露天煤礦高效開采新技術(shù)(才慶祥)

露天煤礦高效開采新技術(shù)（653工程培訓(xùn)教材）王明明當(dāng)前1頁，總共116頁。主要內(nèi)容第一章緒論第二章露天煤礦開采新工藝與新方法第三章露天煤礦開采主要設(shè)備第四章露天煤礦環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)第五章智能礦山第六章邊坡穩(wěn)定

當(dāng)前2頁，總共116頁。第一章緒論當(dāng)前3頁，總共116頁。第一節(jié)世界露天開采技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)一、高度集中化開采與集約化經(jīng)營(yíng)目前，世界最大的露天煤礦年產(chǎn)量已達(dá)50～60Mt/a，位于德國(guó)、美國(guó)、哈薩克斯坦等國(guó)；年產(chǎn)量20Mt/a以上的露天煤礦則遍及俄羅斯、中國(guó)、澳大利亞、波蘭、捷克等國(guó)。由大型企業(yè)集團(tuán)占有煤炭生產(chǎn)及市場(chǎng)銷售的集中化份額，是礦業(yè)集中化開發(fā)又一重要趨勢(shì)。2000年國(guó)際十大煤炭公司控制著8.5億t的煤炭年產(chǎn)量。當(dāng)前4頁，總共116頁。二、露天采礦工藝發(fā)展趨勢(shì)

1、設(shè)備大型化與開采集中化目前單斗電鏟勺斗容積已達(dá)76.5m3，其裝載重量超過100t；與之相匹配的卡車載重量已達(dá)363t。單個(gè)露天礦的生產(chǎn)能力已逾60Mt/a。

2、開采工藝的連續(xù)化最具代表性的連續(xù)工藝是輪斗挖掘機(jī)-帶式輸送機(jī)-排土機(jī)，采用這種工藝可以實(shí)現(xiàn)高效率、低成本。

近40～50年中，露天礦半連續(xù)工藝得到了越來越廣泛的應(yīng)用，以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡V床埋藏條件。當(dāng)前5頁，總共116頁。3、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合并化與開采工藝的簡(jiǎn)化條件適宜時(shí)可采用某種開采設(shè)備，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)甚至三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的合并，以簡(jiǎn)化開采過程并大幅度降低開采成本。巨型拉斗電鏟倒堆剝離是一種典型的合并式工藝；鏟運(yùn)機(jī)剝離工藝是另一種合并式工藝。4、開采工藝的綜合化隨著礦山開采的集中化趨勢(shì)，單個(gè)露天礦的開采范圍擴(kuò)大，開采深度日益增加，開采境界內(nèi)礦巖賦存條件往往復(fù)雜多變。針對(duì)這種情況，傳統(tǒng)的單一開采工藝方式往往不能與之相適應(yīng)，使開采效率降低，開采成本提高。近年來，多種開采工藝綜合應(yīng)用已經(jīng)成為大型露天開采的一種發(fā)展模式。當(dāng)前6頁，總共116頁。三、礦山企業(yè)管理計(jì)算機(jī)智能化隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日新月異，計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用到露天開采許多領(lǐng)域，從礦床勘探與地質(zhì)模型建立到礦山設(shè)計(jì)計(jì)劃，從礦區(qū)及礦山生產(chǎn)管理到設(shè)備故障監(jiān)測(cè)等，計(jì)算機(jī)已成為提高改善露天礦管理水平與經(jīng)濟(jì)效益不可缺少的有力工具。

四、資源開發(fā)、生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展對(duì)于礦山環(huán)境保護(hù)方面，如復(fù)墾造田，三廢處理，滑坡防治，煤炭自燃防治等，提出了露天采礦與生態(tài)重建一體化等新理論、新方法與新技術(shù)問題。合理充分開發(fā)與利用礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展，造福子孫后代，已受到各國(guó)普遍關(guān)注。當(dāng)前7頁，總共116頁。第二節(jié)露天采煤的特點(diǎn)①資源友好—回采率高，可以達(dá)到95%以上；②安全友好—死亡率低，可以連續(xù)多年保持零死亡率；③環(huán)境友好—土地復(fù)墾，容易實(shí)現(xiàn)露天采礦與生態(tài)環(huán)境重建一體化；④集中開采—生產(chǎn)規(guī)模大，噸煤投資與生產(chǎn)成本低；⑤機(jī)械化程度和人均工效高，便于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理；⑥能夠突出體現(xiàn)煤炭資源安全、高產(chǎn)高效、高回收率的開發(fā)。世界各主要采煤國(guó)都優(yōu)先發(fā)展露天采煤，各自國(guó)家露天開采產(chǎn)量所占比例如下：德國(guó)76.6%，澳大利亞71.2%，印度70.5%，美國(guó)67.0%，俄羅斯58.2%，南非52.9%，波蘭32.0%。目前我國(guó)露天煤礦的產(chǎn)量只占總產(chǎn)量的5.0%左右。

當(dāng)前8頁，總共116頁。第三節(jié)我國(guó)露天采煤發(fā)展歷史

及現(xiàn)狀與前景一、我國(guó)露天采煤發(fā)展歷史20世紀(jì)50～60年代，我國(guó)在原蘇聯(lián)援助下，建設(shè)了一批露天開采骨干礦山。其中撫順西露天礦、阜新海州露天礦生產(chǎn)能力皆在3Mt/a以上。全國(guó)露天煤礦年生產(chǎn)能力達(dá)20Mt。20世紀(jì)70年代改革開放以后，我國(guó)決定開發(fā)五大露天煤礦，即安太堡露天煤礦、黑岱溝露天煤礦、霍林河南露天煤礦、伊敏河一號(hào)露天煤礦、元寶山露天煤礦，其設(shè)計(jì)總生產(chǎn)能力為52Mt/a。自80年代至90年代，五大露天已經(jīng)先后建成移交生產(chǎn)。

當(dāng)前9頁，總共116頁。二、我國(guó)露天采煤發(fā)展現(xiàn)狀與前景進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)露天采煤新高潮正在興起。煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源和原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要的戰(zhàn)略地位。露天煤礦開發(fā)與建設(shè)，是我國(guó)“十一五”期間建設(shè)十三個(gè)大型煤炭基地的重要組成部分。國(guó)家《“十一五”煤炭行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出“大型煤炭基地建設(shè)將以大型煤炭企業(yè)為主體，優(yōu)先建設(shè)大型現(xiàn)代化露天煤礦和礦井”；《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》12.3.1中明確指出“新建礦山，在采礦技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，優(yōu)先采用露天開采。大中型露天礦，邊坡穩(wěn)定，巖石堅(jiān)硬，盡量采用陡幫開采；深凹露天礦，宜采用汽車膠帶聯(lián)合運(yùn)輸方案；露天采礦設(shè)備應(yīng)逐步大型化、配套化?！?/p>

當(dāng)前10頁，總共116頁。我國(guó)目前正在改擴(kuò)建、新建和待建的露天煤礦有勝利東一號(hào)露天煤礦、勝利東二號(hào)露天煤礦、勝利東三號(hào)露天煤礦、勝利西一號(hào)露天煤礦、勝利西二號(hào)露天煤礦、白音華一號(hào)露天煤礦、白音華二號(hào)露天煤礦、白音華三號(hào)露天煤礦、白音華四號(hào)露天煤礦、黑岱溝露天煤礦、哈爾烏素露天煤礦、安太堡露天煤礦、安家?guī)X露天煤礦、平朔東露天煤礦、霍林河露天煤礦、伊敏河露天煤礦、扎哈諾爾露天煤礦、寶清朝陽露天煤礦、魏家卯露天煤礦、小龍?zhí)堵短烀旱V、先鋒露天煤礦、寶日西勒露天煤礦等。當(dāng)前11頁，總共116頁。序號(hào)露天礦名稱儲(chǔ)量（億t）能力（Mt/a）平均剝采比（m3/t）服務(wù)年限（年）開發(fā)現(xiàn)狀1安太堡7.820.05.535擴(kuò)建2安家?guī)X14.525.04.653擴(kuò)建3平朔東露天16.5120.05.2475設(shè)計(jì)4黑岱溝16.720.05.483擴(kuò)建5哈爾烏素17.220.06.5678在建6霍林河一號(hào)露天13.515.03.682擴(kuò)建7扎哈諾爾9.615.05.4158擴(kuò)建8伊敏河一號(hào)露天10.011.02.5480擴(kuò)建9勝利東一號(hào)31.630.02.9795設(shè)計(jì)10勝利東二號(hào)44.230.02.96134設(shè)計(jì)11勝利東三號(hào)33.530.03.99101設(shè)計(jì)12勝利西一號(hào)21.420.02.8697擴(kuò)建13勝利西二號(hào)7.620.03.2534設(shè)計(jì)14白音華一號(hào)8.37.04.38108設(shè)計(jì)15白音華二號(hào)8.4715.03.750在建16白音華三號(hào)13.7614.04.3889設(shè)計(jì)17白音華四號(hào)21.024.03.980設(shè)計(jì)18小龍?zhí)?0.915.00.966擴(kuò)建19先鋒1.93.04.060生產(chǎn)20魏家卯7.912.09.966在建21朝陽10.011.02.390在建22寶日錫勒13.010.03.2118擴(kuò)建我國(guó)各露天煤礦及主要指標(biāo)當(dāng)前12頁，總共116頁。錫林浩特勝利露天煤礦區(qū)礦田劃分當(dāng)前13頁，總共116頁。第四節(jié)我國(guó)露天采煤存在問題和發(fā)展建議

