第17章露天開采工藝

1、采礦學教學課件,——金屬礦床露天開采,露天開采,緒論礦床品位與儲量計算巖石的力學性質及分級最終開采境界的確定露天開采程序露天礦生產計劃露天礦床開拓露天開采的生產工藝礦山技術經濟,第十八章　露天開采工藝,穿孔作業(yè)爆破作業(yè)采裝與運輸排巖作業(yè),金屬礦床露天開采一般要經過以下四道生產工序：穿孔、爆破、鏟裝及運輸和排巖，以上各工序環(huán)節(jié)相互銜接、相互影響、相互制約，共同構成了露天開采的最基本生產周期，本章將介紹以上各生產工序中

2、的主要問題。,1 穿孔作業(yè),概述穿孔方法與穿孔設備 牙輪鉆機,穿孔作業(yè)是礦床露天開采的第一道生產工序，其作業(yè)內容是采用某種穿孔設備在計劃開采的臺階區(qū)域內穿鑿炮孔，為其后的爆破工作提供裝藥空間。穿孔工作質量的好壞直接影響著爆破工序的生產效率與爆破質量。在整個露天開采過程中，穿孔作業(yè)的成本約占礦石開采總生產成本的10％~15％ 。,1.2 穿孔方法與穿孔設備,穿孔方法：熱力破碎法與機械破碎法，其相應的穿孔設備有火鉆、鋼繩式沖擊鉆、潛

3、孔鉆、牙輪鉆與鑿巖臺車。露天礦穿孔設備的選擇主要取決于開采礦巖的可鑿性、開采規(guī)模要求及設計的炮孔直徑。 目前露天礦山常用的穿孔設備：大型露天礦多用牙輪鉆；中小型露天礦常用潛孔鉆。,各類鉆機及其相應特性一覽表,1.3 牙輪鉆機,牙輪鉆機的工作原理 牙輪鉆機的鉆具 牙輪鉆機的工作參數 牙輪鉆機的生產能力 牙輪鉆機設備需求數量的確定 提高牙輪鉆機穿孔效率的途徑,1.3.1 牙輪鉆機的工作原理,主要是通過鉆機的回轉和推壓機構使鉆桿

4、帶動鉆頭連續(xù)轉動、同時對鉆頭施加軸向壓力，以回轉動壓和強大的靜壓形式使與鉆頭接觸的巖石粉碎破壞，鉆進的同時，通過鉆桿與鉆頭中的風孔向孔底注入壓縮空氣，利用壓縮空氣將孔底的粉碎巖渣吹出孔外，從而形成炮孔。牙輪鉆頭破碎巖石的機理實際上是沖擊、壓入和剪切的復合作用。,KY-310型牙輪鉆機,1 ? 鉆桿；2 ? 鉆桿架；3 ? 起落立架油缸；4 ? 機棚；5 ? 平臺；6 ? 行走機構；7 ? 鉆頭；8 ? 千斤頂；9 ?

5、司機室10 ? 凈化除塵裝置；11 ? 回轉加壓小車；12 ? 鉆架；13 ? 動力裝置,鉆機,1.3.2 牙輪鉆機的鉆具,牙輪鉆機的鉆具包括鉆桿、穩(wěn)桿器、減震器和牙輪鉆頭四部分。,1 ? 牙輪鉆頭；2 ? 穩(wěn)桿器；3 ? 鉆桿；4 ? 減震器,三牙輪鉆頭外形和三牙輪鉆頭結構,典型的三牙輪鉆頭外形,三牙輪鉆頭結構圖,1 ? 鉆頭絲扣；2 ? 擋渣管；3 ? 風道； 4 ?牙爪； 5 ? 牙輪；6 ? 塞銷；7

6、? 填焊；8 ? 牙爪軸頸；9 ?滾柱；10 ? 牙齒；11 ? 滾珠；12 ? 襯套；13 ? 止推塊；14 ? 噴嘴；15 ? 爪背合金；16 ? 輪背合金,牙輪鉆頭,1.3.3 牙輪鉆機的工作參數,鉆壓的確定　取決于礦巖的物理機械性質（硬度系數）、鉆頭的承載能力和鉆機的技術性能。鉆速與鉆具的轉速 　軸壓和巖石硬度不同，鉆速都有相應的合理取值范圍，如當f＝15－20時，宜采用重型鉆機，轉速取50－80r/mi

