露天矿矿山工程和设计原理15章

1、2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理1 露天矿矿山工程和设计原理露天矿矿山工程和设计原理 中国矿业大学中国矿业大学 能源学院能源学院 车兆学车兆学 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理2 第第1515章章 露天矿开采程序露天矿开采程序 第一节第一节 概概 述述 一、露天矿场：一、露天矿场： 帮： 非工作帮 工作帮 端帮 底：深部水平 组成： 形状：长、方、圆，长可达数 公里， 深可达几百米。 工程量：一个露天矿的工程总量一 般可达数千万m3乃至数亿m3。 二、开采程序内容：二、开采程序内容： 台阶的划分； 首采位置的选择； 工作帮的推进； 采区长度的确定； 剥采工程

2、的延深程度。 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理3 三、相邻两个台阶的开采顺序三、相邻两个台阶的开采顺序( (图图15-1):15-1): 1、挖出入沟(倾斜沟)-满足限坡及出入台阶要求; 2、挖开段沟(水平沟)-满足运输设备的站坪要求; 3、扩帮-实现台阶的正常采掘; 4、开挖下水平的出入沟,循环重复 ; 四、影响开采程序的因素四、影响开采程序的因素: : 1、矿体的埋藏条件:倾角 厚度 岩石特性 覆盖厚度 地形; 2、矿场的空间形态:长 宽 深以及形状等; 3、工艺:间断工艺,连续工艺,综合工艺; 4、开拓运输系统:运距短,联系方便,尽可能内排; 5、生产能力和建设速度 推

3、进和延深速度要满足生产能力的要求； 首采位置的剥离量-V0少。 6、矿石质量:贫化和损失(急倾斜矿体顶板掘沟贫化少) 合理开采程度的标准：安全 经济 高产 有用矿物能得到充分回收利用 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理4 第二节第二节 台阶划分和台阶的开采顺序台阶划分和台阶的开采顺序 一、台阶划分：一、台阶划分：作业水平面的划分、台阶高度的确定。 1 1、作业水平面的划分、作业水平面的划分 内容：水平分层、倾斜分层、混合分层(二次掘沟) 原则：a：岩矿分开-减少矿石的贫化和损失； b：软、硬岩分开，考虑爆破因素； c：倾斜分层的作业面倾角应满足采运设备的作业性能要求。 2 2、

4、台阶高度的确定、台阶高度的确定 充分发挥采运设备的作业效率，台阶高度越大越好，保证安全。 （高度大，设备的走行、定位、线路移设都将减少，设备生产能力高，但不能出（高度大，设备的走行、定位、线路移设都将减少，设备生产能力高，但不能出 现帮顶踏落现象。）现帮顶踏落现象。） 设备规格4m3电铲10-16m3倒堆作业轮斗 台阶高度(m)8-1212-162030-50 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理5 2 2、台阶高度的确定、台阶高度的确定 保证矿石质量和回采率,台阶高度大,矿石质量、回采率下降；掘 沟工程量大，矿山工程延深速度慢。 保证运输条件 h Ll i 折 返 站 二、台阶

5、的开采程度：按条带采掘二、台阶的开采程度：按条带采掘 1、采掘带采掘带- -采掘作业条带采掘作业条带: :台阶的矿岩两都是按一个一个采掘条带进行的。 铁道：采掘带=设备采宽 汽车：采掘带=设备采宽 轮斗：采掘带=设备采宽 2、工作线布置工作线布置(工作面运输线路布置)(图15-4) 走向布置:全区纵向布置工作线:铁道铁道 轮斗工艺轮斗工艺, ,工作线长度大工作线长度大, ,不内排不内排; ; 倾向布置:全区横向布置工作线:急倾斜矿体急倾斜矿体, ,汽车汽车 内排内排 矿岩混杂矿岩混杂 损失大损失大; ; 走向分区布置:条区开采,分区境界:适合长大露天矿适合长大露天矿; ; 倾向分期布置:分期境

6、界开采:适合倾斜适合倾斜, ,急倾斜深大露天矿急倾斜深大露天矿; ; 转向布置:先纵后横:适合内排适合内排, ,汽车工艺汽车工艺; ; 基坑布置:横向基坑,纵向基坑:适合汽车运输适合汽车运输; ; 扇形布置:轮斗连续工艺轮斗连续工艺; ; 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理6 图15-4 台阶开采程序示意图 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理7 2、工作面工作面: :采掘设备,挖掘矿岩的台阶端面(图15-6)。 全端工作面:机械铲,吊斗铲,轮斗铲等主要工作方式； 全坡工作面:链斗铲,推土机,铲运机等主要工作方式； 分层工作面:选采要求。主要用采煤机（采矿机）。

7、图15-6 采掘带掘进方式 a-全层端工作面;b-全层坡工作面;c、d-分层工作面 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理8 第三节第三节 工作帮及其推进工作帮及其推进 一、工作帮的构成一、工作帮的构成 1、定义:由一些开采台阶的坡面和平盘构成的边帮叫做工作帮。 一般指工作线推进方向的边帮,一个露天矿可以有1到2个工作帮。 2、工作帮坡角:工作帮最上一个工作台阶和最下一个坡底线的连线与水 平面之间的夹角（图15-7）。 图15-7 工作面帮坡角 2 1 12 arctan cot n i nn iii h Bh 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理9 3、工作帮坡角对

