露天矿课程设计说明书

辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 本科课程设计说明书本科课程设计说明书 学生姓名 指导教师 专业班级 采矿 11 3 班 学 号 时 间 2014 12 综合成绩 摘要 本文为露天课程设计说明书 某煤田矿位于内蒙西部地区 煤层呈单斜赋存 煤层 倾角 40 平均水平厚度为 47m 剥离物上部为沙土层平均厚度 7m 顶板岩层由两层构 成 上部为砂页岩 下部为砂岩 底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成 介绍了从煤田地质概况 露天矿合理帮坡角确定 在认识地形图的基础上试算并确 定最终帮坡角 露天开采境界 开采工艺选择及设备选型 确定开采参数和开采程序 用煤岩累计值画出 v f p 曲线 依据所绘曲线确定投 达产点并进行剥采比均衡 算 出均衡后的剥采比以及均衡年限 开拓运输系统 确定主要设备数量 最后 绘制出达 产后某一时期的工程位置平面图 目的是让我们学习露天设计的过程 设计成果 课程设计计算说明书一份 露天矿开采最终平面图 A0 图纸一张 露天 矿开采境界横断面图 A0 图纸一张 关键词 露天开采 开采工艺 设备选型 开采参数 开采程序 v p 曲线绘制及生产 剥采比均衡 Abstract This paper is designed to open course manual a coal mine is located in the western In ner Mongolia area coal seams are monoclinic occurrence coal seam dip angle is 30 the a verage thickness of 47m The overburden abovethe average thickness of sand layer 7m roof i s composed of two layers the upper sand shale sandstone rock bottom lower part from top to bottom byshale and sand shale Introduced from the coalfield geology slope angle to determine reasonablehelp open pi t mine based on knowledge of topographic map on trial anddetermine the final slope angle pit selection of mining technology andequipment selection the determination of mining par ameters and miningprocess coal rock accumulated value draw v f P curve on the basis of thepainting curve to determine the investment production and stripping balance calculate the balance after the stripping ratio and balanced life development and transportation system de termine the main equipment quantity finally draw the engineering location plan after a certa in period of time The purpose is to let us learn the open design Results the curriculum design of a manual design calculations open pit mining final pl an A0 drawings a open pit mining realm cross sectional diagram A0 drawings a Keywords Keywords stripstrip mining mining mining mining miningmining equipmentequipment selection selection parameter extractionparameter extraction procedure procedure V PV P curvecurve drawingdrawing andand productionproduction