7、n。排渣風速和風量的確定　 根據炮孔直徑、鉆桿直徑和要求的排渣風速，在風量諾模圖上查取所需的風量。,1.3.4 牙輪鉆機的生產能力,牙輪鉆機的臺班生產能力 鉆機的臺年綜合效率,1.3.4.1 牙輪鉆機的臺班生產能力,Vb = 0.6 V Tb? 式中： Vb ? 牙輪鉆機臺班生產能力，m/臺班；V ? 牙輪鉆機機械鉆進速度，cm/min；Tb ? 班工作時間，h；? ? 班工作時間利用系數，一般情況下?＝0.4

8、~0.5。,,式中：P ? 軸壓，N； n ? 鉆具的轉速，r/min； D ? 鉆頭的直徑，cm； f ? 巖石的堅固性系數；,1.3.4.2 鉆機的臺年綜合效率,鉆機的臺年綜合效率是鉆機臺班工作效率與鉆機年工作時間利用率的函數。影響鉆機工作時間利用率的主要因素有兩方面：一是因組織管理不科學造成的外因停鉆時間；另一方面是鉆機本身故障所引起的內因停鉆時間。,1.3.5 牙輪鉆機

9、設備需求數量的確定,,式中： N ? 所需鉆機設備的數量，臺；Q ? 礦山設計年采剝總量，噸；L ? 每臺牙輪鉆機的年穿孔效率，m/年；q ? 每米炮孔的爆破量，t/m；e ? 廢孔率，%；,國內部分礦山每米炮孔爆破量實際指標,1.3.6 提高牙輪鉆機穿孔效率的途徑,一方面應繼續(xù)改進牙輪鉆機本身的技術性能，提高鉆頭的工作強度與使用壽命；另一方面，在牙輪鉆機穿孔作業(yè)時，應當合理配置好各種工作參數，協(xié)調好生產中的

10、組織管理，提高鉆機的工作時間利用率。,2　爆破作業(yè),概述基建剝離大爆破生產臺階正常采掘爆破靠幫并段臺階的控制爆破,2.1 概述,爆破工作是露天開采中的又一重要工序，通過爆破作業(yè)將整體礦巖進行破碎及松動，形成一定形狀的爆堆，為后續(xù)的采裝作業(yè)提供工作條件。爆破工作質量、爆破效果的好壞直接影響著后續(xù)采裝作業(yè)的生產效率與采裝作業(yè)成本。在露天開采的總生產費用中，爆破作業(yè)費用大約占15%~20%。,露天開采對爆破工作的基本要求,有足夠的爆

11、破貯備量，以滿足挖掘機連續(xù)作業(yè)的要求，一般要求每次爆破的礦巖量至少應能滿足挖掘機5~10晝夜的采裝需要；要有合理的礦石塊度，以保證整個開采工藝過程中的總費用最低。 具體說來，生產爆破后的礦巖塊度應小于挖掘設備鏟斗所允許的最大塊度和粗碎機入口所允許的最大塊度；爆堆堆積形態(tài)好，前沖量小，無上翻，無根底，爆堆集中且有一定的松散度，以利于提高鏟裝設備的效率。在復雜的礦體中不破壞礦 層層位，以利于選別開采；無爆破危害，由于爆破所產生的地震、

12、飛石、噪音等危害均應控制在允許的范圍內，同時，應盡量控制爆破帶來的后沖、后裂和側裂現(xiàn)象。爆破設計合理，使整個開采過程中的穿孔、爆破、鏟裝、破碎等工 序的綜合成本最低。,露天開采過程中的爆破作業(yè)種類,基建期的剝離大爆破生產期臺階正常采掘爆破控制爆破,2.2 基建剝離大爆破,概述大爆破的設計原則及要求 主要爆破參數,2.2.1 概述,在山坡露天礦的基建期，為了剝離礦體上部（或側向）較厚的覆蓋巖層，平整工業(yè)場地、開挖公路或鐵路運輸通

13、道，通常要進行大爆破。這種大爆破系指利用開鑿地下硐室進行集中裝藥的大型爆破工程，又稱為硐室大爆破。按爆破后巖石的破碎程度和堆積狀態(tài)，硐室大爆破的方式有以下兩種：破碎松動爆破、 拋擲爆破：,2.2.2 大爆破的設計原則及要求,經濟合理性原則：在保證良好的爆破效果的前提下，盡可能減少基建投資與爆破工程量，加快基建工程的建設速度、降低爆破成本；爆破設計要求：根據礦山基建期與生產期的整體要求，結合礦床的地形地質條件，科學合理地確定大爆破的各

