【正文】 第十六章 露天開(kāi)采境界 概述1課程的名稱(chēng)及內(nèi)容；2學(xué)習(xí)方法；3露天礦設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則；4各種剝采比的概念。1課程的名稱(chēng)及內(nèi)容：（1）名稱(chēng)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(jì)原理 60年代：露天采礦工藝 開(kāi)拓開(kāi)采 設(shè)計(jì)原理 現(xiàn)代：工藝及工藝系統(tǒng) 剝采程序 設(shè)計(jì)原理（2）內(nèi)容： 工藝研究個(gè)別工藝環(huán)節(jié)的特點(diǎn)、工藝方法、適用條件及能力計(jì)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(shí)間和空間上關(guān)系 設(shè)計(jì)原理除了研究剝離和采礦在時(shí)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(lái)。以求得最佳設(shè)計(jì)，初步設(shè)計(jì)的方法步驟以及資料的處理。2學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)；聽(tīng)講；復(fù)習(xí)；習(xí)題。（工作前的預(yù)演，設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備）3露天礦設(shè)計(jì)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(dòng)生產(chǎn)力的效率為輔。（勞動(dòng)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(shí)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(shí)，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(shí)，延伸單位深度時(shí)增加的采出的巖量與其礦量之比（最大幫坡角=＞最小平盤(pán)寬度）。(5)最大生產(chǎn)時(shí)期的剝采比： 最大生產(chǎn)時(shí)期的平均剝采比(6)初始剝采比： 由其基建時(shí)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(guó)家的方針政策、經(jīng)級(jí)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(kāi)采礦石成本等于地下成本時(shí)，得到的最大剝采比稱(chēng)為露天開(kāi)采經(jīng)濟(jì)合理剝采比。12露天開(kāi)采境界及其煤田的劃分1露天開(kāi)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(kāi)采境界及其確定境界的重要性（1） 露天開(kāi)采境界：（1）露天礦底周界；（2）地表境界；（3）合理開(kāi)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(dòng)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(wú)限煤田——范圍廣、儲(chǔ)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(chǎng)、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(gè)鉆孔都有一個(gè)地質(zhì)剝采比地質(zhì)剝采比等直線圖——把各個(gè)鉆孔（有相同的地質(zhì)剝采比）連接起來(lái)而繪成的圖形。 劃分煤田后，境界剝采比不能太大，應(yīng)滿(mǎn)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(duì)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(jí)：A級(jí) B級(jí) C級(jí)（紅色） （藍(lán)色） （黃色）最清楚 次之 最次、設(shè)計(jì)時(shí)，煤層露天部分至少是A級(jí)，如不是A級(jí)稱(chēng)露頭控制不足，需要重新勘探。對(duì)于露天開(kāi)采設(shè)計(jì)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(mǎn)足生產(chǎn)能力的要求，如果不滿(mǎn)足需進(jìn)行調(diào)整⑥總平面布置（反映著采場(chǎng)、排土場(chǎng)、工業(yè)廣場(chǎng)、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(shí)不要?jiǎng)澐值奶闼?，要考慮生產(chǎn)能力，資源的利用等。163 確定露天開(kāi)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(dòng)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(kāi)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(kāi)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(kāi)礦成本 元/m3 ；但本原則保證不了露天開(kāi)采成本一定小于或等于井工開(kāi)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(kāi)采的平均成本或盈利等于井工開(kāi)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(kāi)采的生產(chǎn)成本和盈利，等于井工開(kāi)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(jì)時(shí)，一般以np=nj為原則圈定露天開(kāi)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(mǎn)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(kāi)采。聯(lián)合開(kāi)采成本最低，盈利最大設(shè)露天、井工開(kāi)采總成本 存在極小值 令 得證設(shè)為露天井工開(kāi)采的總贏利 露天采礦售價(jià) 元/m3井工采礦售價(jià) 元/m3 得證露天開(kāi)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(jià)法3有附帶礦場(chǎng)產(chǎn)品時(shí)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(kāi)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(kāi)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(shí) 礦石貴重,且貧化損失較大時(shí) (m3/m3) (m3/m3)2按露天采煤售價(jià)法,確定經(jīng)濟(jì)合理剝采比 (m3/m3)3有附帶礦場(chǎng)產(chǎn)品時(shí)的確定開(kāi)采多種礦石時(shí),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(kāi)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(jià) 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(guó)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(zhǎng)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(shí),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(shí)露天礦底寬等于礦床底寬時(shí)露天礦底板作底邦時(shí)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(lái),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(zhǎng)露天礦開(kāi)采境界確定步驟及方法(一) 底寬 (二)最終幫坡角 (三)合理開(kāi)采深度 (四)端邦的處理(五)底周界的圈定 (六)開(kāi)采境界的確定及方法在確定境界前要首先定工藝類(lèi)型、運(yùn)軌類(lèi)型、開(kāi)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(chē)電鏟運(yùn)轉(zhuǎn)半徑 m, e電鏟車(chē)輛邊邦之間安全距離 m, T車(chē)輛寬度 m, 電鏟卸載高度 m, α臺(tái)階坡面角 176。.2鐵道運(yùn)軌上裝車(chē)3汽車(chē)運(yùn)軌時(shí)(1) 迴返時(shí)(2) 折返時(shí)保證經(jīng)濟(jì)上合理① 當(dāng)時(shí),按露天、地下盈利相等求底寬 取:② 當(dāng)時(shí),取B=m③ 當(dāng)時(shí),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(kāi)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(kāi)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(jì)算不同深度的③ 建立與深度的關(guān)系.,畫(huà)出曲線.④ 與相交,過(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(zhǎng)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(gè)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(mǎn)足運(yùn)輸曲線半徑的要求。② 長(zhǎng)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(kāi)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(gè)深度一是一個(gè)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(shí)底平面標(biāo)高可設(shè)計(jì)成階梯狀，但最低的底平面的最小長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)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(lái)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(duì)理論底周界要進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)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(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)，最終邊幫結(jié)構(gòu)及臺(tái)階要素繪制開(kāi)采境界面圖。（六）開(kāi)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(huà)上地平線，接著臺(tái)階底線，由下而上確定坡底線的位置，臺(tái)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(huà)出等高線。 依次由下而上圈定臺(tái)階坡底線。 坡底線（臺(tái)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(lái)。二、水平近，水平礦場(chǎng)的開(kāi)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?。簄地 = 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