《露天矿山》PPT课件.ppt

1,露天矿山开采及安全管理基本知识,2,第一节 露天矿山基本知识1.1 露天矿山开采的基本概念1.2 露天采矿场构成要素1.3 露天矿场构成的安全要求第二节 露天开采工艺2.1 露天开采工艺2.2 穿孔作业及安全要求2.3 爆破工作及安全要求2.4 采装作业及安全要求2.5 运输作业及安全要求2.6 采场防排水,3,第三节 边坡管理3.1 地质基本概念3.2 边坡破坏的类型3.3 影响边坡稳定的主要因素3.4 边坡事故的预防第四节 排土安全4.1 排土场4.2 排土方法4.3 排土场的安全要求,4,第五节 露天开采相关法律法规5.1 矿山安全生产法律、法规5.2 矿山安全生产主要法规解读第六节 露天矿山检查6.1 安全管理 6.2 生产工艺 6.3 边坡、排土场,5,第一节 露天矿山基本知识,6,1.1 露天矿山开采的基本概念,露天采矿就是从敞露的采矿场采掘有用矿物。,图1 露天采矿场模拟面貌,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。,7,山坡露天矿-地表封闭圈以上；凹陷露天矿-地表封闭圈以下。,图2 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,山坡露天矿,凹陷露天矿,地表封闭圈,8,1.2.1 台阶 按一定高度将矿岩划成水平分层，保持一定超前距离，自上而下逐层开采。台阶是露天开采的基本要素，结构要素如图3。,1.2 露天采矿场构成要素,图3 台阶结构图 1台阶上部平台；2台阶下部平台；3台阶坡面；4台阶坡顶线；5台阶坡底线；台阶坡面角；h台阶高度。,9,一个台阶的上部平台又是其上一台阶的下部平台。台阶以其下部平台标高命名，如图4+12m水平、Om水平。,露天开采时根据挖掘机的挖掘半径、卸载半径和爆堆宽度，划分条带状采掘带依次开采。如果采掘带很长，按一台挖掘机所需的采掘工作线长度再划为采区独立开采。,图4 台阶命名及开采示意图,10,台阶坡面：台阶的临空倾斜面，坡面角的大小关系着采矿作业的安全，视矿岩稳固程度与台阶高度而定，一般为5075。,11,1.2.2 露天采矿场 露天采矿场构成要素如图5。露天矿坑四周揭露的由台阶组成的表面称露天矿边帮（BC、AF）。矿体下盘边帮叫底帮，上盘边帮叫顶帮，端部边帮叫端帮。非工作帮顶帮、底帮和端帮。非工作帮平台安全平台、清扫平台和运输平台。,图5 露天采矿场结构图 1安全平台；2清扫平台；3运输平台；4工作平台,14,安全平台宽度台阶高度的1/3，安全规程4m。阻挡和容纳边坡上掉落的岩石，调节缓和边坡角，保证边帮稳定和下部各水平作业安全。清扫平台宽度一般6m，便于清理设备作业，每隔34个台阶设置一个。运输平台宽度运输线路，与出入沟同设在非工作帮的一侧及端帮上。工作帮-采矿和剥离台阶组成的边帮。工作帮坡角-连接工作帮最上台阶和最下台阶坡底线的假想斜面DE与水平面的夹角。一般为812，不超过1518，陡帮开采可依设计适当大。,15,最终边坡角-过非工作帮最上台阶的坡顶线和最下台阶的坡底线所作的假想斜面A0、BG与水平面的夹角、叫最终边坡角。上部最终境界线-最终帮坡面与地表相交的闭合曲线。下部最终境界-最终帮坡面与露天采矿场底平面相交的闭合曲线。最终开采深度-上部最终境界线水平与下部最终境界线水平之间的垂直距离。最终境界-由最终边坡，下部最终境界线和最终开采深度所圈定的范围。,16,台阶高度的确定 台阶高度对露天开采作业安全意义重大。矿岩的岩性和埋藏条件 稳固矿岩，台阶高度可以大一些；节理裂隙较发育、不稳固矿岩，台阶高度应低一些。穿孔爆破工作的要求 保证生产人员和设备的安全。,1.3 露天矿场构成的安全要求,17,采掘工作的要求：安全规程规定如表1。,表1 露天矿场台阶的安全高度,挖掘机或前装机铲装时，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍。,18,第二节 露天开采工艺,19,矿山生命周期：地面准备，矿床疏干和防排水，矿山基建，剥离和采矿，地表恢复与利用。地面准备-排除开采范围内妨碍生产的各种障碍物，如砍除树木，湖泊排干，迁移建筑物，道路和河流改道等。矿床疏干和防排水-有地下水的矿床应预先排水疏干，防止地表水流入采矿场应修筑挡水坝、截水沟。矿山基建-露天矿投产前相应的基建工程，如矿床开拓、表土剥离、排土场、运输道路等。