2012年 3月 21日 矿物资源工程专业主干课程
教学主要内容与要求
一、理解和掌握下列内容,
1,露天矿爆破方法和露天矿开采对爆破工作的要求；
2、露天矿临近边坡的控制爆破技术与方法；
3、掌握采掘工作面参数确定方法；
4、掌握影响废石场位置选择的主要因素；废石场的安全防护。
二、一般了解的内容,
1,穿孔设备的选型和数量确定方法；
2、采掘设备选型及其影响因素；
3、露天矿运输的方式、特点与基本要求；
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内 容 简 介
穿孔、爆破、采装、运输、排岩、复垦等工艺构成金属露天矿
开采的主要工艺。
图 10－ 1 穿孔作业
图 10－ 2台阶爆破作业
图 10－ 3 采装作业
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穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的块度。
穿孔爆破工艺是影响
露天矿生产的一个最重要
的工艺环节。
图 10－ 4 潜孔钻机钻孔
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一、穿孔工作
1、穿孔方法：机械钻孔、热力钻孔、化学钻孔、超声波钻孔及高
压水力钻孔等。
图 10－ 5 潜孔钻机钻孔
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机械穿孔法常用的设备有牙轮钻机、潜孔钻、钢绳冲击式钻机
以及凿岩台车。
2、穿孔设备
图 10－ 6 牙轮钻头
图 10－ 7 牙轮钻机
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图 10－ 8 潜孔钻机
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穿孔设备选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿
岩性质、作业条件等。
穿孔设备数量计算：主要取决于矿山的采剥总量、钻机效率,
工作制度。
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二、爆破工作
⒈ 露天矿爆破方法
⑴ 浅眼爆破法。
⑵ 深孔爆破法。根据起爆顺序和起爆时间的不同，又分为齐发爆
破、秒差爆破、微差爆破。
⑶ 大爆破 (或称硐室爆破法 ) 。
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图 10－ 9 台阶深孔爆破
图 10－ 10大爆破
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⒉ 露天开采对爆破工作的要求
⑴ 对爆破矿岩数量的要求
工作面每次爆破的矿岩量，至少能保证挖掘设备 5～ 10昼夜的
采装。
⑵ 对爆破质量的要求
① 大块率。超过允许块度的矿岩块称为大块。
大块总量与爆破总量的比率称为大块率。
允许块度 d的计算,
※ 按挖掘设备要求确定允许块度 d, d≤0.8E1/3
※ 按挖掘设备矿仓漏斗口或破碎设备要求确定允许块度 d,
d≤0.8A
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② 爆堆形状和尺寸
爆堆的形状和高度、宽度和松散度，对采装、运输工作都有很大
影响。
爆破后，台阶工作面的形状要
规整，不允许出现根底、伞岩等
凹凸不平的现象，如图所示。
图 10－ 11 爆破工作面根底、伞岩
1— 爆堆； 2— 根底； 3— 伞岩
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③ 爆破后冲
在新形成的台阶上部，产生新的裂隙，并出现了破碎矿岩的堆
积体，如图所示。
图 10－ 12 爆破后冲
1— 爆堆； 2— 上翻堆积体； 3— 裂隙
⑶ 对爆破安全的要求
爆破可能产生空气冲击波、
爆炸震动波，以及爆破飞石，
对露天矿的边坡、周围的建筑
物和构筑物、人员和设备等造
成危害。
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⑷ 对爆破经济上的要求
合理确定孔网参数，采用不同的炸药、装药结构、爆破方法和
起爆方式，以提高爆破效果、降低爆破成本。
⒊ 露天矿的生产爆破
即露天矿生产台阶的深孔爆破 。
⑴ 多排孔微差爆破
多排孔微差爆破，是指排数在
4排以上、孔深 >6m的微差爆破。
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※ 主要优点,
① — 次爆破量大；
② 改善爆破质量；
③ 提高穿孔设备利用率；
④ 提高采装、运输设备效率。
⑵ 多排孔微差挤压爆破
在台阶工作面前留有一定数量的碴体，并选用合理的微差间隔
时间和起爆顺序所进行的 — 种微差爆破。
挤压爆破的钻孔排数，至少应在 4排以上,如图所示。
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※ 主要优点,
①可以显著地增加岩石中爆炸应力，延长爆炸作用时间，改善炸
药能量的利用率和爆破效果；
②能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。
⒋ 露天矿临近边坡的控制爆破
⑴ 预裂爆破
沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密集的钻孔，在采掘带主
爆孔未爆之前先行起爆，从而炸出一条有一定宽度并贯穿各钻孔的
预裂缝。
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预裂缝吸收并反射地震波，从而降低地震效应，减少对边坡岩
体的破坏，提高边坡坡面的平整度，保护边坡的稳定性。
图 10－ 12 预裂爆破
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⑵ 光面爆破
光面爆破和预裂爆破基本相似，不同之处在于起爆的时间上。