一、存在和急需解決的主要問題我國(guó)露天煤礦一般具有近水平礦床、多煤層、厚煤層、厚覆蓋層等賦存特點(diǎn)。目前的生產(chǎn)露天煤礦多以單斗挖掘機(jī)-卡車間斷工藝為主，開采工藝單一，主要設(shè)備依賴進(jìn)口，且長(zhǎng)期超期服役；設(shè)計(jì)理論與手段陳舊；地處生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，管理手段落后。當(dāng)前14頁，總共116頁。（1）我國(guó)露天煤礦（區(qū)）的煤層賦存條件、開采工藝、經(jīng)營(yíng)與管理模式具有共性。因此，需要加強(qiáng)校企聯(lián)合，對(duì)露天開采設(shè)計(jì)理論、開采方法及相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新性研究，推動(dòng)我國(guó)露天采煤事業(yè)整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。（2）對(duì)露天開采的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)應(yīng)有充分認(rèn)識(shí)。特別是露天開采可實(shí)現(xiàn)高度集中化開發(fā)，我國(guó)內(nèi)蒙、山西、云南等省區(qū)適于露天開采的煤炭?jī)?chǔ)量豐富，可興建一批千萬噸級(jí)的特大型露天礦，以解決我國(guó)能源緊張的問題，并實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效；露天開采安全性高，極少發(fā)生人員傷亡事故；露天開采資源回收率達(dá)95%以上，遠(yuǎn)比礦井開采回收率高；露天開采后生態(tài)環(huán)境可以得到恢復(fù)與重建。當(dāng)前15頁，總共116頁。（3）對(duì)露天開采煤炭資源、新技術(shù)發(fā)展及其經(jīng)濟(jì)效益等缺乏全局性研究、評(píng)估與規(guī)劃。近年探明了一批特大型煤田，如勝利、白音華等礦區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量皆在百億噸以上，加上原有十余處特大型煤田，可供露天開采的煤炭?jī)?chǔ)量相當(dāng)豐富，可以保證本世紀(jì)的高強(qiáng)度持續(xù)開發(fā)。由于煤炭加工與發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，褐煤已得到進(jìn)一步的充分利用，成為我國(guó)急需能源及化工產(chǎn)品的重要來源。露天開采技術(shù)近年有了迅速發(fā)展，主要產(chǎn)煤國(guó)家露天開采比重不斷上升，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。而國(guó)內(nèi)竟出現(xiàn)露天開采應(yīng)由地下開采所取代的說法，并以個(gè)別礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)為例，得出不符合實(shí)際結(jié)論。當(dāng)前16頁，總共116頁。（4）露天開采工藝過于單一，限制了經(jīng)濟(jì)效益的提高?，F(xiàn)有生產(chǎn)礦山開采工藝以單斗電鏟-卡車為主，其開采成本居高不下，尤其目前燃油價(jià)格飛漲，更應(yīng)適時(shí)改變開采工藝，使之多樣化。（5）對(duì)露天開采環(huán)境保護(hù)方面有認(rèn)識(shí)誤區(qū)，如對(duì)露天開采方法的敘述中，有人提到“對(duì)地表和生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞”，提法不當(dāng)。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)及礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重視，露天開采環(huán)境保護(hù)已經(jīng)出現(xiàn)了嶄新面貌。如平朔礦區(qū)、準(zhǔn)格爾礦區(qū)、霍林河礦區(qū)、伊敏河礦區(qū)的排土場(chǎng)和采場(chǎng)復(fù)田后已經(jīng)是綠草成片，綠樹成林，沉淀池成為清澈的人工湖，引來群鳥和野生動(dòng)物棲息。當(dāng)前17頁，總共116頁。二、關(guān)于發(fā)展思路的建議（1）堅(jiān)持對(duì)優(yōu)勢(shì)煤炭資源實(shí)行集中化開采，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益；實(shí)行大集團(tuán)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)高度集約化經(jīng)營(yíng)。（2）因地制宜，大膽采用行之有效的各種先進(jìn)開采工藝，以便在優(yōu)勢(shì)煤田實(shí)現(xiàn)高度集中化開采，取得高度經(jīng)濟(jì)效益。擴(kuò)大拉斗鏟倒堆剝離的應(yīng)用范圍，強(qiáng)化拉斗鏟的利用，輔之以拋擲爆破與大型推土機(jī)的有力配合作業(yè)。開采設(shè)備大型化是優(yōu)勢(shì)資源集中化開采的必然要求，也是簡(jiǎn)化剝采工程并降低開采成本提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。當(dāng)前18頁，總共116頁。（3）有關(guān)的體制、規(guī)范、制度應(yīng)該適應(yīng)新形勢(shì)的要求，進(jìn)行修訂、完善，以求不斷促進(jìn)露天開采的迅速發(fā)展。（4）通過工程承包，加快露天礦建設(shè)，是近年我國(guó)露天煤礦建設(shè)的一項(xiàng)重要經(jīng)驗(yàn)。這項(xiàng)措施有待進(jìn)一步發(fā)展，使之更靈活地應(yīng)用，得到更快更好的礦山建設(shè)效果。（5）礦山設(shè)計(jì)工作應(yīng)有先進(jìn)性與前瞻性。設(shè)計(jì)成果應(yīng)充分體現(xiàn)現(xiàn)代礦業(yè)科學(xué)技術(shù)與經(jīng)營(yíng)管理的進(jìn)步；設(shè)計(jì)思想應(yīng)有超前意識(shí)，預(yù)見到可能的技術(shù)發(fā)展方向，避免在礦山建成時(shí)即已落后于時(shí)代。（6）加強(qiáng)露天煤炭企業(yè)與高等院校和設(shè)計(jì)研究單位的聯(lián)合，協(xié)同進(jìn)行科技攻關(guān)，為我國(guó)露天采煤事業(yè)更好更快的發(fā)展提供新的設(shè)計(jì)理論、開采方法與關(guān)鍵技術(shù)支撐。當(dāng)前19頁，總共116頁。第二章露天煤礦開采

新工藝與新方法當(dāng)前20頁，總共116頁。第一節(jié)露天煤礦拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟研鹿に嚧笮屠风P無運(yùn)輸?shù)苟压に囀且环N先進(jìn)的露天開采工藝，它集采掘、運(yùn)輸與排土三項(xiàng)作業(yè)于一體，將剝離物直接倒堆排棄于露天礦采空區(qū)內(nèi)，具有設(shè)備少，作業(yè)效率高，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)能力大，生產(chǎn)可靠性高等顯著特點(diǎn)，在國(guó)際露天礦山開采中，已成為首選的露天開采工藝。有關(guān)資料表明，美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯、南非、加拿大、印度、巴西、哥倫比亞、墨西哥、土爾其、英國(guó)、贊比亞等國(guó)都有拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に噾?yīng)用的實(shí)例。拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に囘m用于近水平或緩傾斜煤層，對(duì)剝離物的物理力學(xué)性質(zhì)和氣候條件等無嚴(yán)格要求，我國(guó)正在開發(fā)和規(guī)劃開發(fā)的多個(gè)大型露天礦區(qū)具備應(yīng)用拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨幕緱l件。當(dāng)前21頁，總共116頁。一、拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に囂攸c(diǎn)分析固體礦物資源露天開發(fā)有兩種基本方式：礦坑式開采是指將覆蓋物從礦層上剝離并移運(yùn)到相對(duì)較遠(yuǎn)的外排土場(chǎng)，如圖所示：礦坑式開采工藝當(dāng)前22頁，總共116頁。倒堆開采是指將覆蓋物從礦層上剝離并直接倒堆排棄于采空區(qū)，一次只暴露一小部分礦石，然后不斷重復(fù)這一過程，如圖所示。拉斗鏟是當(dāng)今最主要的倒堆開采設(shè)備。

拉斗鏟倒堆開采工藝

當(dāng)前23頁，總共116頁。拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に囋u(píng)價(jià)

拉斗鏟設(shè)備規(guī)格大，生產(chǎn)能力大且生產(chǎn)作業(yè)不容易受到如坑底積水等不利條件的干擾，對(duì)物料性質(zhì)、氣候條件的和資源條件變化的適應(yīng)能力強(qiáng)。雖然拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚲哂袉闻_(tái)設(shè)備投資高、設(shè)備訂貨時(shí)間長(zhǎng)、輔助設(shè)備工程量大、管理水平要求高等劣勢(shì)，但當(dāng)資源條件適合時(shí)，采用該工藝開采的成本遠(yuǎn)低于其他工藝的，因此其應(yīng)用前景十分廣闊。

當(dāng)前24頁，總共116頁。二、拉斗鏟應(yīng)用概況

1、應(yīng)用概況自上世紀(jì)初第一臺(tái)拉斗鏟問世以來，世界上共生產(chǎn)出七百余臺(tái)各種型號(hào)的拉斗鏟，用戶遍及數(shù)十個(gè)國(guó)家。下表所示為世界主要產(chǎn)煤國(guó)家應(yīng)用大型拉斗鏟基本情況。國(guó)家應(yīng)用拉斗鏟礦數(shù)/個(gè)露天煤礦總產(chǎn)量A/Mt拉斗鏟總數(shù)/臺(tái)拉斗鏟剝離煤炭產(chǎn)量B/MtB/A/%美國(guó)56669.3101382.257澳大利亞25355.061134.038南非10222.02576.034加拿大1275.02240.053印度9323.01773.023其他13133.01757.043合計(jì)1251777.3243762.243世界主要產(chǎn)煤國(guó)家應(yīng)用大型拉斗鏟概況當(dāng)前25頁，總共116頁。美國(guó)是世界第二大產(chǎn)煤國(guó)，同時(shí)是最大的拉斗鏟使用國(guó)，拉斗鏟倒堆剝離生產(chǎn)的煤量占全美煤炭產(chǎn)量的57%以上。在美國(guó)西部各州、海灣諸州、波德河煤田等地區(qū)拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚱哉贾鲗?dǎo)地位。地區(qū)A全部露天礦B拉鏟倒堆露天礦礦數(shù)/個(gè)1997年產(chǎn)量/Mt礦數(shù)/個(gè)拉斗鏟數(shù)1997年產(chǎn)量/MtB/A%阿巴拉契亞571132.69922.917中西部12975.991113.418海灣諸州1256.9102554.796波德河煤田21305.41017196.764西部3598.5183994.596合計(jì)768669.356101382.257美國(guó)露天煤礦應(yīng)用拉斗鏟概況當(dāng)前26頁，總共116頁。