,2.1 露天开采过程与技术指标,20,矿床开拓-掘出入沟建立地面与开采水平之间或各开采水平之间的运输联系倾斜沟道；开段沟为开辟剥离、采矿工作台阶而掘进的水平沟道，是各水平的初始开采工作线。剥离-揭露矿体，挖掉覆盖在矿体上面的表土及矿体上、下盘部分围岩。地表恢复与利用-露天矿区占用大量农田和土地，开采期间或开采结束应有计划有步骤地复土回田。,21,随着矿石的不断采出，要不断地剥离大量废石（如图6），当开采境界由abcd扩展到abcd，采矿量从A1增加到A1十A2，剥离岩石量也从V1增加到V1十V2。,图6 露天境界影响剥离量和采矿量示意图,剥采比-岩石剥离量比采矿量，即采出单位矿石需要剥离的岩石量。单位：m3/m3、m3/t或t/t。,2.1.1露天境界及剥采比,22,剥采比是反映露天采矿的重要经济指标。,图7,23,1、平均剥采比n为露天开采境界内岩石剥离总量与可采矿石总量之比，即：式中：n平均剥采比，m3/m3，m3/t或t/t；V露天开采境界内岩石剥离总量，m3或t；A露天开采境界内可采矿石总量，m3或t。,24,2、生产剥采比ns为一定生产时期内例如一年内，露天开采境界内岩石剥离量与可采矿石量之比，即：式中：ns生产剥采比，m3/m3，m3/t或t/t；Vs某生产时期内岩石剥离量，m3或t；As某生产时期内可采矿石量，m3或t。,25,3、境界剥采比nJ为露天矿不改变最终边坡角条件下，延深H深度（一般为一个台阶高度）后增加的岩石剥离量和可采矿石量之比，叫深度H的境界剥采比，即：式中：nJ境界剥采比，m3/m3，m3/t或t/t；V露天开采境界延深后增加的岩石剥离量，m3或t；A露天开采境界延深后增加的可采矿石量，m3或t。,26,确定露天境界原则：境界剥采比不超过经济合理剥采比。对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，用平均剥采比经济合理剥采比的原则去校核。经济合理剥采比：是指经济上允许的最大剥岩量与可采矿量之比。,27,（1）成本比较法：当矿床划分为露天开采和地下开采时，经济合理剥采比根据露天采矿成本不超过地下采矿成本确定，即：式中：ne经济合理剥采比，m3/m3；c地下采矿成本，元/m3；a露天开采纯采矿成本，元/m3；b露天采矿剥离成本，元/m3。,经济合理剥采比,28,（2）价格法：当矿床只用露天开采时，则以露天开采产品成本不超过矿石价格，以保证矿山不亏损为原则确定，即：式中：c1矿石价格，元/m3；其他符号同前。,29,为确保露天采场生产安全、持续、稳定，掘沟、剥离和采矿在时间上和空间上都必须保持适当的超前关系，必须遵循“采剥并举，剥离先行”的原则。自上而下进行掘沟、剥离和采矿工作，上部水平顺次采到最终境界，下部水平顺次开拓、采准出来；旧的工作水平不断结束，新的水平不断投产。掘沟、剥离和采矿工作都由穿孔、爆破、采装、运输等工艺来实现。,2.2 露天采掘顺序,30,露天矿床开拓就是建立地面工业广场、受矿点、排土场与采矿场之间以及各工作台阶之间的运输通路，并借助这些通路准备新的开采台阶的工程总称。露天矿床开拓方法主要分为：公路运输开拓法，铁路运输开拓法，胶带运输开拓法，斜坡卷扬开拓法，平峒溜井开拓法和联合开拓法等。,2.3 露天矿床开拓,31,开掘缓倾斜露天坡道（即出入沟），汽车运输坡度810%，连续坡道长度小于300m，缓坡段长度4060m。直进式：坑线设置在采矿场的一帮，设在非工作帮上的坑线，称为固定坑线，设在工作帮上的坑线，称为移动坑线，汽车在坑线上行驶时，不改变运行方向。,32,回返（折返）式：坑线也是设在采矿场的一帮，但汽车在坑线上行驶时，其运行方向有规律的改变，上、下水平回返一次呈“之”字形。螺旋式：坑线布置在露天矿场四周的边帮上，汽车由一个水平向下一个水平运行时，运行方向不变，呈空间螺旋状。,33,公路运输开拓评价：机动灵活，调运方便，爬坡能力大，对线路的技术条件要求低；运距短，车辆周转快，利于提高掘沟速度；开拓坑线较短，可减少开拓工程量和基建投资，缩短基建时间；利于加快新水平的准备等。汽车运输受气候影响大，轮胎磨损大，维修费用高，燃料消耗量大,吨公里运费高。适用于地形复杂，矿床赋存形状不规则或采矿场平面尺寸较小而开采深度较大的露天矿。,34,平装车全段高掘沟：在全段高上一次穿孔爆破，爆下的岩石由挖掘机装入位于同一沟底的汽车内。调车方式：回返式，单折返线和双折返线。,汽车掘沟工程,图8 汽车在沟内的调车方式 a回返式调车；b单折返线调车；c双折返线调车,35,露天矿穿孔设备：（1）浅孔凿岩设备：凿岩机、凿岩台车。