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1、安全技術理論（二）露天礦山開采 露天礦山開采露天礦山開采基本概念基本概念 露天開采就是從地表直接采出有用礦物的開采方法。有露天開采形成的各種礦山坑道的總體稱為露天礦場。露天開采有人工開采、機械開采、水平開采和挖掘船開采。根據(jù)礦床埋藏條件和地形條件，露天根據(jù)礦床埋藏條件和地形條件，露天礦山分為礦山分為山坡露天礦山坡露天礦和和凹陷露天礦凹陷露天礦。山坡露天礦山坡露天礦 開采水平位于露天開采境界封閉圈以上的礦山。凹陷露天礦凹陷露天礦 位于露天開采境界封閉圈以下的礦山。臺階 露露天天開開采采時時，通通常常是是把把礦礦巖巖劃劃分分成成一一定定厚厚度度的的水水平平層層，自自上上而而下下逐逐層層開開采采。在2、在開開采采中中各各分分層層有有一一定定的的超超前前關關系系，在在空空間間上上形形成成階階梯梯狀狀，每個階梯是一個每個階梯是一個臺階臺階，或稱階段。，或稱階段。臺臺階階是是露露天天采采場場的的基基本本構構成成要要素素之之一一，是是進進行行獨獨立立采采剝剝作作業(yè)業(yè)的的單單元元。多多個個臺臺階階組組成成的的斜斜坡坡稱為稱為露天礦邊幫露天礦邊幫即露天礦邊坡。即露天礦邊坡。上部平盤下部平盤臺階坡面坡面角臺階高度臺階坡頂線臺階坡底線 臺階的結構要素臺階的結構要素露天采礦場（一）露天采礦場（一）露天礦坑中的礦巖被采出以后，露天礦坑四周揭露出來的由臺階組成的表面叫露天礦邊幫。位于礦體下盤一側 的邊幫叫底幫。上3、盤一側邊幫叫頂幫。位于礦體端部的邊幫叫端幫。露天礦的下部水平CD叫露天礦的底盤。露天礦邊幫與地表的交線AR稱為露天礦場的上部最終境界線。最終邊幫與露天采礦場底盤的交線GH稱為下部最終境界線。正在進行開采和將要進行開采的臺階組成的邊幫叫露天礦場的工作幫（DF表示）。工作幫的位置是不固定的，隨著開采工作的推進而不斷變化。工作邊坡與水平面的夾角叫工作邊坡角，一般為812，最多不超過1518，人工開采可適當大一些。露天采礦場（二）露天采礦場（二）非工作邊幫是指已完成開采工作的臺階組成的最終邊幫。非工作邊幫最上一個臺階的坡頂線最下一個臺階的坡底線的假想斜面，叫露天采礦場的非工作幫坡面（圖二AG、BH）。4、該幫坡面代表露天礦廠邊幫的最終位置。最終幫坡面與水平面的夾角叫最終邊坡角（圖二、）。最終邊坡最終邊坡最終邊坡角最終邊坡角最終邊坡角最終邊坡角工作坡面角工作邊坡圖二最終邊坡最終邊坡:把已開采結束到達最終界面而留下的臺階所組成的邊坡，其位置一般是固定的，其深度是隨著開采深度的增加而不斷延伸。最終邊坡角：最終邊坡角：最終邊坡坡面與水平面之間的夾角。露天礦開采安全要求露天礦開采安全要求 確定臺階高度的因素：確定臺階高度的因素：1、礦巖的巖性和埋藏條件2、穿爆工作的要求3、采掘工作的要求工作臺階坡面角工作臺階坡面角 坡面角的大小直接影響安全生產。影響工作臺階坡角的主要因素有礦巖的性質、穿爆方式、推進方向5、礦巖層理方向和節(jié)理發(fā)育情況等13人工開采工作階段坡面角礦巖性質工作階段坡面角松軟的礦巖不大于所采礦的自然安息角較穩(wěn)固的礦巖不大于o堅硬穩(wěn)固的礦巖不大于o對臺階寬度的要求對臺階寬度的要求 最小工作臺階寬度必須符合安全的需要。采礦和運輸設備運輸線路、供電和通訊線路，必須設置在工作平臺穩(wěn)定的范圍內。爆堆邊緣到準軌鐵路中心的距離，應不小于2.5米；到窄軌鐵路中心的距離，應不小于2米；到汽車道路的邊緣的距離，應不小于1米。最終邊坡角最終邊坡角 最終坡面與水平面的夾角。合適的最終邊坡角對于保證安全生產和提高露天開采的經(jīng)濟效果具有重要的意義。邊坡穩(wěn)定性破壞必將造成滑坡或巖石坍塌等嚴重事故，影響安全生產。影6、響最終邊坡穩(wěn)定的主要因素影響最終邊坡穩(wěn)定的主要因素1.巖石性質2.