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露天开采的采矿方法范文1
[关键字]露天 矿山开采设备 设备选型
[中图分类号] TD613 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-48-2
要在金属资源紧缺的今天加大开采力度，提高开采效率，降低开采成本就需要在开采设备中做出合理选择。硬岩露天矿山开采工程中设备的选择成为提高开采效率的关键。但是矿山开采设备种类繁多，我们要在学习各露天开采设备的先进技术基础上，深入研究各露天开采设备的特点，为不同露天矿山开采环境提供适宜的开采设备。
1露天矿山开采工程特点
露天开采工程是在开放的环境中，在采矿、掘进和运输设备的帮助下，从地表向下采取地壳中有用矿物的一项工程。露天开采工程中开采设备主要用于穿孔、爆破、采装、运输这四项工作。开采设备的损耗及油耗决定了露天开采的成本，为获取最大利益，露天开采工程一般以最大限度降低作业成本，因此露天开采设备的选择将对露天开采工程的工艺过程、开采成本起着支配性作用。
2设备选型
2.1意义
采矿工程的环境决定开采工艺。而开采工艺与开采设备的选择息息相关，相辅相成。具体说来即是开采工艺又决定开采设备的选择，与此同时，开采设备又反过来影响开采工艺的开采成本、技术参数等。为有效的降低开采成本且让采矿工程有条不紊的顺利进行，就需要我们在开采工程施工之前根据相应的开采环境，因地制宜，量身定制合理的开采设备。
2.2总顺序
露天开采设备选型的过程一般是首先选择合理的主体设备，然后根据主体设备的选择而选定合适的辅助设备。其中包括铲装设备、运输设备及穿孔设备。在主体设备的选择过程中，运输设备是根据铲装设备而配置的。
2.3装载设备的选型
（1）挖掘机的选择
选择合理的挖掘机是一个较为复杂的过程，在此过程中，矿岩物理机械性质、矿山采剥总量、开采工艺和设备性能是确定挖掘机的选型的主要条件。合理型号的挖掘机保证每个工艺环节的生产设备间配套，保证生产设备的工作效率。可供选择的挖掘机有电铲挖掘机和液压挖掘机。这两种挖掘机的选型都要根据相应的环境来确定。从挖掘机斗容来看，需要斗容大于10m3时适合选择电铲；需要斗容小于10 m3时适合选择液压铲。从电力条件、矿石种类来看，电力条件好，矿石种类少时选择电铲挖掘机。在其他情况下，若设备价格与生产效率产生冲突时，我们应当综合考虑，从整体衡量选择牺牲一定生产效率的低价位的生产设备，这种情况一般出现在进口设备与本土设备选择之间。但是，当我们设计的大型矿山在选择使用液压铲的情况下，就不会面临这样的问题，因为国内大于等于10 m3 大斗容的液压铲技术可靠性有待进一步的验证，其技术可靠性需要加强。
整体来说，提升机常见故障主要有硬故障以及软故障两种，其中，硬故障指的是由于特定参数超限表现所导致的故障，保护装置负责解决此种故障；软故障涉及到一系列的变量，诊断软件故障需要测量一系列的工况参数，并进行数据推理，准确率相对较低。但需要对软故障予以足够关注，因为很多硬故障前期都具有软故障表现。为最大限度的保障提升机运行的安全性，相关部门投入了极大精力致力于提升机检测诊断研究，并取得了一定的研究成果。其中比较具有影响力的有中国矿业大学研发的KJ46 型矿井提升机状态监护系统以及ASCC 型全数字提升机控制系统等，这两大系统中均含有检测提升机运行参数以及进行故障诊断等相关功能，此外还可以实现制动失灵保护、过卷保护以及超速保护等，效果十分显著。在煤矿生产实践中经常会遇到矿井双筒提升机松绳现象，并且松绳现象极容易导致较为严重的后果。
（2）前装机的选择
在选择前装机时，首先要考虑的主要技术性能包括额定载重及牵引力，并认真检测其对开采环境的适应性，其次要考虑作业项目的零散性对装载机效率的影响。当我们有配矿要求的时候，装载机要完成将配好的矿石运送至破碎站的运输，此时前装机的型号由运输距离和配矿量的数量决定。
3运输设备的选择
运输成本占总成本的比例约40%～60%，因此运输设备的选择在矿石开采项目中占有重要位置。
开拓运输方式决定露天矿采场运输设备的选择。矿山自然条件复杂多样，开采技术的灵活多变以及经济条件的影响了开拓运输方式的选择。运输方式主要有单一汽车运输方案及联合开拓运输两种方式。运输方式由运输距离确定，运输距离较短时，首先考虑采用单一汽车运输方案；矿岩运输距离较长，是采用单一汽车运输还是联合开拓运输，必须通过技术经济比较综合确定。
为降低生产成本，运输设备的选择应与挖掘相匹配，如采用汽车运输时，由运距决定挖掘机装载的斗数：1km的运距装载2斗～4斗，2km的运距装载3斗～5斗，3km～5km的运距装载4斗～6斗。
4钻机的选择