14、項參數及爆破范圍，應盡量方便施工，不給后續(xù)工程留下隱患；爆破質量要求：爆堆的形態(tài)及分布應符合要求，降低大塊率，減少邊緣欠挖量，爆破后形成的場地要平整。爆破安全要求：在工業(yè)場地、重要建筑物或重要設施附近進行大爆破時，必須保證周圍環(huán)境的安全，在采場邊幫附近進行大爆破時，必須保證采礦場邊幫的穩(wěn)定；,2.2.3　主要爆破參數,爆破作用指數n 最小抵抗線W 藥包的間距 裝藥量的計算,2.2.3.1 爆破作用指數n,通常以爆破漏斗半徑和最

15、小抵抗線的比值來表征爆破作用指數n的大小。決定著爆破作用的性質、爆破漏斗的尺寸、巖石的破碎程度、拋擲方量的比率以及爆破的技術經濟效果。弱松動爆破，n小于0.75，強松動爆破，n在0.75到1之間。拋擲爆破，n受地形坡角和預計爆破方量的拋擲率的影響，通?？蓞⒖枷卤碇械慕涷炛颠x取。,2.2.3.2 最小抵抗線W,由各藥包中心指向其相鄰地表的有向線段的長度即為該藥包的最小抵抗線W。最小抵抗線的大小取決于爆破工程的要求、地形條件和藥包的

16、布置方式。,藥包的布置形式與抵抗線,硐室爆破藥包布置分類表,2.2.3.3 藥包的間距,硐室爆破的藥包間距通常根據最小抵抗線和爆破作用指數來定。 在其它條件一定時，巖石越軟，藥包的間距應越大；反之，巖石越硬，藥包的間距應越小。在不同的地形地質條件下，各種硐室爆破的藥包間距的取值如下表所示。,藥包間距計算經驗公式,2.2.3.4 裝藥量的計算,裝藥量是標準炸藥單耗q與爆破作用指數n和最小抵抗線W的函數， 通常依據以下的經驗公式計算：

17、(1) 松動爆破的裝藥量：斜坡地形 Q = 0.36 qW 3平坦地形Q = 0.44 qW 3(2) 拋擲爆破和加強松動爆破的裝藥量：Q = (0.4+0.6n3) qW 3　　　　　　　　　此計算方法在0.7? n?3和W?25m的時，計算結果較符合實際。如果 W?25m，計算出的藥量偏小，應再將計算結果乘以系數k：從式中可以看出，W值越大，k值就越大，Q值也相應增大。但當

18、W值很大時，則需對藥量進行特別校驗。,,2.3 生產臺階正常采掘爆破,概述生產臺階正常采掘的爆破方法 臺階正常采掘爆破參數及爆破設計,2.3.1 概述,露天臺階正常采掘爆破是在每一生產臺階分區(qū)依次進行的，爆破區(qū)域的大小即為一個采掘帶。對于每一爆破區(qū)域當前序穿孔作業(yè)完成炮孔的穿鑿工作后，爆破工序即開始運行。首先，由爆破設計人員依據穿孔工序所生成的實測布孔圖進行爆破設計與計算。設計的內容主要有炸藥類型及單耗(或裝藥密度)的選取，炮孔

19、裝藥結構設計，每孔裝藥量與總炸藥消耗量計算，起爆網絡及起爆方式設計，然后爆破人員依據爆破方案進行炮孔裝藥及實施爆破。,2.3.2 生產臺階正常采掘的爆破方法,淺孔爆破法：輔助性爆破，修路、大塊二次破碎、處理根底、掘出入溝等。深孔爆破法：臺階正常采掘。藥壺爆破法：用以克服較大的底盤抵抗線。外敷爆破法：大塊二次破碎及處理根底。,2.3.3 臺階正常采掘爆破參數及爆破設計,炮孔布置示意圖炮孔底盤抵抗線布孔方式與布孔參數 炮孔規(guī)格與

20、超深 孔裝藥量與裝藥結構 起爆方案與起爆網絡,2.3.3.1 炮孔布置示意圖,2.3.3.2 炮孔底盤抵抗線,底盤抵抗線即炮孔中心至臺階坡底線的最小距離(上圖中的Wp）。底盤抵抗線設置過小，則造成被爆破的巖體過于粉碎，同時產生的爆堆前沖也很大；設置過大時，爆破后容易形成根底與大塊。 底盤抵抗線的經驗計算公式為： Wp = (25~45)D (m) 式中：D為炮孔的直徑，米。 第一排孔的

21、底盤抵抗線取值應滿足以下的約束條件：Wp ? H(ctg? - ctg?) + C 式中：H ? 臺階高度，m；? ? 臺階坡面角，度；? ? 炮孔的傾角，度；垂直孔時?=90。C ? 前排孔中心至臺階坡頂線的安全距離，一般為2~3米。,2.3.3.3 布孔方式與布孔參數,2.3.3.3 布孔方式與布孔參數,孔間距 排間距 炮孔鄰近系數m ，前排：m=a/Wp