2、設(shè)備制造按行走裝置分拉斗鏟有三種類型：軌道走行式、履帶走行式和邁步式。軌道走行式拉斗鏟生產(chǎn)能力較小，并且走行困難，因此現(xiàn)在很少采用。除俄羅斯以外，目前拉斗鏟制造廠商僅美國(guó)的BI公司（BucyrusInternational，比塞洛斯國(guó)際公司，即原B-E公司）及P&H公司兩家。其中BI公司所占市場(chǎng)份額約為90%，P&H公司占10%左右。俄羅斯的主要生產(chǎn)廠家為烏拉爾重型機(jī)械廠，主要占據(jù)東歐及中北亞市場(chǎng)，大型拉斗鏟鏟斗容積也已突破了100m3。拉斗鏟現(xiàn)已有系列規(guī)格產(chǎn)品推出，但拉斗鏟為礦山專用設(shè)備，屬定制設(shè)備，已有規(guī)格型號(hào)主要供設(shè)備選型優(yōu)化時(shí)參考之用。當(dāng)前27頁，總共116頁。

3、設(shè)備壽命實(shí)踐證明，拉斗鏟可保持很長(zhǎng)的使用壽命，這有利于露天礦生產(chǎn)成本的降低。大部分拉斗鏟尚未達(dá)到使用壽命就因?yàn)槁短斓V的資源開采結(jié)束或有新的更大規(guī)格的拉斗鏟投入使用而提前退役了。我國(guó)規(guī)劃采用拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨穆短烀旱V服務(wù)年限均在50a以上，有利于拉斗鏟使用壽命的延長(zhǎng)。

4、我國(guó)應(yīng)用前景拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚻毡檫m用于近水平或緩傾斜煤層的露天礦，一般下部煤層厚度小于40m時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用。我國(guó)已經(jīng)或?qū)⒁_發(fā)的10多個(gè)適宜露天開采的大型、特大型煤田及礦區(qū)，大部分具有采用拉斗鏟剝離的有利條件，見下表。當(dāng)前28頁，總共116頁。礦區(qū)平均煤層厚度（m）主采煤層數(shù)煤層傾角（°）煤層結(jié)構(gòu)覆蓋層厚度（m）剝離物巖性平均剝采比（m3/t）平朔303<10較簡(jiǎn)單100-200f=4-65.59準(zhǔn)格爾33.6535-10簡(jiǎn)單0-110f=3.4-65.59神府17.7335-10簡(jiǎn)單23-60中硬6.16東勝10.4-2721-2簡(jiǎn)單<70中硬2-5勝利34.2353-4較簡(jiǎn)單0-200中硬2.5-2.6河保偏34.71-65-10簡(jiǎn)單100-170中硬4-6伊敏422-33-6簡(jiǎn)單5-20f=1-23.13霍林河10-3045-15復(fù)雜f=4-54-5元寶山76.723-8較簡(jiǎn)單軟-中硬3.96寶日希勒44.8255-10較簡(jiǎn)單20-100中硬3.87昭通18-5533-10簡(jiǎn)單軟1.6小龍?zhí)?08-20簡(jiǎn)單軟0.84烏魯木齊245復(fù)雜我國(guó)露天礦田資源賦存概況

當(dāng)前29頁，總共116頁?？梢钥闯鑫覈?guó)露天礦田具有如下特點(diǎn)：（1）煤層埋藏傾角多數(shù)在10°以下，屬近水平或緩傾斜煤層，這是采用拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に囎畋匾囊彩亲钪匾馁x存條件；（2）煤層數(shù)目不多，主采煤層多為1-3層，煤層結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，煤層厚度不過大，不致成為限制采用拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨囊蛩?；?）剝離物巖性多在中硬度以下，巖層厚度各煤田大小不一，各自具備全部或部分剝離物采用拉斗鏟倒堆剝離的條件；（4）多數(shù)煤田面積廣大，儲(chǔ)量豐富，可有足夠空間安排必要的工作線長(zhǎng)度并充分發(fā)揮拉斗鏟生產(chǎn)能力。綜合看來，我國(guó)有相當(dāng)多的大型煤田具備采用拉斗鏟無運(yùn)輸?shù)苟压に嚨幕緱l件，有望建設(shè)一批采用這種先進(jìn)剝離方法的高產(chǎn)高效露天礦，從而為加快露天采煤的發(fā)展，大幅度提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，提供了新的技術(shù)道路。當(dāng)前30頁，總共116頁。第二節(jié)露天煤礦表土剝離半連續(xù)新工藝實(shí)現(xiàn)露天礦表土松軟剝離物采用半連續(xù)開采工藝的關(guān)鍵技術(shù)是破碎轉(zhuǎn)載設(shè)備。由于表土物料具有很大的粘結(jié)性，當(dāng)其進(jìn)入傳統(tǒng)破碎機(jī)后，極易對(duì)設(shè)備造成粘結(jié)和堵塞，導(dǎo)致設(shè)備無法正常工作。輪式軟巖破碎機(jī)正是根據(jù)這一需要提出來的，通過單斗挖掘機(jī)-（汽車）輪式軟巖破碎站-帶式輸送機(jī)組成的半連續(xù)工藝系統(tǒng)，可以替代或替補(bǔ)輪斗挖掘機(jī)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)用帶式輸送機(jī)取代汽車運(yùn)輸。由此組成的采礦系統(tǒng)，可以兼顧連續(xù)及間斷工藝的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前31頁，總共116頁。露天采場(chǎng)的表土剝離作業(yè)具有如下特點(diǎn)：巖性松軟，一般不需爆破，電鏟即可直接采裝，物料性質(zhì)適合帶式輸送機(jī)；處于采場(chǎng)上部，工作線長(zhǎng)度大，內(nèi)排時(shí)運(yùn)距遠(yuǎn)。露天礦建設(shè)初期一般都需建設(shè)外部排土場(chǎng)排棄剝離物，當(dāng)采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸后，半連續(xù)工藝系統(tǒng)所排棄的剝離物可堆排至排土場(chǎng)較遠(yuǎn)的區(qū)域，而汽車運(yùn)輸?shù)膭冸x物可堆排至排土場(chǎng)較近的區(qū)域，以最大限度地發(fā)揮膠帶運(yùn)輸和汽車運(yùn)輸?shù)母髯詢?yōu)點(diǎn)。當(dāng)露天礦礦山工程發(fā)展到可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部排土?xí)r，則需將原設(shè)置的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)重新拆鋪，從而對(duì)露天礦生產(chǎn)造成一定影響。當(dāng)前32頁，總共116頁。為了克服由此帶來的不足，表土剝離半連續(xù)工藝系統(tǒng)的設(shè)置時(shí)間也可從內(nèi)排土場(chǎng)建立之后設(shè)置。無論是從礦建初期開始設(shè)置還是從內(nèi)排時(shí)期開始設(shè)置，電鏟與帶式輸送機(jī)間可以有不同的配置方式，即在工作面上設(shè)置移動(dòng)式破碎轉(zhuǎn)載站或在端幫設(shè)置半固定式破碎轉(zhuǎn)載站。若在工作面上配置移動(dòng)式破碎轉(zhuǎn)載站，則電鏟采裝的剝離物就可直接裝入轉(zhuǎn)載裝置，然后卸入工作面帶式輸送機(jī)。但由于工作面帶式輸送機(jī)需要有相對(duì)平整的平面，從而減少了整個(gè)系統(tǒng)所能承擔(dān)的表土剝離量。而若在露天采場(chǎng)的端幫配置半固定式破碎轉(zhuǎn)載站，則工作面仍需配置汽車，即將電鏟采掘的表土首先裝入汽車，然后由汽車將剝離物運(yùn)至半固定式破碎轉(zhuǎn)載站，卸入端幫帶式輸送機(jī)運(yùn)至排土場(chǎng)。這樣可使不同臺(tái)階、不同部位的表土最大限度地進(jìn)入帶式輸送機(jī)系統(tǒng)，使半連續(xù)工藝系統(tǒng)所承擔(dān)的表土剝離量增加。當(dāng)前33頁，總共116頁。試驗(yàn)證明，所制造的輪式軟巖破碎機(jī)能夠破碎大粘土塊、均勻物料流、克服沖擊載荷等，試驗(yàn)過程中沒有發(fā)生設(shè)備粘結(jié)和堵塞現(xiàn)象。試驗(yàn)過程見圖。a.工作裝置情況b.前裝機(jī)裝載紅粘土情況c.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及試驗(yàn)情況d.與工作面生產(chǎn)系統(tǒng)連接情況當(dāng)前34頁，總共116頁。e.前裝機(jī)裝汽車情況

f.汽車轉(zhuǎn)載情況輪式軟巖破碎站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及試驗(yàn)情況

