《金属矿露天开采》PPT课件.ppt
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1、采矿学教学课件金属矿床露天开采金属矿床露天开采露天开采l绪论l矿床品位与储量计算l岩石的力学性质及分级l最终开采境界的确定l露天开采程序l露天矿生产计划l露天矿床开拓l露天开采工艺l矿山技术经济第十五章露天开采程序1概述2台阶几何要素3掘沟4台阶的推进方式5采场扩延过程与布线方式6帮坡形式与帮坡角7生产剥采比8分期开采1 概述 最终开采境界最终开采境界是在当前的技术经济条件下对可采储量的圈定,也是对开采终了时采场几何形态的预估。如何采出最终境界内的矿石和岩石则是露天露天开采开采程序程序问题。露天开采是从地表开始逐层向下进行的,每一水平分层称为一个台阶。露天采场平面投影与剖面示意图-12m0m1
2、2m24m36m48m48m-12m0m12m24m36m封闭圈48m36m24m0m12m2 台阶几何要素台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成。台阶几何要素:l台阶坡面角,是岩体稳定性的函数;l台阶高度,受生产规模生产规模、采装设备、采装设备、开采的选别性影响;选别性影响;l台阶宽度,W=Wc(爆破带宽度)+Ws(安全平台宽度)。台阶几何要素WWAHHA200m200m176m176m188m188m台阶坡面坡顶线A-A坡顶面坡底线台阶坡面坡底面台阶三要素:W台阶宽度H台阶高度台阶坡面角台阶立体图台阶立体图3 掘沟掘掘沟沟是新台阶开采的开始,一般分为两阶段进行:首先挖掘出出入入沟沟,以建立起上
3、下两个台阶水平的运输联系;然后开掘段段沟沟,为新台阶的开采推进提供初始作业空间。出入沟参数:l出入沟的坡度出入沟的坡度,取决于汽车的爬坡能力和运输安全要求;l最小沟底宽度最小沟底宽度WDmin,是满足采运设备基本作业空间要求的沟底宽度,其值取决于电铲的作业技术规格、采装方式与汽车的调车方式。出入沟与段沟示意图152m140m出入沟段沟164m3.1 山坡露天矿掘沟在许多矿山,最终开采境界范围内的地表是山坡或山包,随着开采的进行,矿山由上部的山坡露天矿逐步转为深凹露天矿。采场由山坡转为深凹的水平成为封闭水平,即在该水平上采场形成封闭圈封闭圈。在山坡地带的开采也是分台阶逐层向下进行的。与深凹露天矿
4、开采不同的是不需要在平地向下掘沟以达到下一水平,只需在山坡适当位置拉开初始工作面就可以进行新的台阶的推进。习惯上将“初始工作面的拉开”也称之为掘沟。山坡上掘出的“沟”是仅在指向山坡的一面有沟壁的单壁沟单壁沟。封闭圈H最终境界矿体封闭圈单壁沟推土机开掘单壁沟WDGeT电铲开掘单壁沟WD=G+T+eG为电铲站立水平挖掘半径;T为电铲回转中心到履带外缘距离;e为电铲履带外缘到单壁沟外缘的安全距离。3.2 深凹露天矿掘沟不同的掘沟方式下,所需要的不同的掘沟方式下,所需要的WDmin:3.2.1 沟外调头中线采装沟外调头中线采装,WDmin2G3.2.2 沟外调头双侧交替采装沟外调头双侧交替采装,WDm
