【正文】 第十六章 露天開采境界 概述1課程的名稱及內(nèi)容；2學(xué)習(xí)方法；3露天礦設(shè)計應(yīng)遵循的原則；4各種剝采比的概念。1課程的名稱及內(nèi)容：（1）名稱露天采礦學(xué)發(fā)展情況：50年代：露天采礦工藝 礦山工程（剝離及掘溝） 設(shè)計原理 60年代：露天采礦工藝 開拓開采 設(shè)計原理 現(xiàn)代：工藝及工藝系統(tǒng) 剝采程序 設(shè)計原理（2）內(nèi)容： 工藝研究個別工藝環(huán)節(jié)的特點(diǎn)、工藝方法、適用條件及能力計算。 工藝系統(tǒng)研究各環(huán)節(jié)之間的配合，及構(gòu)成可行的生產(chǎn)系統(tǒng)。 剝離程序研究剝離和采礦時間和空間上關(guān)系 設(shè)計原理除了研究剝離和采礦在時間和空間上的關(guān)系外，還要研究它們之間的數(shù)值的制約關(guān)系。并把礦山與經(jīng)濟(jì)效益結(jié)合起來。以求得最佳設(shè)計，初步設(shè)計的方法步驟以及資料的處理。2學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)；聽講；復(fù)習(xí)；習(xí)題。（工作前的預(yù)演，設(shè)計前的準(zhǔn)備）3露天礦設(shè)計應(yīng)延續(xù)的原則：（1） 具體情況具體分析解決。（多種情況）（2） 經(jīng)濟(jì)效果為主，勞動生產(chǎn)力的效率為輔。（勞動力便宜的情況下）4各種剝采比的概念 (1) 平均剝采比： （）從露天境界內(nèi)，采出的巖量與以采出的礦量之比。設(shè)：nηl原礦采出系數(shù)；η有用礦物采出系數(shù)；ρ巖石的混入率；nηl=η（1+ρ）(2)境界剝采比： 露天礦保持最終幫坡角延伸單位深度時增加的采出巖量與礦量之比。境界剝采比隨工程的延伸不斷的變化并且一般是在增大。(3)邊邦境界剝采比：露天礦保持最終幫坡角不變延伸單位深度時，從其一邦增加采出的巖量與其礦量之比。 (4) 生產(chǎn)剝采比： 露天礦以其最大幫坡角生產(chǎn)時，延伸單位深度時增加的采出的巖量與其礦量之比（最大幫坡角=＞最小平盤寬度）。(5)最大生產(chǎn)時期的剝采比： 最大生產(chǎn)時期的平均剝采比(6)初始剝采比： 由其基建時期支付的剝離量與其境界內(nèi)采出的礦量之比。(7)經(jīng)濟(jì)剝采比：由經(jīng)濟(jì)因素確定的最大合理剝采比。它以國家的方針政策、經(jīng)級狀況而不能，至少限制露天成本等于井工成本cl露天成本；cD井工成本； a露天純采礦成本；b露天純剝離成本； 當(dāng)露天開采礦石成本等于地下成本時，得到的最大剝采比稱為露天開采經(jīng)濟(jì)合理剝采比。12露天開采境界及其煤田的劃分1露天開采境界及其確定境界的重要性（意義、目的）。2煤田的劃分：（影響煤田劃分的因素）1露天開采境界及其確定境界的重要性（1） 露天開采境界：（1）露天礦底周界；（2）地表境界；（3）合理開采深度；（4）最終幫坡角。（它們的約束因素）反映露天礦的幾何形狀、輪廓。（2） 確定境界的重要性① 直接影響著露天礦的規(guī)模、露天礦的基建工程量、基建投資。② 影響露天礦的服務(wù)年限（包括投產(chǎn)、達(dá)產(chǎn)），影響著露天礦的成本、贏利勞動生產(chǎn)率、有用礦物的合理利用、設(shè)備的選型及其配套等。境界的確定是在煤田劃分的基礎(chǔ)上確定的。2影響煤田劃分的因素：（1）無限煤田——范圍廣、儲量大的煤田。