露天開采程序.ppt

第二章露天開采程序 露天開采是從地表開始逐層向下進(jìn)行的 每一水平分層稱為一個(gè)臺(tái)階 隨著開采的進(jìn)行 采場不斷向下延伸和向外擴(kuò)展 直至達(dá)到設(shè)計(jì)的最終境界 掘溝 掘段溝 水平外擴(kuò) 掘溝 新水平足夠大 第一節(jié)概述 最終邊幫 出入溝 地表出口 出入溝 工作幫 工作臺(tái)階 正在開采臺(tái)階 最終邊幫 非工作幫 工作線推到最終境界線的臺(tái)階所組成的空間曲面 斜坡道或出入溝 為了運(yùn)輸?shù)V巖 在本臺(tái)階與上一個(gè)臺(tái)階之間修筑的具有一定坡度的運(yùn)輸?shù)?第二節(jié)臺(tái)階幾何要素 一 基本概念臺(tái)階由坡頂面 坡底面和臺(tái)階坡面組成 坡頂面 坡底面 坡面 坡頂線Benchcrest 坡底線Benchtoe Benchangle Benchheight 坡頂線 臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡頂面的交線 坡底線 臺(tái)階坡面與臺(tái)階坡底面的交線 臺(tái)階坡面角 臺(tái)階坡面與水平面的夾角 臺(tái)階高度 臺(tái)階坡頂面與坡底面的垂直距離 臺(tái)階寬度 本臺(tái)階的坡頂線與上一臺(tái)階的坡底線之間的距離 坡頂面 坡底面 坡面 Benchangle Benchheight 二 臺(tái)階高度一個(gè)礦山的臺(tái)階高度主要與生產(chǎn)規(guī)模 采裝設(shè)備規(guī)格和選別開采等有關(guān) 采裝設(shè)備包括 牙輪鉆 電鏟 挖掘機(jī) 汽車 火車等 臺(tái)階高度應(yīng)不小于挖掘機(jī)推壓軸高度的2 3 以便滿斗 臺(tái)階高度應(yīng)小于挖掘機(jī)最大挖掘高度 為了挖掘機(jī)的安全 一般說來 黑色金屬礦山礦體品位變化小 礦體形態(tài)規(guī)則 礦物價(jià)值低 對選別開采要求低 其臺(tái)階高度為10 15米 而有色金屬礦山對選別開采要求高 臺(tái)階高度為6 10米 選別開采 在開采過程中能能將不同品位和類型的礦石及廢石進(jìn)行區(qū)分開采 三 臺(tái)階坡面角臺(tái)階坡面角與礦巖穩(wěn)定性有關(guān) 巖石普氏系數(shù)f臺(tái)階坡面角 度 8 1470 753 860 701 350 60四 工作平臺(tái)與安全平臺(tái)工作臺(tái)階 工作平臺(tái) 正在被開采的臺(tái)階 爆破帶 工作臺(tái)階上正在被爆破 采掘的部分 其寬度為爆破帶寬度 或采區(qū)寬度 臺(tái)階的采掘方向 挖掘機(jī)沿采掘帶前進(jìn)的方向 臺(tái)階的推進(jìn)方向 臺(tái)階向外擴(kuò)展的方向 安全平臺(tái) 在開采過程中 工作平臺(tái)不能一直推進(jìn)到上各臺(tái)階的坡底線位置 而是應(yīng)留下一頂寬度 留下的這部分叫安全平臺(tái) 作用 收集上部臺(tái)階滑落的碎石和阻止大塊巖石滾落 安全平臺(tái)寬度一般為2 3 1個(gè)臺(tái)階高度 工作平盤的寬度包括采區(qū)寬度和安全平臺(tái)寬度 最小工作平盤寬度 剛剛滿足采運(yùn)作業(yè)需要的空間的寬度 如圖15 23安全擋墻 在工作平盤的外沿用隨時(shí)堆筑的一道安全擋墻 如圖15 5 第三節(jié)掘溝 汽車運(yùn)輸掘溝和鐵路運(yùn)輸掘溝 無運(yùn)輸掘溝 把汽車運(yùn)輸掘溝稍作擴(kuò)展即可得到鐵路運(yùn)輸掘溝 一 深凹露天礦掘溝 如圖15 6 掘溝工作分兩段進(jìn)行 首先挖掘出入溝 建立上下兩個(gè)臺(tái)階水平的運(yùn)輸聯(lián)系 然后開掘段溝 為新水平臺(tái)階的開采推進(jìn)提供初始作業(yè)空間 出入溝的坡度 100t以上的大型汽車的出入溝坡度為8 10 臺(tái)階高度為12米 坡度為8 時(shí)的出入溝坡長為150米左右 出入溝和段溝的爆破 如圖15 