关键词：露天开采；开采境界；开采方法；境界优化
1 露天开采的特点
露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。露天开采的特点是：采出矿石需将矿体周围的岩石及覆盖岩层剥掉，通过露天运输通道或地下井巷把矿石或岩石运至地表。这种开采方法广泛用于开采金属矿、冶金辅助原料、建筑材料、化工原料及煤等矿床。
基于露天开采是在敞露的空间从事矿床开采作业，与地下开采比较，它有如下特点：（1）相对讲，开采空间受限较小，有利于采用大型机械化设备。机械化、自动化水平较高，可提高矿山开采强度和矿石产量。（2）劳动生产率高。（3）开采成本低，使大规模开采低品位矿石成为可能 （4）矿石损失贫化小，有利于地下矿产资源的回收。（5）基建时间短，年产吨矿石的基建投资比地下开采低。（6）对于高温易燃矿体的开采，露天开采也较地下开采较为安全。（7）劳动条件较好，工作也较安全。（8）露天开采过程中可产生较大粉尘，自卸汽车运行中可排放废气，爆破后的岩石因含有害成分对与之接触的大气、水和土壤有一定程度的污染。（9）把大量剥离岩、土排弃到排土场，排土场占地面较大占用山地和农田且局部恶化生态环境。（10）遇冰雪、暴雨等天气，对露天开采有一定影响。
开采境界的圈定是露天矿山开采设计的基础，也是矿床经济、安全、高效开发的前提。长期以来，各国矿业领域专家学者对开采境界优化问题做了持续的研究和探索，获得了众多研究成果。然而，由于露采矿山面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布以及多变的经济参数等一系列非线性动态问题，最优境界的确定显得尤其困难。本文针对露天矿山境界优化所面对的关键问题，在总结前人所做工作的基础上，分析研究露天矿山开采境界的动态特征，在分析影响矿山稳定最终边坡角的主要指标基础上，对矿山最终合理边坡角的预测；研究矿山系列境界的快速形成方法，研究形成矿山最终开采境界的确定方法。本文针对工程实际，立足于发展前沿，运用多学科的理论和方法，对露天矿最终境界的确定进行了系统和深入的研究，研究成果具有较高的理论和工程应用价值。
2 露天开采的设计准则
露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少。随着露天开采境界的延深和扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加，从而导致剥采比不断增大。因此，露天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。
与露天矿开采境界大小相关的剥采比有多种，因此，在控制哪一种剥采比这个问题上，存在许多不同观点。在此，以三种形成较早又具有代表性的学术观点及其设计准则：
（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则
境界剥采比的设计准则即境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则。该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露采的边际经济效益不劣于地采经济效益。对于覆盖层不大的连续矿体，运用该原则可使整个矿床的开采盈利达到最大。
由于境界剥采比的设计准则具有使整个矿床开采的总经济效果最优这一背景，加之计算及操作简单易行，目前国内外手工设计普遍运用 ≤ 准则来圈定露天开采境界。虽然国内外手工设计普遍运用 ≤ 准则来圈定露天开采境界，但是对于某些覆盖层较厚或不连续的矿体，这一准则不适用。因此该准则只是最优开采境界的必要条件，而不是充分条件、更不是充分必要条件。
（2）平均剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则；
这一设计准则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露天开采的总体经济效益不劣于地下开采。平均剥采比不大于经济合理剥采比设计准则的技术经济目标是：在满足露采总体经济效果不劣于地采的条件下，使划归露天开采境界内的矿石储量最大。由于这一原则是采用算术平均的方法，因此难免会使露天开采在某些局部的经济效果劣于地下开采。 ≤ 准则可以与 ≤ 准则合用。对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，按 ≤ 准则圈出开采境界之后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足 ≤ 准则。
对于某些贵重或稀有矿物等高价值矿床或小型矿山，为了尽可能采用露天开采以减少矿石的贫化损失，可以运用这个原则来确定开采境界，借以扩大露天开采范围。此外，建材石灰石矿山惯用平均剥采比设计准则。
（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 。
生产剥采比可以反映露天矿生产中实际发生的剥采比。因此按 ≤ 准则确定开采境界，可以使露天矿任何生产时期的经济效果都不劣于地下开采。该原则中的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是未均衡的生产剥采比即时间剥采比。
按生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则圈定的露天开采境界比按 ≤ 准则圈定的小，而较按 ≤ 准则圈定的大。因此，随之而来的初始剥离量和基建投资也较大。另外，由于生产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关系较为复杂而不易把握，因而该准则相应的设计方法的可操作性较差。鉴于上述各种原因，这个原则很少采用。
3 露天矿开采境界要素
3.1 开采境界最终边坡角及边坡结构
露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些，过小的边坡角，将增加剥岩量，使剥采比增大。然而，过大的边坡角，将导致边坡失稳，严重影响矿山安全生产。因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的双重要求。
安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的最终边坡倾角。在境界设计阶段，一般是参照类似矿山实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对其稳定性进行初步分析和简要计算。
3.2 开采境界底部宽度及底部位置
（1） 底部宽度要求及数值
露天矿的最小底宽，应满足采装运输设备在底部正常运行与安全作业的要求，一般不应小于开段沟的底宽，其最小宽度根据采装、运输设备规格及线路布置的有关计算结果来确定。
（2） 底部位置与相似形开采境界（特征和性质）
确定境界底部位置的基本准则是使境界内平均剥采比最小。有时须根据矿岩的物理力学性质调整露天矿底的位置，使最终边坡避开破碎带或构造带，以利边坡稳固、穿爆方便。
视矿体水平厚度不同，露天采场底的位置可能有三种：当矿体水平厚度小于最小底宽时，露天矿底平面按最小宽度绘制；当矿体水平厚度等于或略大于最小底宽时，露天采场底宽取矿体水平厚度；若矿体水平厚度远大于露天矿最小底宽时，则按最小底宽绘制底平面。其位置应能满足可采矿石量最多、剥离矿石量最少、采出矿石质量最好等于经济效益最大的原则。
由于实际境界的底宽不为零，相似形境界不能完全适用，设计中可按下列情形确定境界底部位置：①对于平坦地表，无论是厚矿体还是薄矿体均为相似形境界；②对于倾斜地表，水平厚度大于底宽的矿体仍为相似形境界，水平厚度小于底宽的薄矿体则须满足条件。
（3） 相似形开采境界的设计方法
相似形境界是理论上满足平均剥采比最小准则的最优底部位置，确切地说是境界底宽为零时的最优底部位置。
3.3 开采境界深度
露天开采境界的设计准则实质上是确定露天矿开采深度的理论依据。采场外观，可因矿体赋存条件特别是沿走向长度的不同分为长采场和短采场。采场的长宽比大于4：1的称长采场，其端帮矿岩量占总矿岩量的比例相对比较小，设计中手工计算时一般可以不单独考虑端帮矿岩量；采场的长宽比小于4：1的称短采场，其端帮矿岩量占总矿岩量的15～20%以上，设计时必须考虑这部分矿岩量。
