露天采矿学第05章排岩工作

2023/2/4

1露天采矿学第5章排岩工作2023/2/42教学目标及基本要求：◎了解内容：排岩工艺及废石场的建设、安全与复垦。◎掌握内容：废石场位置选择原则，常用的排岩工艺及优缺点，排岩工艺选择需考虑因素。主要内容及学时分配（共2学时）：排岩工艺中的汽车运输-推土机排岩、铁路运输排岩、带式排土机排岩，1学时排岩工艺选择与废石场的建设与安全，1学时重点内容：各种排岩工艺的特点及适用条件，废石场的建设、安全与复垦。难点内容：如何选取合适的排岩方式。教学计划与安排2023/2/43

5.1概述

5.2排岩工艺

5.3废石场建设与安全

教学内容2023/2/445.1概述定义：露天矿要剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的排弃场地（废石场）。工作对象：剥离岩土、贫矿、难选矿物排岩工作的经济效益：排土场位置；排岩工艺；排岩方法。2023/2/45排岩工作内容：排弃工艺排土场修建和排岩规划排土场稳定性排土场环境污染防治排土场复垦5.1.1排岩工作内容：2023/2/46排土场的种类：内排土场

占地少、运距短、剥离费用低；--经济性好。

一般适用于水平矿体或者倾角小于12°的厚度不大的缓倾斜矿体。外排土场：

和内排土场相对应；

金属矿山一般倾角大，多为倾斜、急倾斜矿床，且开采深度一般较大，故多为外排土场。5.1.2排土场分类2023/2/475.1.3排土场位置选择考量因素准则目的2023/2/485.1.3排土场位置选择排土场位置选择

有条件情况下，尽量利用内排，包括内部临时排土场。不占用良田，少占用耕地，尽量利用山坡、山谷的荒地，尽量避免村庄的搬迁。在不影响矿山建设的情况下，尽量靠近采场布置，以缩短排岩运距；为防止压矿，排土场宜选在矿体的下盘方向，如果矿体赋存情况可靠，也可以放在矿体的上盘或者端部的开采界限以外。深凹露天矿的排土场如果距离采场太近，应考虑排土场对采场露天边帮稳定的影响以及废岩滚落距采场边缘的安全距离。根据地形、开采水平标高、堆弃量等因素进行全面分析，选取集中或者分散布置排土场。分散布置，利于多出口运输，疏散道路的通过能力，缓和排岩高峰。大型露天矿宜适当集中。中小型露天矿山可就近分散堆弃。排土场位置选择的原则

2023/2/495.1.3排土场位置选择排土场位置选择排土场位置选择的原则

必须掌握排土场场址的工程地质及水文地质资料。排土场的地形坡度一般宜小于堆置废岩的内摩擦角(自然安息角)。以保证排土场的稳定，避免排土场发生滑坡和泥石流事故。在排土场周围应设置防护工程，防止环境污染，避免发生泥石流、滑坡等危害。排土场应设置在居民区和工业场地的下风侧或者最小风侧，远离生活水源，并处于生活水源的下游，以避免对居民区或工厂的粉尘、有害气体危害和水污染。废岩中含有用矿物成份的，要尽量根据矿物成份和品位分别堆存，以利于日后的二次回收利用；排土场地的选择要考虑复垦的可能性，制定复垦计划。2023/2/410排土场的堆置高度台阶高度和堆置高度的关系影响因素：排土场的地形、水文地质条件、工程地质条件气候条件、排弃岩土的物理力学性质（粒度分布、矿物成分、密度等）、排岩工艺设备、排岩管理、废石运输方式等。Hmax主要受散体岩石强度和地基软弱层强度的控制。Htj，高度和经济（效率，成本）的矛盾。高台阶排土-坚硬岩石+高差较大的陡峭山岭地形，一般可达30m以上；软岩和土质层，10-15m，甚至小于10m；5.1.3排土场堆置要素2023/2/411排土场的堆置高度地基岩性较好，地基稳定-采用覆盖式排岩（上部台阶直接坐在下不台阶上），此时排土场的极限高度主要与松散岩体的强度有关，可用极限平衡法直接求的。软弱地基排土场极限堆置高度：主要受地基软岩强度、厚度和产状等地质条件影响。

