本帖最后由 张女士 于 2024-11-21 08:54 编辑
露天矿山边坡和排土场事故隐患排查与处置+露天矿山开采基本知识
露天矿山边坡和排土场事故隐患排查与处置
一、边坡和排土场事故类型 二、影响边坡稳定的因素
（一）岩石强度及岩体结构面对边坡的影响 1．岩石强度的影响 滑坡多是剪切破坏，因此，岩石的抗剪强度是衡量边坡稳定的必要条件。 2．岩体结构面的影响 岩体失稳往往是沿结构面发生。岩体结构面对边坡稳定的影响是岩体结构面中的缝隙往往被易风化的次生矿物充填；机构面发育的岩体为地表水的渗入和地下水的活动提供了良好的通道。
（二）水文地质条件对边坡稳定影响 水对边坡岩体稳定性的影响较大。大量事实证明，滑坡多发生在雨季或解冻期。 1．静水压力和浮托力 静水压力作用的方向垂直于裂隙壁，形成三角形应力分布，是一种促使边坡破坏的推动力。 2．动水压力 水的方向与渗透的方向一致，尤其是当地下水和结构面联系在一起时，对边坡的稳定威胁更大。 3．水对边坡岩体的物理化学破坏 水对岩体的物理作用是使岩体碎裂。水在结冰时可能对岩体产生很大的膨胀力，水的蒸发也往往产生收缩性开裂而导致不同程度的破坏。 水对岩体的化学作用表现在，一定条件下，岩体矿物吸收或失去水分子而发生水化作用或脱水作用，在吸水或脱水过程中都能引起矿物体积的膨胀或收缩，尤其存在CO2时，使岩体破坏。
（三）爆破震动对边坡稳定的影响 露天矿爆破是影响边坡稳定性的重要因素。边坡岩体在爆破动力的瞬时冲击作用下，使岩体产生变形和破坏。 爆破震动产生的龟裂带，往往是导致边坡岩体发生崩塌或滑动的重要原因之一。
（四）其他因素对边坡稳定的影响 1．边坡几何形状 从岩体稳定性的角度来看，圆锥形的采场最为理想。凸形边坡适用于上部是土体或风化严重的岩体而深部是强度较高的较完整的露天矿边坡。 2．露天开采深度 3．风化作用 4．人为因素 如在边坡上部堆积石块和设备以及建立各种建筑物，有些矿山挖掘坡脚等。 三、边坡稳定性监测与评定
（一）边坡稳定性监测 （1）边坡的各项参数。如边坡的结构、表土厚度、边坡走向长 度、边坡高度、各类平台的宽度、各种边坡角度等。 （2）边坡岩体构造和边坡移动的观测。岩体构造主要指断层、较大的节理等结构面。要求绘制结构面在边坡的位置，记录有关参数。边坡移动的观测是指用仪器或简易设备探测边坡岩体的位移、变形规律。 （3）边坡的整体观测检查。主要检查在生产边坡上是否存在违章开采的情况，如伞檐、阴山坎、空洞等违章开采位置、范围及严重程度等要草绘成图。 （4）地下水监测。地下水监测包括监测水压及水位。测量孔隙水或裂隙水压可用管式水压计或“零流量”型水压计，且应在具承压水的钻孔中沿不同深度安装、测量。地下水水位观测亦是监控边坡稳定性及评价疏干措施可靠性的常用观测方法。 （5）地震、爆破振动的监测。
（二）边坡稳定性分析与评定
根据边坡稳定性监测资料，通过分析得出被监测边坡属于稳定型边坡或不稳定型边坡的结论。存在下列问题时，可确定为不稳定型边坡： （1）边坡的各项参数大部分不符合规定要求的。 （2）在某个检测剖面的边坡参数中由于边坡角超过规定要求，可能引起该段边坡岩体发生坍塌破坏的。 （3）采场上部表土层未按规定要求提前剥离，致使边坡上部坡角超过规定要求可能引起表土层倒塌现象的。 （4）经监测分析，采场边坡岩体中存在优势结构面可能造成边坡岩体局部破坏的。 （5）采剥作业面存在伞檐、空洞、阴山坎等现象的。 （6）各类边坡坡面上存在着浮石、险石，影响下部作业人员安全的。
边坡稳定性分析方法： （1）定性分析法：地质分析法、工程地质类比法、图解分析法、专家系统等等。 （2）定量分析法：极限平衡分析法、塑性极限分析法、数值分析法、灰色系统评价法、可靠度分析法、人工神经网络分析、突变理论方法等等。 边坡稳定性分析方法：模糊综合评价法、概率风险评价法、可拓理论评价法等等。
四、露天矿边坡安全管理要求
确保露天矿边坡安全是一项综合性工作，包括确定合理的边坡参数，选择适当的开采技术和制定严格的边坡安全管理制度。 （1）确定合理的台阶高度和平台宽度。确定台阶高度要考虑矿岩的埋藏条件和力学性质、穿爆作业的要求、采掘工作的要求。工作平台宽度取决于所采用的采掘运输设备的要求和爆堆的宽度。 （2）正确选择台阶坡面角和最终边坡角。台阶坡面角与矿岩性质、穿爆方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等因素有关。最终边坡角与岩石的性质、地质构造、水文地质条件、开采深度、边坡存在期限等因素有关。 （3）选用合理的开采顺序和推进方向。在生产过程中要坚持从上到下的开采顺序，一般情况下应选用从上盘向下盘的采剥推进方向，做到有计划、有条理的开采。 （4）合理进行爆破作业，减少爆破震动对边坡的影响。由于爆破作业产生的地震可以使岩体的节理张开，因此在接近边坡地段尽量不采用大规模的齐发爆破，可以采用微差爆破、预裂爆破、减震爆破等控制爆破技术，并严格控制同时爆破的炸药量。在采场内尽量不用抛掷爆破，应采用松动爆破，以防止飞石伤人，减少对边坡的破坏。 （5）矿山必须建立健全边坡管理和检查制度，当发现边坡上有裂隙可能滑落或有大块浮石及伞檐悬在上部时，必须迅速进行处理。处理时要有可靠的安全措施，受到威胁的作业人员和设备要撤到安全地点。 （6）矿山应选派技术人员或有经验的工人专门负责边坡的管理工作，及时清除隐患，发现边坡有塌滑征兆时有权制止采剥作业，并向矿山负责人报告。 （7）对于有边坡滑动倾向的矿山，必须采取有效的安全措施。露天矿有变形和滑动迹象的矿山，必须设立专门观测点，定期观测记录变化情况。