22、 后排：m=a/b式中：Q ? 炮孔裝藥量，kg； W ? 炮孔底盤抵抗線，(m)，前排孔即為炮孔底盤抵抗線， 后排孔按排間距計算； q ? 炸藥單耗，即爆破每立方米礦(巖)的炸藥消耗量，kg/m3；,,,,2.3.3.4 炮孔規(guī)格與超深,目前國內露天礦采用的深孔爆破孔徑有80、100、150、170、200、250、310mm等 炮孔超深(又稱超鉆)是指炮孔超過臺階底盤的垂直深度

23、 超深設置過小，容易產生“根底”若超深過大，降低了延米爆破量指標，增加了爆破震動強度，嚴重地破壞爆后臺階底盤的平整。 計算：h = (0.15~0.35)Wp 或h = (8~12)D,2.3.3.5 孔裝藥量與裝藥結構,炸藥單耗q ：爆破每一立方米或一噸礦(巖)平均所用的炸藥量?？籽b藥量 : 式中：Q ? 炮孔裝藥量，kg； q ? 設計選用的炸藥單耗，kg/m3； Wp ? 炮孔底盤抵抗線，m；

24、 a ? 孔間距， m； H ? 臺階高度，m。,,2.3.3.5 孔裝藥量與裝藥結構,裝藥長度(LB)，填塞長度(Lt),2.3.3.5 孔裝藥量與裝藥結構,分段裝藥結構一般運用于下列情況：當設計計算出的炮孔裝藥量較小，遠小于炮孔最大可能的裝藥量時，為了使炸藥在孔內較均勻分布，通常采用分段炸藥結構，以取得較好的爆破效果。當采用大孔徑深孔爆破時，計算出的填塞長度超過6m，通常采用分段裝藥結構。當生產臺階

25、推進到最終開采境界，需進行靠幫并段時，也多采用分段裝藥結構。,2.3.3.6 起爆方案與起爆網絡,排間微差起爆斜線起爆直線掏槽起爆間隔孔起爆,2.3.3.6 起爆方案與起爆網絡,排間微差起爆：其特點將平行于臺階坡頂線布置的炮孔按行順序起爆。優(yōu)缺點：爆破時前推力大，能克服較大的底盤抵抗線，爆破崩落線明顯后沖及爆破地震效應較大，爆破過程中巖塊碰撞擠壓較少；爆堆平坦。為了避免地震效應過大，可將同排起爆炮孔再分成數段起爆。為了避免

26、后沖過大，可將前一排的兩側邊孔與后一排的炮孔同段起爆。,2.3.3.6 起爆方案與起爆網絡,斜線起爆：每一分段起爆炮孔中心的連線與臺階坡頂線斜交的爆破方式統(tǒng)稱斜線起爆。優(yōu)缺點：采用方形布孔，便于鉆孔、裝藥與填塞機械的作業(yè)，同時，斜線起爆又提高了炮孔的鄰近系數，有利用于改善爆破質量；由于起爆的分段多，每分段的裝藥量小而分散，因而爆破的地震效應也大大降低。降低了爆破的后沖與側沖，且爆堆集中，提高了鏟裝作業(yè)的效率。后排孔爆破時的夾制性

27、較大，崩落線常不明顯；分段施工操作與檢查較為繁雜，且由于爆破段數多，爆破材料消耗量大。,2.3.3.6 起爆方案與起爆網絡,直線掏槽起爆：該方案是利用沿一直線布置的密集炮孔首先起爆，為后續(xù)孔爆破開創(chuàng)新的自由面。其基本布置形式如下圖所示。直線掏槽爆破一般在掘溝中使用，該方案的爆破效果一般具有如下特點：破碎塊度適當、均勻。爆堆沿塹溝的軸線集中，無碎石后翻現(xiàn)象。其缺點：穿孔工作量大，延米爆破量低，爆破后溝兩邊的側沖大，地震效應較強。,直線掏

28、槽起爆,a ? 一般起爆形式；b ?分區(qū)多段起爆形式；1~5 為起爆順序,2.3.3.6 起爆方案與起爆網絡,間隔孔起爆：該起爆方案按同排炮孔按齊偶數分組順序起爆，其基本形式下圖所示。波浪起爆與排間順序起爆相比，因前段爆破為后排炮孔創(chuàng)造了較大的自由面，因而改善了爆破質量，同時塌落寬度與后沖都較小。梯形爆破由于來自多方面的爆破作用，爆破質量大大改善，爆堆集中，后沖、側沖較小，但該方案不適于掘溝爆破。,間隔孔起爆,a ? 波浪式；b ?