（例：阜新煤田、義馬煤田、撫順煤田）（2）影響煤田劃分的因素： ①自然條件、地形、地物（河流山川、草原、牧場、農(nóng)田、城市、居民、斷層等）?；袅趾用禾飫澐智闆r: ②地質(zhì)剝采比影響煤田的劃分：每個鉆孔都有一個地質(zhì)剝采比地質(zhì)剝采比等直線圖——把各個鉆孔（有相同的地質(zhì)剝采比）連接起來而繪成的圖形。 劃分煤田后，境界剝采比不能太大，應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)效果的要求。③勘探程度影響煤田的劃分：勘探程度對礦床地質(zhì)了解的清楚程度，為了達(dá)到清楚準(zhǔn)確，分為三級：A級 B級 C級（紅色） （藍(lán)色） （黃色）最清楚 次之 最次、設(shè)計時，煤層露天部分至少是A級，如不是A級稱露頭控制不足，需要重新勘探。對于露天開采設(shè)計這一點(diǎn)是很重要的，必須弄清楚④礦床賦存情況及礦巖物理力學(xué)性質(zhì)影響煤田的劃分煤層底板等高線的影響礦巖物理力學(xué)性質(zhì)的影響 Ι適合輪斗—膠帶,Π適合單斗—鐵道⑤生產(chǎn)能力影響煤田的劃分劃分驗(yàn)算能否滿足生產(chǎn)能力的要求，如果不滿足需進(jìn)行調(diào)整⑥總平面布置（反映著采場、排土場、工業(yè)廣場、地面設(shè)施的相互位置及其關(guān)系）影響煤田的劃分。影響煤田劃分的因素很多，在劃分時不要劃分的太零碎，要考慮生產(chǎn)能力，資源的利用等。163 確定露天開采境界的原則及理論基礎(chǔ)露天礦不同的境界有不同的投資經(jīng)濟(jì)效果，確定境界應(yīng)以投資的經(jīng)濟(jì)效果最優(yōu)為原則。衡量露天礦的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：成本，盈利，勞動成產(chǎn)率，投資回收期等。綜合上述指標(biāo)確定境界較復(fù)雜，一般以其一目標(biāo)為確定原則。以某一境界露天礦開采的合理性為輔助原則。1 nk=nj的原則及其理論基礎(chǔ)；2 np=nj的原則及其理論基礎(chǔ)；3 nT=nj的原則及其理論基礎(chǔ)；4 nT+no=nj的原則及其理論基礎(chǔ)。以下推導(dǎo)nνl，nν0=11 nk=nj的原則及其理論基礎(chǔ)；理論基礎(chǔ)：露天開采邊界層的成本或盈利等于井工邊界層的成本或盈利。b露天剝離成本 元/m3a露天純采礦成本 元/m3Cp井工開礦成本 元/m3 ；但本原則保證不了露天開采成本一定小于或等于井工開采的平均成本。所以引出np=nj原則。2 np=nj的原則及理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)——露天開采的平均成本或盈利等于井工開采的平均成本或盈利。3 nT=nj的原則及理論基礎(chǔ): 理論基礎(chǔ)——露天開采的生產(chǎn)成本和盈利，等于井工開采的成本或盈利。本原則在考慮基建投資是不完善的，所以引出以下原則。4 nT+no=nj的原則及理論基礎(chǔ)：理論基礎(chǔ)——把基礎(chǔ)工程量的投資攤到生產(chǎn)成本中去。 在常規(guī)設(shè)計時，一般以np=nj為原則圈定露天開采境界，而用其它原則進(jìn)行檢驗(yàn)，因?yàn)閚k=nj的原則能滿足成本最低、盈利最大。條件假設(shè)： 地形平坦、規(guī)則傾斜礦體，露天、井工聯(lián)合開采。