strippingstripping ratioratio equilibriumequilibrium 目录 摘要摘要 I Abstract II 1 总论总论 1 1 1 课程设计概述课程设计概述 1 1 1 1 课程设计题目课程设计题目 1 1 1 2 设计初始条件设计初始条件 1 1 1 3 要求完成的主要任务要求完成的主要任务 1 1 2 设计依据和技术经济原则设计依据和技术经济原则 1 1 2 1 设计依据设计依据 1 1 2 2 设计技术经济原则设计技术经济原则 2 1 3 设计方案和设计内容简述设计方案和设计内容简述 2 2 煤田地质概况煤田地质概况 3 2 1 矿区地质条件矿区地质条件 3 2 2 矿区地形条件矿区地形条件 3 2 3 矿区工程地质条件矿区工程地质条件 4 2 4 煤质煤质 4 2 5 露天矿坑底境界露天矿坑底境界 4 2 6 设计生产能力设计生产能力 5 3 露天矿合理帮坡角确定露天矿合理帮坡角确定 6 3 1 影响边坡稳定性的因素影响边坡稳定性的因素 6 3 2 边坡稳定性分析边坡稳定性分析 6 3 3 帮坡角的确定帮坡角的确定 7 4 露天开采境界露天开采境界 10 4 1 露天矿底宽的确定露天矿底宽的确定 10 4 2 合理开采深度的确定合理开采深度的确定 10 5 开采工艺选择及设备选型开采工艺选择及设备选型 12 5 1 开采工艺选择开采工艺选择 12 5 1 1 表土层表土层 12 5 1 2 岩石岩石 12 5 1 3 煤层煤层 12 5 2 开采工艺确定开采工艺确定 12 5 3 设备选型设备选型 13 5 3 1电铲的型号电铲的型号 13 5 3 2自卸汽车自卸汽车 14 6 确定开采参数和开采程序确定开采参数和开采程序 15 6 1 概述概述 15 6 2 确定开采参数确定开采参数 15 6 2 1台阶高度台阶高度 16 6 2 2台阶坡面角台阶坡面角 16 6 2 3采掘带宽度采掘带宽度 17 6 2 4平盘宽度平盘宽度 18 6 2 5工作线长度工作线长度 19 6 3 工作帮初始位置 推进方向 工作线发展方式工作帮初始位置 推进方向 工作线发展方式 19 6 4 矿山工程延伸程序矿山工程延伸程序 20 6 5 工作帮初始位置及推进方向工作帮初始位置及推进方向 20 6 5 1初始拉沟位置确定初始拉沟位置确定 20 6 5 2 开段沟沟底宽开段沟沟底宽 20 7 v fv f p p 曲线绘制及生产剥采比均衡曲线绘制及生产剥采比均衡 22 7 1 绘制绘制 v f p 曲线 曲线 22 7 1 1 按台阶划分画出工程延深每个水平的工程位置按台阶划分画出工程延深每个水平的工程位置 22 7 1 2计算矿山工程延深到一定位置的矿石量和剥离量计算矿山工程延深到一定位置的矿石量和剥离量 22 7 1 3绘制绘制 v f p 曲线曲线 21 7 2 均衡生产剥采比均衡生产剥采比 21 7 2 1均衡生产剥采比的原则均衡生产剥采比的原则 21 7 2 2均衡生产剥采比的目的均衡生产剥采比的目的 22 7 2 3均衡生产剥采比方法和步骤均衡生产剥采比方法和步骤 22 8开拓运输系统开拓运输系统 23 8 1 开拓运输系统概述开拓运输系统概述 23 8 2 外部沟与内部沟的选取外部沟与内部沟的选取 23 8 3 固定坑线与移动坑线的选取固定坑线与移动坑线的选取 23 8 4 开拓沟道尺寸开拓沟道尺寸 24 8 5 开拓沟道定线开拓沟道定线 25 8 5 1定线原则定线原则 25 8 5 2定线方法定线方法 25 9 主要设备数量计算主要设备数量计算 31 9 1 挖掘机生产能力挖掘机生产能力 31 9 1 1单斗挖掘机台班能力单斗挖掘机台班能力 31 9 1 2单斗挖掘机台年能力单斗挖掘机台年能力 31 9 2 挖掘机数量挖掘机数量 32 9 2 1剥离用挖掘机数量剥离用挖掘机数量 32 9 2 2采煤用挖掘机数量采煤用挖掘机数量 32 9 3 自卸卡车运输能力自卸卡车运输能力 32 9 3 1 卡车台班生产能力卡车台班生产能力 32 9 3 2 卡车台年生产能力卡车台年生产能力 29 9 4 卡车数量卡车数量 34 9 5 牙轮钻机的台班生产能力牙轮钻机的台班生产能力 34 9 6 钻机的台年综合效率钻机的台年综合效率 31 9 7 牙轮钻机设备需求数量的确定牙轮钻机设备需求数量的确定 31 致谢致谢 33 参考文献参考文献 34 1 总论总论 1 1 课程设计概述课程设计概述 1 1 1 课程设计题目课程设计题目 露天矿开采设计 1 1 2 设计初始条件设计初始条件 顶帮最终边坡角 31 底帮沿煤层底板降深 帮坡角为 27 端帮帮坡角为 29 台 阶高 9m 沙土台阶坡面角 50 煤岩台阶坡面角 55 露天矿采矿场最小底宽 18m 经济合理剥采比 6m m 1 1 3 