毕业设计（论文）-后补连露天煤矿和东升庙地下多金属硫铁矿设计.doc

69内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）摘 要本次毕业设计由两部分组成：后补连露天煤矿和东升庙地下多金属硫铁矿。1、后补连露天煤矿：包括露天矿合理帮破角的确定，圈定露天天采境界，确定采场内采煤量和总剥岩量。结合矿山发展和实际，选用公路运输，单斗电铲-汽车工艺，工作帮移动坑线开拓系统。另外，对开采参数与程序，掘沟，生产能力，均衡生产剥采比，爆破工程，采装工艺，排土，矿山工程进度地划等都做了简洁而清晰的叙述。关键词：露天煤矿，地下多金属硫铁矿，采矿方法，开拓系统，爆破工程。abstractthis design is composed with houbulianta coalmine opencast working and bulianta coalmine underground working .1、 houbulianta coalmine opencast working .at first,i confirmed the slope safety angle,opencast ambit and the quantity ofwaste and mine.inthis design,project can been seen as follows:road expoitation,excavator and self uninstall auto.at last,this design has introduced these things as follows:open parameters,entrench,throughput,balanced proportion lf shuck and exploitation,exploitation and load technique,blast engineering,waste dump etc.key words : open mining; blast; bench; development; 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）目 录摘 要iiabstractiii第一章 矿区概况11.1 矿区概况11.1.1 矿区地理及行政位置11.1.2 交通11.1.3 矿床开采对国民经济的意义11.2 矿区地文、水文及气候2第二章 矿床地质特征32.1 矿区地质32.1.1 地层32.1.2 三迭系上统处长延长组32.1.3 侏罗系中下统延安组32.1.4 中侏罗统32.1.5 下侏罗下白垩统志山群42.2 矿体赋存52.3 水文土质与工程土质62.3.1 矿区水文地质62.3.2 充水因素62.3.3 工程地质7第三章 露天矿合理帮坡角的确定9第四章 露天开采境界104.1 影响露天开采境界的因素104.1.1 自然因素104.1.2 技术组织因素104.1.3 经济因素104.2 确定露天开采境界的原则和方法104.3 开采境界114.3.1 开采境界的确定114.3.2 最终开采深度的确定124.4 计算露天采场内的剥离量和煤量134.4.1 11剖面图134.4.2 33剖面图134.4.3 44剖面图134.4.4 总矿量为14第五章 矿田开拓155.1 露天矿生产工艺的选择155.2 采掘、运输方式及设备类型155.3 开采系统方案比较与确定155.3.1 确定技术上可行的开拓方案155.4 掘沟工程165.4.1 拉沟位置的确定：165.4.2 确定开拓坑道及开段沟的规格（参照课本掘沟工程一节）195.4.3 表土台阶195434沟帮坡面角205.4.4 岩层台阶215.4.5 煤层台阶22第六章 开采参数与开采程序236.1 开采方法236.2 主要开采参数的确定236.2.1 台阶划分及台阶高度236.2.2 采掘带宽度的确定236.2.3 工作平盘要素及平盘宽度236.2.4 岩石最小工作平盘构成及采掘要素256.2.5 内排沟底宽度及煤层采掘要素266.2.6 露天矿最小底宽的确定276.2.7 安全平台和运输平台的宽度27第七章 