2012年 3月 21日 矿物资源工程专业主干课程 1
第
十
二
章
露
天
矿
床
开
拓
第一节 公路开拓
第二节 平硐溜井开拓
第三节 斜坡提升机道开拓
第四节 开拓方法选择
第五节 掘沟工程
2012年 3月 21日 矿物资源工程专业主干课程 2
第
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二
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矿
床
开
拓
露天矿床开拓是开辟地面与各开采台阶、各开采台
阶之间的矿岩 运输通路,建立合理开发矿床的 运输系
统 。
如图所示。
露天矿床的开拓方
法主要有,公路开拓,
铁路开拓, 带式输送
机道开拓, 平硐溜井
开拓, 提升机道开拓
等。
图 12－ 1 某矿露天采矿场
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十
二
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拓
露天矿分 山坡露天矿 和 凹陷露天矿
图 12－ 2 山坡露天矿
图 12－ 3 凹陷露天矿
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公
路
开
拓
一、山坡露天矿开拓
山坡露天矿一般采用 直进式 和 回返式 坑线布线。
山坡露天矿的采剥作业是从采场的最高水平开始进
行，逐层向下； 而开拓坑线
从最低到最高开采台阶一次修
筑完成，随着开采水平下降,
上部开拓坑线逐渐废弃或消
失，矿岩运距随之缩短。 图 12－ 4 山坡露天矿公路
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二
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公
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拓
当采矿场地形为单侧山坡时，开拓坑线布置在采矿
场端帮开采境界外，如图所示。
图 12— 5 青山怀镁矿上部开拓系统图
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当露天采矿场地形为孤立山峰时，开拓坑线布置在
非工作山坡一侧，如图所示。
图 12— 6 某矿开拓系统图
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二、凹陷露天矿
凹陷露天矿的公路开拓坑线随开采台阶向下延伸而逐
渐形成。
凹陷露天矿的开拓坑线布置形式,
内部坑线开拓,开拓坑线布置在开采境内，如图
所示。
图 12— 8 外部坑线开拓
1 — 出入沟
2 — 露天开采境界
外部坑线开拓,开拓
坑线布置在开采境界外，
如图所示。
图 12— 7 内部坑线开拓
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公
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⒈ 固定坑线开拓
开拓坑线布置在开采境界内的最终边帮上，在该采矿
场整个开采过程中不再改变位置。
⑴ 开拓坑线布置
有 直进式, 回返式 和 螺旋式 。
尽量采用直进坑线与回返
坑线联合布线，以减少线路
的回头曲线数目。
图 12— 9 凹陷露天矿直进 — 回返抗线开拓
1— 出入沟； 2— 连接平台； 3— 露天采矿
场上部境界； 4— 露天采矿场底部境界图
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公
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螺旋坑线开拓：开拓坑线沿采矿场四周边帮盘旋布
置，如图所示。
图 12— 10 露天矿深部螺旋
坑线开拓系统图
1— 出入沟； 2— 连接平台
(2) 矿山工程发展程序
包括台阶的开采程
序、工作帮的推进和新
水平的开拓延深。
新水平准备包括
掘进出入沟、开段沟和为
下水平新水平准备掘沟而
进行的扩帮工作。
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图 12— 11 固定坑线开拓直进 — 回返布线时
矿山工程发展程序示意图
在露天矿最终边帮按所确定的出入沟位置、方向和坡
度，从地表 (台阶上部平盘 )向台阶下部平盘掘进倾斜出
入沟，达到下部平盘标高后，自出入沟的末端掘进水平
开段沟，以建立开采台阶的初始工作线。
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图 12— 12 螺旋坑线开拓矿山工程发展程序
1— 出入沟； 2— 开段沟； 3— 连接平台
沿采矿场最终边帮按所确定的出入沟位置、方向和坡
度从上水平向下水平掘进出入沟，自出入沟末端沿采矿
场边帮掘进开段沟，再从出入沟末端开始，以扇形推进
