1、8.1 概述p露天矿开拓就是建立地面到露天采场各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，建立采矿场、受矿点、废石场、工业场地之间的运输联系，形成开发矿床的合理运输系统。p其主要研究内容是开拓运输方式、开拓坑线的位置及其布置形式，目的是保证矿山持续生产。p露天矿床开拓与运输方式和矿山工程的发展有着密切联系，而运输方式又与矿床地质地形条件、开采境界、生产规模、受矿点和废石场位置等因素有关。所以，露天矿床开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数、工作线推进方式、矿山工程延深方向、剥采的合理顺序和新水平准备，以建立合理的矿床开发运输系统。p按运输方式不同，露天矿开
2、拓可以分为：p公路运输开拓p铁路运输开拓p平硕溜井开拓p胶带运输开拓p斜坡提升开拓p联合开拓8.2 开拓方法8.2.1 公路运输开拓p公路运输开拓采用的主要设备是汽车。p其坑线布置形式有：p直进式p回返式p螺旋式p多种形式相结合的联合方式（1）直进式坑线开拓 p当山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时，可采用直进式坑线开拓，如下图所示。运输干线一般布置在开采境界外山坡的一侧，工作面单侧进车。p当凹陷露天矿开采深度较小，采场长度较大时，也可采用直进式坑线开拓。公路干线一般布置在采场内矿体的上盘或下盘的非工作帮上。条件允许时，也可在境界外用组合坑线进人各开采水平。但由于露天矿采场长度有限，往
3、往只能局部采用直进式坑线开拓。（2）回返式坑线开拓p当露天矿开采相对高差较大、地形较陡，采用直进式坑线有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进回返联合坑线开拓，如下图所示。p山坡露天矿开拓干线在基建时期应修筑到最上一个开采水平。开拓线路一般沿自然地形在山坡上开掘单壁路堑，随着开采水平不断下降，上部坑线逐渐废弃或消失。在单侧山坡地形条件下，坑线应尽量就近布置在采场端帮开采境界以外，以保证干线位置固定且矿岩运输距离较短。在采场位于孤立山峰条件下，则应将坑线布置在开采工作面推进方向的对侧山坡卿非工作山坡一侧），这样，多水平同时推进时，可以保证下部工作面推进不会切断上部开采台阶的运输通道。p凹陷露天
4、矿的回返坑线一般布置在采场底盘的非工作帮卜，可使开拓坑线离矿体较近，基建剥岩量较小，可缩短基建时间，节约投资。若坑线布置在采场顶盘的非工作帮上时，则与上述柏反。只有当底帮岩石不稳固，或地形不允许，或为了减少矿岩接触带的矿石损失贫化时，才将坑线布置在采场的顶帮。p回返坑线开拓适应性较强，应用较广。但由于回返坑线的曲线段必须满足汽车运输要求（如线路内侧加宽等），使最终边帮角变缓，从而使境界的附加剥岩量增加。因此，应尽可能减少回头曲线数量，并将回头曲线布置在平台较宽或边坡较缓的部位。（3）螺旋坑线开拓 p螺旋坑线开拓一般用于深凹露天矿。坑线从地表出人沟口开始，沿着采场四周最终边帮以螺旋线向深部延伸。
5、由于没有回返曲线段，扩帮工程量较小，而且螺旋线的曲率半径大，汽车运行条件好，不必因经常改变运行方向而不断变换运行速度，因而线路通过能力大。但回采工作必须采用扇形工作线，其长度和推进方向要经常变化，巳各开采水平相互影响，使生产组织工作复杂。p当采场面积较小，且长、宽尺寸相差不大，同时开采的水平数较少，以及采场四周岩石比较稳固时，可采用螺旋坑线开拓。p由于露天采场空间一般是变化的，坑线往往不能采用单一的布置形式，而多采用两种或两种以上的布置形式，即联合坑线，如下图为上部回返，下部螺旋的回返螺旋联合坑线开拓方式。（4）公路运输开拓的出人沟口与连接平台 a.出人沟口 p公路开拓的坑线出人沟口应尽量设置