分区排土和分期排土。

5.1.3排土场堆置要素2023/2/412排土场的台阶平盘宽度Bmin工作平台最小宽度取决于上一台阶的高度、运输排弃设备和运输线路的布置、移道步距（铁路）等。使得上下相邻台阶的排岩工作不相互影响。参考采场的最小工作平盘宽度。5.1.3排土场堆置要素2023/2/413排土场容积废石场总容积应与露天矿总剥离量相适应按剥离量所需的废石场有效容积计算公式：5.1.3排土场堆置要素沉降系数定义公式：2023/2/414排土场容积

岩土松散系数参考值5.1.3排土场堆置要素种类砂砂质粘土粘土带夹石粘土块度不大岩石大块岩石岩土类别IIIIIIIVVVI初始松散系数1.1-1.21.2-1.31.24-1.31.35-1.451.4-1.61.45-1.8终止松散系数1.01-1.031.03-1.041.04-1.071.1-1.21.2-1.31.25-1.352023/2/415排土场容积

岩土沉降系数参考值5.1.3排土场堆置要素岩土种类沉降系数岩土种类沉降系数砂土1.07-1.09硬粘土1.24-1.28砂质粘土1.11-1.15泥夹石1.21-1.25粘质土1.13-1.15亚粘土1.18-1.21粘土夹石1.16-1.19砂和砾石1.09-1.13小块岩石1.17-1.18软岩1.10-1.12大块岩石1.10-1.20硬岩1.05-1.072023/2/416

露天矿的排岩工艺是按运输方式和排岩设备的不同而划分的。常用的排岩工艺可分为：汽车运输－推土机排岩铁路运输－挖掘机排岩（前装机排岩、排土犁排岩）胶带排土机排岩、胶带排烟机排岩倒堆吊斗铲排岩水力排岩5.2排岩工艺

2023/2/4175.2排岩工艺

5.2.1汽车运输－推土机排岩一、工艺过程主要有：汽车进入废石场排岩地段进行调车汽车翻卸岩土推土机推排平整场地整修废石场公路2023/2/418A-公路宽度，即行车带宽度；B-调车入换部分的宽度，即调车带宽度；C-汽车翻卸后留在平台上的土堆宽度，即卸土带宽度。2023/2/4195.2.1汽车运输－推土机排岩汽车在排土场卸载及车挡示意图2023/2/4205.2.1汽车运输－推土机排岩汽车进入废石场排岩地段进行调车

公路宽度A和前面所说一直。汽车翻卸岩土

调车带宽度B大于汽车最小转弯半径，和车辆有关。

卸土带宽度C-取决于翻卸条件和岩土性质，一般取3-5m。

安全车档：车轮的2/3。

排岩台阶坡顶：3%-5%的反坡。

2023/2/421排岩工作应注意的问题汽车进入废石场后沿废石场公路到达卸岩段，然后调车，其调车宽度要大于汽车的最小转弯半径，然后汽车后退，靠近边坡翻卸岩土翻卸后留在平台上的岩堆宽度的大小对推土机的推排工作量影响很大，在确保安全的前提下，汽车应尽量靠近边坡翻卸岩土为了保证汽车卸载安全，台阶坡顶需用推土机推出车挡，车挡高度一般不低于0.6～0.8m新堆弃的岩土密实性小，孔隙大，经压实后台阶会下沉。为了保证安全卸载和充分利用废石场容积，台阶顶面应保持2％的反向坡2023/2/4225.2.1汽车运输－推土机排岩推土机推排

推排汽车翻卸残留在平台上的岩土排土场下沉塌落需平整的岩土工作量

一般占总排土量的20-30%卸载汽车结构、卸载是汽车后轮距排土坡顶线距离、排弃季节、司机作业素质。

2023/2/4235.2.1汽车运输－推土机排岩推土机平整场地和整修排土场公路二、排土场堆置参数

排岩台阶高度h、排岩工作平盘宽度Bmin、排岩工作线长度Lmin。

排岩台阶高度h-取决于土岩性质和地形条件，可调节余地较大（相对于火车排岩），一般取较大，如弓长岭100m，德兴铜矿170m。有条件可取一个台阶。排岩工作平盘宽度Bmin、

