露天礦山的開采工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，主要包括穿孔、爆破、采裝運(yùn)輸、排巖。接下來，我們就具體談露天礦山的開采工藝。
一、穿孔工作
穿孔工作是露天礦山開采的首要工序，在整個(gè)露天開采過程中，穿孔費(fèi)用約占其生產(chǎn)總費(fèi)用的10%-15%。
1、潛孔鉆機(jī)
潛孔鉆機(jī)鉆孔角度變化范圍大，機(jī)械化程度高，減少了輔助作業(yè)時(shí)間，提高了鉆機(jī)的作業(yè)率，而且潛孔鉆機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，設(shè)備重量輕，投資費(fèi)用低，特別是可以通過鉆鑿各種斜孔來控制礦石品位，能消除根底、減少大塊，提高爆破質(zhì)量。因此，潛孔鉆機(jī)目前在國(guó)內(nèi)外中小型礦山廣泛使用，適用于中硬礦巖穿孔。
2、牙輪鉆機(jī)
牙輪鉆機(jī)是在旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種近代新型鉆孔設(shè)備，具有穿孔效率高、作業(yè)成本低、機(jī)械化、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，適用于各種硬度的礦巖穿孔作業(yè)，目前，已成為世界各國(guó)露天礦普遍使用的穿孔設(shè)備。
3、鑿巖臺(tái)車
鑿巖臺(tái)車是隨著采礦工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型鑿巖作業(yè)設(shè)備。它是將一臺(tái)或幾臺(tái)鑿巖機(jī)連同自動(dòng)推進(jìn)器一起安裝在特制的鉆臂或臺(tái)架上，并且有行走機(jī)構(gòu)，使鑿巖機(jī)作業(yè)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。
二、爆破工作
爆破工作的目的是破碎堅(jiān)硬的實(shí)體礦巖，為采裝工作提供塊度適宜的挖掘物。在露天開采的總費(fèi)用中，爆破費(fèi)約占15%-20%。爆破質(zhì)量的好壞，不僅直接影響采裝、運(yùn)輸、粗碎等設(shè)備效率，而且影響礦山總成本。
1、淺孔爆破
淺孔爆破采用的炮孔直徑較小，一般為30-75毫米左右，炮孔深度一般在5米以下，有時(shí)可達(dá)8米左右，如用鑿巖臺(tái)車鉆孔，孔深還可增加。
淺孔爆破主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大的露天礦或采石場(chǎng)、硐石、隧道掘鑿、二次爆碎、新建露天礦山包處理、山坡露天單壁溝運(yùn)輸通路的形成及其它一些特殊爆破。
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淺孔爆破方法的優(yōu)缺點(diǎn) |
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優(yōu)點(diǎn) |
①具有機(jī)動(dòng)靈活性，適用范圍較廣 ②對(duì)埋藏條件復(fù)雜，采下礦石品位要求較高的礦床可以實(shí)行分爆分采，以降低貧化率。 ③鑿巖工具較為簡(jiǎn)單，易于掌握。 ④準(zhǔn)備工作量少。 ⑤爆破下來的礦石塊度小，容易滿足裝運(yùn)和破碎的要求。 ⑥與硐室爆破和深孔爆破相比，使用炸藥消耗量少。 |
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缺點(diǎn) |
不能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，并且在裝藥、連線、起爆這幾個(gè)環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)漏洞，造成爆破事故 |
2、深孔爆破
深孔爆破就是用鉆孔設(shè)備鉆鑿較深的鉆孔，作為礦用炸藥的裝藥空間的爆破方法。露天礦的深孔爆破主要以臺(tái)階的生產(chǎn)爆破為主。
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深孔爆破特點(diǎn) |
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深孔爆破 |
①一次爆破的礦巖數(shù)量大，一般為 20萬(wàn)~100 萬(wàn)t。 |
深孔爆破的鉆孔設(shè)備主要應(yīng)用潛孔鉆和牙輪鉆。其鉆孔可鉆垂直深孔，也可鉆傾斜炮孔。傾斜炮孔的裝藥較均勻，礦巖的爆破質(zhì)量較好，為采裝工作創(chuàng)造好的條件。