露天矿生产能力287.1 矿山工作制度287.2 均衡生产剥采比287.2.1 均衡的必要性287.2.2 均衡的可能性297.2.3 均衡生产剥采比297.3 验证露天矿生产能力317.3.1 验证露天矿生产能力317.3.2 按可能布置的挖掘机工作面数目验证生产能力317.3.3 按矿山工程延伸速度验证生产能力317.3.4 剥离物各生产期的年、日、班的生产能力31第八章 穿孔爆破338.1 钻孔设备选型338.2 确定钻机的生产能力及台数348.2.1 kq150在凿岩时的生产能力和所需台数348.2.2 所需设备台数358.2.3 kq150在钻煤时的生产能力及所需数量计算368.3 确定爆破参数378.3.1 钻孔直径378.3.2 底盘抵抗线378.3.3 孔距a的计算388.3.4 排距的计算388.3.5 超钻388.3.6 单孔装药量计算388.4 二次爆破408.4.1 二次爆破的设备选择408.4.2 凿岩机生产能力及数量计算418.5 爆破器材及爆破方法428.5.1 起爆方法428.5.2 特殊情况的处理43第九章 采装工作449.1 采装设备选型及其主要参数449.1.1 采装设备选型449.1.2 采掘方式及工作面参数459.1.3 工作平盘配线方式459.2 挖掘机生产能力及数量的计算459.2.1 挖掘机生产能力计算459.3 挖掘机数量计算47第十章 露天矿运输4810.1 运输设备及运输系统4810.1.1 运输方法的选择4810.1.2 设备选型4810.2 设备运输能力及数量计算（参照露天矿设备选型配套计算p217）4910.2.1 运输沙土的汽车的运输能力及所需数量计算4910.2.2 出车率5210.2.3 台年生产能力的计算5210.2.4 自卸汽车数量计算5310.3 运岩和煤汽车的运输能力及所需台数计算5410.3.1 运输循环时间的确定5410.3.2 自卸汽车数量计算55第十一章 排土5611.1 选则排土场的原则及位置5611.1.1 选择排土场的原则5611.1.2 排土场位置的确定5611.2 排土量计算5611.2.1 排土场主要参数5611.2.2 排土台阶高度5611.2.3 排土台阶坡面角5611.2.4 排土松散系数5611.3 排土方式及设备选择5711.3.1 排土方式5711.3.2 排土设备选型5711.3.3 所需推土机的数量计算58第十二章 矿山工程进度计划6012.1 矿山工程进度计划编制方法及依据6012.1.1 编制原则6012.1.2 编制依据及方法6012.2 编制矿山工程进度计划图表61第十三章 企业总平面布置6313.1 工业广场6313.1.1 炸药库63第十四章 露天矿主要技术经济指标65 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 矿区概况1.1 矿区概况1.1.1 矿区地理及行政位置矿区位于内蒙古自治区伊克昭盟伊金霍洛旗补连乡后补连村境内的乌兰木伦河谷。东西宽平均0.64公里，南北长约1.9公里，面积为1.22平方公里。地理位置：东经：1095604 1100918北纬： 391318 3928361.1.2 交通 矿区交通较为方便，井田西侧有新建的松（定霍洛）马（家塔）三级油路，向北经布尔台乡到伊金霍洛旗政府阿镇约43公里，向南到黑炭沟装车站9公里，经该站可通陕西省神木的大柳塔及忽鸡图，向东经石圪台大柳至巴图塔站和神木的石圪台装车站。1.1.3 矿床开采对国民经济的意义后补连露天矿是东胜煤田补连矿区规划的组成部分，是东胜煤田开发经营公司开发该矿区重要的战略步骤。该区主采3号煤层，平均厚度5m左右，结构简单，层位稳定，全区发育。煤质为特低灰、低磷、低硫、中高发热量的不粘结煤。区内地形宽缓平坦，均为第四系松散层覆盖，埋藏很浅，开采条件好，是矿区理想的露天矿之一。东胜煤田开发经营公司本着合理布局、择优开发矿区的精神，通过开发该露天矿，对加速矿区开发、满足铁路运输的需要以及有效利用本地资源、发展经济、改变“三老”地区的落后面貌均有十分重要的意义。该矿的煤经铁路运到全国各地以及各大发电厂，以及出口，对全国人民生活质量的提高起到推动作用，并且拉动了当地的经济落后的现状。