钻机成本在总生产成本中占有较小的比例，因此这种设备最容易被忽视，但是钻机的功能却是不容忽视的，由于它的存在实现了自动化的露天开采。
钻机主要有两种可供选择的类型，一种是牙轮钻机，另一种是潜孔钻机。钻机的选择也需要根据相应的开采环境来选择。在各种硬度的大中型矿岩的作业中，首先要考虑选用牙轮钻机。在矿岩中硬的中小型矿山以及有特殊要求，如打边坡欲裂孔、锚索孔，放水孔等选用潜孔钻机更为合适。另外，在面对进口牙轮钻机的选择时，要综合考虑钻机使用寿命、工作可靠性、价格及零部件的供货周期等条件，充分与国产钻机做出对比后做出决定。
国产牙轮钻YZ-35，孔径250mm，设备可靠、价格实惠，在国内矿山使用成功，因此国内大型矿山设计选用牙轮钻时，我们可优先选择该型号设备，国内大型矿山的边坡钻一般选用国产165mm孔径潜孔钻机。
5辅助设备的选择
辅助设备的规格选择由主要生产设备决定，辅助设备的规格要与主要设备的规模相匹配。下面我们简单说说平地机的选择情况。
露天开采的采矿方法范文2
【关键词】 金矿 平稳 露天 井下开采
金矿井下开采技术中，其露天转地下开采的矿山主要是通过将矿体延伸到比较深、覆盖层比较浅并且基本上是倾斜的矿床。在此类矿床中采用的是露天开采，其自身的特点是投资快、初期建设投资比较少的特点，但是在露天抓向井下开采中，需要针对具体的金矿做好开采设计方案，进行统一的规划，在设计中需要结合巷道的利用，防止出现地下开采过渡或者是其他的不利结果，尽可能的利用露天开采的相关工程以及基础设施，所以露天转向井下开采技术中，能够提高金矿的开采产量，并且取得更高的经济效益。
1 露天转向井下开采的技术分析
在我国金矿的开采中，由于金矿属于稀有的矿种，因此在开采的过程中需要采用科学有效的开采方案，进一步提升开采的数量获得更高的经济效益。其中在我国露天井下开采的矿山中，整个矿山的开采期基本上是经过了露天开采期、露天与井下联合开采的过渡期以及井下开采，这三个重要的阶段，因此在具体的金矿开采中，需要考虑露天转井下开采的加工工艺布置以及具体的开采准备条件。最终在研究矿山的开采中能够适应相关的技术条件，活动比较强的开采能力以及生产效率，提升经济效益。
其中在分析金矿平稳实现露天专项井下开采技术中，其主要的特点是：开采的过渡期时间比较长，并且在开采之前需要做好准备条件。通常在金矿实现平稳的由露天转向井下开采的技术中，其交替时间时开采的过渡期，这个时间段是露天开采与井下开采同时进行的，因此在金矿的开采中，需要做到地质勘探工作的不断加强，在科学合理的规划中，逐渐的将露天开采转向井下开采；金矿在开采的过程中地压比较复杂，在具体的实施开采的过程中，在露天转地下开采的条件中，由于露天开采境界矿柱和挂帮开采主矿体地下开采的是统一的开采地区，因此由于形状比较复杂，这就需要在分析了有限元的方法中找出应力分布的规律，在井下开采中，将位移容易发生区段的地方，采用的是对边坡稳定的影响来制定详细的方案。另外在有条件的金矿开采中，可以进行露天坑底回填岩石附加压载对边坡以及坑底应力分布产生的有利影响，在开采的过程中实现的是地下开采顺序优化的方案，具体的研究金矿在井下开采中的规划；露天转向井下开采中，需要将露天开采工程与地采工程有机的相结合。具体的措施是：在设计具体的方案时，需要相互之间利用露天和地下开采的各自特点，最终使得露天开采与井下开采相结合，相互之间协调发展。在开采的过程中主要遇到的工程是：开拓工程、排水工程、工业场地以及废石场等；另外在露天转向井下开采的工艺中，需要对用水量进行具体的加强，做好排水措施。由于在开采的过程中，具体的方案设计中，露天在转井下开采中，一般上部分是一层残存的露天深凹盆地，其汇水的面积比较大，另外在露天降雨径流直接的影响了地下排水，这就会给井下作业带来一定的危害。因此在开采的过程中，需要做好排水工艺，减少对井下生产的威胁，在实施露天开采转井下开采技术中，应该反复的勘察现场，做好排水的措施，加快开采的进程。
2 金矿地应力测量技术
金矿在实施平稳的由露天转向井下开采的过程中，其地应力主要是指地层中的未受工程扰动的天然应力，通过自重和地质构造的运动中而形成的。因此在实施开采的过程中，岩体的初始应力状态对地下工程、矿山工程以及稳定性能中起到了关键的作用，在金矿的开采中，由于受到应力等方面的影响，因此需要对原岩应力状态以及具体的变化进行具体的勘探，根据测量的结果，制定科学的开采措施。然而在测量原始地应力中，主要是通过确定存在于拟开挖岩体以及周围区域的未受扰动三维应力状态来具体的确定。具体的测量工作需要通过一点一点的进行，采用科学的测量方法以及精确的测量仪器。其中根据测量原理的不同，测量中主要的方法是：直接测量和间接测量。最终在获得了相关的系数后，确定岩石中金矿的含量，从中制定有效的开采措施。
3 露天开采转向井下开采
