露天开采的采矿方法范文

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中图分类号：TD164文献标识码： A

0前言由长沙有色冶金设计研究院完成的栾川龙宇钼业有限公司《南泥湖15000t/d采选工程初步设计书》中选定的南泥湖露天矿矿山设计采用15m台阶高度，CS-165E高风压潜孔钻机穿中深孔、多排微差爆破、WK-10B电铲铲装的采剥方法。但由于征地搬迁的影响，长期以来，与设计相匹配的WK-10B电铲及TR-100工程车不能投入使用，矿山开采不得不采用液压液压反铲、后八轮汽车进行作业，矿山采场使用的液压铲的最大挖掘高度仅10米左右，由于现有液压反铲的最大挖掘高度远小于设计台阶高度15米，液压反铲进行高台阶铲装作业不符合《金属非金属矿山安全规程》关于阶段高度应不大于机械最大挖掘高度的1.2倍，爆堆高度应不大于机械最大挖掘高度的1.5倍的要求，存在较大的安全隐患，

在前期的施工中施工队和租赁设备的液压反铲曾出现多次险情，液压反铲曾多次被台阶坡面滚落的块石砸碰，所幸未造成人员伤亡。

1台阶顶部“揭顶法”开采技术

由于南泥湖露天矿山已采用液压反铲按15米高台阶施工多年，目前形成的台阶高度多在15米，为了保证生产的持续进行，避免因台阶参数调整给生产带来较大的影响，经全面分析比较，项目组决定对1345水平封闭圈以上的台阶采用顶部“揭顶法”降段方案（图1）

所谓顶部“揭顶法”，就是每次爆破后，在爆区开挖之前，在爆堆的顶部先安排液压反铲从台阶面沿纵向进行反挖装车，从而达到爆堆高度降低的开采方法。

图1顶部“揭顶法”降段方案平、剖面图

顶部“揭顶法”降段开采方法说明：

正常台阶一个爆区爆破后，若采用清碴抛掷爆破，爆破后爆区前排及后排爆堆高度较低，高度往往小于15米，爆区中间区域爆堆高度相对较高，通常高度在11－15米左右。若采用压碴爆破，爆堆的整体高度将超过15米。当天下午爆破后，利用给内部选厂供矿的时间，安排一台液压反铲从爆堆顶部进行揭顶降段高的方法，下挖深度在3-3.5m，视爆堆的高度，可分层进行揭顶。

台阶下部“高位装车平台”开采方法

台阶下部“高位装车平台”开采方法是指在爆堆采用“顶部揭顶法”开采后，液压反铲在正常铲装台阶水平，利用抬高液压反铲的装车平台从而降低整体采装高度的开采方法。

图2台阶下部高位装车平台开采方法示意图

台阶下部“高位装车平台”开采方法说明：

每天白班对外供矿作业时，可安排液压反铲在已采用“顶部揭顶法”开降台阶的下部，提高液压反铲装车平台的高度，液压反铲装车站立平台高1.5m-2.0m，这样液压反铲开挖爆堆的高度将不足10米，满足安全规程的要求。

3“顶部揭顶”和“下部高位装车”安全作业要求

液压反铲采用“顶部揭顶”和“下部高位装车”法采矿时，除严格按《金属非金属矿山安全规程》GBl6423—2006，进行作业外，另制订了有针对性的安全保证措施。

每次爆破需采用清碴爆破，来降低前排爆堆的高度，减少上部揭顶的工程量，加快下部台阶的推进速度，保证生产需要；优化爆破参数，降低爆堆顶部的大块率。

上部揭顶液压反铲的履带与台阶坡面的安全距离不小于3.0m，装矿车辆停放位置禁止超越液压反铲履带走向轴线外侧边缘距离不小于5.0m。进行爆堆上部揭顶作业，应有专人指挥，做好现场安全监管，液压反铲开挖不得两侧掘沟式开挖。在上部台阶进行揭顶作业的液压反铲，与下部台阶正常作业的液压反铲不能处在上、下一条直线上，前后错距应大于30 m。

下部液压反铲的装车平台长度应不小于液压反铲履带长度的1.5倍（7.5m），高度1.5-2.0 m。装车平台应能有遇到紧急情况时，液压反铲能迅速撤下平台到安全地带的措施。下部液压反铲装车平台与台阶面间应有不小于1.5m宽、1.5m深的落矿坑，避免台阶坡面的矿石滚落后冲击铲装设备。

下部装矿车辆不得停于液压反铲履带后方进行装车，应停放于液压反铲两侧90°-135°扇形区域，不得停于液压反铲轴线0°、180°位置装车。

4 露天封闭圈以下台阶开采采用“先分段后并段”的开采方法，先将台阶高度由15米降为10米，临近最终境界再将10米台阶并段为15米标准台阶。

所谓“先分段并段“开采法，是指将两个标准15米台阶分3段开采，每段高10米，上部台阶超前下部台阶开采。此方案适宜北区、东区1345水平以下新台阶的开采。

图3 先分段后并段开采方法示意图

开采方法说明：

在1345水平开掘1330时，按段高10米，将出入沟掘至1335水平后开段沟进行规模开采。待1335水平推进宽度满足最小平台宽度时，新掘出入沟打开1325水平进行开采。待1325水平推进一定宽度后打开1315台阶进行开采。总体上是将1330、1315两个标准15米的台阶按1335、1325、1315分三次进行开采。

5结论

通过实践证明，在受征地搬迁相对滞后，大型设备不能投用的条件下，龙宇钼业矿山公司开展的“高台阶液压反铲降段开采技术研究”项目研究所取得了一系列成果，消除了液压反铲与高台阶施工不相适应的安全隐患，研究所取得的“顶部揭顶降段法”和“下部高位装车降段法”以及“先分段后并段的降段开采方法” 可以在国内金属、非金属露天矿山、露天煤矿等采用液压反铲施工的矿山推广应用，前景广阔。

参与文献：：

[1]杨忠林. 尖山铁矿采用高台阶开采技术的探讨. 《中国矿业》1994 第11期；

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中图分类号：TN33 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0107-02

1 铝土矿赋存的总体状况

我国山西省境内铝土矿赋存的主要特点为以下几点。

（1）矿体呈层状、似层状产出，矿体受下伏岩层侵蚀面的控制，矿体较薄，一般2～3 m左右。倾角平缓，大致在5°～15°（如表1）。

（2）铝土矿层本身稳固性较好，顶、底板岩石的稳固性较差（如表2）。

（3）铝土矿石品位中等。

铝土矿以中等品位（A/S 4-6）矿石为主，A/S大于7的富矿只占总资源储量的12.89%，矿石类型以一水硬铝石铝土矿为主（如表3）。

（4）开采技术条件较好。

矿区水文地质条件简单，无富水性强的含水层直接影响矿体的开采，大多可露天开采。也有因埋藏较深必须考虑采用地下开采。

2 铝土矿资源的总体利用情况

（1）资源利用水平低。

因为铝土矿目前在山西还没有大规模地下开采矿山，而地方民采小型矿山为了降低成本，追求利润，普遍存在采富弃贫，浪费资源的现象。

（2）对共伴生矿产的综合利用程度不高

铝土矿的共生矿产有耐火粘土、铁矾土、硫铁矿和山西式铁矿等，除对铁矿部分进行利用外，其它矿产的利用程度较低。

（3）可供开发的铝土矿基础储量不足。

铝土矿资源地质勘查程度偏低，大部分为332+333级别，331很少（如表4）。

（4）铝土矿区附近有村庄、道路等需要留矿柱予以保护，资源利用率大大降低（如表5）。

（5）矿山的贫化率和损失率较高。如山西孝义露天开采贫化率7.31%，损失率为10.96%。

3 铝土矿资源的总体开采情况

国家发改委于2007年10月29日制定了《铝行业准入条件》，强调“铝土矿采矿损失率地下开采不超过12%、露天开采不超过8%；采矿贫化率地下开采不超过10%、露天开采不超过8%。”

由于目前山西铝土矿开采主要以露天开采为主，采矿损失率、贫化率均可以控制在7%左右。但随着露天开采的剥采比越来越大，矿山采用露天开采排出的废石占地问题成为露天开采最为头痛的事情，露天开采的审批程序也越来越严格，越来越困难。在这种情况下，铝土矿地下开采逐步提上议事日程。而我国铝土矿地下开采矿山不多，尚处于试验阶段，设计的采矿方法各不相同，陕西保德铝土矿采用房柱法和长壁式崩落法，贵州猫场采用长壁式崩落法，河南段村、山西贺家圪台和奥家湾均采用房柱法。铝土矿地下开采的真正适用哪一种采矿方法，回采的实际指标如何，还有待于生产实际的验证。

4 铝土矿地下开采的采矿方法选择

在铝土矿地下开采的采矿方法选择上，有如下几个问题需要考虑。

（1）铁铝岩作为直接顶底板，一般条件下整体性好，但在构造部位稳定性变差，遇水后有使岩体整体性随埋深的不同产生不同程度的破坏的可能。因此需要对顶板进行处理，在矿体回采时要留一定厚度的护顶矿，一是降低贫化，二是便于采场维护。再根据矿岩具体条件对采场顶板采用锚杆、锚网、锚喷网等支护措施确保安全。

（2）矿石价值不高，且是缓倾斜近似水平矿体，不可能用充填法开采。

（3）铝土矿的围岩混入会使A/S比大大降低，无法满足氧化铝厂的生产使用，因此不建议采用崩落法，推荐采用空场法对矿石进行回采，特别是经过近期对铝土矿进行设计的基础上推荐采用比较成熟的采矿工艺，如房柱采矿法等，但是采矿回收率和贫化率的控制是采矿方法中应予以重点考虑的事情。

5 山西吕梁地区某铝土矿采矿方法分析

山西吕梁地区某铝土矿体产状平缓，倾角一般5°～10°左右，个别地段可达15°。矿层平均厚度3.38 m，平均埋深67.05 m。经过综合比较，推荐采用地下开采方式，采矿方法以房柱采矿法（厚度≥2 m）为主，以削壁采矿法（厚度

（1）采矿方法参数。

中段高20 m，沿矿体走向每隔50 m布置一个采场。采场之间留连续间柱，宽3 m，采场内矿房宽度为10 m。沿矿体倾向布置凿岩上山，间隔矿柱3 m×3 m。采场沿倾向长77～180 m，根据长度确定是否布置上、下两个采场，采场中间留3 m宽连续矿柱，中段之间留连续分段矿柱，宽各3 m。矿厚大于3m的地段矿体顶板下留0.3～0.4 m厚的护顶矿层。生产中尽量少切顶板，以便降低贫化。

