第16章露天礦床開拓

1、采礦學(xué)教學(xué)課件,——金屬礦床露天開采,露天開采,緒論礦床品位與儲量計(jì)算巖石的力學(xué)性質(zhì)及分級最終開采境界的確定露天開采程序露天礦生產(chǎn)計(jì)劃露天礦床開拓露天開采的生產(chǎn)工序礦山技術(shù)經(jīng)濟(jì),第十七章 露天礦床開拓,概述公路運(yùn)輸開拓鐵路運(yùn)輸開拓聯(lián)合運(yùn)輸開拓,露天礦床開拓即是建立地面與露天礦場內(nèi)各工作水平以及各工作水平之間的礦巖運(yùn)輸通道，以保證露天礦場的生產(chǎn)運(yùn)輸，及時(shí)準(zhǔn)備出新水平。,1　概述,露天礦床開拓所涉及的對象是運(yùn)輸設(shè)備與運(yùn)

2、輸通道。研究的內(nèi)容是針對所選定的運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸形式，確定整個(gè)礦床開采過程中運(yùn)輸坑線的布置形式，以建立起開發(fā)礦床所必需的運(yùn)輸線路，確保礦山工程的合理性。礦床開拓設(shè)計(jì)是露天開采設(shè)計(jì)中帶有全局性的大問題，它一方面受露天開采境界的影響，另一方面它影響著基建工程量、基建投資和基建時(shí)間，影響著礦山生產(chǎn)能力、礦石損失和貧化、生產(chǎn)的可靠性與均衡性以及生產(chǎn)成本。開拓系統(tǒng)一旦形成，若再想改造，則會嚴(yán)重地影響生產(chǎn)，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。,1　概述,開拓方

3、案設(shè)計(jì)原則 開拓方案設(shè)計(jì)的影響因素 礦床的露天開拓方法,1.1 開拓方案設(shè)計(jì)原則,開拓方案設(shè)計(jì)應(yīng)從礦床賦存的自然條件出發(fā)，結(jié)合所選擇的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)以及礦床開采程序合理地選擇開拓方案，使之能夠確保設(shè)計(jì)的礦山建設(shè)速度，滿足設(shè)計(jì)的礦石產(chǎn)量和質(zhì)量要求；力爭早投產(chǎn)、快達(dá)產(chǎn)、基建投資少、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)低；盡可能采用先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，以提高生產(chǎn)的可靠性與生產(chǎn)效率。,1.2 開拓方案設(shè)計(jì)的影響因素,礦床賦存的自然條件。這是擬定可行開拓方案的主導(dǎo)因素。

4、 開采技術(shù)條件：包括露天開采境界的尺寸、生產(chǎn)規(guī)模、工藝設(shè) 備類型、礦床開采程序、礦區(qū)總平面布局形態(tài)等。經(jīng)濟(jì)因素：包括國家有關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策，設(shè)備的供給條件、 礦山建設(shè)速度及礦石產(chǎn)量的要求、礦山開采年限等。,1.3 礦床的露天開拓方法,依據(jù)所選取的運(yùn)輸設(shè)備，露天開拓方法可歸為以下幾種：公路運(yùn)輸開拓；鐵路運(yùn)輸開拓；聯(lián)合運(yùn)輸開拓，其中有以下幾種聯(lián)合形式：,公路--鐵路聯(lián)合開拓；公路(鐵路)--破碎站--膠帶輸送機(jī)聯(lián)合開拓(簡稱膠

5、帶運(yùn)輸開拓)；公路(鐵路)--箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開拓(簡稱箕斗運(yùn)輸開拓)；公路(鐵路)--平硐溜井聯(lián)合運(yùn)輸開拓(簡稱平硐溜井開拓) 。,2　公路運(yùn)輸開拓,公路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià) 公路運(yùn)輸開拓的坑線布置 汽車運(yùn)輸開拓的合理運(yùn)距與合理開采深度,2.1 公路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià),汽車運(yùn)輸開拓坑線形式較為簡單，開拓坑線展線較短，對地形的適應(yīng)能力強(qiáng)；公路運(yùn)輸還可多設(shè)出入口進(jìn)行分散運(yùn)輸和分散排土，便于采用移動(dòng)坑線開拓，有利于強(qiáng)化開采，提高露天礦的

