露天开采基本知识1讲解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,露天开采规模与矿石质量,间断生产工艺系统,连续、半连续及倒堆开采工艺系统,露天开采的科学技术发展方向,露天,开采程序与开拓运输系统,露天开采设计及经济评价,露天开采基本知识,露天开采总论,第一章 露天开采总论,第一节,.,露天开采的特点及发展,露天开采的特点,露天开采的特点是,采掘空间直接敞露于地表，为了采出有用矿物，需将矿体上覆的土岩及部分周围的岩石剥离掉，通过露天沟道线路系统把矿岩运至地表,。,围岩,围岩,矿体,采空区,优点：,（,1,）,生产规模大、效率高；,（,2,）,露天开采成本一般比矿井开采成本低；,（,3,）,回收率高，可顺便采出伴生矿物；,（,4,）,木材、金属、电力等材料消耗少；,（,5,）,作业安全、劳动条件好，能开采易燃、,多水、高瓦斯矿床,；,（,6,）,矿山基本建设周期短，投产及达产快。,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,2.,露天开采的优缺点,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,缺点：,（,1,）,破坏和占用大量的土地和耕地；,（,2,）,需大型设备多，投资较高；,（,3,）,气候条件影响较大；,（,4,）,要求矿床覆盖层薄和矿层厚，否则基建,剥离量过大；,（,5,）,对环境污染较严重。,2.,露天开采的优缺点,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,3.1,国内外露天开采的现状及发展趋势,据统计，全世界固态矿产（包括建筑材料）的年开采总量约为,11.6,10,10,t,， 露天开采量约占,80%,。,据统计世界各类主要矿产中露天开采所占比重分别如下（,1985,）：,磁铁矿,78%,磷酸盐矿,87.5%,褐铁矿,84%,石棉矿,75%,锰矿,86%,褐煤,84%,铜矿,90%,烟煤,25%,铝土矿,91%,建筑材料,100%,镍矿,45%,油矿,30%,我国主要矿床露天开采的比重如下,：,铁矿石,87%,有色金属矿石,50%,煤炭,5,7%,化工原料,70.7%,建筑材料,100%,世界各主要露天采煤国家根据煤层赋存条件和技术水平，发展了各具特色的工艺设备和开采方法。,美国,剥离物,拉斗铲倒堆内排土,的开采工艺，采煤用,单斗铲或前装机配合汽车运输,。采空区多实行复田作业，重视环境保护。,德国,轮斗挖掘机胶带输送机排土机组成的连续开采工艺系统,。与链斗或轮斗挖掘机相配合的,运输排土桥,也得到广泛使用。最大的运输排土桥跨度达,270m,，生产能力达,1.2,亿,m,3,/a,。,前苏联,多种多样的开采工艺系统：,间断、连续、半连续、倒堆、综合生产工艺系统。,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,3.2,我国露天煤矿的发展,我国露天煤矿的发展大体经历了,四个阶段,：,（,1,）,19501957,年,新建海洲露天煤矿，改扩建了抚顺、新邱露天煤矿，总体设计能力,720,万吨,/,年,，,1956,年在抚顺成立了露天开采技术研究所。这个阶段露天产量不断提高，经济效益好。,（,2,）,19581980,年,兴建了平庄、义马等,8,个露天煤矿，总体设计能力为,725,万吨,/,年,。,这个阶段“三边”政策、大跃进、文革，剥采失调，长期达不了产。,不良影响。