采矿学18PPT课件VIP

采矿学(二),金属矿床露天开采,精选,2,露天开采,绪论矿床品位与储量计算岩石的力学性质及分级最终开采境界的确定露天开采程序露天矿生产计划露天矿床开拓露天开采的生产工艺矿山技术经济,精选,3,第十八章露天开采工艺,穿孔作业爆破作业采装与运输排岩作业,金属矿床露天开采一般要经过以下四道生产工序：穿孔、爆破、铲装及运输和排岩，以上各工序环节相互衔接、相互影响、相互制约，共同构成了露天开采的最基本生产周期，本章将介绍以上各生产工序中的主要问题。,精选,4,1穿孔作业,概述穿孔方法与穿孔设备牙轮钻机潜孔钻机,精选,5,1.1概述,穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序，其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供装药空间。穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生产效率与爆破质量。在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占矿石开采总生产成本的1015。,精选,6,1.2穿孔方法与穿孔设备,穿孔方法：热力破碎法与机械破碎法，其相应的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车。露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。目前露天矿山常用的穿孔设备：大型露天矿多用牙轮钻；中小型露天矿常用潜孔钻。,精选,7,各类钻机及其相应特性一览表,精选,8,1.3牙轮钻机,牙轮钻机的工作原理牙轮钻机的钻具牙轮钻机的工作参数牙轮钻机的生产能力牙轮钻机设备需求数量的确定提高牙轮钻机穿孔效率的途径,精选,9,1.3.1牙轮钻机的工作原理,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，钻进的同时，通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气，利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。牙轮钻头破碎岩石的机理实际上是冲击、压入和剪切的复合作用。,精选,10,KY-310型牙轮钻机,1钻杆；2钻杆架；3起落立架油缸；4机棚；5平台；6行走机构；7钻头；8千斤顶；9司机室10净化除尘装置；11回转加压小车；12钻架；13动力装置,精选,11,精选,12,1.3.2牙轮钻机的钻具,牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙轮钻头四部分。,1牙轮钻头；2稳杆器；3钻杆；4减震器,精选,13,三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构,典型的三牙轮钻头外形,三牙轮钻头结构图,1钻头丝扣；2挡渣管；3风道；4牙爪；5牙轮；6塞销；7填焊；8牙爪轴颈；9滚柱；10牙齿；11滚珠；12衬套；13止推块；14喷嘴；15爪背合金；16轮背合金,精选,14,牙轮钻头,精选,15,钻头,精选,16,1.3.3牙轮钻机的工作参数,钻压的确定钻速与钻具的转速排渣风速和风量的确定,精选,17,1.3.3牙轮钻机的工作参数,钻压的确定：取决于矿岩的物理机械性质（硬度系数）、钻头的承载能力和钻机的技术性能。钻压不足时，岩石由于牙轮齿摩擦、刮削作用而发生疲劳破碎，此时穿孔速度较低，钻头寿命也较短；钻压达到或超过岩石的破碎强度时，岩石被压碎或剪碎，此时钻孔速度快，钻头寿命长。不同岩石坚固系数与不同直径钻头的合理钻压,精选,18,1.3.3牙轮钻机的工作参数,钻速与钻具的转速:不同轴压下，钻进速度v与钻具转速关系如图所示。