露天开采课程设计完美版.doc

西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第1 页页 目录目录 1 11 1 确定露天开采境界的原则和因素确定露天开采境界的原则和因素 5 1 1 1 露天开采境界确定的原则 5 1 1 2 影响露天开采境界的主要因素 6 1 21 2 露天开采境界主要参数的确定露天开采境界主要参数的确定 6 1 2 3 开采深度的确定 6 1 2 2 最小底宽 6 1 2 3 露天矿台阶要素与最终边坡角验算 6 1 2 4 绘制露天矿底部周界 7 1 2 6 绘制露天矿开采终了平面图 7 2 2 露天开拓方法设计 露天开拓方法设计 8 2 12 1 矿床露天开拓的影响因素矿床露天开拓的影响因素 8 2 22 2 矿床开拓方案的确定矿床开拓方案的确定 8 2 2 1 选择开拓方案的原则 8 2 2 2 矿床开拓方案的确定 8 2 3 1 出入沟的布置 8 3 3 露天矿主要开采工艺设计 露天矿主要开采工艺设计 9 3 13 1 穿孔工作穿孔工作 9 3 1 1 穿孔设备选择 9 3 1 2 穿孔设备数量计算 9 3 23 2 爆破工作爆破工作 10 3 2 1 爆破材料 10 3 2 2 爆破方法选择 11 3 2 3 钻孔形式和布孔方式 11 3 2 4 爆破参数的确定 11 3 2 5 装药 填塞 起爆方法 13 3 2 6 爆破网路设计 14 3 2 7 一次爆破量的确定 15 3 33 3 采装工作采装工作 15 3 3 1 电铲及运输设备类型的选择 15 3 3 2 挖掘机数量确定 16 3 43 4 采装工作面参数及工作平盘的配线方式采装工作面参数及工作平盘的配线方式 17 3 4 1 台阶高度 17 3 4 2 采区长度 17 3 4 3 采掘带宽度 bc 17 3 4 4 最小工作平盘宽度及工作平盘宽度 17 3 4 5 平盘配线方式 18 参考文献参考文献 18 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第2 页页 1 1 露天开采境界的确定 露天开采境界的确定 1 11 1 确定露天开采境界的原则确定露天开采境界的原则和因素和因素 1 1 1 露天开采境界确定的原则 露天开采境界确定的原则有以下几点 1 圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利 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 所圈定的露天采矿场的帮坡应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 用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大 服务年限太长时 应按矿山一般 服务年限确定初期露天开采的深度 5 下列情况可适当扩大露天开采境界 按境界剥采比不大于经济合理剥采比圈定露天开采境界后 境界外余下的工业矿 量不多 经济上不宜再用地下开采 矿石和围岩稳固性差 水文地质条件复杂 水量大 矿石和围岩有自燃危险等 在安全上和技术上不适合于地下开采 6 下列情况可适当缩小露天开采境界 开采境界边缘附近有重要建筑物 构筑物 河流和铁路干线等需要保护或难于迁 移至露天采场影响范围之外 7 当矿体极不规则 沿倾向厚度变化大 矿体上部覆盖层较厚或地形复杂 如境 界内有孤立山头等 时 用境界剥采比不大于经济合理剥采比初步确定境界后 再用平 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第3 页页 均剥采比进行校核 8 如果基建剥离量大 初期生产剥采比大 则需进行综合技术经济比较 以确定 用露天或地下开采 9 对于特厚的剥采比很小的矿床 有时要根据勘探程度及服务年限确定露天开采 境界 而不应该按境界剥采比确定开采境界 如硅石 白云石 石灰石及特厚巨大的 铁矿床 主要是根据服务年限和勘探程度确定合理的开采深度 1 1 2 影响露天开采境界的主要因素 影响露天开采境界的主要因素有 1 自然因素 包括矿床埋藏情况 矿岩性质 地形 工程地质和水文地质以及矿 石品位 2 技术组织因素 包括技术水平 装备水平及道路情况 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 开采过程中矿石的贫化和损失 以及国民经济发展需要等 1 1 21 2 