露天矿山开采是借助于采矿、掘进和运输设备，从地表向下始终在敞开的环境中采取地壳中有用矿物的一项工程，主要由穿孔、爆破、采装、运输组成，这四项工作与露天矿山开采设备密不可分，是露天矿山开采工程的关键。同时，露天开采的成本主要由开采设备的损耗及油耗组成，因此开采设备的选择将对露天矿山开采的工艺过程、开采成本起着支配性作用。本文分享如何合理选择露天矿山开采设备。

1 设备选型顺序

露天矿山开采设备选型的过程一般是先选择合适的铲装设备，并确定与之配套的运输设备，然后选择穿孔设备，主体设备合理配套之后，再选择确定辅助设备。

2 装载设备的选型

2.1 挖掘机的选择

挖掘机的选择是个复杂的过程，但主要根据矿山采剥总量、矿岩物理机械性质、开采工艺和设备性能等条件确定，以充分发挥矿山生产设备的效率，各工艺环节生产设备之间应相互适应、配套合理。

是选择电铲还是液压铲挖掘机要仔细考量。当电力条件好，矿石种类少，不需要选别开采时应优先选择电铲。当适应矿山的挖掘机斗容大于10m?时，应选择电铲，斗容小于10m?应选择液压铲。

2.2 前装机的选择

前装机作为露天矿辅助设备时，不但要考虑额定载重量和牵引力等主要技术性能是否适应矿山生产复杂性的要求，而且要考虑作业项目的零散性对装载机效率的影响。当我们有配矿要求的时候，在破碎站附近设立堆场，配好的矿石从堆场至破碎站这段距离的运输一般由前装机完成，前装机大小的选择根据配矿量及运输距离来选择。

3 运输设备的选择

运输占据露天开采总成本的40％～60％，因此运输设备的选择非常重要。

露天矿采场运输设备的选择主要取决于开拓运输方式。矿岩运输距离较短时，首先考虑采用单一汽车运输方案；矿岩运输距离较长，是采用单一汽车运输还是联合开拓运输，必须通过技术经济比较综合确定。影响开拓运输方式选择的主要因素是矿山自然地质条件、开采技术条件、经济因素等。

当采用汽车运输时，需要考虑其与挖掘机的匹配问题，一般认为运距为1km时以2斗～4斗，运距为2km时候以3斗～5斗，运距为3km～5km时以4斗～6斗装满卡车的配合方案比较合适。

4 钻机的选择

钻机是容易被忽视的一种设备，因为穿孔费用在生产成本里占有比例小，但是钻机也是最容易实现自动化的露天开采设备。

牙轮钻机适用于各种硬度矿岩的钻孔作业，设计大中型矿山钻孔设备首先要考虑选用牙轮钻机。

对于矿岩中硬的中小型矿山以及有特殊要求，如打边坡欲裂孔、锚索孔，放水孔等选用潜孔钻机更为合适。

5 辅助设备的选择

辅助设备的选择根据主要生产设备而定，当主要设备大型化时，辅助设备也要相应提高规格。

履带推土机通过平整爆堆、清理表土层，道路建设等以支持铲装、运设备，偶尔也进行边坡修整。对于硬岩矿山，要求推土机的使用时间是挖掘机使用时间的20％～30％，设计过程中依照此原则经验，根据所选用的挖掘机和自卸汽车规格大小进行选择。通常自卸汽车载重量100t以上时，选择功率大于380kW的履带式推土机。

平地机的选择依据运输道路的长短以及行车密度来选取，运输道路长，行车密度大的矿山，我们应考虑选择更大功率的平地机，一般大型矿山应考虑功率大于198kW以上的平地机。

轮式推土机作为辅助设备的主要原因是其高机动性能以及有能力替代履带推土机和平地机的功用。可根据已选择的履带式推土机和平地机功率大小来选取，我们通常考虑其功率应大于已选定的平地机功率但小于已选定的履带式推土机功率。

