露天采礦就是從敞露的采礦場(chǎng)采掘有用礦物。
機(jī)械開(kāi)采:開(kāi)采堅(jiān)硬礦巖,以深孔爆破,機(jī)械采掘?yàn)楂@取礦石的主要手段。
人工開(kāi)采:安委辦【2010】17號(hào)文明令禁止。
露天采礦場(chǎng)模擬面貌
1、封閉圈及露天礦山分類
封閉圈:露天采礦場(chǎng)地表的平面閉合曲線。
根據(jù)礦床埋藏的地形條件,依據(jù)露天開(kāi)采境界地表封閉圈,可分為山坡露天礦和凹陷露天礦。
凹陷露天礦----地表封閉圈以下。
山坡露天礦和凹陷露天礦示意圖
A——山坡露天礦,B——凹陷露天礦,1——地表封閉圈標(biāo)高
2、露天礦山構(gòu)成三要素
臺(tái)階:把礦巖劃分成一定厚度的水平分層,在開(kāi)采過(guò)程中各工作水平在空間上構(gòu)成了階梯狀。每個(gè)階梯稱為臺(tái)階,其高度成為臺(tái)階高度。
臺(tái)階坡面:臺(tái)階朝向采空區(qū)一側(cè)的傾斜面。傾斜面與水平面所夾角稱為臺(tái)階坡面角。
平臺(tái)(平盤(pán)):臺(tái)階的坡底線與坡頂線之間水平面上的空間。坡底線與坡頂線之間的寬度稱為平臺(tái)寬度,處在爆破、鏟裝和運(yùn)輸作業(yè)的平臺(tái)稱為工作平臺(tái);爆堆邊沿至坡頂線之間的寬度稱為工作平臺(tái)高度;用于阻截滑落的巖石的平臺(tái)稱為安全(清掃)平臺(tái)。
3、露天礦山的開(kāi)采工藝
露天礦山的開(kāi)采工藝相對(duì)簡(jiǎn)單,主要包括穿孔、爆破、采裝運(yùn)輸、排巖。
接下來(lái),我們就具體講講露天礦山的開(kāi)采工藝。
一、穿孔工作
穿孔工作是露天礦山開(kāi)采的首要工序,在整個(gè)露天開(kāi)采過(guò)程中,穿孔費(fèi)用約占其生產(chǎn)總費(fèi)用的10%-15%。
潛孔鉆機(jī)鉆孔角度變化范圍大,機(jī)械化程度高,減少了輔助作業(yè)時(shí)間,提高了鉆機(jī)的作業(yè)率,而且潛孔鉆機(jī)機(jī)動(dòng)靈活,設(shè)備重量輕,投資費(fèi)用低,特別是可以通過(guò)鉆鑿各種斜孔來(lái)控制礦石品位,能消除根底、減少大塊,提高爆破質(zhì)量。因此,潛孔鉆機(jī)目前在國(guó)內(nèi)外中小型礦山廣泛使用,適用于中硬礦巖穿孔。
2、牙輪鉆機(jī)
牙輪鉆機(jī)是在旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種近代新型鉆孔設(shè)備,具有穿孔效率高、作業(yè)成本低、機(jī)械化、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),適用于各種硬度的礦巖穿孔作業(yè),目前,已成為世界各國(guó)露天礦普遍使用的穿孔設(shè)備。
3、鑿巖臺(tái)車
鑿巖臺(tái)車是隨著采礦工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型鑿巖作業(yè)設(shè)備。它是將一臺(tái)或幾臺(tái)鑿巖機(jī)連同自動(dòng)推進(jìn)器一起安裝在特制的鉆臂或臺(tái)架上,并且有行走機(jī)構(gòu),使鑿巖機(jī)作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。
二、爆破工作
爆破工作的目的是破碎堅(jiān)硬的實(shí)體礦巖,為采裝工作提供塊度適宜的挖掘物。在露天開(kāi)采的總費(fèi)用中,爆破費(fèi)約占15%-20%。
1、淺孔爆破
淺孔爆破采用的炮孔直徑較小,一般為30-75毫米左右,炮孔深度一般在5米以下,有時(shí)可達(dá)8米左右,如用鑿巖臺(tái)車鉆孔,孔深還可增加。