（2）深孔凿岩设备：潜孔钻机（KQ-150,KQ-200,KQ-250）、牙轮钻机(KY-150,KY-200,KY-250,KY-310；YZ-35,YZ-55)。潜孔钻机：回转冲击式穿孔设备，由冲击器、回转推进机构、提升机构、钻架、除尘装置等组成，用于中硬和坚硬矿岩中穿孔，钻凿直径8025Omm、垂直和倾斜深孔。,2.2 穿孔作业及安全要求,小型风动凿岩机,凿岩台车,37,潜孔钻机,三牙轮钻头,牙轮钻机,38,牙轮钻机：一种以三牙轮钻头破岩穿孔、压气排碴的回转式大型穿孔设备，用于坚硬矿岩中穿孔，钻凿孔径170380mm深孔。穿孔时机架顶部的回转、加压机构产生的回转运动和轴向压力，通过钻杆传给钻头，当钻头回转并带动钻头上的硬质合金柱滚动过程中，以压碎、冲击、剪切和括削等不同作用方式吃入孔底岩石将其破碎，随着压气不断将岩屑排出，钻头不断凿入岩石，深孔逐渐形成。,39,凿岩安全技术：（1）凿岩机作业安全问题凿岩工要经过培训，熟悉凿岩机的性能和操作方法；开孔时要扶稳钻机，以防钻头伤脚或凿岩机倾倒伤人。严禁打干眼和残眼；在坡度超过30的台阶坡面上凿岩时，凿岩工要使用安全绳，凿岩时要站稳。,40,（2）钻机作业安全问题钻机司机要经过专门培训，了解钻机的性能，熟练掌握操作程序和操作技术；钻机移动时，应有人指挥和监护，行走时，司机应先鸣笛，履带前后不得站人，不准转急弯；钻机靠近台阶坡顶线行走时，应先检查行走路线是否稳固安全，凿岩台车外侧凸出部分至台阶坡顶线的最小距离为2m，牙轮钻和潜孔钻为3m；,41,钻机不宜在坡度15的坡面上行走，如果坡度超过15，必须放下钻架，并采取防倾覆措施。不准长时间停留在斜坡道上。钻机稳车千斤顶至台阶坡顶线安全距离：凿岩台车1m，牙轮钻和潜孔钻2.5m，千斤顶下禁止垫石块；穿凿第一排炮孔时，钻机的中轴线与台阶坡顶线的夹角不得小于45；挖掘每个水平的最后一个采掘带时，上阶段正对挖掘机作业范围内的第一排孔位地带，不得有钻机作业。,42,43,2.3 爆破工作及安全要求,爆破漏斗：炸药在岩石中爆炸后形成一个爆坑。自由面与空气接触的岩石表面；爆破漏斗半径爆破漏斗底圆半径；爆破作用半径药包中心到爆破漏斗底圆任一点的距离；最小抵抗线自药包中心到自由面的最短距离。,图17 爆破漏斗图,44,爆破作用指数（n）：爆破漏斗半径r与最小抵抗线w的比值。标准爆破，n=1；抛掷爆破，1n3；松动爆破，n 1。金属非金属矿山多采用松动爆破。,45,露天爆破基本要求：（1）矿岩大小适度，便于采装，满足用户要求；（2）台阶规整不留根底，爆堆集中高度符合采掘要求；（3）不产生后冲破坏作用，利于进行后续穿爆作业；（4）有足够的爆破贮备量，满足连续采掘的需要。,46,爆破方法：（1）浅眼爆破法:孔深6m以下，孔径75mm以下；（2）深孔爆破法:孔深10m以上，孔径75mm至310mm；（3）控制爆破破坏作用：光面爆破法、预裂爆破法、缓冲爆破法；（4）改善爆破破碎效果：挤压爆破法。禁止的爆破方法：药壶爆破法，裸露爆破法。少用的爆破方法：硐室爆破法，浅眼爆破破碎大块。,深 孔 爆 破,硐 室 爆 破,48,炸药的基本特性（1）炸药的感度：外能作用下起爆的难易程度。外能越小感度越高。包括：热感度、撞击感度、摩擦感度、爆轰感度。（2）爆炸的反应形式：热分解、燃烧、爆炸。（3）炸药的起爆和传爆：在一定外能作用下发生爆炸的过程称为起爆，起爆后其能量以冲击波的形式在炸药内部传递称为炸药传爆。（4）炸药的爆炸性能：爆力：炸药在介质内爆炸做功的总能力，即炸药具有的总能量。猛度：炸药爆炸的猛烈程度，炸药对直接接触的局部介质破坏能力。爆速：炸药爆炸时爆轰波沿炸药的传播速度。殉爆：炸药爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药爆炸的现象。,49,矿用炸药（1）铵油炸药：硝酸铵，配适量的柴油及木粉。成本低、安全性好、感度低，易吸湿结块、抗水性差。（2）乳化炸药：抗水炸药，矿山使用最广的品种。抗水性强、爆炸性能好、可用8号雷管起爆、成本低、爆破效率高，安全性好。其它炸药有：铵梯炸药、黑火药、浆状炸药等。,51,起爆方法及起爆器材炸药起爆方法：电雷管起爆、导爆索起爆、非电导爆管起爆和联合法。国家已禁止生产火雷管，火雷管起爆法已淘汰。（1）电雷管起爆法电雷管品种,52,起爆电源电力起爆电源有干电池、蓄电池、起爆器、移动式发电机、照明线路和动力电源。