露天礦山開采基本知識及大型露天礦相關(guān)開采設(shè)計
露天開采是在一定范圍內(nèi)敞露的空間里，將掩蓋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。
一基本述語：
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（excavation 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。(Bl—4中的AB)。
② 開段溝…建立第一條工作線（初始臺階）見圖l—4中的CD。
按斷面形狀分：整斷面（1－5 a），單側(cè)溝（1－5 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。
一編制采掘意義： ➤ 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)。
➤ 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)： 采掘計劃可分為兩種：
➤ 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。
➤ 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，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：
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。
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)。
1、采掘水平分層平面
以地質(zhì)分層平面圖為基礎(chǔ)編制而成的，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)。
2、采礦場年末開采綜合平面
以采掘水平分層平面圖為基礎(chǔ)編制而成的。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。
3、產(chǎn)量逐年發(fā)展圖表
在采掘進度表編制完成的基礎(chǔ)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。
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。
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，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：
➤ 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。
➤ 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(fēng)化帶邊坡、破碎帶邊坡和軟弱夾層邊坡，采取錨噴、漿砌、噴射混凝土等方法予以加固。
➤ 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。
➤ 低壓回路停電的安全措施：
（1）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。
（2）工作前必須驗電。
（3）根據(jù)需要采取其他安全措施。
停電更換保險器后，恢復(fù)操作時，應(yīng)戴手套和護目眼鏡。
➤ 安全距離的要求：低壓架空線路與建筑物等最小距離。
架空電力線路保護區(qū)為導(dǎo)線邊線在最大計算風(fēng)偏后的水平距離和風(fēng)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。1～10kv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3～10kv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》（GB16423-2006）的要求。
導(dǎo)線至地面或水面的最小距離（m）
邊導(dǎo)線至建筑物的的最小距離
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。
➤ 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(xué)習(xí)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》（GB8196—87）；《固定式工業(yè)防護欄桿安全技術(shù)條件》（GB4053.3—93）。
➤ 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3～5‰的坡度，利于排水；道路設(shè)置縱向排水溝及橫向涵洞排水。
➤ 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塵環(huán)節(jié)：
（1）鉆機選用帶有捕塵裝置的潛孔鉆，鉆孔時加強通風(fēng)、噴水等防塵措施；
（2）公路上應(yīng)經(jīng)常灑水，以減輕汽車運輸時的揚塵；
（3）爆破后人員不得立即進入爆區(qū)，待粉塵自然消散后方可入場，以減輕粉塵的影響；
（4）定期進行工作場所空氣中的粉塵濃度檢測，保證工作場所空氣中的粉塵濃度符合《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值》中的規(guī)定；
（5）為采場作業(yè)人員配備個體防護用品，并定期進行全員健康檢查。
➤ 噪聲控制措施
為了控制噪聲污染，設(shè)計中盡可能選用低噪聲設(shè)備；在空壓機、鉆機等高噪聲氣動設(shè)備上加裝消音器；在高噪聲場所要求工人配備隔聲耳罩等個人防護用品，以減輕噪聲對工人的影響。
➤ 爆破安全措施
（1）在進行爆破作業(yè)時必須嚴格執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》，視爆破方法、規(guī)模、地形特征，根據(jù)爆破安全規(guī)程按爆破地震安全距離、爆破沖擊波安全距離和個別飛散物安全距離要求劃定爆破危險區(qū)邊界，設(shè)置安全警示標志，做好警戒工作，確保人員和財產(chǎn)安全。
（2）每次爆破必須有經(jīng)批準的爆破設(shè)計。爆破后須經(jīng)安全人員認真檢查工作面安全情況，確認爆破地點安全后才準恢復(fù)作業(yè)。
（3）從事爆破作業(yè)的人員必須受過爆破技術(shù)培訓(xùn)，熟悉爆破器材性能、操作方法和安全規(guī)程，并持證上崗。
（4）在黃昏、大霧、雷雨天嚴禁進行爆破作業(yè)。
（5）臨近最終邊邦的爆破，用控制爆破以保持巖體的完整性和邊邦的穩(wěn)定性。