要求完成的主要任务要求完成的主要任务 1 设计任务 确定合理帮坡角 在所给定的剖面图上运用图解法计算开采境界 并 在地质地形图上圈定开采境界 选择开采工艺 进行设备选型 确定开采参数 确定剥 采程序 包括台阶划分 采区划分和开采顺序 拉沟方案及工作线布置方式 采剥工程 量计算 绘制 V P 曲线并均衡生产剥采比 确定达产 投产位置 计算基建工程量 过 渡期等 露天矿开拓运输道路定线 绘制露天矿开采最终平面图 确定露天矿各工艺环 节设备能力及数量 进行生产能力验证 编写课程设计计算说明书 2 设计成果 课程设计计算说明书一份 露天矿开采最终平面图 A0 图纸一张 露天矿开采境界横断面图 A0 图纸一张 1 2 设计依据和技术经济原则设计依据和技术经济原则 1 2 1 设计依据设计依据 课程设计任务书 矿床地质资料 a 地质地形 平面 图 1 张 b 地质横断面图 2 张 c 煤炭工业露天矿设计规范 d 中国采矿设备手册 e 露天采矿手册 1 2 2 设计技术经济原则设计技术经济原则 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 1 3 设计方案和设计内容简述设计方案和设计内容简述 我的方案选用电铲 单斗汽车工艺 底板露矿拉沟 剥离最上层泥土层倾斜划分 下 部岩矿采用水平分层 出入沟采用内部沟 先直进式到达端帮后回返 2 煤田地质概况煤田地质概况 2 1 矿区地质条件矿区地质条件 某煤田矿位于内蒙西部地区 煤层呈单斜赋存 煤层倾角 40 平均水平厚度为 47m 剥离物上部为沙土层平均厚度 7m 顶板岩层由两层构成 上部为砂页岩 下部为 砂岩 底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成 2 2 矿区地形条件矿区地形条件 矿区内地表地形为北高南低的鞍形山坡 地形图如附图 I 所示 比例为 1 2000 6 1 6 25 2 5 1 4 1 4 2 3 2 3 1 2 1 2 2 1 2 1 1 图 2 1 地形图 Figure 2 1 topographic map 矿区内有 6 条勘探线 其横剖面图 I I 比例为 1 1000 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 断面 断面 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 断面 断面 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 断面 断面 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 1 11 2 2 1 2 2 3 1 3 2 4 1 4 2 5 1 5 2 6 16 2 140 160 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 图 2 2 横剖面图 Figure 2 2 cross section 2 3 矿区工程地质条件矿区工程地质条件 矿区内无大的断层 地质构造简单 表 2 3 岩层力学指标 Table 2 3 rock mechanics parameters 岩性容重 t m3 内摩擦角 凝聚力 C Kpa 煤层1 4530 5151 37 沙土1 9529 5045 13 泥页岩2 4027 0166 51 砂页岩2 3728 0190 65 砂岩2 2232 0175 10 2 4 煤质煤质 煤的容重为 1 45t m3 回采率为 95 废石混入率 4 设计中采用的经济合理剥采 比 6m3 m3 2 5 露天矿坑底境界露天矿坑底境界 露天矿在走向方向上西部坑底境界以 I I 勘探线西 100m 为界 东部坑底境界以 勘探线东 100m 为界 2 6 设计生产能力设计生产能力 根据煤炭地质储量和露天矿范围 以及煤炭市场需求 确定该矿设计生产能力为 60 万吨原煤 3 露天矿合理帮坡角确定露天矿合理帮坡角确定 3 1 影响边坡稳定性的因素影响边坡稳定性的因素 1 岩性的影响 包括岩石的矿物组成 物理化学性质及岩石的结构等 这些因素的不同导致岩体承 受地应力的能力有所差异 直接影响着边坡的稳定性 2 岩体结构面 结构体 岩体结构的影响 岩体中存在的弱层 断层以及一些节理 裂隙使得岩体的强度与岩石的强度比减弱 3 构造应力的影响 随着露天采场的开发 使边坡岩体初始应力重新分布 以水平方向为特征的构造应 力的不均匀释放会引起岩体向采空区回弹和膨胀 使原有的裂隙进一步扩大 或者造成 新的卸荷裂隙 从而降低了岩体强度 边坡稳定性下降 构造应力容易在坡角处产生应 力集中 降低了边坡稳定性 4 水的影响 水对边坡的不利影响主要表现在 软化岩石 降低其强度 