當(dāng)前35頁，總共116頁。第三節(jié)大型近水平露天煤礦端幫靠幫

開采新方法一、靠幫開采的一般方法靠幫開采的核心是提高端幫的幫坡角，但是對(duì)于生產(chǎn)礦山和設(shè)計(jì)礦山，靠幫開采的具體方法是不同的：（1）生產(chǎn)礦山采用的靠幫開采方式應(yīng)為上部境界不動(dòng)，下部境界向外推進(jìn)，如圖（a）所示。為達(dá)到這一目的，采用的手段是取消現(xiàn)存于端幫的運(yùn)輸?shù)缆?。這種開采方式增加了生產(chǎn)露天礦的煤炭采出量，達(dá)到了降低生產(chǎn)剝采比、提高經(jīng)濟(jì)效益和煤炭資源回收率的目的。為表述方便，以下稱這種做法為第一種靠幫開采方式。（a）當(dāng)前36頁，總共116頁。（2）設(shè)計(jì)礦山采用的靠幫開采方式應(yīng)為下部境界不動(dòng)，上部境界向內(nèi)縮進(jìn)，如圖（b）所示。為達(dá)到這一目的，在礦山設(shè)計(jì)階段就不能考慮在端幫布置運(yùn)輸?shù)缆?。這種開采方式在保證煤炭采出量基本不變的情況下，減少了剝離量（即減少端幫補(bǔ)充擴(kuò)幫量），達(dá)到了與（1）相同的目的。為表述方便，以下稱這種做法為第二種靠幫開采方式。（b）當(dāng)前37頁，總共116頁。二、靠幫開采剝采比1、基本概念靠幫開采剝采比是指在實(shí)施靠幫開采過程中采出的剝離物體積與原煤重量之比。

確定靠幫開采剝采比，就必須在所確定的區(qū)域范圍內(nèi)，得出原煤和剝離物體積則靠幫開采剝采比：式中：n-

靠幫開采剝采比，m3/t；

K-原煤容重，t/m3；-剝離物體積，m3；-原煤體積，m3。當(dāng)前38頁，總共116頁。由于煤層形成是長(zhǎng)期復(fù)雜的地質(zhì)過程，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷層、侵蝕、煤層分岔以及煤層厚度的變化，同時(shí)上覆巖層的厚度也是隨區(qū)域不同而變化的。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中往往遇到的是靠幫開采的剝采比隨著區(qū)域的變化而不同，需要建立一套預(yù)測(cè)體系對(duì)靠幫開采剝采比進(jìn)行預(yù)測(cè)，做出合理的生產(chǎn)計(jì)劃，用以指導(dǎo)靠幫開采生產(chǎn)。當(dāng)前39頁，總共116頁。2、單一煤層條件下的靠幫開采剝采比1)設(shè)預(yù)測(cè)區(qū)域鉆孔資料中煤和上覆巖層厚度分別為hc1,hc2…h(huán)cn和ht1,ht2…h(huán)tn，由于每年的推進(jìn)度對(duì)于一個(gè)露天礦來說是比較短的，煤層和上覆巖層的變異程度是比較小的，因此可以將其平均厚度看作隨機(jī)變量，從而得到靠幫開采剝采比的計(jì)算示意圖當(dāng)前40頁，總共116頁。此時(shí)，可以按上述假設(shè)煤層為等厚的,有ΔABC∽ΔADE，設(shè)計(jì)的端幫幫坡角為α，靠幫開采設(shè)計(jì)的端幫幫坡角為β，下面分兩種情況討論：(1)當(dāng)采用上部境界不動(dòng)(如圖(a))時(shí),其靠幫開采剝采比為:式中：n1-

第一種靠幫方式開采剝采比，m3/t；n1越小，則經(jīng)濟(jì)效益越好。因?yàn)樾〖匆馕吨a(chǎn)中為回收一定量的端幫煤所發(fā)生的剝離量少。

當(dāng)前41頁，總共116頁。(2)當(dāng)采用下部境界不動(dòng)(如圖(b))時(shí)，此時(shí)的靠幫開采剝采比為:式中：n2-

第二種靠幫方式開采剝采比，m3/t；根據(jù)第二種開采方式,n2越大,靠幫開采的經(jīng)濟(jì)效益越好。因?yàn)閚2大即意味著將來的生產(chǎn)中可省去的擴(kuò)幫剝離量多。

當(dāng)前42頁，總共116頁。

當(dāng)煤層為復(fù)合煤層時(shí),需要對(duì)每一層煤進(jìn)行預(yù)測(cè),利用對(duì)單一煤層的預(yù)測(cè)得到從上往下各個(gè)巖層和煤層平均厚度的預(yù)測(cè)值:H1、h1、H2、h2…Hn、hn。為此,需要從上往下繪出煤巖示意圖,從而計(jì)算得靠幫剝采比nm3、復(fù)合煤層條件下的靠幫開采剝采比

—斷面圖中所有巖石面積之和；—斷面圖中所有煤面積之和。（a）

（b）復(fù)合煤層的剝采比計(jì)算示意圖當(dāng)前43頁，總共116頁。為了選擇合理的靠幫開采方式，需要有相應(yīng)的判別準(zhǔn)則。在前面計(jì)算這兩種方式下的剝采比時(shí)我們?cè)?jīng)提到：越小或越大，則靠幫開采效益越好。但是對(duì)于應(yīng)小到什么程度或者應(yīng)大到什么程度靠幫開采才是有利可圖的這一問題并沒有給出明確的答案，此處以經(jīng)濟(jì)合理剝采比作為判斷的基準(zhǔn)，給出如下判別準(zhǔn)則：4、靠幫開采方式的判別準(zhǔn)則采用第一種靠幫開采方式；

當(dāng)

當(dāng)

采用第二種靠幫開采方式。

這個(gè)準(zhǔn)則與圈定境界的常用原則：（境界剝采比小于等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比）非常相似。當(dāng)前44頁，總共116頁。三、端幫靠幫開采條件下的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)露天礦開拓是指開辟從地面到各個(gè)開采臺(tái)階的礦、巖運(yùn)輸通道，以建立采礦場(chǎng)與受礦站、排土場(chǎng)及工業(yè)場(chǎng)地的運(yùn)輸聯(lián)系，以滿足一定開采程序不同時(shí)期的礦巖運(yùn)輸?shù)男枰？繋烷_采由于暫時(shí)切斷了通往內(nèi)排土場(chǎng)的端幫道路或徹底取消了端幫道路，所以必須重新考慮內(nèi)排運(yùn)輸通道的設(shè)置問題。依據(jù)是否在采空區(qū)中部設(shè)置連接排土場(chǎng)與采場(chǎng)的運(yùn)輸土橋，可考慮以下開拓運(yùn)輸系統(tǒng)形式。1、掏槽開采再回填貫通內(nèi)排；2、采空區(qū)中部雙橋內(nèi)排；3、采空區(qū)中部單橋與端幫回填貫通相結(jié)合內(nèi)排。當(dāng)前45頁，總共116頁。第四節(jié)反向內(nèi)排和樹枝狀運(yùn)輸系統(tǒng)1、反向內(nèi)排反向內(nèi)排是指內(nèi)排土場(chǎng)發(fā)展方向與正常情況下內(nèi)排土場(chǎng)的發(fā)展方向相反，即與采場(chǎng)的推進(jìn)方向相反。正常生產(chǎn)情況下內(nèi)排土場(chǎng)發(fā)展方向與反向內(nèi)排土場(chǎng)發(fā)展方向如圖所示。反向內(nèi)排為一段時(shí)期內(nèi)的臨時(shí)措施，可以在短時(shí)期內(nèi)（采區(qū)轉(zhuǎn)向后期）大幅度縮短剝離物的內(nèi)排運(yùn)距，并對(duì)采區(qū)轉(zhuǎn)向后新采區(qū)的正常生產(chǎn)產(chǎn)生有利的影響，使新采區(qū)剝離物內(nèi)排運(yùn)距合理化，該方法對(duì)于內(nèi)排空間富余所產(chǎn)生的其它兩類不利影響無法起到緩解作用。另外該方法也可應(yīng)用于扇形推進(jìn)連續(xù)轉(zhuǎn)向和部分采用間斷轉(zhuǎn)向方式的露天礦，實(shí)現(xiàn)縮短剝離物內(nèi)排運(yùn)距的目的，間接地增加剝離物的內(nèi)排量，減少富余內(nèi)排空間。

當(dāng)前46頁，總共116頁。反向內(nèi)排土場(chǎng)發(fā)展方向示意圖

當(dāng)前47頁，總共116頁。2、反向內(nèi)排布置要素反向內(nèi)排布置要素主要包括反向內(nèi)排土場(chǎng)位置、剝離物運(yùn)輸通道、反向內(nèi)排開始與結(jié)束時(shí)間、反向內(nèi)排土場(chǎng)臺(tái)階高度、反向內(nèi)排土場(chǎng)高度等。

