露天矿开采工艺

-.z.绪论金属矿床开采按不同的埋藏条件，主要有以下三种方法：①露天开采，②地下开采，③砂矿床开采，目前主要是机械化采掘，本课程主要讲机械化露天开采的方法。一、露天开采的根本概念及述语露天开采是在一定范围内敞露的空间里，将掩盖在矿体上部的表土及周围局部的岩石剥除掉，而把矿石开采出来。因此为了采出矿石，还必须开采矿石。1．台阶〔bank〕：〔图1-1〕开采时，自上而下把矿岩划分成具有一定厚度的水平分层，用独立的采掘、运输设备进展开采，各分层保持一定的超前关系，从而形成阶梯状。台阶由以下要素构成：上部平盘、下部平盘、坡面、坡顶线、坡底线、高度、坡面角。台阶分：工作台阶：工作平盘布置采掘、运输设备。非工作台阶：保安平台：用于缓冲和阻截滑落岩石，减缓边坡角。清扫平台：阻截滑落岩石并用清扫设备进展清理。运输平台：作为工作台阶与出入沟运输的联系通道。2、工作线〔Avdvanceline〕…已经做好准备而形成的矿岩区段。3、采掘带〔e*cavationzone〕：开采时将台阶划分为假设干个条带，逐条顺次开采，每一个条带叫做采掘带。参数：宽度〔1〕、实方……取决于爆破方法和参数。〔2〕、电铲…取决于电铲的挖掘和卸载半径。4、采区〔workingsection〕每一条带开采时也可划分为假设干区段配以独立的采运设备。参数：长度…一条电铲所占的采掘工作线长度。5、露天坑道：按用途分：1、出入沟…建立开采水平间的运输通道。(图l—4中的AB)。2、开段沟…建立第一条工作线〔初始台阶〕〔见图l—4中的CD〕。按断面形状分：整断面〔1－5a〕,单侧沟〔1－5b〕6．露天矿场〔openpit〕已经进展和正在进展露天开采的区域，由台阶和露天坑道形成。山坡露天：封闭圈以上。凹陷露天：封闭圈以下。构成要素：〔1〕边帮：露天矿场四周外表的总体，分：顶帮、底帮〔slope〕、端帮〔2〕工作帮：〔workingslope〕，非工作帮〔slopeofrespose〕〔3〕工作帮坡面及工作帮坡面角〔4〕非工作帮坡面及最终边坡角。〔5〕上下部最终境界限……开采完毕时，非工作帮坡面与地面或露天矿底平面相交的闭合曲线。〔6〕露天矿场最终境界：上下部最终境界限所限定的位置。二、露天开采工艺过程穿孔－爆破－采装－运输－排卸工艺形式分：连续式工艺，连续化工艺，半连续化工艺。这几个生产环节是互相严密配合的，因而在不断完善各生产环节的同时，还必须考察他们的联系，以便提高全露天矿的综合生产能力。三、露天矿山工程的开展程序如前所述，从露天矿场采出矿石和岩石是从一定工艺过程实现的，这种工作总称为露天矿山工程。露天矿山工程：按施工对象分：剥离工程和采矿工程。按施工形式分：掘沟工程和括帮工程。矿山工程的开展按一定程序进展的。对于一个台阶：掘出入沟开段沟扩帮对于上下水平：掘沟与扩帮同时进展，即上部水平扩帮的同时下部水平掘沟，于是：1、矿山工程深度不断增加，直到最终开采深度。2、各开采水平的工作线从最初开段沟的位置不断向外推进，直到最终边界。3、露天矿场在开展过程中，逐步由小变大，由浅至深，不断采出矿石和剥离岩石，直至最终境界范围内开采终了为止。露天矿山工程的开展程序的本质特征是渐进的即开采工作要不断在空间移动，台阶工作线不断扩展推进，露天采场随之逐深扩大。综述露天采矿工作特点：生产对象是天然赋存矿岩，开采地点及生产条件不断推移变化，旧水平不断完毕新水平陆续投产，构成了采矿过程从准备到生产又从生产到新的准备的循环运动规律，使掘沟、剥离、和采矿三者之间总是保持相互依存和相互制约关系。露天矿生产工艺综述Chapter1thesummarigationofproductiontechnologyinsurfacemining穿孔爆破工作〔drillingandblastingoperation〕概述矿岩采掘前要进展准备，其方法有：穿爆法，机械法〔犁土机松破，推土机堆集〕，水力法。