光面爆破并不能反射或抑制采掘爆破的爆炸应力波。
图 10－ 13 光面爆破形成台阶坡面 图 10－ 14 光面爆破施工面
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⑶ 缓冲爆破
沿临近边坡界线布置若干排抵抗线和装药量都逐渐递减的缓冲孔，
组成能衰减地震效应的缓冲层，并在正常采掘爆破之后起爆。
图 10－ 15 电站边坡缓冲爆破 图 10－ 16 公路边坡缓冲爆破
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第
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艺
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工
艺
采装工艺, 指在露天采场中用设备和方法把处于原始状态或
经爆破破碎后的矿岩挖掘出来，并装入运输设备或直接倒卸至 —定
地点的作业。 如图所示。
改善采装工艺的关键，
是使采装设备的 选型 与采
装 工作面参数 互相适应、
主要作业设备和辅助作业
设备的良好 匹配 。
图 10－ 17 露天采场装运工艺
金属矿床露天开采使
用的采装设备多种多样。
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一、单斗挖掘机采装
⒈ 单斗挖掘机的结构
（ 1）电铲
电铲结构如图所示。
1—动臂； 2—推压机构；
3—斗柄； 4—铲斗；
5—开斗机构；
6—回转平台；
7—绷绳滑轮
8—绷绳； 9—天轮；
10—提升钢绳；
11—履带行走装置；
12—斗底门；
13—开斗电动机
图 10－ 18 电铲结构
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⑵ 液压铲
液压铲在动力装置和工作装置之间采用液压传动。
液压铲外形结构如图所示。
1—铲斗； 2—斗柄； 3—
铲斗油缸；
4—斗柄油缸； 5—动臂
油缸； 6—动臂
7—操纵系统； 8—回转
机构； 9—行走机构；
10—上部机构
图 10－ 19液压铲结构
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2．单斗挖掘机的工作参数
挖掘机主要工作参数是指 挖掘半径, 挖掘高度, 卸载
半径 和 卸载高度。 如图所示。
图 10—19 单斗挖掘机工作参数
★ 挖掘半径 RW── 挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿间的水
平距离。
最大挖掘半径 RWmax
站立水平挖掘半径 RWZ
最大挖掘高度时的挖掘半径 RW′
★ 挖掘高度 HW── 挖掘时铲斗齿
尖距站立水平的垂直高度。
最大挖掘高度 HWmax
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★ 卸载半径 Rx─卸裁时由挖掘机回转中心至铲斗中心的
水平距离。
最大卸载半径 Rxmax
★ 卸载高度 Hx── 铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立
水平的垂直距离。
最大卸载高度 Hxmax
★ 下挖深度 Hx·W─铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂
直距离。
上述工作参数随动臂倾角 α的调整而变更。
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3、采掘工作面参数
单斗挖掘机工作面参数主要有,台阶高度, 采区长
度, 采掘带宽度 和 工作平盘宽度 。
⑴ 台阶高度 h
图 10—20 原岩 (松软 ) 图 10—21 坚硬岩石
采掘工作面 采掘工作面
对台阶高度的要求：既要保证安全，又要有利于提高采
装效率 。
★ 平装车时的台阶
高度：一般要求
（台阶）爆堆高度
不大于挖掘机的最
大挖掘高度；但也
不应低于掘机推压
轴高度的 2/3
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★ 上装车时的台阶高度,
台阶高度以挖掘机最大卸载高度和最大卸载半径来确定。
图 10—22上装车时台阶高度确定
⑵ 采区长度 LC,划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫作
采区长度。如图所示。
图 10—23 采区长度
采区的最小长度应满足挖掘机正
常作业，至少应保证挖掘机有 5～ 10天
以上的装载量。
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⑶ 采掘带宽度 bC
图 10—24 原岩 (松软 )
采掘工作面
合理的采掘带宽应保持挖掘机向里侧回转角不大子
90°,向外侧的回转角不大于 30°,其变化范围为,
bc=(1～ 1.7)RWZ
⑷ 工作平盘宽度 B
最小工作平盘宽度 (Bmin)：布置
采掘运输设备和实现正常采装运输作
业所需的最小宽度。
工作平盘宽度主要取决于 爆堆
宽度, 运输设备规格, 动力管线的
配置方式 以及 作业的安全宽度 等。
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★ 汽车运输时最小工作平盘宽度，如图所示。
Bmin=b+c+d+e+f+g
★ 铁路运输时最小工作平盘宽度，如图所示。
Bmin=b+c1+d1+e1+f+g
图 10—25 汽车运输
最小工作平盘宽度
图 10—26 铁路运输
最小工作平盘宽度
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三、前装机采装
四、铲运机采装
前装机有可供更换的工
作部件达 30种左右，使之用
途更加广泛。
铲运机是一种兼具挖掘、运
输和翻卸功能的工程机械。
图 10－ 27 前装机
图 10－ 28 铲运机
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输
露天矿运输，是将露天采场的废石运至废石场，矿
石运至选矿厂或贮矿场，人员、材料运至工作地点。