,53,电雷管起爆安全事项：使用前逐个检查，电阻误差不超出下表允许范围，同一爆破网路电雷管应为同厂同型号。,爆破场地杂散电流值大于30mA时，禁止用普通电雷管，改用抗杂散电流雷管或非电起爆爆破主线与起爆电流或起爆器连接之前，检测全线路总电阻值，与设计值允许误差5%，若不符，查明原因，改正后再连接。,54,（2）导爆索起爆法雷管引爆导爆索，导爆索的爆轰引爆起爆药包爆轰的方法。可以避免由杂散电流和静电引起的爆破事故。导爆索：是以副爆药为索芯，以棉、麻、纤维等为被覆材料，能够传递爆轰波的索状起爆器材。敏感度比较低，威力较大，经雷管起爆后可以引爆其它炸药。继爆管：专门与导爆索配合使用的延期起爆器材。借助于继爆管的微差延期继爆作用与导爆索一起实现微差爆破，继爆管分单向和双向，前者只向一个方向传爆，切不可首尾颠倒连接，否则拒爆，后者不受连接方向的影响。,55,导爆索起爆网路连接：串联、并联和分段联。网路中连接继爆管可实现单排孔或多排孔的孔间微差和排间微差爆破。a、导爆索的连接方法：搭接法、水手结接法、T字型结接法、三角形接法。,连接时，支线应顺主线传播方向夹角不小于90，连接长度不小于15cm，起爆导爆索的雷管集中穴应朝导爆索传爆方向。,56,b、导爆索与药包的连接：,57,c、导爆索网路的连接方法：,58,（3）非电导爆管起爆法非电导爆管起爆系统由击发、传爆、起爆和连接元件组成。起爆网路的连接：用胶布、橡皮筋、塑料连接块、导爆四通连接。,59,起爆网路连接安全问题：a、传导管的雷管与簇联的导爆管连接时必须反方向，否则发生拒爆事故。b、连接块的连接点要用碎渣或泥覆盖，以免雷管残片横向飞散损坏其周围的导爆管。c、塑料导爆管传递冲击波的速度17501950m/s，使用时要注意雷管段数的时间外，还要加上导爆管长度的延迟时间。,非 电 雷 管,塑料导爆管,61,（4）深孔爆破参数合理布置孔网参数，正确确定爆破参数。孔径和孔深潜孔钻孔径80250mm，牙轮钻孔径170310mm。孔深=台阶高度H+超深h。超深用于降低装药中心，克服台阶底部阻力，爆破后不残留根底，一般为0.150.35W底。,图18 孔布置图和爆破参数结构图a垂直深孔；b倾斜深孔,62,底盘抵抗线W底底盘抵抗线孔中心到台阶坡底线的水平距离。垂直深孔底盘抵抗线较大，爆破时底部阻力大，易残留根底，同时后冲作用大，台阶产生后冲裂隙，影响穿孔作业。倾斜深孔爆破，则与此相反，爆破效果较好。通常W底可按台阶高度的0.60.9选取。,63,孔间距和排距孔间距a：同排相邻两孔的中心距离。排距b：相邻两排孔之间的垂直距离。amW底，m b（0.90.95）W底,mm为深孔密集系数，一般为0.81.2。矿山爆破孔距大于排距，m2，爆破效果好。,64,炸药单位消耗量q炸药单位消耗量根据经验数据选取，结合矿山实际调整。孔装药量QQqW底aH（kg）堵塞长度L L（O.7O.8）W底（m）微差时间和起爆顺序逐孔微差起爆，单排微差爆破，多排孔微差爆破。多排孔爆破比单排孔爆破质量好，微差时间2550ms。起爆顺序如图19所示。,65,图19 深孔多排微差起爆顺序 a逐排依次起爆；b斜向起爆；c波形起爆；d中间掏槽起爆；1、2、3起爆顺序,66,图20 深孔多排微差起爆孔网图,67,挤压爆破：台阶工作面留松散矿岩碴堆，多排孔微差爆破矿岩与碴堆碰撞挤压破碎，爆堆集中。碴堆松散系数在1.15以上，碴堆厚1015m，爆破效果良好。,图21 微差挤压爆破示意图,68,预裂爆破：沿边坡境界线密集钻一排直径100mm的平行预裂孔，间距为孔径715倍，不偶合装药。采掘带爆破之前起爆，爆出一条宽12cm连通各预裂孔的裂缝，采掘带爆破应力沿预裂面反射。,图22 预裂爆破掘进堑沟深孔布置示意图 1预裂孔；2缓冲孔；3主爆孔,预裂爆破效果,光面爆破效果,70,光面爆破：沿边坡界线钻一排密集平行深孔，孔距1.72.0m，与辅助孔的排距为22.3m，采掘带起爆后起爆，微差时间50ms，爆破后边坡上残留半边眼痕，能有效地控制爆破对边坡的有害影响。,图23 光面爆破清理边坡深孔布置示意图1光面孔；2辅助孔,71,露天爆破安全要求：遵守爆破安全规程，用国家标准的爆破器材；爆破作业人员经过培训，考试合格持证上岗；按爆破设计书或爆破作业指导书作业；禁止穿化纤衣服进行爆破器材加工和爆破作业；雾天、黄昏和夜晚禁止爆破，遇雷雨停止作业，撤离危险区；人工掩体应设在冲击波范围以外，坚固严密，位置和方向应能防止飞石和炮烟的危害，通往掩体的道路不得有任何障碍物；在危险区边界设立岗哨，使所有道路处于监视之下，每个岗哨应处于相邻岗哨视线范围内，爆破前必须同时发出音响和视觉信号，确认爆破地点安全，才能恢复作业。