（2）采切工程。

采切工程主要包括：沿脉运输平巷、通风上山、人行联巷、人行材料井、联络巷、聚矿巷、放矿漏斗、溜井；切割工程主要为切割平巷和切割井。

中段沿脉运输巷沿矿体走向布置，沿矿体底板脉外施工沿脉运输巷，根据矿体倾角大小确定是否需要施工第二沿脉运输巷。采准施工时每个盘区离矿体底板较近矿块每隔10 m施工一个放矿漏斗，第二沿脉运输巷按顺序施工放矿溜井、聚矿巷及放矿漏斗。同时每隔50 m掘人行材料井。靠矿体底板施工人行联巷、切割平巷和凿岩上山。

（3）回采工艺。

回采工作从下部切割平巷开始，自下而上推进，回采工作面采用浅孔凿岩，浅孔落矿。落矿和运搬交替进行，若矿厚在2 m以下，一次全厚开采；矿厚大于2 m时，实行分层回采。矿厚大于3 m的地段矿体顶板下留0.3 m～0.4 m厚的护顶矿层。矿厚大于5m时，采用留矿堆的办法进行凿岩。浅孔落矿，先采下部2 m，然后采剩余部分。炮孔交错布置，孔深2.4 m，排距0.8～1.0 m，孔间距0.8～1 m，采用电耙出矿。

（4）采矿方法主要技术经济指标。

（5）矿柱回采。

对所留矿柱结合采矿方法采用混凝土或片石砌筑人工矿柱置换永久矿柱，尽量减少资源损失。经过计算，置换这些矿柱可以增加回收率4.72%，即矿块总的损失率降为13.73%。

（6）主要技术经济指标（如表6）。

6 结语

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【分类号】：TF762.3

1引言

我国大中型金属矿山大多建于上世纪50～60年代。经过几十年的开采，目前，80%的铁矿将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对矿山发展状况，如何充分利用矿山现有的露天生产系统和设备在露天转地下开采工作完成之前最大限度地回收挂帮矿资源，具有经济效益和社会效益，且挂帮矿体不回收将造成矿产资源的损失。因此挂帮矿体回采是采矿业必须正视解决的问题。

2挂帮矿介绍

2.1挂帮矿体的特征

挂帮矿体是指露天底以上，露天境界内开采矿体在境界外延伸的部分矿体。露天开采的矿山一般均存在挂帮矿体，根据其赋存部位分为端部和上、下盘挂帮矿体3种。根据国内露天转井下开采矿山的设计、施工和生产实践，挂帮矿体具有如下特征：

①挂帮矿体的多样性。由于矿体赋存条件和露天开采境界的不同，使挂帮矿体具有多样性，有的只有端部挂帮矿体，如新疆八一钢铁集团的蒙库和山西香玉铁矿等；海南铁矿只有上盘挂帮矿体；鞍钢眼前山铁矿露天采场两端和上、下盘均有挂帮矿体。

②挂帮矿体矿量不等。不同露天开采的矿山挂帮矿量的多少是不同的：蒙库铁矿2355万t、眼前山铁矿达6332万t、首钢杏山铁矿则只有400万t左右。

③挂帮矿体开采过渡期的差异。挂帮矿体的开采时间，受其赋存状况、开采方案、采矿方法及开采规模所决定，一般3～5年，多则8～10年。通钢上青铁矿为4年、眼前山铁矿则为8年。

④挂帮矿体分层矿量的递增性。露天境界外的挂帮矿体分层矿量一般是从上向下逐段递增，因为挂帮矿体呈阶梯形，从上向下各开采分层的矿体长度是逐渐加大，矿量随之递增，致使各分层的生产能力也在递增。

2.2挂帮矿主要采矿方法介绍

选择适合挂帮矿体赋存和开采技术条件的开采方法，必须考虑：1）采矿强度高，以确保挂帮矿体开采年下降速度；2）选取的采矿方法要适应采矿设备机械化和高效化的要求，确保挂帮矿体开采规模的实现；3）选择的采矿方法要利于提前采准、出矿；4）作业安全。

挂帮矿开采方法根据矿体赋存条件和与其他工程的结合程度等因素的不同，主要分为3类：

①外扩境界露天开采：外扩境界露天开采是根据境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则，圈定边帮外扩境界后在现有开采系统基础上进行扩帮开采设计，以采出外扩境界内的挂帮矿。如国内的马钢凹山采场、齐大山铁矿等，国外的乌克兰的克里沃洛格矿、加拿大艾兰铜矿、美国卡斯尔山金矿均采用这种开采方法。外扩境界露天开采方法具有露天开采的优点，生产连续性好，可充分利用原露天采场生产设备及运输系统，一般不影响露天采场正常生产，可充分回收挂帮矿，并且周期短、费用低，经济效益较好。但由于此法是在永久边坡上进行的，在开采过程中需注意边坡稳定和开采安全的问题。

②地下开采： 挂帮矿地下开采是完全采用井下开采的方式对挂帮矿进行开采和运出，通常适用于开采缓倾角、向露采边坡内延伸较大的挂帮矿，或者挂帮矿体邻近处有可利用的地下开采系统。如国内的大冶铁矿的铁门坎矿体，国外的乌克兰奥尔忠尼矿挂帮矿均采用这种开采方式。地下开采方法将挂帮矿视为深埋地下的矿石，在采出其他地下矿石的过程中顺便将其采出，既减少了井巷开拓量，又可避免露天开采的诸多问题，是一种安全易行的方法。但对临近边坡部分的挂帮矿，在开采中要特别注意安全。地下开采一般相对周期较长且费用较高。

③露天和地下联合开采：露天和地下联合开采是利用露天或地下已形成的工程系统，采用地下系统对挂帮矿进行开采，露天系统运出的开采方式；或运用露天开采将挂帮矿采出，用地下运输系统将矿石运出。马钢南山矿业公司凹山采场北帮回采露天境界外的挂帮矿就是采用地下采出露天运出的联合开采方法。露天和地下联合开采综合了前2种开采方法的优点，充分利用现有露天工程，发挥了地采的优点，避免了外扩境界露天开采的边坡稳定和开采安全问题，但因为它需要开拓地下巷道，初期基建时间长，投资大，经济效益较差，并且巷道开挖会引起应力的重新分布，安全问题须特别注意。

3我国矿山挂帮矿开采现状

中国露天开采的铁矿石产量占国内总量的87%～90%。但露天矿随着开采深度的增加，剥采比超过经济极限值，经济效益明显下降。由露天开采转入地下开采的矿山将越来越多，如：南京凤凰山铁矿、江苏冶山铁矿、铜官山铜矿、湖北余华寺铁矿、大广山铁矿、莱芜矿山公司赵庄矿区等。总结和进一步研究、解决露天转地下开采的规律和存在的问题，是采矿业的当务之急。我国在这方面起步较晚，技术还不是很成熟，在由露天矿向地下开采过渡中要解决一系列复杂的问题如：合露天坑盆底的顶柱与缓冲垫层问题；选择理地确定露天开采极限深度；露天转入地下开采期间的产量衔接；最优的开拓系统与地下采矿方法；露天边坡管理与残柱回采；坑内通风与防排水；露天生产与地下开采同时作业的安全问题等。

4挂帮矿开采中需要考虑的问题

（1）边坡的稳定性

边坡挂帮矿采动后，按照区域的不同边坡有可能出现两种情况；一种是矿石强度较好，边坡没有变化。另一种是矿体内部如果存在节理裂隙发育、断层等结构，随着下部矿体的开采导致边坡失稳，可能造成滑坡。

（2）矿体赋存条件复杂

矿体的赋存条件比较复杂，受采矿工艺、施工人员的素质等因素的制约，使采矿技术工作难度增加，造成开采工艺的复杂化。

（3）围岩的稳定性

在掘进、回采过程中，要考虑围岩的稳定性，防止发生冒顶、片帮以及顶板垮冒。对不稳定区域采取支护措施，避免意外事故的发生。

（4）合理地确定露天开采极限深度

由于地下开采资金投入较大，而露天开采的后期矿量减少，剥岩量较大，需找到两者平衡点，来确定合理的露天开采深度。

（5）露天生产与地下开采同时作业的安全问题

若地下、露天同时开采，要考虑露天开采的爆破会对地下的顶板、围岩等产生安全影响。特别要避开地下的采空区，避免发生塌陷事故。

5采取的安全措施

（1）沿脉运输巷道布置在稳定区。受露天开采穿孔爆破的影响，露天坑边坡矿岩存在不同程度的裂隙、碎裂，并随着纵深减小。因此，将沿脉运输巷道布置在稳定区中，使巷道的安全系数增加。

（2）减小巷道断面。在满足人员、设备的进出及采矿工艺要求的前提下，巷道断面按最小设计，提高巷道的稳定性。

（3）加强边坡监测。建立边坡观测系统，对边坡进行观测，对指导坑内开采，指导安全生产都有好处。

（4）增加支护等级。对围岩不稳定巷道，采用锚喷支护等对巷道进行维护，能有效防止顶板浮石冒落及片帮危害。

（5）缩短服务年限。通过加强计划管理，实现强采，缩短矿山服务年限，使矿井、巷道、采空区、围岩等保持相对稳定，保证施工环境安全。

6结论

我国很多大中型金属矿山经过几十年开采，将进入中晚期开采阶段，面临闭坑压力问题。针对这些矿山发展现状，最大限度地回收挂帮矿资源，对延长矿山服务年限、缓解矿山短时间内转产及安排闲置职工的压力等，具有一定的经济效益和社会效益。如何在边坡上对挂帮矿进行合理的开采成为挂帮矿回收开采亟待解决的问题。

参考文献：

[1] 徐长佑著.露天转地下开采.武汉：武汉工业大学出版社，1990：2～6.