方式扩帮形成采剥工作线
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⒉ 移动坑线开拓
⑴ 坑线位置
出入沟一般多布置在采矿场内矿体上盘或下盘矿岩
接触带处。开采过程中,
出入沟随一侧工作帮推进
而移动，直到工作线推进
到最终开采境界，才在最
终边帮上固定下来。
图 12— l3 移动坑线开拓示意图
1— 位于工作帮上的移动坑线
2— 已固定在最终边帮上的坑线
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图 12— 14移动坑线开拓的 矿
山工程发展程序
⑵ 矿山工程发展程序
在采矿场内靠近矿体与围岩接触带的上盘或下盘从本
水平向下水平掘进出入沟、开段
沟。当开段沟掘进到一定长度后,
一边掘进开段沟，一边向开段沟
两侧扩帮分别形成剥采工作线。
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平
硐
溜
井
开
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平硐溜井开拓是利用地下井巷作为开拓坑道，建立
山坡露天矿场与地面间的运输联系，它是高山型矿床一
种经济有效
的开拓方法。
如图所示。
图 12—15 某铁矿平硐溜井开拓系统图
(a) 矿区平硐溜井布置图； (b) 矿区多溜井剖视图
1,2,3—垂直溜井； 4—斜溜井； 5—放矿硐室
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溜
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一、溜井开拓系统的类型
基本形式为 溜井 — 放矿硐室 — 平硐 系统。
二、平硐溜井布置
平硐溜井位置选择的原则,
1、采矿场内矿岩运输功小，放矿硐室至卸矿点运距短；
2、溜井和平巷掘进工程量小；
3、溜井穿过的岩层稳固，避免穿过软岩层、大断层、破
碎带、裂隙发育区和工程水文地质条件复杂的地段。
平硐的位置应与溜井位置同时确定。当平硐位于采
矿场底部以下时，要根据平硐顶板岩石特性、爆破的影
响，在露天采矿场底与平硐顶板间应保持一定的安全距
离。平硐口应设置在矿区洪水位以上且山坡岩层稳固不
易产生滑坡的地方。
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平
硐
溜
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三、溜井的生产管理
1、溜井降段
当溜井位于采矿场内时，随开采台阶下降溜井也要
随之降段，即将溜井上口降到相应的开采水平，每次降
段高度为一个台阶高度，以使降段后的溜井适应新水平
卸矿的需要。
① 分步降段方法；如图所示。
② 直接降段法；
③ 贮矿降段法。
图 12—16 溜井降段示意图
2、防止溜井堵塞
3、防止溜井跑矿
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斜
坡
提
升
机
道
开
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以较陡的斜坡提升机道建立工作面与地面卸矿点和废
石场之间的运输联系。
常用的斜坡提升机道有 箕斗提升 和 矿车提升 。
箕斗固定联接在提
升钢丝绳的端部，用提
升机控制往返运行于斜
坡轨道上。
图 12—17 某矿斜坡箕斗开拓
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斜
坡
提
升
机
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斜坡矿车开拓：矿车在工作面装载矿岩后，由机车
牵引至斜坡道车场，矿车被单个或成串挂至提升机钢丝
绳上，用提升机提升或下放至地面站，矿车脱离钢丝绳
后，再由机车牵引送至卸矿点或废石场卸载。
斜坡提升机道开拓与生产管理
1、机道倾角：箕斗提升一般可达 25° ～ 40° ；斜坡矿
车道一般小于 25°,最大可达 30° 。
2、机道位置选择；
3、斜坡上轨道平直、稳固，防止跑车；
4、生产安全管理；
5、配合其它运输设备、转载站使用。
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方
法
选
择
一、选择开拓方法的主要原则及其影响因素
⒈ 矿体埋藏的地质地形条件和矿岩性质。
⒉ 露天矿生产能力。
⒊ 基建工程量和基建期限。
⒋ 对矿石损失贫化的要求。
⒌ 矿床勘探程度及矿石储量的发展远景。
二、选择开拓方法的步骤
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掘
沟
工
程
一、掘沟方法
◆ 按运输方式，分为 汽车运
输掘沟, 铁路运输掘沟, 联
合运输掘沟 和 无运输掘沟 。
◆ 按装载方式，掘沟方法分为
平装车全段高掘沟, 上装车全
段高掘沟 和 分层掘沟 。