（1） 地质横断面图上初步拟定开采深度
在地质横断面图上确定开采深度的方法由三种：（1）分析法。（2）图解法。（3）方案-分析法。在上述三种方法中，方案-分析法应用最广，其具体操作步骤如下：1、拟定若干个开采境界深度方案。2、计算各采深方案的境界剥采比。3、绘制分析曲线，初拟采深。
（2） 地质横断面图上调整开采境界底部标高，调整后的底部标高就是开采境界的设计深度。
（3） 圈定露天矿开采境界。露天开采境界的圈定方法（人工方法）分为三大步骤：（1）绘制露天矿底部周界。露天矿底部周界应按开采境界的设计深度确定，具体步骤为：1、在各横断面、纵断面、辅助断面图上，按开采境界的设计深度，绘制露天开采境界；2、按开采境界的设计深度，即底部标高绘制该水平的地质分层平面图；3、将各断面图上的露天矿底部位置（底部两侧的端点即下部境界点）分别投影到分层平面图上，依次连接各点，得出开采境界的理论底部周界（下图中的虚折线）。4、用圆滑的曲线拟合理论周界的折线，得到开采境界的设计底部周界。5、为了便于采掘运输作业需按下列要求对设计底部周界进行校核：底部长度应符合布设运输线路的技术标准，底部宽度应保证采掘工作的正常进行；底部周界要尽量平直，弯曲部位的曲率半径要适应运输设备的技术性能。
（2）绘制露天矿开采境界。将露天矿的设计底部周界绘在地质地形平面图上，按照设定边坡组成要素，从底部周界开始由里向外依次绘出各个台阶的坡底线和坡底线，即平台和坡面。显然，露天矿凹陷部分，即封闭圈以下的各台阶坡底线在平面图上是闭合的；而山坡部分，即封闭圈以上的台阶坡底线不能闭合，其末端应与同标高的地形等高线交接。
（3）绘制露天矿开采终了平面图。在绘制的露天矿开采境界平面图上布置开拓运输线路，即所谓的定线；在定线的开采境界平面图上绘制开采终了平面图，从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台；与此同时，在布置运输干线的边帮上，按照具体的渡线位置，绘出台阶间相互沟通的倾斜运输平台；检查和修正绘制的露天开采境界。由于原定的露天开采境界，特别是布置开拓坑线的边帮，常受开拓运输路线的影响，致使边坡角变缓，剥采量增大。
（4）绘制露天矿开采境界断面图
根据露天矿采掘终了平面图，按照图中的实际长度，绘制三个剖面的横断面图。在露天矿开采境界平面图中的底宽的重点，连接这两点并延伸，该线即为纵剖面线。然后确定水平底宽，然后根据各台阶的宽度依次往上推，最终完成横断面图。
4露天开采境界的确定和优化
综上所述，以露天开采境界设计广泛采用的 原则进行为例，确定其方法和步骤为：
（1）确定露天开采深度。向长度大的露天矿，应先在各地质横剖面图上初步确定开采深度，然后再用纵剖面图调整露天矿底部标高。走向很短、深度和宽度相对较大的露天矿，必须考虑端帮扩帮的影响。在剖面图上不能把开采深度直接确定下来，需用平面图法计算出境界剥采比再确定露天开采深度。具体步骤是，把预计几个可能深度的境界剥采比分别算出后，选取境界剥采比等于经济合理剥采比的阶段做为露天采场的底，则其深度即为露天矿开采深度。
（2）确定露天矿底平面周界。露天矿底宽可能大于或小于矿体的水平厚度，但必须满足最小宽度的要求。确定原则是，保证在全部露天开采范围内，矿石的回来率最高，而剥离的岩石量最少。露大矿底平面最小宽度应保证生产安全和采掘运输设备的正常工作。从矿山采剥工程要求来看，它相当于开段沟的掘进宽度，取决于掘进方法及设备类型和规格，按工作安全条件要求，一般不小于20～30m。
露天矿底平面标高及端部位置确定后，即可绘制出底平面的理论周界，绘制的方法是，以地质纵断面图上已调整的露天矿底部标高为准，在各地质横断面图上绘出露天采场的境界，将各地质横断面图上露天矿底平面的两端边界投影到该标高的分层平面图上，连接各点，即可得出底平面的理论周界。为了便于采掘运输，露天采矿场底平面应尽可能保持平直。因此，对弯曲处应按运输条件的要求进行修正，使之保持一定的曲率半径。
（3）确定边坡结构和边坡角。露天矿场边坡的稳定是保证露天矿生产正常进行的必要条件。边坡稳定性的破坏，必将造成滑坡或岩石塌落严重事故。正确选择露天采场的边坡角，是保证边坡稳定的首要措施。其数值大小对安全生产有着重大意义，而且对露天开采境界也有重大影响，故在技术条件及稳定安全条件允许情况下，应取最大的最终边坡角，其目的是减少剥离工程量。
确定露天矿边坡角时，应全面考虑各种因素对边帮稳定的影响，如岩石物理力学性质、地质构造、水文地质条件、开采技术条件、开采年限及气候条件等。在有条件的地方，可作岩体力学性质研究试验，进行边坡稳定计算。但由于现有计算方法仍不很完善，目前在实践中，大多数仍按类似矿山经验数据选取最终边坡角。
（4）绘制终了平面图。露天矿开采终了平面图，可以按下述方法进行绘制：1）将确定的露天矿底部周界绘在透明纸上，井将其覆于地形地质图上，然后按照边坡组成要素，从底部周界内开始依次向外绘出各个台阶的坡底线。2）在图上布置开拓运输线路；3）对上述初步圈定的露天采场终了平面图进行检查和修改。
根据最终修定的露天采场开采终了平面图，再投影到各横剖面上，使各横剖面上的境界也与平面图上的境界基本一致。边坡角、底部宽度及深度等因素对露天矿山最终境界的影响交大，我们可以建立动态评价的指标体系对露天开采进行建模优化，也可以运用改进的BP神经网络算法，构建露天矿山稳定边坡角的预测模型，实现矿山稳定最终边坡角的预测。还可以运用计算机三维仿真模拟技术，实现露天矿山生产进度计划的高效可视化编制。通过计算机仿真方法，我们可以对露天开采的境界进行进一步的优化分析。
5总结
露天开采是用一定的采掘运输设备在敞露的空间从事矿石开采作业。露天矿最终边坡角、开采境界底部宽度及底部位置、开采境界深度对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。总之，露天开采境界的确定，是一个复杂的任务。在设计工作中既要遵循基本原则，又要灵活地适应具体条件，使境界确定得更加合理。本文针对露天矿山境界优化所面对的关键问题，在总结前人所做工作的基础上，分析研究露天矿山开采境界的特征，在分析影响矿山稳定最终边坡角的主要指标基础上，对矿山最终合理边坡角预测；最后研究了矿山开采境界的优化方法。
参考文献：
[1]采矿设计手册编委会.采矿设计手册[M]中国建筑工业出版社，1987
[2]中国矿业学院主编.露天采矿手册[M].煤炭工业出版社，1987.
[3]骆中州.露天采矿学上[M].中国矿业大学出版社，1986.
[4]郝文玉. 基于露天采矿机的工艺系统设计理论与应用研究[D].中国矿业大学，2010.
【关键词】露天金矿；合理开采；工艺
中图分类号：TD8文献标识码： A
一、前言
对于露天金矿而言，如何开采关乎开采的质量和效果，所以，做好开采工作非常重要。开采工作的效果和工艺流程有关系，所以，首先要确保开采工艺的合理性。
二、我国金矿资源分布及特点
国内金矿资源分布广泛，除却个别的省(区、市)，各省均有金矿资源产出。我国金矿资源地区分布不均衡，基本呈现东部金矿储存面积广、种类多样。我国大陆三个巨型深断裂体系决定了岩金矿的分布形势，其中，伴(共)生金主要产于长江中下游有色金属区域。大致分布形势表现为，东部金矿储量／资源量占到31.6%，中部金矿储量／资源量大致是3O.7%，西部金矿储量／资源量为37.7%。
1、资源分布广泛
除上海外，各省(区、市)均探明存在金矿，储量一般都比较集中。我国有1000多个县(旗)已经探明有金矿资源，且我国的东部和中部地区金矿储量较多，其中山东、河南、陕西、河北四省的储量就占到了岩金储量的46%以上。
2、以岩金矿为主，伴生金较多
岩金(占到探明金矿的63.2％)，山东储量／资源量最多，储量达593.61t，接近岩金总储量的1／4，居全国第1位，接着依次是甘肃、河南、云南、陕西、贵州、河北、江西；砂金(占探明金矿的11.8％)，黑龙江最为丰富，占27.7%，紧接的就是四川、陕西、甘肃。伴生在铜、铅、锌等有色金属矿山中的伴生金所占比重约为25％。
许多伴生金矿床规模相当大，例如江西德兴239t，城门山70t，银山59t，甘肃金川75t，黑龙江多宝山73t等等。其中大部分与铜矿床相伴生，占伴生金储量的78％。
3、大规模金矿床少，中小型较多