聯(lián)合開采成本最低，盈利最大設(shè)露天、井工開采總成本 存在極小值 令 得證設(shè)為露天井工開采的總贏利 露天采礦售價 元/m3井工采礦售價 元/m3 得證露天開采按得證第四節(jié) 經(jīng)濟(jì)合理剝采比的確定1與井工相比較法2按露天采煤售價法3有附帶礦場產(chǎn)品時的確定4按投資經(jīng)濟(jì)效果折舊成本分析確定1與井工相比較法確定 井工開采成本(元/m3)與露天礦 礦床地質(zhì)賦予存條件相似的井工開采的成本 a純采煤成本(元/m3)b純剝離成本適應(yīng)條件:礦石不貴重,且貧化損失不大時 礦石貴重,且貧化損失較大時 (m3/m3) (m3/m3)2按露天采煤售價法,確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比 (m3/m3)3有附帶礦場產(chǎn)品時的確定開采多種礦石時,確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比是以一種礦石為主,其它礦石作為順便采出,露天開采費(fèi)用中可扣除順便采出礦石的收益.順便采出的礦石與主要礦物之比附帶礦石的售價 元/m3 (m3/m3) (m3/m3)4按投資經(jīng)濟(jì)效果折舊成本分析確定投資:K元 T年 f利息 年產(chǎn)量AP經(jīng)濟(jì)合理剝采比隨著國家經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生變化 第五節(jié) 境界剝采比nk的確定四種方法: 1面積比法 2投影線段比法 1 2 3是長露天礦境界剝采比的確定 3邊邦線段比法 4礦體投影面積比法 4是短露天境界剝采比的確定1面積比法: 在斷面圖上,確定H以下深度的,等于保持最終邦坡角不變,礦山工程由延深致H深度時,增加采出的巖 礦量面積之比 露天礦底寬不等于礦床的底寬時露天礦底寬等于礦床底寬時露天礦底板作底邦時2按形成線段比法: 斷面圖上確定H深度狹的,等于巖 礦沿著投影基線(延深方向)在水平面上的投影線段之比. 3邊邦線段比法 在斷面圖上H深度狹的,等于邊邦上巖石線段與其邊邦上礦石線段之比,根據(jù)線段比法: 4礦體投影面積比法(1)首先要求算某深度的(2)在縱橫斷面圖上找礦巖和其邊邦的交點(diǎn)(地表)(3)以其各交點(diǎn)向+1000水平作投影,將各相應(yīng)的投影點(diǎn)連接起來,則得到巖礦投影面積令其S為其巖礦礦體投影影響面積為其礦的投影影響面積則:一傾斜 急傾斜礦床長露天礦開采境界確定步驟及方法(一) 底寬 (二)最終幫坡角 (三)合理開采深度 (四)端邦的處理(五)底周界的圈定 (六)開采境界的確定及方法在確定境界前要首先定工藝類型、運(yùn)軌類型、開拓、(一) 底寬以(1)保證人員設(shè)備的安全 (2)保證礦山工程要求 (3)經(jīng)濟(jì)合理的原則合理確定底寬1單斗電鏟、鐵道運(yùn)軌平裝車電鏟運(yùn)轉(zhuǎn)半徑 m, e電鏟車輛邊邦之間安全距離 m, T車輛寬度 m, 電鏟卸載高度 m, α臺階坡面角 176。.2鐵道運(yùn)軌上裝車3汽車運(yùn)軌時(1) 迴返時(2) 折返時保證經(jīng)濟(jì)上合理① 當(dāng)時,按露天、地下盈利相等求底寬 取:② 當(dāng)時,取B=m③ 當(dāng)時,取(二)最終幫坡角β、α的確定程序:①根據(jù)相似露天礦確定 ②然后校核修正 ③保證礦山工程的要求取:穩(wěn)定邊坡角與礦山工程要求的邊坡角中小者為最終幫坡角.