3、反向內(nèi)排對(duì)采區(qū)正常生產(chǎn)的影響露天礦采區(qū)轉(zhuǎn)向期間布置反向內(nèi)排土場(chǎng)，雖然可以達(dá)到縮短剝離物內(nèi)排運(yùn)距的目的，但同時(shí)會(huì)對(duì)采區(qū)正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，包括舊采區(qū)的到界靠幫工作和新采區(qū)的緩幫工作均會(huì)受到反向內(nèi)排土場(chǎng)布置和緩幫剝離物運(yùn)輸通道設(shè)置的影響，主要體現(xiàn)在以下方面：當(dāng)前48頁，總共116頁。（1）反向內(nèi)排土場(chǎng)布置在Ⅰ采區(qū)工作幫到界后形成的靠近Ⅱ采區(qū)的采空區(qū)內(nèi)。為給反向內(nèi)排土場(chǎng)建設(shè)準(zhǔn)備空間，需加速部分工作幫推進(jìn)和滯后相應(yīng)部分排土場(chǎng)跟進(jìn)。如果Ⅰ采區(qū)剝離物仍然全部?jī)?nèi)排的話，則正常推進(jìn)工作幫部分存在采場(chǎng)生產(chǎn)空間緊張問題；（2）Ⅰ采區(qū)到界工作幫上留設(shè)緩幫剝離物運(yùn)輸通道，會(huì)在一定程度上增加該采區(qū)的剝離量或降低原煤采出量；（3）從反向內(nèi)排開始時(shí)間看，由于Ⅱ采區(qū)緩幫工作從上而下進(jìn)行，為增大內(nèi)排量反向內(nèi)排初期需將緩幫剝離物下運(yùn)，因而運(yùn)輸成本增高；當(dāng)前49頁，總共116頁。（4）從反向內(nèi)排結(jié)束時(shí)間看，反向內(nèi)排結(jié)束時(shí)間即為Ⅱ采區(qū)緩幫工作結(jié)束、剝離物逐步轉(zhuǎn)入本采區(qū)正常內(nèi)排時(shí)間。但由于反向內(nèi)排臺(tái)階高度和正常生產(chǎn)時(shí)期內(nèi)排臺(tái)階高度的確定原則不同，得到的合理內(nèi)排臺(tái)階高度也不相同，因而在進(jìn)行內(nèi)排土場(chǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)需對(duì)內(nèi)排臺(tái)階進(jìn)行調(diào)整；（5）設(shè)置反向內(nèi)排土場(chǎng)須使部分工作幫先到界，因而縮短了正常生產(chǎn)的采區(qū)工作線長(zhǎng)度，不利于保證工作面煤量?jī)?chǔ)備、生產(chǎn)穩(wěn)定。當(dāng)前50頁，總共116頁。第三章露天礦主要設(shè)備當(dāng)前51頁，總共116頁。單斗液壓挖掘機(jī)單斗機(jī)械挖掘機(jī)拉斗鏟礦用大型自卸汽車破碎機(jī)主要內(nèi)容：當(dāng)前52頁，總共116頁。單斗液壓挖掘機(jī)是一種采用液壓傳動(dòng)并以一個(gè)鏟斗進(jìn)行挖掘作業(yè)的機(jī)械。它是在機(jī)械傳動(dòng)單斗挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，是目前挖掘機(jī)械中重要的品種。單斗液壓挖掘機(jī)的作業(yè)過程是以鏟斗的切削刃（通常裝有斗齒）切削土壤并將土轉(zhuǎn)入斗內(nèi)，斗裝滿后提升、回轉(zhuǎn)至卸土位置進(jìn)行卸載，而后鏟斗再轉(zhuǎn)回進(jìn)行下一次挖掘。當(dāng)挖掘機(jī)挖完一段土后，機(jī)械移位，以便繼續(xù)工作。一、單斗液壓挖掘機(jī)當(dāng)前53頁，總共116頁。液壓挖掘機(jī)重量輕、行走速度快、機(jī)動(dòng)靈活、作業(yè)率高；售價(jià)低、投資少、更新快；傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、平穩(wěn)可靠；操作省力、工作環(huán)境好等，比機(jī)械挖掘機(jī)有更多的優(yōu)點(diǎn)。目前在露天開采中，已取代了中小型機(jī)械挖掘機(jī)。當(dāng)前54頁，總共116頁。二、單斗機(jī)械挖掘機(jī)

機(jī)械挖掘機(jī)，也稱電鏟，工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)效率高、操作費(fèi)用低。在液壓挖掘機(jī)、輪式裝載機(jī)迅猛發(fā)展的今天，大型電鏟仍為露天礦山的主要裝載設(shè)備。機(jī)械式單斗挖掘機(jī)是用一個(gè)鏟斗以間歇重復(fù)工作循環(huán)進(jìn)行工作的，即由挖掘、滿斗回轉(zhuǎn)、卸載，空斗回轉(zhuǎn)四個(gè)工序構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)。在作業(yè)過程中，由于斗桿可以伸縮，挖掘機(jī)是不移動(dòng)的，直到將將一次停機(jī)范圍內(nèi)的物料挖完，挖掘機(jī)才移動(dòng)到新的作業(yè)點(diǎn)。當(dāng)前55頁，總共116頁。國(guó)外挖掘機(jī)的發(fā)展以美國(guó)為最快。在美國(guó)，制造大型單斗機(jī)械挖掘機(jī)主要有三大廠商：P&H公司；比賽洛斯-伊利公司，簡(jiǎn)稱B-E公司；馬力昂（Mario）動(dòng)力鏟公司。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，目前已有十余個(gè)廠家生產(chǎn)單斗挖掘機(jī)，主要生產(chǎn)廠家是太原重型機(jī)械集團(tuán)有限公司、衡陽有色冶金機(jī)械廠、撫順挖掘機(jī)制造有限責(zé)任公司、杭州重型機(jī)械有限公司、四川邦立有限責(zé)任公司等。當(dāng)前56頁，總共116頁。1-動(dòng)臂；2-斗柄；3-鏟斗；4-推壓軸主要工作裝置的組成當(dāng)前57頁，總共116頁。三拉斗鏟拉斗鏟（英文名稱dragline，中文名稱亦有索斗鏟、拉鏟、鋼絲繩斗鏟等）屬于單斗挖掘機(jī)類，它是一種鏟斗與懸臂間用鋼絲繩撓性連接的用于特大型露天礦覆蓋物剝離或挖掘的單斗刨鏟式采裝設(shè)備。拉斗鏟的種類按驅(qū)動(dòng)動(dòng)力方式分有電力驅(qū)動(dòng)、柴油驅(qū)動(dòng)和柴油—電力混合驅(qū)動(dòng)等三種，現(xiàn)代大型拉斗鏟一般均采用電力驅(qū)動(dòng)；按行走裝置類型拉斗鏟可分為邁步式、履帶式和輪胎式三種，履帶式和輪胎式一般用于小斗容的拉斗鏟，而大型拉斗鏟由于自重量大，所以其行走方式一般采用邁步式。當(dāng)前58頁，總共116頁。拉斗鏟的主要特點(diǎn)是：斗容量大，最大可達(dá)168m3，懸臂長(zhǎng)，最長(zhǎng)可達(dá)160m，作業(yè)范圍大，功率及機(jī)重大，驅(qū)動(dòng)總功率最大可達(dá)37300kW，設(shè)備自重最大可達(dá)12200kg。當(dāng)前59頁，總共116頁。從機(jī)構(gòu)上劃分邁步式拉斗鏟可分為7個(gè)基本部分：底座、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升與牽引機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、鏟斗及其鋼絲繩和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、前端部件；拉斗鏟基本結(jié)構(gòu)：

2-支撐鋼絲繩；

3-提升鋼絲繩；

4-排放鋼絲繩；

5-鏟斗總成；6-懸臂；

7-中間支撐鋼絲繩；

8-三角結(jié)構(gòu)；9-A型托架；

10-安全鋼絲繩；

12-導(dǎo)纜孔；13-機(jī)房外罩；

14-牽引鋼絲繩；15-司機(jī)室；16-底座；18-行走靴；19-回轉(zhuǎn)平臺(tái)當(dāng)前60頁，總共116頁。四礦用大型自卸汽車礦用自卸汽車是在礦山或大型土建工地的專用道路上作短距離運(yùn)輸?shù)膶Ｓ米孕镀?，?jiǎn)稱礦用汽車。初期的礦用汽車與公路上行駛的自卸汽車并無很大區(qū)別，但隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的增加，為了提高汽車生產(chǎn)效率，礦用汽車逐步發(fā)展成具有自己的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、載重噸位顯著加大、需要專門設(shè)計(jì)的一類汽車。我國(guó)礦用汽車的使用主要集中在冶金、煤炭、化工、建材等露天礦山和水利、鐵路等大型土建工地。。當(dāng)前61頁，總共116頁。由于大型煤礦、銅礦以及油砂礦的規(guī)模在不斷增大，迫切需要更大型的礦用汽車。這也表明汽車大型化還會(huì)有新發(fā)展，有可能出現(xiàn)有效載重高達(dá)400t，500t，600t級(jí)的礦用汽車，有人甚至預(yù)測(cè)20年后，會(huì)出現(xiàn)有效載重高達(dá)1000t的礦用汽車。其布置方式可能還是雙軸6輪、單發(fā)動(dòng)機(jī)、電力或機(jī)械后驅(qū)動(dòng)；也有可能是雙軸8輪、前后驅(qū)動(dòng)的。這種汽車能否出現(xiàn)，要取決于礦山是否能發(fā)展到那么大。發(fā)展趨勢(shì)：

大型化、自動(dòng)化、智能化（無人駕駛）當(dāng)前62頁，總共116頁。五破碎機(jī)世界上移動(dòng)式破碎技術(shù)和設(shè)備的生產(chǎn)主要為前聯(lián)邦德國(guó)所壟斷，主要由Krupper、O&K和PHB三家公司控制，1988年初O&K兼并PHB以后市場(chǎng)大致為Krupper和O&K平分。大型露天礦山移動(dòng)式和半移動(dòng)式破碎機(jī)的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大，它已成為當(dāng)前露天礦山采運(yùn)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要特點(diǎn)。當(dāng)前63頁，總共116頁。采用工作面自移式破碎機(jī)可實(shí)現(xiàn)硬巖的連續(xù)運(yùn)輸，提高單斗挖掘機(jī)的生產(chǎn)效率和能力，降低運(yùn)輸成本。我國(guó)伊敏一號(hào)露天礦在二期擴(kuò)建改造中設(shè)計(jì)部分采用單斗—自移式破碎機(jī)—帶式輸送機(jī)半連續(xù)工藝。伊敏一號(hào)露天礦于1983年末開工建設(shè),建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)原煤1Mt/a，采用單斗—卡車工藝，1984年末達(dá)產(chǎn)；為滿足電廠用煤需要，露天礦一期規(guī)模由1Mt/a增加到5Mt/a，1998年5月建成投產(chǎn),2000年達(dá)到設(shè)計(jì)能力；2003年伊敏煤電公司決定進(jìn)行二期擴(kuò)建，露天礦年設(shè)計(jì)能力11.10Mt。伊敏一號(hào)露天礦引進(jìn)德國(guó)Krupper公司生產(chǎn)的破碎機(jī)組，系統(tǒng)由破碎機(jī)和兩臺(tái)轉(zhuǎn)載車組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3000t/h。

當(dāng)前64頁，總共116頁。第四章露天煤礦環(huán)境保護(hù)當(dāng)前65頁，總共116頁。第一節(jié)礦山生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響一、對(duì)土地的直接影響