在露天开采的矿
山中，矿山运输工序十
分重要，其基建投资额
约占总基建费用的 40～
60%。运输成本和工时
分别占矿石开采总成本
和总工时的一半以上。
图 10－ 29 露天矿采运现场
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一、公路 (汽车 )运输
⒈ 运输设备
在露天矿公路运输设备中，普遍采用各种载重量的 后卸式自卸
汽车。
矿用自卸汽车载重量与
挖掘机斗容必须保持一定的
比例关系。当运距在 1.0～
1.5km时，车箱与铲斗容积
比为 (4～ 6),1。
图 10－ 30 自卸汽车
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露天矿的公路与一般公路相比，具有特点，要求
公路结构简单，在一定服务期间内保持相当的坚固性
和耐磨性。
⒉ 公路分类与技术等级
露天矿公路按用
途可分为 生产型 和 运
营型 两类。生产型公
路又可分为 固定公路,
半固定公路 和 临时公
路 。
图 10－ 31 露天矿运输网
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⒊ 公路路基与路面结构
★ 露天矿公路干线的公路路基必须坚固、平整。
★ 路面宽度及路肩宽度，可根据不同规格的自卸汽车外形尺
寸从有关资料选取 。
★ 路面类型及结构对于自卸汽车作业的主要技术经济指标
具有重要影响。
路面类型一般可根据 矿岩运量 选择。
⒋ 公路的平面要素
公路由 直线段 和 曲线段 组成。
★ 线路平面包括下列要素：平曲线半径,
切线长度,曲线长度、曲线段超高,曲
线段加宽,回头曲线 等。 图 10－ 32 公路平面要素
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运
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5,工作面汽车入换
常用的入换方式有同向行车、回返行车和折返倒车。
如图所示。
图 10— 33 汽车在工作面入换方式
汽车在工作面的位置和入换，应当力求减小挖掘机
采装时的回转角并尽量缩短入换时间。
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6、道路通过能力与运输能力
道路通过能力取决于单位时间内通过线路一定地点
的最大汽车数量，它与 行车线数量, 路面质量与状态,
汽车运行速度 以及 安全行车间距 有关。
自卸汽车运输能力取决于汽车的 载重量, 运输周期
和 班工作时间的利用程度 等。
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这是一种连续运输方式，是实现露天矿生产连续化的重要环节。
其特点是物料以连续的货流沿固定线路移运。如图所示。
其主要优点是 生产能力大, 爬坡能力强, 劳动条件好, 能量消
耗少且易于自动控制 。
二、带式输送机运输
图 10－ 34 皮带运输机
输送机的主要部分 ──
胶带，既是牵引机构又是物料
运送机构。 如图所示。
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输
装载工作面的辅助设备, 带式输送机用于露天矿采
掘工作面运输时，根据矿岩种类和大块率等因素选用不
同的辅助设备。
图 10－ 35 破碎筛分给料皮带运输系统
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三、联合运输
指从露天采场工作面
的装载点到货流卸载点 (矿
石或废石场 )之间有两种以
上的运输方式。如图所示。
要实现联合运输，必
须设置 转载站,以便把
矿岩从一种运输工具转
载到另一种运输工具中。
图 10— 36 矿石从汽车向箕斗转载,
箕斗向料仓转载
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1、转载站
是实现汽车与铁路联合运输,汽车与箕斗联合运
输,汽车与带式输送机联合运输等联合运输的基础。
图 10— 37 汽车与带式输送机联合运输转载站
(a)— 筛分式转载站； (b)— 筛分破碎式转载站
1— 汽车 2— 固定式篦子筛 3— 料仓
4— 破碎机 5— 带式输送机
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2、溜井运输
按照溜井与露天采场境界的相对位置，可分为 内部溜
井 和 外部溜井运输 。
溜井由 井口,
井筒 及 放矿装置
组成。
图 10— 38 溜井结构
(a)— 内部垂直溜井
(b)— 带贮矿仓的内部垂直溜井
(c)— 外部倾斜溜井
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3、溜槽运输
溜槽运输一般用于山坡露天矿的自然斜坡上。
按坡角划分为 斜坡 （ 45° 以下）,陡坡 （ 45° ～
60° ）和 极陡坡
（ 60° ～ 80° ）
溜槽。
图 10— 39 露天矿溜槽
1—卸载平台；
2—衬壁式溜槽；
3—非衬壁式溜槽；
4—档土墙；
5—有装载设备的漏斗仓；
6—受料平面
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排
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排岩工作包括 废石场位置的选择, 排岩工作方法的选
择, 废石场的建设与发展, 废石场的稳固性与防护措
施, 废石场的污染控制 与 复垦 等内容。
废石场：接受排弃岩土的场地。
排岩工作：将岩土运送到废石场以一定方式堆放岩
土的作业。
按废石场与露天采场的相对位置，废石场可分为 内
部废石场 和 外部废石场 。
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作
一、废石场位置的选择
1、占地面积少，不占或少占农田；
2、安全；
3、排土运距短；
4、保护环境；
5、总容积应与露天矿总
剥岩量相适应 。
按剥离量所需的废石
场有效容量为,
C
SSH
Y K
KVV ??