為減少地震效應(yīng)和提高爆破質(zhì)量，在一定條件下可采取大區(qū)微差爆破，炮孔中間隔裝藥或底部空氣間隔裝藥等措施，以便降低爆破成本，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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深孔爆破準(zhǔn)備工作 |
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①對(duì)爆破所用的器材(如起爆器、爆破電橋、歐姆表等)及各種工具(如裝藥漏斗、電工刀鉗子鐵鍬等)進(jìn)行檢查和修理，使器材和工具良好。 ②電氣起爆時(shí)，應(yīng)對(duì)電雷管的電阻值進(jìn)行測(cè)定和挑選。 ③應(yīng)認(rèn)真檢查起爆所用的導(dǎo)線，以防使用破損漏電的電線，導(dǎo)致觸電事故。 ④檢查炮孔內(nèi)是否有泥漿和積水，如有，應(yīng)用風(fēng)管吹出，保證炸藥充分發(fā)揮能力，達(dá)到預(yù)的爆破效果。 ⑤對(duì)所用的炸藥應(yīng)進(jìn)行技術(shù)性能的檢驗(yàn)。 ⑥推備好填塞炮孔的填塞料。 ⑦撤出爆破區(qū)域的設(shè)備和設(shè)施。 |
3、硐室爆破
硐室爆破是將比較多或大量炸藥，裝在爆破硐室巷道內(nèi)進(jìn)行爆破的方法。露天礦僅在基本建設(shè)時(shí)期和在特定條件下使用，采石場(chǎng)在有條件且在采礦需求量很大時(shí)采用。
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硐室爆破的優(yōu)缺點(diǎn) |
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優(yōu)點(diǎn) |
(1)準(zhǔn)備工作量較少，可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量巖石的爆破工作。 (2)適用于各種硬度的巖石，特別是在地形復(fù)雜的地點(diǎn)不受施工條件的限制。 (3)不需要特殊苗巖設(shè)備，掘進(jìn)硐室一般使用掘進(jìn)鑿巖機(jī)即可進(jìn)行掘硐。 (4)對(duì)使用的炸藥沒有特殊要求,凡是深孔爆破所用的炸藥均可在硐室爆破中使用。 |
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缺點(diǎn) |
掘進(jìn)操作人員鑿巖條件差，爆破大塊較多。 |
4、多排孔微差爆破法
近年來，隨著挖掘機(jī)斗容量和露天礦生產(chǎn)能力的急劇增加，要求露天礦的正常采掘爆破每次的爆破量也越來越多，為此，國(guó)內(nèi)外的露天開采中廣泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差擠壓爆破等大規(guī)模的爆破方法。
多排孔微差爆破的優(yōu)點(diǎn)：
一次爆破量大，減少爆破次數(shù)和避炮時(shí)間，提高采場(chǎng)設(shè)備的利用率；
改善礦巖破碎質(zhì)量，其大塊率比單排孔爆破少40%-50%；
提高穿孔設(shè)備效率約10%-15%，這是由于工作時(shí)間利用系數(shù)增加和穿孔設(shè)備和爆破后充區(qū)作業(yè)次數(shù)減少的緣故；
提高采裝、運(yùn)輸設(shè)備效率約10%-15%。
5、多排孔微差擠壓爆破法
指工作面殘留有爆堆情況下的多排孔微差爆破。碴堆的存在，為擠壓創(chuàng)造了條件，一方面能延長(zhǎng)爆破的有效作用時(shí)間，改善炸藥能的利用和破碎效果；另一方面，能控制爆堆寬度，避免礦巖飛散。多排孔微差擠壓爆破微差間隔時(shí)間比普通微差爆破大30％～50%為宜，我國(guó)露天礦常常用50～100ms。
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兩種微差爆破特點(diǎn) |
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爆破形式 |
特點(diǎn) |
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多排孔微差爆破 |
1)炸藥的消耗量與其他爆破方法相比，大為減少。 |
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多排孔微差擠壓爆破 |
除了上述微差爆破優(yōu)點(diǎn)外，該形式下渣堆的存在，為擠壓創(chuàng)造了條件，同時(shí)能延長(zhǎng)爆破的有效作用時(shí)間，改善炸藥能的利用和破碎效果，又能控制爆堆寬度，避免礦巖碎片的飛散。 |