露天矿山的设备发展正稳步向大型化、自动化、智能化、信息化方向发展，合理选择开采设备，有效降低开采成本，争取获得更大的利益。

露天采矿就是从敞露的采矿场采掘有用矿物。

机械开采：开采坚硬矿岩，以深孔爆破，机械采掘为获取矿石的主要手段。

1、封闭圈及露天矿山分类

封闭圈：露天采矿场地表的平面闭合曲线。

根据矿床埋藏的地形条件，依据露天开采境界地表封闭圈，可分为山坡露天矿和凹陷露天矿。

山坡露天矿----地表封闭圈以上；

凹陷露天矿----地表封闭圈以下。

2、露天矿山构成三要素

台阶：把矿岩划分成一定厚度的水平分层，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状。每个阶梯称为台阶，其高度成为台阶高度。

台阶坡面：台阶朝向采空区一侧的倾斜面。倾斜面与水平面所夹角称为台阶坡面角。

平台（平盘）：台阶的坡底线与坡顶线之间水平面上的空间。坡底线与坡顶线之间的宽度称为平台宽度，处在爆破、铲装和运输作业的平台称为工作平台；爆堆边沿至坡顶线之间的宽度称为工作平台高度；用于阻截滑落的岩石的平台称为安全（清扫）平台。

3、露天矿山的开采工艺

露天矿山的开采工艺相对简单，主要包括穿孔、爆破、采装运输、排岩。

接下来，我们就具体讲讲露天矿山的开采工艺。

一、穿孔工作

穿孔工作是露天矿山开采的首要工序，在整个露天开采过程中，穿孔费用约占其生产总费用的10%-15%。

1、潜孔钻机

潜孔钻机钻孔角度变化范围大，机械化程度高，减少了辅助作业时间，提高了钻机的作业率，而且潜孔钻机机动灵活，设备重量轻，投资费用低，特别是可以通过钻凿各种斜孔来控制矿石品位，能消除根底、减少大块，提高爆破质量。因此，潜孔钻机目前在国内外中小型矿山广泛使用，适用于中硬矿岩穿孔。

钻神智造ZML-120履带钻机

2、牙轮钻机

牙轮钻机是在旋转钻机的基础上发展起来的一种近代新型钻孔设备，具有穿孔效率高、作业成本低、机械化、自动化程度高等特点，适用于各种硬度的矿岩穿孔作业，目前，已成为世界各国露天矿普遍使用的穿孔设备。

3、凿岩台车

凿岩台车是随着采矿工业的发展而出现的一种新型凿岩作业设备。它是将一台或几台凿岩机连同自动推进器一起安装在特制的钻臂或台架上，并且有行走机构，使凿岩机作业实现机械化。

钻神智造DW551凿岩台车

二、爆破工作

爆破工作的目的是破碎坚硬的实体矿岩，为采装工作提供块度适宜的挖掘物。在露天开采的总费用中，爆破费约占15%-20%。

爆破质量的好坏，不仅直接影响采装、运输、粗碎等设备效率，而且影响矿山总成本。

1、浅孔爆破

浅孔爆破采用的炮孔直径较小，一般为30-75毫米左右，炮孔深度一般在5米以下，有时可达8米左右，如用凿岩台车钻孔，孔深还可增加。

浅孔爆破主要用于生产规模不大的露天矿或采石场、硐石、隧道掘凿、二次爆碎、新建露天矿山包处理、山坡露天单壁沟运输通路的形成及其它一些特殊爆破。

2、深孔爆破

深孔爆破就是用钻孔设备钻凿较深的钻孔，作为矿用炸药的装药空间的爆破方法。露天矿的深孔爆破主要以台阶的生产爆破为主。

深孔爆破的钻孔设备主要应用潜孔钻和牙轮钻。其钻孔可钻垂直深孔，也可钻倾斜炮孔。倾斜炮孔的装药较均匀，矿岩的爆破质量较好，为采装工作创造好的条件。

为减少地震效应和提高爆破质量，在一定条件下可采取大区微差爆破，炮孔中间隔装药或底部空气间隔装药等措施，以便降低爆破成本，取得较好的经济效益。

3、硐室爆破

硐室爆破是将比较多或大量炸药，装在爆破硐室巷道内进行爆破的方法。露天矿仅在基本建设时期和在特定条件下使用，采石场在有条件且在采矿需求量很大时采用。

4、多排孔微差爆破法

近年来，随着挖掘机斗容量和露天矿生产能力的急剧增加，要求露天矿的正常采掘爆破每次的爆破量也越来越多，为此，国内外的露天开采中广泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差挤压爆破等大规模的爆破方法。