以及对边坡的静水压力 与动水压力作用 5 爆破作业 震动的影响 露天矿爆破作业对边坡稳定性的影响 一是爆破震动力增加了边坡的滑动力 二是 爆破作用破坏边坡岩体 降低了岩体的强度 使雨水 地下水易于沿爆破裂隙渗透 加 速岩体风化 也可能在爆破震动力和岩体破坏 强度降低的共同影响下使边坡稳定性降 低 3 2 边坡稳定性分析边坡稳定性分析 表 3 1 稳定系数 K Table 3 1 stability coefficient K 3 3 帮坡角的确定帮坡角的确定 应用软件按不同边坡角试算稳定系数 使最终假设的帮坡角满足安全储备系数的要 求 1 北帮 工作帮 帮坡角确定 首先假设工作帮坡角为 28 然后将非工作帮的各点坐标输入到软件当中 并将整 个岩层的位置与力学性质输入到软件中 进行建模与分析 得出当帮坡角为 28 时 安 全系数为 1 198 不符合要求 将帮坡角修改为 31 重新建模与分析 安全系数为 1 390 满足安全系数要求 图 3 2 北帮帮坡角稳定性验算模拟图 Figure 3 2 north slope stability checking simulation graph 2 南帮帮坡角确定 首先假设非工作帮坡角为 30 然后将非工作帮的各点坐标输入到软件当中 并将 各岩层的位置与力学性质输入到软件中 进行建模与分析 得出当帮坡角为 28 时 安 全系数为 1 277 满足安全系数要求 图 3 3 南帮帮坡角稳定性验算模拟图 Figure 3 3 the south slope stability checking simulation graph 3 端帮帮坡角确定 首先假设端帮帮坡角为 31 然后将端帮的各点坐标输入到软件当中 并将各岩层 的位置与力学性质输入到软件中 进行建模与分析 得出当帮坡角为 29 时 安全系数 为 1 37 满足安全系数要求 4 露天开采境界露天开采境界 露天开采境界是技术上可能 经济上合理的露天开采范围界限 露天开采境界的要素 露天矿底周界 地表境界 合理开采深度 最终帮坡角 合理的露天矿开采境界极为重要 露天开采境界大小影响矿场内的矿岩量 露天矿 的规模及服务年限 基建工程量 建设年限及达产年限 设备选型配套 劳动定员和效 率 产品成本和赢利 基建投资及合理利用 投资经济效益等 影响露天矿开采境界的因素 1 社会主义建设的方针政策 如劳动保护 经济政策 综合利用及环境保护法等 2 自然因素 包括矿床埋藏条件 矿石及围岩性质 地形 河流 冲沟等 3 技术经济因素 包括开采工艺及设备 矿岩质量 设备供应情况及国民经济发 展水平等 4 其他因素 包括 地面主要建筑物 城市 铁路等 其中促进露天开采的有 矿体易发火的高硫矿床 含泥多的或矿岩和围岩松软的矿床 应用地下开采在安全和技 术上有较大的困难 这时尽可能扩大露天矿开采境界 4 1 露天矿底宽的确定露天矿底宽的确定 露天矿的底宽与运输设备和调车方式有关 由于选用单斗电铲 汽车运输工艺 并 采用折返式调车 因此 Bmin Rmin 0 5 B L 2e Rmin 汽车道路的最小回转半径 取汽车最小曲线半径的 1 2 倍 m B 汽车宽度 3m L 汽车长度 7 4m e 安全距离 一般 0 5 1 0m Bmin 1 2 8 5 0 5 3 7 4 2 1 18m 由于 Bmin 47m 煤层厚度 为了保证经济合理 露天矿底宽 按露采 井工开采盈利相 得求底宽 M dd cd Bt dc a dd 井工采煤售价 元 t cd 井工开采成本 元 t dc 露天采煤售价 元 t a 露天纯采煤成本 元 t 露天矿底宽 B max Bt Bmin 因此 该矿露天矿底宽 B 18m 图 4 1 折返式调车示意图 Figure 4 1 turn back tuning car diagram 4 2 合理开采深度的确定合理开采深度的确定 确定合理开采深度的方法有三种 分析计算法 方案分析法 图解法 我们采用图解法来确定开采深度 1 在顶帮 或底帮 地表取若干个地表境界位置 1A2A3AnA 2 按最终帮坡角过 做顶帮 或底帮 最终边坡线 与矿体1A2A3AnA 顶 底 板矿岩接触线交于 1B2B3BnB 3 延长 至 使 iAiBiOiBiO ii j AB n 4 连接各点 与矿体底 顶 板矿岩接触线交于 O 点iO 5 由 O 点向上返至 O O 到地表的距离即为合理开采深度 B H cotcot I 断面和 断面确定合理开采深度的步骤已手工完成 由断面确定的底面标高为 19 46m 由 断面确定的底面标高为 14 47m 最后圈定境界图如下 图 4 2 初步境界图 Figure 4 2 initial state diagram 5 开采工艺选择及设备选型开采工艺选择及设备选型 5 1 开采工艺选择开采工艺选择 开采工艺选择原则 1 充分考虑各种工艺 2 