29、 階梯式；1~8 起爆順序,2.4 靠幫并段臺階的控制爆破,在實際生產中，通常采用“預裂爆破、緩沖爆破與光面爆破”等控制爆破手段來避免或減少臺階靠幫或并段爆破對最終邊幫穩(wěn)定性的危害。預裂爆破緩沖爆破光面爆破,預裂爆破,1 ? 預裂孔；2 ? 緩沖孔； 3 ? 主爆孔,緩沖爆破,上圖中位于預裂孔和主生產炮孔之間的一排炮孔 稱為緩沖孔。緩沖孔的特點：孔網參數略小于生產炮孔，且孔底不設置超鉆或減少超鉆量控制緩沖炮孔中的裝藥量使其低

30、于生產炮孔為了使孔內裝藥量不致于過分集中，孔中應采用填塞物介質或空氣間隔的分段裝藥結構。當進行靠幫或并段臺階向固定邊幫臺階過渡時，使緩沖爆破與預裂爆破同時進行，或略遲于預裂爆破將會使爆破震動強度大大降低。,光面爆破,光面控制爆破是在予爆破區(qū)域的邊緣線或邊界線上、或出入溝的兩側邊界線上穿鑿一排較密集的炮孔，控制該排炮孔的抵抗線與孔裝藥量，以使其爆破后沿炮孔中心連線形成破裂帶，而獲得較平整的破裂面。為了達到光面爆破的效果，光面孔的孔間

31、距應小于其抵抗線，通常取為0.8倍的抵抗線，裝藥不耦合系數應與預裂爆破相同或略小些， 線裝藥密度應與預裂爆破相同或略大些，選擇適宜的裝藥量以控制炸藥爆轟對孔壁的壓力，達到不破壞炮孔周圍的巖石。一般光面炮孔是在主炮孔爆破后或清碴后再一次起爆。,3 采裝與運輸,概述采裝作業(yè)與采裝設備 挖掘機生產能力的計算 提高挖掘機生產能力的途徑 運輸作業(yè)與運輸設備 礦用汽車的性能評價與運輸計算 采運設備的合理選型與科學配比,3.1 概述,采

32、裝與運輸作業(yè)是密不可分的，兩者相互影響、相互制約。如何選擇采運設備，采運設備的規(guī)格與數量匹配是否合理、采裝工作與運輸工作的銜接是否流暢都將大大地影響礦山企業(yè)的投資規(guī)模、生產效率與生產成本。目前，采裝運輸工藝的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在采運設備的大型化、采裝與運輸環(huán)節(jié)的一體化與連續(xù)化。,3.2 采裝作業(yè)與采裝設備,采裝作業(yè)的內容是利用裝載機械將礦巖從較軟弱的礦巖實體或經爆破破碎后的爆堆中挖取，裝入某種運輸工具內或直接卸至某一卸載點。 采裝作

33、業(yè)所使用的機械設備有機械式單斗挖掘機、索斗鏟、前裝機、輪斗挖掘機、鏈斗挖掘機等。,3.3 挖掘機生產能力的計算,露天開采中，挖掘機的生產能力有技術生產能力和實際生產能力兩種。挖掘機的技術生產能力 挖掘機的實際生產能力,3.3.1 挖掘機的技術生產能力,,式中： Vj ? 挖掘機技術生產能力，m3/h； t ? 挖掘機工作循環(huán)時間，秒，其值一般經實地測試后求得； E ? 鏟斗容積，m3； KW ? 挖掘系數，又稱實方

34、滿斗系數； KW＝ Km/Ks，Km －滿斗系數， Ks －松散系數。,3.3.2 挖掘機的實際生產能力,挖掘機的實際生產能力是考慮了挖掘機工作時間利用率后的生產能力。,,式中：VB ? 挖掘機班實際生產能力，m3/臺班；Vj ? 挖掘機班技術生產能力，m3/h；T ? 班工作時間，h；? ? 班工作時間利用系數，即裝車時間占班工作時間的比例。,3.4 提高挖掘機生產能力的途徑,結合礦山的設計生產能力，