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【中图分类号】 G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2014）01C-0060-02

深化高等教育教学改革、提高人才培养质量，是新时期加强高等教育质量内涵建设的重要举措。笔者以中国矿业大学（北京）为例，结合露天与金属矿山开采课程的特点和多年的教学实践，提出重构课程教学内容的必要性，探讨教学内容改革的途径，以期为打造精品课程和采矿工程国家级特色专业的建设奠定基础。

一、露天与金属矿山开采课程的特点

露天与金属矿山开采是中国矿业大学（北京）采矿工程专业本科一门重要的核心课程。通过该课程的学习，采矿工程专业的学生能够掌握矿床露天开采的基本工艺与设计方法，以及金属矿床地下开采的主要方法与参数设计，为今后从事露天矿山、金属矿床地下开采方面的教学、科研、生产等工作奠定必要的理论与技术基础。露天与金属矿山开采课程具有以下特点：一是课程内容多且杂。课程涵盖固态矿床露天开采与金属矿床地下开采两部分内容，涉及上述领域的开拓方式、生产工艺、采矿方法和设备选择，主要内容包括露天矿山的矿岩松碎、采装、运输、排岩、露天开采境界、矿床露天开拓、露天矿生产能力与采掘进度计划、露天矿边坡稳定与控制，以及金属矿床地下开拓方式、回采工艺、采矿方法选择与适用条件、矿柱回收与空区处理等，知识涵盖面广，课程系统性差，教学难度较大。二是课程学时较少。露天与金属矿山开采课程综合了矿山地质学、矿山机械、爆破工程、岩土力学等多个学科的理论和知识，还需适时补充有关爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，故课程的综合性和实践性较强。然而，根据中国矿业大学（北京）新版教学大纲（2011版），该课程的授课时间由原来的40学时减至32学时，学时少而内容多，这给教师的“教”与学生的“学”均增加了困难。

二、重构课程教学内容的必要性

高等院校实现人才培养的基本途径是教学，其中最主要的是课程教学。在专业范围内，根据教学需要，将知识体系按照学科的内在规律，分解成若干个具体的知识体系，每个具体的知识体系即课程；每门课程都有其独特的内容，其载体是教材。

课程建设是提高教学质量的一项综合性建设，课程建设主要包括教学内容、师资队伍、教材、教学条件、教学方法与手段、课程体系、管理机制、实践教学等几个方面的建设，其主要目的是解决好如何为学生提供好的教学内容和教学方法的问题。

教学内容是体现教育目标的重要组成部分，是该领域前人研究成果的总结，并且随着科学研究的进展而不断发生变化。根据普赖斯知识指数增长模型，到2020年人类知识总量将达到每73天翻一番的速度。这就要求教师要从广阔的知识海洋中汲取营养，改善自身的知识结构，开展科学研究，这也是提高自身水平、适应社会发展的一条途径。教师只有将反映科学技术、经济社会发展的最新研究成果，及时充实到新的教材及课堂讲授中，才能为学生探索新事物、培养创造能力奠定基础。

教学内容的改革是教学改革的核心，必须符合人才培养目标的总体要求。教学内容改革既涉及各门课程内容之间的衔接与组合，以及每门课程的内容选择和优化，又涉及教学设计、教学方法和手段、教材选用等因素。露天与金属矿山开采课程作为采矿工程专业的核心课程，涉及范围广，内容更新快，重构课程知识体系，优化整合课程内容，改变教学内容陈旧、脱离科学发展前沿的现象，形成开放的课程体系刻不容缓。

三、教学内容改革的途径

全面推进采矿工程专业人才素质教育，是培养能适应社会主义现代化建设需要，德、智、体全面发展，基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，具有创新意识和创新能力的采矿工程技术人员和研究人员的要求。针对当前课程教学中存在的问题，结合笔者所承担的“中国矿业大学（北京）露天与金属矿山开采课程建设”项目，探讨采矿工程专业露天与金属矿山开采课程教学内容改革的途径。

（一）优化教学内容。教学内容的调整，应注重将工程素质的要素转化为具体的教学内容和教学活动，强调以科研促进教学，形成贴近工程实际的教学内容。露天与金属矿山开采课程涉及的预备知识和相关领域较多，课程横向跨度大，其与矿山地质、矿山机械、岩土力学、爆破工程等课程联系密切。在新版课程教学大纲的指导下，对原有露天与金属矿山开采课程的教学内容进行取舍，在合理保留传统内容的基础上，注重课程内容的更新，通过在课堂教学中补充本学科的发展前沿，提高学生的学习兴趣。例如，原先在讲授“露天矿山爆破”时，需要增加2学时来补充有关炸药基本组成与岩石爆破作用机理等内容，但根据新版采矿工程专业本科培养计划，已新增爆破工程课程，因此，在讲授“露天矿山爆破”时，无需重复这部分内容，从而有助于提高课程的教学效率。又如，浅孔留矿采矿法虽在许多小型金属地下矿山仍普遍运用，但其存在机械化程度低、工人劳动强度大、安全作业条件差等不足，不符合“安全、高效”的采矿发展之路，故在教学过程中应对这部分内容进行删减。再如，随着矿产资源开发逐步向深部延伸，解决深部开采引发的高温、高压、岩爆等问题已成为当前研究的热点，适时补充深部开采理论与安全生产技术，有助于提高学生对采矿学科的深入认识和思考。

（二）加强教材建设。教材是传播知识的载体，教材建设是教学内容和课程体系改革的组成部分，是课程内容、教学体系建设和改革思想的具体反映，一本好教材是取得出色教学效果的基本保证。因此，编写与教学计划、课程教学大纲配套的系列教材是教学改革成果的载体和改革得以实现的手段，也是实现教学计划的重要保证。教材既要求内容丰富、系统完整、重点突出，并能反映国内外最新的进展和发展趋势，又要求能突出基础理论、基本知识和基本技术的教育。露天与金属矿山开采课程内容涉及固体矿床露天开采和金属矿山地下开采两部分内容，曾选用教材是根据教育部1998年颁布的大采矿专业要求编写的，不能充分满足新版教学大纲的要求。因此，在调整和优化教学内容的同时，依托中国矿业大学（北京）教材建设项目，按新的思路组织编写课程配套教材――《金属矿床露天与地下开采》。与现有同类教材相比，该教材是针对煤炭院校本科生采矿教学的特点，适当补充固体矿床露天开采与金属矿床地下开采的有关内容；并在原有教材的基础上，补充了爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，力求反映近年来矿业领域较为成型的新概念、新成果、新方法，如地下深井矿山胶结充填采矿理论与技术、露天煤矿吊斗铲剥离倒堆开采工艺等。《金属矿床露天与地下开采》荣获2011年北京市精品教材。

（三）明确教学重点。露天与金属矿山开采课程表面看起来，知识点多、内容庞杂，实际上这是对教学内容理解不系统造成的。明确教学重点是提高教学质量的关键，而教学重点的确定又必须建立在熟悉教学内容的基础上。因此，必须认真钻研教材，处理好教材与教学内容的关系，对教材内容进行有益的深化和适当的扩展或删减。然而，教材毕竟只是教学中的主要参考书，对教师而言，还要参阅大量的参考文献，在熟悉内容、吃透教材的基础上对教材内容进行重新组织、加工精炼，以最有效的方式将一些基本原理、方法及技能传授给学生，使学生在尽可能少的时间内获得尽可能多的知识。例如，在讲授金属矿山地下开采方法时，可按照“采场结构参数―采准工作―切割工作―回采工作―采矿方法评价”的思路开展；在讲授露天煤矿大型采装设备吊斗铲时，可引出“吊斗铲倒堆剥离开采工艺”，并通过我国黑岱沟露天煤矿“定向抛掷爆破+吊斗铲倒堆剥离”实例深入阐述此类开采工艺。这种教学方法不仅使露天与金属矿山开采课程的知识系统化，从而使学生容易接受和掌握，而且培养了学生解决问题的能力。

（四）引入科研成果。露天与金属矿山开采领域的新理论、新技术和新方法不断出现，这就要求教师要不断从知识海洋中汲取营养，改善和提高自身的知识结构。科研工作是提高和体现教师学术水平的重要途径之一，通过参加科研实践来丰富自己的工程实践经验，并将反映科学技术、经济社会发展的最新成果及时充实到新的教材及课堂中，既不会使单纯的理论知识讲解枯燥无味，又能为学生探索新事物、培养创造能力奠定基础。例如，在讲授金属矿山地下采矿方法选择时，结合教师正在进行的科研项目“夏甸金矿深部高温高压环境下安全高效开采关键技术研究”，详细论述了选择采矿方法的基本要求、影响采矿方法选择的主要因素和采矿方法选择的步骤，收到了良好的授课效果。

露天与金属矿山开采是一门实践性非常强的课程，通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目，将露天与金属矿山开采课程的知识点融入科研项目中，增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力。例如，利用中国矿业大学（北京）充填采矿实验室在仪器设备上的优势，先后组织本科生参与“全尾砂固结充填胶凝材料研究”、“尾砂胶结充填体自立性能研究”、“高地温环境下全尾砂固结胶凝材料研究”等多项大学生创新性实验计划项目。通过参加相关科研工作，学生的创新能力和综合素质得到显著提高。

总之，教学内容改革是课程建设的基础和依托，可通过优化教学内容、加强教材建设、明确教学重点、引入科研成果等途径，力争实现科研和教学的有效结合，使课程内容能及时反映本学科的最新研究成果，提高学生的创新能力和实践能力。

【参考文献】

[1]刘宏岩，郝东明，胡金凤，等.试论高等学校的课程建设与教学改革[J].现代教育科学， 2009（2）

[2]吕永震，王光.创新课程建设体系，全面提升课程建设水平[J].现代教育科学，2009（4）

[3]勾攀峰，宋常胜.岩石力学课程的教学改革与实践[J].高教论坛，2009，（5）

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南泥湖钼矿早期采用浅眼留矿法开采，已形成有+1365、+1350、+1330共三个中段形态各异、大小不等的采空区。后期转为露天采矿后，设计台阶高度15米，主要出矿台阶有1405、1390、1375、1360、1345台阶，为保证露天采矿设备作业安全，通常提前对地下采空区进行爆理，由于空区底板与露天台阶的高度不一致，致使在空区处理区域的露天采矿效率较低，如何提高复杂联贯空区赋存条件下露天开采效率，本文介绍了实践的几种方法。

1、概述

栾川龙宇钼业有限公司所属的南泥湖钼矿区是一个特大型钼（钨）矿床，矿石储量7亿吨，设计采用露天开采。首采区开采能力15000t/d,设计台阶高度15m,最大开采深度385m。但由于历史原因，自80年代至今的20多年间，出现大量民间地下乱采滥挖现象，矿体内留下大量大小不等、形状各异，在空间位置上层层叠叠，高低不同，杂乱无章，十分复杂的采空区。因此为保证露天开采的安全，必须在台阶开采前进行空区处理。

2、台阶空区赋存情况

空区处理前必须对要处理的采空区形态(空区范围、顶板厚度、空区的高度)等了解清楚,根据空区的赋存形态制定不同的处理方法。通过调查收集地采过程资料、现场钻探、采空区物理探测以及井下实测等多种手段，基本上掌握了南泥湖钼矿地下采空区分布情况，主要分布在+1330m、+1350m、+1365m三个中段水平。这些地下采空区的主要特点为：(1)采空区位于富矿区内，矿柱偷采破坏现象严重，矿房多数已连成一片，空区垮塌现象严重；(2)空区复合交错，空区之间顶板原岩厚度较薄，甚至几层相互采透贯通，曾经发生多次采空突然塌陷事故，幸未造成人员伤亡或设备损坏。

3、采空区处理常用方法

3.1 空区处理的方法

据资料调查，目前国内外处理空区常用的方法有地表崩落处理法和充填法“崩落法”、“充填法”、两种。但由于充填法处理空区存在投资大、工艺复杂、充填效率低、处理成本高等缺点，真正广泛采用的是地表崩落法。