主要表現(xiàn)為對(duì)土地的挖損、占?jí)?、塌陷。二、?duì)土地的間接影響

主要表現(xiàn)為：

1）土壤的酸化、鹽堿化和鹽漬化，因?yàn)樗輩^(qū)易形成封閉式湖泊、固體排棄物中有害元素與物質(zhì)析出造成的，越往深層表現(xiàn)越甚。

2）土地沙化和土壤貧瘠化。剝離物排棄使?jié)搶由惩帘砻婊?，其它輔助作業(yè)也可以使土地沙化。

3）水土流失。水土流失主要是由風(fēng)力和水力侵蝕造成的。當(dāng)前66頁，總共116頁。三、對(duì)景觀和植被的影響

1）所有挖損、占?jí)骸⑺莺推渌磺袑?duì)地表的人為擾動(dòng)，都會(huì)影響原有的自然景觀和生態(tài)植被；2）煤炭賦存的自然位置，使人們很難顧及地表自然景觀和生態(tài)植被；3）采礦對(duì)自然景觀和生態(tài)植被的影響有時(shí)是毀滅性的、不可逆的；4）采礦對(duì)空氣、土壤的污染，地下水域水土流失都會(huì)對(duì)自然景觀和生態(tài)植被造成不良影響。四、對(duì)永久性建筑與設(shè)施的影響不均勻沉降，地表開裂，巖層移動(dòng)或滑動(dòng)，泥石流與巖體崩塌等。

當(dāng)前67頁，總共116頁。五、噪聲與振動(dòng)噪聲與振動(dòng)源主要有以下類型：

1）空氣動(dòng)力源。如風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、跳汰機(jī)和風(fēng)閥等；

2）機(jī)械動(dòng)力源。如振動(dòng)篩、溜槽、各種采運(yùn)設(shè)備；

3）電磁動(dòng)力源。如電機(jī)、電焊機(jī)、電器設(shè)備等；

4）人工動(dòng)力源。如爆破、人力施工等。六、煙塵與粉塵及有害氣體

1）煙塵排放；

2）煤及煤矸石自燃產(chǎn)生的煙塵；

3）礦區(qū)粉塵；

4）煤層氣排放。當(dāng)前68頁，總共116頁。七、對(duì)地表水和地下水系的影響與地下水流失1）采場(chǎng)挖損面積多達(dá)十幾平方公里、采深多達(dá)800m，影響地表水系和地下水系，降低地下水位，地下水嚴(yán)重流失。2）排土場(chǎng)占地面積多達(dá)十幾平方公里、排棄高度達(dá)100m以上，影響地表水系和地下水系，抬高地下水位。3）采場(chǎng)內(nèi)泵站排水、采場(chǎng)內(nèi)和采場(chǎng)外鉆孔與巷道疏干排水，是地下水流失的主要方式；排水溝和防洪溝，改變地表水匯流與徑流系統(tǒng)。4）污染水系和水源。5）井工采煤對(duì)地下水的影響。6）井工采煤對(duì)地表水的影響。

當(dāng)前69頁，總共116頁。八、巖土邊坡的影響1）滑坡、塌陷、水土流失、泥石流等環(huán)境災(zāi)害，危及周邊地區(qū)的工業(yè)企業(yè)和居民建筑的安全。2）坑內(nèi)和外排土場(chǎng)排放的含煤矸石會(huì)形成大面積自燃，嚴(yán)重地污染周邊的大氣環(huán)境。3）排棄物及與煤相伴生的多種常見有害元素例如重金屬等通過地表水、地下水滲透，造成水質(zhì)污染。4）礦坑、排土場(chǎng)裸露的巖體、邊坡產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵及有害氣體，影響空氣質(zhì)量，危害市民健康，對(duì)生態(tài)環(huán)境相當(dāng)有害。5）露天煤礦中，巖土邊坡占有相當(dāng)大的比重，而且維護(hù)非常困難，常出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象，對(duì)安全生產(chǎn)的影響非常嚴(yán)重。6）露天與井工聯(lián)合開采。九、礦區(qū)“三廢”的排放：廢氣、廢水和廢渣。

當(dāng)前70頁，總共116頁。第二節(jié)露天煤礦環(huán)境保護(hù)基本方法與對(duì)策

一、露天煤礦生產(chǎn)與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境重建一體化露天煤礦生產(chǎn)與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境重建一體化，是指綜合運(yùn)用采礦工程和環(huán)境工程等相關(guān)專業(yè)知識(shí)與技術(shù)，對(duì)礦山工程和生態(tài)環(huán)境重建進(jìn)行統(tǒng)一的評(píng)價(jià)、規(guī)劃與設(shè)計(jì)，使得礦山工程與生態(tài)環(huán)境重建在工藝、工序和時(shí)空關(guān)系上協(xié)調(diào)發(fā)展的有序動(dòng)態(tài)過程。注意：露天煤礦生產(chǎn)與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境重建在評(píng)價(jià)、規(guī)劃與設(shè)計(jì)上的同步性，在工藝配置上的趨同性，在工序安排上的協(xié)調(diào)性，在時(shí)空關(guān)系上的前瞻性。當(dāng)前71頁，總共116頁。1）實(shí)現(xiàn)露天煤礦生產(chǎn)與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境重建一體化，是煤礦企業(yè)自身和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然要求與必然結(jié)果。2）煤炭能源的開發(fā)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，而土地資源，生態(tài)環(huán)境，又是人類賴以生存的最重要條件，在兩者必須同時(shí)兼?zhèn)涞那闆r下，其中最關(guān)鍵的問題是使被破壞的生態(tài)環(huán)境盡快恢復(fù)其生態(tài)功能，以促進(jìn)礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。3）改善工農(nóng)關(guān)系，緩解人多地少的矛盾。當(dāng)前72頁，總共116頁。二、露天煤礦生產(chǎn)與生態(tài)重建一體化

系統(tǒng)模型1、系統(tǒng)模型根據(jù)露天煤礦不同開采時(shí)期的特點(diǎn)，生產(chǎn)與生態(tài)重建一體化模型主要包括5個(gè)子模型。1)人口模型2)經(jīng)濟(jì)模型3)生態(tài)系統(tǒng)模型4)景觀模型5)基礎(chǔ)模型：由土壤性質(zhì)子模型、大氣環(huán)境污染子模型和水文地質(zhì)子模型組成。

當(dāng)前73頁，總共116頁。2、系統(tǒng)模型的優(yōu)化針對(duì)生態(tài)重建目標(biāo)變動(dòng)性的特點(diǎn)，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型優(yōu)化的次優(yōu)化理論和方法；針對(duì)目標(biāo)長(zhǎng)期性的特點(diǎn)，采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的系統(tǒng)思考原理，創(chuàng)立學(xué)習(xí)型組織，并利用共性結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)基型等模擬分析工具，創(chuàng)造出一個(gè)結(jié)構(gòu)和功能更加合理、協(xié)調(diào)和更富有活力，具有更加優(yōu)越的整體性與一體性的新系統(tǒng)針對(duì)系統(tǒng)振蕩性的特點(diǎn)，按照系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理，系統(tǒng)之宏觀行為源自其微觀結(jié)構(gòu)。為減少系統(tǒng)的振蕩行為，達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化的目的，對(duì)露天煤礦生態(tài)重建系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

當(dāng)前74頁，總共116頁。3、系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)前75頁，總共116頁。采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的因果關(guān)系描述露天礦生產(chǎn)與生態(tài)重建一體化系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)。其中人口的增加將使景觀模型中建筑住宅用地量增加，二者變化方向一致。人口增加將加大對(duì)糧食的需求，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)農(nóng)業(yè)用地量需求的增加，即人口與農(nóng)業(yè)用地量的變化方向一致(用“+”號(hào)表示)。工業(yè)用地量(開采量)的增加將加劇土壤的退化，降低土壤肥力，即工業(yè)用地量與土壤性質(zhì)改善的變化方向相反(用“-”號(hào)表示)。當(dāng)前76頁，總共116頁。三、露天礦剝離與土地復(fù)墾一體化作業(yè)優(yōu)化研究1、表土剝離與土地復(fù)墾一體化作業(yè)模式與參數(shù)設(shè)計(jì)待復(fù)墾土地所需表土量：其中：S為待復(fù)墾的土地面積，m2

；h為表土鋪設(shè)厚度，m。當(dāng)前77頁，總共116頁。采場(chǎng)表土采集厚度：其中：h2：為采場(chǎng)表土平均厚度，m；k：為表土損失系數(shù)，k=0.105～0.110；γ為表土的松散系數(shù)，γ=1.108～1.125；S1

：為采場(chǎng)當(dāng)前可供采集的表土面積，m2。復(fù)墾臺(tái)階最小工作平盤寬度組成B2：復(fù)墾臺(tái)階最小工作平盤寬度，m；c：安全距離，m；b：復(fù)墾設(shè)備作業(yè)寬度，m；β：復(fù)墾臺(tái)階坡面角，當(dāng)前78頁，總共116頁。2、表土資源流優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)：其中，Z為復(fù)墾作業(yè)費(fèi)用，萬元；C為卡車運(yùn)費(fèi)，元/(m3·km)；Lij為從i表土采集點(diǎn)(存土場(chǎng))到j(luò)復(fù)墾點(diǎn)(存土場(chǎng))的運(yùn)距，km；Xij為從i表土采集點(diǎn)(存土場(chǎng))到j(luò)復(fù)墾點(diǎn)(存土場(chǎng))的表土量，萬m3

；q為采裝表土的費(fèi)用，元/m3；p為表土的鋪設(shè)平場(chǎng)費(fèi)，元/m3

；d為堆存表土的費(fèi)用，元/m3；m

為表土采集點(diǎn)數(shù)；n

為復(fù)墾點(diǎn)數(shù)。當(dāng)前79頁，總共116頁。(1)采集點(diǎn)表土采集量約束采集點(diǎn)表土的采集量等于運(yùn)往復(fù)墾點(diǎn)的表土量，即其中，Bi

