露采課設(shè)報告

1、1 .課程設(shè)計概述1.1 課程設(shè)計題目確定露天開采境界設(shè)計上下部開拓運輸系統(tǒng)計算礦巖量。1.2 設(shè)計初始條件某鐵礦床擬用露天開采，給定其1: 1000的地質(zhì)橫剖面圖三張及相應(yīng)礦區(qū)地 形圖一張。設(shè)臺階高度10米，從+900米高度往上下劃分，露天采場最小底寬為 16米。采用汽車運輸，路基寬8米，最小曲線半徑 Rin為15米，聯(lián)接平臺長40 米，限制坡度10%最終坡面角65° ,穩(wěn)定的最終幫坡角0 450。經(jīng)濟合理剝采 比6米3/米3。1.3 設(shè)計內(nèi)容(1)用橫剖面線段比法計算各水平境界剝采比，繪成曲線，按mWnjH的原則分別確定三個橫剖面的合理開采深度。(2)在縱剖面圖上調(diào)整露天礦底平面

2、標(biāo)高。(3)繪制露天礦底部周界(以下用一張與平面圖一樣大的透明紙繪底部周界及境 界圖)。由于未給出各水平分層平面圖，底部周界在I線以西及出線以東均按該 水平礦體水平厚度的一半估計其走向延續(xù)長度，以圈定兩端的底部周界。(4)按前述邊坡角的限制，設(shè)計邊坡組成及最終平臺寬度。(5)初步圈定露天開采終了平面圖。(6)選擇出入口位置開拓運輸系統(tǒng)，這里假設(shè)工業(yè)場地位于平面圖圖幅的左下 方，標(biāo)高+900米。(7)繪制終了平面圖，并將境界投影到三個橫剖面圖上。(8)計算布置了開拓運輸系統(tǒng)后的最終邊坡角。頂?shù)讕蛢啥烁魉阋粋€，共四個。(9)設(shè)計山坡部分的開拓運輸系統(tǒng)。在地形圖上繪出公路中心線、 轉(zhuǎn)點、圓曲線 起終

3、點，計算并標(biāo)出沿線各點高程。(畫在原圖上或另用透明紙描)(10)計算礦巖量。大致計山坡部分和封閉圈以下(各找一個或兩個)開采水平 的境界內(nèi)礦巖總量。1.4 設(shè)計成果課程設(shè)計計算說明書一份，開采境界設(shè)計橫斷面圖，開采境界深度設(shè)計計算 橫斷面圖、縱斷面圖，露天礦開采境界平面圖，露天礦開采終了平面圖，露天礦開采境界斷面圖，露天礦開采境界縱斷面圖，簡而言之，即：各個步驟圖紙及計算 過程.2.2設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟原則露天礦開采境界按境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的準(zhǔn)則設(shè)計 露天礦采用公路運輸開拓，開拓系統(tǒng)路線按田級礦用運輸公路設(shè)計 二、露天礦開采境界1 .露天礦開采境界的設(shè)計原則露天開采境界的大小決定了露天礦

4、采礦量和剝離量的多少。隨著露天開采 境界的延深和擴展，在采礦量增加的同時剝離量也大幅度增加， 從而導(dǎo)致剝采比 不斷增大。因此，露天開采境界的確定，實質(zhì)上是對剝采比的大小加以控制，使 之不超過經(jīng)濟合理剝采比。與露天礦開采境界大小相關(guān)的剝采比有多種，因此， 在控制哪一種剝采比這個問題上， 存在許多不同觀點。在此，以三種形成較早又 具有代表性的學(xué)術(shù)觀點及其設(shè)計準(zhǔn)則：(1)境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則境界剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則即境界剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則。該原則的實質(zhì)是，露天開采境界向下延深時，控制露采的邊際經(jīng)濟效益不劣于地 采經(jīng)濟效益。對于覆蓋層不大的連續(xù)礦體，運用該原則可使整個