,72,（5）爆破安全距离爆破公害：爆破地震、空气冲击波、碎石飞散、有毒害气体。爆破必须确定爆破危害范围和安全距离，设置警戒和安全防护措施。爆破飞石安全距离,沿山坡爆破时，下坡方向的飞石安全距离应增加50%。,73,爆破地震安全距离爆破地震波对建筑物和露天边坡有破坏作用，爆破地震强度与爆破段药量、爆源距离、岩石特性、爆破方法及地质地形条件有关。采取控制炸药量和控制爆破技术，如微差、光面、预裂和缓冲爆破。空气冲击波安全距离对人、建筑物、避炮掩体，考虑空气冲击波的影响。爆破作用指数n3的爆破作业：首先核定个别飞散物和地震安全距离其次设计确定空气冲击波的防护安全距离。,74,（6）早爆预防和盲炮处理早爆预防原因分析：主要由杂散电流、静电、雷电引爆电雷管。a、杂散电流预防：采用抗杂散电流的电爆网路，抗杂散电流电雷管，采用非电起爆。b、静电预防：装药车具有良好的接地装置；采用导爆索起爆或孔口起爆，并在连线前将脚线短路；采用抗静电电雷管；采用非电起爆。c、雷电预防：露天爆破遇雷雨时，禁止采用电雷管起爆，如突遇雷雨时，应将电爆网路短路，人员撤离危险区。,75,盲炮预防和处理盲炮原因：爆破器材制造和保管缺陷，操作工艺上的问题，起爆器材威力不够。预防措施：a、防止雷管、导爆索受潮，发放前严格检查爆破材料；b、网路的测定和敷设质量的检查；c、提高操作技术。盲炮处理：a、重新起爆；b、诱爆法；c、打平行眼装药爆破法；d、水冲洗法。,76,用采装机械从工作面把矿岩自整体中（中等硬度以下的矿岩）或自爆堆中将爆破成适当块度的矿岩装入运输工具，或直接排卸到一定地点的工作。它是露天开采全部生产过程的中心环节，其效率直接影响矿山生产能力、矿床开采强度及最终经济效益。主要采用履带式正向和反斗挖掘机（电铲、液压铲）。,2.4 采装作业及安全要求,吊斗铲,装载机,电 铲,单斗挖掘机,78,（1）单斗挖掘机采装单斗挖掘机是露天矿使用最多的一种采装设备。它可用于采矿、剥离、排土、掘沟等工程。按动力分电铲、柴油铲、液压铲。国内露天矿使用的挖掘机的斗容一般为4m3电铲。液压挖掘机可直接挖取不经爆破的硬页岩、砂岩等岩石。这类岩石如用普通挖掘机采装时，则需预先进行穿孔爆破后，才能进行采装工作。,79,图24 单斗挖掘机左单斗挖掘机正铲作业；右单斗挖掘机反铲作业,80,（2）前装机采装前装机按行走机构可分为轮胎式前装机和履带式前装机两种。轮胎式前装机是一种用柴油发动机驱动和液压操作的一机多能的装运设备。除向运输工具装载外，还可以自铲自运或清理工作面等各项作业。,81,轮胎式前装机与单斗挖掘机比较具有灵活、机动，成本低，行走速度每小时可达35km，当运距小于1km时，自铲自运效率高；操作简单；能适应分采的要求；爬坡能力大，可在30的坡道上运行等优点。但对矿岩块度的适应性差；在大块多的情况下，生产能力下降；轮胎磨损快，使用寿命短；工作规格小，要求台阶高度一般不超过10m等缺点。,图26 轮胎式前装机1-发动机；2-铰接销轴；3-动臂油缸；4-铲斗销轴；5-铲斗斗齿（斗刃）；6-铲斗；7-铲斗连杆；8-连杆；9-转斗油缸；10-动臂；11-司机室,82,采装作业安全（1）两台以上的挖掘机在同一平台上作业时，挖掘机之间应保持一定的距离，汽车运输其间距不小于最大挖掘半径的3倍，且不得小于50m；（2）相邻两阶段同时作业的挖掘机必须沿阶段方向错开一定的距离，在上阶段边缘安全带进行辅助作业的挖掘机必须超前下阶段正常作业的挖掘机最大挖掘半径的3倍的距离，且不得小于50m。,83,利用运输设备将采下的矿岩分别运往受矿点和排土场。运输工作贯穿露天采矿各项生产工艺，矿山完成生产任务的关键。露天矿运输的基建投资约占总基建费用的60，运输成本约占矿石总成本的1/3乃至1/2以上。正确选择运输方式和运输设备，科学地组织管理，降低矿石运输成本。露天矿常用的运输方式：汽车运输。,2.5 运输作业及安全要求,汽车运输,铁路运输,胶带运输,汽车-铁路联合运输,85,（1）自卸汽车运输汽车类型及其选择：露天矿用汽车种类繁多，按其传动方式主要有以下三种。机械传动汽车：汽车吨位在60t级以下。液压传动汽车。电力传动汽车：载重量大于85吨级以上的汽车。,86,露天矿用汽车选择：运量、运距，道路的条件；车箱容积与铲斗容积之比（1:34）；同一矿山选择同一型号汽车。,87,（2）露天矿汽车运输公路矿用汽车公路断面形状复杂，线路坡度陡，转弯多，运量大，曲率半径小，服务年限短。