6、在工程地质条件较好，地形标高较低，距工业场地及矿、岩接受点较近的地方；应避免和减少重载汽车在采场内作反向运行及无谓增加上坡距离，尽可能使矿石及岩石的综合运输功小，所需运输设备数量少。当废石场的位置分散和为了保证露天矿的生产能力，以及为使空、重车顺向运输时，在服务年限较长的露天矿可采用多出人沟口。多出人沟口使坑线增多，附加剥岩量加大，掘沟工程量及费用也增多，因此，出人沟口的数目应根据矿山规模、矿山总平面布置及生产需要综合进行技术经济分析后确定，一般数目不宜过多。b.连接平台 p开拓坑线一般采用较大的坡度以缩短运距，但重载汽车长距离上坡或下坡运行时，容易使发动机和制动装置过热而引起机械损坏，发生事
7、故。为了保证行车安全，延长汽车使用寿命，满足坑线坡长限制的要求，以及便于从坑线向各采剥台阶引人运输线路，故应在开拓坑线与各台阶交汇处设置长度4060m、坡度不超过3的平坡或缓坡段，这就是连接平台。8.2.2 铁路运输开拓（1）坑线位置 p因铁路运输牵引机车爬坡能力小，每个水平的出人沟和折返站所需线路较长，转弯曲线半径很大，故不适用于采场面积小，高差较大的露天矿开拓；也不宜采用移动坑线或回返坑线。铁路运输开拓采用较多的坑线形式为直进式、折返式和直进折返式。p 山坡露天矿的坑线位置，主要取决于地形条件和工作线的推进方向。当地形为孤立山峰时，通常将坑线布设在工作帮的背面山坡上；当地形为延展式山坡时，
8、通常将坑线布设在采场的一侧或两侧。山坡露天矿常采用直进式或直进折返式布置。下图为歪头山露天铁矿上部开拓系统示意图。p凹陷露天矿的坑线布置形式主要取决于采场的大小与形状、工作线的推进方向和生产规模。通常将坑线布设在底帮或顶帮上，但有时为了减少折返次数，也可将上部折返坑线改造成螺旋坑线。下图为凹陷露天矿顶帮固定直进折返坑线开拓系统。p大多数露天矿都先是山坡开采后转为凹陷露天开采。故确定坑线位置时，既要考虑总平面布置的合理性，又要照顾以后向凹陷露天矿的过渡，力争使线路特别是站场的移设和拆除工程诅最小。4）先进工艺的采用条件该开拓方法运输环节多、转载站和矿仓结构复杂且移设困难。按露天矿各生产工艺环节是
9、否连续，胶带运输开拓分为连续开采工艺开拓和半连续开采工艺开拓。此外，掘沟速度在很大程度上决定着露天开采强度，并因此而影响露天矿生产能力。对于深部勘探程度不够的矿床，或远景储量较多时，露天采矿场的开采境界还可能发生变化，宜采用移动坑线开拓。公路铁路联合开拓的基本形式有：沟道的基本要素包括沟底宽度、沟深、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度。当山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时，可采用直进式坑线开拓，如下图所示。现代化露天矿应尽可能采用先进设备，但要考虑资金和设备供应的可能。2）露天矿生产能力深凹露大矿一般都存在分期开采问题，在研究开拓运输系统时，必须有矿床开采的总体规划。对于开段沟（下图
