【正文】 常采用境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比的原則來確定露天礦合理開采的深度 (平均剝采比也不應(yīng)大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比 )。這在一些露天礦中有著深刻的教訓(xùn)。它設(shè)在與出入溝同側(cè)的非工作幫和幫溝上，其寬度由所采用的運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。 最終幫坡角和工作幫坡角在露天礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中有十分重要的意義，其大小直接影響露天開采境界和露天礦的生產(chǎn)能力。工作幫的位置是不固定的，它隨開采工作的進(jìn)行而不斷改變。 臺(tái)階下 部平臺(tái)與坡面的交線叫坡底線 (見圖 51中的 5)。封閉圈以上為山坡露天礦，封閉圈以下為凹陷露天礦。這種挖掘機(jī)對(duì)大型露天礦來說，規(guī)格小，效率低，全年效率一般為 100～ 120萬噸。 目前我國金屬礦山主要采用孔徑250mm的牙輪鉆和孔徑 200mm的潛孔鉆，部分礦山使用孔徑 310mm的牙輪鉆和孔徑250mm的潛孔鉆。如嚴(yán)寒、冰雪、酷熱和暴雨等對(duì)露天開采有一定影響。 (4)生產(chǎn)成本低。而冶金輔助原料礦山和建筑材料礦山全部采用露天開采。金屬非金屬露天礦山是指開采金屬礦山、放射性礦石以及作為化工原料、飾面建筑材料、建筑材料、輔助原料、耐火材料及其他非金屬礦物 (煤炭除外 )的露天礦山。一般礦石損失率為 3％～ 5％，貧化率為 5％～ 8％。一般大型露天礦單位礦石基建投資比地下礦要低 1～ 3倍。 露天礦開拓的核心問題是運(yùn)輸方式。在露天礦基建剝離時(shí)，成功地進(jìn)行了萬噸級(jí)大爆破和數(shù)十次百噸級(jí)和千噸級(jí)的大爆破，掌握了在各種復(fù)雜條件下進(jìn)行松動(dòng)爆破、拋擲爆破及定向爆 破的技術(shù)。 我國今后露天開采技術(shù)的發(fā)展方向是開采規(guī)模大型化、工藝設(shè)備大型化、工藝連續(xù)化和半連續(xù)化、開拓方式多樣化和強(qiáng)化開采，并且擴(kuò)大電子計(jì)算機(jī)、系統(tǒng)工程等學(xué)科在露天礦設(shè)計(jì)、規(guī)劃和生產(chǎn)中的應(yīng)用．便于選擇最優(yōu)方案，并使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 圖 51 臺(tái)階構(gòu)成要素示意圖 1—— 臺(tái)階上部平盤； 2—— 臺(tái)階下部平盤； 3—— 臺(tái)階坡面； 4—— 臺(tái)階坡頂線； 5—— 臺(tái)階坡底線； a—— 臺(tái)階坡面角； h—— 臺(tái)階高度 臺(tái)階朝向采空區(qū)一側(cè)的傾斜面叫臺(tái)階坡面。由結(jié)束開采工作的臺(tái)階平臺(tái)、坡面和出入溝組成的露天采場的四周表面稱為露天礦場的非工作幫或最終 邊幫 (見圖 52中的 AC、 BF)。工作幫坡面與水平的夾角叫做工作幫坡角 (見圖 52中的 ψ )。 安全平臺(tái) (見圖 52中的 2)是用作緩沖和阻截滑落的巖石，同時(shí)還用作減緩最終 幫坡角，以保證最終邊幫的穩(wěn)定性和下部水平的工作安全。掘溝、剝離和采礦三者之間的關(guān)系是相互依存和相互制約的。其單位可用噸／噸、立方米／立方米 (或噸／立方米 )表示。爆破地震波、沖擊波、飛石可對(duì)人及建筑物產(chǎn)生危害，早爆和盲炮處理可引起大的安全事故。 (6)階段構(gòu)成的安全問題 由于露天礦階段構(gòu)成要素在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中選擇不當(dāng)，邊坡存在安全隱患和引發(fā)事故。 (7)按規(guī)定選擇電氣設(shè)備、儀器儀表，其安裝和保護(hù)裝置符合要求并安全可靠。開拓方式的選擇正確與否直接影響礦山基建工程量、基建投資、投產(chǎn)與達(dá)產(chǎn)時(shí)間、礦山 生產(chǎn)能力、生產(chǎn)成本等重要指標(biāo)。 3．公路 鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開拓 其主要特點(diǎn)：充分發(fā)揮公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸各自的優(yōu)點(diǎn)。 ～ 25176。 適用條件：運(yùn)量較大，運(yùn)距較長，垂深較深和服務(wù)年限較長的大型或特大型露天礦，一 般當(dāng)?shù)V石量超過 1000萬噸／ a較適合；一般不適于開采深度小于 100m的露天礦。 70年代以后，設(shè)計(jì)和可行性研究中提出了在分期過渡開采采用陡幫擴(kuò)幫新工藝和擴(kuò)幫開采 (多分期開采 )新工藝。 (4)定向爆破 擴(kuò)幫采用定向爆破，使爆破方向不轉(zhuǎn)向采空區(qū)一側(cè)，以防止擴(kuò)幫 爆破滾石威脅下部正常采剝作業(yè)安全。在國外，絕大部分露天礦山廣泛使用牙輪鉆。牙輪鉆頭的主要部件是牙爪和牙輪。因此，在潛孔鉆機(jī)鑿巖時(shí)， 沖擊、回轉(zhuǎn)、推進(jìn)和排粉等過程是同時(shí)完成的。 ，必須放下 鉆架，并采取防傾覆措施。牙輪鉆機(jī)嚴(yán)禁套孔和打斜孔。高空作業(yè)時(shí)必須系好安全帶。 5．外復(fù)爆破法 用于二次破碎和根底處理等。塹溝掘進(jìn)常用中間掏槽起爆。對(duì)于采用鐵路運(yùn)輸?shù)牡V山，爆破前可以不拆道，從而提高采裝、運(yùn)輸設(shè)備效率。 (4)要安全經(jīng)濟(jì) 爆破是一種瞬間發(fā)生的巨大能量釋放現(xiàn)象，安全工作十分重要。由于有這條預(yù)裂縫將采掘帶和邊坡分離開來，隨后采掘爆破的地震波在裂縫面上將產(chǎn)生較強(qiáng)的反射，使透過它的地震波大為減弱，從而保護(hù)了邊坡。 (3)爆破準(zhǔn)備工作應(yīng)事先了解天氣情況，禁止黃昏、夜間、雷雨和大霧進(jìn)行大爆破作業(yè)。 (6)嚴(yán)格按照盲炮處理的各項(xiàng)規(guī)定處理盲炮。工作設(shè)備包括鏟斗、開斗機(jī)構(gòu)、鏟桿、推壓機(jī)構(gòu)、起重臂等，其中推壓機(jī)構(gòu)是工作設(shè)備的最重要部分。松動(dòng)爆堆的巖石，爆堆高度可為最大挖掘高度的 ～ 。 隨著露天礦生產(chǎn)規(guī)模不斷增大，大型運(yùn)輸設(shè)備的迅速發(fā)展，裝載用的單斗挖掘機(jī)斗容也不斷增加，鏟斗容積 20～ 30m3的挖掘機(jī)在金屬礦山已得到應(yīng)用。臺(tái)階過高，作業(yè)不安全；過低，設(shè)備生產(chǎn)能力低。夜間作業(yè)時(shí) ，車下和前后燈必須良好。 (8)兩臺(tái)以上的挖掘機(jī)在同一平臺(tái)上作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)的間距在汽車運(yùn)輸時(shí)，不得小于其最大挖掘半徑的 3倍，且不得小于 50m；機(jī)車運(yùn)輸時(shí)，不得小于兩列列車的長度。運(yùn)輸系統(tǒng)的投資約占礦山總投資的 40％～60％。 在道路運(yùn)輸方式中，自卸汽車運(yùn)輸在國內(nèi)外獲得了廣泛應(yīng)用，并會(huì)有繼續(xù)發(fā)展而取代鐵路或其他運(yùn)輸方式的趨勢，已經(jīng)成為露天礦開采技術(shù)的主要發(fā)展方向。缺點(diǎn)是爬坡能力小，線路基建投資大。