,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,（,3,）,1981,年,2003,年,新建安太堡、霍林河、伊敏、元宝山、准格尔、安家岭等大型露天煤矿，对抚顺西露天煤矿、小龙潭露天煤矿进行了改造。引进先进技术和设备，国产露天矿设备不断发展，已生产出,千万吨级设备,。,生产能力和经济效益大大提高，露天采煤事业发展迅速。,技术装备水平不断提高。,80,年代以前绝大部分采用,单斗铁道工艺,，,后来，则多采用,单斗汽车,、,半连续,、,连续及综合工艺,，,并向这些发展、向综合性发展。,目前：,2000,万吨级；集中化综合化；剥离半连续；拉斗铲倒堆剥离；抛掷爆破技术；端帮采煤。,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,第二讲 露天开采基本知识 一,.,露天开采的特点及发展,3.,露天开采的发展,3.3,现代露天开采的技术特征,（,1,）开采集中化,（,2,）开采工艺多样化,（,3,）规划、设计及生产管理计算机化,（,4,）矿用设备大型化、标准化,（,5,）安全生产及环境保护规范化,（,6,）开采条件、地质条件扩大化及恶化,（,7,）重视资源的综合开发利用,（,8,）煤与电的结合、市场化,煤及煤矿床,产状与构造,地球的内部构造,地壳的组成,煤的生成,围岩,-,沉积岩,岩层的产状,岩层的构造,煤层的赋存状况,地壳的组成,煤田地质基本知识,第二节 煤田地质基本知识,一,.,地壳的组成,1.,地球的内部构造,地壳,地幔,地球由地表至地心大致分为三个圈层：,地壳、地幔、地核,。,地壳,：,地球表部的 固体外壳。,地幔,：,位于地壳与地核之间，呈,不连续的高温熔融状及固体状,。,地核,：,地球的最里层，呈既有固体特性又,有液体特性的特殊状态。,地核,圈层,平均厚度,(km),主要物质成分及其状态,密 度,(t/m,3,),温 度,(),压 力,(atm),地壳,33,上部以硅铝为主，称,硅铝层,。,下部以硅镁为主，称,硅镁层,。,呈固体状,。,2.7,至,2.9,1000,9000,地幔,2865,上部以铁镁为主，呈不连续的高温熔融状。下部以铁镍及金属和金属氧化物硫化物为主，呈固体状。,3.32,至,5.66,2000,136800,地核,3473,(,半径,),为铁镍所组成，呈既有固体特性又有液体特性的特殊状态,。,9.71,至,16.0,地心大约,5000,地心大约,3600000,第一讲 煤田地质基本知识 一,.,地壳的组成,1.,地球的内部构造,地球内部各圈层主要特征表,注：,Atm:,气压。,1atm=101kpa,第一讲 煤田地质基本知识 一,.,地壳的组成,2.,地壳的组成,地壳,是由各种,岩石,组成的，岩石又是由各种,矿物,的颗粒或晶体组成，而各种,元素,又构成不同的矿物,。,元素,地壳中含有,90,多种元素，其中主要有氧,(O),、硅,(Si),、铝,(Al),、铁,(Fe),、钙,(Ca),、钾,(K),、钠,(Na),、镁,(Mg),、氢,(H),等，而以氧和硅为最多,。,矿物,自然界中由一种或几种元素化合在一起，具有一定的化学成分和物理性质的，叫做矿物,。,如金,(Au),、银,(Ag),、石墨,(C),、石英,(SiO2),、长石,(K,、,Al,、,Si,、,O,等元素）。,目前，在地壳中已发现,3000,多种矿物，而组成地壳岩石的主要矿物总共不过,30,多种（如：石英、正长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、黄铁矿、磁铁矿、方解石、褐铁矿、菱铁矿、铝土矿等）。