露采课设报告(1).doc

1. 课程设计概述1.1课程设计题目确定露天开采境界设计上下部开拓运输系统计算矿岩量。1.2 设计初始条件某铁矿床拟用露天开采，给定其1：1000的地质横剖面图三张及相应矿区地形图一张。设台阶高度10米，从+900米高度往上下划分，露天采场最小底宽为16米。采用汽车运输，路基宽8米，最小曲线半径Rmin为15米，联接平台长40米，限制坡度10%。最终坡面角65，稳定的最终帮坡角45。经济合理剥采比6米3/米3。1.3设计内容(1) 用横剖面线段比法计算各水平境界剥采比，绘成曲线，按nJnJH的原则分别确定三个横剖面的合理开采深度。(2) 在纵剖面图上调整露天矿底平面标高。(3) 绘制露天矿底部周界（以下用一张与平面图一样大的透明纸绘底部周界及境界图）。由于未给出各水平分层平面图，底部周界在线以西及线以东均按该水平矿体水平厚度的一半估计其走向延续长度，以圈定两端的底部周界。(4) 按前述边坡角的限制，设计边坡组成及最终平台宽度。(5) 初步圈定露天开采终了平面图。(6) 选择出入口位置开拓运输系统，这里假设工业场地位于平面图图幅的左下方，标高+900米。(7) 绘制终了平面图，并将境界投影到三个横剖面图上。(8) 计算布置了开拓运输系统后的最终边坡角。顶底帮两端各算一个，共四个。(9) 设计山坡部分的开拓运输系统。在地形图上绘出公路中心线、转点、圆曲线起终点，计算并标出沿线各点高程。（画在原图上或另用透明纸描）(10) 计算矿岩量。大致计山坡部分和封闭圈以下（各找一个或两个）开采水平的境界内矿岩总量。1.4设计成果课程设计计算说明书一份，开采境界设计横断面图，开采境界深度设计计算横断面图、纵断面图，露天矿开采境界平面图，露天矿开采终了平面图，露天矿开采境界断面图，露天矿开采境界纵断面图, 简而言之,即:各个步骤图纸及计算过程.2.2 设计技术经济原则露天矿开采境界按境界剥采比不大于经济合理剥采比的准则设计露天矿采用公路运输开拓，开拓系统路线按级矿用运输公路设计二、露天矿开采境界1. 露天矿开采境界的设计原则露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少。随着露天开采境界的延深和扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加，从而导致剥采比不断增大。因此，露天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。与露天矿开采境界大小相关的剥采比有多种，因此，在控制哪一种剥采比这个问题上，存在许多不同观点。在此，以三种形成较早又具有代表性的学术观点及其设计准则：（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 境界剥采比的设计准则即境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则。该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露采的边际经济效益不劣于地采经济效益。对于覆盖层不大的连续矿体，运用该原则可使整个矿床的开采盈利达到最大。由于境界剥采比的设计准则具有使整个矿床开采的总经济效果最优这一背景，加之计算及操作简单易行，目前国内外手工设计普遍运用 准则来圈定露天开采境界。虽然国内外手工设计普遍运用 准则来圈定露天开采境界，但是对于某些覆盖层较厚或不连续的矿体，这一准则不适用。因此该准则只是最优开采境界的必要条件，而不是充分条件、更不是充分必要条件。（2）平均剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则这一设计准则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露天开采的总体经济效益不劣于地下开采。平均剥采比不大于经济合理剥采比设计准则的技术经济目标是：在满足露采总体经济效果不劣于地采的条件下，使划归露天开采境界内的矿石储量最大。由于这一原则是采用算术平均的方法，因此难免会使露天开采在某些局部的经济效果劣于地下开采。 准则可以与准则合用。对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，按准则圈出开采境界之后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足准则。对于某些贵重或稀有矿物等高价值矿床或小型矿山，为了尽可能采用露天开采以减少矿石的贫化损失，可以运用这个原则来确定开采境界，借以扩大露天开采范围。此外，建材石灰石矿山惯用平均剥采比设计准则。（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 生产剥采比可以反映露天矿生产中实际发生的剥采比。因此按准则确定开采境界，可以使露天矿任何生产时期的经济效果都不劣于地下开采。该原则中的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是未均衡的生产剥采比即时间剥采比。 按生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则圈定的露天开采境界比按 准则圈定的小，而较按准则圈定的大。因此，随之而来的初始剥离量和基建投资也较大。另外，由于生产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关系较为复杂而不易把握，因而该准则相应的设计方法的可操作性较差。鉴于上述各种原因，这个原则很少采用。2. 露天矿开采境界要素2.1 开采境界最终边坡角及边坡结构露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些，过小的边坡角，将增加剥岩量，使剥采比增大。然而，过大的边坡角，将导致边坡失稳，严重影响矿山安全生产。