岩金超大规模矿床只占到总数的2％、大规模矿床占到10％、中型占17％、小型高达71％。就矿床品位来看，富矿比例少，中等品位居多，贫富两极分化严重。以643个岩金矿床数据为例，平均品位为4.95×10-6，60％的小于6×10-6，23.3％为6×10-6到12×10-6之间，只有16.7％大于12×10-6。
4、开采条件差，能露采的矿床少
国内已勘查出可开采的金矿主要是脉状矿床，矿体厚度不大，变化悬殊，品位变化大，只能进行地下开采。跟产金国相比，能露天开采的矿床微乎其微。
5、开发难处理金矿资源
在独立金矿中，微细粒、含砷、碳的较难处理。我国已探明3000多吨金矿储量，难处理储量占到了33.3%，为1000t左右。难处理金矿资源主要集中在西部地区（云南、贵州、广西、四川、甘肃、青海、新疆等省）。目前，被探明的难处理金矿日益增多，单单未提交的较大矿区就有十多个。得益于生物预氧化技术的提高，再加上金价上涨，难处理金矿已在很大程度上得到了开发。
三、露天金矿开采工艺概述
露天金矿的采矿工艺是以连续完成系列工序和工艺过程为先决条件的，最终的目的是从矿藏中达到优质的储量回采率。工业矿块的不均匀性决定对复杂采区开采工作组织的高要求，采区的采准和各种矿石及围岩开采边界的正确(台理的)划定是构成采矿工艺的基础。
金矿采区的采准工作在于完成以下两个基本过程：划定采区的种类特性和矿体的松动。根据成矿性、矿体的埋藏条件和采区矿体的物理技术特征，最后采区采准效率的保障依靠正确选择合理的工艺流程图和所确定的工艺流程图参数。
实际上，金矿矿床的开采运用两种松动方法：爆破法(居优势)和机械法。爆破准备取决于矿体的埋藏条件和生产要求，它要求运用各种特殊的崩矿方法，提高开采的质量指标。采区的松动方法(机械的或爆破的)根据其经济合理性而定。只是在个别情况下，对于机械松动表现出明显优势时．借助于凿岩爆破工作在矿体进行总的采准时偏重于后者。
确定选择采区采准方法(工艺流程图)的因素是：矿体形态、矿体的埋藏参数、工业矿体的分布特点、所运用凿岩和开采设备的技术性能、所开采矿石的价值。
确定采区采准工艺原理图的矿体基本形式可分为两种：
1、工作水平范围内夹杂着废石或非标准矿石的块状矿体。
2、不掺杂或掺杂很少(夹层)废石或非标准矿石的中等厚度和厚度很小的急倾斜或倾斜矿体(脉状矿体)。
矿体的埋藏参数(厚度、接触倾角)、采矿台阶高度和所运用凿岩设备的规格种类决定着采区采准工艺流程囝的选择。
工业矿体分布的特点，决定采区的分类特征，对选择这样或那样的采区采准工艺流程图产生影响。运用更为复杂的工艺流程图保证储量全部回采的可能性决定着矿石的开采价值。
四、露天矿山设计
和矿山工程三十年来,在露天矿山设计理论,提高综合生产能力的措施,改进设计方法和管理制度方面也有很大进展。
对露天开采合理境界问题,我国进行过两次大讨论。第一次是从1957年到1960年。第二次是1975年到1979年。两次讨论都是围绕确定经济上合理开采深度展开的。经过讨论对下列问题取得了比较一致的看法:
1.应该按经济规律办事,以综合经济效果最优为主要目标;
2.确定经济合理剥采比的方法应该与确定经济合理境界原则统一考虑;
3.当露天与地下开采经济效果相同的条件下,应该优先采用露天开采。
在提高露天综合生产能力,实现强化开采方面,由于我国机械制造工业基础比较薄弱,不能把希望全部寄托在设备更新上,而应把很大的注意力放在合理部署矿山工程发展程序、改善露天矿采剥制度、正确处理采剥关系方面。
在用铁路运输的露天矿,成功地使用了移动干线开拓,以选择合理的开段沟位置。很多露天矿对加速开拓准备新水平进行过系统地研究,提出了一整套快速掘沟、掘沟与扩帮平行作业缩短新水平准备周期的经验,对提高露天矿生产能力起了重要作用。
在用汽车运输的露天矿,应广泛地采用横向短段沟延深新水平、陡工作边坡和多方向推进工作线的方式。这种方式对减少初期剥岩量有显著效果。对分期开采做了很多研究。生产实践证明,分期开采在经济上是有利的,在技术上也是可行的。
我国从六十年代开始研究电子计算机在露天矿的应用问题。到七十年代初期,一些设计、研究单位和高等院校开始了金属露天矿系统工程的研究工作。目前,已经制订出关于矿量计算、圈定露天矿境界、编制进度计划,以及很多单体设计计算的数学模型和计算程序,并对露天矿装运过程编制了随机模拟数学模型和计算程序。
五、露天开采技术
1、露天陡帮开采及穿爆技术
陡帮开采理论是由前苏联的学者所提出，我国在上世纪的70年代开始陡帮开采技术的试验，后被列入了我国科技攻关的项目，在南芬露天矿实施了大规模试验，给我国大中型的露天矿开采技术改造、新建及扩建带来了丰富实践应验，这种技术具有初期剥离量小，建设周期短及工程量少等特点，目前在我国的紫金山、金堆城及眼前山等有关露天金属矿中得到了应用及推广。我国很多露天矿采用的是潜孔钻与牙轮钻的钻凿炮孔来爆破的，其应用技术主要有微差爆破、挤压爆破、大爆区及孔内的位差为爆破技术，有效解决难爆矿岩的爆破减振及破碎块度问题，这种穿爆技术在我国目前的露天开采中，应用是非常广泛的。
2、间断与连续开采
这种露天开采技术是指在工作面上使用电铲来装载矿石，通过汽车运输及破碎机的破碎之后，使用胶带运输机把矿石运出采场，此技术能发挥汽车与胶带机的优点，比较适合深凹露天矿的开采，我国从20世纪的80年代开始，在东鞍山及大孤山等铁矿，还有德兴铜矿主要应用了这种间断与连续的开采技术，自齐大山铁矿引进了可移动式的矿岩破碎和胶带运输系统之后，标志着我国的深凹露天矿山开采技术进入了世界先进的水平行列。
3、高台阶开采及露天采矿装备
露天开采设备正向大型化发展，国外有些矿山运用了高台阶的开采技术，我国在高台阶的开采技术方面研究要晚些，这种技术在我国露天矿中应用并不是很多，我国露天金属矿大多数台阶高度最大在14m－15m之间，近些年，露天铁矿装备有了较大提高，运用10m3之上的大型挖掘设备增多，这给高台阶开采技术应用提供了有利保证。我国露天金属矿装备水平可分为三种类型，一是小矿山的装备单一，不配套，有些工序还使用手工体力劳作；二是中大型金属矿的机械化程度比较高，可设备较为陈旧，效率不是很高；三是少部分大型金属矿运用了国内外先进装备，像电动轮汽车、牙轮钻机、大功率推土机及大斗容的挖掘机等，其生产作业线的效率较高。我国露天矿还将卫星定位系统广泛应用在了监控、定位及运营方面，其发展正在向规模及设备大型化、开拓方式的强化及多样化、工艺连续及半连续化、电子控制等方面发展。
六、废石场位置选择
1.废石场位置选择原则
（一）场址的选择必须与采矿设计同步进行，选址时应考虑采掘和剥离物的分布，采掘顺序，剥离量大小，场址宜靠近采场；
（二）废石场的容量应能够容纳矿山服务年限内所有排弃的全部岩土；
（三）废石场宜应充分利用沟谷、洼地、荒坡、劣地，不占良田，少占耕地，避开城镇生活区；
（四）严禁将水源保护区、江河、湖泊作为废石场；严禁侵占名胜古迹、自然保护区；
（五）废石场场址宜选择在水文地质条件相对简单，原地形坡度相对平缓的沟谷；不宜设在工程地质与水文地质不良地带，不宜设在汇水面积大，沟谷纵坡陡，出口又不宜拦截的山谷中；也不宜设在主要工业厂房、居住区及交通干线临近处，当无法避开时，必须采取有效措施，防止泥石流的发生；
（六）废石场不应设在居民区或工业场地的主导风向的上风侧和生活水源的上游，并不应设在废弃物扬散、流失的场所以及饮用水源的近旁；
（七）废石场宜利用山岗、山丘、竹木林地等有利地形地貌作为废石场的卫生防护带，无地形利用时，在场地与居住区之间应按卫生、安全、防灾、环保等要求建设防护绿地；
（八）建于沟谷的废石场，设计时应设排洪设施，避免因废石场的设置而影响山洪的排泄及农田灌溉。
2.废石场位置选择
根据废石场选择原则和矿区的地形地貌、水文地质等条件，结合现场踏勘情况，在采场西面山沟和南面山沟各选了一个废石场进行比较。
经比较，南面山沟下游有一村庄和河流，汇水面积较大，运距较长，且安全措施和防护带技术得不到保证；西面山沟汇水面积小，下游无村庄，无农田，运距较短，容量能满足矿山要求，安全措施和防护带技术得到保证，不会成为危险源，废石场道路的施工和废石排放方式简单，同建设单位共同确定，西面山沟作为本矿山的废石场。
七、结束语
总而言之，露天开采的过程中，必须要使用更加合理有效的开采工艺，提高开采的效果，避免开采过程中出现各种不必要的问题，尽量确保开采的过程顺利进行。
【参考文献】
[1]梁克均.我国金属矿露天开采技术的进展[J].有色金属,2012,02:7-13.