露天开采境界主要参数的确定露天开采境界主要参数的确定 1 2 3 开采深度的确定 设计基础资料中已经给出最大开采深度为 565m 1 2 2 最小底宽 露天矿最小底宽 采用回返式调车时 最小底宽为 1 1 5 0 2 minmin ebRB cc 式中 汽车最小转弯半径 m minc R 汽车宽度 m c b 汽车距边坡的安全距离 m e 代入数据 得 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第4 页页 50 55 即最终边坡角定为南 60 北 55 是合理的 0 1 25 55 0 2 84 56 1 2 4 绘制露天矿底部周界 依据任务书的要求 地质勘探线 勘探线至 勘探线的剖面图为基础确定底部周 界和上部境界的范围 将调整后各地质断面图上露天矿底部宽度投影到平面图上 连 接所有点成闭合曲线 并按满足采掘运输条件进行修整 即为露天矿底部周界 1 2 6 绘制露天矿开采终了平面图 根据设计所确定的出入沟方位 依据图纸情况指定 参数 包括联络平台参数 运 输设备规格 进行开拓坑道定线 本矿山属于凹陷露天矿和部分山坡露天矿 由于矿 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第5 页页 山外部公路未知 所以 出入沟方位在图中任选以合理位置进入采矿场 选用直进折 返式开拓坑线布置到达各开采水平 采剥作业是从采场的最高水平开始进行 逐层向 下 随着开采水平下降 矿岩运输距离逐渐增加 汽车运输效率相应降低 运输费用 随之增加 所以管理者应在这方面加强管理 提高效率 底部标高为 565m 最高一个台阶标高为 770m 从底部周界开始 开采深度 200m 按设计的边坡组成要素 在 1 号图纸上绘制具有各水平台阶坡底线的开采终了 平面图 见附图 2 2 露天开拓方法设计 露天开拓方法设计 2 12 1 矿床露天开拓的影响因素矿床露天开拓的影响因素 影响开拓方法选择的因素甚多 主要有 1 矿体赋存的地质地形条件对开拓方式的影响 2 露天矿生产能力对开拓方式的影响 3 基建工程量和基建期限对开拓方式和方案的要求 4 矿石损失与贫化对开拓方式和方案的要求 5 地下开拓方式的利用 2 22 2 矿床开拓方案的确定矿床开拓方案的确定 2 2 1 选择开拓方案的原则 1 矿山建设速度必须满足国家的要求 保证投产早 达产快 2 生产工艺简单可靠 设备选择应因地制宜 中小型矿山尽量采用本地区能制 造的设备 3 工程量少 施工方便 4 不占良田 少占耕地 并有利于改地造田 5 基建投资少 特别是初期投资少 6 生产经营费用低 1 2 2 2 矿床开拓方案的确定 本次设计的张坝沟石灰石矿山生产能力为 255 万吨 矿石 废石运距 3 5km 属 于生产能力较小 运距较短的露天矿 露天矿的深凹部分采场尺寸较小 布置铁路线 路时 工程量大 需设较多的车站 采场开采深度较小 运距不大 采用公路开拓运 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第6 页页 输能够满足生产需要 因此排出铁路运输 为了尽快达产 减少基建时间和基建投资 充分发挥电铲的效率 选用汽车公路开拓系统 2 32 3 开拓坑线的布置开拓坑线的布置 2 3 1 出入沟的布置 1 山坡露天矿部分 由于山坡露天矿的采矿场与卸矿点之间的相对高差较大 可布置的开拓线路的范 围较小时 采用折返式布线方式 山坡露天矿的采剥作业从采区内最高台阶开始逐层向下进行 因此 开拓干线在 基建时期就必须从地表修筑达到最高开采水平 2 深凹露天矿部分 由于汽车运输机动灵活 爬坡能力大 从一个水平至另一水平的沟道较短 因此 折返坑线开拓能适应于开采采矿长度不大的凹陷露天矿 可减少基建投资 缩短基建 时间 有利于加速新水平的准备 3 3 露天矿主要开采工艺设计 露天矿主要开采工艺设计 3 13 1 穿孔工作穿孔工作 3 1 1 穿孔设备选择 本矿山的年产量是 255 万 t 属于小型露天矿 矿山采用 KY 150 型牙轮钻机 该牙轮钻机的特征参数见表 3 1 表表 3 1 KY 150 牙轮钻机技术特征参数牙轮钻机技术特征参数 2 钻孔直径120 150 mm机重32t 钻具速度45 60 90 r min孔向90 最大轴压127 kN爬坡能力14 孔深21m总功率315 5 kW 钻杆直径104 114mm适用岩种f 0 12 3 1 2 穿孔设备数量计算 1 该钻机的台班生产能力按以下公式计算 3 1 b 6 0 vTA 式中 A 钻机台班生产能力 m 台 班 