10、所示）的沟底宽度除考虑上述因素外，还要保证扩帮爆破时爆堆不埋道。斜坡矿车开拓用小于 4m3的各型窄轨矿车运输，适用于采用窄轨铁路运输的中小型露天矿。在方案比较中，可采用静态比较法或动态比较法进行分析评价。1）K1K2，C1C2，则方案二优于方案一；只有这样，才能保证新工艺系统的顺利实施和最大程度地发挥其效益。定向抛掷爆破掘沟法是沿沟线方向合理地布置药室，在爆破沟内岩体的同时，将部分岩石抛至沟外，残留于沟内的岩石，再用挖掘机进行消除。半连续开采工艺又称间断连续工艺，它指生产工艺环节中，一部分为连续工艺，另一部分为间断工艺。（2）线路数目及折返站 p根据露天矿的年运输量，开拓沟道可铺设单线或双线。
11、大型露天矿年运输量超过 700X104t时，多采用双干线开拓，其中一条为重车线，另一条为空车线；年运量小于该值时，则采用单干线开拓。p 折返站设在出人沟与开采水平的连接处，供列车换向和会让之用。折返站的布置形式较多，下图为单干线开拓，工作水平为尽头式运输和环行运输的折返站。p环形运输折返站的附加剥岩量较大，但当台阶上有两台或两台以上挖掘机同时作业时，相互干扰较小、采用双干线开拓时，折返站的布置形式分为燕尾式和套袖式，如下图所示。其中燕尾式折返站站场长度和宽度相对较小，线路通过能力也相对较小；套袖式折返站线路的通过能力大，站场的长度和宽度均比燕尾式大。8.2.3 公路铁路联合开拓 p公路铁路联合
12、开拓的基本形式有：p地表用铁路运输开拓，采场内用公路运输开拓，转载站设在境界外不远的地方；p采场内某一标高以上用铁路开拓，此标高以下用公路运输开拓，在采场内设转载站；p山坡露天部分用公路运输开拓，把矿岩转载到下部，再用铁路运输。p下图为大冶铁矿东露天采场公路铁路联合开拓示意图。8.2.4 平铜溜井开拓 p平碉溜井开拓是借助于开凿的平桐和溜井（溜槽），建立露天矿工作台阶与地表的运输联系。合理地确定溜井位置和结构要素是其关键。p确定溜井位置时，应使溜井与采掘工作面间的平均运距短，溜井和平硐的掘进工程量小，一般应保证溜井穿过的岩层稳固，避开含水层和含泥多的岩层。平硐的位置与溜井位置关系密切，平硐应尽
13、可能短，不受爆破作业的影响，平硐口应设在最高洪水位之上。下图为平硐溜井开拓典型示意图。p当溜井布置在采场内时，随着开采水平的下降，溜井口也要降低到相应水平，即溜井降段，一般每次降低一个台阶高度。下图为溜井贮矿爆破降段示意图。降段时溜井周围的矿石可用浅孔爆破，以免产生大块落人溜井引起堵塞。p溜井的堵塞、跑矿以及磨损是平硐溜井开拓的三大灾害、矿石粉矿多或含泥多时，在相应水分条件下易产生堵塞，处理堵塞时又易发生跑矿。磨损是溜井在矿石冲击作用下井壁形态发生改变的破坏。8.2.5 胶带运输开拓 p胶带运输开拓是利用胶带运输系统建立矿岩运输通道的开拓方法。国外煤炭、冶金、建材露天矿广泛应用胶带运输开拓，我
14、国近几年也开始应用这一方法。p胶带运输开拓具有生产能力大、升坡能力强、运输距离短、运输成本低等优点，但也有基建投资大、胶带寿命短、生产系统受气候条件影响大、系统自适应凋节能力差等缺点。p按露天矿各生产工艺环节是否连续，胶带运输开拓分为连续开采工艺开拓和半连续开采工艺开拓。p连续开采工艺主要采用轮斗（链斗）挖掘机挖掘松散矿岩，并将矿岩转载到胶带运输机上运出，其中矿石直接运至矿仓，废石运至废石场后经排土机排土。p半连续开采工艺又称间断连续工艺，它指生产工艺环节中，一部分为连续工艺，另一部分为间断工艺。p与半连续开采工艺紧密相连的开拓方案主要有：p公路（铁路）固定破碎胶带运输开拓。矿岩一般用单斗挖掘