当轴压p较小时，孔底岩石以“表面磨蚀”的方式破坏，随转速n的增加，钻速也相应加大，两者近似于线性关系(直线1）；轴压P较大时，岩石呈体积破碎，开始时随转速n的增大，钻速也提高，但当转速超过极限转速m后（曲线2），钻速却随转速n的增加而降低，这是由于转速n太大，钻头齿轮与孔底的岩石的作用时间太短（小于0.020.03s），未能充分发挥轮齿对岩石的破碎作用，并且，由于钻速过大，亦加速了钻杆的震动和钻头的磨损，从而影响了钻进的速度。岩石的坚固性系数对钻速也有一定的影响，一般来讲，在软岩中可以采用较高的转速，而在硬岩中应采用较低的转速。,精选,19,1.3.3牙轮钻机的工作参数,排渣风速和风量的确定根据炮孔直径、钻杆直径和要求的排渣风速，在风量诺模图上查取所需的风量。已知炮孔直径(a点)、钻杆直径(b点)和排渣风速(c点)，可以查得所需风量(d点)。,精选,20,1.3.4牙轮钻机的生产能力,牙轮钻机的台班生产能力钻机的台年综合效率,精选,21,1.3.4.1牙轮钻机的台班生产能力,Vb=0.6VTb式中：Vb牙轮钻机台班生产能力，m/台班；V牙轮钻机机械钻进速度，cm/min；Tb班工作时间，h；班工作时间利用系数，一般情况下0.40.5。,式中：P轴压，N；n钻具的转速，r/min；D钻头的直径，cm；f岩石的坚固性系数；,精选,22,1.3.4.2钻机的台年综合效率,钻机的台年综合效率是钻机台班工作效率与钻机年工作时间利用率的函数。影响钻机工作时间利用率的主要因素有两方面：一是因组织管理不科学造成的外因停钻时间；另一方面是钻机本身故障所引起的内因停钻时间。,精选,23,1.3.5牙轮钻机设备需求数量的确定,式中：N所需钻机设备的数量，台；Q矿山设计年采剥总量，t；L每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/年；q每米炮孔的爆破量，t/m；e废孔率，%；,精选,24,国内部分矿山每米炮孔爆破量实际指标,精选,25,1.3.6提高牙轮钻机穿孔效率的途径,一方面应继续改进牙轮钻机本身的技术性能，提高钻头的工作强度与使用寿命；另一方面，在牙轮钻机穿孔作业时，应当合理配置好各种工作参数，协调好生产中的组织管理，提高钻机的工作时间利用率。,精选,26,1.4潜孔钻机,潜孔钻机是由冲击器潜入孔内，直接冲击钻头，而回转机械在孔外，带动钻杆旋转，向矿岩进行钻进的设备。现状与发展趋势分类优缺点及适用范围基本参数与结构选型,精选,27,1.4.1现状与发展趋势,潜孔凿岩于1932年始于国外，首先用于地下矿钻凿深孔，后来用于露天矿。潜孔钻机广泛用于矿山、采石、水电、交通、勘探、锚固等施工作业中。国产潜孔钻机生产厂(如宣化采掘机械厂)多数与国外公司合作，价格低，配件充足，但质量、性能不如大品牌。在潜孔钻具方面，瑞典AtlasCopco公司和美国Ingersoll-Rand公司仍然在质量、品种上保持着世界领先水平，可钻凿孔径68-305mm(共计18个品种)。,精选,28,1.4.1现状与发展趋势,潜孔钻机的发展趋势是：采用高风压潜孔冲击器配高风压空压机；发展液压技术，一机多用；采用高钻架，提升一次钻井深度；采用新技术新材料提升钻机和冲击器的寿命；采用计算机实现钻孔参数自动调整，数字显示，自动测量和自动记录等技术；改善作业环境，以人为本，改进司机室操作条件等。,精选,29,1.4.2分类,按使用地点分为露天潜孔钻机和地下潜孔钻机；按有无行走机构分为自行式和非自行式两类：自行式又分为轮胎式和履带式；非自行式又分为支柱(架)式和简易式钻机；按使用气压分为普通气压潜孔钻机(0.5-0.7MPa)、中气压潜孔钻机(1.0-1.4MPa)和高气压潜孔钻机(1.7-2.5MPa)，有的将中、高气压统称为高气压潜孔钻机；按钻机钻孔直径及重量分为轻型潜孔钻机(孔径80-100mm以下，整机重量3-5t以下)、中型潜孔钻机(孔径130-180mm，整机重量10-15t)、重型潜孔钻机(孔径180-250mm，整机重量28-30t)、特重型潜孔钻机(孔径250mm，整机重量40t)；按驱动动力分为电动式和柴油机式。电动式维修简单，运行成本低，适用于有电网的矿山。柴油机式移动方便，机动灵活，用于没有电源的作业点；按结构形式分为分体式和一体式。分体式结构简单，轻便，但需要另配置空压机。一体式移动方便，压力损失小，钻机钻孔效率高。