5、礦床的開采盈利 達(dá)到最大。由于境界剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則具有使整個礦床開采的總經(jīng)濟效果最優(yōu)這一背景，加之計算及操作簡單易行，目前國內(nèi)外手工設(shè)計普遍運用nJ < nJH準(zhǔn)則來圈定露天開采境界。雖然國內(nèi)外手工設(shè)計普遍運用 n, < n,H準(zhǔn)則來圈定露天 nJ nJH開采境界，但是對于某些覆蓋層較厚或不連續(xù)的礦體，這一準(zhǔn)則不適用。因此該準(zhǔn)則只是最優(yōu)開采境界的必要條件，而不是充分條件、更不是充分 必要條件。(2)平均剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則這一設(shè)計準(zhǔn)則的實質(zhì)是，露天開采境界向下延深時，控制露天開采的總體經(jīng) 濟效益不劣于地下開采。平均剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比設(shè)計準(zhǔn)則的技術(shù)經(jīng)濟目標(biāo)是：

6、在滿足露采總體經(jīng)濟效果不劣于地采的條件下， 使劃歸露天開采境界內(nèi)的礦石儲量最大。 由 于這一原則是采用算術(shù)平均的方法，因此難免會使露天開采在某些局部的經(jīng)濟效 果劣于地下開米。np < niH準(zhǔn)則可以與m準(zhǔn)則合用。對于某些覆蓋層很厚或不連續(xù)的I IP njHnj njH礦體，按niH準(zhǔn)則圈出開采境界之后，還要核算該境界內(nèi)的平均剝采比， IIJ njH看它是否滿足準(zhǔn)則。對于某些貴重或稀有礦物等高價值礦床或小型礦I IP njH山，為了盡可能采用露天開采以減少礦石的貧化損失， 可以運用這個原則來確定 開采境界，借以擴大露天開采范圍。止匕外，建材石灰石礦山慣用平均剝采比設(shè)計 準(zhǔn)則。(3)生產(chǎn)剝采

7、比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則生產(chǎn)剝采比可以反映露天礦生產(chǎn)中實際發(fā)生的剝采比。因此按 & n舊準(zhǔn)Is IIJH則確定開采境界，可以使露天礦任何生產(chǎn)時期的經(jīng)濟效果都不劣于地下開采。該原則中的生產(chǎn)剝采比，可以是均衡生產(chǎn)剝采比，也可以是未均衡的生產(chǎn)剝采比即 時間剝采比。按生產(chǎn)剝采比不大于經(jīng)濟合理剝采比的設(shè)計準(zhǔn)則圈定的露天開采境界比按 nPWnJH準(zhǔn)則圈定的小，而較按nJ W nJH準(zhǔn)則圈定的大。因此，隨之而來的初 始剝離量和基建投資也較大。另外，由于生產(chǎn)剝采比的概念不易明確界定， 加之 它與采深的關(guān)系較為復(fù)雜而不易把握，因而該準(zhǔn)則相應(yīng)的設(shè)計方法的可操作性較 差。鑒于上述各種原因，這個原則很

8、少采用。2 .露天礦開采境界要素2.1 開采境界最終邊坡角及邊坡結(jié)構(gòu)露天礦最終邊坡角對露天礦的生產(chǎn)安全與經(jīng)濟效果都有很大影響。從經(jīng)濟效果來考慮，希望邊坡角盡可能大些，過小的邊坡角，將增加剝巖量，使剝采比增 大。然而，過大的邊坡角，將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，嚴(yán)重影響礦山安全生產(chǎn)。因此，露 大礦的最終邊坡角，要同時滿足安全穩(wěn)定條件和開采技術(shù)條件的雙重要求。安全穩(wěn)定條件是指根據(jù)邊坡巖體的性質(zhì)， 通過穩(wěn)定性分析計算，確定能保證 邊坡穩(wěn)定的最終邊坡傾角。在境界設(shè)計階段，一般是參照類似礦山實踐資料選取 穩(wěn)定的邊坡角，并用已有資料對其穩(wěn)定性進行初步分析和簡要計算。本次設(shè)計的開采境界最終邊坡角為 45。，最終臺階坡面角

9、65工臺階高度為 10ml安全平臺寬度為3m,每兩個安全平臺設(shè)一個清掃平臺，依次往上延伸臺階， 直至地表。2.2 開采境界底部寬度及底部位置(1)底部寬度要求及數(shù)值露天礦的最小底寬，應(yīng)滿足采裝運輸設(shè)備在底部正常運行與安全作業(yè)的要 求，一般不應(yīng)小于開段溝的底寬，其最小寬度根據(jù)采裝、運輸設(shè)備規(guī)格及線路布 置的有關(guān)計算結(jié)果來確定。(2)底部位置與相似形開采境界(特征和性質(zhì))確定境界底部位置的基本準(zhǔn)則是使境界內(nèi)平均剝采比最小。有時須根據(jù)礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)調(diào)整露天礦底的位置，使最終邊坡避開破 碎帶或構(gòu)造帶，以利邊坡穩(wěn)固、穿爆方便。視礦體水平厚度不同，露天采場底的 位置可能有三種：當(dāng)?shù)V體水平厚度小于最小底