35、合理地選擇挖掘機的類型與技術規(guī)格。 優(yōu)化爆破設計，改善爆破質量以提高挖掘機采裝效率與滿斗系數。 通過組織技術培訓和經驗交流，提高挖掘機操縱人員的工作水平和熟練程度，以提高挖掘機的工作效率與生產能力。 合理選擇挖掘機的采裝方式與運輸設備的供車方式，以縮短挖掘機工作循環(huán)時間。,3.5 運輸作業(yè)與運輸設備,運輸作業(yè)運輸設備,3.5.1 運輸作業(yè),露天礦運輸作業(yè)是采裝作業(yè)的后續(xù)工序，其基本任務是將已裝載到運輸設備中的礦石運送到貯礦場、破

36、碎站或選礦廠，其中的巖石運往廢石場。此外，還承擔著露天生產中的輔助運輸任務，即將生產過程中所需的人員、設備和材料運送到工作地點。,3.5.2 運輸設備,露天礦可采用的運輸方式有自卸汽車運輸、鐵路運輸、膠帶運輸機運輸、斜坡箕斗提升運輸以及由各種方式組合成的聯(lián)合運輸，如：自卸汽車?鐵路聯(lián)合運輸、自卸汽車?膠帶運輸機聯(lián)合運輸、自卸汽車(或 鐵路機車)?斜坡箕斗聯(lián)合運輸。,3.5.2.1 鐵路運輸,實踐證明鐵路運輸由于爬坡能力低、運輸線路的工程

37、量大，線路通過的平面尺寸大、比較適用于深度較小且平面尺寸很大的露天礦山。,3.5.2.2 汽車運輸,汽車具有爬坡能力大、運輸線路通過的平面尺寸小、運輸周期相對較短、運輸機動靈活、運輸線路的修筑與養(yǎng)護簡單，適于強化開采等特點，在現(xiàn)代露天礦山得到了廣泛的應用，但相比于鐵路運輸，汽車運輸的噸公里運費高，且設備維修較為復雜，占用的熟練工人數量多，油料能源消耗量大，運行過程中產生的廢氣和揚塵污染大氣。,3.5.2.3 汽車運輸發(fā)展方向,增大汽車的

38、載重量。 改進汽車結構，研制開發(fā)雙能源的電動輪汽車。 改善道路質量以減輕輪胎磨損和機件的破損；強化汽車的維護與檢修； 改善汽車的組織調度以提高汽車的有效作業(yè)率； 汽車與其它運輸方式相聯(lián)合的聯(lián)合運輸方式。,3.5.2.4 聯(lián)合運輸,發(fā)揮汽車運輸的效率，通常采用汽車與其它運輸設備聯(lián)合的運輸方式，最新的聯(lián)合運輸發(fā)展趨勢是汽車與膠帶運輸機相聯(lián)合。膠帶運輸機在露天礦的應用方興未艾，國內的大孤山鐵礦即采用了汽車?半固定式破碎站?斜井膠

39、帶運輸系統(tǒng)。由于膠帶運輸機的爬坡能力大，能夠實現(xiàn)連續(xù)或半連續(xù)作業(yè)，自動化水平高，運輸生產能力大、運輸費用低，所以在國內外深露天礦的應用日愈廣泛。,3.6 礦用汽車的性能評價與運輸計算,礦用汽車的性能評價 汽車運輸計算,3.6.1 礦用汽車的性能評價,重量利用系數 比功率和比扭矩 最大動力因數 車輛的動力特性曲線 性能限制因數,自卸汽車牽引平衡圖,,3.6.2 汽車運輸計算,自卸汽車運輸能力計算 自卸汽車需求量的計算 道路通

40、過能力計算,3.6.2.1 自卸汽車運輸能力計算,,式中：QB ? 自卸汽車的臺班生產能力，t/臺班； q ? 自卸汽車的載重量，t； T ? 自卸汽車的班工作時間，h； t ? 自卸汽車的運輸周期，min； k1 ? 自卸汽車的載重系數； ? ? 自卸汽車的班工作時間利用系數。,自卸汽車的臺班生產能力的計算公式為：,3.6.2.2 自

41、卸汽車需求量的計算,,式中：N ? 全礦自卸汽車的在冊數量，臺； k2 ? 自卸汽車運輸不均衡系數，k=1.1~1.15；Q ? 全礦的設計班產量，t/班；A ? 自卸汽車的臺班生產能力，t/臺班； k3 ? 自卸汽車的出車率。,3.6.2.2 自卸汽車需求量的計算,,式中：N ? 自卸汽車需求臺數，臺；Qy? 露天礦年運輸量，t/年；m ? 礦山年工作日總數，d；Nb ? 每日工作班數；

