安全技术理论（二） 露天矿山开采 1露天矿山开采露天矿山开采基本概念基本概念 露天开采就是从地表直接采出有用矿物的开采方法。 有露天开采形成的各种矿山坑道的总体称为露天矿场。 露天开采有人工开采、机械开采、水平开采和挖掘船开采。2 根据矿床埋藏条件和地形条件，露天根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿山分为矿山分为山坡露天矿山坡露天矿和和凹陷露天矿凹陷露天矿。 山坡露天矿山坡露天矿 开采水平位于露天开采境界封闭圈以上的矿山。 凹陷露天矿凹陷露天矿 位于露天开采境界封闭圈以下的矿山。3 台阶 露露天天开开采采时时，通通常常是是把把矿矿岩岩划划分分成成一一定定厚厚度度的的水水平平层层，自自上上而而下下逐逐层层开开采采。在在开开采采中中各各分分层层有有一一定定的的超超前前关关系系，在在空空间间上上形形成成阶阶梯梯状状，每个阶梯是一个每个阶梯是一个台阶台阶，或称阶段。，或称阶段。 台台阶阶是是露露天天采采场场的的基基本本构构成成要要素素之之一一，是是进进行行独独立立采采剥剥作作业业的的单单元元。多多个个台台阶阶组组成成的的斜斜坡坡称为称为露天矿边帮露天矿边帮即露天矿边坡。即露天矿边坡。 4上部平盘下部平盘台阶坡面坡面角台阶高度台阶坡顶线台阶坡底线 台阶的结构要素台阶的结构要素5露天采矿场（一）露天采矿场（一） 露天矿坑中的矿岩被采出以后，露天矿坑四周揭露出来的由台阶组成的表面叫露天矿边帮。位于矿体下盘一侧 的边帮叫底帮。上盘一侧边帮叫顶帮。位于矿体端部的边帮叫端帮。露天矿的下部水平CD叫露天矿的底盘。 露天矿边帮与地表的交线AR称为露天矿场的上部最终境界线。最终边帮与露天采矿场底盘的交线GH称为下部最终境界线。 正在进行开采和将要进行开采的台阶组成的边帮叫露天矿场的工作帮（DF表示）。工作帮的位置是不固定的，随着开采工作的推进而不断变化。 工作边坡与水平面的夹角叫工作边坡角，一般为812，最多不超过1518，人工开采可适当大一些。6露天采矿场（二）露天采矿场（二） 非工作边帮是指已完成开采工作的台阶组成的最终边帮。非工作边帮最上一个台阶的坡顶线最下一个台阶的坡底线的假想斜面，叫露天采矿场的非工作帮坡面（图二AG、BH）。 该帮坡面代表露天矿厂边帮的最终位置。最终帮坡面与水平面的夹角叫最终边坡角（图二、）。7最终边坡最终边坡最终边坡角最终边坡角最终边坡角最终边坡角工作坡面角工作边坡图二8最终边坡最终边坡: 把已开采结束到达最终界面而留下的台阶所组成的边坡，其位置一般是固定的，其深度是随着开采深度的增加而不断延伸。最终边坡角：最终边坡角： 最终边坡坡面与水平面之间的夹角。9 露天矿开采安全要求露天矿开采安全要求 确定台阶高度的因素：确定台阶高度的因素：1、矿岩的岩性和埋藏条件2、穿爆工作的要求3、采掘工作的要求1011工作台阶坡面角工作台阶坡面角 坡面角的大小直接影响安全生产。影响工作台阶坡角的主要因素有矿岩的性质、穿爆方式、推进方向、矿岩层理方向和节理发育情况等12人工开采工作阶段坡面角矿岩性质工作阶段坡面角松软的矿岩不大于所采矿的自然安息角较稳固的矿岩不大于o坚硬稳固的矿岩不大于o13对台阶宽度的要求对台阶宽度的要求 最小工作台阶宽度必须符合安全的需要。采矿和运输设备运输线路、供电和通讯线路，必须设置在工作平台稳定的范围内。爆堆边缘到准轨铁路中心的距离，应不小于2.5米；到窄轨铁路中心的距离，应不小于2米；到汽车道路的边缘的距离，应不小于1米。14最终边坡角最终边坡角 最终坡面与水平面的夹角。 合适的最终边坡角对于保证安全生产和提高露天开采的经济效果具有重要的意义。边坡稳定性破坏必将造成滑坡或岩石坍塌等严重事故，影响安全生产。15 影响最终边坡稳定的主要因素影响最终边坡稳定的主要因素1.岩石性质2.地质构造3.水文地质条件4.