图 10－ 40 废石场排土
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排
岩
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作
二、排岩工艺
排岩工艺可分为,汽车运输 — 推土机排岩, 铁路运
输 — 挖掘机排岩, 排土犁排岩, 前装机排岩, 胶带排
土机排岩 。
1、汽车运输 —推土机排岩
图 10— 41 汽车运输推土机废石场
图 10— 42 汽车在废石场卸载
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2、带式排土机排岩
图 10－ 43 带式排土系统
由 输送机 运来的剥离物，经 转载机 进入排土机里的
接收输送机,输送到 卸载输送机 后进行排岩,推土机 平
整场地。
带式输送机和排土
机向排弃方向跟进移设，
进行下排而形成下部排
岩台阶，每移动一个步
距，推进一个排岩带宽
度。
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三、废石场建设
1、废石场初始排土线的修筑
2、排土线的扩展
图 10— 44 铁路运输山
坡废石场初始排土线
图 10— 45 挖掘机修筑初始排土线
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四、废石场的安全防护与复垦
⒈ 废石场的稳定性与防护
★ 常见的失稳现象
是 滑坡 和 泥石流 。
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作
⑴ 废石场的滑坡与防护措施
★ 废石场的稳定性影响因素,
主要取决于废石场的 地形坡度,
排弃高度, 基底岩层构造及其
承压能力, 岩土性质 和 堆排顺
序 。
图 10—41 废石场滑坡类型
(a)—废石场内部的滑坡；
(b)—沿基底面的滑坡；
(c)—基底软弱层的滑动
★ 废石场的滑坡防护措施
① 要先清除表土及软岩层，
然后开挖成阶梯，以增强
基底表面的抗滑力。
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岩
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② 对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在基
底之上，并设置排水工程将地下水引出废石场；
③ 对倾斜度较大且光滑的岩石基底，可采用交叉式布点
爆破，以增加其表面粗糙度；
④ 用筑堤或其它疏导工程，拦截或疏引外部地表水不使
其进入废石场，防止在基底表面形成大量潜流，产生较
大的动水压力冲刷基底。
⑤ 调整排弃顺序，对于地形上陡下缓的废石场，宜先从
底部堆排或采取水平分段排弃，以保护废石场坡角的稳
定性。
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岩
工
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⑵ 废石场泥石流防护措施 废石场泥石流多与 滑
坡 相伴而生。有降
雨和地面沟谷流水
时，废石场坡面受
到冲刷，使滑坡迅
速转化为泥石流而
漫延。
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①泥石流的发生需具备三个基本条件,
★ 泥石流区含有丰富、松散的岩土来源；
★ 山坡地形陡峻并有较大的沟谷河床纵坡；
★ 泥石流区中上游有较大的汇水面积和充沛的水源。
② 可采取的预防措施是：挡、拦、引、蓄。
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岩
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作
⒉ 废石场对水质的污染与处理
污染因性质不同可分为 物理污染 和 化学污染 。
★ 物理污染 是由于化学性质不活泼的岩土颗粒或有机
物被水携带进入河流、蓄水池或农田之中，如果含有放
射性元素则污染危害更为严重。必须采取妥善的控制措
施，切断外流污染渠道。
★ 化学污染 大多产生酸性污水，其中硫化矿物是酸
水的重要来源。
对化学污染进行水质处理的方法有,
⑴ 中和法,
⑵ 蒸馏法,
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⑶ 逆渗透法,
⑷ 离子交换法,
⒊ 废石场的复垦
矿山土地复垦要因地制宜，根据 地区气候, 植物生长
环境, 经济地理条件 和 岩土的化学成份含酸程度,规划
复垦土地的使用方式，以便制定复垦执行计划。
★ 农业复垦：将土地恢复
供农业使用；
⑸ 冻结法,
⑹ 电渗析法,
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作
★ 林业复垦：恢复种植牧草和植被绿化，用于牧业生
产，恢复生态平衡；
★ 其他用途：将露天采
矿场改造成水库、人工
湖、养鱼池或尾矿池,
开辟风景旅游区，以及
恢复土地供建筑厂房使
用等。
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作
矿山土地复垦指标主要以土地复垦率表示，即
Kj=S/SP
式中,Kj —— 土地复垦率；
SP —— 被矿山占用和破坏的土地数量；
S —— 复垦后可被利用的土地数量。
废石场的复垦地点分为内部废石场 (即露天矿采空区 )
和外部废石场 (山坡或平地 )。复垦的基本过程可分为复
垦地点的 准备, 回填与平整 和 再植被 等三个阶段。
复垦方法应与 露天开采工艺 紧密结合协调进行，既能
满足矿山生产要求，又符合复垦需要，使企业效益和社
会效益最佳。
教学主要内容与要求
一、理解和掌握下列内容,
1,露天矿爆破方法和露天矿开采对爆破工作的要求；
2、露天矿临近边坡的控制爆破技术与方法；