42、A，k2，k3含義如前述。,3.6.2.3 道路通過能力計算,,式中：Nd ? 道路通過能力，輛/h； v ? 自卸汽車在計算區(qū)段的平均行車速度，Km/h；n ? 線路數目，單車道時n=0.5，雙車道時n=1；k ? 車輛行駛的不均衡系數，一般k=0.5~0.7;s ? 安全行車間距，即兩輛自卸車追蹤行駛時的最小安全距離，m；,3.6.2.3 道路通過能力計算,,式中：MD ? 道路通過能

43、力，t/班；Nd ? 以車輛數表示的線路通過能力，輛/h；T ? 班工作時間，h；q ? 自卸汽車的載重量，t；? ? 自卸汽車工作時間利用系數。,利用關鍵行車路段每班所能通過的最大運輸量來表示的道路通過能力：,3.7 采運設備的合理選型與科學配比,挖掘機的選型 礦用自卸汽車選型 采裝與運輸設備的合理配比,3.7.1 挖掘機的選型,單斗挖掘機的選型要根據礦山生產規(guī)模、礦巖年采剝總量、開采工藝

44、、礦巖的物理力學性質、設備的供應情況等因素來決定國內礦山的開采實踐表明，特大型露天礦應選擇8~10M3或更大型挖掘機；大型礦山一般應選用斗容為4~10M3；中型礦山一般應選用斗容為2~4M3的挖掘機；而小型礦山宜選擇1~2M3的挖掘機。,3.7.2 礦用自卸汽車選型,礦用自卸汽車的選取與礦巖運量、裝載設備的容積、礦巖運距及道路的技術條件等因素有關，在礦山設計時一般是從車箱容積、汽車的比功率及車箱強度三方面來考慮。車箱容積應與鏟斗容積

45、、礦巖比重及礦巖塊度相適應，以充分利用鏟斗和車箱容積，發(fā)揮采運作業(yè)的最大綜合生產效率。汽車比功率的大小反映了汽車的動力特性，生產實踐證明，比功率過小的車型，在深凹露天礦重車上坡時表現(xiàn)為車速低，達不到額定載荷，因此大型車的比功率宜在6馬力/噸。車箱的強度應能適應裝載大塊礦巖時所產生的沖砸。,3.7.3 采裝與運輸設備的合理配比,車鏟比：平均分配給每臺挖掘設備的汽車數量。 理論車鏟比：運輸設備的運輸周期與裝載設備的平均裝車間隔時間之比

46、。 露天礦生產汽車統(tǒng)一調度實時控制系統(tǒng)，通過計算機統(tǒng)一生產調度系統(tǒng)，實現(xiàn)了運輸設備行車路線的最佳選擇，減少了汽車排隊、待裝、待卸、空車運行以及電鏟等車時間，最大限度地發(fā)揮了采運設備的生產效率。,4 排巖作業(yè),概述廢石場的位置及要素 廢石排棄工藝 廢石場的危害防治及復田,4.1 概述,通常將運輸剝離下的廢石到廢石場進行排棄稱作排巖工程；排巖工程的經濟效率主要取決于廢石場的位置、排巖方法和排巖工藝的合理選擇；排巖工程是一項系統(tǒng)工

47、程，其內容涉及廢石的排棄工藝、廢石場的建立與發(fā)展規(guī)劃、廢石場的穩(wěn)固性、廢石場污染的防治、廢石場的復田等方面。,排巖技術與廢石場治理方面的發(fā)展趨勢,采用高效率的排巖工藝與排巖設備，提高排巖強度；提高堆置高度，增加廢石場單位面積的排巖容量，提高廢石場的利用率，減少廢石場的占地面積；適時進行廢石場的復墾，減少廢石場對生態(tài)環(huán)境的污染。,4.2 廢石場的位置及要素,廢石場的位置選擇 廢石場的堆置要素,4.2.1 廢石場的位置選擇,廢石場地

48、選擇時應遵循下列原則：不占良田、少占耕地，盡量利用山坡、山谷的荒地，避免村莊的遷移 。在不影響礦山工程發(fā)展的前提下，盡可能靠近采場布置廢石場，以便縮短巖石運距。盡可能采用內部排巖，通過二次轉排的技術經濟合理性的論證，積極采用內部臨時廢石場。廢石場應設置在居民區(qū)或工業(yè)場地的下風側或最小風側以及生活水源的下游，以免對居民或工廠造成危害。廢石場不應截斷山洪和河流，避免設置在水文地質復雜的地段，以保證廢石場的穩(wěn)定，避免廢石場發(fā)生滑坡