5、inGK3.2.3 沟内折返调车沟内折返调车,WDminRLd/22e3.2.4 沟内环行调车沟内环行调车,WDmin2Rd2e3.2.1 沟外调头中线采装WDmin2G沟外调头中线采装平面图GGBWDmin=2GG电铲站立水平挖掘半径;B电铲最大卸载高度处的卸载半径。3.2.2 沟外调头双侧交替采装WDminGK沟外调头双侧交替采装平面图KGBBGKWDmin=G+KG电铲站立水平挖掘半径;K电铲尾部回转半径;B电铲最大卸载高度处的卸载半径。3.2.3 沟内折返调车WDminRLd/22e沟内折返调车平面图leedRRWDmin=RLd/22eR汽车最小转弯半径;L汽车车身长度;d汽车车身宽
6、度;e汽车距沟壁的安全距离。3.2.4 沟内环形调车WDmin2Rd2e沟内环形调车平面图leeddRRWDmin=2Rd2eR汽车最小转弯半径;d汽车车身宽度;e汽车距沟壁的安全距离。3.2.5 不同掘沟方式的WDmin比较采用Weboo-120c(109t)汽车,;3电铲,站立水平最大挖掘半径,尾部回转半径,最大卸载高度处的卸载半径。计算得:沟外调头中线采装:沟外调头中线采装:WDmin;沟外调头双侧交替采装沟外调头双侧交替采装:WDminG;沟内折返调车沟内折返调车:WDminRLd/22e=30m;沟内环行调车沟内环行调车:WDmin2Rd2e=34m(最大)作业l绘图说明台阶的几何要
7、素,并论述影响各几何要素的主要因素。l绘制一采场平面图。已知:台阶高度12m,台阶坡面角70,安全平台宽度6m,出入沟宽24m,出入沟坡度为8%。要求至少画出两个工作台阶,两个非工作台阶。l一个露天矿山选用4m3的电铲,试确定不同掘沟方式下的最小沟底宽度。(提示:查采矿设计手册,先确定出与之匹配的汽车型号)4 台阶推进方式4.1采掘方式及工作平盘参数4.1.1垂直采掘4.1.2平行采掘4.1.3采区宽度与采掘带宽度4.1.4最小工作平盘宽度4.2工作线布置方式4.2.1纵向布置4.2.2横向布置4.2.3扇形布置4.1.1 采掘方式垂直采掘垂直采掘时电铲的采掘方向垂直于台阶工作线走向(即采区走
8、向)、与台阶推进方向相平行。垂直采掘时,若采用双点装车,电铲的装载回转角度小(10110之间,平均为60左右),装载效率高;缺点是汽车在电铲周围调车对位需要较大的空间,要求较宽的工作平盘。当采掘到电铲回转中心位于采掘前的台阶坡底线时,电铲沿工作线移动到下一个位置,开始下一轮采掘。垂直采掘平面图采掘方向下一轮采掘位置工作线采区宽度台阶推进方向一次采掘深度(即采掘带宽度A)为电铲站立水平挖掘半径(G),沿工作线一次采掘长度为2G。4.1.2 采掘方式平行采掘平行采掘时电铲的采掘方向平行于台阶工作线走向(即采区走向)、与台阶推进方向相垂直。根据汽车的调头与行驶方式(统称为供车方式),平行采掘可进一步
9、细分为许多不同的类型。单向行车不调头和双向行车折返调车是两种有代表性的供车方式。4.1.2.1a 单向行车不调头 4.1.2.1b 单向行车不调头B台阶推进方向工作平盘宽度采掘方向安全挡墙优点:优点:优点:优点:调车简单,工作平盘只需设单车道。缺点:缺点:缺点:缺点:电铲回转角度大,需双出入沟,增加了掘沟工作量。4.1.2.2a 双向行车折返调车(单点装车)双向行车折返调车(单点装车)4.1.2.2b 双向行车折返调车(单点装车)双向行车折返调车(单点装车)工作平盘宽度安全挡墙台阶推进方向采掘方向B优点:需要一个出入沟。优点:需要一个出入沟。优点:需要一个出入沟。优点:需要一个出入沟。缺点:需
