矿床露天开采(第二部分)李明.ppt

1,矿床露天开采（金属非金属矿）,李明单位：山东理工大学电话：138693713980533-2781765(O)邮箱：lmbsh2002,2,深孔爆破参数,3,2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破,（一）确定爆破参数（多依据经验，无成熟的理论计算）底盘抵抗线WD与钻孔直径、装药直径、炸药特性、装药密度、岩石可爆性、要求破碎程度、台阶高度等有关。孔距a、排距b、炮孔临近系数m=a/bs=a*b钻孔超深取决于岩石性质、构造，且与底盘抵抗线、炮孔直径及炸药性质有关。超深作用：降低装药中心克服底盘阻力减少根底，使底盘平整,根据露天矿爆破经验：坚硬难爆岩石中超深值一般为2.53.5m；中硬岩石中一般为2.03.0m；软岩中一般为0.52.0m.,4,2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破,充填/堵塞长度充填不足：炸药能量从孔口冲出，造成岩块飞散，降低了爆破质量充填过大：浪费钻孔，易在充填段产生大块炸药单耗(确定方法见P47和P48）单孔装药量一般采用体积法计算,5,2.3爆破松碎矿岩露天深孔爆破,（二）微差间隔时间我国露天矿的实际参数，一般采用2575ms，硬岩中取小值，软岩中取大值。（三）布孔方式和起爆顺序布孔方式主要有：三角形（梅花形）、方形或矩形；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,6,7,多排孔微差挤压爆破,在台阶工作面前留有一定数量的渣体，并选用合理的微差间隔时间和起爆顺序所进行的一种微差起爆。渣体的存在是挤压爆破的条件。,8,微差挤压爆破作用原理,延长了爆破的有效作用时间，改善炸药能的有效利用率，从而改善爆破效果。先爆孔为后爆孔提供新的自由面；后爆孔在先爆孔产生的应力消失之前起爆，将形成应力波相互叠加，增强破碎效果；岩块在空中运动相互碰撞（挤压），岩石进一步破碎；降低了爆破地震；控制爆堆宽度，防止矿岩飞散。,9,第二-3章采装工作,采装工作是露天矿生产过程的中心环节。内容主要有：岩石的可挖性、采装设备、采装工艺（设备型号与采装工作面相适应）以及与运输设备的匹配等。,10,11,3.1采装工艺的基本原理,3.1.1岩石的可挖性原岩可挖性爆破破碎后岩石的可挖性影响挖掘阻力因素：被爆岩石的松散程度：松散性好阻力小块度大小：块度大阻力增大岩块的强度和容重：容重增大阻力增大,涉及到挖掘阻力问题,12,3.1.2采装设备类型,露天矿常用的采掘设备有：单斗挖掘机、多斗挖掘机、吊斗铲、铲运机、推土机、装载机采装设备：单斗挖掘机、多斗挖掘机、吊斗铲、前装机采运设备：铲运机、推土机、前装机,13,单斗挖掘机,单斗挖掘机分为采矿型和剥离型两种。采矿型：履带行走铲斗容积：223m3，410m3的中型电铲广泛应用于中小型矿山。适宜台阶高度：620m通常适用于平装车剥离型：铲斗容积在10m3以上的，主要用于采空区倒堆剥离铲斗容积小于15m3的，也可用于上装车。,14,15,16,17,18,液压单斗挖掘机斗容6.58m3，有的达30m3重量轻，行走快，灵活，但液压系统复杂，维修复杂。索斗铲挖掘软岩和爆破碎的岩石修筑路堤和掘沟前装机：机动灵活，设备尺寸小，制造成本低，适用于生产能力为100150万t/年的露天矿。铲运机：挖软岩和经破碎后的岩石，运距为23km时是经济的，用于大型露天矿的剥离工作。使用季节性强，服务期限短，随水平运距的增加，生产能力急剧下降。推土机：辅助作业，如排土,19,3.1.3采掘设备的生产能力,决定了采掘设备的数量，影响运输设备的生产能力和数量。理论生产能力（额定生产能力）：确定不同类型与规格的采掘设备。技术生产能力：开采技术条件一定时，采掘设备可能达到的最大小时生产能力。实际生产能力：是指一定时间内采掘设备实际可能完成的产量。（台班、台月、台年）,20,挖掘机的台班生产能力为：,E为铲斗容积，m3；twc为一个采掘循环的持续时间；KM为铲斗的满斗系数；Ks为铲斗中矿岩的松散系数；Kg为考虑辅助作业时间后的采掘工艺影响系数；T为班工作小时数；为班工作时间利用率，%。