7 出入溝爆破的炮孔深度逐漸增加 而段溝爆破的炮孔深度不變 如圖15 7 溝底寬度 盡量減小掘溝工作量 所以 溝底寬度盡量小一些 最小溝底寬度 滿足采運(yùn)基本的作業(yè)空間要求的寬度 它與電鏟的作業(yè)技術(shù)規(guī)格 采裝方式與汽車的調(diào)車方式有關(guān) 電鏟中線采裝作業(yè)的所需的最小溝底寬度Wdmin 如圖15 8 Wdmin 2GG 電鏟站立水平挖掘半徑 中線采裝 電鏟沿溝的中線移動(dòng) 向左中右三方向挖掘 電鏟雙側(cè)交替采裝方式 電鏟沿左右兩側(cè)前進(jìn) 此種方法電鏟移動(dòng)頻繁 作業(yè)效率低 最小溝底寬度 如圖15 9 Wdmin G KK 電鏟尾部回轉(zhuǎn)半徑 汽車溝內(nèi)調(diào)車方式的溝底寬度WD 折返調(diào)車 WD R L d 2 2e 如圖15 10 環(huán)形調(diào)車 WD 2R d 2e 圖15 11 R 汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑 某109噸汽車R 12 4m L 汽車車身長度 L 11 37m d 汽車車身寬度 d 6 197m e 汽車距溝壁的安全距離 1 5m 二 山坡露天礦掘溝采場由山坡轉(zhuǎn)為深凹的水平稱為封閉水平 即在該水平上形成閉合圈 如圖15 12 在閉合圈以上的采場部分為山坡露天采場 在閉合圈以下的采場部分為深凹露天采場 山坡露天礦的開采也是逐層往下進(jìn)行的 但不需要在平地向下掘溝 只需要在山坡適當(dāng)位置拉開初始工作面就可以進(jìn)行新臺(tái)階的推進(jìn) 山坡露天礦掘溝只在山坡的一面單壁溝 如圖 溝底寬度WD 如圖15 12 WD G T e 電鏟挖掘半徑 履帶外緣至回轉(zhuǎn)中心距離 安全距離 第四節(jié)臺(tái)階的推進(jìn)方式 掘溝為一個(gè)新臺(tái)階的開采提供了運(yùn)輸通道和初始作業(yè)空間 采用汽車運(yùn)輸時(shí) 在掘溝完成后 可以立即以扇形工作面形式向外推進(jìn) 如圖15 15 采區(qū)長度 劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開采的工作線長度 新水平準(zhǔn)備 從新水平掘溝開始到工作臺(tái)階達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的過程 臺(tái)階推進(jìn)方式主要包括 采掘方式和工作線布置 一 采掘方式及工作平盤參數(shù) 一 垂直采掘電鏟的采掘方向垂直于臺(tái)階工作線走向 即采掘走向 如圖15 16 優(yōu)點(diǎn) 電鏟裝載的回轉(zhuǎn)角度小 從而裝載效率高 缺點(diǎn) 汽車在電鏟周圍調(diào)車 需要有較大的工作平盤寬度 二 平行采掘電鏟的采掘方向平行于臺(tái)階工作線走向 即采掘走向 1 單向行車不調(diào)頭平行采掘 如圖15 17 優(yōu)點(diǎn) 調(diào)車簡單 工作平盤只需要設(shè)單車道 缺點(diǎn) 電鏟回轉(zhuǎn)角度大 需要兩個(gè)出口 即雙出入口 增加掘溝工作量 2 雙向行車折返調(diào)車平行采掘如圖15 18優(yōu)點(diǎn) 只需要一個(gè)出入溝 缺點(diǎn) 需要設(shè)置雙車道 單點(diǎn)裝車 如圖15 18 存在車等電鏟或電鏟等車的現(xiàn)象 雙點(diǎn)裝車 如圖15 19 克服了等待現(xiàn)象 但需要有較寬的工作平盤 3 單向行車 折返調(diào)車 雙點(diǎn)裝車 如圖15 204 雙向行車 迂回調(diào)車 單點(diǎn)裝車 如圖15 20 三 采區(qū)寬度與采掘帶寬度采區(qū)寬度 爆破帶的實(shí)體寬度 采掘帶寬度 是挖掘機(jī)一次采掘的寬度 一次爆破兩次采掘 如圖15 21a一次爆破一次采掘 如圖15 21b 采掘帶寬度AC 保證電鏟外轉(zhuǎn)小于900 內(nèi)轉(zhuǎn)小于300 因此 AC 1 