3、掌握采掘工作面参数确定方法；
4、掌握影响废石场位置选择的主要因素；废石场的安全防护。
二、一般了解的内容,
1,穿孔设备的选型和数量确定方法；
2、采掘设备选型及其影响因素；
3、露天矿运输的方式、特点与基本要求；
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内 容 简 介
穿孔、爆破、采装、运输、排岩、复垦等工艺构成金属露天矿
开采的主要工艺。
图 10－ 1 穿孔作业
图 10－ 2台阶爆破作业
图 10－ 3 采装作业
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穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的块度。
穿孔爆破工艺是影响
露天矿生产的一个最重要
的工艺环节。
图 10－ 4 潜孔钻机钻孔
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一、穿孔工作
1、穿孔方法：机械钻孔、热力钻孔、化学钻孔、超声波钻孔及高
压水力钻孔等。
图 10－ 5 潜孔钻机钻孔
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机械穿孔法常用的设备有牙轮钻机、潜孔钻、钢绳冲击式钻机
以及凿岩台车。
2、穿孔设备
图 10－ 6 牙轮钻头
图 10－ 7 牙轮钻机
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图 10－ 8 潜孔钻机
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穿孔设备选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿
岩性质、作业条件等。
穿孔设备数量计算：主要取决于矿山的采剥总量、钻机效率,
工作制度。
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二、爆破工作
⒈ 露天矿爆破方法
⑴ 浅眼爆破法。
⑵ 深孔爆破法。根据起爆顺序和起爆时间的不同，又分为齐发爆
破、秒差爆破、微差爆破。
⑶ 大爆破 (或称硐室爆破法 ) 。
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图 10－ 9 台阶深孔爆破
图 10－ 10大爆破
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⒉ 露天开采对爆破工作的要求
⑴ 对爆破矿岩数量的要求
工作面每次爆破的矿岩量，至少能保证挖掘设备 5～ 10昼夜的
采装。
⑵ 对爆破质量的要求
① 大块率。超过允许块度的矿岩块称为大块。
大块总量与爆破总量的比率称为大块率。
允许块度 d的计算,
※ 按挖掘设备要求确定允许块度 d, d≤0.8E1/3
※ 按挖掘设备矿仓漏斗口或破碎设备要求确定允许块度 d,
d≤0.8A
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② 爆堆形状和尺寸
爆堆的形状和高度、宽度和松散度，对采装、运输工作都有很大
影响。
爆破后，台阶工作面的形状要
规整，不允许出现根底、伞岩等
凹凸不平的现象，如图所示。
图 10－ 11 爆破工作面根底、伞岩
1— 爆堆； 2— 根底； 3— 伞岩
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③ 爆破后冲
在新形成的台阶上部，产生新的裂隙，并出现了破碎矿岩的堆
积体，如图所示。
图 10－ 12 爆破后冲
1— 爆堆； 2— 上翻堆积体； 3— 裂隙
⑶ 对爆破安全的要求
爆破可能产生空气冲击波、
爆炸震动波，以及爆破飞石，
对露天矿的边坡、周围的建筑
物和构筑物、人员和设备等造
成危害。
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⑷ 对爆破经济上的要求
合理确定孔网参数，采用不同的炸药、装药结构、爆破方法和
起爆方式，以提高爆破效果、降低爆破成本。
⒊ 露天矿的生产爆破
即露天矿生产台阶的深孔爆破 。
⑴ 多排孔微差爆破
多排孔微差爆破，是指排数在
4排以上、孔深 >6m的微差爆破。
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※ 主要优点,
① — 次爆破量大；
② 改善爆破质量；
③ 提高穿孔设备利用率；
④ 提高采装、运输设备效率。
⑵ 多排孔微差挤压爆破
在台阶工作面前留有一定数量的碴体，并选用合理的微差间隔
时间和起爆顺序所进行的 — 种微差爆破。
挤压爆破的钻孔排数，至少应在 4排以上,如图所示。
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※ 主要优点,
①可以显著地增加岩石中爆炸应力，延长爆炸作用时间，改善炸
药能量的利用率和爆破效果；
②能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。
⒋ 露天矿临近边坡的控制爆破
⑴ 预裂爆破
沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密集的钻孔，在采掘带主
爆孔未爆之前先行起爆，从而炸出一条有一定宽度并贯穿各钻孔的
预裂缝。
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预裂缝吸收并反射地震波，从而降低地震效应，减少对边坡岩
体的破坏，提高边坡坡面的平整度，保护边坡的稳定性。
图 10－ 12 预裂爆破
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⑵ 光面爆破
光面爆破和预裂爆破基本相似，不同之处在于起爆的时间上。
光面爆破并不能反射或抑制采掘爆破的爆炸应力波。