6、生產(chǎn)能力。,2.2 公路運(yùn)輸開拓的坑線布置,公路運(yùn)輸開拓的坑線布置形式，除可依據(jù)露天礦的地形條件、采場平面尺寸和開采深度適宜地選擇：折返式、螺旋式、折返與螺旋式聯(lián)合布線形式外，還可以采用地下斜坡道開拓形式。,2.3 汽車運(yùn)輸開拓的合理運(yùn)距與合理開采深度,隨著礦床開采深度的增加，礦巖的運(yùn)距顯著增大，汽車臺班運(yùn)輸能力逐漸降低，運(yùn)輸費(fèi)增大。合理運(yùn)距即是在該運(yùn)距范圍內(nèi)，開采礦石的總成本與上繳的利稅總和不大于礦石的銷售價(jià)格，保證正效益開

7、采。合理運(yùn)距是一個(gè)經(jīng)濟(jì)概念。采用普通載重自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，其合理運(yùn)距約為 3km；采用大型電動(dòng)輪自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，合理運(yùn)距可達(dá)到5~6km?？紤]到凹陷露天礦重載汽車上坡運(yùn)行和至卸載點(diǎn)的地面距離，在合理運(yùn)距范圍內(nèi)可折算出汽車運(yùn)輸開拓的合理開采深度。當(dāng)采用載重量為80~120 t的電動(dòng)輪汽車時(shí)，合理開采深度一般在200~300 m。,3　鐵路運(yùn)輸開拓,鐵路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià) 鐵路運(yùn)輸開拓的坑線布置 鐵路運(yùn)輸開拓的合理開采深度,3.1 鐵

8、路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià),噸公里運(yùn)輸費(fèi)低，約為汽車運(yùn)輸?shù)?/4~1/3；運(yùn)輸能力大，運(yùn)輸設(shè)備堅(jiān)固耐用；開拓線路較為復(fù)雜，開拓展線比汽車運(yùn)輸長，因而使掘溝工程量和露天邊幫的附加剝巖量增加，新水平準(zhǔn)備時(shí)間較長。,3.2 鐵路運(yùn)輸開拓的坑線布置,鐵路運(yùn)輸開拓多采用固定式坑線，多采用折返式、直進(jìn)－折返式、螺旋式及折返－螺旋式等形式。直進(jìn)式坑線開拓是最理想的開拓形式，但只能適用于開采深度淺、采場走向很大的露天礦；對于其他形式的露天礦多采用直進(jìn)

9、式與折返式相結(jié)合的坑線開拓形式，也可稱之為多水平折返式。折返站是折返坑線的組成部分，供列車換向和會讓之用。,3.3 鐵路運(yùn)輸開拓的合理開采深度,鐵路運(yùn)輸多為折返坑線開拓，隨著礦床開采深度的下降，列車在折返站因停車和換向而使運(yùn)行周期增加，尤其開采深度大時(shí)，因運(yùn)行周期長而使運(yùn)輸效率明顯下降；只有當(dāng)?shù)V床埋藏較淺，平面尺寸較大的凹陷露天礦或者在開采深度較大的凹陷露天礦的上部及其礦床走向長、高差相差較小的山坡露天礦，采用鐵路運(yùn)輸開拓可取得良好

10、的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果；對于凹陷露天礦，單一鐵路運(yùn)輸開拓的經(jīng)濟(jì)合理開采深度為120-150m，在地表上下可達(dá)到300~350m。,4　聯(lián)合運(yùn)輸開拓,概述鐵路--公路聯(lián)合運(yùn)輸開拓 公路(鐵路)--破碎站--膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開拓(膠帶運(yùn)輸開拓） 公路(鐵路)--箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開拓 公路(鐵路)--溜井平硐聯(lián)合開拓,4.1 概述,鐵路運(yùn)輸開拓及其生產(chǎn)工藝所固有的缺點(diǎn)，使其合理的開采深度比較小。汽車運(yùn)輸受到合理運(yùn)距的限制，而且隨著開采深度的下降