因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的双重要求。安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的最终边坡倾角。在境界设计阶段，一般是参照类似矿山实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对其稳定性进行初步分析和简要计算。本次设计的开采境界最终边坡角为45，最终台阶坡面角65，台阶高度为10m，安全平台宽度为3m,每两个安全平台设一个清扫平台，依次往上延伸台阶，直至地表。2.2 开采境界底部宽度及底部位置(1) 底部宽度要求及数值露天矿的最小底宽，应满足采装运输设备在底部正常运行与安全作业的要求，一般不应小于开段沟的底宽，其最小宽度根据采装、运输设备规格及线路布置的有关计算结果来确定。(2) 底部位置与相似形开采境界(特征和性质)确定境界底部位置的基本准则是使境界内平均剥采比最小。有时须根据矿岩的物理力学性质调整露天矿底的位置，使最终边坡避开破碎带或构造带，以利边坡稳固、穿爆方便。视矿体水平厚度不同，露天采场底的位置可能有三种：当矿体水平厚度小于最小底宽时，露天矿底平面按最小宽度绘制；当矿体水平厚度等于或略大于最小底宽时，露天采场底宽取矿体水平厚度；若矿体水平厚度远大于露天矿最小底宽时，则按最小底宽绘制底平面。其位置应能满足可采矿石量最多、剥离矿石量最少、采出矿石质量最好等于经济效益最大的原则。由于实际境界的底宽不为零，相似形境界不能完全适用，设计中可按下列情形确定境界底部位置：对于平坦地表，无论是厚矿体还是薄矿体均为相似形境界；对于倾斜地表，水平厚度大于底宽的矿体仍为相似形境界，水平厚度小于底宽的薄矿体则须满足条件三、步骤1.用线段比法计算各水平境界剥采比，绘成曲线，按nJnJH的原则分别确定三个横剖面的合理开采深度,其中 合理开采深度H：与两曲线交点的横坐标即为该断面上的合理开采深度.如下图所示即为用线段比法计算各个水平境界剥采比图：2.在纵剖面图上调整露天矿底平面标高, 将所确定的各勘探线上的合理开采深度投影到地质纵断面图上，按调整深度的原则,即:使少采出的矿石量与多采出的矿石量基本均衡,并让剥采比尽可能小.进行调整，调整后的底部标高就是开采境界的设计深度,并将此深度再投影到各相应的断面上，确定各勘探线横断面上的最终开采境界,下图为纵投影图3.绘制露天矿底部周界（以下用一张与平面图一样大的透明纸绘底部周界及境界图）。由于未给出各水平分层平面图，底部周界在线以西及线以东均按该水平矿体水平厚度的一半估计其走向延续长度，以圈定两端的底部周界。露天矿底部周界应按开采境界的设计深度确定，具体步骤为：(1).按调整后的露天开采深度，绘制该水平的地质分层平面图；(2).在各横断面、纵断面、辅助断面图上，按开采境界的设计深度，绘制露天开采境界；(3).将各断面图上的露天矿底部位置分别投影到分层平面图上，依次连接各点，得出开采境界的理论底部周界，用圆滑的曲线拟合理论周界的折线，得到开采境界的设计底部周界；(4).为了便于采掘运输作业需按下列要求对设计底部周界进行校核：底部长度应符合布设运输线路的技术标准，底部宽度应保证采掘工作的正常进行；底部周界要尽量平直，弯曲部位的曲率半径要适应运输设备的技术性能。以下为矿体底部周界圈定图:4. 按前述边坡角的限制，设计边坡组成及最终平台宽度。此处仅利用横剖面图I示意,边坡组成共包括运输平台,清扫平台以及安全平台，其中运输平台宽8m,清扫平台宽7m以及安全平台宽4m.如下图所示：5.初步圈定露天开采终了平面图，按照边坡组成要素,从底部周界开始,由里向外依次绘出各个台阶的坡底线,如下图所示.很明显,露天矿深部各台阶的坡底线在平面图上是闭合的,而处在地表以上的则不能闭合,但要使其末端与相同标高的地形等高线密接,如下图所示为圈定过程示意图:6.选择出入口位置开拓运输系统，这里假设工业场地位于平面图图幅的左下方，标高+900米。根据设计任务书所给的出入沟方位、参数（包括联络平台参数)、运输设备规格，进行开拓坑道定线。露天采矿场公路开拓坑线的出入沟口，应尽量设置在工程地质条件较好、地形标高低、距工业厂区及排土场较近的地方，应避免和减少重载汽车在采场内作反向运行及无谓上坡运距，尽可能使矿石和岩石的综合运输功小，所需运输设备数量少。具体步骤为:1) 在绘制的露天矿开采境界平面图上布置开拓运输线路，即所谓的定线； 2) 在定线的开采境界平面图上绘制开采终了平面图，从底部周界开始，由里到依次出各个台阶的坡面和平台；与此同时，在布置运输干线的边帮上，按照具体的渡线位置，绘出台阶间相互沟通的倾斜运输平台（亦称劈台阶）；检查和修正绘制的露天开采境界。由于原定的露天开采境界，特别是布置开拓坑线的边帮，常受开拓运输路线的影响，致使边坡角变缓，剥采量增大。因此，要重新计算和校核其境界剥采比和平均剥采比，若不符合要求，应根据具体条件凋整开拓运输系统或采剥程序，进行局部修改，甚至重新确定露天开采境界；依据露天矿开采终了平面图绘制最终境界的横断面和纵断面。当开拓运输系统简单或设计经验丰富时，以上各步骤可以合并一次完成。即绘出露天矿底部周界后，根据定线方案，自里向外直接绘出各台阶的平台、坡面及出人沟，一步画出露天终了平面图.以下即为开拓运输系统布置图:图中绿色部分为公路,由于公路限制坡度为10%,台阶高10m,因此公路长至少为100m,连接平台的长度大于40m,路宽8m.7.绘制终了平面图，并将境界投影到三个横剖面图上，此步骤类似于步骤5圈定矿体时投影，最终投影到三个横剖面图上如下所示：8. 计算布置了开拓运输系统后的最终边坡角。顶底帮两端各算一个，共四个，如图为所取的顶底其数据计算如表格所示：9. 设计山坡部分的开拓运输系统。在地形图上绘出公路中心线、转点、圆曲线起终点，计算并标出沿线各点高程：第一段:直线,长度为49.82m第二段:弯道,r=34m、弧度为90、切线长度为38m，曲线长度为53.41m，外矢距为15.