(三)合理開采深度的確定 必須在底寬最終幫坡角確定后進(jìn)行,在橫斷面圖上確定露天開采深度的方法: 1分析法 2方案分析法 3圖解法1分析法:由: 2方案比較分析法:① 根據(jù)底寬、β、γ確定不同深度的邊邦② 計算不同深度的③ 建立與深度的關(guān)系.,畫出曲線.④ 與相交,過其交點(diǎn)作垂線,則橫軸上截距為該斷面的合理深度H.3圖解法:即直接在橫斷面圖上,依據(jù)經(jīng)濟(jì)合理剝采比,確定露天開采的合理深度. 一邦進(jìn)行剝離其本質(zhì)上是以原則:二邦進(jìn)行剝離1分別在礦床頂?shù)装宓乇砭€取各點(diǎn).2過分別作邊邦最終幫坡角與其底板的交點(diǎn)分別為,.3使: 步驟: (1) 在頂、底板分別取Ai、Bi各點(diǎn)(2) 通過Ai、Bi各點(diǎn)分別制作邊邦交于頂?shù)装錍i、Di各點(diǎn)(3) 分別延長AiCi、BiDi至Oi、Oi′,使之 (4) 連Oi及Oi′各點(diǎn),相交于O點(diǎn),由點(diǎn)向上截取底寬作出邊坡,則H為所求合理采深.在地質(zhì)縱斷面圖上確定露天礦坑底平面標(biāo)高保證了斷面圖上的合理采深,不能保證整個露天礦的合理采深在地質(zhì)縱斷面圖上確定露天礦坑底平面標(biāo)高,保證了斷面圖上的合理采深,.(四)端邦的處理:原則: 方法:方案分析法在縱斷面圖上:取位置3……,然后分別沿走向在垂直面投影,求出,即為合理的端邦位置.(2)露天礦底周界的確定凋整原則:① 彎曲度應(yīng)滿足運(yùn)輸曲線半徑的要求。② 長度上應(yīng)保證設(shè)置坑線的需要。③ 寬度應(yīng)保證采礦工作的正常進(jìn)行。（在地質(zhì)橫斷面上分別確定露天礦合理開采深度后，投影到地質(zhì)縱籪面圖上，可得到露天礦底在縱斷面圖上的合理深度，這個深度一是一個高低不平的折線圖，為了便于采掘和布置運(yùn)輸線路。露天礦底平面最好在同一樣高上。當(dāng)露天礦合理采深度沿走向發(fā)生顯著變化時底平面標(biāo)高可設(shè)計成階梯狀，但最低的底平面的最小長度應(yīng)滿足，運(yùn)輸坑線設(shè)置的要求。） 在縱斷面調(diào)整，確定露天礦底平面標(biāo)高及端邦位置后，橫斷面圖的境界可能與原來不同，因而要反調(diào)斷面圖，然后再據(jù)斷面圖，繪制露天礦周界，對理論底周界要進(jìn)行調(diào)整，以滿足采掘與運(yùn)輸工作的要求，并保證經(jīng)濟(jì)效果最優(yōu)。 以露天礦底周界平面圖為基礎(chǔ)，根據(jù)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，最終邊幫結(jié)構(gòu)及臺階要素繪制開采境界面圖。（六）開采境界平面圖： （在平面圖上的底周界，按坐標(biāo)復(fù)在地質(zhì)地形圖上，然后畫上地平線，接著臺階底線，由下而上確定坡底線的位置，臺階坡底線與等高線的交點(diǎn)為殲滅點(diǎn)） 將底周界平面圖復(fù)在地質(zhì)地形圖上坡線,畫出等高線。 依次由下而上圈定臺階坡底線。 坡底線（臺階）與等高線的交點(diǎn)為其殲滅點(diǎn)，并在平面圖上表示出來。二、水平近，水平礦場的開采境界的確定。但：下列情況按此法確境界要進(jìn)行修正：地表傾角為、礦床水平最邦坡角為 原則: 方法：按n地進(jìn)行圈定。若取：n地 = 3為界,則境界如圖示。 n地= 則: ∴ n地=nkn地= n地== n地= n地2地形水平、礦床有一定的傾角:= n地= n地 然后以n地=在地質(zhì)剝采比等值線圖上圈定第十九章 掘溝工程主要內(nèi)容：掘溝方法，溝道參數(shù)，工程量的