1 8 GG 電鏟站立水平挖掘半徑 爆堆寬度b與采區(qū)寬度WC之間的關(guān)系 b 爆堆寬度 KS 礦巖爆破后的松散系數(shù) WC 采區(qū)寬度 H 臺(tái)階高度 Hb 爆破后臺(tái)階高度 爆堆形態(tài)系數(shù) 0 1 四 最小工作平盤寬度最小工作平盤寬度 指剛好滿足采運(yùn)設(shè)備正常作業(yè)要求的工作平盤寬度 它與設(shè)備尺寸 采掘方式 供車方式有關(guān) 單向行車 不調(diào)頭供車的平行采掘方式時(shí)的最小工作平盤寬度Wmin 如圖15 23Wmin G B d 2 e sG 挖掘機(jī)站立水平挖掘經(jīng)半徑 B 最大卸載高度時(shí)的卸載半徑d 汽車車體寬度 e 汽車到安全擋墻的距離 s 安全擋墻的寬度 例15 1 G 10 75m B 13 87m d 6 2m e 1 5m s 3 5m W 33 3m 采用折返調(diào)車 單點(diǎn)裝車 則最小平盤寬度Wmin如圖15 24Wmin R d 2 L 2e sR 汽車轉(zhuǎn)彎半徑 d 車體寬度 L 車體長度 e 安全距離 s 安全擋墻寬度 采用折返調(diào)車 雙點(diǎn)裝車 則最小平盤寬度Wmin如圖15 25 Wmin 2R d 2e sR 汽車轉(zhuǎn)彎半徑 d 車體寬度 L 車體長度 e 安全距離 s 安全擋墻寬度 二 工作線的布置方式依據(jù)工作線的方向與臺(tái)階走向之間的關(guān)系 工作線可分為 縱向布置 橫向布置和扇形布置 縱向布置 如圖15 26橫向布置 如圖15 27扇形布置 如圖15 28 第五節(jié)采場擴(kuò)延過程與布線方式 一個(gè)臺(tái)階的水平推進(jìn) 使其所在水平的采場不斷擴(kuò)大 并為其下一個(gè)臺(tái)階的開采創(chuàng)造條件 新臺(tái)階工作面的拉開 使采場得以延深 臺(tái)階的水平推進(jìn)和新水平的拉開 構(gòu)成了露天采場的擴(kuò)展與延深 一 采場擴(kuò)延過程的一般描述如圖15 29所示 1 在境界線的一端沿礦體走向掘出入溝 2 在溝底以扇形工作面推進(jìn)工作線 3 當(dāng)溝底暴露面積足夠大時(shí) 在新水平最終邊幫位置掘出入溝到下一水平 4 循環(huán)此工藝過程得到最終境界 緩沖平臺(tái) 在出入溝之間留下的一段水平 或坡度很緩 道路 緩沖平臺(tái)的作用 減少陡坡的持續(xù)長度 以免重車在陡坡上連續(xù)行駛時(shí)間過長 引起引擎過熱和加速機(jī)械磨損 緩沖平臺(tái)的坡度一般小于3 長度80米左右 幾個(gè)平臺(tái)留一個(gè)緩沖平臺(tái) 當(dāng)縱坡坡度為8 時(shí) 連續(xù)陡坡坡長應(yīng)限制在350米 二 布線方式如圖15 29 按線路的形式 線路布置方式分 螺旋布線和迂回布線螺旋布線 臺(tái)階的出入溝沿最終邊幫成螺旋狀布置的線路布置 迂回布線 出入溝以迂回的方式布置在采場一側(cè)的非工作幫上的線路布置 按線路固定與否分為 固定式布線和移動(dòng)式布線 固定式布線 每一個(gè)新水平的掘溝位置選在最終邊幫上 出入溝固定在最終邊幫上部在改變位置 移動(dòng)式布線 出入溝布置在采場中間 在臺(tái)階推進(jìn)過程中 出入溝始終保留在工作幫上 隨工作幫的推進(jìn)而移動(dòng) 直至到達(dá)最終邊幫位置才固定下來 如圖15 30 三 并段每一個(gè)臺(tái)階推進(jìn)到最終邊幫時(shí) 均與上部臺(tái)階之間留有安全平臺(tái) 在實(shí)際生產(chǎn)中 常常在最終邊幫上每隔兩個(gè)或三個(gè)臺(tái)階留一個(gè)安全平臺(tái) 將安全平臺(tái)之間的臺(tái)階合并為一個(gè) 高臺(tái)階 稱為并段 如圖15 32 一般 每并入一個(gè)臺(tái)階 安全平臺(tái)的寬度增加1 3左右 若最終邊幫角大于最大允許邊幫角時(shí) 需要增加安全平臺(tái)寬度 第六節(jié)幫坡形式與幫坡角 在采場的擴(kuò)延過程中 