第二篇 露天开采工艺系统

1、1第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMSINTRUDUCTION Surface mining systems can be classified into the following categories according to the material flows extracted: 1. Non-continuous (cyclic) mining systems: e.g. shovel truck; shovel train; 2. Continuous mining systems;

2、e.g. BWE; 3. Semi-continuous mining systems.e.g. shovel truck + hopper/crusher + belt conveyor2第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMSINTRUDUCTIONSurface mining systems can also be classified into the following categories according to the equipment used in different unit

3、operations:1. Independent mining systems;e.g. shovel truck dozer; BWE conveyor spreader;2. Combined mining systems;e.g. dragline/shovel direct overcasting3第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMSINTRUDUCTIONThe major unit operations in surface mining systems are excavation

4、, transportation and dumping (digging/loading/cutting, transporting/conveying and dumping/discharging/spreading).The secondary unit operations are equipment maintenance and repairing, power supply and water drainage etc.Surface mining systems are the combinations of unit operations, equipment used a

5、nd mining methods that accomplish the mineral materials extraction.4第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMS工工 艺艺 分分 类类采采 用用 设设 备备I. I. 间断工艺间断工艺A. A. 独立式独立式1.1.单斗挖掘机单斗挖掘机+ +铁道运输铁道运输+ +推土犁推土犁( (挖掘机挖掘机) )2.2.单斗挖掘机单斗挖掘机+ +汽车汽车+ +推土机推土机3.3.单斗挖掘机单斗挖掘机+ +联合运输联合运输( (汽车汽车+ +铁道铁道;

6、;汽车汽车+ +箕斗箕斗; ;汽车汽车+ +溜井平峒溜井平峒+ +排土设备排土设备) )B. B. 合并式合并式1.1.单斗挖掘机倒堆单斗挖掘机倒堆2.2.拖拉铲运机开采拖拉铲运机开采II.II.连续工艺连续工艺A. A. 独立式独立式1.1.多斗挖掘机多斗挖掘机+ +胶带胶带+ +排土机排土机2.2.水枪水枪+ +水力运输水力运输+ +水利排土水利排土3.3.挖泥船挖泥船+ +水力运输水力运输+ +水力排土水力排土B. B. 合并式合并式1.1.多斗挖掘机多斗挖掘机+ +运输排土桥运输排土桥2.2.带排土臂的轮斗挖掘机带排土臂的轮斗挖掘机III. III. 半连续工艺半连续工艺1.1.单斗挖

7、掘机单斗挖掘机+ +汽车汽车+ +半固定破碎机半固定破碎机+ +胶带胶带2.2.单斗挖掘机单斗挖掘机+ +移动破碎机移动破碎机+ +胶带胶带3.3.多斗挖掘机多斗挖掘机+ +汽车或铁路汽车或铁路4.4.上述间断上述间断/ /连续工艺的不同组合连续工艺的不同组合5第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMSINTRUDUCTION Surface mining systems can be classified into the following categories6第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开

8、采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMS本篇重点介绍目前在露天开采中应用较多的典型生产工艺系统：1.单斗铁道工艺系统；2.单斗汽车工艺系统；3.轮斗胶带工艺系统；4.半连续工艺系统；5.排土桥和悬臂排土机工艺系统；6.无运输倒堆工艺系统；7.水力开采工艺系统。间断式开采工艺系统间断式开采工艺系统连续开采工艺系统连续开采工艺系统连续开采工艺系统连续开采工艺系统7第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMS本篇重点内容：1. 工艺系统选择的影响因素；

9、a. 矿床自然条件； b. 可供选择的设备； c. 产量规模； d. 资金。2. 工艺参数的匹配： a. 参数选择； b. 参数优化； c. 系统优化。8第二篇第二篇 露天开采工艺系统露天开采工艺系统SURFACE MINING SYSTEMSSURFACE MINING SYSTEMS系统优化目标：技术可行；经济合理；系统最优；效益最大。9第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS I. 应用与发展 二战以前，铁路运输是露天矿山的主要运输设备；二者以后，卡车运输

10、比例逐步增大，带式输送机逐步崛起； 1950-1980年代，我国建设的14座露天煤矿，有12座采用単斗铁道工艺。10第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS I. 应用与发展 抚顺西露天, 阜新海州露天，新邱，平庄西露天，灵泉，岭北，义马北露天，可保，哈密三道岭，内蒙公乌素均采用单斗铁道工艺系统。部分露天矿铁道运输技术经济指标矿名矿名限坡限坡平均运距平均运距 km车速车速km/htkm 运费运费列车平均列车平均载重载重 t重车重车空车空车抚顺西露天1542251

11、50.020600阜新海州203018180.022460大孤山铁矿15-2015-201180.065420眼前山铁矿30308.560.10036011伊敏河伊敏河霍林河霍林河元宝山元宝山白音华白音华锡林郭勒锡林郭勒平朔平朔准格尔准格尔小龙潭小龙潭准东煤矿准东煤矿岭北岭北灵泉灵泉抚顺抚顺阜新海州、新邱阜新海州、新邱公乌素公乌素大峰大峰义马义马哈密哈密平庄西平庄西可保可保1980-2000年1950-1980年2000年以后我国建国后建设的主要露天煤矿 地理位置宝日希勒宝日希勒宝清宝清黑山黑山12第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MI