1.2 矿区地文、水文及气候矿区位于鄂尔多斯高原东部，其总的地貌地形特征是：矿区两侧多为低山丘陵地形，且多被风积沙覆盖，形成新日形沙丘。海拔标高1200m左右，区内为北高南低之宽坦的河谷，海拔标高在1130m左右。矿区内主要河流为乌兰木伦河，河流自北向南流经矿区东缘，经陕西境内流入黄河。河流常年有水，一般速度为1.99m/s。流量12.1m3/s。受降雨量影响较大。井田北部有呼和乌素沟，南部有补连沟，常年有水，注入乌兰木伦河。该区属于干燥的高原大陆性气候。春季寒冷多风，风向多为西北风，风力多在四级以上，风速一般为3.2m/s。最大风速可达14m/s。夏季炎热多雨，最高气温达36.6，降雨量多集中在7、8、9三个月份，年降雨量为103.3709.7mm。年蒸发量为1747.73274.7mm。秋季凉爽。冬季严寒，最低气温38.8，全年冻结期半年左右，最大冻土深度1.71m第二章 矿床地质特征2.1 矿区地质后补连露天矿位于补连详查勘探区东北部乌兰木伦河河谷，除在河谷两侧有煤系上部地层零星出露外，均属掩盖地区。2.1.1 地层该区地层从老至新有：三迭系上统延长组（t3y），侏罗系中下延安组（j12y），中侏罗统（j2），上侏罗下白垩统志丹群（j3k1zh），第三系（n2）第四系（q）2.1.2 三迭系上统处长延长组为煤系地区沉积基底。岩性为：灰绿色、灰白色细中粒砂岩。中部有明夹煤线或油页岩薄层，顶部带有两米左右的紫色砂岩，譔 组地层区内无出露。从钻孔揭露最大厚度为132.80m。2.1.3 侏罗系中下统延安组为本区主要含煤地。在忽鸡图沟及乌兰木伦河两岸有上部地层的零星露头。岩性主要由灰、灰白色的砂岩及深灰色的泥岩、砂质泥岩和煤组成。本组从上到下有2、3、4、5、6五个煤组，其中前三个煤组厚度大，结构简单，层位稳定。后两个煤组分层多而薄，分叉尖灭现象频繁，属不稳定煤层。本组地层岩石颜色浅，粒度细，胶结程度较好。全组厚度122.7222.26m，平均175.02m左右。与下伏延长组为假整合接触。地层中含有丰富的植物化石及碎片，以及少量的叶枝化石。2.1.4 中侏罗统主要在呼和乌素沟、补连沟、黑炭沟、石灰沟有零星出露，根据岩性可分为：上部安定组（j2z），下部直罗组（j2z）二个组 直罗组主要岩性为一套条色细中粒砂岩，中夹粉砂岩及砂质泥岩，局部砂岩中含砾。底部为灰黄色厚层中粗砂岩，含有铁质及泥质结核，局部较富集。该区全区发育，但厚度在横向上变化较大，下部夹13层煤线即1煤组。该组厚度为216.15m，一般为86.00m左右。 安定组分布于西南角的尔林图沟，石灰沟有零星露头。主要岩性为紫红色、砖红色、棕、红色中细粒砂岩及灰紫色砂质泥岩互层，含有铁质泥质结核和矽化木。该组地层大部已被剥蚀殆尽，局部残存厚度16.7645.43m，平均29.19m。中侏罗地层厚度248.08m，平均97.36m左右，与下伏延安组呈假整合接触。2.1.5 下侏罗下白垩统志山群分布于呼和乌素沟，补连沟及石灰沟以西地区。岩性：下部为紫红色、杏黄色为主的杂色砾岩，含砾粗砂等互层；上部以砖红色、粉红色及灰绿色为主的细、粉砂岩，局部含砾，具有大型交错层理。在西南部，上部岩层超厚沉积于安定组或直罗组之上。该组保留厚度7.3762.60m。一般在32.00m。与中侏罗统为不整合接触。 第三系上统分布于呼和乌素沟以北。岩性：下部为灰色、桔黄、棕红色砾岩夹棕红、棕黄色砂岩，半胶结状态，松散；上部为粉红色、砖红色砂质粘土层，含有较多的白云母碎片。该地层不整合于其它老地层之上。厚度一般为1025m。 第四系区内分布极广，不整合于其它老地层之上。下部更新统马兰黄土出露极少，厚度012m。更新统淤积层以砂、粉砂与黑色土壤构成二阶台地，厚025m。上部为全新统，以风积砂、河流冲淤积、冲洪积为主，公布广。新生界厚度068.24m。一般16.00m左右。另有残坡积物区内也有零星分布。 构造该区大地构造位置处于鄂尔多斯台向斜东胜隆起区之东南边缘地带，处于祁、吕、贺“山”字型构造体系的直地部分。区内基本构造形态为一向南西倾的单斜构造，岩层走向nw25se，倾角一般13局部倾角增加到58，其宽缓的波状起伏。区内褶皱、断裂不发育，仅在乌兰木伦庙西北有一正断层，走向ne47，倾向nw，倾角76，断距6米左右。