图 12—18 上装车分层掘沟
图 12—19 铁路平装车全段高掘沟
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图 12—21 汽车在沟内的调车方法
(a)—回返式调车
(b)—单折返线调车
(c)—双折返线调车
掘沟速度，主要取决于汽车在沟内的调车方法。
⒈ 汽车运输掘沟
采用平装车全段高掘沟方法，即在沟的全段高一次穿
孔爆破，汽车驶入沟内全段高一次装运。
图 12—20 钻孔布置
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2,无运输掘沟
无运输掘沟分为 倒堆掘沟 和 抛掷爆破掘沟,主要用于
山坡露天矿开掘单壁路堑。
⑴ 倒堆掘沟。如图所示，用挖掘机将沟内的岩石直接倾
置沟旁的山坡上。
图 12—22 倒堆掘沟
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工
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⑵ 定向抛掷爆破掘沟。如图所示。采用单侧抛掷爆破掘
沟和双侧定向抛掷爆破掘沟。
图 12—23 定向抛掷爆破掘沟
二、堑沟主要参数
露天矿的堑沟
有出入沟和开段沟。
包括 沟底宽度, 沟
深度, 沟帮坡面角,
沟的纵向坡度 和 沟的
长度 。
图 12—24 外部坑线开拓
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掘
沟
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1、沟底宽度。它取决于掘沟的运输方法、沟内线路数
目、岩石物理力学性质和采掘设备的规格等因素。
图 12—25 汽车在沟内
的调车方法
(a)—回返式调车
(b)—单折返线调车
（ 2）开段沟沟底宽度
如图所示。
⑴ 出入沟沟底最小宽度
如图所示。
图 12—26 开段沟的沟底深度
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⒉ 沟深度
凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟。出入沟
的深度值为零至台阶全高度；开段沟深度等于台阶全高
度。
山坡露天矿的出入沟和开段沟多为单壁堑沟。
如图所示。
⒊ 沟帮坡面角
取决于岩石的物理力学性质
和沟帮坡面保留时间和长短。
图 12—27 单壁沟横断面要素
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⒌ 沟的长度
出入沟是联系上、下水平的通路，其长度取决于台
阶高度和出入沟的纵向坡度，即
L=h/i
⒋ 沟的纵向坡度
出入沟的纵向坡度根据掘沟的运输设备类型、堑沟
的用途确定。开段沟一般是水平的，但有时为了排水的
需要而采用 3‰左右的纵向坡度。
图 12－ 28 出入沟坡长与坡度
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第一节 公路开拓
第二节 平硐溜井开拓
第三节 斜坡提升机道开拓
第四节 开拓方法选择
第五节 掘沟工程
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露天矿床开拓是开辟地面与各开采台阶、各开采台
阶之间的矿岩 运输通路,建立合理开发矿床的 运输系
统 。
如图所示。
露天矿床的开拓方
法主要有,公路开拓,
铁路开拓, 带式输送
机道开拓, 平硐溜井
开拓, 提升机道开拓
等。
图 12－ 1 某矿露天采矿场
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露天矿分 山坡露天矿 和 凹陷露天矿
图 12－ 2 山坡露天矿
图 12－ 3 凹陷露天矿
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一、山坡露天矿开拓
山坡露天矿一般采用 直进式 和 回返式 坑线布线。
山坡露天矿的采剥作业是从采场的最高水平开始进
行，逐层向下； 而开拓坑线
从最低到最高开采台阶一次修
筑完成，随着开采水平下降,
上部开拓坑线逐渐废弃或消
失，矿岩运距随之缩短。 图 12－ 4 山坡露天矿公路
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当采矿场地形为单侧山坡时，开拓坑线布置在采矿
场端帮开采境界外，如图所示。
图 12— 5 青山怀镁矿上部开拓系统图
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当露天采矿场地形为孤立山峰时，开拓坑线布置在
非工作山坡一侧，如图所示。
图 12— 6 某矿开拓系统图
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二、凹陷露天矿
凹陷露天矿的公路开拓坑线随开采台阶向下延伸而逐
渐形成。