多排孔微差擠壓爆破的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）礦巖破碎效果更好。這主要是由于前面有渣堆阻擋，包括第一排在內(nèi)的各排鉆孔都可以增大裝藥量，并在渣堆的擠壓下充分破碎；（2）爆堆更集中。對(duì)于采用鐵路運(yùn)輸?shù)牡V山，爆破前可以不拆道，從而提高采裝、運(yùn)輸設(shè)備效率。多排孔微差擠壓爆破的缺點(diǎn)是：（1）炸藥消耗量較大；（2）工作平臺(tái)要求更寬，以便容納碴堆；（3）爆堆高度較大，可能影響挖掘機(jī)作業(yè)的安全。三、臨近邊坡的爆破措施隨著露天礦向下延深，邊坡穩(wěn)定問題日益突出。為了保護(hù)邊坡，臨近邊坡的爆破要嚴(yán)格控制。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，主要措施是采用微差爆破、預(yù)裂爆破和光面爆破。
1、采用微差爆破減少震動(dòng)
微差爆破的主要作用之一是可以減少爆破的地震效應(yīng)。為了充分發(fā)揮微差爆破的減震作用，關(guān)鍵是設(shè)法增加爆破的段數(shù)和控制微差間隔時(shí)間。
2、采用預(yù)裂爆破隔離邊坡
臨近邊坡的預(yù)裂爆破，就是沿邊坡界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔，每孔裝入少量炸藥，在采掘帶未爆破之前先行起爆，從而獲得一條有一定寬度并貫穿各鉆孔的裂縫。由于有這條預(yù)裂縫將采掘帶和邊坡分離開來，隨后采掘爆破的地震波在裂縫面上將產(chǎn)生較強(qiáng)的反射，使透過它的地震波大為減弱，從而保護(hù)了邊坡。
3、采用光面爆破保護(hù)邊坡
臨近邊坡的光面爆破，就是沿邊界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔，孔內(nèi)裝入少量炸藥，在采掘鉆孔爆破之后再進(jìn)行爆破，從而沿密集鉆孔形成平行的巖壁。光面爆破不同于預(yù)裂爆破的地方主要在起爆時(shí)間上。光面炮孔的起爆要遲于前幾排采掘鉆孔，通常滯后50～75ms。
除此之外，還有一種措施是，控制最后幾排鉆孔的爆破。臨近邊坡的最后幾排鉆孔的藥量、抵抗線都要減少，稱之為“緩沖爆破”，可以減少鉆孔爆破對(duì)邊坡的破壞。
四、采裝與運(yùn)輸
采裝
采裝作業(yè)是使用裝載機(jī)械將礦巖直接從地下或爆堆中挖掘出來，并裝入運(yùn)輸機(jī)械的車廂內(nèi)或直接卸到指定的地點(diǎn)。它是露天開采過程的中心環(huán)節(jié)，其他生產(chǎn)工藝如穿爆、運(yùn)輸?shù)榷际菫椴裳b而服務(wù)的。
主要采裝設(shè)備：挖掘機(jī)、索斗鏟、液壓鏟和輪胎式前裝機(jī)。
運(yùn)輸
在露天礦開采過程中，礦山運(yùn)輸?shù)幕窘ㄔO(shè)投資約占礦山基建總投資額的60％，運(yùn)輸成本和勞動(dòng)量分別占礦石總成本和總勞動(dòng)量的一半以上，由此可見運(yùn)輸在露天礦開采中的重要地位。
露天礦山運(yùn)輸方式：汽車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、斜坡箕斗提升運(yùn)輸以及聯(lián)合運(yùn)輸方式，其中自卸汽車運(yùn)輸最普遍。
采裝與運(yùn)輸密不可分，兩者相互影響、相互制約。目前采裝運(yùn)輸工藝的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在采運(yùn)設(shè)備的大型化，采裝與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的一體化與連續(xù)化，以及計(jì)算機(jī)自動(dòng)化。
五、排巖
排巖是運(yùn)輸終端的作業(yè)，將剝離下的表土和廢石運(yùn)輸?shù)綇U石場(chǎng)進(jìn)行排棄。
排巖工藝：鐵路運(yùn)輸排巖、公路運(yùn)輸排巖、膠帶運(yùn)輸排巖。
六、排土場(chǎng)
排土場(chǎng)（廢石場(chǎng)）：堆放剝離物的場(chǎng)所，指礦山采礦排棄物集中排放的場(chǎng)所。
排土場(chǎng)根據(jù)堆置順序可分為：?jiǎn)闻_(tái)階排土場(chǎng)、覆蓋式多臺(tái)階排土場(chǎng)、壓坡腳式多臺(tái)階排土場(chǎng)。
排土場(chǎng)根據(jù)排土工藝主要分為：公路運(yùn)輸排土場(chǎng)、鐵路運(yùn)輸排土場(chǎng)、膠帶運(yùn)輸排土場(chǎng)和水力運(yùn)輸排土場(chǎng)。
來源：礦山安全Mine Safety
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