3.2 南泥湖钼矿区采空区处理的方法

由于南泥湖矿区地下采空区相互联贯、重叠、互相采透，充填法不宜施工等原因，南泥湖钼矿区地下采空区治理方法一直采用“地表崩落法”。

崩落法处理采空区常分两种类型：(1)简单容易处理的单层空区，利用台阶坡面为自由面处理采取中深孔爆破一次爆理；(2)复杂难处理的2层或多层复合空区，通常采用分区、分层深孔爆理方法。为保证空区处理安全有效，空区处理通常在超前一个台阶进行处理，如1365空区如跨度较大，采高较高，通常在1390台阶进行空区处理。1350空区通常在1375台阶进行处理。

4、露天开采台阶推进方法研究

由于原有空区的底板标高与设计标准台阶的高度不一致，空区处理后如何克服标高不一致给生产带来的困难，提高采矿生产效率，南泥湖钼矿先后探讨了“上部揭顶采矿法”“ 下部水平钻孔抬炮削脚采矿法”、 增设“辅助台阶”采矿法。

4.1 上部揭顶采矿法

所谓“上部揭顶清碴”的采矿方法就是在铲装台阶顶面采用挖掘机分层下挖清碴的方法，将原来处理空区塌落的虚碴全部挖出后，再进行穿孔的方法。（在1360台阶的顶部1375水平安排挖掘机下挖清碴，以期降至1365标高后进行穿孔，如图1所示：

4.2 下部水平钻孔“抬炮削脚”采矿法

所谓“抬炮削脚”的采矿法是指用挖掘机清理出下部岩根，用潜孔钻打水平孔进行装药爆破，爆破后上部虚碴垮塌后进行铲装的采矿方法。如图2所示。

4.3 增设“辅助台阶”采矿法

根据空区底板标高，修筑临时斜坡道路，抬高第一次铲装作业标高，下部若有空区，相当于增加顶板安全厚度，根据推进的速度进行规模化穿孔，爆破后进行二次铲装至设计标准台阶，如图3所示：

我们首先在小沟1360台阶的中部进行了尝试，通过实验，发现此法存在以下优点：

(1)降低了台阶高度，上部10米的铲装高度，能够发挥挖掘机的最大工作效率，使作业时的安全得到保障。

(2)生产效率高，能满足每日生产供矿计划的需求

(3)辅助台阶推进较快，能为下层空区处理提供安全保障，加大了下层空区顶板的安全厚度。

(4)下层5米小台阶能够垂直穿孔，实施规模化爆破，能够加快台阶的整体推进速度。

5、结语

（表1）

针对空区密集区，空区顶板与标准台阶存在高差，不利于铲装作业的现状，试验研究了三种采矿方法，经南泥湖钼矿区多次试验证明：在设计标准台阶的基础上，根据采空区赋存情况，采用辅助台阶采矿法加快台阶的推进，能够保证生产持续、均衡、高效进行；采用辅助台阶采矿法，能够加大下层空区的顶板安全厚度，为处理下层空区奠定了安全基础。可在今后南泥湖矿区采空区密集区爆理后的铲装施工组织中广泛应用。

参考文献

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中图分类号： D922 文献标识码： A

目前，国内露天矿开采技术的发展主要表现在以下以下几个方面：大量的使用各种采矿方法、应用回采技术、机械化的程度加快、回采率提高、采场生产能力大大提高、劳动生产率的飞速猛进，损失以及贫化指标的大幅度降低。笔者在下文中主要对露天矿开采技术及发展方向进行分析和介绍。

露天采矿的新工艺技术方法

目前，国内露天采矿的新工艺技术方法主要表现在以下以下几个方面：大量的使用各种采矿方法、应用回采技术、机械化的程度加快、回采率提高、采场生产能力大大提高、劳动生产率的飞速猛进，损失以及贫化指标的大幅度降低。

而崩落采矿法、充填采矿法以及空场采矿法使用的频率则比较高。其中，充填法获得了很大的改进，其使用范围也在不断的扩大，这主要是因为新技术和新工艺的引进，加上新设备的适应。

我国的钛矿开采使用的方法主要是崩落采矿法，而空场采矿法以及充填采矿法则是有色矿山以及黄金矿山使用的主要方法。最近这些年，充填采矿法以及充填工艺技术在金属矿山中的发展越来越迅速，这两项技术也在不断的改进和发展。

空场采矿法，该方法主要有：（1）大直径深孔采矿法。（2）地下金属矿山采矿连续化。

崩落采矿法，该方法包括：无底柱分段崩落法以及自然崩落法。

充填采矿法以及原地溶浸采矿法。原地溶浸采矿法是一种直接从地下提取金属的方法，其技术将采、冶以及选有机的融合到一块。

关于深部开采工艺。矿产资源的开采在不断的加剧，因此表层的资源已经面临枯竭的状况，因此只能向纵深发展。我国在深部开采工艺方面也进行了一系列的探索，已经有许多金属矿山进入深部开采的阶段，也就是说垂直开采的深度大于600米。

2、露天采矿机的工艺系统设计理论与应用研究

目前，我国的许多煤矿已经开始使用露天采矿机。有的煤矿甚至将这种方法作为主要的设备来并进行开采。下面，笔者对露天采矿机的工艺系统设计理论以及应用进行介绍。

2.1露天采矿机的作业方式、特点以及挖掘的方法

关于开采方式。我们可以以推进的方向以及开采的台阶为依据来进行划分，主要有以下几种开采方式，可以在表1中看到。

表1 采矿机的开采方式

2.2露天采矿机的特征

露天采矿机的特征主要有以下几个方面：（1）传统的单斗挖掘机和轮斗的挖掘机的工作能力比较弱，采掘量比较低，而露天采矿机则弥补了这个空白，让挖掘的能力大大提升，因此挖掘设备的队伍得到了充实和壮大。这样，当遇到不同种类的矿石时，也能进行高效的开采。（2）在应用的范围上。露天采矿机可以在石灰石、石膏、铝土、磷以以及其他的中硬矿石中进行开采。（3）作业方式上，使用的是一层一层进行刨采的方法，因此选采性能好，矿石贫化率低。（4）作业简单，这是因为露天采矿机对多项的工序进行了整合。该机器可以对矿物进行采掘后，使用其尾部的胶带机，因此矿物可以直接被运输到卡车上去，有的则被运输懂啊指定的地方。在这个过程中，采集到的矿物不会落到地面上。使用露天采矿机可以让采集过程不间断，而且是随采随破。因此，运营的成本就会降低，经济效益自然就提高了。（5）生产的能力强，因此时间的利用率就会得到提高。

2.3 露天采矿机的采矿方法

一般在露天采矿机中使用到的采矿方法是分层铣削。该方法按照平行逐幅度的方法，当第一层开采完之后会进入到第二层，对煤以及岩体依次进行开采。物料在被开采出后，会被堆积到工作平盘上，之后会进行集中的处理。

3、露天矿开采技术的发展方向

煤炭作为一种重要的能源在经济的发展中发挥着重要的作用。目前，我国的煤炭工业得到了迅速的发展，一些新的技术也被运用在其中，比如：机电一体化技术。各级的煤矿企业领导对机电一体化技术都非常的重视，因此这项技术得到了广泛的应用和推广。机电一体化是一种新的技术，这项技术融各种高科技技术于一体，包括：机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术以及软件编程技术等。在这些技术的支持下，机电一体化技术得到了迅速的发展。我国在上个世纪80年代组建了机电一体化的科技研究团队，此外该技术也被列入“863”计划项目中。目前，机电一体化正在朝着智能化、数字化、网络化、集成化以及微型化的方向发展。由于该技术，我国煤炭系统的发展面临着巨大的冲击，可以说这项技术深刻的改变了煤炭行业的发展进程。使用机电一体化的产品不仅可以降低能耗，提高煤矿安全生产的系数，也可以将工人的劳动强度大大的降低。此外，工人的作业环境也会得到很大程度的改善。

露天煤矿绿色开采技术。露天煤矿在开采的过程中会遇到许多的环境问题，这些问题 不仅复杂、多变而且敏感。有关数据显示，我国露天开采每年破坏的土地面积约为3.3万亩，而这个速度也在不断的增加之中。到了2020年，露天开采会造成228.9万亩土地的破坏。因此，露天煤矿绿色开采技术是一个重要的趋势，比如：三废处理、复垦造田以及滑坡防治等。使用这些技术可以让矿产资源得到合理的运用。而露天煤矿绿色开采技术体系则包括以下几个方面：采矿和生态重建一体化、露天煤矿边坡研究一起节能减排技术等。

结束语：

笔者露天矿开采技术进行了分析和介绍，在此基础上探讨了开采技术的发展趋势，希望这些分析和见解对大家有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]郭金峰.我国地下矿山采矿方法的进展及发展趋势[J].金属矿山.2012(2)．

[2]甄枫杰,石广洋,肖藏岩.露天采矿机在我国矿山的应用初探[J].现代矿业.2013(7)．

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1.对采矿业的分析

在当前经济形势不断发展的今天，采矿业的发展也愈发的重要。随着科学技术的不断发展，采矿工艺向着科学化的方向发展也才成了当前的潮流趋势。采矿主要是将地壳内以及地表上进行矿产资源开发的一门技术和科学，它对于当前人们的生产、生活也有着极其重要的影响。

采矿主要包括了矿藏以及石油等的开采。采矿工业它是一种非常重要的原材料工业，冶炼工业的主要原料就是金属矿石。采矿主要是进行采准和切割，并为回采时准备生产条件。将矿石崩落和破碎，装入运输容器。地下回采分为落矿和出矿作业；露天回采分为穿孔、爆破及采装作业，将装进运输容器的各种矿石运到选矿厂或矿仓。在矿石运输的过程中，经过矿仓和堆栈，将矿石混匀，同时保证生产矿石的质量稳定。并把巷道掘进、剥离产出的废石等排弃至废石场。由于矿床的地质条件以及矿山技术条件不尽不同，采矿方法的种类也繁多，不同的方法采矿，其工艺流程、机械设备、采区巷道的布置和开采的顺序也不相同。若采矿的方法选择不当，将会长期影响矿山的生产技术指标及经济效益。各主要的生产过程都必须选用正确合适的机械设备，才能获取最大的经济效益。

采矿所独具的生产环境和过程和其他工业相比具有很大的差异性，其主要表现在以下几个方面：

（1）采掘加工的原料主要是自然存在的矿体。矿址是不能自由选择的，矿床的工业储量也不能输入，不可再生。

（2）采矿人员及设备常常要随着采矿的进程同加工对象一起转移，基本上没有固定用来加工的车间。同时开拓、采准以及回采工作要互相协调，才能够保证矿山的正常生产。相反就会造成采剥或采掘失调，迫使矿山减产，增加损失。

（3）对于开采工作来说，它总的趋势是采掘条件越来越差，采出来的矿石品位逐渐降低，成本也有可能随之增高。因为岩石的混入会使得矿石贫化，降低质量，还有部分矿石难以采出，而被迫损失于地下。