五、 露天矿边坡事故预防及处置措施
（一）疏干排水法 1．地表排水 一般是在边坡岩体外面修筑排水沟，防止地表水流进边坡岩体表面裂隙中。边坡顶面也应有一定的坡度，使边坡顶部不致积水。在具有较大张开裂隙的边坡，还必须对裂隙进行必要的堵塞。 2．地下水疏干 对于地下水可采取疏干或降低水位，减少地下水的危害。地下水的疏干有天然疏干和人工疏干两种。
（二）削坡减载 “削坡”一般指放缓边坡坡率，“减载”是在滑坡体的上部主滑段和牵引段挖去部分滑体岩土以减少滑体重量和主滑体推力的工程措施。 在滑体治理中，通常需要的是在滑体主滑段挖方减少滑体下滑力，而不是在滑坡前缘挖方而减少抗滑力，在滑体下部前缘挖方会引起滑坡蠕动、边坡坍塌，加剧滑坡的滑动。所以在滑坡及潜在滑坡区内未查清滑坡性质前不可盲目削方。
（三）挂防护网 防护网按其结构形式、防护功能和作用方式分为主动网和被动网两类。主动网的防护用于坡面围护作用、限制落石、防治崩塌的发生。被动防护网的主要用于崩滑体下方的拦截落石。 采用主动网锚固筋应穿过表层破碎带，并验算其锚固力。被动网应保证基础稳定，验算崩塌落石能量，选用相应的能级规格。
（四）机械加固法 机械加固边坡是通过增大岩石强度来改善边坡的稳定性。只有当稳固边坡的其它方法诸如放缓边坡角或排水等都不可行或代价更高时，才考虑机械加固法。 1．用锚杆（索）加固边坡 用锚杆（索）加固边坡是一种比较理想的加固方法，可用于具有明显弱面的加固。锚杆是一种高强度的钢杆，锚索则是一种高强度的钢索或钢绳。 锚杆（索）一般有锚头、拉伸段及锚固段三部分组成。锚头在锚杆（索）的外面，它的作用在于给锚杆（索）施加作用力。拉伸段在孔内，其作用在于将锚杆（索）获得的预应力（拉应力）均匀地传给锚杆孔的围岩，增大弱面上的法向应力（正应力），从而提高抗滑力。 对于坚硬而又较破碎的岩石，锚杆的预应力可使锚杆孔围岩产生压应力，从而增大了破碎岩块间的摩擦阻力，提高了围岩的抗剪强度。 锚杆的长度应穿过滑动面，预应力锚杆一般长为2.5~3m。预应力锚索的长度可达到数十米乃至近百米，因而适用于加固大型边坡。 为保证锚杆（索）加固边坡的效果，在每两根锚杆（索）之间布设钢筋混凝土横梁，并在锚头和横梁上挂设钢丝网，然后在钢丝网上喷上水泥浆，以防止边坡碎石滚落和风化，并使边坡岩石构成一个与锚杆（索）加固的完整系统，加强了边坡的稳定性。 2．用喷射混凝土加固边坡 喷射混凝土是作为边坡的表面处理。它可以及时封闭边坡表层的岩石，免受风化、潮解和剥落，同时又可以加固岩石提高岩石的强度。 喷射混凝土可单独用来加固边坡，也可以和锚杆配合使用。喷层的厚度一般约为250px。为了提高喷射混凝土的强度，特别是提高抗拉强度和可塑性，可加设钢筋网。有时也可以在喷射混凝土干料中加入钢丝或玻璃纤维以提高其抗拉强度，这叫钢丝纤维补强混凝土。 3．用抗滑桩加固边坡 抗滑桩的种类很多，一般多用钢筋混凝土桩加固边坡，其中又分大断面的混凝土桩和小断面混凝土桩。前者一般用于破碎、散体结构边坡的加固，而后者一般用于块状、层状结构边坡的加固。 抗滑桩加固边坡的优点较多，如布置灵活、施工不影响滑体的稳定性、施工工艺简单、速度快、工效高、可与其它治理的加固措施联合使用、承载能力较大等。因此该方法在国内外露天矿边坡加固工程中被广泛的应用。 4．用挡土墙加固边坡 挡土墙是一种阻止松散材料的人工构筑物，它既可单一用作小型滑坡的阻挡物，又可作为治理大型滑坡的综合措施之一。 挡土墙的作用原理是依靠本身的重量及其结构的强度来抵抗坡体的下滑力和倾倒。因此，为了确保其抗滑的效果，应注意设置挡土墙的位置，一般情况下，挡土墙多设在不稳定边坡的前缘或坡脚部位。 5．用注浆法加固边坡 它是通过注浆管在一定的压力作用下，使浆液进入边坡岩体裂隙中。一方面用浆液使裂隙和破碎岩体固结，将破碎岩石粘结为一个整体，成为破碎岩石中的稳定固架，提高了围岩的强度；另一方面堵塞了地下水的通道，减小水对边坡的危害。 要使注浆能达到预期效果，注浆前须准确了解边坡变形破坏的主滑面的深度及形状，以便使注浆管下到滑面以下有利的位置。注浆管可安装在注浆钻孔中，也可直接打入。