11、，運(yùn)輸效率降低、運(yùn)營費(fèi)增加，重車長距離上坡運(yùn)輸，使汽車的使用壽命縮短，故其適用的合理深度也受到限制。露天礦的生產(chǎn)實(shí)際上經(jīng)常采用各種形式的聯(lián)合運(yùn)輸開拓方式。,4.2 鐵路--公路聯(lián)合運(yùn)輸開拓,采用公路--鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開拓的經(jīng)濟(jì)效益比單一鐵路運(yùn)輸開拓可提高13~16% ，挖掘機(jī)效率可提高20~25％，從而提高了綜合開采強(qiáng)度； 公路--鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開拓時(shí)，轉(zhuǎn)載站是中間環(huán)節(jié)，一般是采用轉(zhuǎn)載平臺、礦倉和中間堆場三種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)載。,4.3 公路

12、(鐵路)--破碎站--膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開拓(膠帶運(yùn)輸開拓）,膠帶運(yùn)輸開拓是近年來發(fā)展起來的一種高效率、連續(xù)、半連續(xù)運(yùn)輸?shù)拈_拓方式，并成為大型露天礦開采的一種發(fā)展趨勢。該開拓方式是借助設(shè)在露天采場內(nèi)或者露天開采境界外的帶式輸送機(jī)把礦巖從露天采場運(yùn)出。采場內(nèi)主要采用汽車運(yùn)輸，對于原為鐵路運(yùn)輸開拓的露天礦，也可以用鐵路運(yùn)輸向破碎站運(yùn)送礦石，并逐步向公路--破碎站--帶式輸送機(jī)運(yùn)輸開拓過渡。,露天礦破碎站的示意圖,4 ? 吊車；,5 ? 旋回

13、破碎機(jī),3 ? 液壓操縱臺；,1 ? 礦(巖)緩沖墊層；,2 ? 操縱臺；,旋回式破碎機(jī)破碎系統(tǒng)示意圖,公路-破碎站-帶式輸送機(jī)塹溝開拓系統(tǒng),公路-半固定破碎站-帶式輸送機(jī)斜井開拓系統(tǒng)示意圖,4 ? 礦石破碎站,2 ? 礦石膠帶輸送斜井；,1? 巖石膠帶輸送斜井；,3 ? 巖石破碎站；,隨著開采深度的下降，破碎站每隔3－5個(gè)臺階移設(shè)一次。其合理的移設(shè)步距也可按公式確定。H＝C/（(c1-c2)γS）,移動(dòng)式破碎站?膠帶運(yùn)輸開拓方式示意圖

14、,膠帶運(yùn)輸機(jī)在工作面的布置方式示意圖,a ? 工作線較長時(shí)；,b ? 工作線較短時(shí)；,4 ? 轉(zhuǎn)載點(diǎn)；,3 ? 橋式膠帶運(yùn)輸機(jī)；,1 ? 爆堆；,2 ? 移動(dòng)式破碎機(jī)；,7 ? 可回轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸機(jī),6 ? 挖掘機(jī)；,5 ? 工作面膠帶運(yùn)輸機(jī)；,膠帶運(yùn)輸開拓的評價(jià),膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力大，升坡能力大，可達(dá)到16。~18。，運(yùn)輸線路距離短，約為汽車運(yùn)距的1/4~1/5，鐵路運(yùn)距的1/10~1/5，因而開拓坑線基建工程量??；運(yùn)輸成本低，運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)