淺孔爆破主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大的露天礦或采石場(chǎng)、硐石、隧道掘鑿、二次爆碎、新建露天礦山包處理、山坡露天單壁溝運(yùn)輸通路的形成及其它一些特殊爆破。
2、深孔爆破
深孔爆破就是用鉆孔設(shè)備鉆鑿較深的鉆孔,作為礦用炸藥的裝藥空間的爆破方法。露天礦的深孔爆破主要以臺(tái)階的生產(chǎn)爆破為主。
深孔爆破的鉆孔設(shè)備主要應(yīng)用潛孔鉆和牙輪鉆。其鉆孔可鉆垂直深孔,也可鉆傾斜炮孔。傾斜炮孔的裝藥較均勻,礦巖的爆破質(zhì)量較好,為采裝工作創(chuàng)造好的條件。
為減少地震效應(yīng)和提高爆破質(zhì)量,在一定條件下可采取大區(qū)微差爆破,炮孔中間隔裝藥或底部空氣間隔裝藥等措施,以便降低爆破成本,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
3、硐室爆破
硐室爆破是將比較多或大量炸藥,裝在爆破硐室巷道內(nèi)進(jìn)行爆破的方法。露天礦僅在基本建設(shè)時(shí)期和在特定條件下使用,采石場(chǎng)在有條件且在采礦需求量很大時(shí)采用。
4、多排孔微差爆破法
近年來(lái),隨著挖掘機(jī)斗容量和露天礦生產(chǎn)能力的急劇增加,要求露天礦的正常采掘爆破每次的爆破量也越來(lái)越多,為此,國(guó)內(nèi)外的露天開(kāi)采中廣泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差擠壓爆破等大規(guī)模的爆破方法。
多排孔微差爆破的優(yōu)點(diǎn):
一次爆破量大,減少爆破次數(shù)和避炮時(shí)間,提高采場(chǎng)設(shè)備的利用率
改善礦巖破碎質(zhì)量,其大塊率比單排孔爆破少40%-50%
提高穿孔設(shè)備效率約10%-15%,這是由于工作時(shí)間利用系數(shù)增加和穿孔設(shè)備和爆破后充區(qū)作業(yè)次數(shù)減少的緣故
5、多排孔微差擠壓爆破法
指工作面殘留有爆堆情況下的多排孔微差爆破。碴堆的存在,為擠壓創(chuàng)造了條件,一方面能延長(zhǎng)爆破的有效作用時(shí)間,改善炸藥能的利用和破碎效果;另一方面,能控制爆堆寬度,避免礦巖飛散。多排孔微差擠壓爆破微差間隔時(shí)間比普通微差爆破大30%~50%為宜,我國(guó)露天礦常常用50~100ms。
多排孔微差擠壓爆破的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)礦巖破碎效果更好。這主要是由于前面有渣堆阻擋,包括..排在內(nèi)的各排鉆孔都可以增大裝藥量,并在渣堆的擠壓下充分破碎;
(2)爆堆更集中。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。
多排孔微差擠壓爆破的缺點(diǎn)是:炸藥消耗量較大;工作平臺(tái)要求更寬,以便容納碴堆;爆堆高度較大,可能影響挖掘機(jī)作業(yè)的安全。
三、臨近邊坡的爆破措施
隨著露天礦向下延伸,邊坡穩(wěn)定問(wèn)題日益突出。為了保護(hù)邊坡,臨近邊坡的爆破要嚴(yán)格控制。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn),主要措施是采用微差爆破、預(yù)裂爆破和光面爆破。
1、采用微差爆破減少震動(dòng)
微差爆破的主要作用之一是可以減少爆破的地震效應(yīng)。為了充分發(fā)揮微差爆破的減震作用,關(guān)鍵是設(shè)法增加爆破的段數(shù)和控制微差間隔時(shí)間。
2、采用預(yù)裂爆破隔離邊坡