（五）控制爆破法 目前矿山广泛采用高台阶、大直径炮孔和高威力炸药，有效地降低了采矿成本。但这些措施也造成了爆破区能量集中，以致引起最终边坡的严重后冲破裂问题。 露天矿山通常采用的控制爆破方法有减震爆破、缓冲爆破、预裂爆破和线状排孔。设计这些方法的目的是使露天矿周边边坡每平方米面积上产生低的爆炸能集中，同时控制生产爆破的能量集中，以便不破坏最终边坡。 1．减震爆破 减震爆破是最简单的一种控制爆破方法。这种方法通常与某种其它控制爆破技术联合使用，诸如预裂爆破等。 2．缓冲爆破 缓冲爆破是沿着预先设计的挖掘界限爆裂，但在主生产爆破孔爆破之后起爆这些缓冲爆破孔。缓冲爆破的目的是从边帮上削平或修整多余的岩石，以提高边坡的稳定性。 为了取得最佳的缓冲效果，全部缓冲爆破孔应该同时起爆。在坚硬岩石中，爆破后暴露的边坡面平滑整洁，且残留孔痕明显可见。 3．预裂爆破 预裂爆破是最成功、应用最广泛的一种控制爆破方法，可用来使预裂线免受生产爆破的影响。在生产爆破前起爆一排少量装药的密间距的爆破孔，使沿设计挖掘界限形成一条连续的张开裂缝以便散逸生产爆破所产生的膨胀气体。 预裂爆破的目的是对特定岩石和孔距，通过特殊的方式装药，使孔壁压力能爆裂岩石，但仍不超过它们原位动态抗压强度，以及爆破孔周围岩石不发生压碎。降低爆压可通过采用不耦合装药、间隔装药或低密度炸药来实现。
六、排土场安全检查 （一）排土场安全检查 排土参数包括：各类型排土场段高、排土线长度，各类型排土场的反坡坡度，汽车排土场安全挡墙的底宽、顶宽和高度，铁路排土场线路坡度和曲率半径，挖掘机排土挖掘机至站立台阶坡顶线的距离，排土机排土外侧履带与台阶坡顶线之间的距离等。依据《金属非金属矿山排土场安全生产规则》。 检查排土场滑坡。排土场滑坡时应检查滑坡位置、范围、形态和滑坡的动态趋势以及成因。
（二）排土场排水构筑物与防洪安全检查 1．排水构筑物安全检查的主要内容有：构筑物有无变形、移位、损毁、淤堵，排水能力是否满足要求等。 2．截洪沟断面检查内容有：截洪沟断面尺寸，沿线山坡滑坡、塌方，护砌变形、破损、断裂和磨蚀，沟内物淤堵等。 3．排土场下游设有泥石流拦挡设施的，检查拦挡坝是否完好，拦挡坝的断面尺寸及淤积库容。
七、排土场事故预防及处置措施
（一）排土场滑坡事故的原因 1. 建设初期设计、建设考虑不周。选址、规划不当，沿排土场与基底接触面滑坡。 2. 生产中排土不科学，没有严格按照设计要求组织排土作业。沿软弱面滑坡。 3．排水设施不健全。排土场内部滑坡。 4．人为因素。滥采滥挖、临近排土场爆破。 5．其它人力不可抗拒因素。地震、海啸以及大暴雨等。
（二）排土场泥石流事故的原因 矿山泥石流从成因上一般分为水动力成因泥石流和重力成因泥石流。水动力成因泥石流是大量松散的固体物料堆积在汇水面积大的山谷地带，主要是受发达地表水系的影响。重力成因泥石流是吸水岩土遇水软化，当含水量达一定时，便转化为粘稠状流体。此外，亦可能由坍塌、滑坡体直接转变为泥石流。 形成泥石流的三个基本条件为：泥石流区内含有丰富的松散岩土，山坡地形陡峻、具有较大的沟床纵坡，泥石流区的上中游有较大的汇水面积和充足的水源。
（三）排土场事故的预防措施 1．对选择的排土场场址要作水文地质、工程地质调查。分析可能发生滑坡的类型，对排土场各地段进行稳定性评价。排土场工程水文地质条件不良时，采矿工程设计中应包括处理工程措施。 稳定性评价方法；稳定性分级。 2．重视排土场建设质量。大多数矿山排土场的基底都覆盖着一层表土或一层风化软岩，这层软弱面往往成为排土场滑坡的重要诱因。因此在基底或软岩较薄时，则应在排土之前挖掉，如果较厚则可以采用爆破的方法处理，提高排土场基底的摩擦力，增加排土场的稳定性。 3．建设与完善排土场的排水设施。对流入排土场的地表水要进行拦截，不使灌入排土场内。对排土场内原有地表水以及渗入排弃岩石中的大气降水要进行疏导，可预筑渗堤、排水盲沟和其它疏排措施，将水排出。 4．修建护墙挡坡。护墙挡坡是用坚硬的岩石砌筑在可能发生潜在滑动面的位置上的一种工程治理措施。护墙挡坡只有针对潜在的特定滑动面、并对其进行周密设计和稳定性验算后，才能实施。没有可靠的稳定性验算，修建排土场重力坝是绝对禁止的，因为垮坝事故的危害更大。 5．排土场植被。加固、挡水、吸水等作用
露天矿山开采基本知识
一、石灰岩简介： 石灰岩 (Limestone)，简称灰岩，是以方解石为主要成分的碳酸盐岩，有时含有白云石、粘土矿物和碎屑矿物，属于，是水成岩的一种。石灰岩主要是在浅海的环境下形成的，属于生物性沉积形成，其主要形成是海洋生物的尸体的沉降累积，加上来自陆地的动植物腐物残渣与泥沙一起在河床或海床上沉积压实后经地质变化形成。
