露天采矿讲义.doc

第一章 露天矿基本概念露天采矿的生产工艺矿岩松碎工作 用爆破或机械等方法将台阶上的矿岩松动破碎，以适于采掘设备的挖掘。对于采掘设备能直接从台阶上挖掘的矿岩，不存在该生产环节。采装工作 用挖掘设备将台阶上松碎的矿岩装人运输设备中，这是露天开采的核心环节。运输工作 运用一定的运输设备，如汽车、机车、胶带运输机等，将采场的矿岩运送到指定地点，如矿石运送到选矿厂或储矿场，岩石运送到排上场。排卸工作 矿石的卸载工作和岩石的排弃工作。露天采矿为什么广泛运用？具有作业安全，可采用大型采矿机械，生产能力大，矿石损失少的优点，适合于矿体埋藏浅、赋存条件简单、储量大的矿床。（生产规模大，生产效率高。）与地下开采相比的优缺点优点(1)矿山生产能力大:特大型露天矿的年产矿石量达3000 -5000万t，采剥总量达1 3亿t。(2)机械化程度高:受开来空间限制小，易于实现机械化和设备大型化。大中型露天矿的机械化程度为100%，大大提高了劳动生产率(为地下开采的510倍)。(3)安全和劳动条件好:安全条件和作业条件好，不易受有害气体与顶板塌方等灾害的威胁，劳动强度低。(4)矿石损失贫化小:损失率和贫化率不超过3% 5%。(5)开采成本低:为地下开采的1/2 1/3。(6)基建期短:约为地下开采的一一半，每吨矿石的基建投资额低于地下开采。缺点(1)对矿床埋藏条件要求严格，合理的开采深度较浅。(2)占用土地多。露天开采的矿坑以及排弃的大量剥离物均要占用大片土地，一个露天开采的矿区占用的土地可达几十平方公里。(3)受气候条件影响大。暴雨、大风、严寒、酷热等对露天开采均有一定影响。(4)破坏环境。开采过程中，穿爆、采装、运输、排卸等作业粉尘较大，运输汽车排出的氧化碳逸收到大气中，废石场的有害成分流人江河湖泊和农田等，污染大气、水域和土壤，危及居民身体健康，破坏生态环境。剥采比（注意单位）stripping ratio 22剥离的岩土量与采出的矿石量之比，即采出单位矿石所需剥离的岩土量，其单位可用三个形式表示m3/m3,t/t,m3/t剥离的用途出入沟main access为了开采一个台阶并将采出的矿岩运出采场，需要在本台阶及其上部各台阶修筑至少一条具有一定坡度的运输通道，称为斜坡道或出入沟。开段沟drop cut露天矿为建立台阶或台阶初始工作线而掘进的水平堑沟。最终帮坡角（最终边帮角）露天矿非工作帮最上一个台阶坡顶与最下一个台阶坡底线所作的假想斜面与水平面的夹角。台阶坡面角台阶坡面与下部平盘的夹角。安全平台Security Platform指露天矿最终边帮上保持边帮稳定和阻止滚石下落的平台清扫平台Cleaning platform指露天矿最终边帮上用于阻截滚石并用清扫设备清扫岩石的平台运输平台Transport platform指露天矿非工作帮上通过运输设备的平台台阶露天开采是从地表开始，把矿岩按一定的厚度划分为若干个水平分层，自上而下呈阶梯状逐层开采，并保持一定的超前关系，这些分层称为台阶或阶段，是露天采矿场构成要素之一。第二章 矿岩松碎潜孔钻机的原理潜孔钻机的工作方式属于风动冲击式凿岩，它在穿孔过程中风动冲击器跟随钻头潜入孔中。潜孔钻机的优缺点优点：能量损失小，穿孔速度受孔深影响小；噪音小；用废气排渣，节省动力；钻杆使用寿命长；穿孔轴压小，钻机轻，钻孔不易倾斜，设备购置费用低。缺点：冲击器的气缸直径受孔径限制，孔径越小，穿孔速度越低。当孔径大于200mm时，穿孔速度低于牙轮钻机，动力消耗高3040，成本高。牙轮钻的原理其穿孔原理主要是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动，同时对钻头施加轴向压力，以回转动压和强大的静压形式使与钻头接触的岩石粉碎破坏。