露天开采技术的现状及发展方向.doc

矿床开采分为露天开采、地下开采和海洋开采。根据露天开采所使用的采掘工具和采运设备的不同，又分为机械开采、人工开采、水力开采和挖掘船开采。金属非金属露天矿山是指开采金属矿石、放射性矿石以及作为化工原料、饰面建筑材料、建筑材料、辅助原料、耐火材料及其他非金属矿物（煤炭除外）的露天矿山。 目前，我国生产铁矿石近2．5亿吨，其中约75％是用露天开采的。有色金属矿山露天开采的约占50％。而冶金辅助原料矿山和建筑材料矿山全部采用露天开采。近年来，国外露天开采的比例也在增加，如在美国，铁矿石露天开采占90％，有色金属矿露天开采占88。 第一节 露天开采概述 一、露天开采的特点 露天开采与地下开采相比，有以下优点 （1）受开采空间限制小，可采用大型机械设备，有利于实现自动化生产，大大提高了 开采强度和矿石产量。例如，目前世界上最大的露天铁矿年产量已超过6000万吨。 （2）资源回收率高。一般矿石损失率为3％～5％，贫化率为5％～8％。 （3）劳动生产率高。露天开采因为作业条件好，机械化程度高，所以劳动生产率比地下开采低品位矿石的劳动生产率高。 （4）生产成本低。露天开采的成本一般比地下开采的成本低50％～75％，因而有利于大规模开采低品位矿石。 （5） 开采条件好，作业场所比较安全。 （6）建设速度快，单位矿石基建投资较低。我国大中型露天矿基建一般3～4年，而大型的地下矿基建时间要7～10年。一般大型露无矿单位矿石基建投资比地下矿要低1～3倍。 露天开采的主要缺点有 （1）占用土地多，地表被破坏，环境受到污染。 （2）受气候因素影响大。如严寒、冰雪、酷热和暴雨等对露天开采有一定影响。 （3）对矿床的埋藏条件要求严格。在埋藏较深的矿床，露天开采范围受到限制。 二、露天开采技术的现状及发展方向 我国现有生产露天矿采用的开采程序都比较单一，主要采用缓工作帮、全境界开采方 式。铁矿和煤矿绝大多数采用工作线呈平行走向分布，垂直走向推进的纵向开采方式，少数露天铁矿采用工作线沿走向推进横向开采方式；有色矿山采用部分纵向开采，部分横向开采方式；少数金属露天矿采用分期开采和分区开采。 露天矿开拓的核心问题是运输方式。目前采用的开拓方法主要有铁路运输、公路运输。铁路与公路联合运输、平酮溜井、汽车箕斗联合运输、汽车破碎机带式输送机运输等。 穿孔是坚硬矿岩露天矿的主要生产环节之一。目前我国金属矿山主要采用孔径 250mm的牙轮钻和孔径200mm的潜孔钻，部分矿山使用孔径310mm的牙轮钻和孔径250mm的潜孔钻。在矿岩硬度比较大的露天矿，有用牙轮钻更新现有潜孔钻的趋势。 在我国露天开采的铁矿石、有色金属矿石和冶金辅助原料矿石的发展较快，化工及建 材系统多数属中小型露天矿。近年来，我国露天矿在爆破技术和新型炸药研制方面取得较大进展。在爆破技术方面推广应用大区微差爆破、压碴爆破、减震爆破和光面爆破。在露天矿基建剥离时，成功地进行了万吨级大爆破和数十次百吨级和千吨级的大爆破，掌握了在各种复杂条件下进行松动爆破、抛掷爆破及定向爆破的技术。在炸药加工方面，成功研制出了多种铵油炸药、多孔粒状铵油炸药、乳化炸药和防水浆状炸药。 我国大、中、小型露天矿一般采用1～4.6m3挖掘机进行采装。这种挖掘机对大型露天矿来说，规格小，效率低，全年效率一般为100～120万吨。目前少数大型露天矿采用6m3和7.6m3挖掘机装载，全年效率可达400万吨左右。 露天矿铁路运输采用重80吨、100吨和150吨的电机车和载重60吨的翻斗车。汽车运输一般使用载重20～40吨级的自卸汽车。少数矿山使用了100吨级的电动轮汽车，个别矿山还引进了170吨的载重汽车。 我国今后露天开采技术的发展方向是开采规模大型化、工艺设备大型化、工艺连续化 和半连续化、开拓方式多样化和强化开采，并且扩大电子计算机、系统工程等学科在露天矿设计、规划和生产中的应用，便于选择最优方案，并使生产管理现代化。 三、露天矿台阶构成要素 根据矿床埋藏的地形条件，露天矿分为山坡露天矿和凹陷露天矿。它们是以露天开采 境界封闭圈划分的。封闭圈以上为山坡露天矿，封闭圈以下为凹陷露天矿。露天开采所形成的采坑、台阶和露天沟道的总和称为采矿场。 