关键词露天；采矿机；煤层；选采；厚度；模型；原则；
中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：
引言
目前，中国几大露天煤矿开采的大都是水平或近水平的复杂煤层，煤质较差、硬度较高，尤其在冬季所开采物料的硬度增加3—10倍，轮斗铲应用受限。现有开采工艺下的原煤含矸率较高、回采率较低，而这些矿又大都不设选煤厂，生产原煤直接供电厂发电，煤质对市场及经济效益影响较大，同时一系列采装设备日益大型化。随之带来的问题是采装设备的选采性能越来越差，大量小于1m的煤层无法采出，厚约1m计入储量的薄煤层极不易分采分运，致使煤炭损失大，尤其对结构复杂的煤层，其顶底及夹矸的混入增多，煤炭品质降低，增加了煤炭的破碎及洗选成本，同时也增加了矸石及选煤废渣的运输成本。损失的煤炭排弃到排土场，造成煤的自燃，恶化环境。如强制选采，不仅大型装运设备效率显著降低，且由于增加分层选采的小台阶，相应增加了超前剥离量。为避免大型设备的这个缺点，露天采矿机应用而生，而且在中国的露天煤矿具有广阔的应用前景。
一、露天采矿机的类型与特点
露天采矿机也叫露天刨煤机，是一种新型露天采矿设备，具有良好的选采性能和破碎功能。它集爆破、破碎和采装于一体，采用水平逐幅逐层开采的工作方式，从而能实现精确、稳定的选择性开采。任何一种复合煤层的选采工艺都无法避免煤损和混矸，露天采矿机在遇到薄层煤和夹矸时，通过降低开采深度，从而保证了煤炭开采回采率和热值。采用露天采矿机可以节省矿山设备和生产费用，而且可以简化露天矿的生产组织管理等。
目前生产的露天采矿机，按其机构可分为梨式、滚筒式和轮斗式三类
（1）梨式露天采矿机。其工作原理是使用斜装的刮刀回采和装载矿岩，再通过链斗提升机将采下的物料转载到运输机上。
（2）滚筒式露天采矿机。其切割滚筒位于机体下方前后履带之间，其切割破碎矿岩的方向朝上，使作用在滚筒的反力向下，切割滚筒压向地面，能更好的切入矿岩，以利于破碎岩石。被切下的物料经过切割滚筒上的螺旋输送到胶带运输机上，其开采台阶的最大分层厚度为0.6m，今年来已成功地应用于薄煤层开采和煤矸选采。
（3）轮斗式露天采矿机。该机的切割机构位于机体前端，由4个并排装在一根轴上的轮斗组成，外型成滚筒状，每个轮斗有两个侧盘和数个横向隔板，形成若干个斗子，每个斗内有活动斗底，这种特殊结构的斗底可使物料全部卸空，就是特粘的物料也毫无问题，斗齿不仅切下物料，同时通过斗齿的排列将挖掘下来的物料破碎。
露天采矿机的特点有以下几点：
（1）解决了采掘薄煤层难题。单斗挖掘机和轮斗挖掘机厚度小于1m的煤层一直是个难题，露天采矿机的出现解决了这一问题，同时采掘能力的空白，壮大了矿山采掘设备的队伍，使各类开采设备在不同的矿石物理性质下发挥各自的优势成为可能。
（2）选采性能好，矿石贫化率低。露天采矿机如同道路刨铣设备一样，其作业过程是从矿体的表面一层一层地进行刨采，只不过不同结构形式的采矿机的刨采深度不同。值得一提的是中部滚筒式采矿机由于被选采物料的界面位置通过装于机体下部的γ射线视测仪精确地测量出，因此能较准确的控制作业界限。由于大幅度地减少了废石的混入，从而减少了矿石的贫化率和加工费用，提高了矿石的质量和回采率。
（3）作业比较简单。露天采矿机采掘物料以后通过尾部的胶带机直接装到卡车内或通过转载机转载到胶带输送机上最终运输到指定地点，采运过程中物料不落地，而且其采矿过程具有连续和随采随破的特点，从而可以实现“穿、爆、采、破”合一，这就大幅度节约了运营成本，提高了经济效益。
（4）适应性较强。适合各种中等硬度矿石的开采，如煤炭、石膏、白云石、石灰石等。可以配合各种运输设备作业，如汽车、胶带运输机等。可以适应各种工作场地，露天采矿机的作业坡度较大，可以在15°的坡面上作业，而同等条件下，轮斗挖掘机的作业坡度只有3°左右。
（5）生产能力大。如在德国莱茵矿区弗里缅斯多夫褐煤露天矿采用的SM3000型露天采矿机，小时效率达1000t。SM3800型露天采矿机在开采中硬煤层时，实测年能力达到了620万m3，超过了一台斗容为25.9m3的单斗挖掘机的年生产能力，而重量仅为97t，相当于单斗挖掘机的1/5。
（6）生产成本较低。露天采矿机切割后的表面平整均一，可实现卡车的平稳行驶和降低轮胎磨损等。
二、露天采矿机的开采方法与工艺
露天采矿机的开采方法主要有以下几种：
（1）水平分层横向开采。露天采矿机垂直矿体走向布置工作线，仅当选采要求不高、矿体较厚时，方可考虑这种方法，否则由于露天采矿机工作线较短，致使露天采矿机转向频繁，而大大降低其生产能力。
（2）水平分层纵向开采。露天采矿机沿矿体走向垂直工作帮推进方向布置工作线，分水平逐层开采，同时将每个分层沿推进方向划分为许多块段，块段宽度即为开采分层的工作平盘宽度。该开采方法适用于露天矿冻结表土和中硬岩石的剥离、选采要求不高的中厚矿层、水平层状复合矿层的选采。
（3）倾斜分层横向开采。露天采矿机沿矿体倾向布置工作线，并以矿体倾角划分开采分层，该法能适应较大纵坡，选采性也好，尤其对倾角小于15°（采矿机极限倾坡）的复合矿层选采最好。
（4）倾斜分层纵向开采。露天采矿机自身以一定得横向倾斜度沿矿体走向开采，一般适宜缓倾斜矿体的选采（一般小于7°）。该开采方法的优点是选采效果好、顶板露矿工程量小。
根据煤层倾角，一般采用如下两种开采方法：
（1）当煤层倾角﹥10%即大于设备作业坡度时，采用水平分层沿走向走行的方式进行选择开采，见图1；
（2）当煤层倾角﹤10%即小于设备作业坡度时，采煤机和卡车可以沿煤层倾向作业，采用倾斜分层沿倾向走行的方式进行选择开采，见图2；
在工作面布置方式上一般采用分层法和分区法：
（1）分层法：适用于汽车运输方式（见图3）。
（2）分区法：适用于胶带运输方式（见图4）。
开采工艺常采用以下两种：
（1）露天采矿机—汽车工艺
该工艺具有很高的灵活性，工作面无需任何平整就能满足汽车行驶的要求，尤其对选采复合薄矿层最为合适。但该工艺的缺点是在于汽车不能连续作业，也不能在6°以上的纵坡上作业。
（2）露天采矿机—胶带运输机工艺
该工艺集穿爆采装作业于一身，又能保证卸料粒度，故能与胶带运输机配合使用，该工艺能充分保证采矿机的连续作业，生产能力显著提高，且能在6°—15°的纵坡上作业，但随着工作面的推进，胶带机移动频繁，为解决这一问题，可在露天采矿机和胶带机之间加设一台转载机，这种转载机为履带行走装置，臂长达40—50m，可大大提高胶带机的效率，为了减少胶带条数，还可用2台采矿机在一组台阶上作业，共用一条胶带机。
关键词：金属矿；地下；露天；开采技术
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）20019202