要求公路结构简单，服务年限内保持坚固和耐磨。矿用公路按用途分生产公路和辅助公路两种。前者用于运输矿岩，后者用于一般辅助性运输。,88,生产公路分为三类：（1）运输干线：从采矿场出入沟通往卸矿点和排土场的公路；（2）运输支线：由各开采水平与采矿场运输干线相连接的公路，以及由各排土水平与通往排土场运输干线相连接的公路。（3）辅助线路：通往各辅助性设施（炸药库，变电站，水池，检修站，尾矿坝等），行驶一般载重汽车的公路。,89,按服务年限矿用公路分类：（1）固定公路：采矿场出入沟及地表永久性公路，服务年限在三年以上；（2）半固定公路：通往采矿场工作面和排土场作业线的公路，服务年限为13年；（3）临时性公路：采掘工作面和排土场的道路。它随采掘工作线和排土线的推进而不断移动。这种线路，一般不修筑路面，只需适当平整、压实即可。,90,运输作业安全要求山坡填方的弯道、坡度较大的填方地段以及高堤路基路段外侧应设置护栏、挡车墙；自卸汽车进入工作面装车，应停在挖掘机尾部回转范围0.5m以外；卸矿地点必须设置牢固可靠的挡车设施，并设专人指挥，挡车设施的高度不得小于小于该卸矿点各种车辆最大轮胎直径的2/5；严禁自卸汽车运载易燃易爆物品；加强车辆检查维护，保证车灯正常，刹车灵敏可靠。,91,2.6采场防排水地面防水地面防水设施：截洪沟、河流改道、防洪堤、调洪水库截洪沟应考虑渗漏引起的露天边坡滑坡因素；截洪沟与河道交汇处的转角小于60，弧形相连，出口底部标高在常水位以上；截洪沟通过坡度较大地段设置跌水、陡槽、消能池，并避开转弯处。,92,采场排水 采场排水分类表,93,第三节 边坡管理,94,3.1地质作用及地质构造地质作用自然界引起地壳组成物质、地壳构造和地表形态发生变化的自然作用。地质作用有的极为迅猛、激烈，如山崩，地震，瞬间可造成巨大灾害；有的却十分缓慢，长期持续，人们感觉不到，如岩石风化，海陆变迁，山脉隆起。地质作用按产生的动力不同，分内力地质作用和外力地质作用。,95,内力地质作用内力地质作用地球内部动力引起地壳物质成份、内部结构和地表形态发生变化的地质作用。表现为地壳运动、岩浆活动、变质作用和地震。1、地壳运动：引起地壳发生水平或垂直位移，造成海陆升降，岩层褶皱、断裂，地貌发生变化。2、岩浆作用：岩浆沿地壳裂隙上升流动冷凝过程中使围岩成份和结构发生变化，直至上升到地壳上部或喷出地表冷却凝固成岩石。岩浆沿裂隙由深部喷至地表叫喷出作用，如火山喷发，岩浆沿地壳裂隙侵入凝固成岩浆岩叫侵入作用。,96,3、变质作用：地壳运动、岩浆活动使地壳中原有岩石的矿物成份、化学成份和组织结构发生改变的作用。4、地震作用：地球内部积聚的能量，瞬间释放，使地壳产生快速颤动叫地震。地震经历前震、主震和余震三个阶段。按震源深度分浅源地震（060km）、中源地震（60300km）和深源地震（300km以上）。破坏性地震多发生在离地表35km到1020km深处。地震震级：从O9级，共分10级。2.5级以下，人无震感，属微震；2.54级，人有震感，属小震；5级以上，具破坏性。,97,图29 温差物理风化作用过程示意图,外力地质作用 地壳表层岩石地球外部能量作用形成沉积岩层和矿产。1、风化作用 地壳表层岩石，经受风吹雨打，日晒夜露，发生机械破坏和化学分解，使整体岩石或者开裂破碎，形成碎屑物，残留原地，或者逐渐溶解、水化、氧化，形成可溶物随水流失，不溶物、新的氧化物和新的含水矿物原地堆积。这种物理、化学、生物的外力破坏作用过程称为风化作用。,98,2、剥蚀作用 地壳岩层经风化后，被地面水流、海水和风力等就地剥落，这一作用过程，叫剥蚀作用。风化和剥蚀作用，互相影响。坚硬岩石经风化变得松散利于剥蚀，剥蚀后暴露出来的新鲜岩石，为继续风化创造有利条件。3、搬运作用 风化和剥蚀作用的产物，在水流和风力作用下，离开原地，被搬运到其他地方的过程叫搬运作用。,99,4、沉积作用 被搬运的物质，经搬运一定距离之后，由于搬运能力减弱，或因搬运介质的物理化学条件发生变化，在条件适宜的地方沉积下来，叫沉积作用。5、固结成岩作用 逐步沉积下来的松散沉积物，在上覆沉积物和水体的作用下，水份被挤出，沉积物颗粒紧密排列，颗粒间的孔隙被SiO2、Fe2O3和CaCO3等化学胶结物充填胶结，固结成为坚硬岩层。,100,3.2地质构造未经地壳运动影响的沉积岩层呈水平产出，经地壳运动作用后，其原始产出状态发生倾斜、弯曲、断裂等地质构造，归纳为褶皱和断裂两大类。,101,1、岩层产状 岩层空间产出状态叫岩层产状，用走向、倾向和倾角表示。