這種運(yùn)輸方式投資少，設(shè)備簡單，使用方便，但運(yùn)輸能力低，僅適用于短距小坡度提升的小采礦場。因此，要求公路結(jié)構(gòu)簡單，并在一定的服務(wù)年限內(nèi)保持相當(dāng)?shù)膱?jiān)固性和耐磨性。山坡填方的彎道、坡度較大的填方地段以及高堤路基路段外側(cè)應(yīng)設(shè)置護(hù)欄、擋車墻等。 (6)正常作業(yè)條件下同類車嚴(yán)禁超車，前后保持適當(dāng)車距。通向裝卸點(diǎn)的道路坡度較大時(shí) (大于 10％ )，不準(zhǔn)倒車行駛裝卸地點(diǎn)，以防發(fā)生意外。車輛要按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行維修、保養(yǎng)，保證其安全性。采取溜放方式調(diào)車時(shí)，必須有相應(yīng)的安全制動(dòng)措施。 (4)帶式輸送機(jī)不得運(yùn)送規(guī)定物料以外的其他物料及過長的材料和設(shè)備。 4．斜坡牽引手拉車運(yùn)輸?shù)陌踩芾? 斜坡牽引手拉車運(yùn)輸是在斜坡道的上部，用小卷揚(yáng)機(jī)或爬坡機(jī) (無極繩絞車 )的鋼絲繩牽引或下放裝有礦石的手拉 (推 )車，而手拉車的方向往往是靠駕車人扶把控制的。變坡點(diǎn)距卷揚(yáng)機(jī)要保持一定的距離，以滿足調(diào)車和安全的需要。重車提到坡頂，要待車停穩(wěn)后才能摘鉤。 為防止自溜運(yùn)輸中事故的發(fā)生，應(yīng)做好以下幾方面的工作： (1)溜槽的位置和結(jié)構(gòu)要合理選擇。 (3)放礦系統(tǒng)的操作室附近，要設(shè)安全信道，安全信道應(yīng)高出運(yùn)輸平硐，并避開放礦口，以防跑礦。嚴(yán)禁人員從下部進(jìn)入溜井。這樣會(huì)使露天礦場的周邊形成階梯狀的臺(tái)階，多個(gè)臺(tái)階組成的斜坡稱為露天礦邊幫即露天礦邊 坡。 需要指出的是，在一些采石場尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)采石場，往往是不分層的高臺(tái)階開采，作業(yè)環(huán)境極不安全，容易發(fā)生高處墜落、坍塌、物體打擊與爆破飛石等事故。邊坡破壞的形式主要有崩落、散落、傾倒坍塌和滑動(dòng)等。按照邊坡巖體的滑動(dòng)速度，邊坡巖體的滑動(dòng)破壞可分為四種類型： ① 蠕動(dòng)滑動(dòng)：邊坡巖體平均滑動(dòng)速度小于 10－ 5m／ s。 ④ 巨型滑落：滑落的巖體體積一般在 100萬立方米以上。工作平臺(tái)寬度取決于所采用的采掘運(yùn)輸設(shè)備的要求和爆堆的寬度。 3．選用合理的開采順序和推進(jìn)方向 在生產(chǎn)過程中要堅(jiān)持從上到下的開采順序，堅(jiān)持打下向孔或傾斜炮孔，杜絕在作業(yè)臺(tái)階底部進(jìn)行掏底開采，避免邊坡形成傘檐狀和空洞。露天礦有變形和滑動(dòng)跡象的礦山，必須設(shè)立專門觀測點(diǎn)，定期觀測記錄變化情況。 (2)邊坡巖體構(gòu)造和邊坡移動(dòng)的觀測 巖體構(gòu)造主要指斷層、較大的節(jié)理等結(jié)構(gòu)面。 (四 )邊坡穩(wěn)定性評(píng)定 根據(jù)檢測資料和分析結(jié)果得出被檢測邊坡屬于穩(wěn)定型邊坡或不穩(wěn)定型邊坡的結(jié)論。 (3)采用增大邊坡巖體強(qiáng)度和人工加固露天邊坡工程技術(shù) 普遍使用的方法有：擋土墻、抗滑樁、金屬錨桿、鋼 繩錨索以及壓力灌漿、噴射混凝土護(hù)坡和注漿防滲加固等。在具有較大張開裂隙的邊坡，該地降雨量又多，在這種情況下，除了開溝引水外，還必須對(duì)裂隙進(jìn)行必要的堵塞，深部宜用礫石或碎石充填，裂隙口宜用黏土密封。