设计应遵循市场经济原则 力求投资少 成本低 效益好 3 应结合本矿的井田范围 资源量 煤层赋存条件 生产规模等选择开采工艺 4 开采工艺应适应矿区气候条件 5 1 1 表土层表土层 表土层为松软的砂土层 所以选择使用单斗挖掘机 汽车开采工艺 5 1 2 岩石岩石 顶板岩层由两层构成 上部为砂页岩 下部为砂岩 底板岩层自上而下由泥页岩和 砂页岩构成 所以选择使用单斗挖掘机 汽车工艺 单斗挖掘机 汽车工艺具有 对岩性的适应性强 剥采作业灵活 可以实现横采和之字形行走 对矿床赋存条件适应 性强 选采效果好 爬坡能力强 一般可达 8 10 转弯半径小 机动灵活 建设速 度快 开采强度大 矿山基建工程量小 投资小 基建时间短等优点 5 1 3 煤层煤层 选单斗挖掘机 汽车工艺 结合本矿煤层硬度 倾角的特定条件 煤层开采推荐 采用机动灵活的单斗挖掘机 汽车工艺 5 2 开采工艺确定开采工艺确定 综合本矿上述对土 岩 煤的开采工艺分析 单斗电铲 汽车工艺对矿床地质条件适 应性强 适用于地形复杂 长度短 矿体产状复杂的露天矿 本设计使用机械式单斗挖掘机 汽车开采工艺 具体方案如下 a 表层土 岩采用单斗挖掘机 汽车开采工艺 b 煤顶板以上岩层采用单斗挖掘机 汽车开采工艺 c 煤层采用单斗挖掘机 汽车开采工艺 5 3 设备选型设备选型 本矿设计产量为 0 6Mt a 为小型露天矿 机械式挖掘机宜采用斗容为 1 4m 一般 一车应装 4 6 斗 由目前小型露天矿采用的主要挖掘设备斗容及满斗系数 本矿 Km 0 95 依据表 1 1 结合海州露天矿的生产实际 可大致确定本矿均采用 WK 2 型单 斗挖掘机剥离和采煤 配备 BZKD20 式 载重 20t 自卸式卡车剥离和运煤 5 3 1 电铲的型号电铲的型号 根据中国采矿设备手册 如下图 图 5 1 常见电铲参数 Figure 5 1 common shovel parameters 选择机械式单斗挖掘机 WK 2 表 5 2 WK 2 主要性能参数 The main performance parameters of 5 2 WK 2 最大采掘高度9 5m 最大卸载半径10 1m 最大挖掘半径11 6m 最大挖掘深度2 2m 最大卸载高度6 0m 标准斗容 2m 最大爬坡角度15 理论生产率 300m h 回转 90 工作时间24s 行走速度1 22Km h 5 3 2 自卸汽车自卸汽车 表 5 3 汽车 BZKD20 型自卸汽车主要性能参数表 Table 5 3 the main performance parameters of BZKD20 dump truck scale 设备型号BZKD20 载重 t20 自重 t 16 平装10 7 车厢容积 m 堆装13 9 最大爬坡能力 29 最小转弯半径 m 8 5 最高时速 km h38 普通档 50 超速档 外形尺寸 mm mm mm 7365 2909 3110 从上表可知 KW 2 电铲最大卸载高度符合运输车高的要求 6 确定开采参数和开采程序确定开采参数和开采程序 6 1 概述概述 露天矿的开采程序是指在开采境界内 采剥工程在时间和空间上的发展变化方式 即采剥工程的初始位置 在水平方向的扩展方式 在垂直方向的降深方式 以及工作帮 的构成特征等 在一般情况下 开采程序所需研究的主要内容有 1 开采台阶的划分 2 采剥工程初始位置的确定 3 采剥工程在水平方向的扩展方式 4 采剥工程在垂直方向的降深方式 5 工作帮的构成及工作帮坡角 开采程序和生产工艺系统以及开拓运输方式有密切联系 它往往会影响生产工艺系 统和开拓运输方式的的选择与确定 6 2 确定开采参数确定开采参数 开采参数包括 台阶高度 采掘带宽度 工作平盘要素 最小工作平盘宽度 工作 线长度等 台阶划分主要考虑台阶形式 如水平台阶 倾斜台阶 或者二者兼有 另外需确定 台阶高度 本设计已根据所选电铲最大挖掘高度为 9 6m 确定台阶高度为 9m 随着开采 过程中的实际划分煤层台阶做相应调整 台阶划分原则 1 确保安全 充分发挥设备效率 2 同一台阶内岩性尽量保持一致 3 有利于选采 确保矿石质量 4 台阶标高尽量为整数 以方便管理 台阶划分主要可分为水平分层和倾斜分层 台阶以水平分层有利于采掘和运输设备 作业 台阶工作平盘一般为水平的 有时为了排水的要求也可稍带坡度 倾斜分层一般 在矿体倾角较缓 8 时考虑采用 其设备作业条件较水平分层相对困难 设备作业效率 低 但有利于煤岩交界处的采选 减少煤岩混杂的情况 由于本矿煤层呈单斜赋存 煤 层倾角 40 平均厚度约 47m 煤层中斜单一厚煤层 为提高设备作业效率 减小辅助工 程量 本设计采用剥离最上层泥土层倾斜划分 下部岩矿采用水平分层 6 2 1 台阶高度台阶高度 确定台阶高度主要因素有 矿岩的埋藏条件 矿岩性质 采掘设备类型规格及作业 方式 