《金属矿床露天开采》课程设计指导书
矿物资源工程教研室
2011年6月
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课程设计的内容及步骤
1. 设计题目
某矿山露天采矿开拓方案设计
2. 主要内容
某露天铁矿床，地表平坦，矿体倾角70°，倾向北，东西走向，长300m，围岩稳固，坚硬系数为8，平均品位40%。
2.1矿体厚度
地质勘探线垂直矿体走向方向自东向西排列，间距为60m，勘察结果显示为：1#勘探线处矿体水平投影厚度为40m，2#勘探线处为矿体水平投影厚度为50m，3#勘探线处矿体水平投影厚度为60m，4#勘探线处矿体水平投影厚度为30m；矿体端部形态规整，矿体厚度变化率可视为0%。东端部近似呈半径为20m的半圆形，西端矿体近似呈半径为15m的半圆形，0#勘探线、5#勘探线为其切线。矿体埋深15m，延伸至100m，。
2.2台阶布置
露天矿边帮台阶组成为：每隔2个安全平台设1个清扫平台。
2.3运输平台
（1）汽车运输
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表一： 汽车 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 性 能 额定载重 自 重 总 重 车厢容积 (平装/堆装) 车厢尺寸长 宽 高 外型尺寸长 宽 高 发动机型号 发动机额定功率 最小转弯半径 最大爬坡度 最高车速 百公里油耗 价 格 型 号 制 造 厂 单位 t t t m mm mm mm mm mm mm 康明斯 kW m % km/h 升 万元 3车型 20 15.6 35.6 10.7/13 4840 2620 1000 7610 2909 3110 NT-855-C250 186 9 29 50 72 41 北京BJZ3364 27 21 48 13.2/18.3 4572 3226 7480 3962 3486 NTA855C310 231 9.4 40 50.2 90 北京BJZ3480 (RD030） 北京重型汽车制造厂 北京重型汽车制造厂 2.4主要采矿设备
4m3电铲；
KQ200型潜孔钻机。
3. 设计步骤
1、露天矿境界圈定；
2、选择矿床开拓、矿山工程发展程序；
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3、绘制采矿终了平面图、采场剖面图，采矿方法示意图；按采矿工艺的要求在这些图上圈定采场境界和布置开拓工程，并按设计要求剖制新的剖面或平面图。图纸画完之后，还要量出采场境界内上、下盘最终边坡角。
4、编写设计说明书。
4. 课程设计要求
课程设计要严肃认真，要以一丝不苟的态度进行设计，充分发挥主观能动性，通过课程设计树立起正确的设计思想和良好的工作作风。
在设计的各阶段，认真阅读相关的资料、图纸，按时完成设计任务。
对于设计计算说明书和设计图纸，要求做到设计计算与作图正确，字体端正和图面整洁。
5. 露天开采设计 5.1采场境界圈定的原则
1、按照开采技术条件选择的采矿方法，正确选择台阶构成要素。
2、境界圈定要考虑矿体倾角和厚度的变化，在经济合理剥采比的基础上，尽可能的多圈定已勘察的矿石资源量。
3、要考虑矿体的地质构造和矿石与围岩的物理力学性质，合理选取最终边坡角范围；
4、境界圈定要满足开拓运输系统布置对空间位置的需求。
5、台阶的布置和数目应以所采用的凿岩、挖掘设备的规格和生产效率为依据。
5.2境界圈定的参数
1、台阶高度
台阶高度是露天开采中最重要的几何参数之一。影响台阶高度的因素有生产规模、采装设备的作业技术规格以及对开采的选别性要求等。为保证挖掘机挖掘时能获得较高的满斗系数（铲斗的装满程度），台阶高度应不小于挖掘机推压轴高度的2 / 3。另一方面，为避免挖掘过程中在台阶的顶部形成悬崖，台阶高度应小于挖掘机的最大挖掘高度。
由于一个台阶在垂直方向上是不可分采的，即使在台阶高度内矿石的品位、矿种或矿岩界线变化很大（如某处台阶的上半部分是矿石、下半部分是岩石），也不可能在开采过程中将不同种类的矿石及岩石分离出来，由此所造成的贫化和不同矿种的混杂是不可避免的。可见，台阶高度越大开采选别性越差。因此，在开采对选别性要求较高的矿床时，应选取较小的台阶高度。
一般说来，黑色金属矿床的品位变化较小、矿体形态较为规则、矿物价值低、对选别性要求较低，台阶高度一般大于10m，以12m~15m最为常见。大多数贵重金属矿床的特征恰恰相反，故台阶高度一般小于10m，以6~8m最为常见。
台阶高度也制约着铲装设备的选择，当选用汽车运输时，铲装设备的斗容和装卸参数又进一步制约着汽车的选型。台阶高度同时也影响着最终边帮的几何特征。由此可以
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看出，台阶高度的选取对整个露天矿的开采经济效益有着重要的影响。在一定范围内增加台阶高度会降低穿孔、爆破和铲装成本，但确定最佳的台阶高度应综合考虑各种相关因素，使矿床开采的经济效益（不仅仅是穿孔、爆破和铲装成本）达到最高值。
2、台阶坡面角
台阶坡面角主要是岩体稳定性的函数，其取值随岩体的稳定性的增强而增大（最大为90°）。确定台阶坡面角时需要进行岩石稳定性分析，或参照岩体稳定性相类似的矿山选取。另外，岩体层理面的倾向对台阶坡面角有直接的影响，当台阶坡面与岩体层理面的倾向相同或相近，而且层理面倾角较陡时，台阶坡面角等于层理面的倾角。表二是均质岩体中台阶坡面角与岩石硬度的大体关系。表三列出了国内部分金属露天矿的台阶坡面角取值。
表二： 均质岩体中台阶坡面角的参考值 岩石硬度系数 8~14以上 3～8 1～3
台阶坡面角(度) 70～75 60～70 50～60 表三： 国内部分露天矿的台阶坡面角 矿山名称 台阶坡面角(度) 大孤山铁矿 70 东鞍山铁矿 75 南芬铁矿 48~50(岩石层理倾角) 大石河铁矿 65 白云鄂博铁矿 70 白银厂铜矿 70 3、最小底宽
露天矿的最小底宽，应满足采掘运输设备在底部正常运行与安全作业的要求，一般不应小于开段沟的底宽。
露天矿的底部位置沿水平方向移动时，开采境界内的矿岩量及平均剥采比也随之变化。因此，在无其他特别要求的情况下，露天矿底应置于使平均剥采比最小的位置。
4、最终边坡角
露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。过小的边坡角，将增加剥岩量，使剥采比增大，从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些。然而，过大的边坡角，将导致边坡失稳，严重影响矿山正常生产。
因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的要求。 安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的边坡倾角。在境界设计阶段，一般是参照类似矿山实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对其稳定性进行初步分析和简要计算。
开采技术条件，是指按边坡的构成要素确定最终边坡角。露天矿最终边坡由最终台阶，即非工作台阶组成（下图所示），其水平部分，即最终平台，按作用不同分为安全平台、清扫平台和运输平台。
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露天矿开采设计说明书