在开采范围内，对断层是否存在未予探明。 2.2 矿体赋存本区主要含煤地层为中下侏罗统延安组煤系地层主要岩性为灰、灰白色、深灰色的中细砂岩砂流泥岩、泥、煤组成。含煤沉积环境属于内陆湖盆河流三角洲相成。3号煤层的沉积环境为建设性的三角洲相和湖盆沼泽相沉积，煤层厚而稳定，夹砂少，煤质好为其特征。但向东北河流入口方法，煤层由厚变薄。含煤地层厚度122.71222.6m。平均175.02m，含5个煤组，共14层，煤层总厚20.05m。含煤系数11，可采层6层，其中局部可采3层，可采总厚度19.04m。3号煤组位于延安组之中上部。全区发育，一般含煤3层，在本区以单层赋存，厚度大，层位稳定，结构简单，学积最大厚度7.60m。最小厚度5.58m。一般为6m。从南向北，从西向东有变薄之趋势，煤层中部有夹矿13层，厚度小于0.20m。岩性以泥岩，局部相变为砂岩，靠近河床处顶板直接为砂砾石，底板一般为泥岩，局部相变为泥岩及砂质泥岩，粉砂岩。（附表）本区煤呈黑色，条痕褐黑色，暗淡或沥青光泽，局部有油脂和丝绢光泽。断口平坦，成贝壳状，条带状结构，比重小于1.5，容重1.27，燃点299。煤芯煤样分析结果：分析基水份为0.48，应用基水分15左右；灰份为3.5914.48，平均为6.89，挥发份33.939.22，平均36.4，含硫0.160.47，平均0.33；干煤基弹筒发热量66707450卡/克，属特低灰，特低硫，中高发热量的不粘结煤。2.3 水文土质与工程土质2.3.1 矿区水文地质本区地形特征为开阔的河谷地貌，东侧的乌兰木伦河从北向南流经本区，为常年性地表水体。其流量随季节性变化显著。据王道恒水文站于1996年至1981年连续23年测得的最大数。在23年中，实际出现的洪峰大于6000m3/s以上的年份有：61年、66年、76年、78年。该区主要含水量是上部的沙土层，下部的细中砂含砾石层。松散层厚度2.4322.08m。一般为12m。其厚度从北向南增厚。细中砂含砾厚度0.516.87m。一般59m。根据抽水观察可知，地下水补给关系从西东向中间，从北向南补给，中间地形低凹处形成沼泽，从北向南排泄出本区。河水补给地下水，使地表水体与地下水体形成了平衡，综合上述，该区为以孔隙水为主，裂隙水为辅的孔隙裂隙型地下水。地表水与地下水质基本一样，矿区度均为0.2克/升，属低矿化度淡水。2.3.2 充水因素本区充水主要受地质条件、地形和降雨量的控制从区内现有露天坑充水情况看，主要充水不自煤层顶部细、中砂砾到底部的砂砾层。该层孔隙水较丰富，且与地表水有联系，露天坑开采时，地表水，地下水和大气降水互相连通，相互补给，将成为坑内主要充水水源，必须加强排水设施，防止水漶。 2.3.3 工程地质露天开采区3号煤层以上，基岩大部分被冲刷，东部松散层直接覆盖在煤层之上，西部残存不，煤层底板基岩完整。根据地质报告白提供。松散层：上部为沙土，厚度0.2010.17m。由中细粒沙组成。比重2.68g/cm3，休止角在自然条件下36.538.5，在静止水条件下29.528，垂直渗透系数4.6810-41.0710-3cm/s。下部为中细砂含砾层，厚度0.516.87m。一般为67m。主要砾石成分为变质岩，石英沙岩，花岗片麻石，砾径大水不一， 大者达0.3m，一般510cm。细砂含量约50，充填与砾石之间，在自然状态下的休止角38.5，在静水下为28.0，垂直渗透系数1.4410-3cm/s。煤的比重：1.341.58g/cm3，孔隙率7.516.9，抗压强度15204kg/cm3普氏系数1.083.29，相对硬度为软到硬。泥岩：多为煤层顶，底板岩石，在4号煤以上的岩层中占50左右，比重2.583.04g/cm2，一般11.7；含水率3.728.82，一般为4.92；抗压强度54476kg/cm2，平均265kg/cm2；普氏系数为0.193.56；抗剪强度46角的正应力133kg/cm3，剪应力为138kg/cm2，；62正应力为52kg/cm2，剪应力为98kg/cm2，内摩擦角2524，凝聚力75g/cm2，泊桑比0.23，岩石硬度属软硬。砂岩类：包括粗与中、细砂岩，赋存于煤层底板之下，厚度约15m，且多相变为砂质泥岩、粉砂岩。