會(huì)形成各種各樣的幫坡 一 工作幫坡角工作幫 是由工作臺(tái)階組成的邊幫 并隨臺(tái)階的推進(jìn)而向最終邊幫 非工作幫 靠近 工作幫坡角 最上一個(gè)工作臺(tái)階的坡底線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連線的假想斜面與水平面的夾角 如圖15 33中虛線 工作幫坡角對露天礦開采壽命期內(nèi)的剝巖量變化有很大影響 如圖15 34 工作幫坡角 臺(tái)階坡面角 增加臺(tái)階高度或減小工作平盤寬度可以使工作幫坡角變陡 但是 臺(tái)階高度受到設(shè)備的制約 工作平盤寬度又必須滿足采運(yùn)設(shè)備的要求 采用組合臺(tái)階可以提高工作幫坡角 二 組合臺(tái)階組合臺(tái)階是將若干個(gè) 一般4個(gè)左右 臺(tái)階組成一組 劃歸一臺(tái)采掘設(shè)備開采 這組臺(tái)階稱為一個(gè)組合單元 如圖15 35 組合單元內(nèi)的工作幫坡角 最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線與最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線連成的斜面與水平面之間的夾角 WS 安全平臺(tái)的寬度 W 工作平盤的寬度 n 組合臺(tái)階個(gè)數(shù) H 臺(tái)階高度 臺(tái)階坡面角 三 各種幫坡形式1 只有安全平臺(tái)時(shí)的邊幫 如圖15 36 從最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線到最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線的斜面與水平面的夾角叫該段邊幫的總幫坡角 2 具有道路的一段邊幫 如圖15 37 道路會(huì)使幫坡角變緩 3 具有一個(gè)工作臺(tái)階的一段邊幫 如圖15 38 4 具有道路和工作平盤時(shí)的邊幫 如圖15 39 5 兩個(gè)組合單元進(jìn)行組合的臺(tái)階邊幫如圖15 406 三個(gè)臺(tái)階并段的最終邊幫 如圖15 41 第七節(jié)生產(chǎn)剝采比 生產(chǎn)剝采比 幾何生產(chǎn)剝采比 SRH 露天生產(chǎn)過程中某一時(shí)段 或某一開采區(qū)域 內(nèi)的巖石量與礦石量之比 單位 巖石 m3 m3 礦石 如圖15 42 累計(jì)生產(chǎn)剝采比SRCumulation 從開采開始到某一深度 或時(shí)間 累計(jì)采出的巖石量與礦石量之比 如圖15 43 年生產(chǎn)剝采比SRY 在某一年內(nèi)采出的巖石量與礦石量之比 從設(shè)備管理角度講 要求生產(chǎn)剝采比波動(dòng)越小越好 因此 生產(chǎn)計(jì)劃中采用均衡剝采比 如圖15 45中的B曲線 均衡剝采比 經(jīng)過調(diào)整后波動(dòng)比較小的剝采比 剝采比均衡的結(jié)果往往是將剝離高峰處巖石提前剝離 優(yōu)化剝采比 礦山總經(jīng)濟(jì)最大的剝采比 如圖15 45的C曲線 生產(chǎn)實(shí)踐中 將生產(chǎn)分為幾個(gè)均衡期 如圖15 45 PV曲線為累計(jì)采礦量與剝巖量的關(guān)系曲線 在曲線的某一點(diǎn)的切線代表該時(shí)期的生產(chǎn)剝采比 dv dp 由于剝采比必須大于實(shí)際累計(jì)剝采比才能采出其中的礦石 所以圖15 45中的PV均衡生產(chǎn)剝采比均在PV累計(jì)生產(chǎn)剝采比之上 圖15 45中分為三個(gè)時(shí)期的均衡剝采比 每個(gè)時(shí)期的dv dp為一定值 從中可看出 前期的均衡剝采比小 中期的均衡剝采比大 后期的均衡剝采比又變小 第八節(jié)分期開采 全境界開采 工作幫沿水平方向推進(jìn)到最終開采境界 缺點(diǎn) 生產(chǎn)初期的剝采比大 基建時(shí)期長 初期投