常用穿爆法，对于爆破后的矿岩有如下根本要求：1、有足够的爆破贮备量,至少能满足电铲5一10昼夜的采装需要。…〔对矿岩数量上的要〕。2、要有合格矿岩块度要求：(质量上的要求)电铲:a<=0.8eq\o(\s\up14(),\s\do5(3厂v))破碎机:a<=0.8A胶带机:a<=(0.3—0.4)B3、要有规整的爆堆和台阶。4、平安:减震、减少冲击波，注意碎石抛掷。经济:爆破本身的经济：合理的装药构造、起爆方式、爆破方法、总的采装运输经济效果。穿孔设备的选择和使用根据岩石破碎方式有：1、牙轮钻机〔rotarydrill〕属回转式钻机：五○年代兴起，美国，加拿大，澳大利亚露天矿几乎全用。西方国家主要使用美国产品：孔径为ø250、310、380。比塞骆斯－伊利〔B-E〕R型。加登纳－丹佛〔gardner－denver〕GD.n。马里思〔Marion〕M－4。东欧国家用苏联产品：cbm－250cμ,cbm－320,bam－320。我国:KY－250c〔*YZ－250c〕υ＝0.383pn/fD1〔厘米/分〕，p－轴压〔千牛顿〕，h－转速〔转/分〕，f－岩石巩固性参数，D1－钻头直径〔厘米〕。1)强制钻进：高压轴〔300－600k/v〕低速〔150转/分以内〕2)高速钻进：低压轴〔100－200k/v〕高速〔300转/分〕大冲功低频率〔每厘米为卡8－10卡/千米，850－1300次/分〕…合理小冲功5.5－7，高频率〔1900-2500〕评价：效率高4000－6000米/月，最高10000米/月是钢绳冲击式4－5倍，孔径大台年穿孔量达400－600万吨，最高1200万吨/年，是潜空钻机2－4倍。应用：用于大型金属矿山中硬以上的矿岩穿孔。2、潜孔钻机〔down－the－holepercussivedrill〕属冲击回转式，潜孔技术早在1932年由美国英格索－兰法〔ingersellrand〕公司首先推出。最初用于地下矿崩落法，五○年代初才用与露天矿。型号：国外T－5〔大型〕DM－3〔中型〕我国KQ－150AKQ－200KQ－250评价：孔径小，能穿凿各种不同倾角的炮孔有利于矿石分采和合理控制品位、块度，构造简单、操作维修方便、价格廉价、设备效率发挥较好。3000－4000米/台月，适用于中小型露天矿。υ＝1.27ank/D*Ea－冲击功公斤·米n－冲击频率次/分k－冲击波利用参数E－岩石凿碎功比耗公斤·米/厘米³D－钻头直径厘米3、火钻〔jetpiercingdrill〕jpm型储高温(1600℃－3000˚C)、高速(1100一1800m优点：在极硬而且磨蚀性强的矿岩中穿孔效率6－10米/小时，同时还可以进展扩孔作业。缺点：消耗大量的柴油和氧气(或压气)，穿孔本钱很高。〔关于各种钻机穿孔效率的分析，可参阅教材内容自学〕。穿孔设备数量计算。P17三、爆破作业爆破技术已再"爆破工程"课中详细学到，现只把露天矿用的爆破方法作一归纳。正常台阶爆破。1、多排孔微差爆破〔multiple－rowdelayblasting〕机理：产生新的自由面，应力波的叠加，岩石互相碰撞，地震波的互相干扰。微差间隔时间：25－50毫秒起爆顺序：a逐排，b斜线，c波形，d掏槽优点：一次爆破量大，减少爆破次数和避炮时间，改善爆破质量，减少大块，提高穿孔效率。大巴微差挤压爆破〔bufferblasting〕保存一定厚度的堆渣：一方面能延长爆破的有效作用时间改善炸药能的作用和破碎效果，另一方面能控制炸堆宽度防止矿岩飞散，但要求台阶平盘宽度增加，爆堆高度大，炸药消耗量大。3、高台阶爆破。〔highbenchblasting〕成倍的增大爆破量，有利于穿爆、采、运工作平行作业，爆破集中，改善爆破质量减少超钻开孔量，提高穿钻开孔效率。但穿钻深度大，钻机作业困难，台阶下部夹制作用大，质量不易保证。几点帮爆破：多段微差爆破－采用更多段数可别离各段爆破地震波，减少地震作用。预裂爆破…先爆密集的预裂孔，采用不偶合装药，使采掘爆破地震波在裂缝面上被吸收产生较强的反射，以削弱地震波的强度。