穿孔爆破工作 运输线路的布置 开采强度 延伸速度 台阶稳定性等 根据本 矿表土和煤岩普式系数 本矿砂土层不爆破 煤岩采用双排孔爆破 则根据挖掘机的技 术参数确定台阶高度 无需爆破 twmax 2 HHH 3 式中 挖掘机推压轴高度 tH 挖掘机最大挖掘高度 wmaxH H 台阶高度 m 确定剥离和采煤台阶标准高度均为 9m 6 2 2 台阶坡面角台阶坡面角 表 6 1 不同岩石的硬度的工作台阶坡面角和稳定坡面角 Table 6 1 different working bench slope angle and the stability of slope angle 岩石硬度工作台阶坡面角台阶稳定坡面角 土岩45 55 40 50 2 555 60 50 55 5 660 65 55 60 6 865 70 60 65 8 以上65 75 60 70 根据煤 剥离物的力学性质及材料给的参数 可以确定砂土层不需要爆破 台阶坡 面角取 50 煤岩需要爆破 台阶坡面角取 55 6 2 3 采掘带宽度采掘带宽度 采掘带宽度影响因素 1 穿孔爆破参数 行距 排数 边眼距等 2 挖掘机采掘方法影响 横采垂直工作线 之 字型走行开采等 3 工作帮工作平盘宽度限制及工作帮坡角的要求 4 开采经济效益 根据挖掘机的工作方式 A 1 0 1 7 wpR 式中 A 采掘带宽度 挖掘机站立水平挖掘半径 8 5m wpR 采掘带宽度取 9 14m 根据爆破参数 CbnHA 1 cot 式中 A 采掘带宽度 H 台阶高度 台阶高度取 12m b 炮孔排距 pWb 9 0 8 0 Wp 底盘抵抗线 按钻孔作业安全条件确定 根据台阶高度确定 CHWp cot 按炮孔孔径倍数确定 综合以上因素 Wp 最终确定为 HWp 9 0 6 0 dWp 50 20 5 4m n 炮孔排数 取 2 排 C 边眼距 取 3m 图 6 2 采掘带要素 Figure 6 2 mining belt elements A 采掘带宽度 H 台阶高度 b 炮孔排距 Wp 底盘抵抗线 h 炮孔超深 A 9 cot55 4 32 3 13 6 14 考虑以上因素 采掘带取 14m 6 2 4 平盘宽度平盘宽度 表土不需要爆破时 min BACDeF 式中 Bmin 工作平盘宽度 A 采掘带宽度 C 内侧运输中心线路距台阶坡底线的安全距离 D 运输道路宽度 YXnnAD2 1 车道数 n 汽车后轮距 2 07 A 两车车厢间距 0 7 1 7m X 车后轮外缘距路面的距离 取 0 4 1 0m Y 双车道道路宽度 D 7 64m e 外侧运输中心线距下一台阶稳定坡面线的距离 3m F 实际坡面线与稳定坡面线的距离 cotcot HF 代入数值计算得 F 1 25m Bmin A C D e F 14 3 7 64 3 1 25 28 8 30m 表土一下岩石需要爆破 Bmin A C D e F G 参数同上 G 为爆堆伸出距离 取 6m 具体平盘宽度要素如下图 本矿工作平盘宽度为 36m 具体平盘宽度要素如下图 图 6 3 平盘宽度要素 Figure 6 3 Berm Width factor 6 2 5 工作线长度工作线长度 根据单斗卡车工艺及开采强度 采掘工作线长度不小于 300m 本矿走向长度 1200m 工作线长度取 1200m 6 3 工作帮初始位置 推进方向 工作线发展方式工作帮初始位置 推进方向 工作线发展方式 1 拉沟位置选择的原则 1 保证露天矿的生产能力 2 尽量减少初期建设工程量 减少基建费用 3 选采条件好 提高矿石质量 4 尽量缩短煤和剥离的运距 2 初始拉沟位置选择的原则 煤层埋藏深浅 露煤速度快慢等因素 决定沿矿体走向 在境界内全长拉沟 我的方案是顶板拉沟 向两侧推进 纵采 这样有利于矿石选采 煤质相对较好 同时见煤相对较快 方案可行 6 4 矿山工程延伸程序矿山工程延伸程序 为了建立新开采水平而进行的推帮 掘沟工程在时间空间上的作业顺序叫做矿山工 程延伸程序 我的方案的是沿煤层顶板降深 6 5 工作帮初始位置及推进方向工作帮初始位置及推进方向 1 拉沟位置选择的原则 1 保证露天矿的生产能力 2 尽量减少初期建设工程量 减少基建费用 3 煤质相对较好 4 尽量缩短煤和剥离的运距 我的方案底帮拉沟 由底帮向顶帮推进 因为剥采工程初期位置接近于矿体 基建 剥离量比较少 投产和达产快 可以布置多个采掘工作线 对扩大生产有利 6 5 1初始拉沟位置确定初始拉沟位置确定 考虑露天矿初始拉沟位置选择的原则 煤层埋藏深浅 露煤速度快慢等因素 决定 沿体走向在境界内全长拉沟 6 5 2 开段沟沟底宽开段沟沟底宽 折返调车 minminc B RL0 5B2e 回返调车 minmin B2ReB Rmin 汽车道路最小回转半径 取汽车最小曲线半径的 1 2 倍 e 安全距离 一般 0 