15、机装入汽车（机车），运至固定破碎站，破碎后经胶带运输机运出。p公路（铁路）半固定破碎胶带运输开拓。该方案不同的是几个开采台阶共用一个破碎站，随采场的下降，破碎站逐渐向下移设，下图为大孤山铁矿设计的深部铁路半固定破碎斜井胶带运输开拓示意图。p移动式破碎机胶带运输开拓。其特点是移动式碎破机组安放在采矿、剥离工作水平上，随工作面的推进和下降，破碎机组随之自行移动，矿岩通过挖掘机直接卸入破碎机或装入汽车，运至破碎站破碎机。8.2.6 斜坡提升开拓p斜坡提升开拓是通过较陡的斜坡提升机道建立工作面与地面卸矿点和废石场的运输联系，是一种投资省、建设速度快、设备简单、生产成本低、提升坡度较大的开拓方案。但斜坡
16、提升机不能直接到达工作面，需与汽车或铁路等配合才能构成完整的开拓运输系统。该开拓方法运输环节多、转载站和矿仓结构复杂且移设困难。p常用的斜坡提升开拓方法有斜坡箕斗开拓和斜坡矿车开拓。斜坡箕斗开拓是以箕斗为主体的开拓运输系统，在采场内用汽车或其他运输设备将矿岩运至转载站装入箕斗，提升或下放至地面矿仓卸载，再装入地面运输设备。下图为抚顺西露天煤矿斜坡箕斗开拓示意图。p在凹陷露天矿，箕斗道设在最终边帮上；山坡露天矿的箕斗道设在采场境界外的端部。箕斗的转载方式有直接转载和漏斗转载，转载站随开采水平的下降每隔24个水平移设一次。斜坡矿车开拓用小于 4m3的各型窄轨矿车运输，适用于采用窄轨铁路运输的中小型
17、露天矿。矿车在工作面装载后，由机车牵引至斜坡道的车场，矿车被单个或成串挂至提升机钢丝绳上，用提升机提升或下放至地面站。斜坡矿车道的坡度一般小于250，最大可达300。折返站设在出人沟与开采水平的连接处，供列车换向和会让之用。开拓坑线一般采用较大的坡度以缩短运距，但重载汽车长距离上坡或下坡运行时，容易使发动机和制动装置过热而引起机械损坏，发生事故。（2）选择开拓系统的主要影响因素开拓工程的发展程序指开拓沟道的布置形式、推进方式及其相关的空间发展关系。由于矿床开采期长，规划各阶段特别是后期的方案难免粗糙，但只要在同一水平下对后期进行规划，即使是粗略的规划，用以进行经济评价还是可以比较出现阶段方案的
18、优劣。若T值不超过某一合理值T0时，可认为方案一优于方案二，否则方案二优于方案一。山坡露天矿常采用直进式或直进折返式布置。出入沟的深度值为零至台阶全高度；磨损是溜井在矿石冲击作用下井壁形态发生改变的破坏。但由于露天矿采场长度有限，往往只能局部采用直进式坑线开拓。国外煤炭、冶金、建材露天矿广泛应用胶带运输开拓，我国近几年也开始应用这一方法。多出人沟口使坑线增多，附加剥岩量加大，掘沟工程量及费用也增多，因此，出人沟口的数目应根据矿山规模、矿山总平面布置及生产需要综合进行技术经济分析后确定，一般数目不宜过多。3 开拓方法选择1）在开采境界平面图上，画出底部周界和台阶坡底线，见下图（a）；生产能力的大
19、小对选择开拓类型和设备起重要作用。山坡露天部分用公路运输开拓，把矿岩转载到下部，再用铁路运输。开段沟掘进到一定长度后，在继续掘沟的同时，开始扩帮工作，以加快新水平的准备；矿山设计中，一般取T0为35a。8.3 开拓方法选择 p露天矿开拓系统是露天矿开采中极其重要的问题，它不仅影响到最终境界的位置，生产工艺系统的选择，矿山工程发展程序等，还直接关系到基建工程量、基建投资、投产和达产时间、生产能力、矿石损失与贫化、生产的可靠性及生产成本等技术经济指标、开拓系统一旦形成，不易改变，因此，正确选择开拓系统是设计中带全局性的关键问题之一。8.3.1选择开拓系统的原则及影响因素（1）选择开拓系统的主要原则
