从敞露地表的采矿场采出有用矿物的过程。又称露天采矿。

简介

露天开采作业内容

优点

产地

发展

主要技术和管理问题

简介

露天开采

surface mining

当矿体埋藏较浅或地表有露头时，应用露天开采最为优越。与地下开采相比，优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于用大型机械施工，建矿快，产量大，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，生产安全。但需要剥离岩土，排弃大量的岩石，尤其较深的露天矿，往往占用较多的农田，设备购置费用较高，故初期投资较大。此外，露天开采，受气候影响较大，对设备效率及劳动生产率都有一定影响。随着开采技术的发展，适于露天采矿的范围越来越大，可用于开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。对平缓矿床（一般矿层倾角小于12°）采用倒堆、横运或纵运采矿法。对于倾斜矿床采用组合台阶、横采掘带或分区分期开采的方法。

露天开采作业内容

主要包括穿孔爆破、采装、运输和排土。这四项工作的好坏及它们之间的配合如何，是露天采矿的关键。穿孔爆破是在露天采场矿岩内钻凿一定直径和深度的定向爆破孔，以炸药爆破，对矿岩进行破碎和松动。穿孔设备主要有冲击式钻机、潜孔钻机和牙轮钻机等，多用铵油炸药、浆状抗水炸药和乳化炸药及粒状乳化炸药，采装工作是用人工或机械将矿岩装入运输设备，或直接卸到指定地点的作业。常用的设备是挖掘机（有多斗和单斗两类）、轮斗铲和前端式装载机，广泛采用的为单斗挖掘机。运输工作是将露天采场的矿、岩分别运送到卸载点（或选矿厂）和排土场，同时把生产人员、设备和材料运送到采矿场。主要运输方式有铁路、公路、输送机、提升机，还有水力运输和用于崎岖山区的索道运输。选择运输方式必须综合考虑地形、地质、气候条件，露天矿生产能力，开采深度，矿石和围岩的物理力学性质等，经过全面技术经济比较后，确定合理的运输方式。排土工作系指从露天采场将剥离覆盖在矿床上部及其周围的大量表土和岩石，运送到专门设置的场地（如排土场或废石场）进行排弃的作业。排土方法依其排土设备的不同，分为推土犁推土、推土机排土、前装机排土和拖拉铲运机或索斗铲排土等。推土场应选择在尽量靠近采矿场，少占农田的位置，有条件的应放置在山谷、洼地处，注意环境保护和造田、还田。

优点

从敞露地表的采矿场采出有用矿物（见彩图）。与地下开采比，其优点是资源利用充分、回采率高、贫化率低，适于使用大型机械，劳动生产率高，成本低,建矿快，产量大，劳动条件好,生产安全。随着露天开采技术的发展,适于露天开采的范围越来越扩大,可用于开采低品位矿床和某些地下开采过的残矿。

产地

目前世界固体矿产总量中,约有2/3用露天开采。中国可供露天开采的矿产资源丰富。平朔、霍林河、伊敏河、准格尔、元宝山、昭通等地的煤田，鞍山、本溪、冀东、攀西等地区的铁矿,德兴、永平的铜矿,以及其他化工、建筑材料等,均有数以亿吨计的储量可供露天开采。

发展

露天开采是人类使用矿物最早出现的开采方式，最初是开采矿床的露头和浅部富矿，19世纪末使用动力挖掘机以来,露天开采技术迅速发展,露天矿的规模越来越大。近代重大的成就有:①出现了大型剥离倒堆设备,机械铲和索斗铲的最大铲斗容积(斗容)已分别达到137.5m3和168m3，最大的美国宾厄姆(Bingham)露天铜矿采剥总量曾达494242t／d。②以轮斗铲、链斗铲、带式输送机、排土桥和悬臂排土机等设备组成的连续开采工艺的应用范围逐渐扩大，轮斗铲的理论生产能力高达240000m3/d，排土桥理论运输能力高达25600m3/h,跨度272.5±13.5m，采高60m。（见彩图）③完善了适应性较强的间断开采工艺和设备，包括钻孔直径达380～444mm的大型高效率牙轮钻机；可在现场混制廉价炸药和防水炸药的装药车；大区微差爆破和挤压爆破技术；机械铲、液压铲和前装机的斗容分别达22～34m3、22～30m3和23m3;电机车的自重达150t,牵引机组粘重360t,自翻车载重180t，自卸汽车载重 154～318t；以及相应的推土机、移道机、平路机、铲运机等。④发展了间断挖掘设备配以移动式和半移动式破碎机与带式输送机构成的硬岩半连续生产工艺。破碎机能力达4000m3/h等。

露天开采需剥离大量土岩，以揭露矿体。剥离量与采矿量的比值称剥采比，是衡量露天开采经济效果的重要指标 (单位是m3/m3、m3/t)。最深的露天矿采深已达800m。根据地形，采场在上部境界封闭圈以上的部分称山坡露天矿，封闭圈以下的部分称凹陷露天矿。 露天采场内的矿岩通常划分为一定高度的分层，每个分层构成一个台阶，以进行剥离和采矿。生产过程由矿岩松碎、采装、运输和卸载（卸矿和排土）组成。较松散的矿岩可用不经破碎，直接用采装设备挖掘。台阶开采时划分为一定宽度的条带，称采掘带。在采掘带中，进行采掘作业的部分称采掘工作面，具备采运条件的采掘带称工作线。具有正常采掘条件的台阶称工作台阶。由若干工作台阶组成的露天矿边帮称工作帮。为进行正常生产，工作台阶需有足够的宽度，以布置穿孔、爆破、采矿、运输设备，构成工作平台或工作平盘。工作帮假想平面和水平面的夹角称工作帮坡角。不进行矿山作业的露天矿边帮称非工作帮。非工作帮上常设置供运输用的运输平台、截拦块石滚落的安全平台和清扫滚落块石的清扫平台。非工作帮常是露天采场开采结束时的最终边坡或最终边帮。后者与地表的交线称上部境界线。与露天矿底面的交线称下部境界线。通过上部境界线和下部境界线的假想斜面和水平面的交角称最终边坡角。

主要技术和管理问题

有：①见露天开采境界；②露天矿边坡稳定；③开采工艺；④开采程序（见露天采矿方法）；⑤露天矿开拓(见矿床露天开拓)；⑥疏干排水（见矿山排水，矿床疏干）；⑦矿山环境保护，矿山土地复用；⑧露天开采生产调度。

露天开采的各生产环节相互联系，构成多环节的动态系统。为使系统整体最优化，目前的方向是应用电子计算机、运筹学和系统工程等，来研究上述技术和管理问题。