5 1 0 米 B 汽车宽度 Lc 汽车长度 该矿选用折返式车 因此开段沟的宽度为 18m 7 v f p 曲线绘制及生产剥采比均衡 曲线绘制及生产剥采比均衡 7 1 绘制绘制 v f p 曲线 曲线 7 1 1 按台阶划分画出工程延深每个水平的工程位置按台阶划分画出工程延深每个水平的工程位置 图 7 1 一断面工程位置图 Figure 7 1 one section project location map 图 7 2 三断面工程位置图 Figure 7 2 three section project location map 7 1 2 计算矿山工程延深到一定位置的矿石量和剥离量计算矿山工程延深到一定位置的矿石量和剥离量 v1 p1 v p VS VS 考虑到有回采率废石混入率 p PVr vp VV V1 r 容重 回采率 r 废石混入率 表 7 3 矿岩工程量表 Table 7 3 rock engineering scale 7 1 3 绘制绘制 v f p 曲线 曲线 图 7 4 v p 曲线图 Figure 7 4 V P curves 7 2 均衡生产剥采比均衡生产剥采比 7 2 1 均衡生产剥采比的原则均衡生产剥采比的原则 1 均衡后的生产剥采比必须介于按 max min 绘制的 V f p 曲线之间 2 均衡后的生产剥采比变化幅度不宜过大 剥离量最好取挖掘设备年生产能力的整 数倍 3 均衡期数不宜过多 尽量少 4 每一期均衡时间一般不少于 5 年 5 尽量减少第一期的生产剥采比 6 均衡后的生产剥采比不大于经济合理剥采比 7 2 2 均衡生产剥采比的目的均衡生产剥采比的目的 露天矿自然生产剥采比的变化规律为从小到大再到小 如果不均衡生产剥采比 矿 山投入的设备 人员 地面生产设施都需要按剥离高峰期确定 造成投资的浪费 经济 效果差 均衡生产剥采比可使露天矿山在某一时期内 以恒定的剥采比生产 有利于改 善投资经济效果 7 2 3 均衡生产剥采比方法和步骤均衡生产剥采比方法和步骤 1 确定投产点 采矿工作面已经形成 开拓运输系统已经形成 投产当年可达计划生产能力的 1 3 1 2 投产后矿石生产能力可逐年增加 投产年末留有当年产量的 1 6 1 4 可采矿量 2 确定达产点 已经达到设计生产能力 且 ns nj 达产年末留有当年产量的 1 6 1 4 的可采矿量 根据 v f p 曲线可知 投产点即为达产点 均衡第一期生产剥采比为 3 8m m 均 衡第一期时间为 5 7 年 表 7 5 均衡第一期参数 Table 7 5 equilibrium first period parameters 时期煤量 m 岩量 m 均衡剥采比 m3 m3 对应 f p 曲线 均衡年限 a 均衡第一期3428536131012083 8红线5 7 8 开拓运输系统开拓运输系统 8 1 开拓运输系统开拓运输系统概述概述 开拓系统 开辟地表至工作水平 以及工作线之间的运输联系的通道系统 开拓运输线路系统 开拓系统加上工作平盘的运输联系 8 2 外部沟与内部沟的选取外部沟与内部沟的选取 外部沟 开拓沟道境界之外 内部沟 开拓沟道境界之内 区别 外部沟 沟道平直 对运输有利 沟道不受境界形状影响 外部沟比内部沟在运距 上缩短 但外部沟工程量大 内部沟 形状不如外部沟平直 沟道受境界影响 考虑到该露天矿的自然地质条件 技术因素 经济因素等多方面的考虑 该矿选用 内部沟 8 3 固定坑线与移动坑线的选取固定坑线与移动坑线的选取 1 固定坑线 开拓沟道布置在非工作帮 沟道位置不随工作帮的推进而改变 优缺点 1 坑线质量好 对运输有利 2 不因移设开拓干线影响生产 3 在整台阶上作业 对穿 爆 采有利 4 工作帮坡角大 5 缓倾斜矿床 实现内排困难 6 境界运距大 7 新水平准备时间长 端帮扩帮量大 建立运输环线 8 受工程地质 水文地质影响大 2 移动坑线 开拓沟道布置在工作帮 沟道位置随工作帮的推进而改变 1 坑线质量差 对运输不利 2 移动开拓干线影响产量 3 存在三角帮子 对穿 爆 采 运不利 4 工作帮坡角小 5 对缓倾斜矿床 可实现内排 6 新水平准备时间短 无需建立工作帮与排土帮的环线联系 7 受工程地质 水文地质影响小 公路开拓大致分为固定坑线 半固定坑线和移动坑线 由于移动坑线缩短外运距离 的经济效果显著 汽车移动坑线的设置和新水平准备比较简单 且为了利用采空区内排 的需要 都应该采用移动坑线 所以本设计使用移动式坑线 考虑到该露天矿的自然地质条件 技术因素 经济因素等多方面的考虑 该矿选用 移动坑线 8 4 开拓沟道尺寸开拓沟道尺寸 沟道参数包括纵面坡度 沟道长度 沟道坡面角 沟道深度及沟底宽 其具体参数 分述如下 1 沟道纵坡 1 出入沟时 取运输设备的限制坡度 i 8 2 开段沟一般无纵面坡度 2 沟道长度 1 出入沟 L h i