2023/2/4245.2.1汽车运输－推土机排岩推土机平整场地和整修排土场公路二、排土场堆置参数排岩工作平盘宽度Bmin

Bmin—工作平台最小宽度，m；C—超前上阶段的宽度(当上、下阶段汽车卸车点互不干扰时，C=0)，m；R—汽车回转半径，m；L—汽车长度，m；F—外侧线路中心至平台眉线的最小距离，m。2023/2/4255.2.1汽车运输－推土机排岩推土机平整场地和整修排土场公路二、排土场堆置参数排岩作业线长度Lmin

2023/2/4265.2.1汽车运输－推土机排岩三、排土设备排土设备选型与匹配

汽车载重(t)推土机功率(马力)小时能力(m3)20100~200100~12030~40140~160140~16060≥220260~320100≥320450~550推土机推排能力与功率关系2023/2/4275.2.1汽车运输－推土机排岩三、排土设备排土设备数量的计算：

2023/2/428主要技术性能单位中国美国日本型号140TTY165TYSD22SD42D824HDD品牌东方红东方红山推山推山推卡特比勒卡特比勒小松小松发动机功率kw104122132.4162310119299180641工作重量kg95001870018512234005200168802872421300102500行走速度km/h0-12.80-12.50~3.90-11.20-12.20-10.80-32.10~10.40-11.9外形尺寸：长mm5385509753605750963039378224589011565宽mm298234473970372543202440450742603610高mm285031903041339542303057370030604590推土板刀：宽mm29823447397037254320-450742605265高mm8851167105013151875-122910602690板刀最大提高mm-120012501210--10701260-最大切入深度mm360545545540700-430530-行走机构履带式履带式履带式履带式履带式履带式轮胎式履带式履带式2023/2/429四、评价:汽车运输—推土机排岩工艺具有一系列优点：(1)汽车运输机动灵活，爬坡能力强，可适应情况复杂的排岩场地作业；(2)汽车运输—推土机的排土台阶高度远比铁路运输时大，即使在岩性较差的情况下台阶高度也比铁路运输较容易实现高台阶排土；(3)汽车运输—推土机排土工艺符合露天矿运输设备发展方向，国内外金属露天矿广泛采用汽车运输，并且向大型发展，与之相配合的推土机也随之向大马力发展；(4)当排土场内运输距离较短时，排岩运输线路建设快、投资少，易于维护。主要缺点：排土运输费用相对较高