（4）矿体的赋存条件、形状复杂，品位也分布不均。工业储量在整个开采的过程中可能存在较大的变化，使采矿的设计工作很难标准化，加上建矿周期长，基建投资相对较大，所以投资的风险性也会随之增大。

（5）采矿工作一般是在露天或者地下采场。劳动量相当大，工作条件比较差，安全性难以得到有效保障，同时对于综合机械化及自动化很难实现，因此需要特别的重视对工人劳动条件和工作环境的改善。

（6）更为关键的一点在于：整个矿山所实现的经济效益并非完全取决于矿山管理水平的高低，其在很大程度上与采矿石市场价值高低及供求问题是密切相关的。

2.采矿运用的技术方法

几千年来，我国就一直致力于矿产的开发，其方法大多是依靠人力，基本上没有什么技术含量。现如今，随着科学技术的不断发展，采矿方法也得到不断的更新。而采矿方法的选择往往并不是从现有的方法中选取出一种相对较好的方法。有时还需要结合矿床地质条件及要求，而创造性地应用当前已有采矿方法工艺和结构知识，提出更能符合大众要求的新方法。采矿的方法大致有以下几种：

（1）普通机械化的开采方式。我们常常看见的大多数矿床都是用普通机械化方法开采。机械化开采又常常分为露天及地下开采两个大类。露天开采是将矿体上覆着的岩层剥离，然后自上而下进行开采作业。

（2）特殊采矿法。特殊采矿法分为地下物理化学和海洋采矿。物理化学采矿法是浸取、溶解或者熔融有用的成分，把溶液或者熔融体从地下举升到地面进行提取。这类方法的好处主要是“投资省、见效快、工作条件好”，但它只适用于铜、铀和一些金属的矿物和盐、碱及自然硫等。海洋采矿主要是对滨海大陆架及洋底蕴藏的大量有用矿藏的开采，而洋底的锰结核还尚处于试开采阶段。

（3）空场法和填充法。这两种方法主要是为了提高对矿床的地质资料的准确性和完整性的要求，它的特点是在回采的过程中，采空区主要是靠暂留或者永久残留的矿柱去进行支撑，整个过程采空区始终都是空着的。

3.采矿工艺技术改造

现代科技的迅猛发展，人们对于采矿工艺的改造也愈发看重。当前，我国现有的采矿工艺其主要是依据各不相同的矿石条件选取采矿，而工艺对于坚硬的矿石，大多数都是用凿岩爆破的方式来进行开采；而对于松软的矿层，则可以采用机械切割或者挖掘的方式来进行开采；相对于松软的砂矿床，更多是采用水力进行冲采；对于裂隙发育较好的矿体，则可以采用自然崩落的方法进行开采。“矿床开拓、掘沟工程、穿孔、爆破、采装、运输、排土”是露天矿山的主要开采工艺；相较于露天开采，地下矿山的开采就相对复杂一些，它主要包含了“矿床开拓、井巷掘进和支护、矿块采准和切割、回采工作面凿岩爆破、矿石运搬、采场支护和地压管理、矿柱回采和空区处理等等”。

如今，随着科学技术的不断提升和采矿工艺的不断改进，而且在爆破的方法上也进行了一些探索。比如运用“增大炮孔临近系数”与“药壶爆破等爆破”法，在地质条件较为复杂的环境下，取得了较好的效果，经济效益也随之明显提高。特别是刨煤机装置能实现3m/s以上的切割速度且切割功率达到了2×400kW以上。这也就是是说，刨煤机的每刀切深提高到了250mm，这对于煤炭开采工作效率的提升而言是极为关键的。其次，改变开采过程中的不合理的部分，尽量最大程度的进行露天开采，从而提高经济效益。再次，进行排土方式的改进，采用更为经济有效的排土方式。再次，对供电系统进行改进，合理布局，减少电路损耗。最后，进行采掘设备的改进，让整体设备向数字化、智能化转变，对露天操作设备，井下电机车，和井下照明设备等等进行改进提升。同时还应注意的是，井下安全作业的改进，提高安全作业率。

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1 露天采矿概述

露天采矿是采用采掘、运输设备从敞露地表的采矿场剥离岩石并采出有用矿物的一种采矿方法。这种开采方法主要运用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料等矿物。其优点是开采空间限制小，机械化、自动化水平较高；劳动生产率较高；开采成本较低，且矿石产量大适合大规模开采低品位矿石；资源利用充分，矿石损失贫化小，回收率高；基础建设时间短，投资较小；开采高温易燃矿体安全系数高；劳动条件较好，生产安全。但也有其缺点即开采过程中会产生较大粉尘，运输设备排放废气以及爆破岩石产生的有害成分对于周边环境有一定程度的污染且对开采工作人员健康有一定程度的损害；开采作业受天气影响较大；开采作业中产生大量的剥离岩级废土需要排放到排土场，占地面积较大。

2 目前露天采矿工艺技术发展趋势

随着科学技术的进步和采矿技术条件的进一步复杂化，机械化大规模采矿、无底柱分段崩落法和充填采矿等技术得到了广泛的应用，并将逐步发展露天地下联合采矿技术、无爆破采矿技术、自动化采矿技术和连续采矿技术将会得到更多的应用。露天矿将向着大型化、规模化方向发展，为降低用工数量，降低投资和生产成本，降低管理的复杂程度，各矿山企业正在积极研究生产管控模式。目前国内冶金矿山露天开采的发展趋势有以下特点：

2.1 设备大型化，开采集中化

在合理范围内，采用大型开采设备可以明显提高露天采矿的产量以及经济效益。例如，目前国内外常用采矿器械电铲，国外特大级电铲容积早已达168m3，是技术上重大突破。而国内目前最大铲斗容积约为76m3，每小时理论挖掘量约6600m3，产量可观。

（1）钻机。国内重点冶金矿山穿孔设备主要是牙轮钻与潜孔钻机，牙轮钻机比例较高（占88﹪），中型矿山以潜孔钻为主。

（2）电铲。国内重点露天矿主要以电铲为主，斗容最大为16.8m3。

（3）采矿技术高效化、实用化。露天矿开采工艺更加成熟、运输方式多样化。

（4）露天矿采剥方法多为陡帮开采，如组合台阶开采、高台阶开采、倾斜分条开采以及横采横扩等。同时采用分期开采、分区开采，尽可能地缩短建设周期，提高经济效益。

（5）采矿工艺连续化、半连续化。最具代表性的全连续工艺是轮斗铲采掘——胶带运输机运输——排土机排土，采用这种工艺可以实现高效率、低成本化露天采矿作业。利于生产规模扩大和降低生产成本，但受限于场地、矿产资源等因素，全连续工艺推广运用不及露天矿半连续工艺。

（6）露天矿开采用半连续工艺是近30年来迅速发展起来的一种新工艺，它的实际应用已展现出其强大的生命力。国内矿山通过引进大型可移动破碎站—胶带运输装备，建成采场内可移动式矿岩破碎—胶带运输系统，标志着我国间断—连续开采工艺已进入世界先进水平。

（7）可移动式破碎站。可移动式破碎站是汽车、破碎机和胶带运输机组成的间断—连续运输工艺的核心技术装备之一。随着开采深度的增加，破碎机组可以随时快速移动，保证汽车始终处于最佳运距下工作。

2.3 矿山数字化、智能化

矿山自动化调度系统、采矿设备的自动化控制、智能化全球定位系统等现代技术已在一些矿山推广使用，并取得了很好的效果。

2.4 开采工艺的综合化

随着矿山开采的集中化趋势，单个露天矿的开采范围趋于扩大，开采深度日益增加，开采境界内矿岩赋存条件往往复杂多变。针对这种情况，传统的单一开采工艺方式往往不能与之相适应，使开采效率降低，开采成本提高。近年来，多种开采工艺综合应用已经成为大型露天开采的一种发展模式。

2.5 开采设备自动化

随着科技的发展，计算机技术也迅猛发展，许多自动化、智能计算机设备已经运用到露天开采的许多领域。例如，矿床勘探与地质模型建立、矿山设计计划、矿区及矿山生产管理到设备故障监测等。计算机的合理化运用有利于露天开采的自动化发展。

2.6 对开采矿产资源及周边环境的可持续开发保护合理化

充分利用资源，重建生态环境，保持可持续发展对于矿山环境保护方面，如复垦造田，三废处理，滑坡防治，煤炭自燃防治等，提出了许多新的技术问题。合理充分利用矿产资源，实现矿业可持续发展，涉及子孙后代长远利益，己受到各国普遍关注。

随着国家产业政策的发展和规范，对矿山开采要求越来越严格，要求尽量使用节能、环保、高效的矿山开采设备。高效率开采设备、专业化合作分工将是未来大型矿山发展趋势。液压挖掘机在未来的矿山应用中将以大型化、电驱动为主要发展方向。露天矿山开采总的发展趋势是规模大型化，效益更高化。

3 我国露天采矿发展现状与建议

3.1 发展现状

随着全球科技发展，国内外采矿技术都有了新的提高，我国目前露天采矿采用现代先进开采技术与工艺，已步入世界先进水平，同时积极借鉴、吸收国内外先进采矿工艺技术，提高了我国的采矿技术水平，并实行高度集中化开采，逐步合理规范的开发矿产资源，发展前景相当乐观。

3.2 关于发展思路的若干建议

（1）对优势矿产资源实行集中化开采，实现大规模生产的经济效益。

（2）根据开采需求，引进国外各种先进开采工艺，投入及培养高新技术人才，并基于现状运用合理适宜的采矿技术，逐步实现产业机械化、自动化发展。

（3）逐步完善与增加相关政策及法律法规，有利于露天采矿的良性发展。

（4）增强露天采矿作业面的设计前瞻性及实用性，对露天采矿场周边环境同时进行合理的可持续发展保护设计。

（5）加快矿山环境治理技术的科研与转化。研究矿业开发过程中引起的环境变化及防治技术及对污染物处理及综合利用回收技术，采用先进的采、选技术，提高资源利用率。加快矿山环境保护防治新技术、新工艺的开发与应用转化。引进和开发适于矿区土地复垦的生态重建新技术，开展示范性工程。实行清洁生产，发展绿色矿山。

（6）强化监管，预防和控制矿山环境的恶化。在矿山建设过程中严格执行环境影响评价制度，坚持环境保护治理措施与主体工程同时设计、同时施工、同时投用，对生产矿山要加大监管力度，规范矿山开采行为，确保环保投入，达到“二废”的合理排放与潜在隐患的及早防治。对已破坏的环境，应限期恢复治理。

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然而，在我校构建能源工业精英教育教学体系过程中，传统的教学模式、授课内容和教学方法已不能适应新形势的要求。笔者结合《露天与金属矿山开采》课程的特点和多年的教学实践，分析了目前煤炭院校在露天与金属矿山开采课程教学过程中存在的问题，并探讨了该课程教学方法改革的思路。