,矿物分散存在组成各种岩石，当某一种或几种有用矿物大量富集，就形成具有工业开采价值的,矿床,。,岩石,岩石是矿物的集合体，从生成原因可将其分成三大类：,岩浆岩,、,沉积岩,和,变质岩,。,（,1,）,岩浆岩,岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝形成的岩石成为岩浆岩（又称火成岩）,。,侵入岩、喷出岩、深成岩、浅成岩,。,（,2,）,沉积岩,由地质作用形成的岩石碎屑（泥、砂、砾石）、各种有机物以及溶解在水中的物质，在低洼的海洋、湖泊、沼泽等富水盆地中沉淀下来，逐层堆积，经过压实、脱水、胶结而形成的坚硬岩石，称为沉积岩,。,由于先后沉积下来的物质在成分、性质、粒度、颜色、形状等方面不同，形成了分层的特征。上下两层之间的界面称为,层面,。,具有,层理,、,化石,特征,。,（,3,）,变质岩,原生岩石（原来以形成的岩浆岩、沉积岩、变质岩），在地壳运动中受到高温、高压和外来物质的参与下，在结构、构造或某些化学成分和矿物成分发生了变化，而形成的一种新岩石，称为变质岩,。,第一讲 煤田地质基本知识 一,.,地壳的组成,2.,地壳的组成,第一讲 煤田地质基本知识,二,.,煤及煤矿床,1.,煤的生成,煤,是埋藏在地下的一种可燃矿物，它是由古代的植物变成的，属于沉积岩,。,煤的生成条件,主要是,：,繁茂的植物，温暖的气候，延缓的地形加河流或湖泊的搬运，以及各种形式的地壳运动,。,（,1,）,植物变成煤的两个阶段,：,第一阶段为,泥炭化阶段,。,植物枯死,被水掩盖,水解与生化作用,失去结构,褐黑色物质（泥炭）,第二阶段为,煤化阶段,。,地壳不断下降,覆盖层逐渐加厚,压力与温度影响,逐渐失去水分,含炭量逐渐增加（碳化）。,碳化作用愈高，煤的水分和挥发份愈少，相对碳的含量愈多，煤的质量就愈好。,第一讲 煤田地质基本知识 二,.,煤及煤矿床,1.,煤的生成,（,2,）,煤层及成煤时期,：,煤层,泥炭和砂上石是交替沉积的，经过长期的变化泥炭形成了,煤层,，,砂石组成了,岩层,。,煤田,大面积含煤地带,。,煤田的形成需要经过相当长的时间，为了便于说明煤田的生成时间，常用,地质的历史年代,来表示。,时代,世 纪,生物演化特征,距今年,(Ma),新生代,第三纪,第四纪,哺乳动物,出现人类,60,中生代,三叠纪,侏罗纪,白垩纪,鸟类和自行动物极盛,18560,古生代,寒武纪,奥陶纪,志留纪,泥盆纪,石炭纪,二叠纪,由三叶虫发展到自行动物,520185,元古代,震旦纪,出现低级动物如藻类,520,以上,太古代,五台纪,无生物,1000,以上,地 质 年 代 表,我国主要成煤时期为,石炭纪,、,二叠纪,、,侏罗纪,、,第三纪,第一讲 煤田地质基本知识 二,.,煤及煤矿床,2.,围岩,沉积岩,在我国露天煤中遇到的岩石绝大部分为沉积岩，常见的有,石灰岩,、,泥炭,、,页岩,、,砾岩,、,砂岩,等，其主要特征为,：,石灰岩,主要由碳酸钙组成。由均质石灰岩组成的露天矿边坡，一般较为稳固。但裂隙发育的石灰岩则易跨落，当地表水或地下水不断渗入，溶蚀后易形成,溶洞,，,引起塌陷,。,页 岩,是具有象书页一样薄层理的泥质岩，沿层理易裂开。煤系中页岩，往往含碳较多，形成黑色的,碳质页岩,。,页岩的硬度低，极易破碎，穿孔、爆破都较容易。,砂 岩,主要成分为石英及长石类矿物碎屑。砂岩按其颗粒大小分粗、中、细砂岩。因,胶结物,的成分不同（铁质、硅质、钙质、和粘土质），各种砂岩的硬度差别很大,。,粘土岩,常见于煤层底板，是一种硬度小的软岩石，具有吸水性，受水后可塑。