露天礦

露天礦是把覆蓋在礦體上部及其周圍的浮土和圍岩剝去，把廢石運到排土場，從敞露的礦體上直接採掘礦石。當礦體埋藏較淺或地表有露頭時，套用露天開採比地下開採優越。剝去上部岩土的工作稱為剝離。剝離岩土量與采出礦石量的比例稱為剝采比，剝采比過大的露天礦，露天開採成本高，應改用地下開採的方法。露天開採的具有一定開採境界的採掘礦石的獨立生產經營單位。根據露天礦的運輸方式，分為鐵路運輸開拓，公路運輸開拓，平硐溜井開拓，斜坡卷揚（提升）開拓及膠帶運輸開拓。

基本介紹

• 中文名：露天礦
• 外文名：open-pit
• 開採方式：把覆蓋在礦體上部及浮土剝去
• 優勢：方便 安全
• 領域：能源
• 學科：礦業

礦類介紹

露天礦是把覆蓋在礦體上部及其周圍的浮土和圍岩剝去，把廢石運到排土場，從敞露的礦體上直接採掘礦石。當礦體埋藏較淺或地表有露頭時，套用露天開採比地下開採優越。剝去上部岩土的工作稱為剝離。剝離岩土量與采出礦石量的比例稱為剝采比，剝采比過大的露天礦，露天開採成本高，應改用地下開採的方法。露天礦床開拓就是自地表挖掘一系列露天溝道至露天礦場地內各個礦體，建立地面與生產台階（在開採過程中，逐步形成的階梯狀工作面）的運輸聯繫，從而形成露天采場到選礦廠或碎礦廠、排土場或工業廣場之間的運輸系統，以保證剝采工作的正常進行。根據露天礦的運輸方式，分為鐵路運輸開拓，公路運輸開拓，平硐溜井開拓，斜坡卷揚（提升）開拓及膠帶運輸開拓。

基本概念

露天礦是在基建和生產過程中逐漸形成的。基建時期的任務是建立供電供水系統及建立運輸幹線，修建選礦廠、排土場及機修廠等主要構築物和設施，以及完成投產時所必需的采準和剝離工程量。在生產過程中，為了完成國家計畫中規定的年礦石生產任務，必須按時完成一定的開拓，采準、剝離的工程量。
露天礦在開採過程中，必須將境界內的礦、岩劃分成一定厚度的水平分層，以便由上向下逐層進行開採，這些階梯抉的工作面叫做台階。每個台階大多使用獨立的穿孔和採掘設備。

屬露天礦的台階高度一般為10-14米。

露天礦生產是按一定的生產工藝過程進行的，這些工作總稱為礦山工程。礦山工程又可分為剝離和採礦工程。剝離工程是將露天礦境界內影響採礦的岩石剝掉，並運出露天礦境界以外進行排棄，以保證採礦工作的正常進行。一般新建的露天礦剝離和採礦工程是依次進行的。正常生產時則是同時進行。這就是黨為採礦工業規定的：“采剝並舉，剝離先行”的方針。若不認真貫徹這一方針，就不能保證礦山正常，持續的完成礦石生產任務。依照礦山工程的作用還可分為開拓，采準和擴幫工程。開拓工程是按設計中規定的開拓系統掘進傾斜的出入溝，以建立地面與採礦場各生產水平間的運輸聯繫；然後掘進水平的段溝，以建立台階開採的起始工作線。並在所開段溝一側（或兩側）進行擴幫工程。以後各水平的開採程式和第水平一樣，即首先開掘出入溝，再開次水平的段溝，然後進行擴幫工程。總之，露天礦多是由單一水平向多水平發展，逐步形成全礦的開拓運輸系統。凹陷露天礦全貌。凹陷露天礦是從地表開始向下逐層開採的，使用鐵路運輸時，運輸幹線也由淺而深，隨礦山工程的發展逐步鋪設，當露天礦開採終了時，運輸幹線才最終形成。