露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立剥离和采矿作业的单元体。台阶构成要素如图5–1所示。 台阶朝向采空区一侧的倾斜面叫台阶坡面。它与水平面的夹角叫台阶坡面角（见图5–1中的3和a）。 台阶上部平台与坡面的交线叫坡顶线（见图5–1中的4）。 台阶下部平台与坡面的交线叫坡底线（见图5–1中的5）。 台阶上部平台与下部平台间的垂线高度叫台阶高度（见图5–1中的h）。 开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺序开采，每一个条带叫做采掘带。各台阶上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的上部平盘同时又是其上一个台阶的下部平盘。台阶的命名，通常是用开采该台阶的下部平盘（即装运设备站平盘）的标高表示，故常把台阶叫某水平。 四、露天矿采场构成要素 露天矿采场构成要素如图5–2所示。由结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟组成的露天采场的四周表面称为露天矿场的非工作帮或最终边帮（见图5–2中的AC、BF）。位于矿体下盘一侧的边帮叫做底帮，位于矿体上盘一侧的边帮叫做顶帮，位于矿体走向两端的边帮叫做端帮。 正在进行开采和将要进行开采的台阶所组成的边帮叫露天矿场的工作帮（见图5–2中 的DF）。工作帮的位置是不固定的，它随开采工作的进行而不断改变。 通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面，叫做露 天矿场的非工作帮坡面或最终帮坡面（见图5–2中的AG、BH）。该帮坡面是代表露天矿场边帮的最终位置，在分析研究问题时，用它代替边帮的实际折线可使问题简化并保证足够的精确性。最终边帮坡面与水平面的夹角叫做最终帮坡角或最终坡面角（见图5–2中的β、γ）。 通过工作帮最上一个台阶坡底线与最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面，叫做工作 帮坡面（图5–2中的DF）。工作帮坡面与水平的夹角叫做工作帮坡角（见图5–2中的φ）。 工作帮的水平部分叫做工作平盘（见图5–2中的1）。即台阶构成要素中的上部平盘和下部 平盘，它是作为安装设备进行穿孔爆破、采装和运输工作的场地。 最终帮坡角和工作帮坡角在露天矿设计和生产中有十分重要的意义，其大小直接影响 露天开采境界和露天矿的生产能力。 最终帮坡面与地表的交接线为露天矿场的上部最终境界线（见图5–2中的A、B点）。 最终帮坡面与露天矿场底平面的交线为下部最终境界线（见图5–2中的G、H点）。上部最终境界线所在水平与下部最终境界线所在水平的垂直高度为露天矿场的最终深度。 非工作帮上的平台，按其用途不同可分为安全平台、运输平台和清扫平台。 安全平台（见图5–2中的2）是用作缓冲和阻截滑落的岩石，同时还用作减缓最终帮坡角，以保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全。宽度一般为台阶高度的l／3。 运输平台（见图5–2中的3）是作为工作台阶与出入沟之间的运输联系的通路。它设在与出人沟同侧的非工作帮和帮沟上，其宽度由所采用的运输方式和线路数目决定。 清扫平台（见图5–2中的4）是用作阻截滑落的岩石，并用清扫设备进行清扫。它又起安全平台的作用。每隔2～3个台阶在四周的边帮上设一清扫平台，其宽度依所采用的清扫设备而定。 在凹陷露天矿，由上而下进行掘沟、剥离和采矿工作。从上部工作水平依次的推进到境界，下部水平依次地开拓和准备出来，旧的工作水平依次不断结束，新的水平陆续投产，这是露天矿在整个开采期间的客观规律。掘沟、剥离和采矿三者之间的关系是相互依存和相互制约的。为了保证露天矿正常持续生产，它们在时间和空间上必须保持一定的超前关系，必须遵循“采剥并举、剥离先行”的方针组织生产。否则露天矿的正常生产秩序必然遭到破坏，造成采剥失调，剥离欠量，掘沟落后，生产下降的被动局面。