二、石灰石的组成结构： 石灰岩的成分主要为方解石、伴有白云石、菱镁矿和其他碳酸盐矿物，还混有其他一些矿物，比如菱镁矿，石英，石髓，蛋白石，硅酸铝，硫铁矿，黄铁矿，水针铁矿，海绿石等等。此外，个别类型的石灰岩中还有煤、地沥青等有机质和石膏、硬石膏等硫酸盐，以及磷和钙的化合物，碱金属化合物以及锶、钡、锰、钛、氟等化合物，但含量很低。灰岩的主要化学成分是CaCO3易溶蚀，故在石灰岩地区多形成石林和溶洞，称为喀斯特地形。 石灰岩的结构较为复杂，有碎屑结构和晶粒结构两种，其中碎屑结构多由颗粒、泥晶基质和亮晶胶结物构成，晶粒结构是由化学及生物化学作用沉淀而成的晶体颗粒。 三、石灰岩的分类： 按其沉积地区，石灰岩右分为海相沉积岩和陆相沉积岩，以海相沉积岩为多。 按其形成类型，石灰岩可分为生物沉积、化学沉积和次生三种类型。 按矿石中所含成分不同，石灰岩可分为硅质石灰岩、粘土质石灰岩和白云质石灰岩三种。 按结构构造，石灰石可分为竹叶状灰岩、状灰岩、团块状灰岩等
四、石灰岩的特性： 1.石灰岩分布相当广泛，岩性均一，易于开采加工，是一种用途很广的建筑石料。 2.石灰岩具有良好的加工性、不透气性、隔音性和很好的胶结性能、可深加工应用，是优异的建筑装饰材料。 3.石灰岩产地广泛，色泽纹理颇丰，有灰、灰白、灰黑、黄、浅红、褐红等色，有良好的装饰性。 4.石灰岩的质地细密，加工适应性高，硬度不高，有良好的雕刻性能，易制作小型架上雕刻，较适宜初学雕刻者选用，但由于石灰岩易溶蚀，不适于户外的雕刻。 5. 石灰石用途很广，是冶金、建材、化工、轻工、建筑、农业及其它特殊工业部门都是重要的工业原料。 露天开采是在一定范围内敞露的空间里，将掩盖在矿体上部的表土及周围部分的岩石剥除掉，而把矿石开采出来。因此为了采出矿石，还必须开采矿石。
一、基本述语： 1．台阶（bank）：（图1-1）开采时，自上而下把矿岩划分成具有一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备进行开采，各分层保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。 台阶由以下要素构成：上部平盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底线、高度、坡面角。 台阶分： 工作台阶——工作平盘布置采掘、运输设备。 非工作台阶——保安平台：用于缓冲和阻截滑落岩石，减缓边坡角。 清扫平台——阻截滑落岩石并用清扫设备进行清理。 运输平台——作为工作台阶与出入沟运输的联系通道。
2、工作线（Avdvance line）：已经做好准备而形成的矿岩区段。
3、采掘带（excavation zone）：开采时将台阶划分为若干个条带，逐条顺次开采，每一个条带叫做采掘带。 参数：宽度 1、实方...取决于爆破方法和参数；2、电铲...取决于电铲的挖掘和卸载半径。
4、采区（working section ）每一条带开采时也可划分为若干区段配以独立的采运设备。 参数：长度...一条电铲所占的采掘工作线长度。
5、露天坑道： 按用途分： ① 出入沟…建立开采水平间的运输通道。(Bl—4中的AB)。 ② 开段沟…建立第一条工作线（初始台阶）见图l—4中的CD。 按断面形状分：整断面（1－5 a），单侧沟（1－5 b）
6．露天矿场（open pit）已经进行和正在进行露天开采的区域，由台阶和露天坑道形成。 山坡露天：封闭圈以上。凹陷露天：封闭圈以下。 构成要素： （1）边帮：露天矿场四周表面的总体，分 ：顶帮、底帮（slope）、端帮。 （2）工作帮：（working slope），非工作帮（slope of respose）。 （3）工作帮坡面及工作帮坡面角。 （4）非工作帮坡面及最终边坡角。 （5）上下部最终境界线……开采结束时，非工作帮坡面与地面或露天矿底平面相交的闭合曲线。 （6）露天矿场最终境界：上下部最终境界线所限定的位置。 二、露天开采工艺过程： 穿孔－爆破－采装－运输－排卸。 工艺形式分：间断式工艺，连续化工艺，半连续化工艺。 这几个生产环节是互相紧密配合的，因而在不断完善各生产环节的同时，还必须考察他们的联系，以便提高全露天矿的综合生产能力。
三、露天矿山工程的发展程序： 如前所述，从露天矿场采出矿石和岩石是从一定工艺过程实现的，这种工作总称为露天矿山工程。 露天矿山工程：按施工对象分，剥离工程和采矿工程；按施工形式分，掘沟工程和括帮工程。 矿山工程的发展按一定程序进行的。 对于一个台阶：掘出入沟开段沟 扩帮。 对于上下水平：掘沟与扩帮同时进行，即上部水平扩帮的同时下部水平掘沟，于是： 矿山工程深度不断增加，直到最终开采深度。 各开采水平的工作线从最初开段沟的位置不断向外推进，直到最终边界。 露天矿场在发展过程中，逐步由小变大，由浅至深，不断采出矿石和剥离岩石，直至最终境界范围内开采终了为止。露天矿山工程的发展程序的本质特征是渐进的即开采工作要不断在空间移动，台阶工作线不断扩展推进，露天采场随之逐深扩大。 综述露天采矿工作特点：生产对象是天然赋存矿岩，开采地点及生产条件不断推移变化，旧水平不断结束新水平陆续投产，构成了采矿过程从准备到生产又从生产到新的准备的循环运动规律，使掘沟、剥离、和采矿三者之间总是保持相互依存和相互制约关系。 