m 式中 h 台阶高度 m 沟道纵坡 8 i 计算得 L 取 113m 图 8 1 沟道参数 Figure 8 1 channel parameters 8 5 开拓沟道定线开拓沟道定线 8 5 1 定线原则定线原则 1 实现已定的开拓运输系统 满足开采工艺以及开采程序要求 并与总平面布置协 调一致 2 采用已定技术参数 3 尽量缩短矿 岩运距 避免反向运输 4 填挖土 石方工程量小以及线路短 5 综合经济效果好 8 5 2 定线方法定线方法 1 按照已圈定的境界 画出底周界 2 根据台阶坡底线之间的距离 由下至上绘制台阶坡顶线 处理好与地形等高线的 尖灭关系和运输设备的最小转弯半径 3 初步定线 按照确定的坑线出口位置自上而下确定坑线的大致位置 4 详细定线 根据初步定线结果 按从下至上顺序依次绘制各开拓沟道及台阶坡顶 线 结果如图 图 8 2 最终平面图 Figure 8 2 the final plan 9 主要设备数量计算主要设备数量计算 9 1 挖掘机生产能力挖掘机生产能力 9 1 1 单斗挖掘机台班能力单斗挖掘机台班能力 wwf 3600 QKkT j E t E 勺斗的容积 2 立方米 tj 挖掘机完成一勺采装的技术周期时间 25s kf 电铲移动 处理大块 选采等辅助操作系数 0 5 0 9 Kw 挖掘系数 0 75 Kw Km Ks Km满斗系数 Ks松散系数 T 挖掘机班工作时间 8h 班工作时间利用系数 铁路运输 0 4 0 5 汽车运输 0 6 0 7 胶带或倒堆作业 0 9 0 95 3600 x2 25 x0 75x0 8x8x0 6 829 44m h wwf 3600 QKkT j E t 9 1 2 单斗挖掘机台年能力单斗挖掘机台年能力 wnww Q Qm m 挖掘机年日历工作班数 990 班 w 挖掘机出动率 80 Qwn Qw m w 829 44x990 x0 8 656916 48m a 台 9 2 挖掘机数量挖掘机数量 9 2 1 剥离用挖掘机剥离用挖掘机数量数量 wn V n Q n 挖掘机数量 V 剥离量 均衡生产剥采比后 均衡第一期剥采比为 4 44 m m 均衡第一期年剥离量为 V 9572 7 1000 5 2 1840903 8 m n V Qwn 1840903 8 656916 48 3 台 9 2 2 采煤用挖掘机采煤用挖掘机数量数量 2153 96 1 45 1000 5 2 656916 48 0 95 1 台 wn V n Q 综上 总共需要挖掘机数量为 4 台 9 3 自卸卡车运输能力自卸卡车运输能力 9 3 1 卡车台班生产能力卡车台班生产能力 t 台班 TKKGA 21 480 汽车容 载重 量 t G 汽车载重利用系数 取 0 95 1 K 汽车工时利用系数 其值由班日历时间乘以作业率求得 通常一班作业率 2 K 0 9 二班作业率为 0 8 三班作业时间为 0 75 汽车周转时间 式中 T 其他调运卸装 tttttT 60 1 入循装 tNtt 装载斗数 取 5 斗 N 汽车入换时间 取 20s 入 t 挖掘机作业循环时间 取 25s 循 t 卸车时间 取 1min 卸 t 调车时间 取 1min 调 t 其他t 停留时间 取 1min min4 2 60 50255 60 1 入循装 tNtt 走行往返时间运min 3 10 6 318 1545602602 L V t 矿岩平均运输距离 1545m L 汽车平均运行速度按表中数据取值为 18km h V 表 9 1 汽车平均速度和运距 Table 9 1 vehicle average speed and distance 运距 km0 51 01 52 02 53 03 5 卡车平均速度 km h 114161820222425 最终确定 min 7 1511 3 1014 2 T 台班 8 522 7 15 9 095 020480 tA 9 3 2 卡车台年生产能力卡车台年生产能力 台年 tAHCAn 式中 年工作日数 330 天 C 日工作班数 3 班 H 台年 5 517574 8 5223330tAn 9 4 卡车数量卡车数量 运岩需汽车数量为 n n A V n 汽车数量 V 剥离量 岩石容重 均衡生产剥采比后 均衡第一期剥采比为 3 8 m m 均衡第一期年剥离量为 V 9572 7 1000 5 2 1840903 8 n 1840903 8 2 37 517574 5 9 台 运矿需汽车数量为 n 2153 96 1 45 1000 5 2 517574 5 2 台 9 5 牙轮钻机的台班生产能力牙轮钻机的台班生产能力 牙轮钻机的台班生产能力即是每台牙轮钻机每一班工时内钻进的米 数 台班生产能 力可按下式计算 b 0 6 b VV Th 式中 Vb 牙轮钻机台班生产能力 m 台班 V 牙