20、 p确保矿山生产的可靠性和合理性p减少基建工程量和投资，施工方便，做到早投产和早达产 p矿石损失、贫化小 p少占土地，充分利用地下矿产资源p生产工艺简单可靠，设备选择因地制宜p生产成本低 p此外，还要执行我国矿山建设的有关政策和相关行业法现，结合我国国情，因地制宜（2）选择开拓系统的主要影响因素 p1）矿区自然条件 p它包括地形、气候、矿床埋藏条件（矿床埋藏深度、倾角、厚度、走向长度、矿床形态、地质构造、覆盖层厚度、矿岩稳固性等），水文及工程地质条件，矿石价值，矿床勘探程度及储量发展远景等。若矿区是山坡地形，比高较大，矿床赋存于地表水平以上，矿岩较稳固，应优先考虑采用平碉溜井开拓；若地形比高较
21、小，坡度较缓，矿床平面尺寸较大，废石场较远时，应采用以铁路为主的开拓系统。p2）露天矿生产能力 p生产能力的大小对选择开拓类型和设备起重要作用。生产能力大时可考虑准轨铁路运输、大型胶带运输、大型汽车运输；生产能力小时可考虑一般的汽车运输、窄轨运输、斜坡提升等开拓方式。p3）基建工程量和基建期限 p矿山建设要求较急或急倾斜矿床上、下盘剥岩量很大时，可考虑靠近矿体布置移动坑线开拓，能显著地缩短建设期限和减少初始基建工程量。p4）资金和设备的供应条件 p现代化露天矿应尽可能采用先进设备，但要考虑资金和设备供应的可能。p5）矿床勘探程度及矿石储量的发展远景 p对于深部勘探程度不够的矿床，或远景储量较多
22、时，露天采矿场的开采境界还可能发生变化，宜采用移动坑线开拓。p影响选择开拓系统的因素很多，具体设计时要抓住主要矛后，对提出的开拓方案进行技术经济比较，全面分析，最后择优选用。8.3.2 开拓方法选择步骤 p若干可行的技术方案，正确地选择合适的开拓方案包括如下步骤：p1）根据圈定的开采境界、初拟的开采工艺、工业场地和废石场位置等技术条件，充分考虑其主要影响因素后，拟定技术上可行的若干开拓方案。p2）对初拟方案进行筛选，删去一些明显不合理的方案。p3）对保留的少数方案进行详细的系统设计，计算有关的技术经济指标，明确定性因素的影响。p4）综合分析评价，比较各方案的技术经济指标，选取最适宜方案。p选择
23、开拓方案过程是一个完整的系统分析过程，要遵循分析综合分析的系统分析思想，采用定性与定量相结合的分析方法，全面考察各备选方案。8.3.3 开拓方案的技术经济比较 p开拓方案的技术经济比较指标主要有：基建投资，基建工程量和基建时间，投产和达产时间，年经营费，矿石损失与贫化，生产能力的保证程度，生产安全及可靠性，生产工艺匹配程度等。其中基建投资和年经营费是主要指标，要进行详细计算。p在方案比较中，可采用静态比较法或动态比较法进行分析评价。p静态分析比较法主要是通过基建投资额K和年经营费C进行评价。设两方案进行比较，可能会出现下列三种情况：p1）K1K2，C1C2，则方案二优于方案一；p2）K1K2，
24、C1C2，则方案一优于方案二；p3）K1K2，而C1C2，或尺K1C2，这时需按基建投资差额回收年限T进行评价，即：1221CCKKTp若T值不超过某一合理值T0时，可认为方案一优于方案二，否则方案二优于方案一。p矿山设计中，一般取T0为35a。p动态分析比较法的主要评价指标有动态投资收益率和项目净现值法等8.3.4 开拓沟道定线 p在对开拓方案进行详细技术设计时，首先要确定沟道在采场的空间位置，即开拓沟道定线。开拓沟道定线要将室内图纸定线和室外现场定线相结合进行。定线要符合道路技术规程的规定，满足开拓运输系统和开采工艺系统的要求；尽量减少挖填土石方工程量，缩短矿岩运距，避免反向运输。p定线步