一、编制采掘意义： ➤ 是保证矿山持续地均衡生产的必要手段 人们做任何工作都要求心中有数，要有个计划。矿山从建设到采完，通常需要十几年或几十年时间，这就更需要有全面计划安排，特别是露天矿生产的特点烛：生产对象及工作条件经常变化（矿山数量、品位、赋存条件、围岩特性、地下水、气候等）工作地点分散，并经常移动，生产环节多，而且采掘工作需自身准备，具有从准备到生，双从生产到新的准备的循环运动规律。因此更要制定周密的采掘计划。在全面考虑露天矿各工艺环节配合的基础上，把矿山各时期的采掘工程发展做出综合安排。以便更合理地使用人力、材料和设备，均衡完成和超额完成生产任务。 ➤ 是贯彻“十六字方针”，搞好矿山管理的重要环节 采掘计划是用图和表，表示露天矿山工程发展的具体时间，空间与数量关系泊。通过编制计划使露天矿采掘方针得以具体贯彻。因此，它是设计和指导露天矿均衡生产，综合平衡的重要文件，是保证矿山正常持续生产，搞好矿山管理的重要环节，必须认真编制和实施。 二、采掘计划的划分及各类计划的任务： 采掘计划可分为两种： ➤ 设计中按年编制的露天矿采掘进度计划 它是矿山设计的重要文件，是设计决定的具体化，其任务是把初步确定矿山生产能力，均衡生产剥比加以验证，并安排落实同时比较准确地确定露天矿的基建时间，基建工程量，投入生产的时间，达产期限，设计计算年以及矿山采剥总量。逐年工作线推进位置，并按此计划计算各个时期所需的设备，人员和材料及其他矿山设施。 ➤ 生产矿山编制的年度、季度，月度采掘计划 它是生产矿山每年的生产计划内容之一，也是年生产计划的核心，是组织管理矿山生产的重要文件。其任务是以当年国家下达的产品产量、质量、技术定额等指标为依据。按照技术设计中的采掘进度计划要求，安排该年度的采掘工作，因此，它除安排年末或月末，季末的工作线推进位置外，还要详细地计算菜爆、采装、运输、排土、机修等主要生产工艺和辅助车间的生产能力，找出薄弱环节，制定相应的措施以确保生产任务的完成。 三、采掘进度计划的基本内容和编制要求： 基建内容 露天矿采掘进度计划通常是以图表的形式来表示的，它反映了矿山工程发展的时间，窨和采剥量三者应遵守的关系。也就是说从这三个方面表示了矿山工程的发展状态。 时间：露天矿建设起止时间、投产、达产时间新水平投入生的时间。 空间：各项工程的空间位置，各水平推进的超前关系，扩帮与延深的关系。 数量：基建工程量，逐年采掘的矿石量、剥离量、掘沟量、生产剥采比，采掘进度计划。 进度计划表要逐年编制，一般编制到设计计算年后3-5年，所谓设计计算年是矿石已达到规定的生产能力和以均衡生产剥采比开始生产的年度，其采剥总量开始达到最大值。计算年的采剥总量是矿山设备、动力、材料消耗，人员编制建筑规模等计算的依据。 1、采掘水平分层平面 以地质分层平面图为基础编制而成的，应有逐年采掘的矿岩量，作业挖掘机的数目和台号，出入沟和开段沟的位置，矿岩分界线，开采境界以及年末工作线的位置等。由此表示某一台阶上逐年工程发展状态。 2、采矿场年末开采综合平面 以采掘水平分层平面图为基础编制而成的。绘有各水平的工作线位置，出入沟和开段沟的位置，挖掘机的配置，矿岩分界线、开采境界和运输站线设置等。由此表示了某年末矿山工程发展状况：包括工作线长度，工作平盘宽度，斜沟及段沟的掘进，上下水平的超前关系，保有储备矿量，工作面线路和挖掘机配置等。 3、产量逐年发展图表 在采掘进度表编制完成的基础上整理绘制出来的，采掘计划只编制设计计算年后3-5年，以后的产量可以3年或5年为单位粗略确定。
编制要求 1、尽快满足国家对矿石产量的要求，根据露天矿的具体情况，应尽可能地减少基建工程量，加速基本建设，保证在规定的时间内投入生产，投产后尽快地达到设计生产能力。 2、保持规定的各级储量指标，以保证产量的均衡，在开采具有多种品级矿石时，还要求各种工业品级的矿石产量和质量保持稳定呈规律性变化。 3、正确处理剥和采的矛盾，贯彻“采剥并行”的方针，生产剥采比安排得要经济合理最大生产剥采比期限不能过短，两个不同时期的剥采比亦尽量变化不要太大。 4、上、下水平的工作线要保持一定的超前距离。使平盘宽度小于最小工作平盘宽度、工作线要具有一定的长度，并尽可能地保持规整。要保证线路的最小曲率半径及各水平的运输道路，采掘设备调动不要过于频繁。 5、台阶水平推进与延深要密切配合。要按计划及时开拓新水平以保证采矿和矿量准备的衔接，在扩帮过程中，一定要遵守预定的矿山工程发展程序。 6、对于分期开采的矿山，要处理好分期和过渡的关系，要保证过渡期工程的衔接和产量的稳定。 一、设计的基本原则与指导思想： （1）贯彻“以人为本”的指导思想； （2）贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针； （3）选用能耗低、效率高、安全可靠，便于操作和维护的设备； （4）选择合理的开采工艺及开拓运输方案，力求技术可靠、经济合理，对矿产资源开发利用的同时避免环境影响因素造成危害。 