金矿在开采的过程中，由于开采条件比较复杂，因此在具体的开采过程中，需要将整个矿区的空区进行综合的了解。由于采空区具有不规则、宽度一起高度有限的限制，因此在制定具体的矿区开采中，需要做好采空区探测以及防水措施，并且需要灵活的运用矿房和矿柱，提高矿区的安全系数，最终形成探矿、采矿、处理空区等工艺的系统化处理，加快了井下采金矿的工艺水平。另外需要加强对矿区狂点的资源调查，对开采技术经济条件适宜的矿点，制定合理的开采技术，最终发挥有效的作用，在人力、设备以及开采的技术中加强开采的优势，最终提高金矿在平稳中实现了由露天开采转向井下开采的技工工艺。
4 结语
通过分析我国金矿在开采的过程中由露天转向井下开采的工艺水平，研究了露天开采到井下开采的工艺以及具体的特点，针对金矿开采的现状进行了具体的分析，在金矿的开采中，需要对整个金矿矿区进行地应力技术的勘探，在了解了整个矿区的矿体分布后，制定了详细的设计方案，在开采方法以及设备的使用中，了解了金矿在岩石中的分布特点，这样有助于实现稳定状态中，由露天转向井下开采措施，提高了金矿在井下开采的加工工艺，提高了生产的效率，最终提高了经济效益，合理的利用了有限的金矿资源。
参考文献
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露天开采的采矿方法范文3
采矿工程教学改革课程建设露天与金属矿山开采中国矿业大学是一所具有百年办学历史、行业特点鲜明的教育部直属重点大学。实施行业精英教育，培养能源工业精英人才，努力打造中国能源工业精英教育教学体系，是百年矿大在新历史时期的办学定位。作为国家级重点学科和国家级特色专业，如何把握研究型本科教育特色，推进本科教育教学研究性内涵建设，培养国家能源工业领军人才，是新形势下采矿工程专业教学改革与建设面临的新挑战。
然而，在我校构建能源工业精英教育教学体系过程中，传统的教学模式、授课内容和教学方法已不能适应新形势的要求。笔者结合《露天与金属矿山开采》课程的特点和多年的教学实践，分析了目前煤炭院校在露天与金属矿山开采课程教学过程中存在的问题，并探讨了该课程教学方法改革的思路。
一、课程特点
《露天与金属矿山开采》是中国矿业大学（北京）采矿工程专业本科一门重要的专业核心课程。通过该课程的学习，使采矿工程专业的学生能够掌握固态矿床露天开采的基本工艺与设计方法，以及金属矿床地下开采的主要方法与参数设计，为今后从事露天矿山、地下金属矿山开采方面的教学、科研、生产等工作奠定必要的理论与技术基础。
《露天与金属矿山开采》课程具有以下特点：
1.课程内容多且杂。该课程涵盖固态矿床露天开采与金属矿床地下开采两部分内容，涉及上述领域的开拓方式、生产工艺、采矿方法和设备选择，主要内容包括露天矿山的矿岩松碎、采装、运输、排岩、开采境界、矿床开拓、矿山生产能力与采掘进度计划、露天矿边坡稳定与控制，以及金属矿床地下开拓方式、回采工艺、采矿方法选择、矿柱回收与空区处理等，知识涵盖面广并且信息量大，课程系统性差，故教学难度大。
2.课程学时较少。《露天与金属矿山开采》综合了矿山地质学、矿山机械、爆破工程、岩土力学等多个学科的理论和知识，还需适时补充有关爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，故课程的综合性和实践性较强。然而，根据我校新版教学大纲（2011版），该课程的授课时间由原来的40学时调整至32学时，学时少而内容多，这给教师的“教”与学生的“学”均增加困难。
二、教学中存在的主要问题
由于《露天与金属矿山开采》这一课程涉及固态矿床露天开采和金属矿床地下开采两部分内容，具有知识点多且杂、与工程实践联系紧密等特点，在课程教学过程中存在教学内容、教学方法、教材选择、实践教学等方面的问题。
1.教学内容与现代采矿工程技术发展之间的不适应
现代采矿工程技术发展日新月异，特别是露天煤矿以吊斗铲为核心的剥离倒堆工艺以及地下深井硬岩矿山大规模安全高效开采理论与技术的飞速发展，对传统的教学内容提出了极大的挑战。传统的教学内容已明显滞后于采矿工程技术发展，不能及时反映矿业领域科技动态与最新发展，直接影响到新一代采矿高级技术人才的培养。
2.学时压缩与知识量增长之间的矛盾
要实现“厚基础、强实践、重研究”的能源工业精英人才培养目标，就需要增加基础课程的教学内容，在总学时不变的情况下，必将减少专业课程的学时。此外，随着科学技术的发展，采矿工程领域中各种新技术、新理论、新方法不断涌现，让学生了解学科前沿动态、扩大视野是本科教育的重要任务之一。然而，根据我校新版教学大纲要求，该课程的课时由原来的40学时调整为32学时，这就形成了课程教学学时少与教学内容宽广之间的矛盾。
3.教学方法和教学手段单一落后