疏干系統(tǒng)的規(guī)模與欲疏干邊坡的規(guī)模有關(guān)，其效率與它穿過的巖體不連續(xù)面的數(shù)量有關(guān)。在巖質(zhì)邊坡中疏干井必須垂直于有水的結(jié)構(gòu) 面，以利于提高疏干效果。一個(gè)給定 的邊坡，通常只需要一個(gè)或兩個(gè)水源疏干巷道。錨頭在 錨桿 (索 )的外面，它的作用是給錨桿 (索 )施加作用力。它有三種不同的錨固方向，從圖 54(a)中可看出，當(dāng)錨桿垂直于弱面時(shí)，錨桿僅給弱面提供一個(gè)摩擦阻力 p。綜上所述，圖 54(a)、 (b)、 (d)的錨桿方向不可取。噴層的厚度一般約為 10cm。樁徑、樁的間距和插入滑動(dòng)面的深度，大多按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選取。 5．采用注漿法加固邊坡 它是在一定的壓力作用下通過注漿管，使?jié){液進(jìn)入邊坡巖體裂隙中。此外，還將產(chǎn)生更多的坡面松動(dòng)巖石 ，使設(shè)計(jì)的安全平臺(tái)變窄、失效或并段，使工作條件惡化。減震爆破是控制爆破中最經(jīng)濟(jì)的一種，因?yàn)樗s小了爆破孔距。 2．緩沖爆破 緩沖爆破是沿著預(yù)先設(shè)計(jì)的挖掘界限爆裂，但在主生產(chǎn)爆破孔爆破之后，起爆這些緩沖爆破孔。 3．預(yù)裂。 為了取得最佳的緩沖效果，全部緩沖爆破孔應(yīng)該同時(shí)起爆。減震爆破服從的一般法則是抵抗線不超過孔距，通常采用抵抗線與孔距之比為 。應(yīng)當(dāng)考慮大型爆破節(jié)省的資金與維護(hù)邊坡質(zhì)量花費(fèi)的資金之間的平衡，最后得到最好的解決方法是控制爆破的影響即采用控制爆破技術(shù)，以達(dá)到不損壞邊坡巖石的固有強(qiáng)度的目的。要使注漿能達(dá)到預(yù)期效果，注漿前必須準(zhǔn)確了解邊坡變形破壞的主滑面的深度及形狀，以便使注漿管下到滑面以下有利的位置。因此，該方法在國內(nèi)外露天礦邊坡加固工程中被廣泛的應(yīng)用。有 時(shí)也可以在噴射混凝土干料中加入鋼絲或玻璃纖維以提高其抗拉強(qiáng)度，這種混凝土叫鋼絲纖維補(bǔ)強(qiáng)混凝土。預(yù)應(yīng)力錨索的長度可達(dá)到數(shù)十米乃至近百米，因而適用于加固大型邊坡。 ， 此時(shí)錨桿的錨固力不僅給弱面提供一個(gè)摩擦阻力 pv，而且還提供向上抗滑力 ph，圖 54(c)所提供的抗滑力較圖 54(b)所提供的抗滑力更大。對(duì)于堅(jiān)硬而又較破碎的巖石，錨桿的預(yù)應(yīng)力可使錨桿孔圍巖產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而增大了 破碎巖塊間的摩擦阻力，提高了圍巖的抗剪強(qiáng)度。采用任何加固方法都要進(jìn)行工程與經(jīng)濟(jì)分析，以論證加固的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 垂直疏干井與水平疏干孔相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是它們可以在邊坡開挖前安裝并開始疏干。 (1)水平疏干孔 從邊坡打入水平或接近水平的疏干孔，對(duì)于降低裂 隙底部或潛在破壞面附近的水壓是有效的。對(duì)于地下水可采取疏干或降低水位，減少地下水的危害，這樣既可提高現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定性，又可使邊坡在保持同樣穩(wěn)定程度的情況下加大邊坡角。對(duì)采場邊坡和臺(tái)階比較普遍的爆破破壞形式是后沖爆破、頂部龜裂、坡面巖石松動(dòng)。 三、不穩(wěn)定邊坡的治理措施 (一 )邊坡治理措施的分類 不穩(wěn)定邊坡會(huì)給露天礦的生產(chǎn)帶來極大的危害，因此礦山機(jī)械應(yīng)十分重視不穩(wěn)定邊坡的監(jiān)控，并及時(shí)采取合理的工程技術(shù)措施，防止滑坡的發(fā)生，從而確保生產(chǎn)人員和設(shè)備的安全。