这在一些露天矿中有着深刻的教训。因此在矿山生产中必须有计划的组织好各项矿山工程的进行。 五、露天矿山剥采比 露天开采与地下开采相比，重要特点之一是要进行大量的剥离。为了采出矿石，需要剥离一定数量的岩石。剥离的岩石量与采出矿石量之比，即每采一吨矿石所需剥离的岩石量叫做剥采比。其单位可用吨／吨、立方米／立方米（或吨／立方米）表示。剥采比在露天开采设计、采掘计划编制以及指导日常矿山采剥生产中是一个重要的参数。 露天矿设计和生产中常用的剥采比有平均剥采比、分层剥采比、生产剥采比、境界剥采比、经济合理剥采比等。 在露天矿开采设计中，通常采用境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则来确定露天矿合理开采的深度（平均剥采比也不应大于经济合理剥采比）。 六、露天矿山的主要安全问题 露天矿的安全技术是用来研究露天开采过程中造成伤亡的不安全因素及其控制措施。在设计生产过程中的开拓、采矿、机械设备和各种工艺流程的同时，就要采取确保安全生产的各项措施。 露天矿的主要安全问题有以下几方面。 （1）爆破作业安全问题 爆破作业中有较多的不安全因素，包括爆破准备、药包加工、装药、起爆、爆后检查等。爆破地震波、冲击波、飞石可对人及建筑物产生危害，早爆和盲炮处理可引起大的安全事故。 （2）机械运行的安全问题 在穿孔机，潜孔钻、牙轮钻行走作业时，由于露天作业条件恶劣可引发各种安全事故。电铲作业时机械室内、电铲作业范围内、电铲向汽车装载时，以及电铲作业台阶岩块悬浮倒挂、盲炮等都存在不安全因素。 （3）交通运输的安全问题 露天矿铁路运输中撞车、脱轨、道口肇事、线路弯曲、下 沉，行驶过程的制动、调车时的摘挂车可引发事故。矿用汽车运输作业时的制动失灵、夜间照明不良、路况不好、行驶过程中翻斗自起等均可导致事故。露天矿带式运输作业中，由于保护罩安装不当，人员靠近胶带行走引起伤人等。 （4）露天矿山用电安全问题 露天矿使用的三相交流电、采场移动设备的高压胶缆， 各种接地保护失灵、各类电气设备的安装检修都存在不安全因素。 （5）边坡稳定及防排水的安全问题 露天矿边坡的滚石、塌方、滑坡等事故对矿山生产及机械设备、人身安全危害极大，凹陷露天矿由于暴雨等灾害性气候可引起采场淹没。 （6）阶段构成的安全问题 由于露天矿阶段构成要素在设计和生产中选择不当，边坡 存在安全隐患和引发事故。因此，露天矿阶段高度、工作阶段坡面角、非工作阶段的最终坡面角和最小工作平台宽度等应严格按照有关规定和设计的要求执行。 七、露天开采矿山安全生产的基本条件 （1）工作帮和非工作帮的边坡角、台阶高度、平台宽度及台阶坡面角应符合安全规程 的要求，影响边坡的滑体采取了有效的措施。 （2）采矿方法和开采顺序合理，并符合安全规程的要求。 （3）采矿、铲装、运输设备的安全防护装置和信号装置齐全。 （4）爆破安全距离符合爆破安全规程的要求，采场避炮设施安全可靠。 （5）有防排水、防尘供水系统，各产尘点防尘措施及装备安装齐全、可靠。 （6）供电、照明、通讯系统及避雷装置安全可靠。 （7）按规定选择电气设备、仪器仪表，其安装和保护装置符合要求并安全可靠。 （8）尾矿和排土场的设置符合安全规程的要求。 （9）按规定建立矿山救护组织，配备救护器材，制定事故应急救援预案。 （11）对开采中产生的噪声、振动、有毒有害物质等有预防安全措施。 （12）水文、地质及有关图纸等技术资料齐全。 （12）安全生产规章制度健全，按要求设置安全管理机构，配置安全管理人员，对特 种作业人员按规定进行教育、培训与考核。 第二节 露天开采生产工艺及安全管理 一、露天矿床开拓 露天矿床开拓就是建立地面与露天采场各工作水平之间的运输通道（即出人沟或井巷），以保证露天采场正常的运输联系，及时准备出新水平。 露天矿床开拓与运输方式有密切的关系。开拓方式的选择正确与否直接影响矿山基建工程量、基建投资、投产与达产时间、矿山生产能力、生产成本等重要指标。 露天矿开拓运输方式可分为公路运输开拓、铁路运输开拓、公路－铁路联合运输开拓。公路（或窄轨铁路）－斜坡提升联合运输开拓、公路（或窄轨铁路）－平硐溜井联合运输开拓、公路－破碎站－胶带机联合运输开拓、自溜－斜坡卷扬提升运输开拓七种。 