现代教育的教学体系突出教学方法的交互式和教学手段的多样化，而目前许多课程的教学仍然只停留在以传授书本知识为主、以教师讲授为中心的传统教学模式上，教学方法和教学手段单一落后。例如，由于《露天与金属矿山开采》课程的知识体系相对比较零散，往往只注重向学生传授已有的知识而忽略了对学生创新能力的培养。
4.缺少合适的教材
《露天与金属矿山开采》在教材选择上存在以下问题：①课程内容涉及固态矿床露天开采和金属矿山地下开采，横跨两大专业体系，无合适教材可选用；②曾选用教材是根据国家教育部1998年颁布的大采矿专业要求编写的，不能充分满足新版教学大纲的要求；③课程的知识体系相对比较零散，涉及矿山地质学、矿山机械、爆破工程、岩土力学等多个学科的理论和知识，还需适时补充有关爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容。
5.实践教学严重不足
科学实验是自然科学最基本的研究手段之一，然而受到教育理念、教学经费、外部环境等因素的影响，我国高校普遍存在试验设备陈旧落后、实验场地严重不足，这使得许多高校学生对实验的认识一般仅停留在书本阶段，缺乏科研工作能力和实际应用能力的训练。此外，采矿工程是一门操作性和实践性很强的专业，而学生却缺乏必要的露天矿山认识实习经历，势必会影响该课程的学习和理解。
三、课程建设与教学改革的思路
《露天与金属矿山开采》课程教学改革的基本思路：以优化教学内容为中心，以丰富教学手段为保证，改革传统教学方法，加强实践教学与创新能力培养。针对当前课程教学中存在的问题，结合笔者所承担的“中国矿业大学（北京）《露天与金属矿山开采》课程建设”项目，谈谈煤炭院校采矿工程专业《露天与金属矿山开采》课程建设与教学改革的思路。
1.修订教学大纲
课程教学大纲是指导教学工作的依据，是课程内容、教学体系建设和改革思想的集中体现。根据我校采矿工程专业教学改革要求和人才培养方案，围绕能源工业精英教育教学体系建设目标，坚持“全面、适用、先进、简明”的优化原则，认真修订《露天与金属矿山开采》课程教学大纲。新版的教学大纲更加适应培养目标和教学计划要求，并能反映采矿学科在煤矿露天开采与金属矿山深部开采等方面的最新研究成果，在总课时减少的情况下，优化选择教学内容，合理组织教学过程，体现教学改革内容的优化整合。
2.优化教学内容
教学内容的调整，应注重将工程素质的要素转化为具体的教学内容和教学活动，强调科研促进教学，形成贴近工程实际的教学内容。在新版课程教学大纲的指导下，对原有露天与金属矿山地下开采的教学内容进行取舍，在合理保留传统内容的基础上，注重课程内容的更新，通过在课堂教学中补充本学科的发展前沿，提高学生的学习兴趣。例如，通过比较煤矿井工开采与金属矿山地下开采在开拓、采准和回采工艺等方面的异同，以加强学生对金属矿山地下开采工艺过程的认识；结合最近的科研成果，介绍大型露天煤矿吊斗铲剥离倒堆开采工艺和轮斗挖掘机-胶带-排土机连续性开采工艺。
3.开展教材建设
一本好教材或讲义是取得出色教学效果的基本保证。《露天与金属矿山开采》课程内容涉及固态矿床露天开采和金属矿山地下开采两部分内容，曾选用的教材是根据国家教育部1998年颁布的大采矿专业要求编写的，不能充分满足我校新版教学大纲的要求。因此，在调整和重新组织教学内容的同时，依托中国矿业大学（北京）教材建设项目，按新的思路组织编写课程配套教材――《金属矿床露天与地下开采》。与现有同类教材相比，该教材是针对煤炭院校本科生采矿教学的特点，适当补充固态矿床露天开采与金属矿床地下开采的相关知识，以及爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，并力求反映近年来矿业领域较为成型的新概念、新成果、新方法。该教材2011年获北京市精品教材。
4.改革教学方法
露天与金属矿山地下开采是一门专业性较强的课程，作为采矿工程专业的专业核心课程，又需要有一定的深度和广度。因此，应根据课程的特点和教学内容的难易程度，改变传统的“一言堂”“灌输式”的课堂教学方法，开展启发式、互动式、引导式、探究式等教学方法的研究，注重培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。例如，在讲授露天开采工程设备时，结合我国现代化特大型矿山设备选型实例，适时引入“是什么原因阻碍了国内工程机械制造商不能涉足大型设备领域，什么样的途径可以作为进入大型工程机械领域的突破口”的思考，在争鸣中解决问题，调动学生学习的兴趣和热情，培养学生自主学习的能力。
5.丰富教学手段