比重一般为2.65g/cm3，孔隙北21.5，含水率4.24，抗压强度1406481g/cm2，平均在274kg/cm2；普氏系数3.93；抗剪强度在46角正应力为301kg/cm2，剪应力310kg/cm2，在62角正应力为49kg/cm2，剪应力92kg/cm2，内摩擦角24134047；凝聚力为4384kg/cm2，泊桑比为0.19，岩石硬度属硬到特硬。以上述岩石物理学，试验结果为：松散层疏松，休止角小，边坡稳定性差。特别是第四系松散层与泥岩接触地段，由于长度的水流作用，泥岩变水后易软化，边坡极不稳定，在开拓中应采取相应的措施，防止塌方。第三章 露天矿合理帮坡角的确定根据上述工程地质特征，组成露天矿边坡岩石层赋存情况，各类地质结构面的分布发育程度，以及岩石、结构面、岩体物理力学性质，可选取露天矿合理帮坡角为35。第四章 露天开采境界4.1 影响露天开采境界的因素4.1.1 自然因素包括矿床赋存条件，如矿体形态、大小、厚度、倾角等，矿石种类及品位，矿石和围岩性质、地形、矿区附近的河流、工程和水文地质等。4.1.2 技术组织因素包括露天开采技术水平、装备水平、矿山附近的铁路、主要建筑物和构筑物。4.1.3 经济因素包括基建投资、基建时间和达产时间、矿石的开采成本和销售价格，开采过程矿石的贫化和损失，以及国民经济发展水平等。4.2 确定露天开采境界的原则和方法露天开采境界设计的主要原则如下：（1）、圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石由盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比（2）、要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天开采的优越性。（3）、圈定的露天采矿场的帮坡角等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产。（4）、尽量缩短煤的运距，使开采境界与工业场地及地面生产系统在空间上力求布局合理。（5）、对工业设施留有一定的安全距离。（6）、开采境界边缘附近有建筑物、构筑物、河流和铁路干线需保护或难于迁移至露天采场影响范围以外；排土场占用大量农田，征地困难；由于地形条件（如采场最终边帮上有较高的山头），造成基建剥离量大和初期生产剥采比大；为了避开严重影响边坡稳定的不稳定岩层可适当缩小露天开采境界。即境界剥采比不大于经济合理剥采比。（7）、依据设计规范，同时结合计算经济合理剥采比njh=4m3/t。4.3 开采境界4.3.1 开采境界的确定1. 东部：距乌兰木伦河西岸煤层冲刷边缘50米为界。2. 南部：地表距补连沟岸50米为界。3. 北部：地表以乌兰木伦河处二阶台地50米为界。4. 西部：原则上以经济合理剥采比njh=4m3/t，即：njh=4*1.27=5.08m3/m3来圈定。由于西部的地质条件复杂，需将其分为三段来确定。（1） 西北部（11勘探线） 由境界剥采比=经济合理剥采比，得：nj=njh，即h/m=5.08（h代表岩土层厚度，m代表煤层厚度）则h=5.08*6.01=30.5从煤层顶板向上30.5mm处找一点k，k点所处的等高线为1143.8米，在地质地形图上找到等高线约为1143.8米的点量取此点到第一个钻空中心的距离l，在11剖面图上从左边第一个钻空向左量取距离为l与线k交与r1点，此点即是11勘探线上的境界点。在图上做一个角度为35的线l，然后向左平推此线与r1点相交，与煤层底板相交与r1。（2）西中部（33勘探线）在33剖面图上做一条角度为35的线l由境界剥采比=经济合理剥采比，得：nj=njh，即h/m=5.08则h=5.72*5.08=29.1，由此可在33剖面图上得一点r2，将直线l向左平推与r2点相交，此时与煤层底板相交与r2。点r2是33勘探线上的境界点。（3）西南部（44勘探线）44勘探线上的境界点r3与33勘探线上点r2方法类似。