15、化程度高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。由于膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中需設(shè)置破碎站，破碎站的建設(shè)費(fèi)用高；采用移動(dòng)式破碎站時(shí)，破碎站的移設(shè)工作復(fù)雜；當(dāng)運(yùn)送硬度大的礦巖時(shí)，膠帶的磨損大；敞露式的膠帶運(yùn)輸機(jī)易受到惡劣氣候條件的損害，因而增大了設(shè)備的維護(hù)量與維護(hù)費(fèi)用。,4.4 公路(鐵路)--箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開拓,此開拓方法以箕斗為主要的運(yùn)輸容器，整個(gè)開拓系統(tǒng)包括礦巖轉(zhuǎn)載站、箕斗斜坡道、地面卸載站和提升機(jī)裝置等。其采場內(nèi)部需用汽車或鐵路與斜坡箕斗建立起運(yùn)輸聯(lián)系。采場內(nèi)采剝下

16、的礦巖用汽車或其它運(yùn)輸設(shè)備將其運(yùn)至轉(zhuǎn)載站裝入箕斗，提升（對于深凹露天礦）或下放（對于山坡露天礦）至地面卸載點(diǎn)卸載，再裝入地面運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至破碎站或廢石場。,凹陷露天礦斜坡箕斗開拓系統(tǒng),斜坡溝道位置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則,必須保證斜坡溝道所在位置處的巖石穩(wěn)定，深凹露天礦一般設(shè)在非工作幫或境界的端幫上，山坡露天礦宜設(shè)在采礦場境界之外；應(yīng)盡量減少斜坡溝道與采場內(nèi)其它運(yùn)輸線路及管線的交叉點(diǎn)。凹陷 露天礦中，箕斗溝道穿過非工作幫上的所有臺階，切斷了

17、各臺階水平的聯(lián)系，為建立運(yùn)輸聯(lián)系和向箕斗裝載，需設(shè)轉(zhuǎn)載棧橋；為減少運(yùn)營費(fèi)，選擇地面卸載時(shí)，應(yīng)使地面卸載站與選礦廠或廢石 場之間的礦巖運(yùn)距最短。,斜坡箕斗開拓方式的評價(jià),優(yōu)點(diǎn)：能以最短的距離克服較大的高差，使運(yùn)輸周期大大縮短；投資少、建設(shè)快、經(jīng)營費(fèi)低；箕斗系統(tǒng)設(shè)備簡單，便于制造和維修。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)載站的結(jié)構(gòu)龐大，移設(shè)復(fù)雜；礦巖需幾次裝載，管理工作也比較復(fù)雜；大型礦山的礦巖塊度往往較大，使箕斗受到的沖擊嚴(yán)重，因箕斗的維修頻繁而影響生產(chǎn)，這

18、是斜坡箕斗開拓在大型露天礦山中應(yīng)用不多的根本原因。,4.5 公路(鐵路)--溜井平硐聯(lián)合開拓,此種聯(lián)合開拓方式通過開拓溜井與平硐來建立露天采礦場與地面之間的運(yùn)輸通道與運(yùn)輸聯(lián)系適用于地形復(fù)雜、礦床地面高差大的山坡露天礦,溜井平硐開拓系統(tǒng),5 ? 地形等高線；,4 ? 露天開采境界；,3 ? 公路；,2 ? 溜井；,1 ? 平硐；,溜井位置的選擇,應(yīng)根據(jù)礦床的埋藏地點(diǎn)，以采場和平硐的運(yùn)輸功最小、平硐長度小以及平硐口至選礦廠的距離最短為原則

19、；溜井應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖層中，應(yīng)避開斷層的破碎帶使溜井系統(tǒng)位于地質(zhì)條件好的地層中；平硐的頂板至采場的最終底部開采標(biāo)高應(yīng)保持最小安全距離，一般不能小于20m；需開拓的溜井?dāng)?shù)目應(yīng)根據(jù)礦山的礦石年生產(chǎn)能力和溜井的年生產(chǎn)能力來確定。,設(shè)有溜槽的溜井平硐示意圖,4 ? 平硐；,3 ? 溜井；,2 ? 溜槽；,1 ? 卸礦平臺；,溜井平硐開拓的評價(jià),此種開拓方式利用地形高差自重放礦，系統(tǒng)的運(yùn)營費(fèi)低；縮短了運(yùn)輸距離，減少了運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量，提高了