開採工藝

露天礦開採由剝岩、採礦和掘溝三個環節組成，其主要生產工藝程式：穿孔、爆破、礦(岩)的鏟裝、礦岩的運輸及岩石的排卸。

穿孔

穿孔作業是露天礦開採的首道工序，其目的是為爆破工作提供裝放炸藥的孔穴。穿孔質量的好壞，直接關係到其後的爆破、采裝、破碎等工作的效率。

我國露天礦山常用的穿孔鑿岩設備按穿孔深度分為淺孔鑿岩機和深孔鑿岩機。淺孔鑿岩設備主要有鑿岩機和鑿岩台車。深孔鑿岩機主要有牙輪鑽機和潛孔鑽機。

爆破

爆破作業是露天礦開採的重要工序，為隨後的采裝、運輸、破碎提供適宜的礦岩物。所以，爆破工藝的好壞，對後續工作有著很大的影響。

在露天礦開採中，常用的爆破方法有如下幾種：

淺孔爆破法

覆土爆破法

深孔爆破法

硐室爆破

采裝

采裝作業是使用裝載機械將礦岩直接從地下或爆堆中挖掘出來，並裝入運輸機械的車廂內或直接卸到指定的地點。它是露天開採過程的中心環節，其他生產工藝如穿爆、運輸等都是為采裝而服務的。

采裝設備

機械鏟(以下稱挖掘機)

索斗鏟

液壓鏟

輪胎式前裝機

推土機

運輸

在露天礦開採過程中，礦山運輸的基本建設投資約占礦山基建總投資額的60%，運輸成本和勞動量分別占礦石總成本和總勞動量的一半以上，由此可見露天礦運輸在露天礦開採中的重要地位。

露天礦運輸的基本任務，主要是將露天采場采出的礦石運送到選礦廠或貯礦場，將岩石運送到排土場，並將生產作業人員、設備和材料運送到工作地點。完成上述任務的網路構成露天礦運輸系統。

開採流程

1、根據月度采剝計畫合理布置工作面（保證穿孔作業和裝運工作互不影響，且能正常接替）。

2、提前兩天完成下階段施工區域爆破設計（要求施工方提前清理好施工區域上部平盤並提供地形圖）。
3、爆破設計上會審核後向施工方下發施工通知書（內容包括：施工區域、孔深、孔排距等爆破參數、采剝方量、施工時間等並附設計圖件、表格）。

4、根據設計要求放樣布孔（放置孔口標籤）。
5、穿孔：施工人員根據標籤上的數據進行穿孔作業，現場監督檢查。

6、驗孔：對穿孔數量及質量進行驗收，對不符合要求的炮孔及時處理。

7、裝藥、敷設網路：炮孔經驗收合格和現場清理後進行裝藥和網路敷設，裝藥量、堵塞長度符合設計要求。

8、爆破：爆破作業必須遵守《爆破安全規程》有關規定。

9、爆破效果檢查驗收：盲炮、大塊率、爆堆、預裂孔、根底等。

10、礦岩裝運：礦渣分離，排土場管理。

11、邊坡管理：台階終了時，其邊坡按設計進行清理修整；非工作幫上的浮石，安全平台積聚的岩土，如影響深部安全作業時，應及時清理，暴雨、冰凍之後，要及時檢查清掃；采場邊坡出現滑坡徵兆時，應及時監測和加強預報工作，儘可能採取錨桿、錨索，防滑樁等

加固措施，預防滑坡，當預防不了時，應根據預報及時將人員、設備撤離。

開拓方法

主要原則

（1）礦山建設速度必須滿足國家的要求，保證投產早，達產快；

（2）生產工藝簡單可靠，設備選擇應因地制宜，中小型礦山儘量採用本地區能製造的設備；

（3）工程量少，施工方便；

（4）不占良田，少占耕地，並有利於改地造田；

（5）基建投資少，特別是初期投資少；

（6）生產經營費用低。

主要因素

（1）生產技術條件。本礦的生產規模為109.5萬噸，礦體勘探程度較高；

（2）自然地質條件。即本礦的地質、水文地質、地形、工程地質及氣候條件等；

（3）經濟技術條件。即礦山的建設投資，礦石生產成本及勞動生產率等。

方案選擇

根據該礦的實際條件，地形複雜。因此對於露天礦山坡部分初步選取的開拓方式有：

（1）汽車公路運輸開拓系統；

（2）鐵路運輸開拓系統；

（3）平峒溜井開拓。

技術方案比較：

對於方案（1），汽車公路開拓系統適用各種地形條件的山坡露天礦和礦坑呈各種不規則形狀、尺寸的凹陷露天礦；採礦場可設定多出入溝口進行分散運輸，分散排岩；便於多品級礦石選別開採；便於改變工作線推進方向，新水平準備速度快，能達到較高的開採強度；
對於方案（2），鐵路開拓的運營費用低，鐵路運輸噸一公里費用約為汽車運輸的1/4～1/3；運輸能力大；運輸設備堅固耐用；運輸工作可靠，受氣候條件影響較小。但開拓坑線受鐵路的平面曲線半徑大和縱向坡度小的影響，開拓坑線展線長度大，使露天採礦場的附加剝岩量增加，基建工程量大，基建時間長；在日常生產中的線路移設和維修工作量大；開拓系統和工作組織複雜；新水平開拓延深工程緩慢；