开采深度5.边坡存在期限1617露天矿开采工艺露天矿开采工艺 ： 露天矿山的采坡工程是按一定的生产工艺，以一定的顺序进行的。确定露天矿的开采顺序主要考虑的因素 1.矿床的埋藏条件 2.露天矿场的空间几何形状 3.生产工艺 4.开拓运输系统等18山坡露天矿：山坡露天矿： 当山坡露天矿矿体与山坡坡向一直时，一般采用在矿场表层逐层开掘壁沟，自上而下，由里而外的采掘顺序进行开采。 对凹陷露天矿，由上而下进行掘沟、剥离和采矿工作，上部水平顺次推到最终境界，下部水平顺次开拓和准备出来，旧的工作水平不断结束，新的水平陆续投产，这是露天矿在整个开采期间的程序。19露天矿开采的原则露天矿开采的原则 必须遵循“采剥并举、剥离先行”的原则；保证生产持续、稳定、安全地进行。20露天矿的开采工艺及安全要求露天矿的开采工艺及安全要求 1. 穿孔 2. 爆破 3. 采装 4. 运输21露天矿边坡管理露天矿边坡管理 露天矿山的边坡直接影响到矿山的安全生产，边坡管理不好，将给作业人员和生产设备带来极大的危害。22边坡的破坏类型：边坡的破坏类型： 1、边坡岩体的破坏的破坏 露天矿开采会破坏岩体的稳定状态，使边坡岩体发生变形破坏。边坡破坏的形式主要有崩落、散落、倾倒坍塌和滑动等。 2、边坡岩体的滑动速度和破坏规模 当边破岩体发生滑动破坏时，由于受各种因素和条件的影响，其滑动的速度是不相同的。有的瞬间发生、而有的滑动破坏是缓慢进行。23边坡破坏类型按破坏机理分为：边坡破坏类型按破坏机理分为： 1、平面破坏。边坡沿某一主要结构面如层理、节理或断层面发生滑动，其滑动线为直线。 2、楔状破坏。在边坡岩体中有两组或两组以上结构面与边坡相交 ，将岩体相互交切成楔状体而发生破坏。 3、圆弧形破坏。边坡岩体在破坏时其滑动面呈圆弧状下滑破坏。 4、倾倒破坏。当岩体中结构面或层面很陡是，每个单层月面在重力形成的力矩作用下向自由空间变形。24边坡岩体破坏规模分四类：边坡岩体破坏规模分四类： 1、小型滑落。滑落的岩体体积在1万立方米以下。 2、中型滑落。滑落的岩体体积一般在1万10万立方米之间。 3、大型破坏。滑落的岩体体积一般在10万100万立方米之间。 4、巨型滑落。滑落的岩体体积一般在100万立方米以上。25 边坡安全管理边坡安全管理 1、确定合理的台阶高度和平台宽度； 2、正确选择台阶坡面角和最终边坡角； 3、选择合理的开采顺序和推进方向； 4、合理进行爆破作业，减少爆破震动对边坡的影响 5、建立健全边坡管理和检查制度； 6、选派技术人员或有经验的人专门负责管理工作； 7、有边坡滑动倾向时，应设专门观测点，定期观测记录变化情况。26坍塌坍塌 由于边坡过高、过陡，边坡角的岩体受压破坏或因人工开采破坏，甚至形成伞岩，以致其跟部折断或压碎而突然脱离基岩而造成坍塌。 一般坍塌范围不大，塌方量较小，较易处理。27滑坡滑坡 边坡上的岩体沿着某一滑动面向下滑移。该滑动面经常是由各种地质构造形成的软弱面，以及极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面形成的弱面。极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面很可能沿弱面产生大面积滑坡。当结构面的倾向、走向与边坡一致，倾角小于边坡的倾角，欲滑移体两侧有自由或其他结构面，下部又被采空时，就会发生岩层面滑落现象。28影响边坡稳定的主要因素影响边坡稳定的主要因素 1、岩石的物理力学性质：2、地质构造：3、水文地质条件的影响：4、开采技术条件的影响：5、管理方面的影响：6、地震的影响：29 1.岩石的物理力学性质岩石的物理力学性质： 主要有岩石的硬度、凝聚力和内磨擦角等。一般岩石的硬度越大越稳定。常见的滑坡是在沙质岩、泥岩、灰岩及片理化的岩层中发生。30 2.