图 10－ 13 光面爆破形成台阶坡面 图 10－ 14 光面爆破施工面
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⑶ 缓冲爆破
沿临近边坡界线布置若干排抵抗线和装药量都逐渐递减的缓冲孔，
组成能衰减地震效应的缓冲层，并在正常采掘爆破之后起爆。
图 10－ 15 电站边坡缓冲爆破 图 10－ 16 公路边坡缓冲爆破
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采装工艺, 指在露天采场中用设备和方法把处于原始状态或
经爆破破碎后的矿岩挖掘出来，并装入运输设备或直接倒卸至 —定
地点的作业。 如图所示。
改善采装工艺的关键，
是使采装设备的 选型 与采
装 工作面参数 互相适应、
主要作业设备和辅助作业
设备的良好 匹配 。
图 10－ 17 露天采场装运工艺
金属矿床露天开采使
用的采装设备多种多样。
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一、单斗挖掘机采装
⒈ 单斗挖掘机的结构
（ 1）电铲
电铲结构如图所示。
1—动臂； 2—推压机构；
3—斗柄； 4—铲斗；
5—开斗机构；
6—回转平台；
7—绷绳滑轮
8—绷绳； 9—天轮；
10—提升钢绳；
11—履带行走装置；
12—斗底门；
13—开斗电动机
图 10－ 18 电铲结构
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⑵ 液压铲
液压铲在动力装置和工作装置之间采用液压传动。
液压铲外形结构如图所示。
1—铲斗； 2—斗柄； 3—
铲斗油缸；
4—斗柄油缸； 5—动臂
油缸； 6—动臂
7—操纵系统； 8—回转
机构； 9—行走机构；
10—上部机构
图 10－ 19液压铲结构
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2．单斗挖掘机的工作参数
挖掘机主要工作参数是指 挖掘半径, 挖掘高度, 卸载
半径 和 卸载高度。 如图所示。
图 10—19 单斗挖掘机工作参数
★ 挖掘半径 RW── 挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿间的水
平距离。
最大挖掘半径 RWmax
站立水平挖掘半径 RWZ
最大挖掘高度时的挖掘半径 RW′
★ 挖掘高度 HW── 挖掘时铲斗齿
尖距站立水平的垂直高度。
最大挖掘高度 HWmax
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★ 卸载半径 Rx─卸裁时由挖掘机回转中心至铲斗中心的
水平距离。
最大卸载半径 Rxmax
★ 卸载高度 Hx── 铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立
水平的垂直距离。
最大卸载高度 Hxmax
★ 下挖深度 Hx·W─铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂
直距离。
上述工作参数随动臂倾角 α的调整而变更。
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3、采掘工作面参数
单斗挖掘机工作面参数主要有,台阶高度, 采区长
度, 采掘带宽度 和 工作平盘宽度 。
⑴ 台阶高度 h
图 10—20 原岩 (松软 ) 图 10—21 坚硬岩石
采掘工作面 采掘工作面
对台阶高度的要求：既要保证安全，又要有利于提高采
装效率 。
★ 平装车时的台阶
高度：一般要求
（台阶）爆堆高度
不大于挖掘机的最
大挖掘高度；但也
不应低于掘机推压
轴高度的 2/3
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★ 上装车时的台阶高度,
台阶高度以挖掘机最大卸载高度和最大卸载半径来确定。
图 10—22上装车时台阶高度确定
⑵ 采区长度 LC,划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫作
采区长度。如图所示。
图 10—23 采区长度
采区的最小长度应满足挖掘机正
常作业，至少应保证挖掘机有 5～ 10天
以上的装载量。
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⑶ 采掘带宽度 bC
图 10—24 原岩 (松软 )
采掘工作面
合理的采掘带宽应保持挖掘机向里侧回转角不大子
90°,向外侧的回转角不大于 30°,其变化范围为,
bc=(1～ 1.7)RWZ
⑷ 工作平盘宽度 B
最小工作平盘宽度 (Bmin)：布置
采掘运输设备和实现正常采装运输作
业所需的最小宽度。
工作平盘宽度主要取决于 爆堆
宽度, 运输设备规格, 动力管线的
配置方式 以及 作业的安全宽度 等。
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★ 汽车运输时最小工作平盘宽度，如图所示。
Bmin=b+c+d+e+f+g
★ 铁路运输时最小工作平盘宽度，如图所示。
Bmin=b+c1+d1+e1+f+g
图 10—25 汽车运输
最小工作平盘宽度
图 10—26 铁路运输
最小工作平盘宽度
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三、前装机采装
四、铲运机采装
前装机有可供更换的工
作部件达 30种左右，使之用
途更加广泛。
铲运机是一种兼具挖掘、运
输和翻卸功能的工程机械。
图 10－ 27 前装机
图 10－ 28 铲运机
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露天矿运输，是将露天采场的废石运至废石场，矿
石运至选矿厂或贮矿场，人员、材料运至工作地点。
在露天开采的矿
山中，矿山运输工序十
分重要，其基建投资额