10、寬時，露天礦底平面按最小寬度繪 制；當(dāng)?shù)V體水平厚度等于或略大于最小底寬時，露天采場底寬取礦體水平厚度； 若礦體水平厚度遠(yuǎn)大于露天礦最小底寬時，則按最小底寬繪制底平面。其位置應(yīng)能滿足可采礦石量最多、剝離礦石量最少、采出礦石質(zhì)量最好等于經(jīng)濟效益最大 的原則。由于實際境界的底寬不為零，相似形境界不能完全適用，設(shè)計中可按下列 情形確定境界底部位置：對于平坦地表，無論是厚礦體還是薄礦體均為相似形境界；對于傾斜地表，水平厚度大于底寬的礦體仍為相似形境界， 水平厚度小 于底寬的薄礦體則須滿足條件三、步驟1 .用線段比法計算各水平境界剝采比，繪成曲線，按nJ<nJH的原則分別確定三個橫剖面的合理開采深度

11、，其中 合理開采深度H: h = f(H)與 = f (H)兩 曲線交點的橫坐標(biāo)即為該斷面上的合理開采深度.如下圖所示即為用線段比法計 算各個水平境界剝采比圖：橫制面I最隹開采深度懶定橫制面n最隹開采深度的魏定H*，孫和橙 學(xué)，16100對常橫劃面HI雕開采深度的蛾n； “孫仲嘿學(xué)中161002102重前薩首善言善方孟2.在縱剖面圖上調(diào)整露天礦底平面標(biāo)高，將所確定的各勘探線上的合理開采 深度投影到地質(zhì)縱斷面圖上，按調(diào)整深度的原則，即：使少采出的礦石量與多采出 的礦石量基本均衡，并讓剝采比盡可能小.進行調(diào)整，調(diào)整后的底部標(biāo)高就是開采 境界的設(shè)計深度，并將此深度再投影到各相應(yīng)的斷面上，確定各勘探線

12、橫斷面上 的最終開采境界，下圖為縱投影圖縱剖面圖上調(diào)整標(biāo)高，最終確定為865水平紅色為各橫剖面圖所確定的深度，藍(lán)色為調(diào)整后最佳開采深度激副面圖3 .繪制露天礦底部周界(以下用一張與平面圖一樣大的透明紙繪底部周界及境界 圖)。由于未給出各水平分層平面圖，底部周界在I線以西及出線以東均按該水 平礦體水平厚度的一半估計其走向延續(xù)長度，以圈定兩端的底部周界。露天礦底部周界應(yīng)按開采境界的設(shè)計深度確定，具體步驟為：(1) .按調(diào)整后的露天開采深度，繪制該水平的地質(zhì)分層平面圖；(2) .在各橫斷面、縱斷面、輔助斷面圖上，按開采境界的設(shè)計深度，繪制露天開 采境界；(3) .將各斷面圖上的露天礦底部位置分別投影

13、到分層平面圖上，依次連接各點， 得出開采境界的理論底部周界，用圓滑的曲線擬合理論周界的折線， 得到開采境 界的設(shè)計底部周界；(4) .為了便于采掘運輸作業(yè)需按下列要求對設(shè)計底部周界進行校核：底部長度應(yīng)符合布設(shè)運輸線路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，底部寬度應(yīng)保證采掘工作的正常進 行；底部周界要盡量平直，彎曲部位的曲率半徑要適應(yīng)運輸設(shè)備的技術(shù)性能。以下為礦體底部周界圈定圖：礦體底部周界的4 .按前述邊坡角的限制，設(shè)計邊坡組成及最終平臺寬度。此處僅利用橫剖面圖I示意，邊坡組成共包括運輸平臺，清掃平臺以及安全平臺，其中運輸平臺寬 8m,清掃平臺寬7m以及安全平臺寬4m.如下圖所示：按邊坡角限制，設(shè)計邊坡 組成及最終平臺

