一、按开采工艺分类
(一)间断式开采工艺
1.采掘环节
设备:机械铲凭借强大挖掘力和广泛适应性,能应对各类硬度矿岩,在露天矿山应用广泛。液压铲动作敏捷,工作效率高,尤其在中小型矿山或对开采精度要求严苛的区域表现出色。前装机机动性强,常作为辅助采装设备,在场地狭窄的矿山发挥重要作用 。
作业方式:机械铲与液压铲常用平装车和上装车两种作业方式。平装车即将矿岩直接装入同一水平的运输车辆,适用于水平或缓倾斜矿体开采;上装车则是将矿岩装入上方水平的运输车辆,多用于开采台阶较高的情况。前装机主要在采场内部短距离搬运矿岩,配合主采装设备提升开采效率。
2.运输环节
机车车辆运输:适用于大型矿山,其运输能力强、成本相对较低。需铺设专门的准轨或窄轨铁路轨道系统,适合长距离、大运量的矿岩运输 。
汽车运输:灵活性是其最大优势,能适应复杂地形与多变开采条件,可直接将矿岩从采场运往破碎站、排土场或选矿厂等。在中、小型矿山以及地形复杂的大型矿山应用普遍。不过,汽车运输成本较高,对道路条件要求严格,车辆维护工作量大 。
溜井 - 提升机运输:利用溜井让矿岩自上而下溜放至下部水平,再通过提升机提升至地面或指定地点。该方式适用于开采深度较大的矿山,可减少运输设备数量与能耗。但溜井建设和维护成本高,且要求矿岩性质适宜,避免大块矿岩堵塞溜井 。
(二)连续式开采工艺
1.采掘环节
轮斗铲:具备连续挖掘能力,生产规模大、效率高,主要用于开采松软矿岩,如露天煤矿。工作时,轮斗旋转连续挖掘矿岩,并通过胶带输送机输出。其斗容和挖掘速度决定生产能力,不同型号适配不同规模矿山 。
链斗铲:同样是连续挖掘设备,通过链斗循环运动挖掘矿岩。挖掘深度较大,在大型露天矿深部开采中应用较多。挖掘精度较高,对矿岩适应性较强,但设备结构复杂,维护成本高昂 。
水枪:利用高压水射流破碎矿岩,适用于开采松散、软质矿岩,如砂矿。开采效率高、成本较低,但耗水量大,对水资源供应和废水处理要求高 。
采砂船:专门用于水下砂矿或河滩砂矿开采,依据工作原理和结构形式分为链斗式、吸扬式等类型。链斗式采砂船靠链斗挖掘砂矿,吸扬式采砂船则通过泵吸方式将砂矿吸入船内。采砂船开采受水文条件影响显著,需在合适水域作业 。
2.运输环节
带式输送机:作为连续式开采工艺的核心运输设备,运输能力大、距离长、运行平稳且能耗低,可与采掘设备无缝对接,实现矿岩连续运输。其带宽、带速和输送角度等参数根据矿山生产能力和地形条件定制 。
运输排土桥:主要用于将剥离物运往排土场,集成了带式输送机和排土设备,可在较大范围内开展排土作业。适用于大型露天矿大规模剥离作业,能大幅提高排土效率、降低成本 。
悬臂排土机:与运输排土桥功能类似,用于排土作业。可将带式输送机运来的剥离物排卸到指定位置,悬臂可回转、升降,适应不同排土场地形和要求 。
管道运输:在输送高浓度矿浆等特殊情况下采用。具有运输成本低、占地少、不受地形限制等优点,但对输送物料性质和管道材质要求高,初期投资大 。
(三)半连续式开采工艺
1.采掘 - 破碎环节
先由机械铲、液压铲等间断式采掘设备将矿岩采装至运输设备(如汽车),再运送至破碎机。破碎机类型依据矿岩性质和产品粒度要求选择,常见的有颚式破碎机、圆锥破碎机、反击式破碎机等,将大块矿岩破碎为较小粒度,便于后续连续运输 。
2.运输环节
破碎后的矿岩通过带式输送机等连续运输设备运出采场。该工艺融合了间断式和连续式开采工艺的长处,既能应对较硬矿岩,又能发挥连续运输设备高效、低成本的优势。在大型露天金属矿山,因矿岩硬度大,采用半连续式开采工艺可显著提升开采效率、降低生产成本 。
二、按矿床赋存条件分类
(一)平缓矿床开采方法
1.倒堆采矿法
作业方式:利用机械铲或索斗铲将剥离物直接倒堆至前一采掘带的采空区,采矿工作面紧跟剥离工作面推进。该方法无需专门排土设备,工艺简单、成本低。但随着开采深度增加,倒堆难度加大,适用范围受限,一般适用于开采深度浅、矿体厚度小的平缓矿床 。
2.横运采矿法
作业方式:借助排土桥、悬臂排土机将剥离物垂直于工作线方向运往采空区。可实现大规模剥离和排土作业,适用于矿体走向长、开采宽度宽的平缓矿床。排土桥和悬臂排土机工作效率高,能快速完成剥离物运输和排卸,但设备投资大,对地形条件有一定要求 。
3.纵运采矿法
作业方式:剥离物沿工作线绕过端帮纵向运往采空区。运输线路相对简单,设备调配便捷,适用于矿体走向长度适中、开采宽度窄的平缓矿床。采用该方法时,需合理规划运输线路,保障剥离物运输顺畅高效 。
(二)倾斜矿床开采方法
1.组合台阶开采法
作业方式:将多个台阶组合成一个开采单元,在组合台阶上进行穿孔、爆破、采装和运输作业。通过合理设计组合台阶的高度、宽度和台阶坡面角等参数,可提高开采效率、降低成本。适用于倾斜角度大的矿床,能有效利用矿山空间资源,减少开采设备移动次数 。
2.横采掘带开采法
作业方式:采掘带垂直于矿体走向布置,采装设备沿采掘带横向推进。能充分发挥采装设备工作效率,便于组织生产。开采过程中,需重点规划运输线路,确保矿岩运输顺畅。适用于矿体走向长、倾角陡的矿床 。
3.分区分期开采法
作业方式:根据矿床地质条件、开采技术条件和经济因素,将矿区划分为多个开采区域,分期开采。先开采条件优越、经济效益高的区域,再逐步开采其他区域。可降低初期投资,提升矿山经济效益和抗风险能力。实施时,要做好各区域间的衔接过渡,保证矿山生产连续性。