二、设计的主要内容包括生产系统及辅助系统，主要分为以下三个部分： （1）采矿： 露天开采境界的确定； 开拓方式与采矿方法的确定； 生产工艺的选择； 生产设备能力的核定及选型（不包括矿石加工及外部运输设备、设施）。 （2）辅助系统： 矿区总图运输； 矿山供电、机修、给排水、采暖； 矿部及生产、生活设施的建设； 安全与工业卫生； 矿区环境保护。 （3）投资和企业经济效益概算。 根据现有资料和矿山开采现状，经与业主协商本设计仅对采矿工程做完整设计，辅助设施（机修、汽修、电修、供水、供电、采场外部运输及通讯）及生活福利设施只做初步概算，业主根据原有设施对照设计进行相关技术改造，达到设计要求，本设计仅将概算纳入总投资中进行财务评价与经济分析。 三、设计中的预防措施：
➤ 采空区处理方法 对于石灰岩矿山在闭坑后，采用覆土后进行植树或复耕。
➤ 保障露天矿最终边坡稳定及防止边坡坍塌措施 （1）按照有关设计参数进行矿山开采，及时设置安全平台。 （2）对临近最终边邦的爆破，采用控制爆破，以保持岩体的完整性和边邦的稳定性。 （3）定期检查边坡、边邦的稳定状况，及时清理松动浮石，清理人员应佩戴安全帽、系好安全带或安全绳。 （4）在采场外部合适位置修建截水沟和采场内修建临时排水沟，及时排除采场内的积水，以避免水浸引起边坡坍塌。 （5）对软弱岩层边坡，如土质边坡、风化带边坡、破碎带边坡和软弱夹层边坡，采取锚喷、浆砌、喷射混凝土等方法予以加固。
➤ 防止电气危害及防雷措施 矿山电气设备较少，较为集中，为防止触电危害事故发生，应采取的措施为： （1）在发电机房设置安全防护装置、窗户设置金属栅栏并设立安全警示牌； （2）在发电机房内增设矿用充电应急灯1盏，设置1211型灭火器； （3）将发电机房的房门改向外开，利于逃生； （4）对绝缘老化的部分线路进行更换，敷设不规范的线路进行整改，整理发电机房的用电线路，使其有序排列；在计量室通过的线路需要分开，不能绑扎在一齐，并用绝缘套管保护； （5）及时修理和更换配电屏上有缺陷的电器； （6）为容易发生机械事故的设备配置紧急停车装置，打扫卫生、擦拭设备时，严禁用水冲洗或用湿布去擦拭电气设备，防止短路和触电； （7）电气维修的安全措施： 用电设备检修施行工作票制度、工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结制度。 低压带电作业应设专人监护，使用有绝缘柄的工具，工作时站在干燥的绝缘物上进行，并戴手套和安全帽，必须穿长袖衣工作，严禁使用锉刀、金属尺和带有金属物的毛刷、毛掸等工具。低压配电箱和电源干线上的工作，应填写工作票。在低压电动机和照明回路上工作，可用口头联系。上述工作至少由两人进行。
➤ 低压回路停电的安全措施： （1）将检修设备的各方面电源断开，取下熔断器（保险），在开关操作把手上挂“禁止合闸，有人工作!”的标示牌。 （2）工作前必须验电。 （3）根据需要采取其他安全措施。 停电更换保险器后，恢复操作时，应戴手套和护目眼镜。
➤ 安全距离的要求：低压架空线路与建筑物等最小距离。 架空电力线路保护区为导线边线在最大计算风偏后的水平距离和风偏后距建筑物的水平安全距离之和所形成的两平行线内的区域。1～10kv为1.5m。地下电力电缆保护区的宽度为地下电力电缆线路地面标桩两侧各0.75m所形成两平行线内区域。高压输电线高于各种机械设备最高部分2m以上，低压输电应高于各种机械设备最高部分0.5m以上。架空导线至建筑物的垂直距离：在最大计算弧垂情况下，对3～10kv线路应不小于3.0m；并且满足《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）的要求。 导线至地面或水面的最小距离（m） 边导线至建筑物的的最小距离 防雷设施严格按照《建筑物防雷设计规范》的有关规定进行设计。 矿山建、构筑物按三类防雷考虑，凡高度在15m及以上的建、构筑物设避雷网、带，局部设避雷针保护。 矿山发电机房及架空线路、材料库、储油桶为主要防雷对象，应设置防雷设施。