我国金属矿的开采历史是比较悠久的，在古代就具有了较为规范合理的开采技术，可在近代，我国金属矿的开采技术是长期处于落后状态，其生产基本依靠手工作业，从20世纪的50年代后，我国金属矿开采技术发展比较迅速，并且我国现阶段有部分开采设备已实现了自动化、大型化及智能化，并且我国矿产资源具有明显的富矿少、贫矿多、大矿少及小矿多等特点，矿产资源短缺也较为严重，仅有加强金属矿的开采技术，方能有效提高我国金属矿资源产量。
1 露天开采技术
露天开采也可称为露天采矿，主要是指按照矿床赋存条件，并应用一定采装运设施，在露天空间里从事金属矿的开采工作，这种矿体一般埋藏是比较浅的，或者地表有露头的，这个时候应用露天开采是比较合适的，随着我国开采技术发展，适合露天开采范围增加，还可适用低品位矿床及地下开采剩余残矿，我国90%左右的铁矿石产量为露天开采，露天开采技术主要有露天陡帮、高台阶开采、穿爆技术、露天采矿装备及间断—连续开采等技术。
1.1 露天陡帮开采及穿爆技术
陡帮开采理论是由前苏联的学者所提出，我国在上世纪的70年代开始陡帮开采技术的试验，后被列入了我国科技攻关的项目，在南芬露天矿实施了大规模试验，给我国大中型的露天矿开采技术改造、新建及扩建带来了丰富实践应验，这种技术具有初期剥离量小，建设周期短及工程量少等特点，目前在我国的紫金山、金堆城及眼前山等有关露天金属矿中得到了应用及推广。我国很多露天矿采用的是潜孔钻与牙轮钻的钻凿炮孔来爆破的，其应用技术主要有微差爆破、挤压爆破、大爆区及孔内的位差为爆破技术，有效解决难爆矿岩的爆破减振及破碎块度问题，这种穿爆技术在我国目前的露天开采中，应用是非常广泛的。
1.2 间断与连续开采
这种露天开采技术是指在工作面上使用电铲来装载矿石，通过汽车运输及破碎机的破碎之后，使用胶带运输机把矿石运出采场，此技术能发挥汽车与胶带机的优点，比较适合深凹露天矿的开采，我国从20世纪的80年代开始，在东鞍山及大孤山等铁矿，还有德兴铜矿主要应用了这种间断与连续的开采技术，自齐大山铁矿引进了可移动式的矿岩破碎和胶带运输系统之后，标志着我国的深凹露天矿山开采技术进入了世界先进的水平行列。
1.3 高台阶开采及露天采矿装备
露天开采设备正向大型化发展，国外有些矿山运用了高台阶的开采技术，我国在高台阶的开采技术方面研究要晚些，这种技术在我国露天矿中应用并不是很多，我国露天金属矿大多数台阶高度最大在14m-15m之间，近些年，露天铁矿装备有了较大提高，运用10m3之上的大型挖掘设备增多，这给高台阶开采技术应用提供了有利保证。我国露天金属矿装备水平可分为三种类型，一是小矿山的装备单一，不配套，有些工序还使用手工体力劳作；二是中大型金属矿的机械化程度比较高，可设备较为陈旧，效率不是很高；三是少部分大型金属矿运用了国内外先进装备，像电动轮汽车、牙轮钻机、大功率推土机及大斗容的挖掘机等，其生产作业线的效率较高。我国露天矿还将卫星定位系统广泛应用在了监控、定位及运营方面，其发展正在向规模及设备大型化、开拓方式的强化及多样化、工艺连续及半连续化、电子控制等方面发展。
2 地下开采技术
在我国金属矿开采里，地下开采占据着重要地位，尤其是有色及黄金系统，有90%之上的矿山采取了地下开采方式，地下开采所指的是自地下矿床矿块内采出矿石过程，主要运用了矿块采准、切割及回采等步骤来实现的。随着采矿技术不断发展，我国采矿技术从少数浅空采矿发展到了现在多种类型采矿法。
2.1 自然支护开采
自然支护开采又称为空场开采，主要依靠围岩自身稳固性及矿柱支撑力来维护回采过程所形成采空区，并且使用支架或者采下矿石作为临时支护，此开采技术需要围岩及矿石具有一定稳固性，自然支护开采法是种结构简单、回采工艺简单、采矿成本低、生产率高及机械化生产的采矿方法，比较适合开采围岩及矿石都稳固的矿体。这种技术的局限性为：在开采中厚层之上的矿体时，含有大量矿柱留用，回采率比较低，在高价矿床中应用的比较少。这种技术一般把矿块分为矿房及矿柱，并逐步来回采，回采矿房的时候，采场主要以敞空的形式所存在，并要靠围岩及矿柱自身强度进行维护，当矿房开采完后，应及时回采矿柱，并处理采空区，这两者应同时进行，现阶段，这种技术在我国的黄金、有色金属及工矿山中应用还是很广泛的。
2.2 人工支护开采技术
这种开采技术主要是用填充材料或者其它支架来维护采空区的，又可称为充填开采法。随着回采工作面推进，采空区里可送入炉渣、碎石及水泥等相关的充填材料，实施地压管理，并控制地表移动及围岩崩落，主要在充填体保护下来回采。这种开采技术的目的是运用所形成充填体实施地压管理，并控制地表下沉及围岩崩落，从而为回采创造便利安全条件，这种技术具有适应性强、贫化率低、回采率高、保护地表、工业废料可利用及作业安全等优点，其缺点为成本高、工艺复杂、矿块生产力低及劳动生产效率低等。此技术比较适合围岩不稳固稀缺矿石矿体，地表没有陷落，可开采条件较为复杂的矿体，像水体、建筑物下的矿体及铁路干线等。依照回采工作面及矿块结构前进方向可划分成单层充填、下向分层充填、上向分层充填及风采充填开采等，依照充填料及输出方式的不同，可分为水力充填、干式充填及胶结充填等开采法。
2.3 崩落采矿及溶浸采矿
崩落采矿技术是以崩落围岩实现地压管理采矿法，也就是随着崩落矿石来强制围岩充填以管理及控制地压，这种技术主要适合地表塌陷及围岩易崩落矿体，其特征为崩落围岩回采一部分矿房及矿柱，并随着回采工作面推进，对采空区管理地压开采技术，这种技术依照回采方式可分为分层崩落、壁式崩落、阶段崩落、有底柱及无底柱的分段崩落法。溶浸采矿又可称为化学采矿，是依据一些矿物化学及物理特性把溶浸液注到矿堆或者矿层里，经过化学反应来选择矿石里的有用成分，并把有用成分自固态转为液态再回收，这是种新型开采法，能够分为原地浸出、地表堆浸及原地破碎浸出多种方法，运用不同溶浸液可让溶浸技术适合大部分金属矿开采。采矿技术应用需要考虑矿山技术条件、矿床地质条件及经济因素等，从而满足经济、安全、优质及高效要求，其中矿山技术条件涉及设备、材料、管理水平及地表环境等，矿床地质条件主要包含矿体倾角、形态、厚度、分布及围岩化学物理性质等，经济因素包含矿山成本、价值、资源综合利用、经济效益及国民经济要求等，依据这些条件来提出金属矿开采方案，并通过工业试验来正式选用，矿床开采顺序主要包含阶段中矿块、井田中及相邻矿体开采。
3 结语
随着科学技术发展，自动化、智能化及数字化已成为现代知识经济重要标志，通讯、定位及自动化技术应用，对金属矿开采产生了深刻影响，我国矿山正朝着自动化调度、采矿设备自动控制及智能全球定位等现代技术应用发展，金属矿开采技术向连续开采、无废开采、化学开采及地下露天相联合的开采技术发展，与国际先进水平相比，我国还存在一定差距，需要不断完善开采技术，以促进发展。
参考文献
[1]陈田林.我国采矿技术的现状及发展趋势[J].技术与市场，2011，（07）.