一、课程特点

《露天与金属矿山开采》是中国矿业大学（北京）采矿工程专业本科一门重要的专业核心课程。通过该课程的学习，使采矿工程专业的学生能够掌握固态矿床露天开采的基本工艺与设计方法，以及金属矿床地下开采的主要方法与参数设计，为今后从事露天矿山、地下金属矿山开采方面的教学、科研、生产等工作奠定必要的理论与技术基础。

《露天与金属矿山开采》课程具有以下特点：

1.课程内容多且杂。该课程涵盖固态矿床露天开采与金属矿床地下开采两部分内容，涉及上述领域的开拓方式、生产工艺、采矿方法和设备选择，主要内容包括露天矿山的矿岩松碎、采装、运输、排岩、开采境界、矿床开拓、矿山生产能力与采掘进度计划、露天矿边坡稳定与控制，以及金属矿床地下开拓方式、回采工艺、采矿方法选择、矿柱回收与空区处理等，知识涵盖面广并且信息量大，课程系统性差，故教学难度大。

2.课程学时较少。《露天与金属矿山开采》综合了矿山地质学、矿山机械、爆破工程、岩土力学等多个学科的理论和知识，还需适时补充有关爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，故课程的综合性和实践性较强。然而，根据我校新版教学大纲（2011版），该课程的授课时间由原来的40学时调整至32学时，学时少而内容多，这给教师的“教”与学生的“学”均增加困难。

二、教学中存在的主要问题

由于《露天与金属矿山开采》这一课程涉及固态矿床露天开采和金属矿床地下开采两部分内容，具有知识点多且杂、与工程实践联系紧密等特点，在课程教学过程中存在教学内容、教学方法、教材选择、实践教学等方面的问题。

1.教学内容与现代采矿工程技术发展之间的不适应

现代采矿工程技术发展日新月异，特别是露天煤矿以吊斗铲为核心的剥离倒堆工艺以及地下深井硬岩矿山大规模安全高效开采理论与技术的飞速发展，对传统的教学内容提出了极大的挑战。传统的教学内容已明显滞后于采矿工程技术发展，不能及时反映矿业领域科技动态与最新发展，直接影响到新一代采矿高级技术人才的培养。

2.学时压缩与知识量增长之间的矛盾

要实现“厚基础、强实践、重研究”的能源工业精英人才培养目标，就需要增加基础课程的教学内容，在总学时不变的情况下，必将减少专业课程的学时。此外，随着科学技术的发展，采矿工程领域中各种新技术、新理论、新方法不断涌现，让学生了解学科前沿动态、扩大视野是本科教育的重要任务之一。然而，根据我校新版教学大纲要求，该课程的课时由原来的40学时调整为32学时，这就形成了课程教学学时少与教学内容宽广之间的矛盾。

3.教学方法和教学手段单一落后

现代教育的教学体系突出教学方法的交互式和教学手段的多样化，而目前许多课程的教学仍然只停留在以传授书本知识为主、以教师讲授为中心的传统教学模式上，教学方法和教学手段单一落后。例如，由于《露天与金属矿山开采》课程的知识体系相对比较零散，往往只注重向学生传授已有的知识而忽略了对学生创新能力的培养。

4.缺少合适的教材

《露天与金属矿山开采》在教材选择上存在以下问题：①课程内容涉及固态矿床露天开采和金属矿山地下开采，横跨两大专业体系，无合适教材可选用；②曾选用教材是根据国家教育部1998年颁布的大采矿专业要求编写的，不能充分满足新版教学大纲的要求；③课程的知识体系相对比较零散，涉及矿山地质学、矿山机械、爆破工程、岩土力学等多个学科的理论和知识，还需适时补充有关爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容。

5.实践教学严重不足

科学实验是自然科学最基本的研究手段之一，然而受到教育理念、教学经费、外部环境等因素的影响，我国高校普遍存在试验设备陈旧落后、实验场地严重不足，这使得许多高校学生对实验的认识一般仅停留在书本阶段，缺乏科研工作能力和实际应用能力的训练。此外，采矿工程是一门操作性和实践性很强的专业，而学生却缺乏必要的露天矿山认识实习经历，势必会影响该课程的学习和理解。

三、课程建设与教学改革的思路

《露天与金属矿山开采》课程教学改革的基本思路：以优化教学内容为中心，以丰富教学手段为保证，改革传统教学方法，加强实践教学与创新能力培养。针对当前课程教学中存在的问题，结合笔者所承担的“中国矿业大学（北京）《露天与金属矿山开采》课程建设”项目，谈谈煤炭院校采矿工程专业《露天与金属矿山开采》课程建设与教学改革的思路。

1.修订教学大纲

课程教学大纲是指导教学工作的依据，是课程内容、教学体系建设和改革思想的集中体现。根据我校采矿工程专业教学改革要求和人才培养方案，围绕能源工业精英教育教学体系建设目标，坚持“全面、适用、先进、简明”的优化原则，认真修订《露天与金属矿山开采》课程教学大纲。新版的教学大纲更加适应培养目标和教学计划要求，并能反映采矿学科在煤矿露天开采与金属矿山深部开采等方面的最新研究成果，在总课时减少的情况下，优化选择教学内容，合理组织教学过程，体现教学改革内容的优化整合。

2.优化教学内容

教学内容的调整，应注重将工程素质的要素转化为具体的教学内容和教学活动，强调科研促进教学，形成贴近工程实际的教学内容。在新版课程教学大纲的指导下，对原有露天与金属矿山地下开采的教学内容进行取舍，在合理保留传统内容的基础上，注重课程内容的更新，通过在课堂教学中补充本学科的发展前沿，提高学生的学习兴趣。例如，通过比较煤矿井工开采与金属矿山地下开采在开拓、采准和回采工艺等方面的异同，以加强学生对金属矿山地下开采工艺过程的认识；结合最近的科研成果，介绍大型露天煤矿吊斗铲剥离倒堆开采工艺和轮斗挖掘机-胶带-排土机连续性开采工艺。

3.开展教材建设

一本好教材或讲义是取得出色教学效果的基本保证。《露天与金属矿山开采》课程内容涉及固态矿床露天开采和金属矿山地下开采两部分内容，曾选用的教材是根据国家教育部1998年颁布的大采矿专业要求编写的，不能充分满足我校新版教学大纲的要求。因此，在调整和重新组织教学内容的同时，依托中国矿业大学（北京）教材建设项目，按新的思路组织编写课程配套教材――《金属矿床露天与地下开采》。与现有同类教材相比，该教材是针对煤炭院校本科生采矿教学的特点，适当补充固态矿床露天开采与金属矿床地下开采的相关知识，以及爆破作用机理、矿山公路铁路线路设计等内容，并力求反映近年来矿业领域较为成型的新概念、新成果、新方法。该教材2011年获北京市精品教材。

4.改革教学方法

露天与金属矿山地下开采是一门专业性较强的课程，作为采矿工程专业的专业核心课程，又需要有一定的深度和广度。因此，应根据课程的特点和教学内容的难易程度，改变传统的“一言堂”“灌输式”的课堂教学方法，开展启发式、互动式、引导式、探究式等教学方法的研究，注重培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。例如，在讲授露天开采工程设备时，结合我国现代化特大型矿山设备选型实例，适时引入“是什么原因阻碍了国内工程机械制造商不能涉足大型设备领域，什么样的途径可以作为进入大型工程机械领域的突破口”的思考，在争鸣中解决问题，调动学生学习的兴趣和热情，培养学生自主学习的能力。

5.丰富教学手段

在教学过程中，将传统、常规的教学手段与现代教学技术有机结合，使复杂内容简单化、抽象内容形象化、难点内容通俗化，提高课堂教学质量和效果。尤其是适当运用多媒体、网络等现代教学技术，通过图片、文字、声音、动画、视频等多种形式和表现手段，将教学内容生动、形象、直观、清晰地展现在学生面前，以增加课堂教学信息量，更新和拓宽知识面。例如，通过动画演示露天矿山正铲、反铲、吊斗铲等常用设备的作业过程，借助大型矿山企业的影像资料介绍相应的生产工艺等。为了改善教学环境、丰富课程教学资源，还开发了露天与金属矿山开采课程的BB网络平台，在平台上放置各种教学资源，包括多媒体课件、授课录像、教学大纲、教学日历，自学指导等，还有课后自测题、师生讨论区、答疑区、通知等，形成网络“教”与“学”的集成环境。

6.加强实践教学

露天与金属矿山开采是一门实践性非常强的课程。实践教学改革的思路是：把培养学生实验与实践技能放在首要位置，培新学生的创新性思维和动手实践能力。通过鼓励学生参加大学生创新性实验项目或参与教师的科研项目，将露天与金属矿山开采的知识点融入到项目中，增强学生运用科学知识和方法解决实际问题的能力。例如，利用我校充填采矿实验室在仪器设备上的优势，先后组织在校本科生参与“全尾砂固结充填胶凝材料研究”“尾砂胶结充填体自立性能研究”“高地温环境下全尾砂固结胶凝材料研究”等多项大学生创新性实验计划项目，激发学生的创新思维和创新意识，提高了学生的创新实践能力。

四、结语

随着中国矿业大学（北京）能源工业精英教育教学体系建设的实施，传统的露天与金属矿山开采课程的教学模式和教学内容面临新的挑战。作为采矿工程专业的一门专业核心课程，露天与金属矿山开采具有鲜明的行业特色，不能简单照搬其它课程的教学模式和教学方法，应从课程自身特点出发，深入开展课程体系建设和教学改革，才能提高课程的教学质量和教学效果。

参考文献：

[1]王炳文.采矿专业岩土工程课程教学改革探讨[J].广西教育，2011，（4）：45-46.