對於方案（3），採用平峒溜井開拓，投資省、運輸設備少、節省能源、經營費用低、生產能力大，適用於相對高差大於100米的山坡露天礦。但溜井宜堵塞赫跑礦，放礦時，空氣中的粉塵影響作業人員的健康，對礦石塊度也有所限制。

綜上所述，根據該礦的實際情況，露天礦的深凹部分采場尺寸較小，布置鐵路線路時，工程量大，需設較多的車站；采場開採深度較小，運距不大，採用公路開拓運輸能夠滿足生產需要。為了儘快達產，減少基建時間和基建投資，充分發揮電鏟的效率，選用汽車公路開拓系統。

六大露天礦

俄羅斯米爾礦

米爾礦又名“米爾內礦”，是一座露天鑽石礦，座落於俄羅斯西伯利亞東部的米爾內。這座鑽石礦深525米，寬1200米，是世界上第二大人為挖掘產生的巨坑，僅次於美國的賓漢峽谷銅礦。米爾礦是前蘇聯的第一座同時也是規模最大的鑽石礦，開採了44年，2001年6月關閉。前蘇聯解體後，這座鑽石礦由薩哈鑽石公司經營，鑽石銷售的年利潤超過6億美元。

戴維克鑽礦

戴維克鑽石礦座落於加拿大的北斯拉維地區，共有700名工人，每年產鑽石接近750萬克拉，銷售收入達到1億加元。戴維克鑽石礦是當地經濟的一個重要支柱。戴維克鑽石礦在1992年進行勘探，2001年動工建造，2003年投產，通過一條冰路與戴維克機場相連。這座機場可以起降波音737客機。戴維克鑽石礦是哈瑞-溫斯頓鑽石公司與戴維克鑽石礦業公司的一個合作項目，距離北極圈大約220公里，可開採16到22年。

格拉斯伯格礦

格拉斯伯格礦座落於印度尼西亞巴布亞省查亞峰附近，是世界上的第一大金礦和第三大銅礦，共有1.95萬名工人。查亞峰是巴布亞省的最高峰。格拉斯伯格礦的運營商自由港印度尼西亞公司由自由港麥克莫倫銅金公司控股90.64%，包括通過全資子公司印尼礦業投資公司的9.36%持股。印度尼西亞政府持有自由港印度尼西亞公司剩餘的9.36%股權。2006年，格拉斯伯格礦的銅產量為61.08萬噸，黃金產量58.47噸，銀產量174.45噸。

艾卡迪鑽石礦

艾卡迪鑽石礦是加拿大的第一座露天與地下“雙管齊下”的鑽石礦，座落於耶洛奈夫東北部大約310公里，距離北極圈大約200公里，靠近拉克格拉斯。艾卡迪鑽石礦是Dominion鑽石公司和兩位地質學家——查克·菲普克和斯圖爾特·布盧森——的一個合作項目，前者持股80%，後者持股20%。菲普克和布盧森在拉克格拉斯北部地區發現了金伯利岩管狀礦脈。1998年至2009年，艾卡迪鑽石礦的6個露天礦場共出產4000萬克拉鑽石。在靠近地表的高品質礦石開採完之後，艾卡迪鑽石礦開始進行地下開採

賓漢峽谷銅礦

賓漢峽谷銅礦也被稱之為“肯尼科特銅礦”，是座落於猶他州鹽湖城西南部的一個露天礦，開採斑岩銅礦，歸國際礦業開採公司力拓集團所有。賓漢峽谷銅礦由肯尼科特銅業公司負責管理。這家公司還經營著選礦廠、冶煉廠和精煉廠。賓漢峽谷銅礦1906年投產，所形成的巨坑深度超過970米，直徑4000米。1966年，這裡被定為國家歷史地標。2013年4月10日，賓漢峽谷銅礦發生塌方。由於提前預測到這場事故，採礦作業在前一天就叫停。這場塌方導致賓漢峽谷銅礦減產113千噸。

超級礦坑

澳大利亞的費米斯頓露天礦坑也被稱之為“超級礦坑”，是澳大利亞最大的露天金礦坑。這個礦坑座落於卡爾古利東南部的金礦區高速公路一帶。超級礦坑呈長方形，長3500米，寬1500米，深900米。即使站在太空，我們也能看到它的身影。超級礦坑歸卡爾古利聯合金礦公司所有，每年產黃金28公噸，工地上的員工大約在550人左右。