【关键词】露天矿 采场测量 方法应用
露天矿测量是在露天矿的设计和开采阶段，为指导和监督露天矿的剥离、开采等而进行的一系列测量工作。主要包括线路测量、采场测量、爆破测量、排土场测量、、露天矿碎部测量以及绘制各种矿山测量图。
1 露天矿采场项目中测量工作的内容
（1）矿山测量工作的首要任务是建立矿区控制测量系统，即矿区控制测量网，它是矿区各点测量系统的基础。布网一般和国家控制网相联系，如果尚不具备条件时，可布设独立的平面控制网和水准网。其次是在矿区基本控制网的基础上，建立近井点或采区限制点，建立各中段（坑口）、各采区的系统测量以及坑内外联系测量。（2）后方交会计算。后方交会是工作控制测量定位方法的一种，就是测设时在待定点上向3个已知控制点方向观测两个水平角，从而计算待定点的坐标。
2 露天矿采场测量方法的应用
（1）传统仪器测量方法。通过传统的经纬仪、水准仪和平板仪对矿山测量中的各要素进行实测，此种方法工作量大、耗时、费力，根本无法满足现代矿山对测量工作的要求，在具体测绘工作中已基本不用。（2）GPS测量方法。常规GPS测量，无论是静态、快速静态，还是动态测量，都具有定位精度高，测站之间不需要通视，不受气候条件限制，操作简便的优点。但所提供的高精度三维坐标都需要事后解算处理才能获得，不能实时获得被测点的精确点位坐标和点位精度。还受矿区地形和高大建筑物，电磁信号干扰较大。因此，常规GPS测量方法适合高精度的矿山控制测量，而不适合矿山要素的测量。
3 全站仪自由设站观测法的应用
（1）众所周知，露天矿采矿场的四周现场是随着采剥工程的推进而变化的，这样就给露天矿采矿场的测量控制点的保护带来一定的困难，而测量工作要随着采剥工程的推进而跟进，这样全站仪自由设站法就有建立测量控制点的优势；在开始采矿以前，在露天矿采矿场的四周建立基本测量控制网（相当于三、四等三角网和三、四等水准网），其目的就是使整个的露天矿山测量有机地联系起来，便于工作上的全面部署。然后，在露天矿场的平台上，根据生产的需要布设工作控制点，并以此为依据进行露天矿的碎部测量，验收测量、爆破工程测量以及其他各种各样的测量工作。（2）从露天矿的兴建的时期，都要妥善地保存好基本控制网点，使它不受破坏，尽管基本控制网点的精度很高，但是，它的网点密度不足，难以满足露天开采过程对测量的要求。为了跟进采场掘进、施工放样，便需要不断的补设工作控制点。所以对工作控制点的位置往往只考虑工作方便和保证一定的测量精度。而不必考虑能否长期保存。这样，全站仪自由设站法建立工作控制点在露天矿跟进采场掘进、施工放样生产中，就具有方便、灵活、快捷的优势。在露天矿的采场中，根据现场需要，以露天矿采矿场四周建立基本的测量控制网为依，选好测站位置，就近架设全站仪。全站仪在点架设仪器，然后在通视的控制点上依次安置棱镜，全站仪调用自由设站法程序，依次精确照准3个棱镜目标以上，即可得到点的坐标和高程。
4 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术是近年发展迅速的一种新技术。三维激光扫描仪采用非接触式高速激光测量方式，在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距和反射强度，自动存储并计算，获得点云数据。点云数据经过计算机处理后，快速重构出被测物体的三维模型及线、面、体、空间等各种制图数据，如果矿山做过控制测量，就可以和矿山坐标系结合在一起。
（1）非接触测量。三维激光扫描技术采用非接触扫描目标的方式进行测量，无需反射棱镜，对扫描目标物体不需进行任何表面处理，直接采集物体表面的三维数据，所采集的数据完全真实可靠。可以用于解决危险目标、环境及人员难以到达的情况，具有传统测量方式难以完成的技术优势。（2）数据采样率高。目前，采用脉冲激光或时间激光的三维激光扫描仪采样点速率可达到数千点/秒，而采用相位激光方法测量的三维激光扫描仪甚至可以达到数十万点/秒。（3）主动发射扫描光源。三维激光扫描技术采用主动发射扫描光源（激光），通过探测自身发射的激光回波信号来获取目标物体的数据信息，因此，在扫描过程中，不受扫描环境的时间和空间的约束。（4）数字化采集，兼容性好。三维激光扫描技术所采集的数据是直接获取的数字信号，具有全数字特征，易于后期处理及输出。用户界面友好的后处理软件能够与其他常用软件进行数据交换及共享。（5）可与外置数码相机、GPS及其他测量仪器配合使用。上述功能大大扩展了三维激光扫描技术的使用范围，对信息的获取更加全面、准确。外置数码相机的使用，增强了彩色信息的采集，使扫描获取的目标信息更加全面。GPS定位系统的应用，使得三维激光扫描技术的应用范围更加广泛，与工程的结合更加紧密，近一步提高了测量数据的准确性。露天矿山具有特殊性，露天矿山开采面不规则且凹凸不平，许多地方岩壁陡峭，作业人员根本无法到达，矿体计算一般采用剖面法、方格网法等方法进行。传统测量技术缺乏影像数据，不直观，没有与数据相匹配的矿山图像。管理者只能从数据上来进行判断，不能及时、准确了解矿山的实际开采状况。不能满足矿山测量的复杂环境条件、不能高效快速地提供适时丰富的测量数据。应用全数字三维激光扫描技术来开展露天矿山测量工作，很好地解决了这一问题。
5 结语
综上所述，每一种测量技术方法，都有它自身的特点，既有优点，又有缺点。作为测量技术人员应该认真学习，熟练掌握各种测量技术，在实际矿山作业中认真总结有针对性的应用。或者单独使用，或者联合使用，扬长避短。
参考文献：
[1] 中国有色金属工业总公司.有色金属矿山生产技术规范[M].北京：冶金工业出版社，2010.
关键词：露天矿生产测量测绘资料
中图分类号： TD176文献标识码：A
1露天矿控制测量
露天矿控制测量包括基本控制测量和工作控制测量。前者是露天矿的最高控制、一切测量工作的基础,后者是在基本控制网的基础上建立的,以满足生产和工程建设的要求。
1.1露天矿基本控制测量
露天矿基本控制网布设的形式、控制点的位置、施测方法等应充分考虑露天采矿场四周的地形条件、采矿场的形状、采矿工作的发展方向以及进一步建立工作控制网的方式、方法等因素。
大型露天矿山的基本控制网一般采用国家三、四等三角网、水准网或导线网,以及5”、三角网、一级小测边网或一级导线网。小型露天矿可采用1护(或二级)小三角网或二级小测边网、二级导线网。一般情况下,平面控制点也以相应等级的几何水准侧量或三角高程测量确定其高程,这样,露天矿的基本平面控制网也同时是基本高程控制网。
现在,不同精度等级的全站型测量仪、电子经纬仪和光电测距仪已广泛应用于露天矿的基本控制网测量。由于测距工作的方便性和测距精度能够保证,因此,测距导线或导线网的控制方式受到青眯。近年来,GPS卫星全球定位技术已越来越广泛地用来建立矿区和露天矿的基本控制和工作控制。
此外,为适应露天矿山生产和工程建设的特殊条件,便于测绘计算和工程验收工作,也可以采用与露天矿坑走向平行和垂直的独立平面控制坐标系统。此时,则应进行矿区坐标系统连测,以便进行坐标换算,把露天矿的测绘工作统一到全矿区和全国的坐标系统中。
1.2露天矿工作控制测量
露天矿的工作控制网是在基本控制网的基础上建立的,是露天矿日常测量工作的基础。工作控制网的布设方式、方法应主要根据采场的轮廓、开采深度、开采方法以及拟使用的碎部测量方法来确定。目前,我国露天矿常用的工作控制网布设方式或方法有:断面线法、方格网法、交会法、小三角法、经纬仪导线法。
2露天矿生产测量
露天矿生产测量的主要内容包括:开掘沟道测量、爆破工程测量、排土场测量、采剥验收测量和线路测量等。
2.1开掘道沟测量
为使剥离岩土、开采矿石或延深工程按设计施工,需要开掘一些沟道(通路),新辟开采台阶。这些工程必须按设计进行施工,有关的测量工作主要是沟道中心线的标定,沟道肩线点的标定和沟底高程的标定。标定之前应具有沟道平面图、沟道纵断面图和横断面图。所用的测量方法主要是极坐标法和常规的碎部测量方法。
2.2爆破工程测量
爆破是露天矿山生产中的主要工作。爆破方式有浅孔爆破、爆破、深孔爆破和铜室爆破。浅孔和爆破一般用于大块岩石或岩石的二次破碎及清理根底,一般不需要测量工作。而深孔和铜室爆破则需要测量工作与之配合。
2.3排土场测量
排土场是露天矿用于堆放剥离的岩土的地方,是矿山的重要组成部分。位于采矿场范围之内的叫内排土场,之外的叫外排土场。排土场测量的主要任务是:
(l)提供排土场地区的地形图。这种图用于计算弃土容积,选定排土位置,设计排土推进方向,以及初步选定排土专用线等。
(2)提供排土专用线方向的带状地形图,用于专用线的设计。
(3)排土专用线施工测量。它属于露天矿线路测量的范畴。
(4)排土场使用现状测量,以了解弃土现状。一般每半年或一年进行一次,且主要是测绘有变动的区段。
(5)排土场下沉观测,以研究排土场的稳定性。
2.4采剥场验收测量
及时测量采剥场的位置,验收采剥工作面的规格,计算岩石剥离量及矿石的采出量等工作统称为采剥场验收测量。验收测量必须定期进行,可根据矿山的实际情况,按每旬、半个月或一个月进行一次。
(l)验收测量的主要任务是:及时全面地测量采剥工作面的空间状态,绘制采剥工程图;按区段、阶段平台、电铲号或工程项目等计算实际采剥工程量; 测量工作线长度、阶段平台宽度、推进度、采宽、采高、工作边帮坡度和阶段标高等工程技术指标。根据验收测量成果和编绘的矿山测量图,能及时全面地反映矿山的生产情况,提供剥离量和矿石采出量,并成为矿山企业是否完成预定计划的重要指标。