,注意：台班实际生产能力是编制露天采掘进度计划的基础，为确定露天矿所需采装设备数量，制定目前与长远开采计划还需计算台月和台年生产能力指标。,21,提高单斗挖掘机的生产能力,(1)结合矿山设计生产能力，合理选择挖掘机的设备规格与技术规格。(2)优化爆破设计、改善爆破质量，以提高挖掘机装载效率与满斗系数。(3)通过技术培训，提高挖掘机操纵人员的工作水平和熟练程度，进而提高挖掘机的工作效率与生产能力。(4)合理选择挖掘机的采装方式与运输设备的供车方式，以缩短挖掘机工作循环时间。,22,挖掘机选型的一般原则,结合我国当前情况和设备供应的可能性，挖掘机选型的一般原则是：大型矿山以44.6m3挖掘机为主；特大型矿山以68m3挖掘机为主；（现已向大型化发展）中型矿山以12m3挖掘机为主；小型矿山以0.21m3挖掘机为主；露天矿所需挖掘机台数可按下式计算并通过编制采掘进度确定：N为矿山需要的挖掘机台数；A为设计矿山年矿岩采掘总量，万m3;qp为挖掘机的台年平均效率，万m3,23,（1）台阶高度h影响台阶高度的主要因素：采掘设备的工作条件：平装车时h一般不大于挖掘机的最大挖掘高度，不低于推压轴高度的2/3。上装车时要考虑挖掘机的最大卸载高度和最大卸载半径。矿岩性质与埋藏条件：矿岩松软是h取较小值，矿岩坚硬时h取较大值；同时注意：确定h时还应力求将性质相同的矿岩划归同一台阶，以利于穿爆，减小矿石损失贫化和充分发挥设备效率；对于倾斜或急倾斜矿床表土台阶水平标高应尽可能与表土风化带和基岩的分界线一致；对于水平或近水平的矿床应尽量将台阶标高设在性质不同的矿岩层的接触面上或采用倾斜分层。,3.2.2采掘工作面参数,24,穿爆工作要求：h应与穿孔设备的最佳穿孔深度相适应。增大h优点：可减少钻机移动，提高钻机利用率，缺点：钻孔深度大，引起钻具振动和磨损增大，钻孔速度降低；底盘抵抗线增大，恶化爆破质量，大块增加。矿床开采强度：h对工作线推进速度与掘沟速度影响大，延长了新水平的准备时间，进而影响开采强度。所以在矿山建设期间，往往采用较小的台阶高度，以加快水平推进速度，使下水平的掘沟准备工作尽早开始，尽快投产。运输条件：h增大可减少台阶总数，从而减少运输水平的数目，简化开拓运输系统，从而减少运输线路等的需用量和维修量。（2）采掘带宽度A挖掘机侧向装车时垂直采掘带移位一次的最大宽度。铁路运输时此参数意义重大，汽车运输机动灵活，可不必确定。如图所示（3）采区长度Lc划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度。如图所示,25,坚硬岩采掘工作面,原岩（软的）采掘工作面,返回,26,运输方式不同，采区长度不同:汽车运输时保证汽车易于调转方向，相邻挖掘机有一定的安全距离即可，一般不小于150200m.铁路运输一般不小于一列车长度的23倍（400m）即可。,27,（4）工作平盘宽度B:（采装运输作业的场地）取决于爆堆宽度、运输设备规格、动力管线配置方式、作业安全宽度、采掘方式、供车方式等。最小工作平盘宽度：仅按布置采掘运输设备和实现正常采装运输作业考虑所必需的工作平盘宽度。可根据铲装条件计算。,铁路运输最小工作平盘,28,汽车运输最小工作平盘,29,3.2.4采装方式,30,工作平盘配线方式,单采区尽头式配线,多采区尽头式配线,多采区环形式,31,汽车工作面的入换方式,同向行车,折返倒车,回返行车,32,3.3前装机采装,33,液压挖掘机,34,35,36,铲运机,37,3.5推土机采装,38,第二-4章露天矿运输,39,4.1概述,运输工作是露天矿的主要生产工序之一，是联系各生产环节的纽带，其主要任务是将采场采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或贮矿场，把剥离岩土运到排土场，并将生产过程中所需要的人员、机械设备和材料运送到作业地点，这样的运输网络-运输系统。露天矿运输特点（1）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；,40,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很大比重。