第16章露天礦床開(kāi)拓

1、采礦學(xué)教學(xué)課件,——金屬礦床露天開(kāi)采,露天開(kāi)采,緒論礦床品位與儲(chǔ)量計(jì)算巖石的力學(xué)性質(zhì)及分級(jí)最終開(kāi)采境界的確定露天開(kāi)采程序露天礦生產(chǎn)計(jì)劃露天礦床開(kāi)拓露天開(kāi)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(kāi)拓,概述公路運(yùn)輸開(kāi)拓鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓,露天礦床開(kāi)拓即是建立地面與露天礦場(chǎng)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(chǎng)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(kāi)拓所涉及的對(duì)象是運(yùn)輸設(shè)備與運(yùn)

2、輸通道。研究的內(nèi)容是針對(duì)所選定的運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸形式，確定整個(gè)礦床開(kāi)采過(guò)程中運(yùn)輸坑線的布置形式，以建立起開(kāi)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(kāi)拓設(shè)計(jì)是露天開(kāi)采設(shè)計(jì)中帶有全局性的大問(wèn)題，它一方面受露天開(kāi)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(kāi)拓系統(tǒng)一旦形成，若再想改造，則會(huì)嚴(yán)重地影響生產(chǎn)，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。,1　概述,開(kāi)拓方

3、案設(shè)計(jì)原則 開(kāi)拓方案設(shè)計(jì)的影響因素 礦床的露天開(kāi)拓方法,1.1 開(kāi)拓方案設(shè)計(jì)原則,開(kāi)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(kāi)采程序合理地選擇開(kāi)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(zhēng)早投產(chǎn)、快達(dá)產(chǎn)、基建投資少、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)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(kāi)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(kāi)拓方案的主導(dǎo)因素。

4、 開(kāi)采技術(shù)條件：包括露天開(kāi)采境界的尺寸、生產(chǎn)規(guī)模、工藝設(shè) 備類型、礦床開(kāi)采程序、礦區(qū)總平面布局形態(tài)等。經(jīng)濟(jì)因素：包括國(guó)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(kāi)采年限等。,1.3 礦床的露天開(kāi)拓方法,依據(jù)所選取的運(yùn)輸設(shè)備，露天開(kāi)拓方法可歸為以下幾種：公路運(yùn)輸開(kāi)拓；鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓；聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓，其中有以下幾種聯(lián)合形式：,公路--鐵路聯(lián)合開(kāi)拓；公路(鐵路)--破碎站--膠帶輸送機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓(簡(jiǎn)稱膠

5、帶運(yùn)輸開(kāi)拓)；公路(鐵路)--箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓(簡(jiǎn)稱箕斗運(yùn)輸開(kāi)拓)；公路(鐵路)--平硐溜井聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓(簡(jiǎn)稱平硐溜井開(kāi)拓) 。,2　公路運(yùn)輸開(kāi)拓,公路運(yùn)輸開(kāi)拓的方法評(píng)價(jià) 公路運(yùn)輸開(kāi)拓的坑線布置 汽車運(yùn)輸開(kāi)拓的合理運(yùn)距與合理開(kāi)采深度,2.1 公路運(yùn)輸開(kāi)拓的方法評(píng)價(jià),汽車運(yùn)輸開(kāi)拓坑線形式較為簡(jiǎn)單，開(kāi)拓坑線展線較短，對(duì)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(kāi)拓，有利于強(qiáng)化開(kāi)采，提高露天礦的

6、生產(chǎn)能力。,2.2 公路運(yùn)輸開(kāi)拓的坑線布置,公路運(yùn)輸開(kāi)拓的坑線布置形式，除可依據(jù)露天礦的地形條件、采場(chǎng)平面尺寸和開(kāi)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(kāi)拓形式。,2.3 汽車運(yùn)輸開(kāi)拓的合理運(yùn)距與合理開(kāi)采深度,隨著礦床開(kāi)采深度的增加，礦巖的運(yùn)距顯著增大，汽車臺(tái)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(kāi)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(kāi)

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。考慮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(kāi)拓的合理開(kāi)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(kāi)采深度一般在200~300 m。,3　鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓,鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的方法評(píng)價(jià) 鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的坑線布置 鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的合理開(kāi)采深度,3.1 鐵