25、骤（以回返坑线为例）为：p1）在开采境界平面图上，画出底部周界和台阶坡底线，见下图（a）；p2）确定出人沟口位置；p3）自上而下初步确定沟道中心线位置；p4）根据出人沟和各种平台的尺寸，按线路要求自下而上绘出开拓和开采终了时台阶的具体位置，如下图（b）8.4 深凹采场开拓方法特点及选择p随着开采工作的进行，露天采场逐渐形成深凹采场。相对于山坡露天采场或较浅的凹陷露天采场，深凹采场具有采场空间小，运输高差大，坑线展线长，系统复杂等开拓系统特点，随之带来生产工艺环节多变，生产环境恶劣，给组织管理造成困难。p此外，随着采深的增加，运输成本、能耗等所占的比重更大，直接影响露天矿生产的经济效益。p由深凹
26、采场的固有特点，决定了对其开拓方法的特殊要求。一般深凹露天矿开拓运输方式有以下几种：p1）以胶带运输机为中心的间断连续开拓运输系统。p2）球l坡箕斗提升或竖井箕斗提升的箕斗提升开拓运输系统。p3）地下斜坡道开拓运输系统。斜坡道布置在露天开采境界外，通过平巷与采场内各分层相通，坑线形式主要有螺旋式和折返式。4）陡坡隧道铁路开拓运输系统。一般来说，当采深在100150m以下时，采场内单一铁路开拓运输较为合理；采深增加不多时，汽车铁路联合开拓运输可以解决一些问题；但采深继续增大时，其技术经济指标柏应降低，使汽车铁路联合开拓成为不理想的方法。倾斜铁路隧道配合溜井开拓大型深部露天矿的方法可以解决采深增大
27、的困难，新型大功率的牵引机可以使隧道的坡度加大到6%8%。此外，还有陡坡大吨位的双能源汽车大倾角提升机开拓运输，以及由两种或两种以卜的运输方式组成的联合开拓运输系统筹。p正确选择深凹露天矿的开拓运输系统，首先应综合分析国内外露天矿山的开拓运输经验，结合我国国情慎重考虑。下面几个主要因素应充分考虑：p1）矿区地形地质条件及矿床开采技术条件p2）矿山现状及技术装备的可靠性 p3）矿床开采的总体规划 p4）先进工艺的采用条件 p5）经济因素是决定开拓运输方式的基础 p1）矿区地形地质条件及矿床开采技术条件 p每一种运输方式均有它发挥最佳效率的自然条件，而每一个矿山又有它独特的地形地质条件和开采技术条
28、件，特别是进人深凹状态的露天矿，自然条件更是千差万别。要选择一个合适的开拓运输方案，必须先详细研究其自然条件，然后有的放矢地提出适宜的方案。p2）矿山现状及技术装备的可靠性 p深凹露天矿的开拓运输系统一般有别于其上部的开拓运输系统。在选择深部开拓运输方案时，必须正确认识矿山现有条件，特别是上部开拓运输系统、技术管理水平和工人的技术适应性。深部的开拓运输系统必须与上部的系统和技术管理水平相适应。先进的开拓运输工艺方案只有建立在可行的技术、装备基础上才能保证稳定的生产能力。引进的国外技术、装备一定要建立在引进、消化、吸收的基础上，做到先进的开拓运输工艺促进设备制造的发展，设备制造的发展又保证和完善
29、先进工艺，相互补充、相互促进。p3）矿床开采的总体规划 p深凹露大矿一般都存在分期开采问题，在研究开拓运输系统时，必须有矿床开采的总体规划。既要使前期（上部）开拓运输系统工程量小、投资少，又要为后期（深部）留有余地。同时，要研究规划各期的合理开采深度、运输衔接和过渡方式，从而保证矿床开发的总体经济效益为最佳、有的矿山还要考虑露天转地下开采的开拓运输关系。p4）先进工艺的采用条件 p不论是国内还是国外的成功经验均可供借鉴，但必须在全面分析其工艺特征和仔细研究矿山的实际条件后加以采用。新的系统确定以后，还要围绕该系统的实施做充分的准备工作。只有这样，才能保证新工艺系统的顺利实施和最大程度地发挥其效