地质构造地质构造： 主要是由节理、裂隙、层理、断层和破碎带以及极不稳定的软岩夹层和遇水膨胀的软岩面等形成的弱面。 大量滑坡实例表明，滑坡体的滑动面和边缘轮廓都是受结构面控制的。31 3. 水文地质条件的影响水文地质条件的影响： 包括地表水的渗入和地下水。露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期。当地下水赋存于岩石弱面中时，水的作用显著增大岩体的滑动力和减小弱面间的磨擦力，从而使边坡的稳定性降低。 露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期。当地下水赋存于岩石弱面中时，水的作用显著增大岩体的滑动力和减小弱面间的磨擦力，从而使边坡的稳定性降低。32 4.开采技术条件的影响开采技术条件的影响： 包括边坡角、边坡形式、开采顺序、推进方向以及穿爆工艺等的影响。 边坡角越小，边坡越稳定； 上部较缓、下部陡的边坡比上部陡、下部缓的边坡稳定； 边坡出露的时间越短越稳定；33 5. 管理方面的影响管理方面的影响： 如超挖坡角，在边坡上部堆置废石和设备，建筑房屋等，都会降低边坡的稳定性。 6. 地震对边坡的稳定也有影响地震对边坡的稳定也有影响。 34边坡的安全管理边坡的安全管理 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。 35边坡事故的预防边坡事故的预防 露天采场边坡滑坡、工作台阶和非工作台阶的坍塌以及浮石冒落统称为坍塌事故。预防边坡坍塌事故的主要措施有： 一、技术措施一、技术措施 二、管理措施二、管理措施8/21/202436 一、技术措施一、技术措施 1、贯彻“采剥并举、剥离先行”的方针，超前剥离表土风化层。 2、 严格按照金属非金属露天矿山安全规程的要求设置台阶高度、平台宽度、和台阶坡面角，确定合适的边坡形式。确定合理的开采顺序和推进方向，从上到下逐层开采，禁止一面坡的开采方式，严禁“掏采”。37 3、合理进行爆破作业，减少爆破震动对边坡的影响 4、在露天开采境界范围内，要预先疏干地下水，并在露天坑四周挖掘排水沟。 5、对节理、裂隙等容易引起坍塌事故的地质构造发育的矿山，采取人工加固措施来治理滑坡。38 二、管理措施二、管理措施 1、建立健全边坡管理和检查制度， 2、选派技术人员专门负责边坡的管理工作，及时发现清除隐患。 3、对有潜在坍塌危险的边坡，设立专门的观测点，对边坡的变化情况进行定期观测。 39 4、作业前，必须对工作面进行检查，清除危岩和其他危险物体。 5、作业中发现险情及时上报，迅速处理；如未处理，不得在危险区作业，并设置安全警示标志。40滑坡及坍塌事故的处理滑坡及坍塌事故的处理 1、首先应撤出事故范围和受影响范围的人员，并设立警戒，防止无关人员进入危险区。 2、积极组织抢险人员抢救被滑落、坍塌埋压的遇险人员。抢救人员要先易后难，先重伤后轻伤。 3、认真分析造成滑坡、坍塌的主要原因，并有针对性地制定安全救灾措施。41 4、在抢险救灾前，首先检查采场架头顶部是否存在再次滑落的危险，如存在较大危险应进行处理。 5、在整个抢险救灾过程中，在采场架头上、下部位选派有经验的人员观察架头情况，发现问题要立即停止抢险工作进行处理。 6、应采取措施阻止滑落的矿岩继续向下滑动。 7、在危险区范围内进行抢险工作，应可能使用机械化装备和控制抢险工作人员。42排土场排土场 矿山为了排弃、堆置露天矿剥离的岩土和地下开采的废石，需在露天采场或地下矿山的井口附近的适当地点设置排土场。 1、内部排土场 2、外部排土场 43排土方法排土方法1、汽车运输推土机排土2、铁路运输排土3、卷扬（胶带机）排土4、人工排土44排土场的安全要求排土场的安全要求 一、预防排土场大面积滑坡，形成泥石流的措施 二、预防排土设备翻车、坠落的措施 三、预防滚石伤害的安全距离45