（分期開采將在后面介紹 ）。qg4HWsWcWWsWs圖 15-35 組合臺(tái)階開采中的一個(gè)組合單元組合單元內(nèi)的工作幫坡角一般定義為單元內(nèi)最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂 線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連成的斜面與水平面之間的夾角，計(jì)算公式為：qg (15-13)

41、式中，n為組合單元中臺(tái)階的數(shù)目；Ws為安全平臺(tái)的寬度；W為工 作平盤寬度。假設(shè)n=4，H=12m，Ws=10m，W=40m，=70。，則求得 qg =31.78。三 各種幫坡形式圖15-36所示是在開采過程中形成的由6個(gè)臺(tái)階組成的一段幫坡， 每一臺(tái)階均保持安全平臺(tái)寬度（Ws）。從最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線到最 下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的斜面與水平面的夾角（）稱為該段邊幫的總幫坡角，其計(jì)算式與 式（15-11）相同，只需將式中 的W換成Ws即可。 設(shè)Ws=10m，H=12m， =70。則得 q = 43.37。 如果圖15-36中的剖面通過一寬度為WR的斜坡道，斜坡道位于第三 臺(tái)階的中腰，該段邊幫變?yōu)閳D15

42、-37。建議讀者畫出這段邊幫的水平投 影草圖。圖15-37中的q 仍為總幫坡角。道路將整段邊幫分為AC和DB兩段 ，圖中q1 和q2 稱為路間幫坡角。若WR=30m，其它數(shù)據(jù)不變，則 q =34.13。 ，q1 =44.14。， q2 =42.84。可見，在邊幫上加入運(yùn)輸?shù)缆?會(huì)使總幫坡角變緩許多（本例中變緩了約9。）。若該段幫坡是最終邊 幫，幫坡角的變緩意味著多剝離大量的巖石。這一簡(jiǎn)單的例子說明在 設(shè)計(jì)最終境界時(shí)，最終幫坡角的選取應(yīng)考慮到運(yùn)輸?shù)缆返牟贾们闆r 。1a23456A道路WRDC6HBWsWsq1q2qWsWsWs圖 15-37 具有道路的一段邊幫1a236H456qWsWsWsWs

43、Ws圖 15-36 一段邊幫WsA1a23456工作平盤WcDC6HBWsWsq1q2qWsWs圖 15-38 具有一個(gè)工作臺(tái)階的一段邊幫若圖15-36所示的邊幫上有一個(gè)臺(tái)階是工作臺(tái)階，邊幫將變?yōu)槿鐖D 15-38所示。工作臺(tái)階對(duì)幫坡角的影響與道路相似。若這6 個(gè)臺(tái)階是組 合開采中的一個(gè)組合單元，那么，該段邊幫的總幫坡角（q）即為前面提到的組合單元工作幫坡角(qg）。工作平盤上下兩段的幫坡角(q1和q2 ）有時(shí)也稱為路間幫坡角。若其它的數(shù)據(jù)不變，工作平盤寬度W=40m ，則q =34.13。，q1 =52.02。，q2 =45.32。更復(fù)雜的邊幫是既有工作臺(tái)階又有道路，如圖15-39所示。讀者可

44、 利用前面的有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算總幫坡角和路間幫坡角。若將圖15-36中的6個(gè)臺(tái)階沿垂直方向平分為兩個(gè)組合單元進(jìn)行組合 臺(tái)階開采， 邊幫變?yōu)閳D15-40。單個(gè)組合單元的工作幫坡角可用式（15-13)計(jì) 算。利用前面的數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果為： q 27.86。，qg 29.70。圖15-41是實(shí)行三臺(tái)階并段的最終邊幫。若坡面角70。，臺(tái)階 高度H = 12m， 安全平臺(tái)寬度Ws = 17m，則該段邊幫的總幫坡角為 q =59。若一露天礦最終境界深為42個(gè)臺(tái)階高度（即504m），采用這 樣的安全平臺(tái)寬度和并段方式，不考慮運(yùn)輸?shù)缆窌r(shí)，最終幫坡角可達(dá)51.25。如果不實(shí)行并段，每一臺(tái)階都留7m寬的安全平臺(tái)，同一露天