14、寬度5 .初步圈定露天開采終了平面圖，按照邊坡組成要素，從底部周界開始，由里向外 依次繪出各個臺階的坡底線，如下圖所示.很明顯，露天礦深部各臺階的坡底線在 平面圖上是閉合的，而處在地表以上的則不能閉合，但要使其末端與相同標(biāo)高的 地形等高線密接，如下圖所示為圈定過程示意圖：初步圈定礦體終了平面圖1初步圈定礦體終了平面圖26 .選擇出入口位置開拓運輸系統(tǒng)，這里假設(shè)工業(yè)場地位于平面圖圖幅的左下方， 標(biāo)高+900米。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所給的出入溝方位、參數(shù)（包括聯(lián)絡(luò)平臺參數(shù)）、運輸設(shè)備規(guī)格，進行開拓坑道定線。露天采礦場公路開拓坑線的出入溝口， 應(yīng)盡 量設(shè)置在工程地質(zhì)條件較好、地形標(biāo)高低、距工業(yè)廠區(qū)及排土場

15、較近的地方，應(yīng) 避免和減少重載汽車在采場內(nèi)作反向運行及無謂上坡運距，盡可能使礦石和巖石 的綜合運輸功小，所需運輸設(shè)備數(shù)量少。具體步驟為：1）在繪制的露天礦開采境界平面圖上布置開拓運輸線路，即所謂的定線；2）在定線的開采境界平面圖上繪制開采終了平面圖，從底部周界開始，由里到 依次出各個臺階的坡面和平臺；與此同時，在布置運輸干線的邊幫上，按照 具體的渡線位置，繪出臺階間相互溝通的傾斜運輸平臺（亦稱劈臺階）；檢查和修正繪制的露天開采境界。由于原定的露天開采境界，特別是布置開拓 坑線的邊幫，常受開拓運輸路線的影響，致使邊坡角變緩，剝采量增大。因 止匕，要重新計算和校核其境界剝采比和平均剝采比，若不符合

16、要求，應(yīng)根據(jù)具體條件凋整開拓運輸系統(tǒng)或采剝程序， 進行局部修改，甚至重新確定露天 開采境界；依據(jù)露天礦開采終了平面圖繪制最終境界的橫斷面和縱斷面。當(dāng)開拓運輸系統(tǒng)簡單或設(shè)計經(jīng)驗豐富時， 以上各步驟可以合并一次完成。即繪 出露天礦底部周界后，根據(jù)定線方案，自里向外直接繪出各臺階的平臺、 坡 面及出人溝，一步畫出露天終了平面圖.以下即為開拓運輸系統(tǒng)布置圖：設(shè)計公路運輸系統(tǒng)圖中綠色部分為公路，由于公路限制坡度為10%臺階高10m,因此公 路長至少為100m,連接平臺的長度大于40m,路寬8m.7 .繪制終了平面圖，并將境界投影到三個橫剖面圖上，此步驟類似于 步驟5圈定礦體時投影，最終投影到三個橫剖面圖

17、上如下所示：橫剖面I終了平面圖投影word教育資料橫剖面n終了平面圖投影橫剖面hi終了平面圖投影8.計算布置了開拓運輸系統(tǒng)后的最終邊坡角。 頂?shù)讕蛢啥烁魉阋粋€, 共四個，如圖為所取的頂?shù)灼鋽?shù)據(jù)計算如表格所示:最終邊坡角計算（七0（3=高差/平距）輔助剖面高差（米）平距（米）B60S7.5742I - I6065,174 3II II7078,6742II II5056.17429.設(shè)計山坡部分的開拓運輸系統(tǒng)。在地形圖上繪出公路中心線、轉(zhuǎn)點、圓曲線起終點，計算并標(biāo)出沿線各點高程：第一段：直線,長度為49.82m第二段：彎道尸34m、弧度為90°、切線長度為38m曲線長度為53.41m,外矢距為 15.72m。第三段：直線，長度為69.54m公路中心線，圓曲線起終點及轉(zhuǎn)彎處數(shù)值如圖所示：公路中心線，圓曲線起、終點及轉(zhuǎn)彎處參數(shù)沿線各點高程采用公路縱斷面標(biāo)示法作圖如下:*幀TIM蜩皿公路沿線各點高程（縱斷面標(biāo)示法）10.計算礦巖量。大致計山坡部分和封閉圈以下（各找一個）開采水平的境界內(nèi)礦巖總量。此處取865m水平以及905m水平進行計算，此 步驟需先畫出相應(yīng)水平礦