在教学过程中，将传统、常规的教学手段与现代教学技术有机结合，使复杂内容简单化、抽象内容形象化、难点内容通俗化，提高课堂教学质量和效果。尤其是适当运用多媒体、网络等现代教学技术，通过图片、文字、声音、动画、视频等多种形式和表现手段，将教学内容生动、形象、直观、清晰地展现在学生面前，以增加课堂教学信息量，更新和拓宽知识面。例如，通过动画演示露天矿山正铲、反铲、吊斗铲等常用设备的作业过程，借助大型矿山企业的影像资料介绍相应的生产工艺等。为了改善教学环境、丰富课程教学资源，还开发了露天与金属矿山开采课程的BB网络平台，在平台上放置各种教学资源，包括多媒体课件、授课录像、教学大纲、教学日历，自学指导等，还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等，形成网络“教”与“学”的集成环境。
6.加强实践教学
露天与金属矿山开采是一门实践性非常强的课程。实践教学改革的思路是：把培养学生实验与实践技能放在首要位置，培新学生的创新性思维和动手实践能力。通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目，将露天与金属矿山开采的知识点融入到项目中，增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力。例如，利用我校充填采矿实验室在仪器设备上的优势，先后组织在校本科生参与“全尾砂固结充填胶凝材料研究”“尾砂胶结充填体自立性能研究”“高地温环境下全尾砂固结胶凝材料研究”等多项大学生创新性实验计划项目，激发学生的创新思维和创新意识，提高了学生的创新实践能力。
四、结语
随着中国矿业大学（北京）能源工业精英教育教学体系建设的实施，传统的露天与金属矿山开采课程的教学模式和教学内容面临新的挑战。作为采矿工程专业的一门专业核心课程，露天与金属矿山开采具有鲜明的行业特色，不能简单照搬其它课程的教学模式和教学方法，应从课程自身特点出发，深入开展课程体系建设和教学改革，才能提高课程的教学质量和教学效果。
参考文献：
[1]王炳文.采矿专业岩土工程课程教学改革探讨[J].广西教育，2011，（4）：45-46.
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露天开采的采矿方法范文4
GPS-RTK在霍林河露天矿边坡变形监测中的应用
有限元法在宝日希勒露天煤矿边坡稳定性分析中的应用
电铲双侧装车在哈尔乌素露天煤矿的应用研究
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轮斗系统冬季作业中的常见问题及解决措施
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露天开采的采矿方法范文5
关键词：露天煤矿；采空区；采矿一体化
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.071
1 采空区治理方法
目前，国内外采空区治理方法可分为五大类，即封闭法、充填法、地下峒室崩落矿柱法、小孔径崩落矿柱法、露天采场深孔爆破法、抛掷爆破法等。
封闭法适用于处理小范围的、单独的、对周边没有影响、可以自由塌陷的采空区。对于露天开采境界内的采空区，封闭法是不可行的，但对于原煤运输巷道影响区的治理有一定的适用性。充填法在我国目前比较成熟，根据充填材料的不同，有多种充填方式主要有：干式、高浓度全尾砂、膏体胶结和高水速凝全水固化胶结等，这些充填法在技术上都是可行的。地下硐室矿柱崩落法和小孔径矿柱崩落法，一般适用于露天开采境界内原先地采所留煤柱以及采空区顶板岩石破碎严重的采空区处理。它比较难实施，工程投资较大，效率低下，所以也不宜采用。抛掷爆破法分为硐室抛掷爆破和钻孔抛掷爆破，峒室爆破法主要用于巷道还在的采空区。由于露天矿境界内采空区大都没有具体的巷道，不适用。而钻孔抛掷爆破需要配合岩石的抛掷爆破来进行，它具有以下特点：①台阶高度大，上部作业设备离采空区顶板距离较远，大于上覆岩层安全厚度，设备作业安全；②装药量大，顶板垮落充分，充填的较密实。③大块率较大，还得二次处理。露天采场深孔爆破法就是利用露天矿生产所用深孔爆破法来处理采空区同时达到爆破岩石的目的。相比较前面的几种方法，露天采场深孔爆破法把露天矿采空区处理和爆破岩石紧密结合在一起，具有投资少、施工技术简单、安全可靠等优点。因此，把它用于露天采场内采空区处理是比较理想的。
综上所述，本文选用深孔爆破法处理露天采场下部的采空区，而封闭法和充填法对于治理露天煤矿边坡下及原煤运输巷道附近的采空区可部分使用。
2 采空区处理与采矿一体化
由于采空区的存在严重制约着露天台阶生产，因此采空区治理不并不只是单一、独立的安全治理工作，它严重的影响着露天矿的生产。露天矿不能不处理采空区正常推进，也不能完全停下生产来专门搞采空区的治理。同时，采空区治理采用深孔爆理法又是非常实际、现实、具体的工作，采空区处理应根据采空区、台阶的变化而相应调整。考虑到某露天煤矿采空区的复杂性、不确定性、动态变化性，结合公司露天生产、安全的需要，某露天煤矿采空区处理应与露天采矿统筹规划，以实现强化安全开采为目标，将采场内采空区进行分类，然后根据分类分情况治理，把采空区处理与采矿有机的结合在一起，形成采空区处理与采矿一体化系统。