光面爆破…主要用于处理边坡使坡面岩壁平整。〔后爆密集孔，不偶合装药〕。缓冲爆破…常与预裂和光面配合使用即在密炮孔与预裂孔间〔光面孔〕间打假设干排、缓冲孔抵抗线装药量逐渐递减〕。采装工作〔loadingoperation〕采装工作是露天开采全部生产过程的中心环节，采装工作的好坏直接影响到矿床的开采强度露天矿生产能力和最终经济效果。因此，如何正确选择采装设备采用良好的工作方法，以提高采装工作效率对搞好露天矿生产具有及其重要的意义。一、露天矿用的采装设备主要是使用：挖掘机、前端式装载机。分类如下：single…bucketshovledraglineE*cavatormultiple(continuous)-bucketchainbuckete*cavatorbucketwheelfront-endloader1、机械铲〔shovle〕工作连续式，有较强的挖掘力，适用于挖掘各种不同硬度的矿石，可用于采矿、剥离、排土、掘沟、捣堆等工作。铲斗与悬架钢性连接，挖掘电铲站立水平以上的矿石。随着露天矿规模不断扩大，机械铲规模也增大。⑴、装载机械铲矿山以使用的最大斗容量为19米³，常用4～11.5米³。美国产品：B-E公司：280-B(10.6米³) 195-B(7.6米³) 295-B(15.2米³) Marion：191-M、192-M Harnischfeger：P&H2100(13米³) P&H2300(16.8米³) P&H5700(38米³)苏联产品：Зkt－4、Зkt－8N、Зkt－20国产：WK－4〔4.6米³)、WD－800〔8米³)、WD－10〔10米³)⑵、剥离机械铲已制出6360－M〔137.5米³)美国皇后河煤矿使用Marion生产的95.6米³剥离铲臂长68.6米可一次剥离38米厚度岩层每小时剥离矿砂和页岩3800米³。2、索斗铲〔dragline〕铲斗与悬架挠性连接，挖掘电铲站立水平以下的矿岩。主要用于不需爆破的松软岩层和半黏结性土壤的剥离工作。工作规格大，效率高。美国俄亥俄州的曼其奈露天矿使用4250－W铲斗容168米³生产能力达3400万米³/年。3、斗轮铲〔bucketwheel〕连线作业式采装，常与带式运输机配合组成连续生产工艺系统。目前在金属矿已有开展，如苏联列别金铁矿剥离废石每小时生产能力达1000－3000米³。卸载方式：前卸、后卸、侧卸。引导方式：轮胎、领带。传动方式：机械、电、液压。操作系统：钢绳、滑轮、液压。4、前装机〔front----endloader〕是一种自铲自运设备，行走速度快，机动灵活，爬坡能力大〔20度左右〕作业效率不受台阶低的影响，因此，近年来前装机在露天矿作业中占愈来愈大的比重。目前常用于①装车②直接装运③高台阶排土场倒运④辅助作业⑤与挖掘机配合⑥掘沟国内用柳州工程机械厂出的Z450和Z4－4〔2.7米³)在广西水泥厂石灰石矿和福建潘洛矿用。并引进了日本川崎产品的KLD－100(5米³)在南芬和海南做辅助设计用。二、机械铲的工作参数及作业方式1、工作参数挖掘半径〔Rw〕:最大〔Rwm〕，站立水平〔Rwz〕挖掘高度〔Hw〕：最大〔Hwm〕卸载半径〔R*〕卸载高度〔H*〕下挖深度〔Kw〕2、作业方式：侧面平装车，侧面上装车，端工作面层尽头平装车，捣堆作业。三、电铲采装工作面要素1、工作面高度〔heightofbench〕受各方面因素限制：如电铲工作参数、矿岩性质和埋藏条件、穿爆工作要求、矿床开采强度以及运输条件。电铲工作参数的影响平装车挖掘不需爆破的岩土h≤Hwma)从平安出发坚硬岩石爆堆高度：h≤〔1.2……1.3〕Hwm从效率出发：h≥2/3Htb)上装车h≤H*m-hc-e*h≤(R*m-Rwz-C)tgα2〕其它因素a)矿岩埋藏条件：保证稳定和台阶矿岩性质一致b)开采强度：h大降低水平推进速度和延深速度c)运输条件：h大可减少台阶总数，简化开拓运输系统d)矿岩损失贫化：h小有利于减少矿岩混杂面积2、采掘带宽度〔widthofe*cavationzone〕实体采掘带宽度：需爆破的坚硬岩石取决于爆破参数，底盘抵抗线和排距。