凹陷露天矿的开拓坑线布置形式,
内部坑线开拓,开拓坑线布置在开采境内，如图
所示。
图 12— 8 外部坑线开拓
1 — 出入沟
2 — 露天开采境界
外部坑线开拓,开拓
坑线布置在开采境界外，
如图所示。
图 12— 7 内部坑线开拓
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⒈ 固定坑线开拓
开拓坑线布置在开采境界内的最终边帮上，在该采矿
场整个开采过程中不再改变位置。
⑴ 开拓坑线布置
有 直进式, 回返式 和 螺旋式 。
尽量采用直进坑线与回返
坑线联合布线，以减少线路
的回头曲线数目。
图 12— 9 凹陷露天矿直进 — 回返抗线开拓
1— 出入沟； 2— 连接平台； 3— 露天采矿
场上部境界； 4— 露天采矿场底部境界图
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螺旋坑线开拓：开拓坑线沿采矿场四周边帮盘旋布
置，如图所示。
图 12— 10 露天矿深部螺旋
坑线开拓系统图
1— 出入沟； 2— 连接平台
(2) 矿山工程发展程序
包括台阶的开采程
序、工作帮的推进和新
水平的开拓延深。
新水平准备包括
掘进出入沟、开段沟和为
下水平新水平准备掘沟而
进行的扩帮工作。
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图 12— 11 固定坑线开拓直进 — 回返布线时
矿山工程发展程序示意图
在露天矿最终边帮按所确定的出入沟位置、方向和坡
度，从地表 (台阶上部平盘 )向台阶下部平盘掘进倾斜出
入沟，达到下部平盘标高后，自出入沟的末端掘进水平
开段沟，以建立开采台阶的初始工作线。
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图 12— 12 螺旋坑线开拓矿山工程发展程序
1— 出入沟； 2— 开段沟； 3— 连接平台
沿采矿场最终边帮按所确定的出入沟位置、方向和坡
度从上水平向下水平掘进出入沟，自出入沟末端沿采矿
场边帮掘进开段沟，再从出入沟末端开始，以扇形推进
方式扩帮形成采剥工作线
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⒉ 移动坑线开拓
⑴ 坑线位置
出入沟一般多布置在采矿场内矿体上盘或下盘矿岩
接触带处。开采过程中,
出入沟随一侧工作帮推进
而移动，直到工作线推进
到最终开采境界，才在最
终边帮上固定下来。
图 12— l3 移动坑线开拓示意图
1— 位于工作帮上的移动坑线
2— 已固定在最终边帮上的坑线
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图 12— 14移动坑线开拓的 矿
山工程发展程序
⑵ 矿山工程发展程序
在采矿场内靠近矿体与围岩接触带的上盘或下盘从本
水平向下水平掘进出入沟、开段
沟。当开段沟掘进到一定长度后,
一边掘进开段沟，一边向开段沟
两侧扩帮分别形成剥采工作线。
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平
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平硐溜井开拓是利用地下井巷作为开拓坑道，建立
山坡露天矿场与地面间的运输联系，它是高山型矿床一
种经济有效
的开拓方法。
如图所示。
图 12—15 某铁矿平硐溜井开拓系统图
(a) 矿区平硐溜井布置图； (b) 矿区多溜井剖视图
1,2,3—垂直溜井； 4—斜溜井； 5—放矿硐室
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溜
井
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一、溜井开拓系统的类型
基本形式为 溜井 — 放矿硐室 — 平硐 系统。
二、平硐溜井布置
平硐溜井位置选择的原则,
1、采矿场内矿岩运输功小，放矿硐室至卸矿点运距短；
2、溜井和平巷掘进工程量小；
3、溜井穿过的岩层稳固，避免穿过软岩层、大断层、破
碎带、裂隙发育区和工程水文地质条件复杂的地段。
平硐的位置应与溜井位置同时确定。当平硐位于采
矿场底部以下时，要根据平硐顶板岩石特性、爆破的影
响，在露天采矿场底与平硐顶板间应保持一定的安全距
离。平硐口应设置在矿区洪水位以上且山坡岩层稳固不
易产生滑坡的地方。
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平
硐
溜
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三、溜井的生产管理
1、溜井降段
当溜井位于采矿场内时，随开采台阶下降溜井也要
随之降段，即将溜井上口降到相应的开采水平，每次降
段高度为一个台阶高度，以使降段后的溜井适应新水平
卸矿的需要。
① 分步降段方法；如图所示。
② 直接降段法；
③ 贮矿降段法。
图 12—16 溜井降段示意图