,精选,30,1.4.3优缺点及适用范围,潜孔钻机具有结构简单，重量轻，价格低，机动灵活，使用和行走方便，制造和维护较容易，钻孔倾角可调等优点。潜孔钻机同接杆凿岩钻车相比较，优点如下：冲击力直接作用于钎头，冲击能量不因在钎杆中传递而损失，故凿岩速度受孔深影响小；以高压气体排出孔底的岩渣，很少有重复破碎现象；孔壁光滑，孔径上下相等，一般不会出现弯孔；工作面的噪声低。适用范围：在中等硬度矿岩的中、小型露天矿山潜孔钻机仍广为使用，还用于钻凿矿山的预裂孔、锚索孔、边坡处理孔及地下水疏干孔，也可钻凿通风孔、充填孔、管缆孔等。,精选,31,1.4.4基本参数与结构,潜孔钻机的特点是主机置于孔外，只担负钻具的进退和回转，产生冲击动作的冲击器紧随钻头潜入孔底，故得名潜孔钻机。潜孔钻机主要机构有冲击机构、回转供风机构、推进机构、排粉机构、行走机构等。,1-回转电动机；2-回转减速器；3-供风回转器；4-副钻杆；5-送杆器；6-主转杆；7-离心通风机；8-手动按钮；9-钻头；10-冲击器；11-行走驱动轮；12-干式除尘器；13-履带；14-机械间；15-钻架起落机构；16-齿条；17-调压装置；18-钻架,KQ-200潜孔钻机结构图,精选,33,1.4.4基本参数与结构,KQ潜孔钻机的基本参数,精选,34,1.4.5选型,设备选型是根据设计和生产使用要求，在生产厂家已有的系列产品样本中，选择定型设备购进安装调试后投入运行。根据矿岩物理机械性质、采剥总量、开采工艺、要求的钻孔爆破参数、装载设备及矿山具体条件，并参考类似矿山应用经验选择潜孔钻机。设计中，比较简单的方法是按采剥总量与孔径的关系选择相应的钻机。选择合适的钻头、钻杆、冲击器，并确定工作参数的合理匹配。潜孔钻机生产效率及需求数量的计算方法与牙轮钻机的计算方法类似。,精选,35,2爆破作业,概述基建剥离大爆破生产台阶正常采掘爆破靠帮并段台阶的控制爆破,精选,36,2.1概述,爆破工作是露天开采中的又一重要工序，通过爆破作业将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续的采装作业提供工作条件。爆破工作质量、爆破效果的好坏直接影响着后续采装作业的生产效率与采装作业成本。在露天开采的总生产费用中，爆破作业费用大约占15%20%。,精选,37,露天开采对爆破工作的基本要求,有足够的爆破贮备量，以满足挖掘机连续作业的要求，一般要求每次爆破的矿岩量至少应能满足挖掘机510昼夜的采装需要；要有合理的矿石块度，以保证整个开采工艺过程中的总费用最低。具体说来，生产爆破后的矿岩块度应小于挖掘设备铲斗所允许的最大块度和粗碎机入口所允许的最大块度；爆堆堆积形态好，前冲量小，无上翻，无根底，爆堆集中且有一定的松散度，以利于提高铲装设备的效率。在复杂的矿体中不破坏矿层层位，以利于选别开采；减小爆破危害，由于爆破所产生的地震、飞石、噪音等危害均应控制在允许的范围内，同时，应尽量控制爆破带来的后冲、后裂和侧裂现象。爆破设计合理，使整个开采过程中的穿孔、爆破、铲装、破碎等工序的综合成本最低。,精选,38,露天开采过程中的爆破作业种类,基建期的剥离大爆破生产期台阶正常采掘爆破控制爆破,精选,39,2.2基建剥离大爆破,概述大爆破的设计原则及要求主要爆破参数,精选,40,2.2.1概述,在山坡露天矿的基建期，为了剥离矿体上部（或侧向）较厚的覆盖岩层，平整工业场地、开挖公路或铁路运输通道，通常要进行大爆破。这种大爆破系指利用开凿地下硐室进行集中装药的大型爆破工程，又称为硐室大爆破。按爆破后岩石的破碎程度和堆积状态，硐室大爆破的方式有以下两种：破碎松动爆破、抛掷爆破：,精选,41,2.2.2大爆破的设计原则及要求,经济合理性原则：在保证良好的爆破效果的前提下，尽可能减少基建投资与爆破工程量，加快基建工程的建设速度、降低爆破成本；爆破设计要求：根据矿山基建期与生产期的整体要求，结合矿床的地形地质条件，科学合理地确定大爆破的各项参数及爆破范围，应尽量方便施工，不给后续工程留下隐患；爆破质量要求：爆堆的形态及分布应符合要求，降低大块率，减少边缘欠挖量，爆破后形成的场地要平整。