8、采矿生产的影响： 越小，超前剥离工程量越大，综合成本越高，经济效果不好。 不同工作条件下工作帮坡角的一般数值： 工艺类型铁道工艺汽车工艺轮斗工艺 ()12左右8-12左右9-10左右 4、增加工作帮坡角的途径： (1) h:当设备一定时,h是一定的,但在设计时要用足h; (2) B:正常作业时的平盘宽度B工Bmin; 改进途径:B工(工作平盘宽度)b(平台宽度) 图15-8 组合台阶的工作帮坡角 组合台阶数越多组合台阶数越多, ,工作帮坡角越陡工作帮坡角越陡, ,超前剥离量超前剥离量 越少。但组合台阶数越多越少。但组合台阶数越多, ,可不止的电铲数越少可不止的电铲数越少. .适适 合大型设备。

9、合大型设备。 采用条件：台阶数采用条件：台阶数 电铲数电铲数 适用条件：各种工艺，轮斗工艺几乎全部采用适用条件：各种工艺，轮斗工艺几乎全部采用 组合台阶开采(图15-8) ： 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理10 宽条带雁形开采(图15-9)： 图15-9宽条带雁形开采 切成断面图则与图切成断面图则与图15-815-8相同相同 L L0 0: :追踪距离追踪距离,400-600m,400-600m。 适用条件适用条件: :汽车运输。汽车运输。 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理11 5、生产过程中工作帮坡角的调整（图15-11）： 图15-11 生产过程中工作

10、帮坡角的调整 在长大露天适合搞生产区段和缓采区段。 缓采区段条件：平盘宽度应便于恢复日后正常采掘； 生产区段条件：工作线长度应满足采区长度要求。 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理12 二、工作帮的推进二、工作帮的推进 1、工作帮推进的动态变化规律和约束条件 规律：工作帮在推进过程中各部位的推进具有周期性(一个 时期快,一个时期慢),总的趋势是平均推进。 约束条件：工作帮正常推进的必要条件： BBmin；max 2、工作帮的变化形态 工作线长度：上长，下短 工作帮高度：初期：低 初期：高 初期：低 工作台阶数和设备数量逐渐增加 工作台阶数和设备数量逐渐减少 3、工作帮的推进方向

11、：取决于开段沟位置的选择（P14 P14 图图15-1215-12图图15-1415-14） 工作线沿走向布置(纵向工作线) 底帮掘沟,工作帮向顶帮推进。 底板掘沟,工作帮向顶帮推进。 顶、底板掘沟,工作帮向顶、底帮推进。 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理13 不同推进方向的优、缺点比较。 底板掘沟底帮掘沟顶板掘沟 基建工程量小大小 建设时间短中短 线路布置条件好好差 边坡稳定性差中中 矿石质量差差好 适用条件倾、缓倾、缓倾、急 工作线沿倾向布置(横向工作线,P17P17图图15-1615-16) 特点:矿岩混杂严重,但剥采比变化小 适用条件:急倾斜矿床,分期开采与反想内排

12、二、工作线长度优化二、工作线长度优化 1：运距 工作线越长,运距越远,运费越高,所以宜短 2：n 工作线越短,生产剥采比越大,成本越高,所以宜长 综合：工作线长度存在最优长度 因素因素 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理14 第四节第四节 矿山工程延深方向及程序矿山工程延深方向及程序 一、延深方向一、延深方向 延深方向:相邻两个台阶开段沟同侧坡底线的连线方向。 延深角:延深方向与工作线推进方向之间的夹角，用表示。 1、山坡露天(图15-21) 图15-21 剥采工程延深方向(山坡部分) 初期随着地形变化初期随着地形变化, ,后期后期 则随着境界变化则随着境界变化 2021年6月

13、18日星期五露天矿矿山工程和设计原理15 2、凹陷露天 当沿矿体的顶、底板掘沟时，延深方向就是矿体的倾向； 当沿露天矿的底帮掘沟时，底帮的倾向就是延深方向； 对急倾斜矿体分期开采时，两期的过度延深方向要发生改变（图15-23） 图15-23 剥采工程延深方向 (凹陷部分和分期境界) 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理16 二、矿山工程的延深程序二、矿山工程的延深程序 矿山工程延深程序就是新水平的开拓准备程序。 1、铁道运输 固定坑线:运送矿岩的道路系统布置在工作帮上,掘沟位置常 位于底帮(P21图15-24) 过程及条件:掘出入沟 掘开段沟 扩帮 下水平出入沟 h/i 外工作帮

14、留 有站坪宽度 满足Bmin 及Rmin 移动坑线:运送矿岩的道路系统布置在工作帮上,掘沟常位 于顶板(P23图15-26) 过程及条件:掘出入沟 掘开段沟 扩帮 下水平出入沟 h/i 外工作帮留 有平台宽度 对上下两个三角台阶扩帮(BMIN),经常移 干运输线路,设备效率低,选采条件好,适合 内排.对境界变化及边坡稳定适应力强. 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理17 2、汽车运输（与铁道运输条件完全相同）（与铁道运输条件完全相同） 特点：掘沟多用平装车； 不存在因设置环线而加大扩帮量的问题； 可在爆堆上设置移动坑线； 开段沟只需基坑长度； 直进的水平数多； 不设站场，仅设联络平台(80m左右)，长度短； 2021年6月18日星期五露天矿矿山工程和设计原理18 第五节第五节 开采程序开采程序 一、水平和近水平矿体一、水平和近水平矿体,窄长露天矿窄长露天矿 1、纵向采掘，剥离物向矿场两侧倒堆的开采程序。 适合：覆盖层较浅。吊斗铲或二次倒堆。 2、横向采掘，剥离物回填采空区的开采程序。 适合：小型露天开采。推土机、铲运机、前装机。 （P26 P26 图图15-2915-29，15-3015-30）。）。 但需有临时排土场。