12、NING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSII. 开采参数 working bench parameters基本参数：台阶高度h，采掘带宽度A，采区长度lc，工作平盘宽度B。1.台阶高度的确定 h：挖掘机的挖掘高度;线路布置： h (L 2l)i，m 8-1延深速度：工作线推进速度. ，m/a 8-2hLQmV13第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSII. 开采参数 working bench parameters2. 采

13、掘带宽度A松软岩石：A由挖掘机规格确定；坚硬岩石：Amin hctg a + e， m e = 2.5 3.0meh）aA14第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. II. 开采参数 working bench parameters3. 工作平盘宽度B B min = b +C + D + E +F ， mF = h （ctgr - ctga）， m）aB minF E D C b15第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺S

14、HOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. II. 开采参数 working bench parameters3. 工作平盘宽度工作平盘宽度B B min ， m 8-6Where M 可采储量指标，月；可采储量指标，月；Ak 矿石计划年产量，矿石计划年产量，m3/a；Lk 露天矿采矿工作线长度，露天矿采矿工作线长度， m；h 台阶高度台阶高度；hLAMkk*12*正常工作正常工作平盘宽度平盘宽度16第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSH

15、OVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. II. 开采参数开采参数 working bench parameters4. 采区长度采区长度 lc: 采区是台阶工作线的一部分或全部，设有独立的采掘设备采区是台阶工作线的一部分或全部，设有独立的采掘设备和工作线。铁道运输采区长度一般不小于列车长度的和工作线。铁道运输采区长度一般不小于列车长度的3倍，倍，8001500m。同一台阶采区数目一般不超过。同一台阶采区数目一般不超过3个。个。 为保证矿山工程推进速度，采区长度应满足以下条件：为保证矿山工程推进速度，采区长度应满足以下条件： lc ，m 8 - 8Where V 工作线年推进

16、速度，工作线年推进速度，m/a；Q 矿山年生产能力，矿山年生产能力，m3/a；h 台阶高度台阶高度；我国铁道运输工作线推进速度一般为我国铁道运输工作线推进速度一般为75 100m/a，不超过，不超过150m/a。hVQ17第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. III. 铁道运输工艺参数铁道运输工艺参数 铁道运输工艺参数主要指列车重量（铁道运输工艺参数主要指列车重量（total weight of the train）、牵引车辆数（）、牵引车辆数（th

17、e number of cars that can be hauled）、机车粘着重量）、机车粘着重量(locomotive adhesion weight )、限制坡度限制坡度(grade)。 一、 列车重量对各工艺环节的影响： 1. 对挖掘机生产能力的影响； 2. 对列车生产能力的影响； 3. 对车辆生产能力的影响； 4. 对排土线生产能力的影响。18第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. III. 铁道运输工艺参数铁道运输工艺参数Fig. 8-3

18、. 列车重量对各工艺环节的影响19第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. III. 铁道运输工艺参数铁道运输工艺参数二、二、技术可行的列车重量（技术可行的列车重量（total weight of the train）1. 运行阻力：运行阻力：rolling resistance;2. 坡道阻力：坡道阻力：grade resistance;3. 曲线阻力：曲线阻力：curve resistance;4. 加速度：加速度：acceleration;5. 粘

19、着力：粘着力：adhesion;6. 机车牵引力：机车牵引力：net tractive effort;7. 机车均衡速度：机车均衡速度：balancing speed;8. 制动力：制动力：braking;9. 停车距离与时间：停车距离与时间：stopping distance and time20第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. III. 铁道运输工艺参数铁道运输工艺参数三、经济合理的三、经济合理的铁道运输工艺参数铁道运输工艺参数铁道运输工艺参

20、数优化准则：使完成每车铁道运输工艺参数优化准则：使完成每车运输量所需要的采运排费用之和最低。运输量所需要的采运排费用之和最低。 求出合理的牵引车辆数求出合理的牵引车辆数n、限制坡度、限制坡度ip和所需要的机车粘着重量和所需要的机车粘着重量P 。21第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. IV. 采运设备的数量匹配采运设备的数量匹配 采运设备的数量匹配指列车数量与挖掘机数采运设备的数量匹配指列车数量与挖掘机数量的比值，即车铲比：量的比值，即车铲比：Ny，

21、Nz 一般取实动台数。一般取实动台数。 简单计算简单计算可由列车运行周期时间与挖掘机可由列车运行周期时间与挖掘机装载一列车所需时间的比值求得。也可通过装载一列车所需时间的比值求得。也可通过统计统计分析法分析法和和系统模拟方法系统模拟方法求得。求得。 NzNyYz22第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. V. 露天矿车流方向规划露天矿车流方向规划露天矿车流方向规划指确定各采区或工作平盘露天矿车流方向规划指确定各采区或工作平盘来往车流的运行方向，使矿山总体经济效来往车流的运行方向，使矿山总体经济效益达到最优化。益达到最优化。优化目标：总费用最小或系统总能力最大。优化目标：总费用最小或系统总能力最大。优化方法：线性规划、非线性规划、动态规划、优化方法：线性规划、非线性规划、动态规划、计算机模拟等。计算机模拟等。23第八章第八章 间断工艺系统间断工艺系统机械铲铁道工艺机械铲铁道工艺SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMSSec. V. 露天矿车流方向规划露天矿车流方向规划车流线性规划模型：车流线性规划模型：目标函数：总运输成本最低目标函数：总运输成本最低 其中其中