4.3.2 最终开采深度的确定 （1）11剖面图上左开采深度：5.08*6.01+6.01=36.5 右开采深度：13.4则平均开采深度为：（36.5+13.4）/2=25.0 （2）33剖面图上左开采深度5.72*5.08+5.72=34.8 右开采深度：10.9则平均开采深度为（34.8+10.9）/2=22.9（3）44剖面图上左开采深度5.08*5.66+5.66=34.4 右开采深度：8.8 则平均开采深度为：（34.4+8.8）/2=21.6最终开采深度为最大开采深度即36.5米露天开采境界确定图4.4 计算露天采场内的剥离量和煤量4.4.1 11剖面图 露天开采境界内11勘探线长768.7，影响范围内的面积为932055.2，则等效长度为 1212.5，剖面图上左境界点距钻孔为139.7，右境界点距钻孔198.8。平均开采深度为25.0，端帮最终边坡角选为35。则端帮三角矿量的等效长度为：1/2*ctg35*25.0=17.9此剖面影响范围内的等效长度为1212.517.9=1194.6煤截面积：4157.4 岩土截面积：123 33剖面图 露天开采境界内33勘探线长873.0，影响范围内的面积为542076.8，则等效长度为 620.9，剖面图上左境界点距钻孔为110，右境界点距钻孔164.0。煤截面积：4196.3 岩土截面积：15963.04.4.3 44剖面图 露天开采境界内44勘探线长8178.2，影响范围内的面积为557474.8，则等效长度为 681.3，剖面图上左境界点距钻孔为27.0，右境界点距钻孔264.8。平均开采深度为21.6，端帮最终边坡角选为35。则端帮三角矿量的等效长度为：1/2*ctg35*21.6=15.4此剖面影响范围内的等效长度为681.315.4=665.9煤截面积：3291.0 岩土截面积：110 总矿量为（4157.4*1194.6+4196.3*620.9+3291.0*665.9）*1.27=1239.9504万t岩土量为：12385.2*1194.6+15963.0*620.9+11025.3*665.9=3204.8530万m3 平均剥采比为：3204.8530/1239.9504=2.58m3/t 工业储量为：q=1239.9504万t可采储量为：q= 1239.9504*95%=1177.9529万t=1178.0万t服务年限为：t= q/（ap*k）=1178.0/（85*1.0）=13.85 取14年 式中：t生产服务年限，aq可采储量，万吨k储量备用系数，取1.01.1ap露天矿年生产能力此露天煤矿的服务年限为14年。第五章 矿田开拓5.1 露天矿生产工艺的选择露天矿生产工艺可分为：间断式生产工艺、半连续生产工艺、连续式生产工艺。由于本矿区内地形比较复杂，各处地质条件不同，综合考虑各方面因素，决定采用间断式生产工艺。5.2 采掘、运输方式及设备类型开采时划分为表土、岩石、煤层三个台阶，表土层不需爆破，对岩石及煤层采用中深孔爆破。采用单斗电铲采装；运输方式采用自卸汽车运输，回返式行车驶入工作面，采用汽车与推土机联合排土方案。5.3 开采系统方案比较与确定5.3.1 确定技术上可行的开拓方案 选择开拓方式的主要原则（1）、要求矿山基建时间短，早投产，早达产。（2）、要求生产工艺简单，可靠，技术上先进。（3）、初期剥采比小，提高初期生产效益。（4）、基建投资小，尤其是初期投资要小。（5）、生产经营费低。（6）、尽量少占良田，少占耕地，不搬迁村庄。（7）、距离排土场较近，便于建立采场与工业广场的运输联系。 开拓方式的初步确定根据该矿的具体条件，可初步选择铁路开拓和公路开拓两种开拓方式。对这两种开拓方式进行初步评价：公路开拓主要适用于各种地形条件的山坡露天矿和矿坑呈各不规则形状，尺寸的凹陷露天矿，采矿场可设置多出入沟进行分散运输，分散排岩，便于多品级矿石选择开采，便于改变工作线推进方向，新水平准备速度快，能达到较高的开采强度。铁路开拓运营费用低，运输能力大，运输设备坚固耐用，运输工作可靠，受气候条件影响小，但由于开拓坑线受铁路的平面曲线半径大和纵向坡度小的影响，开拓坑线展线长度大，使露天采矿场的附加剥岩量增加，基建工程量大，营建时间长，在日常生产中的线路移设和维修工作量大，开拓系统和工作组织较复杂，新水平开拓延伸工程缓慢。且铁路开拓多为折返式坑线，随着开采深度的增大，折返次数增加，列车运行周期增长，运输效率明显下降。此外，铁路运输还有采掘工作面的空车供应率和采掘机效率低，线路移设工作量大和各采区的死角处理较复杂等缺点。