多排孔微差爆破的优点：

一次爆破量大，减少爆破次数和避炮时间，提高采场设备的利用率，改善矿岩破碎质量，其大块率比单排孔爆破少40%-50%，提高穿孔设备效率约10%-15%，这是由于工作时间利用系数增加和穿孔设备和爆破后充区作业次数减少的缘故。提高采装、运输设备效率约10%-15%。

5、多排孔微差挤压爆破法

指工作面残留有爆堆情况下的多排孔微差爆破。碴堆的存在，为挤压创造了条件，一方面能延长爆破的有效作用时间，改善炸药能的利用和破碎效果；另一方面，能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。多排孔微差挤压爆破微差间隔时间比普通微差爆破大30％～50%为宜，我国露天矿常常用50～100ms。

多排孔微差挤压爆破的优点是：

（1）矿岩破碎效果更好。这主要是由于前面有渣堆阻挡，包括第一排在内的各排钻孔都可以增大装药量，并在渣堆的挤压下充分破碎；

（2）爆堆更集中。对于采用铁路运输的矿山，爆破前可以不拆道，从而提高采装、运输设备效率。

多排孔微差挤压爆破的缺点是：

炸药消耗量较大； 工作平台要求更宽，以便容纳碴堆； 爆堆高度较大，可能影响挖掘机作业的安全。

三、临近边坡的爆破措施

随着露天矿向下延深，边坡稳定问题日益突出。为了保护边坡，临近边坡的爆破要严格控制。根据国内外的经验，主要措施是采用微差爆破、预裂爆破和光面爆破。

1、采用微差爆破减少震动

微差爆破的主要作用之一是可以减少爆破的地震效应。为了充分发挥微差爆破的减震作用，关键是设法增加爆破的段数和控制微差间隔时间.

2、采用预裂爆破隔离边坡

临近边坡的预裂爆破，就是沿边坡界线钻凿一排较密的平行钻孔，每孔装入少量炸药，在采掘带未爆破之前先行起爆，从而获得一条有一定宽度并贯穿各钻孔的裂缝。由于有这条预裂缝将采掘带和边坡分离开来，随后采掘爆破的地震波在裂缝面上将产生较强的反射，使透过它的地震波大为减弱，从而保护了边坡。

3、采用光面爆破保护边坡

临近边坡的光面爆破，就是沿边界线钻凿一排较密的平行钻孔，孔内装入少量炸药，在采掘钻孔爆破之后再进行爆破，从而沿密集钻孔形成平行的岩壁。光面爆破不同于预裂爆破的地方主要在起爆时间上。光面炮孔的起爆要迟于前几排采掘钻孔，通常滞后50～75ms。

除此之外，还有一种措施是，控制最后几排钻孔的爆破。临近边坡的最后几排钻孔的药量、抵抗线都要减少，称之为“缓冲爆破”，可以减少钻孔爆破对边坡的破坏。

四、采装与运输

采装作业是使用装载机械将矿岩直接从地下或爆堆中挖掘出来，并装入运输机械的车厢内或直接卸到指定的地点。它是露天开采过程的中心环节，其他生产工艺如穿爆、运输等都是为采装而服务的。

主要采装设备：挖掘机、索斗铲、液压铲和轮胎式前装机。

在露天矿开采过程中，矿山运输的基本建设投资约占矿山基建总投资额的60％，运输成本和劳动量分别占矿石总成本和总劳动量的一半以上，由此可见运输在露天矿开采中的重要地位。

露天矿山运输方式：汽车运输、铁路运输、胶带运输、斜坡箕斗提升运输以及联合运输方式，其中自卸汽车运输最普遍。

采装与运输密不可分，两者相互影响、相互制约。目前采装运输工艺的发展趋势主要体现在采运设备的大型化，采装与运输环节的一体化与连续化，以及计算机自动化。

五、排岩

排岩是运输终端的作业，将剥离下的表土和废石运输到废石场进行排弃。

排岩工艺：铁路运输排岩、公路运输排岩、胶带运输排岩。

六、排土场

排土场（废石场）：堆放剥离物的场所，指矿山采矿排弃物集中排放的场所。

排土场根据堆置顺序可分为：单台阶排土场、覆盖式多台阶排土场、压坡脚式多台阶排土场。

排土场根据排土工艺主要分为：公路运输排土场、铁路运输排土场、胶带运输排土场和水力运输排土场。