49、和泥石流事故。剝離下的廢石中可利用的部分要單獨堆置以便日后二次回收利用。有條件的地區(qū)靠近采場的廢石場宜分散布置，以利于多出口運輸，疏散排巖道路的通過能力，緩和廢石排棄高峰。廢石場地的選擇要有利于征用土地的復墾。,4.2.2 廢石場的堆置要素,廢石場的堆置高度堆置階段的平盤寬度廢石場容積的確定,廢石場有效容積的確定,,式中：Vy ____廢石場的設計有效容積，m3；Vs ____剝離巖土的實方數，m3；Ks____巖土的

50、松散系數，可參考下表；Kc ____巖土的下沉率，％，取值可參考下表。,巖土松散系數,下沉率參考值,廢石場的設計總容積,V ＝K1 ? Vy 式中：V －－ 廢石場的設計總容積，m3；　K1 －－容積的富余系數，一般取1.02~1.05；　Vy －－廢石場有效容積，m3。,4.3 廢石排棄工藝,根據廢石的運輸與排棄方式及所使用設備的不同，外部廢石場的排棄工藝可分為：鐵路運輸排巖：根據廢石場排巖設備的不同

51、又分為挖掘機排巖、排 土犁排巖、鏟運機排巖。公路運輸排巖：此種排巖工藝是利用汽車將廢石直接運到廢石場進行排卸，然后由推土機推排殘留的廢石及整理排卸平臺。膠帶運輸排巖：此種排巖工藝是利用膠帶機將剝離下的廢石直接從采場運到廢石場進行排卸。,4.3.1 汽車－排土機排巖工藝,汽車－－排土機排巖工藝具有一系列的優(yōu)點：汽車運輸機動靈活、爬坡能力大、可在復雜的排巖場地作業(yè)，宜實行高臺階排土。廢石場內運輸距離較短，排巖運輸線路建設快、投資

52、少，又易于維護，我國多數露天礦山都采用汽車－－排土機排巖工藝。,4.3.2 鐵路運輸的排巖,鐵路運輸的排巖工藝主要是由鐵路機車將剝離下的廢石運至廢石場，翻卸到指定地點再應用其它的移動設備進行廢石的轉排工作?？蛇x用的轉排設備有排土犁、挖掘機、推土機、前裝機、索斗鏟等。目前，在國內采用鐵路運輸排巖工藝的礦山主要以挖掘機為主，排土犁為輔，而其它設備很少用。鐵路運輸的排巖工藝的輔助設備有移道機、吊車等。,4.3.3 膠帶運輸機－膠帶排巖機

53、排巖,露天礦采用膠帶運輸機－－膠帶排巖機排巖是近十年來發(fā)展起來的一種多機械、連續(xù)排巖工藝。工藝系統(tǒng)的工藝流程是：使用汽車將剝離下廢石運至設置在采場最終邊幫上的固定或移動式破碎站進行廢石的粗破碎，破碎后的廢石被卸入膠帶運輸機，由膠帶運輸機運至廢石場再轉入膠帶排巖機進行排卸。當一個臺階高度排滿后，用推土機平整場地，然后移動膠帶排巖機。,4.4 廢石場的危害防治及復田,廢石場的危害及防治 廢石場的污染 廢石場的復墾,4.4.1 廢石場的

54、危害及防治,金屬礦床露天開采過程中所建立的廢石場不但占用了大量的土地而且也對生態(tài)景觀與環(huán)境也造成了相當大的破壞和危害。概括說來，廢石場的潛在危害主要來自兩個方面，由于廢石場的穩(wěn)定性差所引發(fā)的廢石場變形、滑坡及廢石場泥石流；廢石場所造成的環(huán)境污染。,4.4.1 廢石場的危害及防治,治理措施應著眼以下幾個方面： 改進排巖工藝，選擇合理的排巖設備及工藝參數，合理控制排巖順序，避免形成軟弱夾層 ；積極處理軟巖基底；采取必要措施進行廢石

55、場的疏干排水；采用不同形式的護坡?lián)鯄?，穩(wěn)定坡角，防止廢石場滑坡；進行廢石場植被。,4.4.2 廢石場的污染,廢石場的污染有粉塵、毒氣和酸雨三類。　　　從酸水形成機理中各個環(huán)節(jié)入手，采取積極措施抑制酸水的形成。其措施的要點：盡量在氣候干燥的季節(jié)剝離含有硫化物的巖石，控制巖石的破碎程度，采取集中堆放和及時掩埋等措施，縮短硫化物廢石在大氣中的暴露時間；使廢石堆和地下水和地表水隔絕；截流廢石場中產生的酸水，使其不漫溢，集中加以中和處