开拓方式的确定：由于该区地势较为平坦，地层平缓，倾角一般为1-3，局部为5-8，运距短，运输机动灵活，移动坑线具有生产能力大，基建速度快，通过上述分析，确定采用公路开拓方案。5.4 掘沟工程5.4.1 拉沟位置的确定：确定拉沟位置主要考虑以下因素：（1）初期剥采比小,提高初期生产效益.（2）地质勘探程度高,煤层赋存稳定,地质构造简单.（3）覆盖厚度小,基建工程量小,基建工期短.（4）尽量少搬迁不搬迁村庄,少占农田,减少初期投资.（5）距外排土场较近,适于建立采场和工业广场的运输联系.根据以上几条原则，结合该区实际的地形地质条件，拉沟位置有以下三种方案：i方案：1-1右下部拉沟，如图51所示。 图51 ii方案：1-1勘探线右上部拉沟，如图52所示 图52方案：4-4勘探线南拉沟，即补连沟北侧50米处拉沟，如图53所示 图53方案比较： i方案特点：此方案拉沟位置基建期的备采矿量为35万t，采剥岩土量为63.6万m3，则覆盖厚度小，初期剥采比较小，基建工程量少，基建工期短，距工业广场近，外排土距离短。ii方案特点：此方案拉沟位置所处的等高线可看出，等高线较高，则覆盖厚度大，则初期剥采比较大，基建工程量大，基建工期较长，虽然距工业广场和排土场很近，但和i方案相比相差不太大，此方案初期投资比i方案大。方案特点：此方案拉沟位置所处的等高线可看出，等高线较高，则覆盖厚度大，初期剥采比大，基建工程量大，基建工期长，初期后补连村需要搬迁，且占用很多良田，征地困难，工业广场远，外排土距离长，征地费用和运输费用大。经分析比较，该露天矿的拉沟位置为i方案，即在1-1勘探线北部拉沟。5.4.2 确定开拓坑道及开段沟的规格（参照课本掘沟工程一节）在露天开采中，为保持持续正常生产，需及时准备出新的水平，而新水平的准备工作包括掘进出入沟、开段沟和为掘沟而在上水平所进行的扩帮工作。露天矿的堑沟有出入沟和开段沟。沟的主要参数包括沟底宽度、沟深度、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度。5.4.3 表土台阶沟底宽度: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.5431出入沟沟底最小宽度汽车运输掘沟回返式调车时（如图54所示）有bmin=2*(rcmin+bc/2+e)= 2*（9.1+3.55/2+1）=23.75m 取24m式中: bmin沟底最小宽度rc汽车最小转弯半径，mbc汽车宽度，me汽车边缘至沟帮底线的距离，m；取0.51m5432开段沟沟底宽度它与掘沟方式、采装运输设备规格、线路数目和布置及扩帮爆破的爆堆宽有关。当采用汽车运输、抗掘机端工作面采装扩帮的爆堆时，开段沟的沟底宽度的方法确定。因此，土岩台阶中的开段沟的沟底宽度取为24m。5433沟深度凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟。出入沟的深度植为零至台阶全高度，开段沟深度等于台阶全高度。5434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的长短。当采用移动坑线开拓时，沟帮两侧坡面角等于工作台阶坡面角。因此，松散层工作台阶坡面角为40，则沟帮坡面角为40。5435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，在此，根据运输设备为自卸汽车，沟的允许工作坡度为6%12%，取6%（露天采矿学下册p5）开段沟一般是水平的，但为方便排水的需要采用3左右的纵向坡度。5436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，mh台阶的高度，mi出入沟的纵向平均坡度，取6%根据上式可得，松散层掘沟位置厚度为12m，其沟长为：l=12/0.1=120m 综合上述计算数据，列表如下：分类参数 表土层出入沟开段沟最小沟底宽24m24m沟深12m12m沟帮坡面角4040纵向坡度10%10%沟长120类似表土层，可得出岩层和煤层的参数5.4.4 岩层台阶分类参数岩层出入沟开段沟最小沟底宽23m23m沟深8m8m沟帮坡面角6565纵向坡度10%10%沟长805.4.5 煤层台阶分类参数 煤层出入沟开段沟最小沟底宽23m23m沟深5m5m沟帮坡面角6060纵向坡度10%10%沟长50第六章 开采参数与开采程序6.1 开采方法选择开采方法：初期剥离物外排，实现内部排土后，采用横采和剥离物内排至采空区的开采程序。