不需爆破直接挖掘的松岩与电铲采掘带宽度一样。电铲采掘带宽度：过窄：电铲移动频繁，减少作业时间，生产能力降低，增加履带磨损，铁运增加移道次数过宽：挖掘条件恶化，采掘带边缘满斗程度低，残留矿岩多，清理工作量大。通常：bc≈(1～1.5)Rwz对于铁路运输还应满足以下条件：bc≤R*m+Rwz-C3、采区长度〔lengthofworkingsection〕较短的采区使每一台阶可设置较多的电铲工作面，但不能过短，应根据电铲和采装的配合，矿岩分布及矿石品级变化，台阶的方案开采以及运输方式等条件确定。保证足够的采装爆破量Lmin=N(5～10)Q/qq—单位工作线长爆破量N—作业分区数，一般N=3满足不同运输方式的要求铁路运输Lmin≮〔2～3〕列车长〔400米左右〕汽车运输Lmin≮150～200米4、工作平盘宽度〔widthofworkingbank〕应按采掘、运输及动力管线等设备的安置和通行等条件加以确定。Bmin=b+c+d+e+f+gc—铁路中心至爆堆坡底线距d—汽车道宽或铁路中心间距e—至动力线杆距f—动力线杆至台阶稳定边界限3～4米g—平安宽。四、单斗挖掘机生产能力挖掘机生产能力是一项很重要的技术经济指标，全矿挖掘机总生产能力也就是矿山采剥总量，所以充分发挥挖掘机的能力，对保证完成或超额完成矿山方案的采剥量有着直接的关系。研究挖掘机生产能力的目的：①组织矿山生产时，能充分挖掘生产潜力，保证稳产、高产②制定采剥方案或矿山设计时，能确定出符合实际情竞的指标。挖掘机生产能力确实定方法：①比照法：根据实际统计进展！比照，以便挖掘潜力改良生产或设计矿山时，比照其他类似条件的矿山指标确定。②分析计算法：小时技术生产能力：QJ=3600EKw/twc，Kw=Km/Ks(Km=VS/E，KS=VS/VC)KW=(VS/E)/(VS/VC)=VC/E)所以实际测量：KW可用KW=V/NE计算实际班生产能力：QB=QJ×T×ηQN=QB×MW(米3/班)η—班工作时间利用系数，即装车时间点班工作时间的比例，推土机平整场地，等车，设备故障，交接班，铁路运输的移道等。2.影响挖掘机生产能力因素的分析及提高信息途径1)缩短挖掘机工作循环时间，提高满斗程度。一般挖掘占20～30%两次回转占60～70%，卸载占10～20%提高操作技能，使每一操作迅速而准确。加强设备的维护保养，保证机器各部性能良好，使之运转快速而稳定。采用合理的采装方式和工作面尺寸，使挖掘机和车辆的位置适当，保证小角度装车。充分利用等车时间，做好装车前的准备工作，包括松动、捣置和清理工作面的矿岩，挑选不合格大块等。2〕改善爆破质量，保证穿爆储藏量。3〕及时供给空车，提高挖掘机工时利用。η=η1×η2η1—空车供给率，即因等车而引起的挖掘机的工时利用。η2—除供车条件外，由于其他因素的影响而引起的工时利用。η1=tz/tz+tr+totz—装车时间tr—入换时间to—欠车时间对于铁路运输：tr与工作平盘配线线方式有关。尽头式配线:tr1=2×60((Lo+0.5L)/v)+L˜或tr2=2×60((Lo+0.5L)/v)+L˜减少欠车时间主要有合理的车铲比，关于此分析在下章评述。4〕加强设备维修，保证有较高的出勤率。第三节运输工作〔haulingoperation〕露天矿常用运输方式：自卸汽车运输〔truckhaulage〕铁路运输〔railroadhaulage〕胶带运输机运输〔beltconveyor〕斜坡箕斗提升〔inclinedskiphoist〕联合运输〔combinedhaulage〕第四节排土工作〔spoil(waste)disposal〕露天开采的一个重要特点就是要剥离覆盖在矿床上部及其周围的表土和岩石，并将其运至专设的场地排弃，用一定方式进展堆放岩土的作业称为排土工作。