1．公路运输开拓 其主要特点由于路线坡度大，转弯半径小，因而线路工程量少，基建时间短，基建投资少；便于采用分散排土场；机动性灵活，适应性强，可提高挖掘机效率20％～30（与机车运输相比）；深凹露天矿可减少基建剥离量和扩帮量。但燃油和轮胎消耗量大，设备利用率低，运输成本高，经济运距短；汽车排出的废气污染环境（比铁路运输）较严重。 适用条件地形条件和矿体产状复杂，矿点多而且分散的矿床；矿体薄、倾角缓，需要分采分运的矿体；用陡帮开采工艺；运距不长，一般在3km内，但对采用电动轮自卸。汽车的大型露天矿，其合理运距可适当加大。不适用泥质、多水和全松散沙层的露天矿，也不适于多雨或水文地质条件复杂，而且疏干效果不好，含泥量高的露天矿。 2．铁路运输开拓 其主要特点运输量大；线路工程量大，基建投资多，基建时间长；采场和剥离物排弃场移道工作量大；由于线路坡度小（比汽车公路），因此，采深受限制，一般为200～250m；经济合理运距长，一般在 4km以上。 适用条件准轨铁路适用于地形和矿体产状简单的大型露天矿；窄轨铁路适用于地形简单，比高较小的中、小型露天矿。 3．公路－铁路联合运输开拓 其主要特点充分发挥公路运输和铁路运输各自的优点。 适用条件走向长、宽度和垂深均较大的深凹露天矿。其浅部用铁路运输，深部用公路运输；上部露天地形复杂，比高较大，中部露天采场较宽广，地形允许布置准轨铁路线，深部露天采场尺寸较窄小且高差大的露天矿。其上部及深部用公路运输，中部用铁路运输。地表地形平缓、平面尺寸很大的大型深凹露天矿，如山坡部分比高在200m以内，可优先考虑外部堑沟的公路－铁路联合运输。 4．公路（或窄轨铁路）－斜坡提升联合运输开拓 其主要特点用斜坡矿车组时，设备简单；修筑斜坡道工程量少，基建时间短，易投资；缺点是人工摘挂钩，劳动强度大，不安全，劳动生产率低。用斜坡箕斗时，斜坡道倾角大于串车提升的倾角；运距短，运输设备少；提升量大，设备维修方便；比矿车组提升耗电省，但运输环节多，矿岩需经转载，要设置装载栈桥。 适用条件用斜坡矿车组时，地形比高在100rn左右的中、小型露天矿，其提升量为单端提升＜15万吨/a，双端提升＜30万吨/a；斜坡道倾角在7～25范围内。用斜坡箕斗时，适用于大、中型山坡和深凹露天矿；斜坡道坡度一般在30以下；山坡露天矿不能用平硐溜井运输时才采用。 5．公路（或窄轨铁路）－平硐溜井联合运输开拓 其主要特点利用矿岩自重向下溜放，可减少运输设备和运输线路工程量；可缩短运距，使矿石生产成本低，经济效果好；溜井平硐基建工程量大，施工工期较长。 适用条件比高较大的高山型矿床，一般要求比高大于120m，地形坡度小于30；溜井一般只适用于溜放矿石，只有当废石不能直接运往排弃场或成本高，且岩性较好时，才用溜井溜放岩石；一个溜井一般只适用于溜放一种矿石，多品级矿山应有专用溜井；如果矿石粘结性大，在溜井放矿中易产生堵塞或矿石易碎，溜放中产生大量矿粉，严重降低矿石价值时，则不宜用平硐溜井运输。 6．公路－破碎站－胶带机联合运输开拓 其主要特点生产能力大；能克服较大的地形高差；矿岩运费低于单一汽车运输的运费。 适用条件运量较大，运距较长，垂深较深和服务年限较长的大型或特大型露天矿， －般当矿石量超过1000万吨/a较适合；一般不适于开采深度小于100m的露天矿。 7．自溜－斜坡卷扬提升运输开拓 其主要特点设备简单；基建工程量小，基建时间短、投资少，投产快；劳动生产率低。但运量小。 适用条件地形高差大、复杂、不适用于展线且采矿场标高高于卸矿点的露天矿；也 不适用于大、中型露天矿。 二、露天矿的开采方式及安全问题 露天矿的开采方式是指在露天矿合理的大境界（或最终境界）范围内，采剥顺序在时 间。空间条件的发展变化形式。我国露天矿（特别是金属露天矿）的开采方式随开采设备 技术的发展而不断改革。20世纪50年代一般采用全境界（不分期）开采方式，存在建设周期长、投资大等弊端。60～70年代，凡具备条件的矿山普遍采用分期开采方式。这样矿山可由小到大、先富后贫、先易后难，并使矿山初期建设速度加快，经济效益明显改善，由于矿山在过渡期剥离洪峰值往往很高，导致矿山设备、供电、人员及成本陡增，给生产管理带来很多不利因素。