（1）采空区资料收集。根据某露天煤矿的地质特征、现场实际情况、采空区存在的岩石层位以及曾经在小煤窑工作过的人员经验，以东露天煤矿已经收集到的小煤窑井下巷道图为参照，确定采空区最大可能发生的范围。
（2）物探探测。委托有资质的专业物探公司对东露天煤矿小煤窑采空区进行勘探，初步划定采空区范围。
（3）钻探探测。对综合物探给出的采空区可能区域合理工程钻探，选择合适的钻机对可能区域穿孔作业，钻机应布置在疑似区域的进行钻孔，钻机工作时，应配专人进行地压检测。
（4）资料汇总。生产技术部通过对前面三步得到的资料进行细致的分析，得出采空区的详尽的资料，并将采空区的具置标注在采场上，建立采空区三维矿床地质模型。具体不同的采空区的处理应分别考虑，不能一味照搬，具体问题具体分析。
（5）采空区处理。相关生产技术人员根据采空区上覆岩层的厚度对采空区进行分类，根据采空区分类结果以及采空区与采场相对位置关系，结合生产计划制定采空区治理措施指导生产。
3 露天煤矿过采空区的安全措施
为保证某露天煤矿在采空区作业的设备及人员的安全，论文在认真研究采空区探测方法、采空区上覆岩层安全厚度及采空区处理的基础上，得到某露天煤矿过采空区安全生产技术措施，具体包括采空区安全作业技术措施、作业人员和设备安全作业措施等。
（1）采空区安全作业技术措施。①成立专门的组织机构，配备专职人员，加强对采空区安全作业管理；②工程技术部门及相关部门将采空区的具置标注在采剥工程平面图上，并在采场具体标定，设置警示牌，禁止大型设备进入；③钻机、挖掘机、卡车及其它辅助设备在采空区范围内作业时，必须进行采空区安全稳定性研究，根据研究结果对采空区进行分类，并相应划定危险区域范围，在现场设置警示牌。拟定采空区处理技术方案，报安全生产领导小组审批。作业部严格按照批复的采空区处理技术方案进行实施；④大型设备在采空区区域内作业时应时刻进行地压检测，同时设地面指挥人员，地面指挥人员应经常观察作业设备周围情况，如有异常，所有人员和设备必须立即撤到安全区域并向有关部们汇报。
（2）人员和设备安全作业措施处理采空区时，露天矿工作人员和设备要在采空区上部平盘作业，为确保人员和设备的安全，要制定好人员及设备的安全作业措施。①采空区上部平盘是采空区处理时人员和设备的作业场所，根据采空区上覆岩层厚度，对可能发生设备沉陷的采空区范围，相应的在工作面上划出危险，禁止人员和设备进入。②在工作面划出采空区的危险区域进行穿孔作业时，钻机重心应禁止在采空区危险界线以内作业，同时应时刻保持钻机的退出采空区影响范围的道路通畅，确保发生危险时能及时将钻机撤出采空区影响范围。另外，钻机不在作业时，应将钻机放置在采空区影响范围外的地带。③对出现掉钻、不返岩粉等情况的钻孔，穿爆队应视不同情况区分正常孔、有气体泄漏孔、高温孔或火孔采取不同的处置措施，如果是高温孔或火孔，应及时封堵孔口并进行降温和灭火处理。④制订专门的采空区爆破作业规程，经批准后方可实施。⑤采空区在爆理后，应及时对于采空区的爆破效果进行检验，根据爆破经验（通过爆堆的沉降）判断采空区的处理效果。
露天开采的采矿方法范文6
关键词：露天矿；采矿方法设计；三维可视化；采剥计划编制
中图分类号：F40 文献标识码：A
云南思茅山水铜业有限公司是由玉溪矿业有限公司、（香港）励晶金属有限公司、云南鼎泰投资有限公司和云南易门经一工贸有限责任公司共同投资重组的一家中外合资公司，目前拥有大平掌铜矿采矿权和大平掌铜多金属普查、大凹子铜多金属普查、景谷中合铜多金属普查三个探矿权，是集探、采、选为一体，以铜、锌为主的矿产资源开发企业。
2006年以前，大平掌铜矿的采矿设计采用传统的手工制图和借助于CAD等作图软件形成施工图形，这些图形大多局限于二维平面图形，图形不够直观，信息表达不够充分，工程量大，需要的专业人数多，而且往往只有少数专业采矿人员才能够快速清晰地理解。2009年2月份，玉溪矿业公司全面接管云南思茅山水铜业有限公司大平掌铜矿的生产经营权以后，玉溪矿业公司矿山研究院引入MicroMine三维矿业软件对大平掌铜多金属矿床进行管理和开采。
MicroMine采用真三维采矿方法设计，生成三维采矿单体实体模型。在三维采矿单体模型的基础之上，透过矿块表面直接观察内部采剥工程布置方式和顺序，进行任意剖面图的剖切，观察内部构造、局部信息，并自动生成用于生产的二维剖面图，这种三维可视化方法的实现可以给设计人员提供大量、精确、直观的图形数据，从而降低设计人员的劳动强度，提高设计人员的工作效率。MicroMine可在三维实体模型的基础上计算出采剥工程量、采剥比、矿石量、损失和贫化率、炸药及爆破器材消耗量等一系列参数，这些资料为后期采剥计划的编制和生产过程控制提供了可靠的依据。