为使电铲能正常发挥效益，设计确定其作业方式采用端工作面平装车的工作方式。依据开采设备规格及作业方式，将煤层划分为独立的倾斜分层进行开采。6.2 主要开采参数的确定6.2.1 台阶划分及台阶高度根据采装设备的规格及地形地质情况，结合煤层的赋存条件，设计划分为二个表土台阶、一个岩石台阶、一个煤台阶，其中松散层台阶平均高度为10m ，岩石台阶取为8m ，煤台阶平均高度为5m 。6.2.2 采掘带宽度的确定采用自卸汽车运输时，采掘设备在平面上沿采掘带长度移动的中心线经常变化，其工作参数有时不能充分利用，采掘带宽度可大可小，可参照电铲的最大挖掘半径来确定 wk4型电铲工作采区的采掘带宽度为12米, wk2型电铲工作采区的采掘带宽度为10米.6.2.3 工作平盘要素及平盘宽度6231松散层最小工作平盘构成及采掘要素 符号名称单位要素值hs松散层台阶高度米1a采掘带宽度米1c台阶坡底至路面边缘距离米2t车辆运行道宽度米9f安全稳定宽度米3s松散层台阶坡面角度35e动力电杆至台阶稳定边界线的距离米3d道路外侧边缘至动力电杆的距离米4bmin最小工作平盘宽度米33bmin=a+c+t+d+e+f=33米6.2.4 岩石最小工作平盘构成及采掘要素符号名称单位要素值hr岩石台阶高度米8a采掘带宽度米10c爆堆至路面边缘距离米2b爆堆外伸宽度米7t车辆运行道宽度米8e动力电杆至台阶稳定边缘线的距离米4f安全稳定宽度米3r岩石台阶坡面角度65d道路外侧边缘至动力电杆的距离米5bmin=a+b+c+t+d+e+f=39米6.2.5 内排沟底宽度及煤层采掘要素符号名称单位要素值hm煤层台阶高度米约5m工作台阶坡面角度60hr岩石台阶高度米约8a采掘带宽度米10c爆堆边缘至路面距离米2b爆堆外伸宽度米5t 路面宽度米8f大块滚落至路边距离米22ap一次排宽 米 8排土台阶坡面角度35b内排沟底最小宽度 米51 hp内排台阶高度米约6.2.6 露天矿最小底宽的确定由于露天矿最小底宽的确定采用内排，故bmin=a+c+b+d+t+f=51米6.2.7 安全平台和运输平台的宽度安全平台为 35米，选4米运输平台都为双线布置，松散层运输平台为145米，（采矿设计手册2 p31）第七章 露天矿生产能力7.1 矿山工作制度工作制度的确定首先应保证矿山的正常生产,并且要考虑当地的气候条件，节假日的影响和相关的规定，采用连续工作制，确定年工作日为330天，平均每月工作27天,每日三班，每班8小时。露天矿主要设备的年工作天数为：电铲为采煤300天、剥离为330天，潜孔钻机为310天。据年产量85万吨/年，计算本矿的年、月、日 班产量，如下表所示：单位年产量月产量日产量班产量万吨857.730.2580.0867.2 均衡生产剥采比7.2.1 均衡的必要性如露天矿按一定的开拓方式，开采程序，开采技术参数，特别是一定的工作帮坡角生成时，露天矿的生产剥采比是变化的,其变化规律是，前期小，中期大，后期又逐渐减小。矿山的矿岩产量与生产剥采比有如下关系： a=(1+ns)*ak 式中 a 露天矿的矿岩总量， m3/a ak露天矿的矿石总量， t/a ns生产剥采比， m3/t下面分析a,ak,ns之间的关系：当露天矿的矿石生产能力一定时,若生产剥采比为变量，则矿岩总量也是提高选矿和冶炼的经济效益是十分有利的。当矿岩总量一定时，生产剥采比是变量,则矿石总量随生产剥采比的变化而波动.在这种情况下，矿石产量一般是前期大，中期小，后期又逐渐增大。若在一个矿区有多个露天矿，矿石产量可以详细协调,使设备和劳动人员得到充分利用。当矿石产量一定时，若矿石总量在一定时期内均衡到基本稳定，这就要求调节生产剥采比，使其在该时间内也相对稳定，这就是生产剥采比的均衡。7.2.2 均衡的可能性在生产实践中，是露天矿在较长时间内均衡生产剥采比是可能的，均衡方法如下：采用合理的开拓方式，开采程序和延伸方向，确保经济合理安全的开发矿山。选择适合本矿条件和特点的剥采方法及