70年代以后，设计和可行性研究中提出了在分期过渡开采采用陡帮扩帮新工艺和扩帮开采（多分期开采）新工艺。这样进一步解决了分期过渡开采特别是全境界开采方式中存在的一些弊端。 找国金属露天矿开采方式大体分为全境界（不分期）开采方式和分期开采方式两大 类。而分期开采又分为分期过渡开采（分期时间长）扩帮开采（或称分期开采，其分期时间短）和分区开采。 分期开采的主要安全问题如下。 （1）安全平台宽度 安全平台宽度不宜过窄，一般留有15～25m为宜。 （2）接滚石平台 当采用陡帮扩帮作业时，一般每隔60～90m高度应布置一个接滚石平台。其宽度为20～25m，以防止扩帮滚石威胁下部正常采剥作业。 （3）分区扩帮 扩帮剥离与正常剥离应分区作业，如在同一区段应交错作业，根据扩帮高度大小不同，水平错开距离一般应大于200m。 （4）定向爆破 扩帮采用定向爆破，使爆破方向不转向采空区一侧，以防止扩帮爆破滚石威胁下部正常采剥作业安全。严禁两个相临的组合台阶同时进行爆破。 （5）保证运输作业安全 陡帮采剥阶段，如上部扩帮作业，不允许有运输设备通过。 （6）辅助设备 设计应考虑配备必要的辅助设备，如前装机、推土机等，用于扩帮作业的辅助作业，清理道路边坡碎石等。 （7）要制定科学的生产管理制度和必要的安全规程。 三、 穿孔工作及安全管理 穿孔工作是露天矿山开采的首要工序，其工作好坏，直接影响矿山的爆破、采装和运输工作。在整个露天开采过程中，穿孔费用约占生产总费用的10％～15％。穿孔工作－直是我国露天开采工作的薄弱环节，自从20世纪60年代末开始使用牙轮钻以后，穿孔工作才获得了新的进展。在国外，绝大部分露天矿山广泛使用牙轮钻。在我国，目前露天开采中使用的穿孔设备主要有牙轮钻、潜孔钻、钢绳冲击式穿孔机、凿岩台车等，其中牙轮钻使用最广，潜孔钻机次之，钢绳冲击式穿孔机已逐渐淘汰，凿岩台车在某些特定条件下使用。 （一）穿孔设备 1．牙轮钻机 牙轮钻机具有穿孔效率高，作业成本低，机械化、自动化程度高，适应各种硬度的矿岩穿孔作业等优点，已成为当今世界各国露天矿普遍使用的最先进的穿孔设备。我国目前定型生产KY–3 10、KY–250型牙轮钻机。在选用牙轮钻机时，大型、特大型露天矿一般选用孔径310～380ｍｍ的牙轮钻，中型露天矿一般选用孔径250mm的牙轮钻。 牙轮钻的穿孔原理，主要是通过其回转机构和推压机构使钻具连续回转并对其施加轴向压力，以动压和强大的静压形式破坏岩石。同时，利用压缩空气排除岩粉，从而形成炮孔。目前国内外普遍使用三牙轮钻头。牙轮钻头的主要部件是牙爪和牙轮。 2．潜孔钻机 潜孔钻机具有机动灵活，设备重量较轻，价格低，穿孔角度变化范围大等优点。但穿孔效率不如牙轮钻机。它是中小型露大矿主要穿孔设备，适用于中硬矿岩穿孔。我国已定性生产KQ–150、KQ–200、KQ–250型潜孔钻机。孔径150～200mm潜孔钻机一般用于中小型露天矿，孔径250mm潜孔钻机一般用于大中型露天矿。 潜孔钻机的穿孔原理是把冲击器和钻头潜人孔底的一种凿岩方式。随着孔深的增加，冲击器和钻头也随之向孔底推进，钻进过程中，在安装于机架上的回转机构带动下，使冲击器和钻头连续回转，与此同时，压气由供风接头进人钻杆，推动冲击器活塞反复冲击钻头，将岩体破碎成孔，并用压气和从冲击器排除的废气，将凿下的岩粉从孔底沿着孔壁吹至地面。因此，在潜孔钻机凿岩时，冲击、回转、推进和排粉等过程是同时完成的。 潜孔钻机一般由以下几部分组成钻具、接杆机构、回转供风机构、钻架起落机构、提升推进机构、送杆机构、动力及操作系统、除尘系统。 潜孔钻机机构简单，穿孔速度较快，设备价格较低。所以，潜孔钻机在我国中小型露天矿山的使用，目前占绝对优势，而且将继续发展下去。 （二）穿孔工作的安全管理 （1）穿孔作业操作人员必须了解钻机性能，熟练操作程序，并严格执行钻机的安全技术操纵规程。 （2）钻机移动时，机下应有人引导和监护。钻机不宜在坡度超度15的坡面上行走；如超过15，必须放下钻架，并采取防倾覆措施。行走时，司机应先鸣喇叭，履带前后不准站人，不准90急转弯或在松软地面行走，通过高、低压线路时应保持足够安全距离。