45、礦的最終幫坡角為46.97。1a23456工作平盤道路Wc6HWsWsq1q2q3qWs圖 15-39 具有工作臺(tái)階和道路的一段邊幫WRWsWsa123456工作平盤工作平盤WcWsWsWsqgq圖 15-40 組合臺(tái)階開采工作幫WsWcWsqg6Ha6HWs圖 15-41 實(shí)行并段的最終邊幫第七節(jié) 生產(chǎn)剝采比生產(chǎn)剝采比是露天生產(chǎn)過程中某一時(shí)段（或某一開采區(qū)域）內(nèi)的 巖石量與礦石量之比。常用的生產(chǎn)剝采比的單位有m3(巖石)/m3(礦石)、 t(巖石)/t(礦石)、m3(巖石)/t(礦石)。如圖15-42所示，生產(chǎn)剝采比一般 是按工作幫坡計(jì)算的、采場(chǎng)下降一個(gè)臺(tái)階采出的巖石量與礦石量之比 ，即VH

46、/TH。為了與下面將要提到的其它生產(chǎn)剝采比相區(qū)別，這里將圖15-42所示的生產(chǎn)剝采比稱 為幾何 生產(chǎn)剝采比，記為SRH。從圖15-42中可以看出，一般情況下，幾何生產(chǎn)剝采比先隨采場(chǎng)的 降深而增加，在某一深度達(dá)到最大值，然后隨深度的增加而減小。在 礦體形態(tài)較復(fù)雜的礦山，幾何生產(chǎn)剝采比隨采場(chǎng)深度變化的曲線可能 出現(xiàn)幾個(gè)峰值。圖 15-42 幾何生產(chǎn)剝采比HDVHTH最終邊幫工作幫累積生產(chǎn)剝采比是指從開采開始到某一深度（或時(shí)間）累積采出 的巖石量與礦石量之比，記為SRc。如圖15-43所示，采場(chǎng)下降到深度 D時(shí)的累積生 產(chǎn)剝采比為 SRc =VD/TD。圖 15-43 累積生產(chǎn)剝采比DVDTD最終邊

47、幫工作幫在編制采掘計(jì)劃時(shí)，往往需考慮剝采比的逐年變化情況，并采取 措施（如改變臺(tái)階的推進(jìn)方向、調(diào)整工作面的布置方式等），盡量避 免剝采比的大幅度波動(dòng)。因此，年生產(chǎn)剝采比是編制采掘進(jìn)度計(jì)劃時(shí) 最常用的生產(chǎn)剝采比。顧名思義，年生產(chǎn)剝采比（SRy）是某一年內(nèi)采出的巖石量(Vy)與礦石量（Ty )之比,即： SRy = Vy / Ty 。從設(shè)備管理（包括備品備件）和生產(chǎn)組織的角度，生產(chǎn)剝采比在 生產(chǎn)過程中的波動(dòng)越小越好。這樣可以保持較穩(wěn)定的設(shè)備數(shù)量、備品 備件的庫存量、機(jī)修設(shè)施的能力以及設(shè)備操作和維護(hù)人員隊(duì)伍。因此 在生產(chǎn)計(jì)劃中常進(jìn)行所謂的剝采比均衡，以得到較穩(wěn)定的生產(chǎn)剝采比 。然而，對(duì)于一定的礦體形

48、態(tài)、最終境界和開采方式，剝采比均衡的 結(jié)果往往是將剝離高峰處的巖石提前剝離。圖15-44中曲線A是不進(jìn)行 剝采比均衡的生產(chǎn)剝采比隨時(shí)間變化的曲線。在“極限均衡狀態(tài)”， 即均衡后的生產(chǎn)剝采比是一常數(shù)時(shí)（圖中的直線B），需要將高峰期的剝巖量Vp提前到Vp'剝離。由于資金的時(shí)間價(jià)值，提前剝離量大會(huì)降低 總體經(jīng)濟(jì)效益。因此，在提前剝離所帶來的經(jīng)濟(jì)效益損失與剝采比均 衡所能帶來的好處之間應(yīng)進(jìn)行成本_效益分析，以確定每年最佳的生 產(chǎn)剝采比。這是一個(gè)生產(chǎn)剝采比的優(yōu)化問題，采礦優(yōu)化界已研究出基 于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的剝采比動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法。應(yīng)用這些算法可求出在滿足每年 礦石目標(biāo)產(chǎn)量的條件下，使礦山生產(chǎn)的總體經(jīng)濟(jì)效益