邊坡移動(dòng)的觀測是指用儀器或簡易設(shè)備探測邊坡巖體的位移規(guī)律或其不穩(wěn)定性。 (一 )收集、整理基礎(chǔ)資料 主要收集的基礎(chǔ)資料包括：礦區(qū)工程地質(zhì)資料及有關(guān)圖件，如礦床地質(zhì)勘探報(bào)告、水文地質(zhì)資料、工程地質(zhì)資料。 4．合理進(jìn)行爆破作業(yè)，減少爆破震動(dòng)對(duì)邊坡的影響 由于爆破作業(yè)產(chǎn)生的地震可以使巖體的節(jié)理張開，因此在接近邊坡地段盡量 不采用大規(guī)模的齊發(fā)爆破，可以采用微差爆破、預(yù)裂爆破、減震爆破等控制爆破技術(shù)，并嚴(yán)格控制同時(shí)爆破的炸藥量。工作臺(tái)階坡面角的大小在各類礦上安全規(guī)程都作了詳細(xì)的規(guī)定。三個(gè)要素的綜合作用決定了一次邊坡破壞過程可能造成的危害。 ③ 快速滑動(dòng)：滑動(dòng)速度在 ／ s～ ／ s。 (2)楔體破壞 [圖 53(b)] 在邊坡巖體中有兩組或兩組以上結(jié)構(gòu)面與邊坡相交，將巖體相互交切成楔形體而發(fā)生破壞。 2．邊坡的特點(diǎn) 露天礦邊坡與其他一些工程邊坡，如鐵路、公路、水庫、水壩等形成的邊坡相比，有以下特點(diǎn)： (1)露天礦邊坡一般比較高，從幾十米到幾百米都有，走向長從幾百米到數(shù)公里，因而邊坡暴露的巖層多，邊坡各部分地質(zhì)條件差異大，變化復(fù) 雜。不同用途的臺(tái)階進(jìn)行組合形成了邊坡的結(jié)構(gòu)。在雨季應(yīng)減少溜井儲(chǔ)礦量。機(jī)動(dòng)車輛卸礦時(shí)，應(yīng)有專人指揮。 ～ 60176。 (9)鋼絲繩牽引手拉車上下時(shí)，不準(zhǔn)帶人。 (4)鋼絲繩牽引的速度要與駕車人行走的速度相適應(yīng)，一般不超過 1m／ s。 斜坡牽引手拉車運(yùn)輸應(yīng)注 意下列安全事項(xiàng)： (1)斜坡道的位置要合理選擇，坡度不宜過大，一般不超過 15176。堆料寬度應(yīng)比膠帶寬度小于至少 200mm。發(fā)生故障的線路，應(yīng)在故障區(qū)域兩端設(shè)停車信號(hào)，獨(dú)頭線路發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在進(jìn)車端設(shè)停車信號(hào)，在故障排除和停車信號(hào)撤除前禁止列車在故障線路區(qū)域運(yùn)行。 2．鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩芾? 鐵路運(yùn)輸中常見的事故有撞車、脫軌、道口肇事和由此而引起的人身傷害。裝車后挖掘機(jī)司機(jī)或指揮人員發(fā)出信號(hào)，汽車才能駛出裝車地點(diǎn)。霧天和煙塵彌漫影響能見度時(shí)，應(yīng)點(diǎn)亮前黃燈與標(biāo)志燈，并靠右側(cè)減速行駛，前后 車間距不得小于 30m。道路與鐵路交叉的道口宜采用正交叉形式，如受地形限制必須斜交時(shí)，其交角應(yīng)不小 于 45176。一些條件簡陋的小礦山常采用拖拉機(jī)、手扶拖拉機(jī)，甚至還用畜力車、人力車來運(yùn)輸。在采場內(nèi)和場面，則有用機(jī)動(dòng)車輛或其他運(yùn)輸設(shè)備來進(jìn)行運(yùn)輸。 鐵路運(yùn)輸在我國仍占 有較大比重。目前， 自 卸汽車和膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合運(yùn)輸方式，引起了人們的重視，并已推廣應(yīng)用。由此可見，露天礦運(yùn) 輸在露天開采中占有十分