钻机不应长时间在斜坡上停留，没有充足的照明，夜间不得短距离行走。 （3）钻机稳机时，应保持与台阶坡顶线足够的安全距离，台车为1m，牙轮钻、潜孔钻、钢绳冲击钻为2．5m。禁止千斤顶下垫块石。并确保台阶坡面的稳定。钻机作业时，严禁非操作人员在钻机周围停留。牙轮钻机严禁套孔和打斜孔。严禁钻机与下部台阶接近边缘的电铲同时作业。钻机作业时平台上禁止站人。钻机长时问停机，应切断机上电源。 （4）移动电缆和停切送电源时，应严格穿戴好高压绝缘手套和绝缘鞋，使用符合要求的电缆钩；电缆必须跨越公路时，必须埋设在地下。钻机发生接地故障时，必须立即停机，同时严禁任何人上、下钻机。打雷暴雨、大雪天气或大风天气，不允许上钻架顶部作业。严禁双层作业。高空作业时必须系好安全带。 四、爆破工作及安全管理 爆破工作是露天矿山开采工作的又一重要工序，其目的是为采装、运输和破碎提供矿岩。矿山爆破费用一般约占矿石总成本的15％～20％。因此，爆破工作的好坏，不但直接影响采装，运输和粗破碎的设备效率，而且影响矿山总成本。 （一）露人开采中使用的爆破方法 1．浅眼爆破法 适用于小型矿山、山头或平台局部采掘及二次破碎等。 2．深孔爆破法 是最常用的爆破方法，根据起爆顺序的不同，又分为齐发爆破、秒差爆破和微差爆破等。 3．硐室爆破法 适用于基建和在特殊情况下。 4．药壶爆破法 在穿孔工作困难的情况下将深孔孔底用药壶法扩孔。 5．外复爆破法 用于二次破碎和根底处理等。对于大块的二次破碎，国内外有使用碎石机完成的。 6．多排孔微差爆破法 近年来，随着挖掘机斗容量和露天矿生产能力的急剧增大，要求露天矿的正常采掘爆 破每次的爆破量也越来越多。为此，国内外的露天开采中广泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差挤压爆破等大规模的爆破方法。由过去每次仅1～2排、40～50个炮孔，爆破矿岩量 4～5万吨，发展到每次爆破 5～10排、200～300个炮孔，爆破矿岩 30～50万吨。多排孔微差爆破法是排数4～6排或更多的微差爆破。这种爆破方法一次爆破量大，矿岩破碎效果好，常用的微差间隔时间是25～50ms。起爆顺序多种多样，常见的有依次逐排爆＼斜线起爆、波行起爆。堑沟掘进常用中问掏槽起爆。 多排孔微差爆破的优点是。 （1）一次爆破量大，减少爆破次数和避炮时间，提高采场设备的利用率； （2）改善矿岩破碎质量，其大块率比单排孔爆破少40％～50％； （3）提高穿孔设备效率约10％～15％。这是由于工作时间利用系数增加和穿孔设备在爆破后冲区作业次数减少的缘故； （4）提高采装、运输设备效率约10％～15％。 7．多排孔微差挤压爆破法 指工作面残留有爆堆情况下的多排孔微差爆破。碴堆的存在，为挤压创造了条件，一方面能延长爆破的有效作用时间，改善炸药能的利用和破碎效果；另一方面，能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。多排孔微差挤压爆破微差间隔时间比普通微差爆破大30％～50为宜，我国露天矿常常用50～100ms。 相对于多排孔微差爆破而言，多排孔微差挤压爆破的优点是 （1）矿岩破碎效果更好。这主要是由于前面有渣堆阻挡，包括第一排在内的各排钻孔都可以增大装药量，并在渣堆的挤压下充分破碎； （2）爆堆更集中。对于采用铁路运输的矿山，爆破前可以不拆道，从而提高采装、运输设备效率。 多排孔微差挤压爆破的缺点是 （1）炸药消耗量较大； （2）工作平台要求更宽，以便容纳碴堆； （3）爆堆高度较大，可能影响挖掘机作业的安全。 （二）露天开采对爆破工作的基本要求 （1）要有足够的爆破储藏量 露天开采中，为了保证挖掘机连续作业，要求工作面每次爆破的矿岩量，至少能满足挖掘机5～10天的采装需要。 （2）要有足够的矿岩块度 爆破后矿岩块度，既要小于挖掘机铲斗允许的块度，又要小于粗碎机人口允许的块度。 （3）要有完整的爆堆和台阶 爆破后形成的爆堆尺寸，对采装、运输工作都有很大影响。爆堆过高，会影响挖掘机安全作业；爆堆过低，挖掘机不易装满铲斗；爆堆前冲过大，不仅增加挖掘事先清理的工作量，而且运输线路也受到妨碍；前冲过小说明矿岩碎胀不佳，破碎效果不好。