為i表土采集點(diǎn)采集的表土量，萬m3

式中，Aj為復(fù)墾點(diǎn)j所需要的表土量，萬m3

；B為存土場(chǎng)存土量，萬m3；Bm+1為需要從存土場(chǎng)采集的表土量，萬m3。當(dāng)前80頁，總共116頁。(2)復(fù)墾點(diǎn)表土鋪設(shè)量約束復(fù)墾點(diǎn)所需的表土量小于等于采集點(diǎn)運(yùn)往復(fù)墾點(diǎn)的表土量，即:式中，An+1為存土場(chǎng)所需要的表土量，萬m3。當(dāng)前81頁，總共116頁。(3)非負(fù)約束

Xij

≥0(i=1，2，…，m+1；j=1，2，…，n+1)

該模型是一個(gè)二維線性規(guī)劃模型，模型中存土場(chǎng)具有表土采集點(diǎn)和復(fù)墾點(diǎn)的二重性，當(dāng)i=m+1時(shí)存土場(chǎng)可視為虛擬采集點(diǎn)；當(dāng)j=n+1時(shí)存土場(chǎng)可視為虛擬復(fù)墾點(diǎn)。模型具有通用性，充分考慮了表土資源量充足與否的各種情況，并將存土場(chǎng)納入了表土資源的規(guī)劃之中。當(dāng)前82頁，總共116頁。第三節(jié)景觀生態(tài)評(píng)價(jià)方法一、景觀的分類及評(píng)價(jià)景觀分為自然景觀、經(jīng)營(yíng)景觀和人工景觀。自然景觀分為原始景觀和輕度人為活動(dòng)干擾的自然景觀。如某些自然保護(hù)區(qū)。經(jīng)營(yíng)景觀分為人工自然景觀和人工經(jīng)營(yíng)景觀，如農(nóng)耕景觀。人工景觀是一種自然界原先不存在的景觀，完全是人類活動(dòng)所創(chuàng)造。如礦山景觀等。景觀的宜人性主要評(píng)價(jià)適于人類生存，走向生態(tài)文明的人居環(huán)境，因子包括：景觀的通達(dá)性（位置、區(qū)位、交通條件易于到達(dá)）、生態(tài)的穩(wěn)定性、環(huán)境的清潔度（潔凈的大氣、水、土壤環(huán)境，）、空間的擁擠度（單位空間的建筑密度和人口密度）及景色優(yōu)美度（景觀美學(xué)質(zhì)量得度量，含文化特征，景觀視域，綠色覆蓋）。

當(dāng)前83頁，總共116頁。二、礦區(qū)景觀特點(diǎn)露天礦區(qū)的斑塊主要包括露天礦的采掘場(chǎng)、外排土場(chǎng)等礦山生產(chǎn)區(qū)及工業(yè)場(chǎng)地，如辦公樓、儲(chǔ)煤場(chǎng)、破碎站等。廊道主要為礦山運(yùn)輸?shù)缆?、供電線路、鐵路專用線等礦區(qū)線性工程，對(duì)于勝利露天礦區(qū)來說，其基質(zhì)是草地。露天開采和排土工程，不僅改變了原有地貌，而且加重了該地區(qū)的土壤侵蝕，對(duì)周邊居住點(diǎn)及草場(chǎng)存在潛在威脅?？赡軐?dǎo)致草原植被破壞，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降，動(dòng)、植物資源及種類減少。

當(dāng)前84頁，總共116頁。三、礦區(qū)景觀生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取的原則

1)系統(tǒng)全面性原則。既要對(duì)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和景觀等各方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，又要將它們協(xié)調(diào)起來，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；2)景觀生態(tài)原則。景觀生態(tài)評(píng)價(jià)是以景觀為研究對(duì)象，評(píng)選的指標(biāo)應(yīng)具有一定的景觀生態(tài)學(xué)特征；3)動(dòng)態(tài)性原則。大型露天煤礦開采的周期時(shí)間較長(zhǎng)，礦區(qū)景觀格局時(shí)空會(huì)不斷變化，評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)具有時(shí)間概念。4)相對(duì)獨(dú)立性原則。各指標(biāo)之間應(yīng)具有一定的相對(duì)獨(dú)立性，不能重復(fù)使用；5)可操作性原則。評(píng)價(jià)的關(guān)鍵在于評(píng)價(jià)方法是否可以操作，指標(biāo)最好能量化，資料可以容易獲取。當(dāng)前85頁，總共116頁。四、生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系當(dāng)前86頁，總共116頁。第五章智能礦山當(dāng)前87頁，總共116頁。目前，世界上出現(xiàn)的智能礦山管理系統(tǒng)，以MiningModularSystem公司所開發(fā)的Intellimine?為代表，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，為礦山的生產(chǎn)提供完整的解決方案。Intellimine?包括DISPATCH、ProVision高精度GPS系統(tǒng)、開放式報(bào)表系（FORMS）、Web報(bào)表以及最新的MasterLink（無線電通訊系統(tǒng)）。

智能礦山核心軟件是由許多標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化組成的實(shí)時(shí)多用戶計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)根據(jù)用戶實(shí)際需要可靈活的生成標(biāo)準(zhǔn)用戶軟件，滿足用戶的需求。

當(dāng)前88頁，總共116頁。1、卡車和電鏟的調(diào)度

當(dāng)前89頁，總共116頁。系統(tǒng)捕捉到所需的數(shù)據(jù)，然后通過線性規(guī)劃計(jì)算，使卡車的排隊(duì)時(shí)間和電鏟的待裝時(shí)間減少。這種設(shè)備利用率的提高是在考慮到混礦要求和生產(chǎn)限制條件的情況下實(shí)現(xiàn)的。通過統(tǒng)計(jì)挖掘速率，卡車停車到位時(shí)間，卡車排隊(duì)時(shí)間，和操作延誤時(shí)間，對(duì)造成延誤和效率損失的原因進(jìn)行分類和數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，開發(fā)有關(guān)增產(chǎn)的策略，解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，從而不斷提高生產(chǎn)率。當(dāng)前90頁，總共116頁。2、運(yùn)輸設(shè)備跟蹤虛擬信標(biāo)是IntelliMineGPS對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行跟蹤的基礎(chǔ)，IntelliMine在各呼叫點(diǎn)、裝載點(diǎn)、倉庫、破碎站、卸料點(diǎn)、車間、加油站，利用虛擬信標(biāo)對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行跟蹤。在IntelliMineGPS數(shù)據(jù)庫中，虛擬信標(biāo)是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)單元。數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)虛擬信標(biāo)都有與礦坑及礦圖位置相符的南北、東西方向坐標(biāo)。信標(biāo)是由ID代碼、和覆蓋半徑定義的。虛擬信標(biāo)同時(shí)存儲(chǔ)在機(jī)載計(jì)算機(jī)和主控計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，生產(chǎn)人員根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的改變可以創(chuàng)建、關(guān)閉、移動(dòng)、刪除一個(gè)信標(biāo)，通過無線電網(wǎng)絡(luò)對(duì)信標(biāo)進(jìn)行更新。當(dāng)前91頁，總共116頁。生產(chǎn)期間，安裝在移動(dòng)設(shè)備上的GPS接受器連續(xù)不斷的測(cè)定該設(shè)備的南北、東西方向的坐標(biāo)。利用環(huán)繞地球的GPS衛(wèi)星的定位功能和GPS地面基準(zhǔn)站偏差修正功能，將其定位精度控制在10m之內(nèi)（根據(jù)用戶需求）。當(dāng)某臺(tái)移動(dòng)設(shè)備的定位信息與GPS數(shù)據(jù)庫中的虛擬信標(biāo)進(jìn)行比較時(shí)（設(shè)備進(jìn)入到虛擬信標(biāo)的圓內(nèi)），移動(dòng)設(shè)備上的通訊處理器向中央處理器報(bào)告移動(dòng)設(shè)備是進(jìn)入還是離開該信標(biāo)。該位置信息以文本格式出現(xiàn)在IntelliMine?處理屏幕和礦坑圖型上。每臺(tái)移動(dòng)設(shè)備的GPS接收機(jī)每30s刷新設(shè)備位置。這些信息將被用于礦山圖形中，GPS位置歷史報(bào)告查詢和故障診斷。當(dāng)前92頁，總共116頁。3、GPS

覆蓋范圍由于大氣變化，利用GPS衛(wèi)星信號(hào)在計(jì)算GPS接收器天線位置時(shí)，容易使精度產(chǎn)生誤差，GPS地面基準(zhǔn)站負(fù)責(zé)測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)的誤差，使GPS系統(tǒng)在任何氣候條件下的保證精度在5～10m，這就足夠滿足對(duì)設(shè)備進(jìn)行跟蹤。地面基準(zhǔn)站安裝在固定地點(diǎn)，用于測(cè)量衛(wèi)星誤差。它是通過計(jì)算已經(jīng)確定的自身位置和衛(wèi)星所測(cè)量的位置之間的差異，發(fā)送出校正因數(shù)，為每個(gè)衛(wèi)星和運(yùn)輸車隊(duì)進(jìn)行差分校正。當(dāng)前93頁，總共116頁。4、IntelliMine?對(duì)卡車和電鏟

的實(shí)時(shí)調(diào)度

卡車和電鏟的實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)