49、達(dá)到最大的最佳 年生產(chǎn)剝采比。優(yōu)化后的生產(chǎn)剝采比曲線一般位于A與B之間（圖15-44中曲線C）。VpVp'圖 15-44 剝采比均衡示意圖時(shí)間 t (年)剝采比A - 未均衡剝采比曲線C - 優(yōu)化剝采比曲線B - 極限均衡剝采比曲線第 八 節(jié) 分期開采在前面圖15-29所描述的開采過程中，工作幫沿水平方向一直推進(jìn) 到最終開采境界，這種開采方法稱為全境界開采法。由于工作幫坡角一般比最終境界幫坡角緩得多，所以全境界開采的初期生產(chǎn)剝采比高，大型深凹露天礦尤為如此。全境界開采法的缺點(diǎn)是基建時(shí)間長(zhǎng)、初期投資多，故僅適用于埋藏較淺、初期剝采比低、開采規(guī)模較小的礦山。與全境界開采方法相對(duì)應(yīng)的是分期開

50、采，所謂分期開采就是將最終開采境界劃分成幾個(gè)小的中間境界（稱為分期境界），臺(tái)階在每一分期內(nèi)只推進(jìn)到相應(yīng)的分期境界。當(dāng)某一分期境界內(nèi)的礦巖將近采完時(shí)，開始下一分期境界上部臺(tái)階的采剝，即開始分期擴(kuò)幫或擴(kuò)幫過渡，逐步過渡到下一分期境界內(nèi)的正常開采。如此逐期開采、逐期過渡，直至推進(jìn)到最后一個(gè)分期，即最終開采境界。圖15-45是分期開采概念示意圖。從圖中可以看出，由于第一分期 境界比最終境界小得多，所以初期剝采比大大降低，從而減小了初期投資，提高了開采的整體經(jīng)濟(jì)效益。一期開采境界二期開采境界最終開采境界圖 15-45 分期開采示意圖分期開采的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以降低由最終境界的不確定性所帶來的投資風(fēng)險(xiǎn)。

51、一個(gè)大型露天礦一般具有幾十年的開采壽命，在進(jìn)行可行性研究（或初步設(shè)計(jì)）時(shí)確定的最終境界在幾十年以后才能形成。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展、經(jīng)濟(jì)環(huán)境不斷變化的今天，幾十年后的開采技術(shù)（包括設(shè)備）和經(jīng)濟(jì)環(huán)境與開采初期相比將有很大的差別，這意味著在優(yōu)化開采境界時(shí)采用的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)參數(shù)在一個(gè)時(shí)期后將不再適用，最初設(shè)計(jì)的最終開采境界也不再是最優(yōu)境界，甚至是一個(gè)很糟糕的境界。因此，最終開采境界的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，而不應(yīng)是一成不變的。一開始就將臺(tái)階推進(jìn)到最終境界是高風(fēng)險(xiǎn)的、不明智的。若采用分期開采，最初設(shè)計(jì)的各分期境界（除第一分期境界之外）都是參考性質(zhì)的。在一個(gè)分期將要開采完畢，向下一分期過渡時(shí)，可充分利用在開

52、采過程中已獲得的礦床地質(zhì)資料和當(dāng)時(shí)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)參數(shù)，對(duì)礦床未開采部分建立新的礦床模型，對(duì)未來的分期境界（尤其是下一分期境界）做更適合當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。依此類推，直至開采結(jié)束。實(shí)踐證明，許多大型露天礦最終形成的開采境界與可行性研究（或初步設(shè)計(jì)）階段設(shè)計(jì)的境界有較大的差別。采用分期開采，對(duì)境界實(shí)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化大大降低了最終境界隨時(shí)間的不確定性可能帶來的經(jīng)濟(jì)損失。分期開采對(duì)生產(chǎn)技術(shù)手段和管理水平要求較高，這主要體現(xiàn)在從一個(gè)分期向下一個(gè)分期的過渡上。分期間的過渡時(shí)間尤為重要，若過渡得太早，則會(huì)增加前期剝巖量，與分期開采的目的相悖；若過渡得太晚，因下一分期境界上部臺(tái)階沒有礦石或礦石量很少，而其下部臺(tái)階還未被揭露，當(dāng)前分期的開采卻已經(jīng)結(jié)束，從而造成一段時(shí)間內(nèi)減產(chǎn)、甚至是停產(chǎn)剝離的被動(dòng)局面，這是重大的生產(chǎn)技術(shù)事故。所以，在進(jìn)行采剝計(jì)