利用Micromine三维矿业软件对大平掌铜矿管理规范及流程具体分测、地、采三个部分，第一部分矿山工程测量数据采集、数据处理，第二部分矿山地质模型的更新，第三部分露天矿山采矿设计。
1工程概况
大平掌铜矿是一座以铜为主，并伴生锌、金、银，铁等多种金属元素的中大型露采矿山。采区出露地层主要为上泥盆统-下石炭统大凹子组（DCd）的第一段（DCd1）顶部和第二段（DCd2）。大凹子组第一段顶部为块状硫化物及放射虫硅质岩、硅质凝灰岩，是矿区v1矿体的产出层位，其下部被次火山岩流纹斑岩侵入，矿区V2矿体即产于流纹斑岩。大凹子组第二段出露于矿区中部，岩性为灰绿色英安岩。矿区总体为一北西走向的背斜构造，由于受断裂、斜长花岗斑岩及流纹斑岩侵入破坏，背斜形态不完整。采区出露断层较多，但多为小断层，对矿体影响不大。只有2-12线之间发育较好的纵段断层和4-6线处发育横断层对V1矿体有一定影响，但错距都不大只有20米。大平掌铜多金属矿产于大凹子组凝灰岩和流纹岩中，矿区圈出两个矿体，两者的地质特征有明显差异。V1矿体由块状硫化物矿石组成，呈不规则的透镜状或构造块体，分布在V2矿体及流纹岩之上，与下伏V2矿体不完全重叠，与顶板英安岩之间常见凝灰岩，接触面呈波状。V2矿体由细脉状和浸染状矿石组成，产于流纹斑岩顶部流纹岩中，连续分布，中部厚边部薄，饼状透镜状。两个矿体分布于19至20勘探线间，走向北西，向北东波状缓倾斜，倾角10°-25°，局部大于35°。矿体总体长2000米，宽100-670米，埋深从地表到280米标高，矿体厚度2-50米。V1矿体主要由7个矿体构成，V2矿体主要由4个矿体构成。本研究中采矿设计的单于0-10线1095m标高以上的矿体。
2三维可视化采矿模型建立
2.1数据收集及准备工作
2.1.1数据收集
设计前，主要应收集的资料有测量人员审定后提供最新的采场现状图；地质人员审定后提供的0-10线范围1095m以上各标高矿置及V1、V2矿体的矿量与品位。
2.1.2准备工作
设计资料的准备工作是一个十分重要的过程，它是进行采矿单体设计的基础，包括建立采剥工程实体模型和需要计算储量部分的块段模型，另外还要根据矿体的形态和围岩的性质确定出采矿方法和各个技术参数。根据矿体的实际情况，本设计范围内采用的采矿方法及开采方式为露天台阶式采矿。
2.2地表模型的更新
地表模型是建立三维地质实体模型的重要组成部分，建立好地表模型，可以在宏观上对矿区所在位置在宏观上有个完整的认识。
大平掌铜矿的地表模型一般每个月更新一次。根据测量人员提供的测量数据，在AutoCAD中连成地形线，然后导人Micromine软件中进行高程赋值，把与上一个月地表重复的部分替代，再用创建DTM指令生成最新的数字地表模型（如图1）。地表模型一般由若干地形线和散点生成，在Micromine中，系统根据每个点的坐标值，将所有点（线亦由散点组成）联成若干相邻的三角面，然后形成一个随着地面起伏变化的单层模型。
图1更新后的地表模型
2.3矿块模型的更新
创建一个线框，把所有矿体包含于其中，用更新后的地质模型与新创建的线框进行布尔运算（表面下的实体），再通过线框赋值即可得到新的矿块模型（如图2）。
图2更新后的矿块模型
2.4露天坑模型的建立
根据玉溪矿业矿山研究院提供的《大平掌矿露天开采境界优化及露天开采设计》及矿体地质特征和开采的经济技术条件确定本设计中主要设计参数为：（1）工作台阶高度10m；（2）工作平台宽度12.5m；（3）安全清扫平台宽度30m；（4）运输线路宽度为15m，坡度为8%；（5）运输公路的最小转弯半径为15m；（6）台阶坡面角75°。依据思茅山水铜业有限公司当期的生产经营目标，结合生产作业设备的实际情况，确定当期生产露天坑的最小底宽，按照上述的参数设置，然后在三维图形环境下生成露天坑模型（如图3）。
图3露天坑模型
露天坑模型建立以后，通过布尔运算（表面上的实体）再用线框赋值即可得到露天坑内当期计划开采的矿体。
2.5爆破设计
采矿设计中，爆破设计是十分重要的组成部分，三维可视化设计可以为爆破施工提供最直接的设计图纸和技术文件，露天矿爆破设计主要分为矿岩爆破设计和围岩爆破设计。钻孔主要分浅孔、中深孔和深孔3类。爆破设计中需要的炮孔设计参数包括钻机类型和爆破范围、作业高度，最小孔底距，炸药种类、装药方法，装药密度、炮孔间距和排距等，炮孔的布置形式主要有矩形布孔和菱形布孔2大类型。大平掌矿山主要布孔方式为菱形布孔。
根据矿山以往的经验和矿体地质特征确定各爆破参数后，在Micromine三维软件露天爆破设计中对各台阶进行布孔，计算装药量。
2.6设计结果输出