层面与水平面的交线AB叫走向线，两端延伸方向叫岩层走向；层面与走向线垂直并向下延伸的直线BH叫倾斜线，其在水平面的投影线BC所指的方向叫倾向，倾角系层面的倾斜线BH与其在水平面投影线BC的夹角。,图31 岩层产状要素主体图解ABCD水平面；AB走向线；BH倾斜线;BC倾向；倾角,102,2、褶皱构造 岩层在水平地壳运动作用下发生塑性变形，被挤成弯弯曲曲、但连续性、完整性仍保持完好的一种地质构造。岩层褶皱的弯曲部份叫褶曲，向上拱起的褶曲叫背斜，向下弯曲的褶曲叫向斜。,图32 褶皱构造,103,3、断裂构造 地壳运动使岩层遭到破坏，发生断裂和错动。断裂构造分节理和断层两种。节理就是裂隙，是岩层断裂后不发生错动或错动不明显的断裂构造。岩层节理很多，叫节理发育。,图33 岩层节理,104,岩层沿断裂面发生明显位移或错动的断裂构造叫断层,图34 断层及其类型1断裂之前；2正断层；3逆断层；4平移断层,105,断层类型：上盘相对下降，下盘相对上升之断层叫正断层，为张力所造成。上盘相对上升，下盘相对下降之断层叫逆断层，为压力所造成，两盘沿水平方向或近似水平方向相对移动的断层叫平移断层，为地壳水平运动和岩层受力不均所造成。,106,岩层断裂后，断层面两侧岩体相对位移的水平距离叫水平断距，相对位移的垂直距离叫垂直断距。,图35 断距示意图ab垂直断距；bc水平断距,107,节理和断层等地质构造是岩浆的通道，又是成矿物质富集的场所，成矿前地质构造，控制着矿体的规模、形状与产状。成矿后产生的地质构造，对矿体则起破坏作用。节理裂隙，会使矿岩的结合能力大大削弱，稳固性降低，特别是节理裂隙发育时更甚。断层使矿体遭受切割、破坏，甚至错失，出现破碎矿段，这都会给矿山边坡稳定带来困难，威胁采矿安全。,108,3.3边坡破坏的类型边坡坍塌、滑坡、滚石伤人排矿山事故首位。坍塌：高陡边坡，边坡脚破坏。滑坡：边坡上的岩体沿滑动面向下滑移。滑动面包括地质构造弱面、遇水膨胀的软岩、软岩夹层。,109,当结构面的倾向、轴向与边坡一致，倾角小于边坡的倾角，下部被采空时，发生岩层面滑落现象。松散的矿岩可沿着自然安息角方向向下滑移。,110,3.4边坡稳定的主要影响因素岩石的物理力学性质：硬度、凝聚力、内摩擦角。地质构造：节理、裂隙、层理、断层、破碎带、软岩夹层、遇水膨胀软岩弱面。水文地质条件的影响：地表水的渗入、地下水。滑坡多发生在雨季和解冻期。开采技术条件影响：边坡角、边坡形式、开采程序、推进工艺、爆破工艺。管理方面影响：超挖坡脚、边坡上堆置废石、建筑房屋。,111,3.5边坡事故预防技术措施：a、超前剥离表土和风化层。b、确定合理的开采顺序和推进方向，从上到下逐层开采，禁止一面坡开采，严禁掏采。c、临近边坡处采用控制爆破。d、预先疏干地下水，露天矿四周挖掘排水沟。e、及时对边坡平整和刷帮。f、地质构造发育易引发滑坡的矿山，采取加固治理。锚杆（锚索）加固、抗滑桩加固、喷射混凝土加固、挡土墙加固、注浆法加固。,112,管理措施a、作业前工作面检查，清除危岩。b、作业中应加强观察，发现边坡异常和大块浮石等，及时上报，迅速处理，受威胁的人和设备撤至安全地点。c、专人负责边坡管理，定期对边坡进行检查、清扫。d、对有潜在坍塌滑坡的边坡，建立观测预报制度，设立专门的观测点，对边坡的变化情况进行定期观测。,113,第四节 排土安全,114,4.1选择排土场原则利用山谷、洼地或山坡荒地设置排土场，并采取截洪、排水、防冲刷措施，尽量不占或少占农田；在边坡稳定的条件下，排土场尽可能靠近采矿场；排土场应设在居民点主导风向的下风侧，以防止岩尘污染居民区；禁止将排弃土岩中的有害化学成分带入河流，防止污染水源；设置排土场时，还应考虑复土造田的可能性，并制定复土造田规划。,115,4.2排土方法排土方法：汽车运输推土机排土，铁路运输挖掘机排土，轮胎式前装机排土及胶带排土机排土等。汽车运输推土机排土：汽车翻卸土岩，推土机推土，平整场地和整修排土公路。,图36 排土示意图。,为了保证汽车卸载安全，应在台阶坡顶上用推土机推成一挡车岩堆。排土平台35%反坡。,116,4.3排土场的安全要求排土场事故：滑坡、泥石流、台阶沉降、坍塌、滚石。预防滑坡泥石流措施原因分析：基底的软弱岩层，排弃物中含有大量表土和风化岩层，地表汇水和雨水作用。改进排土工艺，控制排土顺序，避免形成软弱夹层。同时，坚硬大块岩石堆置在底层稳固基底，或者将大块岩石堆置在最低台阶反压坡脚。,117,软岩基底处理，排土前挖掉基底较薄的表土和软岩，排土场周围挖掘排水沟降低地下水位。