露天矿运输特点（2）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；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。,41,露天矿运输基本要求,运距尤其是剥离岩石的运距应尽可能短；整个运输网络及个别区段应尽可能固定不动，开采期间力争所需移动设备量最小；一个露天矿最好采用较简单的运输方式和较少的运输设备类型，以简化管理和维修组织工作；运输设备容积和强度与采装和卸载设备以及矿岩运输性质相适应；运输方式要保证工作可靠，主要设备停歇时间最少，移运过程尽可能地保证有较大的连续性；运输方式要保证工作安全，采矿成本最低；,42,露天矿常用的运输方式,1、根据不同的作业原理可分为连续式和间断式运输。2、根据物料的移动方法、行走方式和线路设备类型可分为如下运输：公路（汽车）运输铁路运输带式输送机运输斜坡道箕斗提升机运输重力运输水力运输联合运输（汽车与铁路、汽车与胶带、汽车与提升机或溜井）架空索道运输,43,4.2矿用自卸汽车运输,自卸汽车运输优点：机动灵活，调运方便，特别适合于地形、地质复杂的条件；爬坡能力大，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，基建投资低；运输组织简单，可简化开采工艺，提高采掘效率；便于采用近距离分散或高段排土场，减少排土场用地和提高排土效率；有利于采用移动坑线开拓，分期、分区开采，陡帮作业，有利于分采、分装、分运；道路修筑和养护简单；,吨公里运费高，经济运距短，自卸汽车的维修和保养工作量大且复杂受气候影响较大，在雨季、大雾和冰雪条件下行车困难深凹露天矿采用汽车运输会造成采坑内的空气污染，阴天、多雾无风和缺少通风设施时尤其严重。,自卸汽车运输的缺点：,44,运输设备种类,露天矿公路运输普遍采用各种载重量的后卸式自卸汽车。按照其传动方式不同主要有三种：1、机械传动：一般的载重汽车都属于这种传动方式，即普通矿用柴油汽车。汽车吨位一般小于200吨。2、液压传动：是用柴油发动机带动一个大流量液压泵，并由它带动每个车轮空腔中的液压马达来实现驱动车轮。汽车吨位大于200吨3、电力传动：是利用电力传动的电动轮来驱动汽车。多属于重型运输工具，一般85吨级以上的矿用汽车多采用电动轮驱动。国外常用的电动轮汽车吨位有65、75、85、100和120吨级的，其中100120吨级的在金属矿山应用最广泛。载重150、170、200吨级的也在增加。200吨级以上有230、250、270和360吨级的不等。我国露天矿常用的汽车吨位有3.5、5、8、11、15、20、27、29、32、68、100吨级的各种汽车等。,45,矿用自卸汽车,装载能力为330吨,46,4.2.1公路分类及其技术等级,矿用公路的特点：断面形状复杂线路坡度大曲线半径小运量和行驶车辆载重量大相对服务年限短所以，要求公路结构简单，并具有相对的坚固性和耐磨性。,47,一、公路分类按用途分：生产型公路（运矿岩）按照服务年限，生产型公路又分为：1.固定公路：是指采场出入沟及地表永久性公路，服务年限3年以上。2.半固定公路：是指通往采矿工作面和废石场作业线的道路，服务年限13年。3.临时性公路：是指如采掘工作面和排土线的道路，这种公路线路不断移动，一般不修筑路面，只适当整平压实即可。运营型辅助公路,48,按公路性质和位置分：生产干线：为采矿场各工作台阶通往卸矿点或排土场的共用路段。生产支线：是指将生产干线与一个工作台阶相连接；或同时与使用的几个排土场中每一个相连接的路段；以及由一个工作台阶与卸矿点或与排土场直接连接的路段。联络线：为经常通行矿山生产所用汽车的其它路段，包括采用溜井或斜坡箕斗运输时的设备上山公路。辅助线：为通往分散布置的辅助性设施，行驶的一般载重汽车公路。（如炸药库、水源地、变电站、检修站、通风井口等）,49,矿山公路按照矿山生产规模、公路类别、行车密度、行车速度、年运输量、使用年限和地形条件等分为三级,二、公路技术等级,50,公路路基与路面结构,路基有填方路基、挖方路基和半挖半填方路基影响公路路基稳定性的因素：地质条件施工方法地面水和地下水的拦截与排除,路基横断面主要参数有：路基宽路面路肩横