➤ 机械危害预防措施 机械性伤害主要指机械设备运动（静止）部件、工具、加工件直接与人体接触引起的夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等形式的伤害。本矿空压机、凿岩机、装载机等转动机械的外露传动部分（如飞轮、传动带等）和往复运动部分都有可能对人体造成机械伤害。同时，机械伤害也是矿山生产最常见的伤害之一，易造成机械伤害的设备有凿岩、压气、装运等设备。主要预防措施包括： （1）机械设备操作人员必须学习设备结构、动作原理、操作方法等知识，懂得设备运行中出现各类事故的预防方法。特种设备操作人员必须经考核合格，做到持证上岗操作，严禁非操作人员启动运行设备，避免出现伤人、毁物事故。 （2）机械设备应按设备说明书和有关规定进行安装，设备运转部件的防护罩必须齐全完好。 （3）运动行走的设备(如汽车、装载机等)，人们应避开其运动范围，并设置防止运动部件脱落的防护装置。 （4）机械伤害控制的措施，主要是对各种转动机械应设置防护栏、防护罩和防护网或其它防护设施，做到人体与设备的危险部分隔离。机械防护装置应符合：《机械设备防护罩安全要求》（GB8196—87）；《固定式工业防护栏杆安全技术条件》（GB4053.3—93）。
➤ 防排水措施 矿山为山坡露天矿，最低开采标高1210m高于当地最低侵蚀基准面，地下水对开采的影响不大，采场充水主要为大气降雨，因此矿山防排水工作的重点是防止大气降雨地表迳流对矿山的影响。 矿山主要防排水措施包括：在采场外部设置截排水沟，工作平台设置3～5‰的坡度，利于排水；道路设置纵向排水沟及横向涵洞排水。
➤ 防尘 粉尘是矿山生产中主要的职业危害因素之一。为了有效地控制粉尘外逸，减轻粉尘对岗位工人的影响，本工程贯彻以防为主的方针，从工艺流程上尽量减少扬尘环节： （1）钻机选用带有捕尘装置的潜孔钻，钻孔时加强通风、喷水等防尘措施； （2）公路上应经常洒水，以减轻汽车运输时的扬尘； （3）爆破后人员不得立即进入爆区，待粉尘自然消散后方可入场，以减轻粉尘的影响； （4）定期进行工作场所空气中的粉尘浓度检测，保证工作场所空气中的粉尘浓度符合《工作场所有害因素职业接触限值》中的规定； （5）为采场作业人员配备个体防护用品，并定期进行全员健康检查。
➤ 噪声控制措施 为了控制噪声污染，设计中尽可能选用低噪声设备；在空压机、钻机等高噪声气动设备上加装消音器；在高噪声场所要求工人配备隔声耳罩等个人防护用品，以减轻噪声对工人的影响。
➤ 爆破安全措施 （1）在进行爆破作业时必须严格执行《爆破安全规程》，视爆破方法、规模、地形特征，根据爆破安全规程按爆破地震安全距离、爆破冲击波安全距离和个别飞散物安全距离要求划定爆破危险区边界，设置安全警示标志，做好警戒工作，确保人员和财产安全。 （2）每次爆破必须有经批准的爆破设计。爆破后须经安全人员认真检查工作面安全情况，确认爆破地点安全后才准恢复作业。 （3）从事爆破作业的人员必须受过爆破技术培训，熟悉爆破器材性能、操作方法和安全规程，并持证上岗。 （4）在黄昏、大雾、雷雨天严禁进行爆破作业。 （5）临近最终边邦的爆破，用控制爆破以保持岩体的完整性和边邦的稳定性。 对矿山安全状况及周边安全环境的总体评价 该矿区水文地质条件简单；开采条件较好，工程地质条件简单；矿区开采范围内植被不发育，覆盖层薄，对当地环境影响不大；对于采空区在矿山闭坑后，采用覆土后进行植树或复耕，不会对矿区周边安全、环境造成不良影响。 本矿山工程自然危害因素及生产过程中可能发生的危险、危害因素均采取了有效的防治措施。在生产中重视安全生产，严格执行各项操作规程，建立并严格执行安全责任制，就能保障工人的劳动安全和身体健康，可以保证矿山安全生产。 露天采矿就是从敞露的采矿场采掘有用矿物。 机械开采：开采坚硬矿岩，以深孔爆破，机械采掘为获取矿石的主要手段。 人工开采：安委办【2010】17号文明令禁止。 露天采矿场模拟面貌 1、封闭圈及露天矿山分类 封闭圈：露天采矿场地表的平面闭合曲线。 根据矿床埋藏的地形条件，依据露天开采境界地表封闭圈，可分为山坡露天矿和凹陷露天矿。 山坡露天矿----地表封闭圈以上； 凹陷露天矿----地表封闭圈以下。 山坡露天矿和凹陷露天矿示意图 A——山坡露天矿，B——凹陷露天矿，1——地表封闭圈标高 2、露天矿山构成三要素 台阶：把矿岩划分成一定厚度的水平分层，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状。每个阶梯称为台阶，其高度成为台阶高度。 台阶坡面：台阶朝向采空区一侧的倾斜面。倾斜面与水平面所夹角称为台阶坡面角。 平台（平盘）：台阶的坡底线与坡顶线之间水平面上的空间。坡底线与坡顶线之间的宽度称为平台宽度，处在爆破、铲装和运输作业的平台称为工作平台；爆堆边沿至坡顶线之间的宽度称为工作平台高度；用于阻截滑落的岩石的平台称为安全（清扫）平台。 3、露天矿山的开采工艺 露天矿山的开采工艺相对简单，主要包括穿孔、爆破、采装运输、排岩。 接下来，我们就具体讲讲露天矿山的开采工艺。 一、穿孔工作 穿孔工作是露天矿山开采的首要工序，在整个露天开采过程中，穿孔费用约占其生产总费用的10%-15%。 1、潜孔钻机 潜孔钻机钻孔角度变化范围大，机械化程度高，减少了辅助作业时间，提高了钻机的作业率，而且潜孔钻机机动灵活，设备重量轻，投资费用低，特别是可以通过钻凿各种斜孔来控制矿石品位，能消除根底、减少大块，提高爆破质量。因此，潜孔钻机目前在国内外中小型矿山广泛使用，适用于中硬矿岩穿孔。 