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第四章 掘沟及新水平准备
4.1 掘沟工程
4.1.1 沟道的类型，断面形状及其规格
在露天开采中，为保持持续正常生产，需及时准备出新的工作水平，而新水平的准备工作包括掘进出入沟，开段沟和为下一水平掘沟进行的扩帮工作。不同掘进方法的选择,取决于它所采用的运输和装载方式。本露天矿采用汽车运输，电铲和汽车在一个水平上的平装车，采场又分为山坡部分和深凹部分，因此沟道类型有单壁沟和双壁沟。考虑本矿的实际因素，掘沟方式为：首先掘出入沟，然后掘开段沟，当开段沟掘完后开始扩帮。沟的主要要素包括沟底宽度、沟深度、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度。其中开段沟的位置和延深方向尽量接近矿体，以使基建剥离量最小并加快建设速度，尽量减少矿石贫化损失，缩短运距。
1.沟的延深方向 a．沿顶帮境界延深； b．沿矿体上盘延深； c．沿矿体下盘延深； d．沿底帮境界延深。 沟的四种延深方向见图4.1。
bd图4.1沟的延深方向
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此处选用方法b。其优点显而易见：初期剥岩量小以及见矿快，矿石损失贫化小。
2.沟底宽度
它取决于掘沟的运输方式，沟内线路数目，岩石物理性质和采掘设备规格。 （1）出入沟沟底最小底宽
汽车运输掘沟时,为了提高挖掘机的效率，选用用单折返式调车，沟底最小宽度为22米。
（2）开段沟沟底宽度
开段沟沟底宽度与掘沟方式,采掘运输设备规格,线路数目和布置及扩帮爆破的爆堆宽度有关,其沟底宽度同出入沟一样均为22米。
3. 出入沟和开段沟的深度
山坡露天矿的出入沟和开段沟均为单壁堑沟，凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟，出入沟深度值为零至台阶高度，即0～12米，开段沟深度等于台阶全高度，即12米。
4.沟帮坡面角
考虑本矿岩石的物理力学性质，沟帮坡面角保留时间长度，采用固定坑线开拓时，沟帮两侧坡面角均为70°。
5.沟的纵向坡度
根据掘沟的运输设备类型、堑沟的用途确定，露天矿山坡部分汽车运输矿岩为重车下坡，空车上坡，出入沟一般只有穿孔设备行走，出入沟的纵向坡度为8%，露天矿凹陷(深挖)部分汽车运输矿岩为重车上坡，空车下坡，出入沟主要为运输矿岩的通道，出入沟的纵向坡度为7%。开段沟一般为水平的，但为了排水需要可采用3‰左右的纵向坡度。
6.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 式中：
L——出入沟的长度，米； H——台阶高度，12米；
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i——出入沟的纵向坡度，山坡部分取6%，深凹部分取7%。 经计算：露天矿深凹部分的出入沟为172米。
开段沟长度与采用的采掘工艺开拓方法有关，应根据具体矿山条件确定。本矿选用台阶高12米，最小底宽22米，断面积为150m2左右，山坡部分的开段沟为单壁沟，示意图见图4.2，深凹部分为双壁沟，示意图见图4.3。
图4.2 单壁沟横断面图
图4.3 双壁沟横断面图
4.1.2 掘沟方法选择
考虑到沟道的类型及采用的运输设备类型和电铲类型及掘沟速度的要求，查考采矿设计手册（3）P68中的表，决定采用汽车运输全断面掘沟。 4.1.3 计算掘沟工程量和掘沟速度
1.掘沟工程量
（1）对于露天矿的深凹部分，出入沟和开段沟为双壁沟。 出入沟的工程量：
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h2?b1h?h2? V1????????b12?h?（4.1） ?????? 式
i?23?tg??tg??23?tg??式中：
V1——出入沟工程量,m3；
h——延深一个新水平的深度，12 m； i——出入沟平均坡度，6%； b1——出入沟沟底宽度，22 m； α——沟帮坡面角，取70°。 经计算：V1＝30623.2m3。 开段沟截面积：
S1=（2b2+2h×ctgα）×h/2
式中：
S1——开段沟截面积量，m2； b2——开段沟沟底宽度，22 m； h——延深一个新水平的深度，12 m； α——沟帮坡面角，取70°。
经计算：S1=（2×22+2×12×ctg70°）×12÷2
＝316.4 m2。
（2）对于露天矿的山坡部分，其开段沟和出入沟都为单壁沟。 出入沟的工程量： 2 V??b1???b1?2?2?i?h?????1?i??3tg????? ?式中：
V2——出入沟工程量；
??1ctg??ctg?=0.09；
?——地形坡度；
??arctg山坡最高标高?封闭圈标高最高标高与封闭圈投影距离?arctg1695?1668322.83?5.0；
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式
（4.2）