8、路運(yùn)輸開(kāi)拓的方法評(píng)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(kāi)拓線路較為復(fù)雜，開(kāi)拓展線比汽車運(yùn)輸長(zhǎng)，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(zhǎng)。,3.2 鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的坑線布置,鐵路運(yùn)輸開(kāi)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(kāi)拓是最理想的開(kāi)拓形式，但只能適用于開(kāi)采深度淺、采場(chǎng)走向很大的露天礦；對(duì)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(kāi)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(huì)讓之用。,3.3 鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的合理開(kāi)采深度,鐵路運(yùn)輸多為折返坑線開(kāi)拓，隨著礦床開(kāi)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(kāi)采深度大時(shí)，因運(yùn)行周期長(zhǎng)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(kāi)采深度較大的凹陷露天礦的上部及其礦床走向長(zhǎng)、高差相差較小的山坡露天礦，采用鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓可取得良好

10、的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果；對(duì)于凹陷露天礦，單一鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓的經(jīng)濟(jì)合理開(kāi)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(kāi)拓,概述鐵路--公路聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓 公路(鐵路)--破碎站--膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開(kāi)拓(膠帶運(yùn)輸開(kāi)拓） 公路(鐵路)--箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓 公路(鐵路)--溜井平硐聯(lián)合開(kāi)拓,4.1 概述,鐵路運(yùn)輸開(kāi)拓及其生產(chǎn)工藝所固有的缺點(diǎn)，使其合理的開(kāi)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(kāi)采深度的下降

11、，運(yùn)輸效率降低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)增加，重車長(zhǎng)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(kāi)拓方式。,4.2 鐵路--公路聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓,采用公路--鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓的經(jīng)濟(jì)效益比單一鐵路運(yùn)輸開(kāi)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(kāi)采強(qiáng)度； 公路--鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開(kāi)拓時(shí)，轉(zhuǎn)載站是中間環(huán)節(jié)，一般是采用轉(zhuǎn)載平臺(tái)、礦倉(cāng)和中間堆場(chǎng)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(kāi)拓(膠帶運(yùn)輸開(kāi)拓）,膠帶運(yùn)輸開(kāi)拓是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高效率、連續(xù)、半連續(xù)運(yùn)輸?shù)拈_(kāi)拓方式，并成為大型露天礦開(kāi)采的一種發(fā)展趨勢(shì)。該開(kāi)拓方式是借助設(shè)在露天采場(chǎng)內(nèi)或者露天開(kāi)采境界外的帶式輸送機(jī)把礦巖從露天采場(chǎng)運(yùn)出。采場(chǎng)內(nèi)主要采用汽車運(yùn)輸，對(duì)于原為鐵路運(yùn)輸開(kāi)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(kāi)拓過(guò)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(tái)；,1 ? 礦(巖)緩沖墊層；,2 ? 操縱臺(tái)；,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(kāi)拓系統(tǒng),公路-半固定破碎站-帶式輸送機(jī)斜井開(kāi)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(kāi)采深度的下降，破碎站每隔3－5個(gè)臺(tái)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(kāi)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(zhǎng)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(kāi)拓的評(píng)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(kāi)拓坑線基建工程量小；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(kāi)拓,此開(kāi)拓方法以箕斗為主要的運(yùn)輸容器，整個(gè)開(kāi)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(chǎng)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(chǎng)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(duì)于深凹露天礦）或下放（對(duì)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(chǎng)。,凹陷露天礦斜坡箕斗開(kāi)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(chǎng)境界之外；應(yīng)盡量減少斜坡溝道與采場(chǎng)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(guò)非工作幫上的所有臺(tái)階，切斷了

17、各臺(tái)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(yíng)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(chǎng)之間的礦巖運(yùn)距最短。,斜坡箕斗開(kāi)拓方式的評(píng)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(yíng)費(fèi)低；箕斗系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)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(kāi)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(kāi)拓,此種聯(lián)合開(kāi)拓方式通過(guò)開(kāi)拓溜井與平硐來(lái)建立露天采礦場(chǎng)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(kāi)拓系統(tǒng),5 ? 地形等高線；,4 ? 露天開(kāi)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(chǎng)和平硐的運(yùn)輸功最小、平硐長(zhǎng)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(kāi)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(chǎng)的最終底部開(kāi)采標(biāo)高應(yīng)保持最小安全距離，一般不能小于20m；需開(kāi)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(lái)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(tái)；,溜井平硐開(kāi)拓的評(píng)價(jià),此種開(kāi)拓方式利用地形高差自重放礦，系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)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