30、益。p5）经济因素是决定开拓运输方式的基础 p开拓运输方案不仅要对其经济效益进行单独评价，还要针对整个矿床开采时期的经济效果加以评价。深凹露天矿一般生产期较长，不同的区段有不同的适宜方案，各种方案不但本身的经济性不同，而且对下一阶段的影响也不同。在考虑近期利益时，还要照顾到长期利益，体现这一主导思想的是采用动态评价方法。由于矿床开采期长，规划各阶段特别是后期的方案难免粗糙，但只要在同一水平下对后期进行规划，即使是粗略的规划，用以进行经济评价还是可以比较出现阶段方案的优劣。总之，在进行总体经济评价时，在保证每阶段最佳经济效益的前提下，一定要考虑矿床开采的分期数和各期之间开拓运输系统的衔接时间，以
31、及伴随衔接工作而发生的费用。p同样，选择深凹露天矿开拓运输系统时还应考虑生产能力的保证程度和矿石损失、贫化等生产技术因素。8.5 开拓工程发展程序8.5.1 基本概念p在特定的露天开采境界内，在一定的开采工艺和开拓形式条件下，相应的矿山工程（掘沟、剥离、采矿）随时间和空间的改变而协凋变化的形式称为露天矿开采程序。它研究的主要内容有：p1）台阶的划分及台阶的开采程序；p2）工作帮的构成及推进方式；p3）新水平的开拓延深方式。p其中新水平的准备和开拓沟道的形成即所谓开拓工程的发展。开拓工程的发展程序指开拓沟道的布置形式、推进方式及其相关的空间发展关系。8.5.2 新水平准备程序 p新水平准备包括掘
32、进出入沟、开段沟和为掘沟而进行的上水平扩帮工作。依出入沟（坑线）位置在该水平开采期间变化与否，分固定坑线开拓和移动坑线开拓。p所谓固定坑线开拓是指沟道按设计最终位置施工，生产期间不再改变；移动坑线开拓是指在开采过程中，开拓沟道位置不断变化，最后按设计最终位置固定下来。p移动坑线开拓可减少基建剥岩量，缩短基建时间，加速投产。p此外，当矿床地质尚未全部探清时，还可进一步加深了解和掌握地质情况，以便更合理地确定或修正采场的最终边帮角和开采境界。p根据建设期限和采剥工作的要求，开段沟的位置可纵向布置，也可横向布置，或不设开段沟。p下图为固定坑线开拓的矿山工程发展程序图。p首先从上水平向下水平掘进出入沟
33、，然后自出入沟末端掘进开段沟，以建立台阶的初始工作线；开段沟掘进到一定长度后，在继续掘沟的同时，开始扩帮工作，以加快新水平的准备；当扩帮工作线推进到使台阶坡底线距下一个新水平出人沟沟顶边线不小于最小工作平盘宽度时，便可开始新水平的掘沟工作。p螺旋坑线开拓工程的发展如下图所示。p沿采场最终边帮从上水平向下水平掘进出入沟，自出人沟末端沿采场边帮掘进开段沟，井以出入沟末端为固定点，以扇形推进方式扩帮形成采剥工作线。p当工作线推进到一定距离，满足向下部掘沟进行新水平准备条件时，在连接平台末端，沿采场边帮掘进下一个水平的出入沟、开段沟和扩帮。p采用移动坑线开拓时，临时出入沟可布置在靠近矿体的下盘或上盘接
34、触带，如下图所示。p当第一个水平的工作线推进到满足下一个新水平准备的条件时，便可掘进新水平的出入沟。p运输干线随着生产的发展不断移动，一直移动到最终边帮的设计最终位置固定下来。8.5.3 掘沟工程 p在新水平准备程序中，很重要的工作是掘沟工程。新水平的准备能否与剥离、采矿保持正常的超前关系，直接影响露天矿生产；此外，掘沟速度在很大程度上决定着露天开采强度，并因此而影响露天矿生产能力。p1）沟道主要参数 p露天矿的沟道按其用途分为两种，即用于开拓目的的出入沟和用于准备台阶工作线的开段沟。在平坦地面或地表以下挖掘的沟，都具有完整的梯形断面，叫做双壁沟；在山坡挖掘的沟只有一侧有壁，另一侧是敞开的，故
