第二十一章露天开采概述露天开采就是采掘空间直接敞露于地表，为了采煤需剥离煤层上覆及其四周的土岩。因此，采场内建立的露天沟道线路系统除担负着煤炭运输外，还需将比煤量多几倍的土岩运往指定的排土场。所以，露天开采是采煤和剥离两部分作业的总称。一、生产工艺环节露天开采工艺环节分主要生产环节和辅助生产环节两类。(一)主要生产环节(1)煤岩预先松碎采掘设备的切割力是有限度的，除软岩可以直接采掘外，对中硬以上的煤岩必须进行预先松碎后方能采掘。(2)采装利用采掘设备将工作面煤岩铲挖出来，并装人运输设备(汽车、铁道、车辆、输送机)的过程。(3)运输采掘设备将煤岩装入运输设备后，煤被运至卸煤站或选煤厂，土岩运往指定的排土场；(4)排土和卸煤土岩按一定程序有计划地排弃在规定的排土场内，煤被卸至选煤厂或卸煤站。(二)辆助环节辅助环节包括；①动力供应；⑦疏于及防排水；⑤设备维修：①线路修筑、移设和维修；⑤滑坡清理及防治等。二、露天开采的采场要素及开采工艺分类1.台阶在开采过程中，露天矿往往被划分为若干具有一定高度的水平分层，这种分层被称为“台阶”，见图21-1所示。台阶要素包括：台阶上部水平面，即上盘、下盘；朝向采空区的倾斜面，即坡面和台阶高度h，台阶坡面角α等。台阶的位置往往用它的下盘标高来表示，如+100m水平，+115水平。图21-1台阶要素图2.露天矿场要素露天开采境界露天开采终了时的空间状态。它包括开采终了时的地面境界AB、边帮AC、BD和底部境界线CD(图21—2)。图21-2露天采场构成要素(2)边帮由采场四周坡面及平台组合成的表面总体。其中包括：①工作帮（图21-2中的GE）：由工作面台阶所组成，正在进行开采的边帮或一部分。②非工作帮（图21-2中的AG、BF）：：由非工作面台阶所组成的边帮。(3)边帮角①工作边帮角（图21-2中的φ）：工作帮最上台阶和最下台阶坡底线形成的假想平面与水平面的夹角。②最终边帮角（图21-2中的β、γ）：露天矿场终了时，最上台阶坡顶线和最下台阶坡底线组合成的假想平面与水平面的夹角。3.开拓与开采要素出入沟：建立采场与地表运输通道的露天沟道。开段沟：开掘某标高采掘工作面的沟道。开采程序：采场内土岩的剥离和采煤工程，在空间和时间上合理配合的发展顺序。三、露天开采的优缺点露天开采与地下开采相比较，有以下优缺点：(1)矿山生产规模大山西平朔安太堡露天矿年产原煤15.00Mt。黑岱沟、霍林河、元宝山和伊敏河露天煤矿计划规模为5.00—12.00Mt/a。国外已有规模达50.00Mt/a的露天煤矿，年剥离量可达1亿到3亿m3。(2)劳动效率高1996年霍林河南露天煤矿原煤全员效率达19t/工；平朔安太堡露天煤矿全员效率36.6t/工。(3)生产成本低露天开采成本的高低与所选择的工艺、煤岩运距、开采单位煤量所需剥离的土岩数量等有关。但与地采相比是低的。世界露天采煤成本约为地下开采采煤成本的二分之一。(4)资源采出率高一般可达90％以上，还可对伴生矿产综合开发。(5)作业空间不受限制露天矿由于开采后形成的是敞露空间，可以选用大型或特大型的设备，因而开采强度较大。(6)木材、电力消耗少。(7)建设速度快，产量有保证，生产安全，劳动条件较好。(8)占用土地多，污染环境露大开采后的复田作业需花费相当数量的时间与资金。(9)受气候影响大严寒、风雪、酷暑、暴雨等会影响生产。(10)对矿床赋存条件要求严格露天开采范围受到经济条件限制，因此覆盖层太厚或埋藏较深的煤层尚不能用露天开采法。露天开采的主要工艺过程露天开采工艺方法，根据采掘、运输、排土三个主要生产环节所采用的开采机械设备的工作特点，可以划分为三种类型：间断式开采工艺、连续式开采工艺、半连续式开采工艺。下面重点介绍我国露天煤矿采用较多的间断作业工艺方式。一、煤岩预先破碎露天矿广泛采用的预先松碎方法是穿孔爆破。(一)穿孔穿孔用穿孔机完成，穿孔机有冲击式和回转式两类。1．钢绳冲击式钻机钢绳冲击式钻机是我国露天煤矿中的主要穿孔设备，它的工作原理如图21—3所示。2．潜孔钻机它是一种风动冲击式钻机。工作时将冲击器和钻头一起潜入钻孔，压缩空气经钻杆送入冲击器冲击钻头，孔底岩粉由压气排出孔外。图21-4KQ-200型潜孔钻机3.牙轮钻机它是一种回转钻机。工作时借助推压提升机构向钻头施加高钻压和扭矩，将煤者在静压、少量冲击和剪切作用下破碎，岩渣通过压缩空气吹出孔外。图21-5KY-310钻机示意图(二)爆破爆破工作是将煤岩从整体中分离下来，并按一定块度和工程要求堆积成一定的几何形体。爆破用炸药主要应用以硝酸铵为主加适量可燃剂组成的干爆炸剂和以硝酸铵水溶液为