(2)采剥场验收测量的技术方法,与建立工作控制点的技术方法和形式有关。目前,我国露天矿采用的主要方法有:坐标法,光电测距解析法,陆地摄影测量法,以及它们的配合使用。数字摄影测量方法在一些先进国家运用得相当广泛,很有发展前景。
2.5露天矿线路测量
铁路和公路是露天矿山的基本运输线路,并且在露天矿坑内外有许多半固定线路,即需要根据生产的推进而经常移动的铁路和公路,因此,经常需要进行线路施工测量。露天矿山的铁路、公路有固定线路和半固定线路两种。半固定线路的施测精度要求较低,而固定线路则需要按设计和施工程序进行测设。线路测量通常分为初测、定测和施工测量三个阶段。
3露天矿边坡移动监测
在露天矿山开采过程中形成许多生产台阶。当台阶边坡的坡度(边坡角)超过其安息角时,边坡岩体可能会产生移动甚至滑落,将影响生产的正常进行,危及人身安全。露天矿边坡移动的影响因素很多,如岩体的强度和物理力学性质,边坡角的大小,边坡暴露时间的长短,各种外力或外部因素的影响。
露天矿边坡移动监测和研究的主要内容包括:
(l)监测网的设计和建立
监测网设计的内容包括编制设计平面图、沿各测线的剖面图及设计说明书。设计平面图和剖面图的比例尺通常分别为1:2000和1:l000,图上应标绘出监测区的地貌、地物、边坡上的主要建筑物、采剥工作规划设计重要界线、设计的观测线及测点位置、监测网的连测方案、地层构造、水文地质情况等。设计说明书应主要说明矿山的情况、产生和影响边坡稳定性的主要因素及历史状况,监测网的目的要求、精度、观测技术方法和仪器设备、材料和费用预算等。
监测网一般由若干条观测线组成,且位于对监测边坡移动有代表性的区域内。观测线大体上垂直于边坡的走向方向,且沿预计的最大移动值方向。每条观测线包括控制点和观测点,控制点应设置于稳定区,点数不少于2个。
(2)边坡移动观测
目前,我国大型露天矿山边坡移动观测的技术方法,一般采用全站型仪器或光电测距经纬仪,在部分矿山也配合使用GPS技术。目前国内GPS技术应用已相当普遍。整个移动观测主要包括监测网的连测和移动观测,而后者又可分为预测、移动期观测、滑坡后测量几个阶段。在观测精度上,平面连测不低于5”级光电测距导线的精度,高程连测相当于四等水准测量的精度。观测点移动观测的精度对于一般岩性的边坡,水平方向和垂直方向的中误差分别为土5mm和土3mm
(3)成果整理与分析
边坡移动监测资料整理和分析的目的在于确定在不同的地质和采矿工程条件下以及其它影响因素作用下,边坡岩体从稳定到移动直至滑落的规律。成果整理和分析的主要内容包括:判断各观测点是否发生移动、移动的原因及其特征;判断、预测可能发生滑坡的滑坡体的位置、大小、滑坡面的倾角、方向等;推断滑坡体可能滑落的时间及危害程度;提出预防措施。为此,应将各次观测的成果输进计算机,计算各测点的水平移动值、垂直移动值和移动速度,绘制相应的移动、变形图。目前,适用的软件比较多,可用于成果分析评价,二维或三维图形显示和输出。
4露天矿测绘资料
露天矿测绘资料包括测量原始资料、测量成果计算资料和各种测量图。在露天矿新建、恢复、扩建、生产的各个阶段,都应编绘完整的矿图,整理出系统的测绘资料,并随着实际情况的变化,及时加以修改、补充和填绘。露天矿应具备的主要矿图种类和比例尺根据矿山生产建设的实际需要而定,有时还需绘编以下这些矿图:小比例尺矿区地形图,小比例尺矿区测量控制网图,露天矿铁路运输系统平面图,主要铁路纵断面图,主要输电、通讯线路平面图,滑坡观测站(线)平面图和断面图,储量计算和管理的平面图和断面图，采剥工程平面图等。
参考文献
关键词：铝土矿 露天 环境 效率 创新
中图分类号：TD862 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0047-01
1 铝土矿露天矿开采存在的问题
1.1 采矿劳动生产效率低下浪费资源问题
我国露天矿开采普遍存在劳动生产效率不高的问题，其一，开采设备生产效率不高，在开采中往往会浪费很多的铝土矿资源和不必要的劳动时间，如此一来经济效益的提高建立在资源和时间的大量浪费之上。其二，开采技术沿用过去的传统，缺乏技术上的革新和创新意识，那么固有的开采问题必然得不到很好的解决。其三，生产作业人员的能力与素质有待提高，无法解决在采矿中遇到的新问题，管理上的诸多漏洞也导致近年来的矿业开采的安全问题频发。解决这些问题的关键方法就是创新，缺少创新的矿业开采注定存在劳动生产效率和资源浪费的问题。
1.2 环境破坏与环境污染问题
铝土矿露天开采引发的最重要的问题就是环境破坏和环境污染问题。环境破坏主要是对地表土壤和地下水的破坏，采矿必然会破坏森林使地表土壤水分流失、沙质土壤形成，同时空气质量也会下降，严重时还会引发沙尘暴天气。环境污染主要体现在铝土矿的开采使得周围农田荒废，树木砍伐使得树木净化空气能力下降，空气中二氧化碳和二氧化硫的增加导致的酸雨会腐蚀建筑物和破坏农作物的成长。这些环境问题亟待解决，我们要做的不能只是破坏后的治理还要有提前的预防和减排工作，环境问题在众多问题中最为突出。
1.3 生产作业缺乏安全保障问题
目前我国的采矿业发展存在频繁出现安全事故问题，露天采矿有着简单容易的特点，但同时也存在很多的安全隐患。一方面，是采矿承包商的问题，处于经济利益的考虑往往会缺乏对于安全与技术方面的支持，很少能够真正考虑工作人员及生产的安全，特别是在爆破和防雷安全措施等方面的缺失使得安全事故频发。另一方面，采矿的工作人员一般都是聘用闲置在家的中老年人或者外出打工的农民工，他们往往没有过高的安全意识和自我防护意识。生产作业的采矿队伍存在缺乏技术人员和物资资金支持的问题，因此频发安全事故。
1.4 矿山可持续发展受制约问题
采矿不能只看到一时的经济利益，要从长远角度看待它的可持续发展，现在我国采矿业的发展就面临着不能可持续发展的制约。以矿山复垦工作为例，如果矿山复垦得不到有效的恢复，那么意味着矿山的循环利用成为了空谈，即破坏了农田的今后持续发展也只得到了短暂的经济效益，一方的环境问题也得不到恢复，可谓是丢了西瓜捡了芝麻。如今我国采矿业面临的最大的难题就是可持续发展受制约问题，这是关乎民生发展大计的重要问题，必须在各个方面得到有效的解决。
2 对于铝土矿露天矿合理化开采的优化提议
2.1 引进新型高效的技术与开采设备
对于劳动生产效率低下和资源浪费问题，最好的方法就是创新和引进借鉴新型高效的技术与开采设备。生产设备往往是铝土矿开采的硬件所在，既然生产设备存在老化与低效的问题就要学会自主创新，在自主创新的时候还要善于借鉴外来优秀的新型设备。与硬件配套的软件就是技术，技术的提高与学习非一日可行，生产实践中的经验积累便是最好的学习方法，针对开采中出现的新问题要用新的角度来看待不能固步自封。还有就是生产作业人员的自身综合素质问题，要充分激励技术人员的积极性和主动性，提高解决开采问题的能力。无论是硬件还是软件，都需一步步创新和借鉴经验从而提高开采作业的劳动生产效率和节约资源。
2.2 综合治理环境
综合治理环境就要从多角度出发，考量多方面的环境因素，不能以牺牲环境为代价发展经济。首先，要做好开采前的准备工作，为采矿后的环境治理提供便利，例如严格按照要求控制开采的深度，以免发生渗透地下水层导致地下水污染的后果，开采铝土矿的选址尽量远离农田，做好开采后的复垦工作保证土壤的循环利用等等。其次，对于开采铝土后的乱排乱放行为要严厉监督，发挥群众与监督部门的作用，加强节能减排技术的革新，以保护环境为重中之重的目标。发展经济固然重要，但环境是的保护不可忽视是长远经济发展的保障。
2.3 管理设计严格遵守要求
我国的矿业开采管理制度目前处于较为混乱的状态之下，尽管有明确的法律法规规范采矿业的安全生产，但是违规开采行为仍是屡禁不止。面对采矿承包商的违规或者不法行为，采矿人员要懂得保护自身的安全和经济利益，与承包商签订正规的劳动合同，对于技术设备上的违规开采要勇于检举。对于采矿的工作人员，提高自身综合能力和素质是保护自身安全和健康的保障，从而提升露天矿的开采队伍的技术能力。这些就需要建立一个完善的矿业开采的制度管理体系，为采矿的安全生产提供保障。
2.4 矿山可持续开采
在面对可持续发展受到制约的这一难题时，仍然以矿山复垦为例，在铝土矿开采中会产生很多无用的废渣与废料，这些东西可以用作地面的填充物，变废为宝同时也减少了废渣的乱排乱放，重新恢复地面土壤的肥力。在矿山的可持续发展这一方面，需要不断完善持续发展的理念和不断地创新，无论是开采前、开采中还是开采后都要做好应对问题的相关解决措施。可持续发展要求不能“重经济，轻环境”，只有在生产效率和革新生产模式上面一步步改进。
3 结语
文章全篇具体分析了铝土矿露天开采所存在的问题及其解决方法和优化提议。首先，铝土矿开采存在着固有的顽疾，包括当今铝矿业开采高消耗低效率的现状、较为严重的破坏环境、安全生产频出问题和循环利用率低下等问题。其次，解决这些问题要在生产作业前、作业中和作业后都要采取优化和补救的措施，高效开采可使资源得以节约和充分利用，提前做好土地复垦工作和开采后综合治理环境可解决环境污染的后顾之忧。铝土矿露天矿开采是一个系统而复杂的过程，生产作业的实践中存在很多令人困扰的难题，存在的环境问题尤其引人注目，只有对症下药的不断改进和完善才能做到经济、效率和环境的兼具。
参考文献
[1] 李帅.露天矿采矿用地差异化管理研究[D].中国地质大学（北京），2013.