爆破安全要求：在工业场地、重要建筑物或重要设施附近进行大爆破时，必须保证周围环境的安全，在采场边帮附近进行大爆破时，必须保证采矿场边帮的稳定；,精选,42,2.2.3主要爆破参数,爆破作用指数n最小抵抗线W药包的间距装药量的计算,精选,43,2.2.3.1爆破作用指数n,通常以爆破漏斗半径和最小抵抗线的比值来表征爆破作用指数n的大小。n决定着爆破作用的性质、爆破漏斗的尺寸、岩石的破碎程度、抛掷方量的比率以及爆破的技术经济效果。弱松动爆破，n小于0.75，强松动爆破，n在0.75到1之间。抛掷爆破，n受地形坡角和预计爆破方量的抛掷率的影响，通常可参考下表中的经验值选取。,精选,44,2.2.3.2最小抵抗线W,由各药包中心指向其相邻地表的有向线段的长度即为该药包的最小抵抗线W。最小抵抗线的大小取决于爆破工程的要求、地形条件和药包的布置方式。,药包的布置形式与抵抗线,精选,46,硐室爆破药包布置分类表,精选,47,2.2.3.3药包的间距,硐室爆破的药包间距通常根据最小抵抗线和爆破作用指数来定。在其它条件一定时，岩石越软，药包的间距应越大；反之，岩石越硬，药包的间距应越小。在不同的地形地质条件下，各种硐室爆破的药包间距的取值如下表所示。,精选,48,药包间距计算经验公式,精选,49,2.2.3.4装药量的计算,装药量是标准炸药单耗q与爆破作用指数n和最小抵抗线W的函数，通常依据以下的经验公式计算：(1)松动爆破的装药量：斜坡地形Q=0.36qW3平坦地形Q=0.44qW3(2)抛掷爆破和加强松动爆破的装药量：Q=(0.4+0.6n3)qW3此计算方法在0.7n3和W25m的时，计算结果较符合实际。如果W25m，计算出的药量偏小，应再将计算结果乘以系数k：从式中可以看出，W值越大，k值就越大，Q值也相应增大。但当W值很大时，则需对药量进行特别校验。,精选,50,2.3生产台阶正常采掘爆破,概述生产台阶正常采掘的爆破方法台阶正常采掘爆破参数及爆破设计,精选,51,2.3.1概述,露天台阶正常采掘爆破是在每一生产台阶分区依次进行的，爆破区域的大小即为一个采掘带。对于每一爆破区域当前序穿孔作业完成炮孔的穿凿工作后，爆破工序即开始运行。首先，由爆破设计人员依据穿孔工序所生成的实测布孔图进行爆破设计与计算。设计的内容主要有炸药类型及单耗(或装药密度)的选取，炮孔装药结构设计，每孔装药量与总炸药消耗量计算，起爆网络及起爆方式设计，然后爆破人员依据爆破方案进行炮孔装药及实施爆破。,精选,52,2.3.2生产台阶正常采掘的爆破方法,浅孔爆破法：辅助性爆破，如：修路、大块二次破碎、处理根底、掘出入沟等。深孔爆破法：台阶正常采掘。药壶爆破法：用以克服较大的底盘抵抗线。外敷爆破法：大块二次破碎及处理根底。,精选,53,2.3.3台阶正常采掘爆破参数及爆破设计,炮孔布置示意图炮孔底盘抵抗线布孔方式与布孔参数炮孔规格与超深孔装药量与装药结构起爆方案与起爆网络,精选,54,2.3.3.1炮孔布置示意图,精选,55,2.3.3.2炮孔底盘抵抗线,底盘抵抗线即炮孔中心至台阶坡底线的最小距离(上图中的Wp）。底盘抵抗线设置过小，则造成被爆破的岩体过于粉碎，同时产生的爆堆前冲也很大；设置过大时，爆破后容易形成根底与大块。底盘抵抗线的经验计算公式为：Wp=(2545)D(m)式中：D为炮孔的直径，m。第一排孔的底盘抵抗线取值应满足以下的约束条件：WpH(ctan-ctan)+C式中：H台阶高度，m；台阶坡面角，度；炮孔的倾角，度；垂直孔时=90。C前排孔中心至台阶坡顶线的安全距离，一般为23m。,精选,56,2.3.3.3布孔方式与布孔参数,精选,57,2.3.3.3布孔方式与布孔参数,孔间距排间距炮孔邻近系数m，前排：m=a/Wp后排：m=a/b式中：Q炮孔装药量，kg；W炮孔底盘抵抗线，(m)，前排孔即为炮孔底盘抵抗线，后排孔按排间距计算；q炸药单耗，即爆破每立方米矿(岩)的炸药消耗量，kg/m3；,精选,58,精选,59,2.3.3.4炮孔规格与超深,目前国内露天矿采用的深孔爆破孔径有80、100、150、170、200、250、310mm等炮孔超深(又称超钻)是指炮孔超过台阶底盘的垂直深度超深设置过小，容易产生“根底”若超深过大，降低了延米爆破量指标，增加了爆破震动强度，严重地破坏爆后台阶底盘的平整。