这种岩石对露天采场边坡稳定性影响很大。,第一讲 煤田地质基本知识,三,.,产状与构造,1.,岩层的产状,岩层的产状一般用,走向,、,倾向,、,倾角,（,岩层产状三要素）来表示,。,走向,倾向,走向,岩层的层面与水平面,的交线方向。,倾向,岩层面上垂直走向的,倾斜线，在水平面上,投影的方向。,倾角,岩层面与水平面之间,的夹角，其大小反映,岩层的倾斜程度,第一讲 煤田地质基本知识 三,.,产状与构造,2.,岩层的构造,岩层的原始产状发生改变，原始形状受到破坏，统称为,地质构造变动,。,受构造变动后的岩层形态，称为,地质构造,。,地质构造有三种基本类型,：,褶曲,、,节理,、,断层,。,（,1,）,褶曲,沉积岩层在构造力作用下，产生塑性变形，出现一系列波状弯曲,褶皱构造,。,褶皱中的一个弯曲叫,褶曲,，,它的中心部分岩层称为,核,，,核的两侧岩层称为,翼,。（,侵蚀,）。,褶曲两翼地层倾向相背（凸形）的情况称为,背斜构造,，,其褶曲顶部称为,背斜轴,；,褶曲两翼地层倾向相向（凹形）的情况称为,向斜构造,，,其褶曲底部称为,向斜轴,。,向斜轴,背斜轴,第一讲 煤田地质基本知识 三,.,产状与构造,2.,岩层的构造,（,2,）,节理（裂隙）,岩层受力后 将产生变形，如果外力超过岩层所能承受的弹性变形时，它的连续性和完整性均遭破坏，出现,裂纹（断裂）,，,有的大小不一、纵横交错，有的沿断裂面两侧岩层发生相对位移，这些构造统称为,断裂构造,。,岩层没有发生明显相对位移的纵横交错的裂纹，称为,节理,或,裂隙,。,节理对露天开采作业有一定影响。节理发育时，爆破能往往沿裂隙方向传布，产生大块。,露天边帮的岩石中发育的节理，是影响边坡稳定的重要因素。,节理也是地下水赋存的有利条件。,第一讲 煤田地质基本知识 三,.,产状与构造,2.,岩层的构造,（,3,）,断层,断层也是地壳运动的产物。断裂后的岩层出现裂纹或破坏带，其两侧岩层发生相对位移，称为,断层,。,根据岩块相对位移的情形，断层可分为,正断层,、,逆断层,、,平移（平推）断层,。,正断层,上盘相对下降，下盘相对上升。,逆断层,上盘相对上升，下盘相当下降。,平移断层,上下两盘水平方向移动，没有垂直方向的移动,。,上盘,下盘,上盘,下盘,上盘,下盘,正断层,逆断层,平移（平推）断层,第一讲 煤田地质基本知识 三,.,产状与构造,3.,煤层的赋存状况,煤层赋存状况是指,煤层数目、煤层间距、煤层厚度和倾角、埋藏深度、煤层结构、稳定性、煤质、地质条件,等。对露天开采影响比较大的是,煤层厚度,和,倾角,。,煤层厚度,从煤层的顶板到底版的垂直距离,。,总厚度,煤层群顶底版间的垂直距离。包括,其间所有煤分层和夹石层的厚度。,可采厚度,可以开采煤分层的总厚度。,最低可采厚度,在现有条件下技术上可行和,经济上有利的煤层厚度。,第一讲 煤田地质基本知识 三,.,产状与构造,3.,煤层的赋存状况,通常可把煤层按厚度分为：,薄 煤 层, 1 3.5 m,中厚煤层, 3.5 8 m,厚 煤 层, 8 m,以上,通常可把煤层按,倾角,分为：,急倾斜煤层,倾角, 45,o,倾 斜 煤层,倾角,10,o,45,o,缓倾斜煤层,倾角,5,o, 10,o,近水平煤层,倾角, 5,o,第二讲 露天开采基本知识,第三节 露天开采的步骤,在赋存有地下资源的地区，经过,普查,、,详查,、,精查,等不同的,地质勘探阶段,，,探明了矿床的,产状,、,构造,、,储量,等情况。经过矿区开发,可行性研究,、,矿区总体设计,、,初步设计,、,技术设计,和,施工图,等,设计阶段,，,寻求技术上可行、经济上合理的露天矿开发方案。