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1 概述

2005年12月，娄烦县鲁地矿业有限公司铁矿成立，隶属于山东省地质矿产勘查开发局设立的山东鲁地矿业投资有限公司，行政区属山西省太原市娄烦县盖家庄乡管辖。

2007年1月娄烦县鲁地矿业有限公司铁矿（以下简称“鲁地铁矿”）正式进行基本建设，生产规模80万t/a，服务年限15.3年，地下开采，开采标高+1660m～+1460m。

2012年12月，鲁地铁矿通过了山西省安全生产监督管理局的竣工验收，取得了山西省安全生产监督管理局颁发的安全生产许可证。

鲁地铁矿是太原市最大的铁矿地下开采企业，开采狐姑山铁矿带的一段，其走向延长达数千米，资源储量丰富。与周边相邻矿山为技术边界划分，周边相邻矿山皆为露天开采。

2 矿区地质

2.1 地层

矿区出露为太古界吕梁群袁家村组和第四纪黄土，袁家村组岩层由泥质岩，基性火山岩和含铁岩石变质而成。

2.2 矿床特征

本区共有Ⅰ号、Ⅱ号矿体，主要分布于吕梁群袁家村组上部的碎屑沉积岩的地层中（即袁家村组含铁岩段）。矿体的顶底板为石英岩或云母石英片岩。矿体呈似层状、层状、矿体多夹层，但夹层一般不稳定。两个矿体基本平行，矿体产状与地层产状相一致，倾向北东45°、倾角30～55°，矿体厚度和延伸变化不大，属较稳定的矿体。

该矿类型为沉积变质鞍山式铁矿床。

2.3 矿石质量

鲁地铁矿为狐姑山铁矿带的一部分，矿石矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，及少量黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、褐铁矿等，其中磁铁矿含量占金属矿物的85%以上，平均品位TFe 30.55%，SFe27.48% 。脉石矿物以石英为主，少量阳起石，角闪石、铁闪石、绿泥石等。

根据选矿试验结果，磁性铁（包括具有磁性的部分赤铁矿）的回收率达95%以上，属于易选矿石。

3 采矿方法

3.1 采矿方法选择

矿区范围内为黄土丘陵，标高+1730.0m～1570.0m，地表覆盖稀疏灌木丛，无地物；矿床水文地质类型属简单类型。

根据矿体赋存条件、围岩条件及现场情况，矿体可以采用分段空场法和无底柱分段崩落法进行开采。

无底柱分段崩落法采矿法不留底柱，回采工艺简单，采切比小，采矿安全性好（因作业空间小）、灵活性大、作业好组织、机械化程度高、可采用大型现代化采矿设备、生产能力大、劳动效率高、开采成本低。

经过采矿法分析比较，适合采用无底柱分段崩落法开采。

但我们应该看到无底柱分段崩落法除它优点外，也存在缺点：

（1）在覆盖岩下放矿，矿石的损失率和贫化率较高，要求放矿管理严格。

（2）在独头巷道内作业，通风条件较差。

（3）掘进工作量大。

（4）矿体开采会使覆盖岩石崩落，导致地面塌陷和破坏。

（5）为使矿石回收率最大、贫化率最小和用无底柱分段崩落法达到高效采矿，有关爆破矿石和围岩自流参数的资料起着极重要的作用。

因此，我们在生产实践中要不断探索、总结经验，采取有效措施解决或克服无底柱分段崩落采矿法存在的缺点。如采取利用矿石作为覆盖层，实行低贫化放矿，可以降低矿石的损失和贫化。

3.2 采矿参数选择

无底柱分段崩落采矿方法设计的主要问题，是如何确定开采的几何要素，使尽可能满足重力自流的诸参数。我们对初步设计中的采矿参数进行了现场试验，并根据矿体赋存条件、围岩条件及现场实际，对采矿参数做了修正和优化，达到了放矿效果好、矿石均匀无大块，避免了大块二次破碎带来的安全隐患和材料消耗，提高了产量，降低了成本。（如表1）

4 结语

无底柱分段崩落采矿法在鲁地铁矿经过一年多的应用，生产环境安全、其放矿量大，达到了设计生产能力，经济效益十分显著，证明该采矿方法适应于鲁地铁矿的实际。我们在生产实践中积累了一定的经验和理论，对相邻矿井由露天开采转入地下开采具有指导和借鉴作用。

5 建议

无底柱崩落法具有连续回采，在覆岩下放矿，以崩落覆岩充填采空区管理地压的特点，其方法成熟、优势显著，必然会在适合其方法的采矿企业得到推广应用。随着凿岩、出矿设备的不断改进，无底柱分段崩落采矿法也会随之不断发展，提高生产能力。因此，我们应该分析把握其发展方向，有针对性地研究以下关键技术课题：（1）增大结构参数。（2）采用高效率大型设备。（3）增大一次爆破量。（4）低贫损少采掘的变形方案。（5）远程遥控生产。

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清远市清城区位于清远市南部，是清远市的政治、经济、文化中心，属亚热带季风气候，年降雨量2215mm；境内地处珠江三角洲平原与粤北山区的交接地带，兼有山区、丘陵与平原等地貌，地势大体上自东北向西南倾斜[1]；区内矿产资源丰富，区内的矿业生产为清城区乃至清远市的社会经济发展做出了重要贡献；但是多年以来的矿业活动，也给清城区的矿山地质环境带来了不容忽视的破坏，造成植被破坏、排土乱堆、地形地貌景观破坏、土地资源压占和破坏，水土流失，淤积水库、地质灾害。

1矿山地质环境开发现状及问题

1.1矿产资源开发利用现状

区境内已探明的矿产有钠长石、钾长石、高岭土、瓷砂、石灰石、花岗岩、河沙、水晶石、铁矿石等。其中储量大、品位高的有钠长石、钾长石、高岭土、瓷砂、建筑用花岗岩、河沙、建筑用砂岩。还有偏硅酸矿泉水和地下热水（温泉）。

1.2矿山地质环境问题

根据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》（DZ/T0223-2011）的有关规定，结合清远市清城区矿山的地质环境背景、开采矿种、开采方式和矿山地质环境现状，本次矿山地质环境问题包含四类：地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地资源压占破坏。地质灾害。矿山开采过程中由于地表剥离、废土废石堆积、地下水疏干等活动，破坏了地面稳定并产生一系列与采矿活动密切相关的次生地质灾害，矿山地质灾害的诱发以采场边坡和排土场最为严重。矿山实行露天剥离开采，大量剥离土堆积成山；而堆积物高陡，沿沟谷坡面堆放，结构松散，无防护措施，在强降雨诱发下易发生泥石流，成为诱发崩、滑、流地质灾害的重要隐患。含水层破坏。区内矿山全部为露天开采，主要为正地形山坡式露天开采和负地形凹陷式露天开采两种方式，正地形山坡式露天开采矿山均能自然排水，采坑底标高高于侵蚀基准面，地下水位基本不变。负地形凹陷式露天开采矿山，采坑底标高低于侵蚀基准面15～25m，采矿作业时，需要机械排水，地下水位明显下降，在影响半径范围内会有不同程度的地下水位下降现象。由于本区降雨量较丰沛，且均为山林地区，居民稀少，地下水位下降没有导致植被、农田干枯。因此，含水层破坏的地质环境问题在本区中不严重，已经得到自然恢复，不作为区内矿山地质环境问题。地形地貌景观破坏。清城区区内矿山自2000年开采以来已有十多年的历史，主要开采矿种4种，主要开采矿类为陶瓷土，其次建筑用花岗岩矿，砖瓦用粘土和建筑用砂岩开采较少。开采方式均为露天开采。露天开采好似实行“搬山运动”的露采剥离，采矿前需破坏地表植被并剥离表土，废土堆放压占土地资源，矿区大部分的山林土地已寸草不生，远看如同的“石头山”。矿山的露天采坑、排土场及其它等明显改变了矿山的原地形地貌，其主要破坏形式是破坏原有植被面积和改变原有地形标高。土地资源压占与破坏。矿业活动的各个环节都在不同程度上对土地资源带来了破坏和占压。露天开采破坏了地表耕植层；排土场的堆放，占压大面积土地的同时，也成为崩塌、滑坡、泥石流的诱因。

2矿山地质环境治理现状及存在问题

矿山地质环境治理现状。全区已对一部分矿山进行了简单治理。主要是对采场边坡及排土场进行分台阶放坡，种植树苗和竹子等，比较稀疏，坡面未种植草皮，冲沟到处可见，水土流失没有得到有效阻止，其中，部分石场作为水塘的采坑周围进行了铁网围栏警戒。另外，部分矿山闭坑时间较久的矿山已轻微自然复绿，多生长杂草，而大部分矿山采场及排土场边坡均未进行治理，微型地质灾害及水土流失时有发生[2]。存在问题。部分矿山企业“重矿产资源开发、轻环境保护与恢复治理”。矿山企业对矿山地质环境保护与治理的认识程度不高，与治理的积极性、主动性不够。矿山地质环境保护与治理技术有待提高。矿山地质环境保护与治理技术的应用不能适应经济发展和矿山地质环境保护与整治目标的要求。矿山地质环境保护与治理工程资金投入不足。清城区矿业开发历史虽然只有十几年，矿山地质环境问题点多面广，而需实施的矿山地质环境治理工程的投入与实际收缴的费用差距很大，治理资金严重不足。

3矿山地质环境变化趋势分析

矿山地质环境总体上受环境条件、矿业开发方式、矿山环保意识与投入、矿山地质环境管理制度等因素影响。地质环境条件：包括矿产资源空间分布、地层岩性、水文气象、地形地貌、水文地质等要素，它是控制矿山地质环境的基本因素。矿业开发方式：矿产资源开采方式、采矿方法等内容，亦是影响矿山地质环境状况的主要因素。矿山环保意识与投入：矿山环保意识越强，资金投入越大，环保设施越齐全，对地质环境的破坏可降低，反之对地质环境的破坏越大。

4结论及建议

矿山地质环境保护和治理是长期的工作，也是一项跨行业、跨部门的综合性工程，需要有关部门相互协调合作加大对环境治理和保护力度，规范监督企业的生产经营活动，重视其中存在问题及变化趋势，并有效的引导促进矿山地质环境的恢复。鉴于以上情况，需进一步加大矿山地质环境治理投资，健全完善矿山地质环境保护与治理的管理体系，建立矿山地质环境保护与治理的技术保障体系，新建矿山严格执行矿山地质环境准入制度，持续对矿山地质环境治理投资，全面落实矿山地质环境法律、法规体系和行政管理制度，进一步加强矿山地质环境保护执法监管力度，历史遗留的和重点地区的矿山地质环境问题得到全面治理，全区矿山地质环境质量进一步好转。

作者:吴育新 单位:广东省有色金属地质局九四〇队

篇12

到目前为止，我国已经共有一百多个大中型露天铁矿，这些大中型的露天铁矿在经过较长时间的开采后，绝大部分已经接近/达到露天开采的最终境界，已经开始进行了部分高陡坡位置的深入开掘，转成地下开采。最近几年，随着资源的减少，露天矿产开采的难度也在不断增加，露天开采转向地下开采的模式是一个必然的趋势。但是，我们知道地下开采的工程非常的复杂，很多因素参杂其中，在技术上也有相当的难度，实际开采中可能会遇见很多技术和安全方面的问题。

1、露天转地下开采的主要特点

露天转入地下开采的铁矿，由于前期的露天开采，在这些矿区已经建立起较为完善的生活和生产设施、水电供应网络、维修厂等工业场所。当要进行地下开采时，一定要注意将这些已经完善的设施项目纳入新的开采计划考量之中，使设施能够为接下来的生产生活提供便利，此外，还要对主要开拓工程的位置进行研究，对露天开采中应用的运输设施进行考量。

进行开采工作从露天转向地下的活动，可能会给元岩层带来一定程度的扰动，使原有的平衡状态被打破，特别是在边坡以及顶柱的位置特别容易发生应力集中造成高低压区的出现。由于这些原因，进行露天转地下的工作，首先要对岩体的应力分布情况做出详细的、科学的考量，以便找到解决地压和岩移的办法，同时制定出采矿的办法，开采的顺序，设置采矿工作的参数。