计算：h=(0.150.35)Wp或h=(812)D,精选,60,2.3.3.5单孔装药量与装药结构,炸药单耗q：爆破每一立方米或一吨矿(岩)平均所用的炸药量。单孔装药量:式中：Q炮孔装药量，kg；q设计选用的炸药单耗，kg/m3；Wp炮孔底盘抵抗线，m；a孔间距，m；H台阶高度，m。,精选,61,炸药单耗q,炸药单耗的大小取决于岩石的可爆性、炸药的威力与爆破后的块度要求等因素。实际设计台阶深孔爆破时，可参考下表选取。,精选,62,装药长度与填塞长度,装药长度:填塞长度:Lt=(1632)D,精选,63,2.3.3.5孔装药量与装药结构,装药长度(LB)，填塞长度(Lt),精选,64,2.3.3.5孔装药量与装药结构,分段装药结构一般运用于下列情况：当设计计算出的炮孔装药量较小，远小于炮孔最大可能的装药量时，为了使炸药在孔内较均匀分布，通常采用分段炸药结构，以取得较好的爆破效果。当采用大孔径深孔爆破时，计算出的填塞长度超过6m，通常采用分段装药结构。当生产台阶推进到最终开采境界，需进行靠帮并段时，也多采用分段装药结构。,精选,65,2.3.3.6起爆方案与起爆网络,排间微差起爆斜线起爆直线掏槽起爆间隔孔起爆逐孔起爆,精选,66,2.3.3.6起爆方案与起爆网络,排间微差起爆：其特点将平行于台阶坡顶线布置的炮孔按行顺序起爆。优缺点：爆破时前推力大，能克服较大的底盘抵抗线，爆破崩落线明显后冲及爆破地震效应较大，爆破过程中岩块碰撞挤压较少；爆堆平坦。为了避免地震效应过大，可将同排起爆炮孔再分成数段起爆。为了避免后冲过大，可将前一排的两侧边孔与后一排的炮孔同段起爆。,精选,67,2.3.3.6起爆方案与起爆网络,斜线起爆：每一分段起爆炮孔中心的连线与台阶坡顶线斜交的爆破方式统称斜线起爆。优缺点：采用方形布孔，便于钻孔、装药与填塞机械的作业，同时，斜线起爆又提高了炮孔的邻近系数，有利用于改善爆破质量；由于起爆的分段多，每分段的装药量小而分散，因而爆破的地震效应也大大降低。降低了爆破的后冲与侧冲，且爆堆集中，提高了铲装作业的效率。后排孔爆破时的夹制性较大，崩落线常不明显；分段施工操作与检查较为繁杂，且由于爆破段数多，爆破材料消耗量大。,精选,68,2.3.3.6起爆方案与起爆网络,直线掏槽起爆：该方案是利用沿一直线布置的密集炮孔首先起爆，为后续孔爆破开创新的自由面。其基本布置形式如下图所示。直线掏槽爆破一般在掘沟中使用，该方案的爆破效果一般具有如下特点：破碎块度适当、均匀。爆堆沿堑沟的轴线集中，无碎石后翻现象。其缺点：穿孔工作量大，延米爆破量低，爆破后沟两边的侧冲大，地震效应较强。,精选,69,直线掏槽起爆,a一般起爆形式；b分区多段起爆形式；15为起爆顺序,精选,70,2.3.3.6起爆方案与起爆网络,间隔孔起爆：该起爆方案按同排炮孔按齐偶数分组顺序起爆，其基本形式如下图所示。波浪起爆与排间顺序起爆相比，因前段爆破为后排炮孔创造了较大的自由面，因而改善了爆破质量，同时塌落宽度与后冲都较小。梯形爆破由于来自多方面的爆破作用，爆破质量大大改善，爆堆集中，后冲、侧冲较小，但该方案不适于掘沟爆破。,精选,71,间隔孔起爆,a波浪式；b阶梯式；18起爆顺序,精选,72,逐孔起爆,所谓逐孔起爆技术，就是爆区中任何一个炮孔爆破时，在空间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆的爆破技术。所谓单独起爆，是指前一个炮孔起爆后为后一个炮孔提供更多自由面。其核心是单孔延时起爆，利用高强度、高精度的导爆管雷管控制地表、孔内延时。如果一个爆区内两个或多个炮孔在互不影响且爆破炮孔得到充足自由面的情况下同时起爆，那么这也称为逐孔起爆。逐孔起破技术的实现关键有两点：一是起爆雷管的精度高，延时误差小；二是爆破设计必须精准而且能够优选爆破设计方案。