关键词：采矿技术；发展趋势；矿产资源；露天采矿；地下采矿 文献标识码：A
中图分类号：TD43 文章编号：1009-2374（2015）09-0165-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0839
现阶段，世界经济的发展、人们的生活都离不开矿产资源，根据相关数据统计，目前，世界上仍然有93%的能源来自矿产资源，但是随着经济全球化的进一步发展，第三发展中国家经济的增长对矿产资源的需求量增加，加重了矿产资源的供求压力，为了缓解矿产资源的供求矛盾，各国采矿不断向深部发展，采矿的规模也在不断扩大，各种采矿技术也得到了提高，但是为了提高矿产资源的采出率，采矿技术仍需要进一步提高。
1 当代采矿技术发展趋势
1.1 露天采矿设备
露天采矿设备向着大型化发展，大型化的露天采矿设备有利于资源的集中开采，从而降低资源的开采成本，提高矿产企业的经济效益，根据实践证明，露天采矿设备大型化发展，能够提高矿产资源的产出量，因为大型的露天采矿设备装载容量增加。
露天采矿液态设备将得到广泛运用。采矿设备中钻孔设备、破岩设备以及铲装设备将会向着液态化方向发展，现阶段，国外露天采矿液态设备的使用率较高，其中液态挖掘机的使用率达到25%左右，液压电铲的使用率接近50%，可见随着社会的不断发展，露天采矿液态设备将会得到更为广泛的运用，我国也将逐渐引进与使用液态的露天采矿设备。
露天采矿运输设备朝着连续化方向发展，连续化的运输设备在提高运输效率方面具有重要作用，从而提高经济效益，根据现实资料显示，露天采矿运输设备连续化发展将是采矿技术发展的必然趋势，汽车整体提升系统将会在各种露天采矿工艺中得到运用与发展。
1.2 地下采矿设备
根据资料显示，地下采矿设备的发展趋势为自动化、微型化、大型化。现阶段，地下采矿设备中，地下采矿设备自动化方面，遥控铲运机得到了较为广泛的运用，遥控铲运机的运用大大降低了采矿生产的难度，同时也提高了采矿生产的效益，微型铲运机在地下采矿生产中，也得到了运用，目前最好的微型铲运机的斗容最小是0.38每立方米，微型铲运机的运用，在地下危险部位以及小空间区域的矿产资源开采中发挥着重要的作用，能够顺利地将以前无法开采的资源开采出来。为了提高井下载重汽车与电动铲运机载重量，井下载重汽车与电动铲运机载重量朝着大型化方向发展，目前，井下载重汽车载重量最大达到80吨，电动铲运机载重量最大达到25吨，根据现实情况，井下载重汽车与电动铲运机载重量将会朝着更大的方向发展，将来，地下采矿设备可能会使用机器人工作，实现更全面的自动化。
凿岩的精确度和凿岩的速度朝着更高的方向发展，地下采矿设备中凿岩设备向着全液化、自动化方向发展，凿岩设备自动化、全液化有利于提高凿岩的速度，从而提高凿岩的效率，同时凿岩的自动化、全液化还能够提高凿岩的精确度，从而提高爆破破碎的质量，同时凿岩和爆破工作的安全性也会得到提高，减少安全事故的发生。
地下采矿设备装备机械化程度不断提高，地下采矿设备装备将会实现从凿岩、装药到装运全过程都进行机械化配套作业，地下采矿设备中的各种遥控铲运机、液压凿岩机在地下采矿业中也将得到广泛的运用。随着采矿业与新技术的不断发展，地下采矿设备中遥控采矿设备在未来具有广阔的应用前景。
2 采矿工艺
2.1 露天采矿工艺
在矿山的开采过程中，露天采矿是其中主要的开采方式，根据相关数据统计，在过去的几年中，露天开采的矿石产量差不多是地下开采的矿石产量的6倍，露天矿石的开采量大概是85%，而地下矿石开采量大约为15%，出现这种情况主要是由于地下矿石开采技术有限，而露天矿石技术水平较高，但是也由于过去过度地开采露天矿石，导致现在和未来露天的浅部矿石资源可供开采量十分有限，需要提高矿石开采技术，开采更多的深部矿产资源，深部资源勘探技术将会得到较快的发展。露天采矿工艺也将向综合化方向发展。
2.2 地下采矿工艺
目前，各国地下矿产资源的开采量比较小，主要是由于各国过去矿产资源的开采上都集中在露天开采中，地下的矿产资源数量仍然较多，在西方国家，大大小小的地下矿山超过350座，虽然其中小型矿山居多，但是矿山中可供开采的矿产资源较多，而且开采效率高，主要是因为西方发达国家在许多地下矿山资源开采中，都配备了自动化水平较高、装备较为精良的设备，可见为了提高地下矿产资源的开采率，不断改进传统的地下采矿工艺是地下采矿工艺发展的方向。例如，对传统地下采矿工艺中的充填采矿技术进行改进，研究新的充填工艺与填充材料，改善和扩大自然崩落法技术，研究开发出特定矿体改进采矿技术。
2.3 露天转地下开采技术和露天联合地下开采技术
由于过去各国主要集中于开采露天的矿产资源，导致露天的矿产资源开采逐渐结束，不得不转入地下矿产资源的开采或者露天联合地下共同开采，露天转地下矿产开采技术需要对现有的露天采矿工艺与地下采矿工艺进行改进，同时还需要研发出新的开采技术，因此，在未来，露天转地下开采技术和露天联合地下开采技术将是采矿技术研究的重要问题。
2.4 溶浸采矿技术
现阶段，各国溶浸采矿技术的基础还比较薄弱，但是溶浸采矿技术在回收复杂低品位矿石，回收提取现堆存废石中的有用资源以及提出尾矿中的矿物中具有一定的优势，随着矿产资源供求的矛盾的加大以及环境保护的进一步发展，溶浸采矿技术也将得到进一步发展，而且溶浸采矿工艺在矿产资源的开采中将会占据越来越重要的地位。
3 未来的采矿技术
随着矿产资源深部开采的发展，未来的采矿技术既需要满足解决深部矿产资源的开采要求，还需要具有监控岩爆和地温的功能，而且随着全球环境污染的日益严重，未来的采矿技术还需要矿产资源的开采与环境协调发展的目标，地下采矿工艺中填充采矿法将会得到进一步发展并且得到广泛运用，填充的材料也将会得到改进，填充材料的限制也会放松。微型铲运机设备会进一步微型化发展，并会在地下采矿中也将得到广泛的
运用。
4 结语
总而言之，随着社会的发展，矿产资源的需求量不断增加，而不可再生资源越来越少，为了满足社会发展的需要，缓解矿产资源的供求矛盾，就必须不断提高矿产资源的开采技术，以提高矿产的产量，未来需要从改善开采设备、提高各种采矿工艺、研发新的开采技术等方面提高采矿技术，使采矿技术满足难度不断增大的矿产资源区域的开采工作，同时还要满足矿产资源的开采与环境协调发展的目标。
参考文献
[1] 李眉林.当代采矿技术发展趋势及未来采矿技术的探讨[J].中国科技纵横，2014，（3）.
[2] 卢光亮.井下采矿技术及井下采矿的发展趋势探析
[J].科技资讯，2014，12（24）.