约占总基建费用的 40～
60%。运输成本和工时
分别占矿石开采总成本
和总工时的一半以上。
图 10－ 29 露天矿采运现场
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一、公路 (汽车 )运输
⒈ 运输设备
在露天矿公路运输设备中，普遍采用各种载重量的 后卸式自卸
汽车。
矿用自卸汽车载重量与
挖掘机斗容必须保持一定的
比例关系。当运距在 1.0～
1.5km时，车箱与铲斗容积
比为 (4～ 6),1。
图 10－ 30 自卸汽车
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露天矿的公路与一般公路相比，具有特点，要求
公路结构简单，在一定服务期间内保持相当的坚固性
和耐磨性。
⒉ 公路分类与技术等级
露天矿公路按用
途可分为 生产型 和 运
营型 两类。生产型公
路又可分为 固定公路,
半固定公路 和 临时公
路 。
图 10－ 31 露天矿运输网
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⒊ 公路路基与路面结构
★ 露天矿公路干线的公路路基必须坚固、平整。
★ 路面宽度及路肩宽度，可根据不同规格的自卸汽车外形尺
寸从有关资料选取 。
★ 路面类型及结构对于自卸汽车作业的主要技术经济指标
具有重要影响。
路面类型一般可根据 矿岩运量 选择。
⒋ 公路的平面要素
公路由 直线段 和 曲线段 组成。
★ 线路平面包括下列要素：平曲线半径,
切线长度,曲线长度、曲线段超高,曲
线段加宽,回头曲线 等。 图 10－ 32 公路平面要素
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5,工作面汽车入换
常用的入换方式有同向行车、回返行车和折返倒车。
如图所示。
图 10— 33 汽车在工作面入换方式
汽车在工作面的位置和入换，应当力求减小挖掘机
采装时的回转角并尽量缩短入换时间。
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6、道路通过能力与运输能力
道路通过能力取决于单位时间内通过线路一定地点
的最大汽车数量，它与 行车线数量, 路面质量与状态,
汽车运行速度 以及 安全行车间距 有关。
自卸汽车运输能力取决于汽车的 载重量, 运输周期
和 班工作时间的利用程度 等。
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输
这是一种连续运输方式，是实现露天矿生产连续化的重要环节。
其特点是物料以连续的货流沿固定线路移运。如图所示。
其主要优点是 生产能力大, 爬坡能力强, 劳动条件好, 能量消
耗少且易于自动控制 。
二、带式输送机运输
图 10－ 34 皮带运输机
输送机的主要部分 ──
胶带，既是牵引机构又是物料
运送机构。 如图所示。
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装载工作面的辅助设备, 带式输送机用于露天矿采
掘工作面运输时，根据矿岩种类和大块率等因素选用不
同的辅助设备。
图 10－ 35 破碎筛分给料皮带运输系统
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三、联合运输
指从露天采场工作面
的装载点到货流卸载点 (矿
石或废石场 )之间有两种以
上的运输方式。如图所示。
要实现联合运输，必
须设置 转载站,以便把
矿岩从一种运输工具转
载到另一种运输工具中。
图 10— 36 矿石从汽车向箕斗转载,
箕斗向料仓转载
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1、转载站
是实现汽车与铁路联合运输,汽车与箕斗联合运
输,汽车与带式输送机联合运输等联合运输的基础。
图 10— 37 汽车与带式输送机联合运输转载站
(a)— 筛分式转载站； (b)— 筛分破碎式转载站
1— 汽车 2— 固定式篦子筛 3— 料仓
4— 破碎机 5— 带式输送机
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2、溜井运输
按照溜井与露天采场境界的相对位置，可分为 内部溜
井 和 外部溜井运输 。
溜井由 井口,
井筒 及 放矿装置
组成。
图 10— 38 溜井结构
(a)— 内部垂直溜井
(b)— 带贮矿仓的内部垂直溜井
(c)— 外部倾斜溜井
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3、溜槽运输
溜槽运输一般用于山坡露天矿的自然斜坡上。
按坡角划分为 斜坡 （ 45° 以下）,陡坡 （ 45° ～
60° ）和 极陡坡
（ 60° ～ 80° ）
溜槽。
图 10— 39 露天矿溜槽
1—卸载平台；
2—衬壁式溜槽；
3—非衬壁式溜槽；
4—档土墙；
5—有装载设备的漏斗仓；
6—受料平面
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排
岩
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作
排岩工作包括 废石场位置的选择, 排岩工作方法的选
择, 废石场的建设与发展, 废石场的稳固性与防护措
施, 废石场的污染控制 与 复垦 等内容。
废石场：接受排弃岩土的场地。
排岩工作：将岩土运送到废石场以一定方式堆放岩
土的作业。
按废石场与露天采场的相对位置，废石场可分为 内
部废石场 和 外部废石场 。
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作
一、废石场位置的选择
1、占地面积少，不占或少占农田；
2、安全；
3、排土运距短；
4、保护环境；
5、总容积应与露天矿总
剥岩量相适应 。
按剥离量所需的废石
场有效容量为,
C
SSH
Y K
KVV ??