,精选,73,逐孔起爆同段孔,精选,74,逐孔起爆移动方向,精选,75,逐孔起爆等时线,精选,76,起爆系统,起爆器的连接及起爆,KEY,ConnectingLoggers.,ConnectingBlaster.,InsertingFiringKey,initializingBlasterandLoggers.,Calibratingdetonatorsandprogrammingdelaytimes.,Readytofire,精选,77,爆破设计实践,例1,精选,78,例1,金矿，台阶高度H6m解理裂隙发育，岩石硬度大，无水要求：用挖掘机铲装，一次挖掘高度3m，避免过分前抛需要确定以下参数：孔径d填塞长度Ls抵抗线B及孔距S超深h炸药类型及单孔装药量Q炸药单耗q,精选,79,精选,80,例1,孔径d取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/501/80）Hd=1/60H=6000/60=100mm102mm为标准的孔径，取d=102mm炮孔直径为102mm,精选,81,例1,填塞长度Ls通常取（1725）d对于一般硬岩可取20dLs20d=20102mm=2m,精选,82,例1,抵抗线B及孔距SB（1.01.5）Ls为了控制前抛，取1.4LsB=2.8mS=1.15B=3.2m,精选,83,例1,超深hh=(010)d对于硬岩，至少取7倍孔径h=7d=0.7m钻孔深度LHh=6+0.7=6.7mLc=L-Ls=6.7-2=4.7m,精选,84,例1,炸药类型及单孔装药量Q干孔且解理裂隙较发育的岩体采用ANFO较合适ANFO的装药密度为0.8g/cm3孔径为102mm的炮孔，每米装ANFO炸药6.54kg/mQ=6.54Lc=6.544.7=31kg,精选,85,例1,炸药单耗q炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=31/(3.2x2.8x6)=0.58kg/m3,精选,86,例2,精选,88,例2,铁矿，台阶高度H12m解理裂隙很发育，无水，硬岩要求：电铲铲装，一次挖掘高度12m，中等前抛需要确定以下参数：孔径填塞长度抵抗线及孔距超深炸药类型及单孔装药量炸药单耗,精选,89,精选,90,例2,孔径d取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/501/80）Hd=1/50H=12000mm/50=240mm251mm为标准孔径取251mm为最终炮孔直径,精选,91,例2,填塞长度Ls通常取（1725）d对于密度大或硬岩台阶爆破取18倍dLs18d=18251mm=4.5m,精选,92,例2,抵抗线B及孔距SB（1.01.5）Ls为了达到中等程度的前抛取B1.2Ls1.24.5m5.4mS=1.15B=1.155.4m=6.2m,精选,93,例2,超深hh=(010)d对于硬岩，至少取7倍孔径h=7d=7251mm=1.8m钻孔深度LHh=12+1.8=13.8mLc=L-Ls=13.8-4.5=9.3m,精选,94,例2,炸药类型及单孔装药量Q干孔且解理裂隙较发育的岩体采用ANFO较合适ANFO的装药密度为0.8g/cm3孔径为251mm的炮孔，每米装ANFO炸药39.58kg/mQ=39.58Lc=39.589.3=368kg,精选,95,例2,炸药单耗q炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=368/(6.2x5.4x12)=0.92kg/m3,精选,96,例3,精选,98,例3,土石方，台阶高度H4m坚硬、有水的硬岩，必须控制飞石挖掘机分两步铲装，一次挖掘高度2m，中等前抛需要确定以下参数：孔径填塞长度抵抗线及孔距超深炸药类型及单孔装药量炸药单耗,精选,99,例3,孔径d取决于解理裂隙发育程度和爆破目的，一般为（1/501/80）Hd=1/55H=4000mm/55=76mm76mm是标准的孔径，可行,精选,100,例3,填塞长度Ls通常取（1725）d对于硬岩，控制飞石的爆破取24倍dLs24d=2476mm=1.8m,精选,101,例3,抵抗线B及孔距SB（1.01.5）Ls为了达到中等程度的前抛并控制飞石取B1.1Ls1.11.8m2.0mS=1.15B=1.152.0m=2.3m,精选,102,例3,超深hh=(010)d对于坚硬的硬岩，至少取8倍孔径h=