地質構造3.水文地質條件4.開采深度5.邊坡存在期限露天礦開采工藝露天礦開采工藝 ：露天礦山的采坡工程是按一定的生產工藝，以一定的順序進行的。確定露天礦的開采順序主要考慮的因素 1.礦床的埋藏條件 2.露天礦場的空間幾何形狀 3.生產工藝 4.開拓運輸系統(tǒng)等山坡露天礦：山坡露天礦：當山坡露天礦礦體與山坡坡向一直時，一般采用在礦場表層逐層開掘壁溝，自上而下，由里而外的采掘順序進行開采。對凹陷露天礦，由上而下進行掘溝、剝離和采礦工作，上部水平順次推到最終境界，下部水平順次開拓和準備出來，舊的工作水平不斷結束，新的水平陸續(xù)投產，這是露7、天礦在整個開采期間的程序。露天礦開采的原則露天礦開采的原則 必須遵循“采剝并舉、剝離先行”的原則；保證生產持續(xù)、穩(wěn)定、安全地進行。露天礦的開采工藝及安全要求露天礦的開采工藝及安全要求 1.穿孔 2.爆破 3.采裝 4.運輸露天礦邊坡管理露天礦邊坡管理 露天礦山的邊坡直接影響到礦山的安全生產，邊坡管理不好，將給作業(yè)人員和生產設備帶來極大的危害。邊坡的破壞類型：邊坡的破壞類型：1、邊坡巖體的破壞的破壞 露天礦開采會破壞巖體的穩(wěn)定狀態(tài)，使邊坡巖體發(fā)生變形破壞。邊坡破壞的形式主要有崩落、散落、傾倒坍塌和滑動等。2、邊坡巖體的滑動速度和破壞規(guī)模 當邊破巖體發(fā)生滑動破壞時，由于受各種因素和條件的影響，其滑8、動的速度是不相同的。有的瞬間發(fā)生、而有的滑動破壞是緩慢進行。邊坡破壞類型按破壞機理分為：邊坡破壞類型按破壞機理分為：1、平面破壞。邊坡沿某一主要結構面如層理、節(jié)理或斷層面發(fā)生滑動，其滑動線為直線。2、楔狀破壞。在邊坡巖體中有兩組或兩組以上結構面與邊坡相交，將巖體相互交切成楔狀體而發(fā)生破壞。3、圓弧形破壞。邊坡巖體在破壞時其滑動面呈圓弧狀下滑破壞。4、傾倒破壞。當巖體中結構面或層面很陡是，每個單層月面在重力形成的力矩作用下向自由空間變形。邊坡巖體破壞規(guī)模分四類：邊坡巖體破壞規(guī)模分四類：1、小型滑落。滑落的巖體體積在1萬立方米以下。2、中型滑落。滑落的巖體體積一般在1萬10萬立方米之間。3、大型破9、壞。滑落的巖體體積一般在10萬100萬立方米之間。4、巨型滑落。滑落的巖體體積一般在100萬立方米以上。邊坡安全管理邊坡安全管理 1、確定合理的臺階高度和平臺寬度；2、正確選擇臺階坡面角和最終邊坡角；3、選擇合理的開采順序和推進方向；4、合理進行爆破作業(yè)，減少爆破震動對邊坡的影響 5、建立健全邊坡管理和檢查制度；6、選派技術人員或有經(jīng)驗的人專門負責管理工作；7、有邊坡滑動傾向時，應設專門觀測點，定期觀測記錄變化情況。坍塌坍塌 由于邊坡過高、過陡，邊坡角的巖體受壓破壞或因人工開采破壞，甚至形成傘巖，以致其跟部折斷或壓碎而突然脫離基巖而造成坍塌。一般坍塌范圍不大，塌方量較小，較易處理。滑坡滑坡 邊10、坡上的巖體沿著某一滑動面向下滑移。該滑動面經(jīng)常是由各種地質構造形成的軟弱面，以及極不穩(wěn)定的軟巖夾層和遇水膨脹的軟巖面形成的弱面。極不穩(wěn)定的軟巖夾層和遇水膨脹的軟巖面很可能沿弱面產生大面積滑坡。當結構面的傾向、走向與邊坡一致，傾角小于邊坡的傾角，欲滑移體兩側有自由或其他結構面，下部又被采空時，就會發(fā)生巖層面滑落現(xiàn)象。影響邊坡穩(wěn)定的主要因素影響邊坡穩(wěn)定的主要因素 1、巖石的物理力學性質：2、地質構造：3、水文地質條件的影響：4、開采技術條件的影響：5、管理方面的影響：6、地震的影響：1.巖石的物理力學性質巖石的物理力學性質：主要有巖石的硬度、凝聚力和內磨擦角等。一般巖石的硬度越大越穩(wěn)定。常見的滑坡11、是在沙質巖、泥巖、灰?guī)r及片理化的巖層中發(fā)生。2.