35、称单壁沟，如下图所示。凹陷露天矿境界以内的出入沟掘进时是双壁的，但随着开段沟的形成，一侧被破坏而成单壁沟。p沟道的基本要素包括沟底宽度、沟深、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度。p1）沟底宽度b p它取决于掘沟的运输方法、沟内的线路数目、岩石物理力学性质和采掘设备的规格等因素。对于开段沟（下图所示）的沟底宽度除考虑上述因素外，还要保证扩帮爆破时爆堆不埋道。p2）沟深h p凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁沟。出入沟的深度值为零至台阶全高度；开段沟深度等于台阶全高度。山坡露天矿的出入沟和开段沟多为单壁沟，其高度取决于沟宽b、沟帮坡面角a和地形坡面角y。p3）沟帮坡面角a p它取决于岩石的物理力学
36、性质和沟帮坡面保留时间的长短，采用固定坑线开拓时，沟帮一侧坡面为最终境界边帮的组成部分，采用终了台阶坡面角；沟帮的另一侧随扩帮推进而采用工作台阶坡面角。当采用移动坑线开拓时，沟帮两侧均采用工作台阶坡面角。p4）沟的纵向坡度i p出入沟的纵向坡度根据掘沟的运输设备类型、沟道的用途确定。开段沟一般是水平的，但有时为了排水的需要而采用3浙左右的纵向坡度。p5）沟的长度 L p出入沟是联系上、下水平的通道，其长度取决于沟深和沟的纵向坡度（Lhi）。开段沟的长度与采用的采掘工艺、开拓方法有关，应根据具体矿山条件确定。一般与新准备水平的长度（或宽度）相当。p2掘沟方法 p按运输方式不同，掘沟方法分为汽车运
37、输掘沟、铁路运输掘沟、联合运输掘沟和无运输掘沟。按挖掘机的装载方式不同，掘沟方法又分为平装车全段高掘沟、上装车全段高掘沟和分层掘沟。p1）汽车运输掘沟 p它多采用平装车全段高掘沟方法，其掘沟速度主要取决于汽车在沟内的凋车方式。调车方式分为回返式调车、单折返式调车和双折返式调车（下图所示）。它们各具优缺点，机具体要求选用。汽车运输掘沟的灵活性大，工艺过程和生产管理也比较简单，供车比较及时，因此可以提高挖掘机效率和掘沟速度。p2）铁路运输掘沟 p它分为平装车全段高掘沟、上装车全段高掘沟和分层掘沟。平装车全段高掘沟时，每装完一辆车均要进行一次列车解体调度工作，至使挖掘机作业效率低，掘沟速度慢。为克服
38、平装车的不足，将装车线铺设在沟帮的卜部，用长臂铲在沟内向上部的自翻车装载，此即上装车全段高掘沟。它可缩短调车时间，掘沟速度较快，但必须配备专用的长臂电铲。在没有长臂铲的情况下，可用普通规格的挖掘机进行上装车分层掘沟，如下图。p图中数字为掘进分层的顺序。总之，采用铁路运输掘沟时，不论哪种掘沟方法均比汽车运输掘沟速度慢，掘沟工程量大，新水平准备时间长，因而不利于强化开采。p3）联合运输掘沟 p当用铁路运输开拓时，可采用汽车铁路联合运输掘沟，如下图所示。p当用汽车运输开拓时，有时可采用前装机汽车运输掘沟。p无论哪种联合掘沟方法均存在转载问题，前装机可直接向汽车转载，转载点可在沟内亦可在沟外。p汽车向
39、铁路转载必须通过转载平台进行，转载平台位置应尽量靠近铁路会让站，以缩短列车会让时间。p4）无运输掘沟 p它分为倒堆掘沟和定向抛掷爆破掘沟。倒堆掘沟是利用挖掘设备将沟内挖掘的岩石直接卸到沟旁的掘沟方法，在地形较陡的山坡掘进单壁沟时，可用挖掘机将岩石直接卸到下部山坡地带，如下图所示。p在缓山坡掘迸单壁沟时，可以采取半挖半填方式，如下图所示。p定向抛掷爆破掘沟法是沿沟线方向合理地布置药室，在爆破沟内岩体的同时，将部分岩石抛至沟外，残留于沟内的岩石，再用挖掘机进行消除。p根据岩石抛掷方法的不同，定向抛掷爆破掘沟分为单侧定向抛掷爆破掘沟和双侧定向抛掷爆破掘沟，如下两图所示。合理地应用这一方法，可大大提高掘沟速度，加快矿山建设。但此法炸药消耗量大，掘沟成本高，且对周围建（构）筑物的影响范围较大。