设计被批准后，即可进行露天,矿区的建设,。,一个露天矿区的建设要涉及许多部门，如,铁道,、,电力,、,机械制造,、,民政,等。 露天矿从建设到生产需经过下述主要,步骤,：,（,1,）,地面准备,（,2,）,矿体疏干,、,隔水和排水,（,3,）,基本建设工作,（,4,）,日常生产工作,第四节 露天开采生产工艺系统,露天矿生产工艺各环节所使用的设备是有联系的。我们用“,工艺系统,”一词来反映采、运、排各环节所用,设备的特征,。,随着科学技术的发展，露天矿采剥工作中各环节所采用的设备和组成的工艺系统绚丽多姿。虽则如此，绝大多数矿山所采用的工艺设备类型有一定的规律性，初步可归结为如下的露天矿生产工艺系统分类：,第二讲 露天开采基本知识 四,.,露天开采生产工艺系统,6.,工艺系统,主要工艺系统分类,序号,工艺系统名称,各环节的主要设备,采掘、装载,运 输,排土,1,间断工艺系统,单斗机械铲,吊斗铲,前装机,推土机,铲运机,铁道运输,(,准轨及窄轨,),汽车运输,箕斗，矿车提升,(,下放,),运输,溜井,(,溜槽,),运输,铲运机,单斗铲,推土犁,推土机,前装机,铲运机,2,连续工艺系统,轮斗铲,链斗铲,胶带运输机,运输排土桥,胶带排土机,3,半连续工艺系统,轮斗铲铁道推土犁,单斗铲移动破碎机胶带排土机,单斗铲汽车半固定、固定破碎机胶带排土机,4,倒堆工艺系统,剥离：剥离挖掘机直接倒堆,剥离挖掘机和倒堆挖掘机配合作业,采矿：单斗、轮斗铲相应运输设备,5,水采工艺系统,水枪,采砂船,泥泵管道,水力排土,第二讲 露天开采基本知识 四,.,露天开采生产工艺系统,6.,工艺系统,第二讲 露天开采基本知识 四,.,露天开采生产工艺系统,6.,工艺系统,第二讲 露天开采基本知识 四,.,露天开采生产工艺系统,6.,工艺系统,半连续工艺系统,1,露天采场；,2,工作面胶带输送机；,3,钻机；,4,移动式破碎机；,5,机械铲；,6,大块；,7,破碎大块重锤；,8,干线胶带输送机；,9,排土场；,10,排土胶带输送机；,11,卸料车；,12,悬臂排土机,第二讲 露天开采基本知识 四,.,露天开采生产工艺系统,6.,工艺系统,间断工艺系统,其主要优点是：适应性强，可适 用于各种矿床赋存条件。世界上多数国家广泛使用，在我国及苏联采用较多。,连续工艺系统,是采掘工艺的发展方向，具有一系列优点。但其对矿岩性质有严格要求，目前多用于无需爆破即可挖掘的松软岩石。,倒堆工艺系统,因取消运输环节因而具有许多优点。但仅适于矿层成水平和缓倾斜埋藏、覆盖层不厚的条件下，故应用范围很有限。,第二讲 露天开采基本知识,第五节 名词术语,-12,水平,0,水平,+12,水平,A,h,A,1,2,4,5,3,台阶及命名,阶梯、下盘标高,台阶要素,（,1,）,台阶上部平盘（上盘）,（,2,）,台阶坡顶线,（,3,）,台阶坡面,（,4,）,台阶坡底线,（,5,）,台阶下部平盘,(,下盘）,（,6,）,台阶坡面角,（,7,）,台阶高度,h,（,8,）,采掘带宽度,A,第二讲 露天开采基本知识 二,.,名词术语,A,B,D,C,E,F,露天矿场构成要素,露天矿场要素,（,1,）,露天矿场边帮,（,5,）,平台,（,2,）,工作帮,（,DF),（,6,）,露天矿边帮（废止）角,（,、,),（,3,）,非工作帮,（,AC,，,BF,） （,7,）,工作帮坡角,（,）,（,4,）,工作平盘,（,8,）,露天矿场最终境界,人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进,。,