因此，爆堆高度及宽度都要适宜，爆破后工作量不允许出现根底，新形成的台阶上都应避免后冲而出现龟裂。 （4）要安全经济 爆破是一种瞬间发生的巨大能量释放现象，安全工作十分重要。除了要注意爆破技术操作的安全外，还要尽量减少爆破震动、空气冲击波及个别飞石对周围的危害。至于爆破的经济合理性，除从爆破本身衡量其延米爆破量、单位矿岩爆破成本等以外，还要从采装、运输等总的经济效果去评价。 （三）临近边坡的爆破措施 随着露天矿向下延深，边坡稳定问题日益突出。为了保护边坡，临近边坡的爆破要严格控制。根据国内外的经验，主要措施是采用微差爆破、预裂爆破和光面爆破。 1．采用微差爆破减少震动 微差爆破的主要作用之一是可以减少爆破的地震效应。为了充分发挥微差爆破的减震 作用，关键是设法增加爆破的段数和控制微差间隔时间。 2．采用预裂爆破隔离边坡 临近边坡的预裂爆破，就是沿边坡界线钻凿一排较密的平行钻孔，每孔装人少量炸 药，在采掘带未爆破之前先行起爆，从而获得一条有一定宽度并贯穿各钻孔的裂缝。由于 有这条预裂缝将采掘带和边坡分离开来，随后采掘爆破的地震波在裂缝面上将产生较强的 反射，使透过它的地震波大为减弱，从而保护了边坡。 3．采用光面爆破保护边坡 临近边坡的光面爆破，就是沿边界线钻凿一排较密的平行钻孔，孔内装人少量炸药， 在采掘钻孔爆破之后再进行爆破，从而沿密集钻孔形成平行的岩壁。光面爆破不同于预裂 爆破的地方主要在起爆时间上。光面炮孔的起爆要迟于前几排采掘钻孔，通常滞后50～75ms。 除此之外，还有一种措施是，控制最后几排钻孔的爆破。临近边坡的最后几排钻孔的 药量、抵抗线都要减少，称之为“缓冲爆破”，可以减少钻孔爆破对边坡的破坏。 （四）爆破工作的安全管理 （1）露天矿爆破作业中存在较多不安全因素，因此从事爆破作业的工作人员必须经过爆破技术专业训练和安全教育，掌握安全操作方法和了解爆破安全规程，持证上岗。 （2）爆破作业的爆破准备、炮位验收、药包加工、装药、堵孔、起爆和爆破检查等环节都必须保证安全生产。 （3）爆破准备工作应事先了解天气情况，禁止黄昏、夜间、雷雨和大雾进行大爆破作业。爆破前做好炮孔检查，有无乱孔、堵拢、卡孔、积水，及时调整设计装药量。 （4）起爆药包的加工需在独立的房间内进行，禁上烟火。装药车或装药器装药时要有可靠的防静电措施。起爆前，所有人员应撤到安全地点．防止早爆事故造成伤亡。爆破后，按规定的等待时间进入爆破地点检查。检查中发现拒爆药包或对全爆有怀疑时。宜设置警戒界并立即处理。 （5）为保证人员、设备和建筑物安全，必须正确确定各项安全距离。 （6）严格按照盲炮处理的各项规定处理盲炮。 五、采装工作及安全管理 采装工作是露天矿开采全部生产过程的中心环节。其他工艺过程，如穿孔爆破、运输、废石排弃等，都是围绕采装工作展开的。采装工艺及其生产能力在很大程度上决定着 露天矿开采方式、技术面貌、开采强度和最终的经济效果。 （一）装载机械 采装工作所用的机械设备有单斗挖掘机、前装机、索斗机、轮斗挖掘机、链斗挖掘机等。金属露天矿由于矿岩比较坚硬，目前国内外都以单斗挖掘机和前装机为主。采装技术发展的趋势是大型化和连续化，因此，随着爆破技术和挖掘机制造的进步，大型轮斗式挖掘机在金属矿山的应用是很有发展前途的。 1．挖掘机 挖掘机是由工作设备、回转盘、走行和电气等四部分组成。工作设备包括铲斗、开斗机构、铲杆、推压机构、起重臂等，其中推压机构是工作设备的最重要部分。回转盘是挖掘机上部设备和工作装置的基座。走行部分是整个设备的支承基座，并装有走行机构，可前后走行和左右转弯。电气部分包括高压配电设备、变压器、低压配电设备、整流设备电动机、照明及辅助用电设备等。 为了充分发挥挖掘机的装载效能，其工作面参数应该与挖掘机的设备规格和工作画参数相适应。主要参数是台阶高度、采掘带宽度和采区长度。在挖掘不需预先爆破的岩土时，台阶高度一般不大于最大挖掘高度。若超过最大挖掘高度，上部残留的岩土易突然塌落．可能引起局部掩埋和砸坏挖掘机以至危及作业人员的安全。松动爆堆的岩石，爆堆高度可为最大挖掘高度的卫1．