在钻进的同时，通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注人压缩空气，利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。牙轮钻的优缺点优点与钢绳冲击钻机相比，穿孔效率高35倍，穿孔成本低10% 30%。在坚硬以下岩石中钻直径大于150 mm的炮孔，牙轮钻机优于潜孔钻机，穿孔效率高23倍，每米炮孔穿孔费用低15%。缺点钻压高，钻机重，设备购置费用高。在极坚硬岩石中或炮孔直径小于150 mm时成本比潜孔钻机高。钻头使用寿命较短，每米炮孔凿岩成本比潜孔钻高。常用钻孔设备截至目前，露天矿生产中曾广泛使用过的穿孔方式有两种:热力破碎穿孔和机械破碎穿孔。相应的穿孔设备有火钻、钢绳冲击钻机、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车。现代露天矿应用最广的是牙轮钻，潜孔钻次之，火钻与凿岩台车仅在某些特定条件下使用，钢绳式冲击钻已被淘汰。爆破工艺在露天矿山的地位作用，对后面的影响（论述题）参考通过多年生产实践，人们已认识到露天矿爆破作业是露天采矿工艺中的重要环节，爆破质量好与坏，对采装、运输、设备效率、作业成本有很大影响，如装载时间、材料消耗、作业安全。科技进步有力推动了爆破技术的发展。目前，国内外爆破技术发展非常迅速，一此新方法、新工艺、新设备不断出现，为露天爆破的进步提供了新的思维。为后续的采装工作等提供合适的块度，爆破质量对后续工作影响很大，同时又要保证矿山生产的安全性和合理性，故应高度重视。（中间涉及经济指标、对永久边坡的保护等）深孔台阶爆破参数孔网参数孔径、孔深和超深、底盘抵抗线、孔距与排距、堵塞长度、单孔装药量装药结构连续装药、间隔装药、耦合装药、不耦合装药、正向起爆装药、反向起爆装药起爆方法布孔方式：三角形（梅花形）、方形、矩形起爆顺序：排间顺序、斜线顺序、“V”形起爆、波浪形起爆、中间掏槽起爆、楔形掏槽起爆常用紧临永久边坡爆破方法预裂爆破、光面爆破、缓冲爆破第三章 采装单斗挖掘机工作参数挖掘半径Rw挖掘时由挖掘机回转中心至铲斗齿间的水平距离挖掘高度Hw挖掘时铲斗齿尖距站立水平的垂直距离卸载半径Rx卸载时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离卸载高度Hx铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离下挖深度Hh铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂直距离单斗挖掘机的工作面参数采掘工作面主要参数：台阶高度h 采区长度Lc 采掘带宽度A 工作平盘宽度B露天矿爆破选取台阶高度考虑哪些因素？采掘设备的工作条件；矿岩性质与埋藏条件；穿爆工作要求；矿床开采强度；运输条件单斗挖掘机的生产能力计算（理论/实际）单斗挖掘机的生产能力的提高方法途径improve缩短挖掘机的工作循环时间提高满斗系数提高班工作时间的利用系数第四章 运输露天矿的运输方法自卸汽车运输 铁路运输 带式运输机运输 提升机运输 重力运输 联合运输（汽车与铁路、汽车与胶带、汽车与提升机或溜井）露天矿的运输特点基本物料运量大部分集中于单一方向线路或道路运输强度大，线路车辆周转快矿岩具有较大密度，较高的强度和磨蚀性，块度不一，装卸时有冲击作用露天矿其他工艺和运输的可靠性紧密相连机车车辆运输周期中的技术停歇时间占有很大比重矿岩的装载点和剥离物的卸载点不固定，采场与废石场台阶上的运输网路要经常移动从露天采场提升（或下放）矿岩的坡度陡岩石需分采和配矿时，运输组织十分复杂露天矿运输网路的位置与矿体构造因素有关，线路场地狭窄计算一个台班同时需要多少汽车？