地質構造地質構造：主要是由節(jié)理、裂隙、層理、斷層和破碎帶以及極不穩(wěn)定的軟巖夾層和遇水膨脹的軟巖面等形成的弱面。大量滑坡實例表明，滑坡體的滑動面和邊緣輪廓都是受結構面控制的。3.水文地質條件的影響水文地質條件的影響：包括地表水的滲入和地下水。露天礦的滑坡多發(fā)生在雨季或解凍期。當?shù)叵滤x存于巖石弱面中時，水的作用顯著增大巖體的滑動力和減小弱面間的磨擦力，從而使邊坡的穩(wěn)定性降低。露天礦的滑坡多發(fā)生在雨季或解凍期。當?shù)叵滤x存于巖石弱面中時，水的作用顯著增大巖體的滑動力和減小弱面間的磨擦力，從而使邊坡的穩(wěn)定性降低。4.開采技術條件的影響開采技術條件的影響12、：包括邊坡角、邊坡形式、開采順序、推進方向以及穿爆工藝等的影響。邊坡角越小，邊坡越穩(wěn)定；上部較緩、下部陡的邊坡比上部陡、下部緩的邊坡穩(wěn)定；邊坡出露的時間越短越穩(wěn)定；5.管理方面的影響管理方面的影響：如超挖坡角，在邊坡上部堆置廢石和設備，建筑房屋等，都會降低邊坡的穩(wěn)定性。6.地震對邊坡的穩(wěn)定也有影響地震對邊坡的穩(wěn)定也有影響。邊坡的安全管理邊坡的安全管理 確保露天礦邊坡安全是一項綜合性工作，包括確定合理的邊坡參數(shù)，選擇適當?shù)拈_采技術和制定嚴格的邊坡安全管理制度。2023/8/3136邊坡事故的預防邊坡事故的預防 露天采場邊坡滑坡、工作臺階和非工作臺階的坍塌以及浮石冒落統(tǒng)稱為坍塌事故。預防邊坡坍塌事13、故的主要措施有：一、技術措施一、技術措施 二、管理措施二、管理措施 一、技術措施一、技術措施 1、貫徹“采剝并舉、剝離先行”的方針，超前剝離表土風化層。2、嚴格按照金屬非金屬露天礦山安全規(guī)程的要求設置臺階高度、平臺寬度、和臺階坡面角，確定合適的邊坡形式。確定合理的開采順序和推進方向，從上到下逐層開采，禁止一面坡的開采方式，嚴禁“掏采”。3、合理進行爆破作業(yè)，減少爆破震動對邊坡的影響 4、在露天開采境界范圍內，要預先疏干地下水，并在露天坑四周挖掘排水溝。5、對節(jié)理、裂隙等容易引起坍塌事故的地質構造發(fā)育的礦山，采取人工加固措施來治理滑坡。二、管理措施二、管理措施 1、建立健全邊坡管理和檢查制度，214、選派技術人員專門負責邊坡的管理工作，及時發(fā)現(xiàn)清除隱患。3、對有潛在坍塌危險的邊坡，設立專門的觀測點，對邊坡的變化情況進行定期觀測。4、作業(yè)前，必須對工作面進行檢查，清除危巖和其他危險物體。5、作業(yè)中發(fā)現(xiàn)險情及時上報，迅速處理；如未處理，不得在危險區(qū)作業(yè)，并設置安全警示標志。滑坡及坍塌事故的處理滑坡及坍塌事故的處理 1、首先應撤出事故范圍和受影響范圍的人員，并設立警戒，防止無關人員進入危險區(qū)。2、積極組織搶險人員搶救被滑落、坍塌埋壓的遇險人員。搶救人員要先易后難，先重傷后輕傷。3、認真分析造成滑坡、坍塌的主要原因，并有針對性地制定安全救災措施。4、在搶險救災前，首先檢查采場架頭頂部是否存在再次15、滑落的危險，如存在較大危險應進行處理。5、在整個搶險救災過程中，在采場架頭上、下部位選派有經(jīng)驗的人員觀察架頭情況，發(fā)現(xiàn)問題要立即停止搶險工作進行處理。6、應采取措施阻止滑落的礦巖繼續(xù)向下滑動。7、在危險區(qū)范圍內進行搶險工作，應可能使用機械化裝備和控制搶險工作人員。排土場排土場 礦山為了排棄、堆置露天礦剝離的巖土和地下開采的廢石，需在露天采場或地下礦山的井口附近的適當?shù)攸c設置排土場。1、內部排土場 2、外部排土場 排土方法排土方法1、汽車運輸推土機排土2、鐵路運輸排土3、卷揚（膠帶機）排土4、人工排土排土場的安全要求排土場的安全要求 一、預防排土場大面積滑坡，形成泥石流的措施 二、預防排土設備翻車、墜落的措施 三、預防滾石傷害的安全距離