當(dāng)前94頁，總共116頁。由于許多用戶使用多種不同的裝載設(shè)備和卡車，用戶通過使用自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)將會(huì)得到更多的收益，因此公共卸料點(diǎn)和公共運(yùn)輸路段的設(shè)置和使用，會(huì)給調(diào)度系統(tǒng)更多的調(diào)度機(jī)會(huì)，從而效率提高的會(huì)更多。IntelliMine?調(diào)度系統(tǒng)在優(yōu)化卡車任務(wù)分配時(shí)，使用多種強(qiáng)大的數(shù)學(xué)算法，其中包括，線性規(guī)劃(LP),動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DP)和最佳路徑選擇。IntelliMine?隨時(shí)監(jiān)視著每個(gè)運(yùn)輸周期中的每個(gè)環(huán)節(jié)，一旦在本班中某個(gè)運(yùn)輸周期環(huán)節(jié)出現(xiàn)了大的變化，那么，IntelliMine?會(huì)得到新的線性規(guī)劃計(jì)算結(jié)果，該運(yùn)算結(jié)果會(huì)被隨時(shí)用到當(dāng)前的任務(wù)分配的計(jì)算中去。將線性規(guī)劃計(jì)算的最佳運(yùn)輸流程圖和人工智能啟發(fā)式的調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合起來，即可得到最理想的任務(wù)指派結(jié)果。當(dāng)前95頁，總共116頁。5、

IntelliMine?系統(tǒng)對(duì)物料

搬運(yùn)的控制通過使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)，裝載設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備被實(shí)時(shí)地監(jiān)控著。結(jié)合使用礦體模型的信息，在每個(gè)采掘工作面的物料種類和開采區(qū)的數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)由采礦計(jì)劃部門輸入），還有卸載點(diǎn)的物料種類，那么，使用先進(jìn)的IntelliMine?軟件可以跟蹤，控制和協(xié)調(diào)物料的搬運(yùn)。每臺(tái)裝載設(shè)備都通過GPS系統(tǒng)與采礦區(qū)的位置聯(lián)系在一起。當(dāng)卡車的車斗升起時(shí)，卸載點(diǎn)的位置會(huì)被識(shí)別出來。物料從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的移動(dòng)的每個(gè)過程都被準(zhǔn)確地跟蹤并報(bào)告出來，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度的提高對(duì)礦物資源的利用率。當(dāng)前96頁，總共116頁?？ㄜ囋诿總€(gè)裝載點(diǎn)的位置和所裝載的物料種類都被記錄下來，包括：礦坑名稱、臺(tái)階編號(hào)、物料種類、礦石成分或采區(qū)編號(hào)、和所知道的一切有關(guān)物料的屬性（品質(zhì)參數(shù)、雜質(zhì)含量和可磨性指數(shù)，等等）。每個(gè)采區(qū)或物料的種類在系統(tǒng)中已有被指定的運(yùn)往地點(diǎn)（與短期計(jì)劃相接口）。如果某輛卡車偏離了駛向規(guī)定的卸載點(diǎn)的路線，那末系統(tǒng)中會(huì)顯示出異常情況，需要操作人員和調(diào)度員做出反應(yīng)并糾正錯(cuò)誤的行駛路線。當(dāng)前97頁，總共116頁。6IntelliMine?卡車加油的最優(yōu)控制通過最佳時(shí)機(jī)卡車去加油可提高生產(chǎn)率。模塊公司的調(diào)度系統(tǒng)還可以在裝載設(shè)備加油時(shí)，自動(dòng)分配到該裝載設(shè)備裝車的卡車進(jìn)行其他的工作。當(dāng)裝載設(shè)備的操作人員通過設(shè)備上安裝的模塊公司的觸摸屏輸入加油指令時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地開始安排該裝載設(shè)備的卡車到其他正在工作的電鏟去裝車。本系統(tǒng)會(huì)按照此項(xiàng)事件的默認(rèn)延時(shí)時(shí)間（例如：20min）安排該裝載設(shè)備加油，在該裝載設(shè)備可進(jìn)行工作時(shí)本系統(tǒng)會(huì)將卡車分配回該裝載設(shè)備。當(dāng)前98頁，總共116頁。

運(yùn)輸車輛近距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能是當(dāng)一臺(tái)車輛與另一臺(tái)車相距一定距離時(shí)向駕駛員發(fā)出報(bào)警，提醒駕駛員注意，防止事故發(fā)生。這一特殊功能特別適用那些由于各種原因使駕駛員的能見度減弱區(qū)域。例如，車輛到達(dá)坡頂，或在礦坑底部，或者是在倉庫周圍工作。

當(dāng)裝載設(shè)備加油時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)也會(huì)利用此機(jī)會(huì)尋找需要加油的卡車。因?yàn)楫?dāng)時(shí)裝載設(shè)備數(shù)目下降，本系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為當(dāng)前的卡車數(shù)已超出目前礦山生產(chǎn)所需的卡車數(shù)，那末調(diào)度系統(tǒng)會(huì)分派油箱內(nèi)剩余燃料低于所設(shè)定的初級(jí)極限的卡車去加油（如：25%）。7、運(yùn)輸車輛近距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)前99頁，總共116頁。8、系統(tǒng)硬件智能礦山車載設(shè)備硬件包括：卡車、電鏟和其它移動(dòng)設(shè)備的車載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(FCS)，GPS衛(wèi)星接收器，數(shù)據(jù)無線電通訊設(shè)備也是智能礦山車載設(shè)備中一個(gè)完整的硬件部分。數(shù)據(jù)包路由程序(PRP)處理本機(jī)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)多種執(zhí)行程序之間的路由信息。PRP還將決定那種媒體用于信息的傳遞(如:局部環(huán)路或數(shù)據(jù)無線電通訊網(wǎng)絡(luò))。FCS由兩個(gè)主要部件組成:圖形控制臺(tái)(GC)和移動(dòng)主機(jī)(Hub)是組成該系統(tǒng)的兩個(gè)核心部件。當(dāng)前100頁，總共116頁。第六章邊坡穩(wěn)定當(dāng)前101頁，總共116頁。現(xiàn)代各種礦山工程設(shè)計(jì)中，邊坡穩(wěn)定的研究占有相當(dāng)重要的位置，一方面，設(shè)計(jì)找尋最優(yōu)邊坡角可以產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益，不至于過于剝離上部廢棄巖土，或者盡可能多的采出有用礦物；另一方面，研究邊坡穩(wěn)定性可以為后續(xù)邊坡支護(hù)工作提供理論、技術(shù)支撐，不至于造成經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)或者是防護(hù)不夠。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，邊坡穩(wěn)定性分析方法的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是，我們還要清晰地認(rèn)識(shí)到，對(duì)于邊坡破壞機(jī)理，滑坡預(yù)報(bào)理論等方面認(rèn)識(shí)還很不夠，而邊坡穩(wěn)定性研究方法則在很大程度上受制于邊坡理論的發(fā)展。當(dāng)前102頁，總共116頁。1、進(jìn)一步發(fā)展完善的傳統(tǒng)方法傳統(tǒng)方法主要是指確定性方法，它是以穩(wěn)定系數(shù)（安全系數(shù)）為基礎(chǔ)，認(rèn)為所承受的抗滑力與下滑力之比，大于某個(gè)預(yù)先設(shè)定的邊界值認(rèn)為穩(wěn)定（安全），否則就認(rèn)為存在滑坡可能。傳統(tǒng)方法中應(yīng)用最為廣泛的又當(dāng)屬經(jīng)典的極限平衡法。它以條分法為基礎(chǔ)，將可能滑動(dòng)塊體分為多個(gè)條塊，分析各條塊所受的各種下滑力和抗滑力，用條塊上的全部抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比來定義巖體邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。該方法具有概念清楚，假設(shè)基本合理，算式簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度快等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)對(duì)平衡方程組增設(shè)的邊界條件不同及考慮的因素不同，極限平衡法又分為如下幾種方法。當(dāng)前103頁，總共116頁。1)瑞典條分法。2)Bishop法。3)簡(jiǎn)布（Janbu）法4)其它極限平衡計(jì)算方法。斯賓塞法(Spencer)、摩根斯坦(Morgenstern)—普賴斯(Price)法、薩爾瑪法(Sarma)以及不平衡推力傳遞法都屬于極限平衡計(jì)算法。這些方法以極限平衡理論為基礎(chǔ)，通過力的平衡條件來分析邊坡穩(wěn)定性，沒有考慮材料應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，所得安全系數(shù)只是假定滑裂面上的平均安全度，求出的條間力和滑條底部反力也不是產(chǎn)生滑動(dòng)變形時(shí)真實(shí)存在的力，故均有待改進(jìn)。當(dāng)前104頁，總共116頁。2、塑性極限分析法1952年，杜拉克(Druck)和普拉格(Prager)提出塑性極限分析法，其最大優(yōu)點(diǎn)是考慮了材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，并利用極限狀態(tài)時(shí)自重和外荷載所做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功為條件，結(jié)合塑性極限分析的上、下限定理求得邊坡極限荷載與安全系數(shù)。這一理論使長(zhǎng)期以來?xiàng)l分法研究在假定多余未知函數(shù)方面存在的隨意性問題得到了較好的解決。但是塑性極限分析法無法考慮土體的實(shí)際非線性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，更無法分析穩(wěn)定性隨變形而發(fā)展的實(shí)際情況，所以應(yīng)用起來還是有一定局限性。當(dāng)前105頁，總共116頁。3、人工智能法人工智能方法一般都是指遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、專家系統(tǒng)等，與傳統(tǒng)方法相比，這些方法具有相對(duì)較好的非線性映射、自組織、自適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，從而巧妙地避開了求解函數(shù)梯度的障礙，轉(zhuǎn)而使用概率尋優(yōu)，從而在解決局部或全局最優(yōu)問題有著更高的效率，適合于求解優(yōu)化問題，這些方法在近一段時(shí)間以來得到了快速發(fā)展。遺傳進(jìn)化算法由美國(guó)J.H.Huang教授首先提出，這種算法模擬生物進(jìn)化步驟，將復(fù)制、雜交、變異、競(jìng)爭(zhēng)和選擇等概念引入到算法中。

當(dāng)前106頁，總共116頁。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在于利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶功能，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的領(lǐng)域知識(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。在邊坡工程