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第7 页页 钻机的机械钻进速度 cm min v Tb 班工作时间 h 工作时间利用系数 0 4 0 5 取 0 4 其中 26 92cm min 3 2 Df Pn v 3 108 9 75 3 5 9 4 11108 9 60127000 75 3 3 式中 牙轮钻机轴压 N P 钻头转速 r min 为保护钻具取 60 n D 钻头直径 cm f 岩石坚固性系数 石灰石矿取 7 11 取 9 5 代入数据 得 m 台 班69 514 0826 926 0 A 2 钻机工作台数 3 3 3 1 2 mnABK QK N 式中 N 钻机工作台数 台 K1 成孔率 一般为 0 9 0 95 取 0 9 K2 产量不均衡系数 一般为 1 10 1 15 取 1 15 Q 矿山每年需要钻孔爆破的矿岩总量 292 25 万 t a A 钻机实际台班生产能力 m 台 班 B 每米钻孔爆破量 t m 内比取 90 t m n 每天工作班数 3 班 m 钻机年工作天数 取 310 天 代入数据 得 台186 0 9 09069 513310 292250015 1 N 2 钻机在册台数 3 4 3 K N N 式中 N 钻机工作台数 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第8 页页 K3 钻机作业率 潜孔牙轮钻机为 0 45 0 65 取 0 55 代入数据 得 台2 5 0 1 N 3 23 2 爆破工作爆破工作 3 2 1 爆破材料 炸药 采用乳化炸药 其抗水性能强 爆炸威力高 起爆器材 采用导爆管雷管 3 2 2 爆破方法选择 考虑对爆破质量 爆破安全和爆破经济上的要求 本矿山露天开采设计中选用逐 孔起爆技术 可以有效地控制大块率和爆破地震效应 从而可以改善爆破效果 3 2 3 钻孔形式和布孔方式 钻孔形式 选用垂直孔 布孔方式 多排孔梅花型布置 3 2 4 爆破参数的确定 1 炮孔直径 D 根据钻孔设备取 D 150mm 2 倾斜孔抵抗线 W 按台阶高度 h 计算底盘抵抗线 W W 0 6 0 9 h 3 5 式中 W 底盘抵抗线 m 台阶高度 m h 代入数据 得 9m156 0 W 按钻孔直径 D 确定底盘抵抗线 W 5 3 6 KDW 式中 K 与炮孔倾角 岩石硬度 作业条件有关的系数 一般取 20 50 取 40 代入数据 得 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第9 页页 W 40 0 15 6m 根据钻孔装药条件计算W 3 kmh L DW 2 85 7 7 式中 D 炮孔孔径 dm 装药密度 取 1 2kg 3 m 装药系数 0 6 0 8 取 0 8 m 炮孔密集系数 m 0 6 1 5 取 m 0 8 k 炸药单耗 取 0 53kg 3 m 装药长度 10 5m 2 L m 取 5 5m 3 5 158 053 0 5 102 18 085 7 5 1 85 7 2 kmh L DW 按以上三种条件计算结果综合取值 W 6m 并按作业安全条件验算 按作业安全条件验算 3 8 bhctg Wm95 5 9 127 0 15 式中 b 钻孔中心至台阶坡顶线的安全距离 一般 m3 5 1b 6m 5 95m 显然满足安全要求 所以选取底盘抵抗线 6m 2 孔距 排距和临近系数 m ab 孔距 3 9 mWa 式中 炮孔邻近系数 取 0 8 mm 代入数据 得 m 取 5m8 468 0 a 排距 b 0 866 4 3m 取 4 5ma 3 钻孔超深 L 0 13 0 35 W 3 10 L 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第10 页页 代入数据 得 m 取 1 5m44 1 624 0 L 4 充填长度 3 11 DL 30 20 1 代入数据 得 m 取 4 5m5 415 0 30 1 L 1 L 5 炸药单位消耗量和每孔装药量qQ 根据矿岩的坚固性系数 7 11 选取炸药的单耗 k 0 53 kg m f 3 每孔装药量的确定 Q 前排孔 3 12 WhkaQ 1 后排孔 3 13 kabhkQ 2 式中 后排孔药量增加系数 1 1 1 3 k k 代入数据 得 kg 5 238156553 0 1 Q kg4 2161 1155 55 453 0 2 Q 6 装药量验算 3 14 4 2 2 dL Q 式中 