设计结果包括各台阶围岩量、矿石量、各种金属的品位、剥采比、矿石的损失贫化、炸药和爆破器材的消耗量等（如表1、表2）。
2.7采剥计划的编制
编制露天矿采剥计划是当前采矿工程中不可或缺的环节。以Micromine三维矿业软件为平台，依据原始地质资料建立矿山的矿体、地表模型，结合该矿当前生产的实际数据，进行露采坑设计，并在此基础上系统能够对采剥顺序计划自动优化，同时在技术人员的参与下手工编制采剥计划，运用三维可视化技术可得到较满意的露天境界壳，并且有效的指导露天矿山分期开采或中长期采剥计划的编制，为采剥生产计划优化工作提供了切实可行的新途径，提高了矿山生产效率，达到迅速开展工作的目的。
Micromine三维矿业软件，可以从时间上再现露天矿的过去、现在与将来。生产的过程是不断改变三维实体现状模型图的过程，如果把每次采剥作业的实体台账进行保留，就可以查看过去任意时刻的采场状态，同样也可以将编好的计划运用到模型中，三维表现每年的采出量及采出后的模型状态。在计算方面不再采用各种几何公式，而是依赖实体的布尔运算，从而更精确和更方便。
大平掌铜矿现所有的采剥作业都在山坡进行，因此快速准确的验收计算成为首要的问题，引进Micromine以后，在实体模型的基础上通过各种布尔运算，使验收计量变得非常方便和准确，同时更直观的反应了采剥状态，为生产作业计划提供了有利的保证。Micromine带来了测量验收与采剥计划作业形式的变化，所有计算结果都是三维状态下的三维实体，无论是速度和效果，都是原有基础上一次质的飞跃。比如在模型图上编制十二五采剥计划，可以直观反映五年后的采场规划图和真实再现每年的变化效果，结果非常直观。
2.8剖面查看及图纸输出
建立在真三维模型基础之上的采矿设计内部工程任意方位察看，与传统设计相比更加直观化、形象化、真实化，对从本质上了解各个采剥工程的空间结构、采准顺序，起到了不可替代的作用。根据真三维矿块及内部实体工程模型，截取任意位置、方向、比例的平面图和剖面图，与传统图纸进行成功转化，形成平面图，在此基础上进行施工指导、生产进度计划编制，为矿山的可行性研究和初步设计提供工具和优化方案的选择，同时为矿山的生产调度及其控制提供空间定位和基础模型，并最终服务于整个生产过程。
3Micromine露天境界优化功能
确定最优露天开采境界是露天矿设计的一个重要步骤，它的目标是实现矿山生产利润最大化。传统的人工境界优化方法是通过逐渐增大境界尺寸来计算平均剥采比和境界剥采比，当境界剥采比等于经济合理剥采比且平均剥采比小于经济合理剥采比时，即认为该境界为最优境界。可以看出，这种方法确定一个境界需要耗费大量的人力和时间，而且很难找到真正意义上的最优境界。同时，最终境界的设计往往是在矿山投产前完成，而最终境界的形成是在矿山开采十几年或几十年后，并且由于技术进步和市场行情、矿山生产成本和产品销售价格影响，矿山的开采寿命也相应地发生很大的变化，因此必须每隔几年应用当时的经济技术参数对最终境界进行重新优化。随着科学的发展和技术的进步，国内外大中型露天矿已将边坡与开采境界的优化方法由过去的传统手工方法变为借助计算机的动态优化方法，实现了三维可视化矿床模拟技术和露天境界优化方法的结合，使这一问题得到了很好的解决。
大平掌铜矿露天境界优化是委托玉溪矿业公司矿山研究院进行设计的，在当期的生产过程中还没对原有境界进行再优化。故本次工程实例只着重介绍了Micromine的露天开采设计及编制进度计划功能。对于它的露天境界优化功能及品味控制功能不再详细介绍。
Micromine三维矿业软件系统以其先进的三维可视化技术建立大平掌铜矿露天矿山工程的三维可视化模型，另外还提供储量计算、品位估值等功能，大平掌铜矿安排生产计划、实时调度监控等工作提供了一个新的技术支持。新技术的广泛应用，不仅可提高矿山管理者、设计者的能力，而且还可节约资源，加速产业在国际市场的竞争力，促进国内矿山产业更好与国际接轨。
Micromine三维矿业软件在大平掌铜矿的运用，是大平掌铜矿走向“数字化矿山”标志。采矿设计三维实体模型是“数字矿山”的基础，也是它的核心内容之一。三维开采设计可视化对大平掌矿山的计划编制和生产具有非常巨大的意义，同时。三维采矿设计建摸技术可以使矿山的管理、技术人员和工人能够对采用的采矿方法、采矿过程等获得更加深入的认识和理解，并便于预先发现问题、制措施。同时，Micromine三维矿业软件的引入，为大平掌铜矿实现数字化建设的目标奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]章林，李家泉，代碧波，等.三维实体建摸技术在露天矿设计中的应用[J].中国矿业，2008（17）：163—164.
[2]龚元祥，王李管，贾明涛，等.金川矿区复杂地质体三维可视化[Z].