疏干排水，排土场上方山坡汇水截流，将水疏排至外围低洼处，为使排土场平台本身的汇水不致侵蚀和冲刷边坡，将平台修成3%左右的反坡，使水流向坡根处的排水沟，排出界外。修建护坡挡墙，护坡挡墙修建在基岩上，留排水孔。排土场植被。,118,预防翻车坠落的措施分区间歇式排土，让新排弃的岩土有充分的时间沉降和压实，避免局部排土工作面推进太快引起边坡失稳。随时观测和监测平台岩土的稳定状态，发现滑坡征兆，要立即撤离排土设备。高台阶排土场应有专人观测和管理。排土平台保持25%的反坡和平整，卸载平台边缘设置安全车档。,119,排土场滚石防治排土场与其下部的设施、建构筑物应保持一定的安全距离（见下表），设置安全挡墙。,120,4.4排土场安全检查 安全检查内容：排土参数、变形、裂缝、底鼓、滑坡等。4.4.1检查排土参数a、测量排土场段高、排土线长度，应不超过设计参数。b、测量排土场的反坡坡度，每100m不少于2条剖面，反坡坡度应在排土场范围内。c、汽车排土场测量安全挡墙的底宽、顶宽和高度，应符合不同型号汽车的安全挡墙要求。d、检查排土场变形、裂缝情况。出现不均匀沉降、裂缝时，应查明沉降量，裂缝的长度、宽度、走向，判断危害程度。e、检查排土场地基是否隆起。地面出现隆起、裂缝时，应查明范围和隆起高度，判断危害程度。,121,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。检查排土场坡脚外围滚石安全距离范围内是否有建构筑物，是否有耕种地，不得在该范围内从事任何活动。排土场排水构筑物与防洪安全检查a.排水构筑物检查内容：构筑物有无变形、移位、损毁、淤堵，排水能力是否满足要求。b.截洪沟断面检查内容：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。c.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。,122,4.5排土场安全评价 排土场安全度分为危险、病级和正常。排土场有下列现象之一的为危险：a、在坡度大于25地基上顺坡排土、在软弱层厚度大于10cm地基上排土时，未采取安全措施，不能确保排土安全的；b、排土场出现大面积非均匀沉降、开裂，坡面鼓出或地基鼓起等滑动迹象的；c、排土场排土平台为顺坡的；d、汽车排土场未建安全车挡；e、山坡汇水面积大而未修排水沟或排水沟被严重堵塞的；f、经验算，余推力法安全系数小于1.0的。,123,排土场有下列现象之一的为病级：a、排土场地基条件不好，但平时对排土场的安全影响不大的；b、由于排土场段高高，而在台阶上出现较大沉降的；c、排土场排土平台未反坡的；d、经验算，余推力法安全系数大于1.0小于设计规范值的；e、汽车排土场安全路堤达不到设计规范要求的。,124,同时满足下列条件的为正常：a、排土场基础较好或不良地基经过有效处理的；b、排土场各项参数符合设计要求，余推力法安全系数大于1.15，生产正常的；c、排水沟及泥石流拦挡设施符合设计要求。排土场安全评价工作纳入矿山安全评价工作中。在申领和换发非煤矿山安全生产许可证时，应由具有相应资质的中介技术服务机构对排土场进行安全评价。对于危险级排土场，企业必须停产整治，并采取措施：a、处理不良地基；b、处理滑坡，将各排土参数修复到设计范围内；c、疏通、加固或修复排水沟；,125,病级排土场限期消除隐患：a、采取措施控制排土沉降；b、将各排土参数修复到设计范围内。非正常级排土场的检查周期：a、对“危险”级排土场每周不少于1次；b、对“病级”排土场每月不少于1次。在暴雨和汛期，应根据实际情况对排土场增加检查次数。检查中如发现重大隐患，必须立即采取措施进行整改，并向安全生产监督部门报告。,126,第五节 露天开采相关法律法规,5.1 矿山安全生产法律、法规法律：安全生产法矿山安全法职业病防治法消防法劳动法矿产资源法工会法行政许可法,行政法规：矿山安全法实施条例安全生产许可证条例生产安全事故报告和调查处理条例 民用爆炸物品安全管理条例工伤保险条例,部门规章：总局18号令：非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法总局20号令：非煤矿矿山企业安全生产许可证实施办法总局39号令:小型露天采石场安全管理与监督检查规定,相关综合性规章：总局1号令:劳动防护用品监督管理规定总局3号令:生产经营单位安全培训规定总局15号令:安全生产违