装药量验算值 kg Q 装药密度 kg dm3 乳化炸药取 1 2kg m3 超深装药长度 12m 3 L 代入数据 得 254 4kg 4 2 11015012 32 Q 大于 也大于 所以满足装药要求 无需修改参数 Q 1 Q 2 Q 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第11 页页 3 2 5 装药 填塞 起爆方法 装药结构图 如图 3 1 图图 3 1 装药结构图装药结构图 装药 采用炸药混装车耦合连续装药 填塞 人工就地取材填塞 钻孔时排出的岩粉 起爆方法 导爆管起爆法 采用的是逐孔起爆技术 3 2 6 爆破网路设计 孔内装两发雷管 延期时间为 400ms 孔间延期时间为 17ms 排间延期时间为 42ms 起爆方式采用 V 形起爆 相邻分段被爆岩体相互产生挤压破碎较充分 爆破效 果很好 爆堆也较集中 V 形起爆方案首先使中间一排掏槽孔起爆 形成一条沟状 自有面 然后再起爆两侧各排钻孔 V 形起爆方案 减小了爆破岩体时的夹制作 用 提高了破岩效率 爆破网路图见 3 2 5 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第12 页页 图图 3 2 爆破网路图爆破网路图 在露天矿山生产中 台阶 深孔爆破后 一般会产生一些块度超过规定尺寸的矿 岩块 对这些不合要求的矿岩块 一般还要采用浅眼爆破 裸露药包爆破或液压锤等 进行二次破碎 3 2 7 一次爆破量的确定 根据露天爆破对爆破矿岩数量的要求 为保证挖掘设备能够正常连续工作 要求 工作面每次爆破的矿岩量 至少保证挖掘设备 5 10 个昼夜的采装要求 3 15 t k 2 A Q 式中 A 年采年采剥量 2622000t a t 每年工作天数 310 天 k 采装昼夜数 取 8 昼夜 代入数据得 3 2 m 8 25139 310 832922500 Q 所以一次爆破方量为 3 m 8 25139 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第13 页页 3 33 3 采装工作采装工作 3 3 1 电铲及运输设备类型的选择 根据载重汽车 台阶高度和矿山的年产量 年生产能力 255 万 t 剥采比为 0 15 1 所以年运输总量为 292 25 万 t 选取 WK 4 矿用单钭正产式挖掘机 WK 4 的性能参数如下 表 3 2WK 4 的性能参数 根据中国的斗容与厢容的配比为 1 3 1 5 选用型号为宇通重工 YT3501 型自卸汽车与其配套 宇通重工 YT3501 载 重 32t 最小转弯半径为 7 65m 汽车长为 8625mm 宽为 3018mm 高为 3420mm 最高车速 52km h 最大爬坡度 52 设该矿运距为 3 5km 表表 3 2 WK 4 的性能参数的性能参数 2 铲斗容积 m3 理论生产能 力 m3 h 最大挖掘半径 m 最大挖掘高度 m 457214 410 1 最大挖掘深度 m 最大卸载半 径 m 最大卸载高度 m 最大提升力 KN 3 412 656 3530 动臂长度 m 接地比压 Mpa 最大爬坡能力 行走速度 km h 10 50 243120 45 机器工作总量 t 名义提升速 度 m S 最大推压力 KN 推压速度 m S 1900 882400 53 3 3 2 挖掘机数量确定 1 单斗挖掘机的台班生产能力 3 Qc 3 P H tK TVK 3600 16 式中 QC 年矿废石总量 t V 挖掘机铲斗容积 m3 t 挖掘机铲斗循环时间 40s KH 挖掘机铲斗满斗系数 0 8 KP 矿岩在铲斗中的松散系数 1 4 T 挖掘机班工作时间 8h 西南科技大学课程设计西南科技大学课程设计 第第14 页页 班工作时间利用系数 0 5 经计算 Qc 822 86 m3 4 140 5 088 043600 2 单斗挖掘机的台年生产能力 Qa Qc N n 3 17 式中 Qa 挖掘机的台年生产能力 m3 N 挖掘机年工作日数 330 天 n 日工作班数 3 班 经计算 Qa 822 86 310 3 765260m3 根据采剥年矿岩总量 确定挖掘机的年生产能力为 76 万 m3 3 单斗挖掘机的台数 根据矿山所需挖掘机台数公式 3 18 a Q A N 式中 A 年采剥量 104m3 a N 挖掘机台数 台 挖掘机台年效率 104m3 a a Q 代入数据得 台 取 2 台 28 1 1076 10325 292 4 4 N 3 43 4 采装工作面参数及工作平盘