10、要双车道;汽车调车时,电铲等待;电铲装车时,下一缺点:需要双车道;汽车调车时,电铲等待;电铲装车时,下一缺点:需要双车道;汽车调车时,电铲等待;电铲装车时,下一缺点:需要双车道;汽车调车时,电铲等待;电铲装车时,下一辆车处于等待状态。辆车处于等待状态。辆车处于等待状态。辆车处于等待状态。4.1.2.3a 双向行车折返调车(双点装车)双向行车折返调车(双点装车)4.1.2.3b 双向行车折返调车(双点装车)双向行车折返调车(双点装车)安全挡墙台阶推进方向工作平盘宽度采掘方向BB12汽车1正在装车优点:减少了等等时间,车和铲的作业率得到提高。优点:减少了等等时间,车和铲的作业率得到提高。优点:减少
11、了等等时间,车和铲的作业率得到提高。优点:减少了等等时间,车和铲的作业率得到提高。缺点:工作平盘宽度增加。缺点:工作平盘宽度增加。缺点:工作平盘宽度增加。缺点:工作平盘宽度增加。4.1.2.4a 单向行车折返调车单向行车折返调车(双点装车双点装车)4.1.2.4b 单向行车折返调车单向行车折返调车(双点装车双点装车)优点:优点:优点:优点:工作平盘只需设单车道。缺点:缺点:缺点:缺点:需双出入沟,增加了掘沟工作量。4.1.2.5a 双向行车迂回调车双向行车迂回调车(单点装车单点装车)4.1.2.5b 双向行车迂回调车双向行车迂回调车(单点装车单点装车)优点:单出入沟。优点:单出入沟。优点:单出
12、入沟。优点:单出入沟。缺点:电铲回转角度大,等待时间长,需要双车道。缺点:电铲回转角度大,等待时间长,需要双车道。缺点:电铲回转角度大,等待时间长,需要双车道。缺点:电铲回转角度大,等待时间长,需要双车道。4.1.3 采区宽度与采掘带宽度采掘带宽度采掘带宽度爆堆宽度bAcAcWcWs采区宽度爆破带安全平台台阶推进方向爆堆宽度bWcWs采区宽度爆破带安全平台台阶推进方向爆堆爆堆(b)(a)采区宽度采区宽度是爆破带的实体宽度,采掘带宽度采掘带宽度是挖掘机一次采掘的宽度。当矿岩松软无需爆破时,采区宽度等于采掘带宽度。绝大多数金属矿山都需要爆破,故采掘带宽度一般指一次采掘的爆堆宽度。二者关系见上图。图
13、中,(a)为一次穿爆两次采掘,(b)为一次穿爆一次采掘。可用Ac取值,国内矿山一般为1,国外矿山可达。采区宽度与爆堆宽度的关系b=2ksWcH/Hb-Wc式中,b爆堆宽度;ks为矿岩爆破后的松散系数;Wc为采区宽度;H为台阶高度;Hb为爆堆高度;为爆堆形态系数。坚硬岩石爆堆横断面近似三角形,0;不坚硬岩石爆堆横断面近似梯形,1;中等坚硬岩石,01。采用一爆一采时,爆堆宽度即为采掘带宽度(即bAc),可根据上式反算出采区宽度。4.1.4 最小工作平盘宽度最小工作平盘宽度(最小工作平盘宽度(最小工作平盘宽度(最小工作平盘宽度(WWminmin)是刚好满足采运)是刚好满足采运)是刚好满足采运)是刚好
14、满足采运设备正常作业要求的工作平盘宽度,设备正常作业要求的工作平盘宽度,设备正常作业要求的工作平盘宽度,设备正常作业要求的工作平盘宽度,其取值需依据采运设备的作业技术规格、采掘方式和供车方式确定。采用单向行车、不调头供车的平行采掘方式时,最小工作平盘宽度可根据装车条件计算。单向行车不调头平行采掘 GBesdAcWcWmin=G+B+d/2+e+s33mG为挖掘机站立水平挖掘半径;B为最大卸载高度时的卸载半径13.87m;采用Webco-120c汽车,d为汽车车体宽度;e为汽车到安全挡墙距离,取;s为安全挡墙宽度。折返调车单点装车Wmin台阶推进方向采掘方向BeeLsdRWmin=R+d/2+L
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