8d=876mm=0.6m钻孔深度LHh=4+0.6=4.6mLc=L-Ls=4.6-1.8=2.8m,精选,103,例3,炸药类型及单孔装药量Q含水炮孔中，采用卷状乳化炸药较合适每个65x400mm的卷状乳化炸药1.3kgQ=Lc/0.41.3=2.8m/0.4m1.3kg=71.3=9.1kg,精选,104,例3,炸药单耗q炸药单耗q有两种表示方法:爆破单位体积岩石消耗炸药的质量爆破单位质量岩石消耗炸药的质量用单位体积进行计算q=Q/(SxBxH)=9.1/(2.3x2x4)=0.49kg/m3,精选,105,精选,106,爆破实例1煤矿,精选,107,爆破实例2金矿,精选,108,爆破实例3铁矿,精选,109,爆破实例4采石场,精选,110,爆堆,精选,111,2.4靠帮并段台阶的控制爆破,在实际生产中，通常采用“预裂爆破、缓冲爆破与光面爆破”等控制爆破手段来避免或减少台阶靠帮或并段爆破对最终边帮稳定性的危害。预裂爆破缓冲爆破光面爆破,精选,112,预裂爆破,1预裂孔；2缓冲孔；3主爆孔,精选,113,精选,114,精选,115,缓冲爆破,上图中位于预裂孔和主生产炮孔之间的一排炮孔称为缓冲孔。缓冲孔的特点：孔网参数略小于生产炮孔，且孔底不设置超钻或减少超钻量控制缓冲炮孔中的装药量使其低于生产炮孔为了使孔内装药量不致于过分集中，孔中应采用填塞物介质或空气间隔的分段装药结构。当进行靠帮或并段台阶向固定边帮台阶过渡时，使缓冲爆破与预裂爆破同时进行，或略迟于预裂爆破将会使爆破震动强度大大降低。,精选,116,光面爆破,光面控制爆破是在予爆破区域的边缘线或边界线上、或出入沟的两侧边界线上穿凿一排较密集的炮孔，控制该排炮孔的抵抗线与孔装药量，以使其爆破后沿炮孔中心连线形成破裂带，而获得较平整的破裂面。为了达到光面爆破的效果，光面孔的孔间距应小于其抵抗线，通常取为0.8倍的抵抗线，装药不耦合系数应与预裂爆破相同或略小些，线装药密度应与预裂爆破相同或略大些，选择适宜的装药量以控制炸药爆轰对孔壁的压力，达到不破坏炮孔周围的岩石。一般光面炮孔是在主炮孔爆破后或清碴后再一次起爆。,精选,117,3采装与运输,概述采装作业与采装设备挖掘机生产能力的计算提高挖掘机生产能力的途径运输作业与运输设备矿用汽车的性能评价与运输计算采运设备的合理选型与科学配比,精选,118,3.1概述,采装与运输作业是密不可分的，两者相互影响、相互制约。如何选择采运设备，采运设备的规格与数量匹配是否合理、采装工作与运输工作的衔接是否流畅都将大大地影响矿山企业的投资规模、生产效率与生产成本。目前，采装运输工艺的发展趋势主要体现在采运设备的大型化、采装与运输环节的一体化与连续化。,精选,119,3.2采装作业与采装设备,采装作业的内容是利用装载机械将矿岩从较软弱的矿岩实体或经爆破破碎后的爆堆中挖取，装入某种运输工具内或直接卸至某一卸载点。采装作业所使用的机械设备有机械式单斗挖掘机、索斗铲、前装机、轮斗挖掘机、链斗挖掘机等。,精选,120,Ps安全行车间距，即两辆自卸车追踪行驶时的最小安全距离，m；,精选,141,3.6.2.3道路通过能力计算,式中：MD道路通过能力，t/班；Nd以车辆数表示的线路通过能力，辆/h；T班工作时间，h；q自卸汽车的载重量，t；自卸汽车工作时间利用系数。,利用关键行车路段每班所能通过的最大运输量来表示的道路通过能力：,精选,142,3.7采运设备的合理选型与科学配比,挖掘机的选型矿用自卸汽车选型采装与运输设备的合理配比,精选,143,3.7.1挖掘机的选型,单斗挖掘机的选型要根据矿山生产规模、矿岩年采剥总量、开采工艺、矿岩的物理力学性质、设备的供应情况等因素来决定；国内矿山的开采实践表明，特大型露天矿应选择810m3或更大型挖掘机；大型矿山一般应选用斗容为410m3；中型矿山一般应选用斗容为24m3的挖掘机；而小型矿山宜选择12m3的挖掘机。,精选,144,3.7.2矿用自卸汽车选型,矿用自卸汽车的选取与矿岩运量、装载设备的容积、矿岩运距及道路的技术条件等因素有关，在矿山设计时一般是从车箱容积、汽车的比功率及车箱强度三方面来考虑。车箱容积应与铲斗容积、矿岩比重及矿岩块度相适应，以充分利用铲斗和车箱容积，发挥采运作业的最大综合生产效率。