2～1．3倍。采区长度至少应保证挖掘机5～10天以上的采装爆破量。采掘带宽度是一次挖掘的宽度。采掘带过窄，挖掘机移动频繁采用铁路运输还会使移道次数增加。采掘带过宽，采掘带边缘满斗程度低，残留矿岩较多，清理工作面量大。采掘带宽度应保持使挖掘机向里侧回转角度不大于90，向外侧回转角度不大于30。 随着露天矿生产规模不断增大，大型运输设备的迅速发展，装载用的单斗挖掘机斗容也不断增加，铲斗容积20～30m3的挖掘机在金属矿山已得到应用。我国1976年正式定型生产的WK－4型挖掘机已经达到国外同类型设备的先进水平，并已生产出WK－10型（斗容 8～12m3）、WD－1200型（斗容 10～15m3）挖掘机。液压铲由于它结构简单、重量轻、安全可靠、挖掘力较大、操作灵活、下铲准确、装载程度高、用途广泛，发展很快，液压技术首先应用于中小型挖掘机上，我国已生产出WY－250型2．5m3全液压挖掘机。 2．前装机 前装机在露天矿可以用作挖掘机装载设备、装载运输设备或者辅助设备。作为装载设备，经常与汽车配套使用。前装机有轮胎行走式和履带行走式两种。由于轮胎式前装机机动灵活、调动方便，行走速度高，可达30～40km／h，因此轮胎式前装机在露天矿应用较广。但目前装机装车时的台阶高度一般为8～15m。台阶过高，作业不安全；过低，设备生产能力低。对大型前装机来说，采掘带宽度应为12～15m。 我国已能生产出十多种规格型号的前装机。随着前装机制造水平的提高，中、小型矿山将其作为主要采装运输设备，使工艺过程简单化。对大型矿山，使用前装机取代挖掘机进行正规采装作业，其强度不够，只适用于松散岩石和表土中装载。但作为其他辅助作业的设备，如清理工作面场地、修筑与维护道路、堆积散落和低爆堆矿岩、配矿、移动电缆等，在溜井附近或其他个别适用的部位，用前装机进行装运工作，是必不可少的。 （二）采装工作的安全管理 （1）挖掘机汽笛或警报器应完好。进行各种操作时都必须发出警告信号。夜间作业时，车下和前后灯必须良好。 （2）当挖掘机运行时发现悬浮岩块或塌陷征兆、盲炮等情况，应立即停止工作，并将设备开到安全地带。 （3）挖掘不需要爆破的松动软岩时，如果台阶高度超过挖掘机最大挖掘高度，容易引 起台阶上部岩帮倒挂，应采取措施降低台阶高度，或提高挖掘机作业水平面。 （4）挖掘机作业时，任何人不得在悬臂和铲斗下面及工作面的底帮附近停留。 （5）禁止运输设备装载过满和装载不均，以及将巨大岩块装入车的一端，避免引起翻 车事故。 （6）在向汽车装岩时，禁止铲斗从汽车驾驶台上方通过，车厢内不得有人；装车时， 汽车司机不得停留在司机室踏板上或有落石危险的地方。装车时不得将铲斗压碰汽车车 帮；铲斗卸矿高度不得超过0．5m，以免震伤司机，砸坏车辆。 （7）禁止用挖掘机铲斗处理粘帮车辆。 （8）两台以上的挖掘机在同一平台上作业时，挖掘机的间距在汽车运输时，不得小于 其最大挖掘半径的3倍，且不得小于50rn；机车运输时，不得小于两列列车的长度。 （9）相邻两阶段同时作业的挖掘机必须沿阶段方向错开一定的距离；在上阶段边缘安全带进行辅助作业的挖掘机必须超前下阶段正常作业的挖掘机最大挖掘半径的3倍的距 离．且不小于50m。 （10）挖掘机工作时，其平衡装置外型的垂直投影到阶段坡底的水平距离，应不小于1m。 （1l）挖掘机必须在作业平台的稳定范围内行走。挖掘机上下坡时，驱动轴应始终处 厂下坡方向；铲斗要空载，并下放到与地面保持适当的距离；悬臂轴线应与行进方向一致。 （12）挖掘机通过电缆、风水管、铁道路口时，应采取保护电缆、风水管及铁道路口的措施；在松软或泥泞的道路上行走时，应采取防止沉陷的措施；上、下坡时应采取防滑措施。 （13）严禁挖掘机在运转中调整悬臂架的位置。 六、运输工作及安全管理 露天矿运输是露天开采主要工序之一。运输系统的投资约占矿山总投资的40％～60。运输成本和劳动量分别占矿山总成本和劳动量的一半。由此可见，露天矿运输在露天开采中占有十分重要的地位。 露天矿运输的基本任务，是将采场采出的矿石送到选矿厂、破碎站或储矿场，同时把剥离岩土运送到排土场，并将生产过程中所需的人员、设备和材料运送到工作地点。 （一）运输方式 露天开