露天矿矿山工程和设计原理--16章 1

2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,1,第16章露天矿开拓,第一节概述,开拓:即掘沟或拉沟,有出入沟和开段沟,这里主要指的是出入沟,掘沟的目的是运送矿岩。,开拓系统:露天矿采常内运送矿岩的干线、沟道系统的总称，即出入沟系统的总称。开拓系统与运输有关，所以也将开拓系统叫做开拓运输系统。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,2,一、研究内容,1、出口位置方向及数量的选择：受排土场，地面生产系统等因素的影响。,2、深部运输系统的选择：受工艺系统、开采程序等因素的影响。,二、开拓运输系统的确定原则,1、运输距离短；,2、联系方便；,3、开拓坑道工程量减少；,4、生产剥采比变化小；,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,3,三、开拓坑道的分类,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,4,第二节铁路开拓,一、平坦地形露天矿的铁道开拓,1、坑线与开采境界的相对位置（即内部沟和外部沟，图16-3）,内部沟,分析：设境界外的卸载点位为d，距离为L，沟长为l,往复行驶：l内空=l内重=0.5l+B+2l+L1,外部沟,往复行驶：L外空=l外重=0.5l+B+L1,内部沟与外部沟求比:L=L内-L外=2L,可见采用内部沟的运距长,在有条件的情况下,尽可能采用外部沟。,外部沟与内部沟装卸点的比较,在有条件的情况下，尽可能设置外部沟，深度一般达2-3个台阶。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,5,图16-3外部沟与内部沟比较示意图,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,6,2、坑线服务水平数及每个水平沟道数,单沟一个沟道只服务一个水平，外部单沟。(图16-7),图16-7外部单沟,总沟一开拓坑线系统服务于露天矿全部开采水平。(P49图16-1),组沟每个出入沟服务于部分台阶。(图16-8),对沟坑道系统的一侧通空车,另一侧通重车。(图16-9),图16-8组沟系统,图16-9对沟开拓运输系统,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,7,3、坑线的平面布置形式,开拓坑线在平面图上的投影形式。,有:直进、折返、回返、螺旋等。,图16-10直进和折返坑线,1-3水平是直进其他是折返,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,8,4、坑线的固定性,固定坑线：坑线系统设置在外工作帮上的开拓系统叫固定坑线。,移动坑线：坑线系统设置在工作帮上的开拓系统叫固定坑线。,移动坑线的使用条件:,对矿石选采条件要求高时;,矿体的底版稳定性差,或考虑内排时;,深露天矿的底部设置铁路环线有困难时,可在深部若干水平设置移动坑线;,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,9,二、山坡地形露天矿的铁道开拓,山坡露天的地形:延展山坡(山脉形);孤立山坡;,延展山坡坑线布置:一般布置在开采境界之外,顺地势建立联络坑线，开拓坑道多呈组沟方式。,孤立山坡的坑线布置:坑线系统一般设于非工作坡一侧,沿等高线建立联络坑线,开拓沟道多呈”之”字形折返。,P61图16-21,P62图16-22,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,10,第三节公路开拓,公路开拓与铁路开拓坑线的布置性质基本相同,但由于公路的允许坡度大,曲线半径小,道路建设容易,所以具有新的特点。,一、凹陷露天的公路开拓系统的特点,1、坑线位置灵活。根据运距短,联系方便的原则,坑线可灵活设置(图16-23)。,图16-23急倾斜矿床露天矿、横向露天矿采取内排土时的端帮半固定坑线,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,11,2、坑线数目较多。由于道路建设容易,坑线之间的相互干扰小,所以同水平,或坑线出口的坑线数目多,以便就近运输。,3、坑线系统的连接方式灵活：直进、回返、螺旋坑线等可灵活运用(图16-25)。,4、移动坑线的优越性更为明显,只要可以缩短运距,随时随处都可修建运输,坑道,但必须要与整个开拓系统相适应(图16-27)。,图16-25直进-回返-螺旋坑线,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,12,二、山坡露天的公路开拓系统的特点,坑线常用回返式,设于开采境界之外。（图16-29）,图16-29汽车回返坑线（山坡地形）,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,13,第四节输送机道开拓,一、开拓坑道的特征,1、设置位置：一般比较固定。主要是由于胶带机的安装,调试及拆卸转移工程量大,费时,影响生产。所以，一般设置在非工作帮或端帮上。,2、布置形式：正倾斜、伪倾斜、单折交、多折交。取决于露天矿的边帮角，岩性及交代机的单机长度等（图16-30）。,3、布置方式：露天、地下（图16-31）。,图16-30胶带机坑线在边帮上的布置,1-正倾斜;2-伪倾斜;3-单折交;4-多折交(之),图16-30胶带输送机斜井开拓图,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,14,二、分流方式-由于各台阶既有煤又有岩,所以需要分流。