图 10－ 40 废石场排土
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二、排岩工艺
排岩工艺可分为,汽车运输 — 推土机排岩, 铁路运
输 — 挖掘机排岩, 排土犁排岩, 前装机排岩, 胶带排
土机排岩 。
1、汽车运输 —推土机排岩
图 10— 41 汽车运输推土机废石场
图 10— 42 汽车在废石场卸载
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2、带式排土机排岩
图 10－ 43 带式排土系统
由 输送机 运来的剥离物，经 转载机 进入排土机里的
接收输送机,输送到 卸载输送机 后进行排岩,推土机 平
整场地。
带式输送机和排土
机向排弃方向跟进移设，
进行下排而形成下部排
岩台阶，每移动一个步
距，推进一个排岩带宽
度。
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三、废石场建设
1、废石场初始排土线的修筑
2、排土线的扩展
图 10— 44 铁路运输山
坡废石场初始排土线
图 10— 45 挖掘机修筑初始排土线
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四、废石场的安全防护与复垦
⒈ 废石场的稳定性与防护
★ 常见的失稳现象
是 滑坡 和 泥石流 。
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⑴ 废石场的滑坡与防护措施
★ 废石场的稳定性影响因素,
主要取决于废石场的 地形坡度,
排弃高度, 基底岩层构造及其
承压能力, 岩土性质 和 堆排顺
序 。
图 10—41 废石场滑坡类型
(a)—废石场内部的滑坡；
(b)—沿基底面的滑坡；
(c)—基底软弱层的滑动
★ 废石场的滑坡防护措施
① 要先清除表土及软岩层，
然后开挖成阶梯，以增强
基底表面的抗滑力。
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② 对含水的潮湿基底，应将不易风化的剥离物堆排在基
底之上，并设置排水工程将地下水引出废石场；
③ 对倾斜度较大且光滑的岩石基底，可采用交叉式布点
爆破，以增加其表面粗糙度；
④ 用筑堤或其它疏导工程，拦截或疏引外部地表水不使
其进入废石场，防止在基底表面形成大量潜流，产生较
大的动水压力冲刷基底。
⑤ 调整排弃顺序，对于地形上陡下缓的废石场，宜先从
底部堆排或采取水平分段排弃，以保护废石场坡角的稳
定性。
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⑵ 废石场泥石流防护措施 废石场泥石流多与 滑
坡 相伴而生。有降
雨和地面沟谷流水
时，废石场坡面受
到冲刷，使滑坡迅
速转化为泥石流而
漫延。
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①泥石流的发生需具备三个基本条件,
★ 泥石流区含有丰富、松散的岩土来源；
★ 山坡地形陡峻并有较大的沟谷河床纵坡；
★ 泥石流区中上游有较大的汇水面积和充沛的水源。
② 可采取的预防措施是：挡、拦、引、蓄。
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⒉ 废石场对水质的污染与处理
污染因性质不同可分为 物理污染 和 化学污染 。
★ 物理污染 是由于化学性质不活泼的岩土颗粒或有机
物被水携带进入河流、蓄水池或农田之中，如果含有放
射性元素则污染危害更为严重。必须采取妥善的控制措
施，切断外流污染渠道。
★ 化学污染 大多产生酸性污水，其中硫化矿物是酸
水的重要来源。
对化学污染进行水质处理的方法有,
⑴ 中和法,
⑵ 蒸馏法,
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⑶ 逆渗透法,
⑷ 离子交换法,
⒊ 废石场的复垦
矿山土地复垦要因地制宜，根据 地区气候, 植物生长
环境, 经济地理条件 和 岩土的化学成份含酸程度,规划
复垦土地的使用方式，以便制定复垦执行计划。
★ 农业复垦：将土地恢复
供农业使用；
⑸ 冻结法,
⑹ 电渗析法,
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★ 林业复垦：恢复种植牧草和植被绿化，用于牧业生
产，恢复生态平衡；
★ 其他用途：将露天采
矿场改造成水库、人工
湖、养鱼池或尾矿池,
开辟风景旅游区，以及
恢复土地供建筑厂房使
用等。
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矿山土地复垦指标主要以土地复垦率表示，即
Kj=S/SP
式中,Kj —— 土地复垦率；
SP —— 被矿山占用和破坏的土地数量；
S —— 复垦后可被利用的土地数量。
废石场的复垦地点分为内部废石场 (即露天矿采空区 )
和外部废石场 (山坡或平地 )。复垦的基本过程可分为复
垦地点的 准备, 回填与平整 和 再植被 等三个阶段。
复垦方法应与 露天开采工艺 紧密结合协调进行，既能
满足矿山生产要求，又符合复垦需要，使企业效益和社
会效益最佳。