2、防止溜井堵塞
3、防止溜井跑矿
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斜
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提
升
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以较陡的斜坡提升机道建立工作面与地面卸矿点和废
石场之间的运输联系。
常用的斜坡提升机道有 箕斗提升 和 矿车提升 。
箕斗固定联接在提
升钢丝绳的端部，用提
升机控制往返运行于斜
坡轨道上。
图 12—17 某矿斜坡箕斗开拓
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斜
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升
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道
开
拓
斜坡矿车开拓：矿车在工作面装载矿岩后，由机车
牵引至斜坡道车场，矿车被单个或成串挂至提升机钢丝
绳上，用提升机提升或下放至地面站，矿车脱离钢丝绳
后，再由机车牵引送至卸矿点或废石场卸载。
斜坡提升机道开拓与生产管理
1、机道倾角：箕斗提升一般可达 25° ～ 40° ；斜坡矿
车道一般小于 25°,最大可达 30° 。
2、机道位置选择；
3、斜坡上轨道平直、稳固，防止跑车；
4、生产安全管理；
5、配合其它运输设备、转载站使用。
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方
法
选
择
一、选择开拓方法的主要原则及其影响因素
⒈ 矿体埋藏的地质地形条件和矿岩性质。
⒉ 露天矿生产能力。
⒊ 基建工程量和基建期限。
⒋ 对矿石损失贫化的要求。
⒌ 矿床勘探程度及矿石储量的发展远景。
二、选择开拓方法的步骤
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一、掘沟方法
◆ 按运输方式，分为 汽车运
输掘沟, 铁路运输掘沟, 联
合运输掘沟 和 无运输掘沟 。
◆ 按装载方式，掘沟方法分为
平装车全段高掘沟, 上装车全
段高掘沟 和 分层掘沟 。
图 12—18 上装车分层掘沟
图 12—19 铁路平装车全段高掘沟
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图 12—21 汽车在沟内的调车方法
(a)—回返式调车
(b)—单折返线调车
(c)—双折返线调车
掘沟速度，主要取决于汽车在沟内的调车方法。
⒈ 汽车运输掘沟
采用平装车全段高掘沟方法，即在沟的全段高一次穿
孔爆破，汽车驶入沟内全段高一次装运。
图 12—20 钻孔布置
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2,无运输掘沟
无运输掘沟分为 倒堆掘沟 和 抛掷爆破掘沟,主要用于
山坡露天矿开掘单壁路堑。
⑴ 倒堆掘沟。如图所示，用挖掘机将沟内的岩石直接倾
置沟旁的山坡上。
图 12—22 倒堆掘沟
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⑵ 定向抛掷爆破掘沟。如图所示。采用单侧抛掷爆破掘
沟和双侧定向抛掷爆破掘沟。
图 12—23 定向抛掷爆破掘沟
二、堑沟主要参数
露天矿的堑沟
有出入沟和开段沟。
包括 沟底宽度, 沟
深度, 沟帮坡面角,
沟的纵向坡度 和 沟的
长度 。
图 12—24 外部坑线开拓
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1、沟底宽度。它取决于掘沟的运输方法、沟内线路数
目、岩石物理力学性质和采掘设备的规格等因素。
图 12—25 汽车在沟内
的调车方法
(a)—回返式调车
(b)—单折返线调车
（ 2）开段沟沟底宽度
如图所示。
⑴ 出入沟沟底最小宽度
如图所示。
图 12—26 开段沟的沟底深度
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⒉ 沟深度
凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟。出入沟
的深度值为零至台阶全高度；开段沟深度等于台阶全高
度。
山坡露天矿的出入沟和开段沟多为单壁堑沟。
如图所示。
⒊ 沟帮坡面角
取决于岩石的物理力学性质
和沟帮坡面保留时间和长短。
图 12—27 单壁沟横断面要素
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⒌ 沟的长度
出入沟是联系上、下水平的通路，其长度取决于台
阶高度和出入沟的纵向坡度，即
L=h/i
⒋ 沟的纵向坡度
出入沟的纵向坡度根据掘沟的运输设备类型、堑沟
的用途确定。开段沟一般是水平的，但有时为了排水的
需要而采用 3‰左右的纵向坡度。
图 12－ 28 出入沟坡长与坡度