，特别是当排岩运距较远时，排岩效费比显著增加。2023/2/4305.2.2铁路运输排岩铁路运输的排岩方法：挖掘机排岩前装机排岩排土犁排岩其中主要工艺为铁路运输－挖掘机排岩工艺挖掘机排岩主要工序为：列车翻卸岩土挖掘机堆垒线路移设2023/2/431单斗挖掘机排土工作面布置2023/2/432为了保证排岩作业的安全，加大排岩台阶高度和保证排岩台阶的稳定，延长移道周期，缩短列车入换时间，采用铁路运输时，亦可采用轮胎式前装机进行转排。轮胎式前装机排岩作业要素包括：作业线长度转排台阶高度工作平盘宽度2023/2/4332023/2/4345.2.3带式排土机排岩带式排土机排岩最大优点：可实现连续化作业带式排土机排岩工艺过程为：由输送机提供岩土，经转载机进入排土机里的接收输送机，再输送到卸载输送机迸行排岩（上排或下排）推土机平整工作面并完成其他辅助作业带式输送机移位并开始下一排岩循环2023/2/4352023/2/436优点：一次排弃宽度大，辅助作业时间少，作业效率高；近水平矿床可实现横向内排，减少运输距离；排土机的生产能力大，自动化程度高，管理简便缺点：采、运、排生产作业各环节间制约大，机动性较差；选择废石场位置时，在地形、工程地质和水文地质条件方面要求较高；一般不宜采用分散的废石场2023/2/437带式排土机排岩工艺适用条件剥离物为f＜3的软岩。中硬以上岩石或不适合胶带输送的大块，需经爆破法破碎后方可考虑采用。水平或近水平矿层，在覆盖层厚度或夹层厚度小于设备作业规格时，可实现横向直接内排。气温低于-25C0应有防寒措施，实行季节性剥离作业；风速大于7~8级时，带式排土机应停止作业。设备作业及行走时坡度限制一般为：纵向坡度作业时为1/20~1/30，行走时1/10~1/20；横向坡度为1/202023/2/4385.2.4排岩工艺选择排岩设备的选择取决于剥离工程中采运工艺环节所采用的设备类型，特别是运输设备的类型设备选择取决于排弃岩土的性质、气候条件、废石场位置、要求的排岩能力以及排岩设备来源等因素。所选择的排岩工艺应能满足安全、高效、经济等要求2023/2/439排弃岩土的性质对排岩设备的选择有重大影响。在铁路运输条件下，铲运机仅适于排弃松软且不含块石的岩土；当在高台阶条件下排弃中硬以下且含水岩土时，台阶的稳定成为突出矛盾，从增加排岩宽度、减少移道次数和使铁道路基稳定等出发，较灵活的和排岩宽度较大的前装机、推土机以及吊斗铲等排岩设备优于机械铲2023/2/440气候条件也对排岩设备的选择有重大影响。雨水较多的地区，通常不宜采用高排岩台阶作业；冰冻期长，大风频繁的地区不宜采用带式排土机作业。在气候条件不利的地区，应选择可靠性较高的机械铲、吊斗铲、推土机或前装机等排岩设备。2023/2/441选择的排岩设备应满足排岩能力的要求。在铁路运输条件下，以机械铲和吊斗铲的排岩能力最高，推土机、前装机等次之。在相同的运输方式下，当两种排岩工艺均能满足要求时，若选择投资大的排岩设备应做好充分的技术经济论证。采用前装机作为采、运、排设备时，视前装机规格不同，其合理运距一般为100～1000m。铲运机作为采、运、排设备使用时，其合理运距不大于1.5km。2023/2/4425.3废石场建设与安全5.3.1初始废石场的建设与扩展（1）废石场初始排土线的修筑根据地形条件的不同，分为山坡和平地两种修筑方法。山坡废石场初始排土线的修筑是先在山坡挖一单壁路堑，整平后铺上铁轨，形成铁路运输的初始排土线。2023/2/4432023/2/444若采用汽车运输排岩时，应根据调车方式确定初始排土线的路堑宽度。平地初始排土线的修筑需要分层堆垒和逐渐涨道。采用挖掘机修筑时，首先从原地取土，并在旁侧堆筑第一分层，为了加大第一分层堆垒高度，也可以在两侧取土，取土的地段形成取土坑。第一分层经平整后辅上铁轨，就可由列车运送岩土并翻卸在路堤旁，再由挖掘机堆垒第二分层、第三分层，直至达到所要求的排岩台阶高度，便形成初始排土线。2023/2/4452023/2/446采用推土机修筑时，一般用两台推土机对推。此法可修筑高度在5m以内的排土线初始路堤。2023/2/447（2）排土线的扩展铁路运输单线废石场排土线的扩展方式有平行、扇形、曲线和环形四种。2023/2/448多线废石场扩展方式2023/2/449为了在有限的面积内增加废石场的受岩容积，可采用多层排岩。多层排岩就是在几个不同水平上同时进行排岩，并向同一方向发展。为此可采用直进式或折返式线路，建立各分层之间的运输联系。各层排土线的发展在空间与时间关系上要合理配合，为保证安全和正常作业，上、下两台阶之间应保持一定的超前距离，并使之均衡发展。2023/2/4505.3.2废石场的稳定性与公害防治（1）废石场的稳定性与防护废石场稳定性的影响因素较多，主要有：废石场的地形坡度排弃高度基底岩层构造及其承压能力岩土性质和堆排顺序。2023/2/451常见的失稳现象：废石场变形泥石流常见的废石场变形有：滑动塑性变形坡面散落沉降2023/2/4522023/2/453废石场变形的主要原因：排岩台阶过高岩土含水过多没有按岩土的渗