根据年产量、汽车载重计算一本台班同时需要多少汽车先计算台班运输能力汽车运输的特点优点（1）机动灵活，调运方便，特别适合于地形、地质复杂的条件（2）爬坡能力强，在高度相同的条件下，可缩短运距，基建工程量小，基建速度快（3）运输组织简单，可简化开采工艺，提高采掘效率（4）便于采用近距离分散排土场或高段排土场，减少排土场用地和提高排土效率（5）道路修筑和养护简单缺点（1）燃油和轮胎消耗量大，吨公里运费高，经济运距短；（2）受气候条件影响较大，特别在雨季、冰雪期间行车困难，尤其在土质工作面汽车运输的困难更大；（3）在深凹露天矿中，汽车运输还会造成大气污染。（4）自卸汽车的维修和保养工作量大，所需人员较多。铁路运输的特点优点（1）运输能力大，能满足大、中型矿山运输要求。（2）节能、环保、土地占用少。（3）运输成本低，铁路运输单位成本约为公路运输的1/6。（4）铁路运输设备和线路比较坚固，运行安全可靠，对恶劣天气条件的适应能力强。（5）能和国有铁路直接办理行车业务，简化装、卸工作。缺点（1）基建投资大，建设速度慢，建设周期长；（2）对线路坡度、平曲线半径要求较高，灵活性较差；对矿体埋藏条件和地形条件适应性差；（3）爬坡能力小，随着露天开采深度的增加，运输效率显著下降；（4）线路系统和运输组织工作复杂；（5）线路工程和辅助工作量大，露天开采的年下降速度比其他运输方式低。第五章 排岩选排土场位置原则（1）废石场应选在山坡荒地，少占农田，避免迁移村庄，并充分考虑山洪的影响（2）在不妨碍矿山生产发展和采场边坡稳定的前提下，废石场应尽量靠近露天采场（3）优先利用露天采空区作废石场，选择外部废石场时，要充分考虑占用土地的时间效益（4）废石场应位于居民点的主导风向下风侧地带，并防止岩土中的有害化学成分通过雨水作用带入河流和农田（5）应考虑造田还耕，制定土地复垦规划汽车运输-推土机排岩工艺流程汽车进入废石场排岩地段进行调车；汽车翻卸岩土；推土机推排；平整场地；整修废石场公路铁路运输挖掘机排岩工艺流程列车翻卸岩土挖掘机堆垒线路移设带式排土机排岩工艺过程由输送机提供岩土，经转载机进入排土机里的接收输送机，再输送到卸载输送机迸行排岩（上排或下排）推土机平整工作面并完成其他辅助作业带式输送机移位并开始下一排岩循环常见边坡破坏的形式（填空）平面破坏 楔体破坏 圆弧形破坏 倾倒破坏边坡稳定性的影响因素（搜的）可以概括为内在因素和外在因素两个方面。内在因素包括地貌条件、岩石性质、岩体结构与地质构造等；外在因素包括水文地质条件、风化作用、水中的作用、地震及人为因素等。内因在边坡的变形中起决定性的控制作用，外因起促进作用。岩石组成、岩体构造和地下水是最主要的因素，此外，爆破和地震、边坡形状等也有一定影响。常见边坡维护措施削坡与压坡脚、增大或维持边坡岩体强度、锚固与支挡.目前国内外在矿山边坡人工加固中，比较广泛地采用抗滑桩、金属锚杆和锚索，并辅以混凝土护坡和喷浆防渗透等措施。 抗滑桩一般为钢筋混凝土桩，其中又分大断面与小断面混凝土桩。前者一般用于土体或松软岩体边坡中，在开挖的小井内浇注混凝上；后者一般是露天矿边坡用的岩体抗滑桩，即在钻孔内放人钢轨、钢管或钢筋作为主要抗滑构件，然后用混凝土或用压力灌浆将钻孔内的空隙填满。抗滑桩施工简单，速度快，应用比较广泛。 锚杆（索）一般由锚头、张拉段和锚固段三部分组成。锚头的作用是给锚杆（索）施加作用力；张拉段是将锚杆（索）的拉力均匀地传给周围岩体；锚固段提供锚固力。锚杆（索）的施工工艺比较复杂，但它可以锚固深处具有潜在滑面的