汽车比功率的大小反映了汽车的动力特性，生产实践证明，比功率过小的车型，在深凹露天矿重车上坡时表现为车速低，达不到额定载荷，因此大型车的比功率宜在6马力/t。车箱的强度应能适应装载大块矿岩时所产生的冲砸。,精选,145,车箱容积的计算方法之一,根据汽车运距及运输作业各环节的时间比例，以电铲与汽车利用率最高时的车铲容积之比求算车箱容积：R(t-tr)/ts(1/2)式中，R车铲容积之比；tr汽车入换时间，min；ts铲斗作业一次循环时间，min；t汽车运行周转时间，min，t2L/v60+tx+tdL汽车运距，km；v汽车平均运行速度，km/h；tx卸车时间，min；td等待装车时间，min。当运距为12km时，R为36；当运距为35km时，R为68。结合生产实践，对于中小型矿山，当运距较短时，R35；当运距较长时，R46。,精选,146,依据矿岩比重和汽车车型的有效载重求算车箱容积。汽车达到额定载荷时所需的车箱容积为：V=1000qk/式中，V车箱容积，m3；q汽车额定载重，t；k矿岩松散系数，一般为1.31.5；矿石（岩石）的体积质量，kg/m3。当矿岩的体积质量相差较大时，分别计算出的车箱容积就会相差较大。为了便于生产管理和运输设备的维修，在同一矿山应当尽可能选用同一型号的汽车。但对于大型露天矿，也可以考虑分别选用不同型号的自卸汽车。,车箱容积的计算方法之二,精选,147,3.7.3采装与运输设备的合理配比,车铲比n：平均配备给每台挖掘机的自卸汽车数量。n=Nc/Nz理论车铲比n0：应等于运输设备的运输周期(t)与装载设备的平均装车间隔时间之比。n0=t/(tz+tr)tz挖掘设备装载一车的平均装载时间，min；tr运输设备的平均入换时间，min。实际车铲比：n=(tz+ty+tx+tp)/(tztd)tz挖掘设备平均装车时间，min；ty一个运输周期内的汽车往返运输时间，min；tx汽车平均卸载时间，min；tp汽车等待装车的平均排队时间，min；td挖掘设备平均待车时间（包括汽车入换时间），min。露天矿生产汽车统一调度实时控制系统，通过计算机统一生产调度系统，实现了运输设备行车路线的最佳选择，减少了汽车排队、待装、待卸、空车运行以及电铲等车时间，最大限度地发挥了采运设备的生产效率。,精选,148,4排岩作业,概述废石场的位置及要素废石排弃工艺废石场的危害防治及复田,精选,149,4.1概述,通常将运输剥离下的废石到废石场进行排弃称作排岩工程；排岩工程的经济效率主要取决于废石场的位置、排岩方法和排岩工艺的合理选择；排岩工程是一项系统工程，其内容涉及废石的排弃工艺、废石场的建立与发展规划、废石场的稳固性、废石场污染的防治、废石场的复田等方面。,精选,150,排岩技术与废石场治理方面的发展趋势,采用高效率的排岩工艺与排岩设备，提高排岩强度；提高堆置高度，增加废石场单位面积的排岩容量，提高废石场的利用率，减少废石场的占地面积；适时进行废石场的复垦，减少废石场对生态环境的污染。,精选,151,4.2废石场的位置及要素,废石场的位置选择废石场的堆置要素,精选,152,4.2.1废石场的位置选择,废石场地选择时应遵循下列原则：不占良田、少占耕地，尽量利用山坡、山谷的荒地，避免村庄的迁移。在不影响矿山工程发展的前提下，尽可能靠近采场布置废石场，以便缩短岩石运距。尽可能采用内部排岩，通过二次转排的技术经济合理性的论证，积极采用内部临时废石场。废石场应设置在居民区或工业场地的下风侧或最小风侧以及生活水源的下游，以免对居民或工厂造成危害。废石场不应截断山洪和河流，避免设置在水文地质复杂的地段，以保证废石场的稳定，避免废石场发生滑坡和泥石流事故。剥离下的废石中可利用的部分要单独堆置以便日后二次回收利用。有条件的地区靠近采场的废石场宜分散布置，以利于多出口运输，疏散排岩道路的通过能力，缓和废石排弃高峰。废石场地的选择要有利于征用土地的复垦。,精选,153,4.2.2废石场的堆置要素,废石场的堆置高度堆置阶段的平盘宽度废石场容积的确定,精选,154,废石场有效容积的确定,式中：Vy废石场的设计有效容积，m3；Vs剥离岩土的实方数，m3；Ks岩土的松散系数