地上转到地下，不仅仅是位置的一个改变，他的工作量等同于进行一个新的地下矿山开采，需要一个成熟的工艺流程，要有充分的过渡时间，所以，在露天转地下开采前要进行提前计划、基建开拓，以保证矿山生产持续性的问题。

2、露天转地下开采的安全问题

由于露天转地下开采的复杂性，常常可能会带来一些安全危害。要保证生产的安全就必须做到以下几点：对露天开采范围内的地下矿房进行位置的考察，得到相关参数以备不时之需；对地下的顶柱进行稳定性和安全度的研究；对露天采坑内的积水应及时排出，防止采坑积水涌入井下；对于矿区四周的围岩要进行有规律的检测。

由于开采铁矿，矿体较厚大，一般会通过无底柱分段崩落的方式进行。但是没有底柱来进行支撑的采场岩石条件非常复杂，同时处在一个采动应力不断发生变化的环境内，围岩一旦出现破坏或者变形，会表现出显著的动态特征，当然，也与采动应力的分布情况有着直接的联系。

无底柱采场在受到不断变化的主应力和采动应力作用后，会出现一定程度的偏斜载荷，对巷道造成的破坏存在着不平衡性，进一步使荷载性质出现改变。除此之外，荷载种类的改变也会能引起应变能量的大量释放。如果荷载从单轴压应力转换成侧向剪应力，巷道的拱肩部位会产生不同强度的剪切裂缝，也会造成巷道的加速。矿柱上荷载性质的改变，是围岩受力情况复杂化的原因，受力的变化会使巷道收到不同形式的破坏。

围岩应力的分布情况是由巷道位置的端面形状和大小及应力环境等因素决定的，应力随着威严强度的变换而产生改变。一般来说，根据围岩变形的状态以及深度不同，可以划分为四个区域：松动区、破裂区、弹性压、塑性压缩区。

虽然影响围岩应力分布的因素很多很复杂，但是巷道围岩应力的分布研究还是有规律可循的，具体表现为，在进行开采的准备阶段，围岩应力的分布主要受到水平和垂直两个方向应力的支配；在回采进行阶段，在水平切割回采工作的作用下，水平方向上的应力受到影响而被解除，沿着开采方向进行布置的顶板也会由受到两个方向的压缩应力转变为两个方向上的拉伸应力。

如果对矿区地质变化情况进行分析，我们会看到，原来露天开采工作给边坡带来的影响和破坏，直接关系到地下开采活动的进行，所以在地下开采进行前，要对边坡的稳定性进行全面的分析。有地上转入地下，不同于一般的单一开挖，其工作更加复杂，只有对各种影响因素进行综合性的分析，才能对地下开采可能带来的变形进行有效地控制，进一步保证矿山以及周围地区的安全。到目前为止，对于露天和地下开采工作之间的相互联系和作用还没有达成一个统一的认识，但是随着露天转地下开采工作的不断开展，对矿山的开采向着更深、坡角度更大发展，会带来的变形的数值以及范围也会更多的超过我们常见的范畴，所以，要求我们对露天转入地下工作中，对造成边坡地压的所有影响因素做一个深入的了解。

小结

露天转地下开采不同于单一的开采方式，它表现出来更加复杂的问题，既要进行地下作业工程的建设，也要充分的考虑到已经进行的露天开采可能造成的新的影响。在实际的露天开采转地下开采工作中，要对所有的因素进行全面的考察和衡量，保证工程的安全性和有效性。同时应该在实践中，多多总结经验和教训，逐渐形成一个完整的开采计划体系，为未来的露天转地下开采工作作出贡献。

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中图分类号：TD861 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）07-0090-02

0 引言

板石沟铁矿是一座拥有四十八年开采历史矿山企业。自矿山成立至今，已对6矿组进行了开采。矿组从上至下相继开拓了-720m、-640m、-580m、-520m主要生产中段，并实行了下行式开采，其中矿组以河床为中心，东部580m水平以上属于露天开采，已于2000年末闭坑。但是矿组东端约有30万吨残存的矿量。板石沟铁矿根据残矿体赋存条件、矿石质量的特点，组成相关技术人员反复论证实践，逐步形成了一套行之有效的残矿回采方法，为矿山创造了巨大的经济效益，同时极大的推动了矿山持续发展。

1 上部残矿露天开采方案

露天开采残矿回收主要是回收600m水平以上露天回采时边坡处的残矿。利用原有露天开采台阶高度10m为基础，在600m水平边坡残矿边的公路附近搭设回采平台（10m×10m就行），以便对回采上部残矿时的崩落矿石进行拦截、储存，同时也可利用公路便于矿石运输。可以适当扩展原有露天开采平台，既方便人工作业，又能减少采矿成本。边角又碎又薄的矿体可通过气腿式YT23-7655凿岩机掘凿，最后崩落。通过600m水平搭建的作业平台对崩落矿石进行截止和回收，而且崩落和剥离的岩石可直接排放到附近的露天坑底作为覆盖层使用。

2 坑下残矿回采方案选定

板石沟铁矿经过技术论证，最初确定了两套600-568m水平间的残矿回采方案。第一种是利用平硐回采法，但该方法有三个缺点：一是冬季防冻害困难，影响井下采矿作业和坑底碴石回填；二是残矿体结构相对复杂，矿体稳固性差，生产组织难度大；三是出矿困难，不利于充分回收矿石。

第二种是井下回采法。通过分析残矿体规模和赋存矿量，确定矿体基本是6#矿组主矿体边部矿体和露天开采边坡处残留的矿量。虽距离露天坑底较近（600～568m间露天边坡残矿，580～570m为矿石覆盖层，600～580m为排碴岩石覆盖层），边坡残矿大部分是片岩铁形式的细小的薄矿体，回采难度较大。但是地质品位C=30.79%，储量约为30万吨。矿组西端及南坑都已从露天开采转为井下开采，现有井下采矿系统可以二次利用，一方面能规避冬季冻害，另一方面可实现井下556m水平均衡下降，极具回收的价值。考虑矿组主矿体的开采方法为无底柱分段崩落法，为了做到系统统一，最后也确定采用无底柱分段崩落法进行井下回收残矿体。实践证明，在充分利用原有的井下开采系统的前提下，对上部露天开采边坡内残矿回收具有借鉴作用。下面就其具体实施方案进行重点综述。

2.1 根据残矿体赋存状况，合理布置采准工程 针对露天边坡残留矿，考虑6#矿组西端及河床矿柱640m水平以下分层均设计为井下开采，采用的采矿方法为无底柱分段崩落法，在设计残矿回收方案时，充分利用井下520m开拓系统和580m回风巷，在回采范围内根据赋存的矿量及矿层厚度设计合理的回采进路形式，并按顺序编号，进路一般高3m，宽3m。用气腿式YT23-7655凿岩机进行巷道掘进，中深孔采用YGZ-90凿岩机凿岩，首层分段高16m。无论采取何种回采形式，最后都在人行设备井处结束。

2.2 系统兼顾，合理掘凿 在进行采准工程施工时，首先从580m回风巷道中进入，并对520m水平N1#矿石溜井向上掘凿直到580m水平，作为回采残矿的放矿溜井，最后残矿进入520m运输大巷通过矿车运至主井，与原有的井下采矿系统形成统一，同时从556m水掘凿556-580m水平人行设备井，负责上下分层的人员、设备、材料运输、安全出口以及进风等辅助使用。回采完同一水平的残矿后，从人行设备井中进行实施降段。

2.3 在回采残矿体时，按市场经济要求，制定经济合理的出矿品位，充分提高资源利用和矿床的经济价值。

2.3.1 对残矿体矿石利用的可行性进行技术论证 通过矿采实践和可选性试验得知，除了在回采阶段矿石贫化大些，其经过选厂小粒度干选后入选矿石品位，在最终选别后铁精粉矿石品位基本能达到67.5%，尾矿品位为8.8%。

2.3.2 构建采运选生产经济模型 参考市场要求确定出矿品位，并将该指标作为一个铁精粉价格变量函数，根据铁精粉市场价倒推，最终得一个相对科学的出矿品位，计算公式如下：A=（α-β）/（γ-β）×0.995×B-（T1+T2+T3）

其中，A、B分别表示预期利润（元/t）、精矿粉税后售价427元/t；α、β、γ分别表示出矿品位22%、尾矿品位8.8%、精矿品位67.5%。T1、T2和T3分别表示采矿成本、矿山到选厂运输成本和选厂矿石磨选总成本，T1、T2、T3的数值分别是48元/t、8.6元/t、32元/t。

通过计算得出预期利润A为6.94元。也就是说出矿品位22%的铁矿石可获得6.94元的利润。鉴于此，在生产管理中可将22%视为出矿截止品位。

2.3.3 出矿品位在一定程度上决定矿床的经济价值

出矿品位不同，所出产的矿量明显不同，所产生的经济效益也有差异性。因此，回采残矿前必须进行经济技术分析，以期最大限度拓展效益空间。

2.4 针对回采边帮残矿时混岩率较多，出矿品位较低，建议残矿与主矿体同时回采，综合回收，进行合理配矿 在回采阶段的技术措施与前期采矿技术基本相似。采场内通过N1#通风天井通风，同时需要在其周围布置一局扇进行抽出式通风，采场出矿设备采用T4G装岩机或1m3小型铲运机出至矿石溜井中，再由520m水平运输大巷通过2m3矿车拉至520m水平矿槽，并用主井提升到地表再到选厂，以稳定矿山产量，确保矿山持续发展。

3 结论

①残矿回收一方面能提高设备利用率，有利于矿山安全生产，另一方面能实现矿山的持续发展，拓展效益空间。露天边坡残矿几年来已回收约20万吨就是很好的证明；②板石沟铁矿在回收6#矿组东端露天边坡残矿的实践过程中，认真分析残矿体赋存状况及在如何做到经济地回收残矿时，制定一套科学的残矿回收方案，现有采矿系统可二次利用，特别是在对600-568m间残矿井下回收时，能够与现有井下采矿系统统一，科学掘凿，一利于控制采矿成本，二能实现残矿体和主矿体在556m水平均衡下降；③目前板石沟铁矿在残矿回收方面已取得一定成绩，但仍然有很多要改进的地方，例如回采率偏低约62%。另一个问题是井下坑道在回采阶段与露天采矿系统的衔接、巷道通风以及冬季冻害防治等环节还须进一步研究解决，这些问题是我们今后着重研究的方向；④残矿回收地段由于受矿体赋存状况影响，片岩铁较多，岩性较破碎，冒落现象多，地压变化情况复杂，相关地质资料一定要全，边坡残矿体细小又薄且不稳定为难采矿体。在布置回采进路时，必须统筹兼顾，科学设定回采工序，提前做好防止残矿体冒落的措施，并根据市场经济要求科学配矿，这是提高残矿回收率的关键。

参考文献：