2、牙轮钻机 牙轮钻机是在旋转钻机的基础上发展起来的一种近代新型钻孔设备，具有穿孔效率高、作业成本低、机械化、自动化程度高等特点，适用于各种硬度的矿岩穿孔作业，目前，已成为世界各国露天矿普遍使用的穿孔设备。 3、凿岩台车 凿岩台车是随着采矿工业的发展而出现的一种新型凿岩作业设备。它是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或台架上，并且有行走机构，使凿岩机作业实现机械化。 二、爆破工作 爆破工作的目的是破碎坚硬的实体矿岩，为采装工作提供块度适宜的挖掘物。在露天开采的总费用中，爆破费约占15%-20%。 爆破质量的好坏，不仅直接影响采装、运输、粗碎等设备效率，而且影响矿山总成本。 1、浅孔爆破 浅孔爆破采用的炮孔直径较小，一般为30-75毫米左右，炮孔深度一般在5米以下，有时可达8米左右，如用凿岩台车钻孔，孔深还可增加。 浅孔爆破主要用于生产规模不大的露天矿或采石场、硐石、隧道掘凿、二次爆碎、新建露天矿山包处理、山坡露天单壁沟运输通路的形成及其它一些特殊爆破。 2、深孔爆破 深孔爆破就是用钻孔设备钻凿较深的钻孔，作为矿用炸药的装药空间的爆破方法。露天矿的深孔爆破主要以台阶的生产爆破为主。 深孔爆破的钻孔设备主要应用潜孔钻和牙轮钻。其钻孔可钻垂直深孔，也可钻倾斜炮孔。倾斜炮孔的装药较均匀，矿岩的爆破质量较好，为采装工作创造好的条件。 为减少地震效应和提高爆破质量，在一定条件下可采取大区微差爆破，炮孔中间隔装药或底部空气间隔装药等措施，以便降低爆破成本，取得较好的经济效益。 3、硐室爆破 硐室爆破是将比较多或大量炸药，装在爆破硐室巷道内进行爆破的方法。露天矿仅在基本建设时期和在特定条件下使用，采石场在有条件且在采矿需求量很大时采用。 4、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加，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。 多排孔微差爆破的优点： 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 改善矿岩破碎质量，其大块率比单排孔爆破少40%-50% 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和爆破后充区作业次数减少的缘故 提高采装、运输设备效率约10%-15%。 5、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。 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：炸药消耗量较大；工作平台要求更宽，以便容纳碴堆；爆堆高度较大，可能影响挖掘机作业的安全。 三、临近边坡的爆破措施 随着露天矿向下延伸，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，每孔装入少量炸药，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，孔内装入少量炸药，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、采装与运输 采装作业是使用装载机械将矿岩直接从地下或爆堆中挖掘出来，并装入运输机械的车厢内或直接卸到指定的地点。它是露天开采过程的中心环节，其他生产工艺如穿爆、运输等都是为采装而服务的。 主要采装设备：挖掘机、索斗铲、液压铲和轮胎式前装机。 在露天矿开采过程中，矿山运输的基本建设投资约占矿山基建总投资额的60％，运输成本和劳动量分别占矿石总成本和总劳动量的一半以上，由此可见运输在露天矿开采中的重要地位。 露天矿山运输方式：汽车运输、铁路运输、胶带运输、斜坡箕斗提升运输以及联合运输方式，其中自卸汽车运输最普遍。 采装与运输密不可分，两者相互影响、相互制约。目前采装运输工艺的发展趋势主要体现在采运设备的大型化，采装与运输环节的一体化与连续化，以及计算机自动化。
五、排岩 排岩是运输终端的作业，将剥离下的表土和废石运输到废石场进行排弃。 排岩工艺：铁路运输排岩、公路运输排岩、胶带运输排岩 六、排土场 排土场（废石场）：堆放剥离物的场所，指矿山采矿排弃物集中排放的场所。 排土场根据堆置顺序可分为：单台阶排土场、覆盖式多台阶排土场、压坡脚式多台阶排土场。 排土场根据排土工艺主要分为：公路运输排土场、铁路运输排土场、胶带运输排土场和水力运输排土场。
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作者：中钲集团
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