臨近邊坡的預(yù)裂爆破,就是沿邊坡界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔,每孔裝入少量炸藥,在采掘帶未爆破之前先行起爆,從而獲得一條有一定寬度并貫穿各鉆孔的裂縫。由于有這條預(yù)裂縫將采掘帶和邊坡分離開(kāi)來(lái),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(guò)它的地震波大為減弱,從而保護(hù)了邊坡。
3、采用光面爆破保護(hù)邊坡
臨近邊坡的光面爆破,就是沿邊界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔,孔內(nèi)裝入少量炸藥,在采掘鉆孔爆破之后再進(jìn)行爆破,從而沿密集鉆孔形成平行的巖壁。光面爆破不同于預(yù)裂爆破的地方主要在起爆時(shí)間上。光面炮孔的起爆要遲于前幾排采掘鉆孔,通常滯后50~75ms。
除此之外,還有一種措施是,控制.后幾排鉆孔的爆破。臨近邊坡的.后幾排鉆孔的藥量、抵抗線都要減少,稱之為“緩沖爆破”,可以減少鉆孔爆破對(duì)邊坡的破壞。
四、采裝與運(yùn)輸
采裝作業(yè)是使用裝載機(jī)械將礦巖直接從地下或爆堆中挖掘出來(lái),并裝入運(yùn)輸機(jī)械的車廂內(nèi)或直接卸到指定的地點(diǎn)。它是露天開(kāi)采過(guò)程的中心環(huán)節(jié),其他生產(chǎn)工藝如穿爆、運(yùn)輸?shù)榷际菫椴裳b而服務(wù)的。
主要采裝設(shè)備:挖掘機(jī)、索斗鏟、液壓鏟和輪胎式前裝機(jī)。
在露天礦開(kāi)采過(guò)程中,礦山運(yùn)輸?shù)幕窘ㄔO(shè)投資約占礦山基建總投資額的60%,運(yùn)輸成本和勞動(dòng)量分別占礦石總成本和總勞動(dòng)量的一半以上,由此可見(jiàn)運(yùn)輸在露天礦開(kāi)采中的重要地位。
采裝與運(yùn)輸密不可分,兩者相互影響、相互制約。目前采裝運(yùn)輸工藝的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在采運(yùn)設(shè)備的大型化,采裝與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的一體化與連續(xù)化,以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。
排巖是運(yùn)輸終端的作業(yè),將剝離下的表土和廢石運(yùn)輸?shù)綇U石場(chǎng)進(jìn)行排棄。
六、排土場(chǎng)
排土場(chǎng)(廢石場(chǎng)):堆放剝離物的場(chǎng)所,指礦山采礦排棄物集中排放的場(chǎng)所。
排土場(chǎng)根據(jù)排土工藝主要分為:公路運(yùn)輸排土場(chǎng)、鐵路運(yùn)輸排土場(chǎng)、膠帶運(yùn)輸排土場(chǎng)和水力運(yùn)輸排土場(chǎng)。
山坡露天礦----地表封閉圈以上;
1、潛孔鉆機(jī)
爆破質(zhì)量的好壞,不僅直接影響采裝、運(yùn)輸、粗碎等設(shè)備效率,而且影響礦山總成本。
提高采裝、運(yùn)輸設(shè)備效率約10%-15%。
露天礦山運(yùn)輸方式:汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、斜坡箕斗提升運(yùn)輸以及聯(lián)合運(yùn)輸方式,其中自卸汽車運(yùn)輸.普遍。
五、排巖
排巖工藝:鐵路運(yùn)輸排巖、公路運(yùn)輸排巖、膠帶運(yùn)輸排巖
排土場(chǎng)根據(jù)堆置順序可分為:?jiǎn)闻_(tái)階排土場(chǎng)、覆蓋式多臺(tái)階排土場(chǎng)、壓坡腳式多臺(tái)階排土場(chǎng)。