,2、分流站位置选择:距内,外部排土场及储矿场较近,并使采掘重心至排土重,心距离最小的位置上,且使胶带机数量少和便于矿山工程发展的位置,图16-32连续开采的胶带机分流站,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,15,第五节斜坡提升机道开拓(补充),露天矿所使用的提升设备(包括有箕斗,串车及重力卷扬等),实际上是联合运输方式的中间环节,利用较陡的提升机道克服高差,以缩短工作面和地面之间的联系。,提升机道的坡度：可达30-40度。,设置位置:一般设置在固定的非工作帮,端帮上。对山坡露天,一般设置在开采境界以外的附近山坡上。,此种开拓方式过去在小龙潭露天矿,安太堡,抚顺西露天矿等有所应用。但由于其适应的生产能力小,及转载环节复杂,现已全部取消（图16-36）。,图16-36抚顺西露天矿开拓运输示意图,运煤采用准轨机车:顶帮移动坑线,底帮固定坑线。,运煤采用窄轨机车:用箕斗提升至地面，然后经胶带机运送至地面。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,16,第六节溜道开拓系统,适用于生产能力小，地形高差大的山坡露天开采。,南京白云石矿，辽宁南芬铁矿。,图16-41溜道-平硐开拓运输系统,图16-42采场内部集中布置的溜井-平硐开拓运输系统,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,17,第七节联合开拓系统,一、公路-铁路联合开拓运输系统,对凹陷露天,由于采场深部的空间尺寸小,采用铁道布线有困难时,则深部水平采用汽车开拓系统,上部采用铁道系统,中间设转载环节(图16-45)。,图16-45铁路-公路联合运输系统平面示意图,马鞍山钢铁公司凹山铁矿,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,18,二、公路-胶带运输机道联合开拓运输系统(半连续工艺),工作面采用汽车移动坑线开拓运输系统,端帮位置设胶带机道,汽车运送的矿岩经胶带机提升运送至排卸地点,但中间转载过程需竟破碎机(图16-46)。,图16-46公路-胶带输送机道开拓系统,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,19,第八节露天采场内部排土时的开拓特点,一、剥离物横向移运至内排土场,运岩没有坑道系统,作业过程由挖掘设备直接将剥离物倒向采空区,而运矿有坑道系统(图16-48)。,(P78图16-48),a:剥离由吊斗铲倒堆,矿石经开拓系统坑道系统运出;,b:剥离由轮斗铲(链斗铲)挖掘,经自身悬臂或排土桥直接排弃,矿石经,开拓坑道系统运出。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,20,二、剥离物纵向移运至内排土场,1、铁道运输（图16-51）,纵向工作线,横向推进,剥离开拓系统设在左端帮;运煤开拓系统在右端帮。,（若设在同侧则出现交叉）,图16-51端帮固定铁道开拓坑线,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,21,2、汽车运输（P81图16-53）,纵向工作线,横向推进,剥离物采用等标高排弃,不设沟道系统。,运煤沟道系统则设在端帮。,(P81图16-53),2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,22,第九节开拓系统的确定,1、初步确定技术上可行的开拓运输系统方案；,2、定性淘汰明显不合格的方案；,3、对保留的开拓系统方案逐一进行技术经济对比分析(运距运费n等);,4、综合比选,确定最优的开拓系统方案。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,23,第十节开拓坑道定线,一、定线原则,1、布置开拓运输系统的方案要与开采工艺,开采程序及总平面布置适应;,2、沟道技术参数要符合规定要求(包括限坡,宽度,站坪等);,3、运距短,避免反向运输;,4、沟道系统联系方便;,5、工程量少,线路总长度短;,6、综合经济效果好;,二、定线所需技术资料,1、技术决定,初步的平面布置:排土场的选择,选矿厂的选择,工艺广场的确定等。,开采的技术要求:开采境界,台阶高度及终了台阶坡面角,边帮设计,开采程度,坑线的特性等。,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,24,2、技术参数,限坡i:取于运输设备类型及牵引力;,坑道的使用宽度:取于干线的数目;,露天采场底宽及长度:宽:宽开段沟宽;,长:铁道:长2lc+h/i-hcot,汽车:长基坑长(80m左右),直进坑线的连接长度;,铁道运输,汽车运输:L=5080m,折返站坪长度:取决站型及设计要求;,线路曲线半径:公路、铁路;,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,25,台阶坡底线的水平投影距离;,a：未考虑运输道路系统时,(a)：顶帮及端帮,式中:b:保安平台或运输平台、清扫平台,(b)：顶帮及端帮,2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,26,b：考虑运输道路系统时,b要满足运输干线线路宽度要求(单线,双线及站场要求),并保证所组成的总体边帮角小于稳定帮坡角固定坑线：(),具体数值要结合平面图进行。,移动坑线：(),2020年6月6日星期六,露天矿矿山工程和设计原理,27,三、定线方法及步骤,1、初步定线,在已确定的开采境界平面图上，确定地表境界的出入沟数量,位置及方向,设外部沟时,要考虑外部沟的降深。,根据斜坡道长度、站坪长度,