承受排弃岩土的场地称作排土场〔或废石场〕spoil(waste)bank根据露天矿采用的运输方式和排土机械不同，排土方法可分为：排土犁〔spreaderplough〕铁路运输电铲(shovel)前装机(front-endloader)汽车推土机排土〔truck-bulldozer〕胶带排土机〔beltspreader〕排土犁排土工艺排土工序列车翻卸岩土伐、排土犁推土、修整平台和线路移设。翻卸：开场用前进式，全长翻卸一次岩土后，改用后退式。推土：翻土填满初期容积后，由排土犁排土，排土线每移设一次通常需要推土8次左右，而每推一次土的走行次数2～6次。平整：要求新坡顶线超高100～200毫米移道：用摇道机〔移道机〕设步距a=d-b一般小于3米d—排土犁翅板最大悬距b—线路移设后线路中心至排土台阶。坡顶线距1.5～2.5米。移道机是一种二轴平板车，车上装有齿条提升机构和发动机，车下有卡子。在提升齿条下有一个在移道时起支撑作用的铁鞋，车身后架有一小齿轮。一次提升移道距离0.7～0.8米生产能力A=60Lu/t〔米2/小时，一般是60～210米2/小时〕L—两工作点间距离10～15米u—动作一次线路横向移动宽度0.5～0.8米t—动作一次所需的时间2～5分钟2、排土线的受土能力及条数计算QY=(M×n×q)/KS米3/班〔实方〕M—每班发往排土线的列车数n—列车中自翻车数q—自翻车平均装载容积〔松方〕KS—岩石松散系数M=60T×ηS/【‹0.06(2L0+L)/V›+nt*+i】T—班工作时间ηS—排土线班时间利用系数ηS=0.6～0.7L0—入模站至排土线的距离〔入模距离〕，米L—排土线长V—平均运速公里/小时t*—卸车时间，分i—入模联络时间，分需要的排土线数：NS=f×w×K*/QyW—要求排土场平均每班排弃的岩石量米3/班f—排土量不均衡系数1.2～1.3K*—排土线在籍系数〔考虑平道、移道、故障等线路封闭〕1.8～2.03、评价优点：1〕工艺简单、投资少、本钱低2〕排土作业与运输之间没有连续性的作业联系互相制约性小3〕排土线比拟长，翻卸土岩速度快。缺点：1〕线路移设步距小，移设频繁，工作量大。2〕线路质量差，容易发生车辆掉道事故。3〕排土台阶的稳定性差，高底受限制，排土线利用率低。因此对于坚硬岩石，有足够场地时可用此法。二、电铲排土工艺为了加大线路的移设步距，提高排土线的利用率，采用电铲排土。电铲排土工作情况如p104，图4-3所示，排土段分成上、下两个分台阶。电铲站在下局部台阶的平盘上。车辆们于上局部台阶的线路上。将土翻入受土坑，由电铲挖掘并堆垒。在堆垒过程中，电铲沿排土工作线移动。排土工序列车翻卸土岩、挖掘机堆垒，移设铁路。列车翻卸土岩：逐辆对位，将土岩翻卸到受土坑内。翻卸方式：前进式：列车经过的排土线较短，线路维护工作量小，路基踏实，质量较好，但线路移设不能与电铲同时作业。后退式：与上述相反。堆叠方法：分层堆叠、一次堆叠、分区堆叠移道：吊车移道步距〔即排土带宽度〕A=0.8RWM+R*MA=｛√R2wm－〔0.5Lf〕2｝+R*m2、排土台阶要素1〕排土台阶高度〔经下沉后的高度〕根据岩土性质一般为15～50米上分台阶的高度取决于电铲的最大卸土高度H*M考虑到其沉降因素，需使上分台阶的顶面标高比所规定的排土场顶面标高要高，因此上分台阶高度应为：h1≤H*M-△h△h=H’-H=K*×H-H=(K*-1)HK*=H’/H=1+(H’-H)/HH’—下沉前的排土台阶高度H—下沉后的排土台阶高度K*—下沉系数2〕受土坑尺寸长度：要求大于一辆车长度Lf高度：hf=h1+△h+hrhr—电铲下挖沉度〔1—1.5米〕宽度：b=RWz-RwZzmin3、电铲排土线排土能力排土线受土能力与排土犁排土一样。电铲的实际排土能力还受重车供给情况限制：Qp=Qj*T*Y1’*YQj……电铲小时技术生产能力。Y2’……Y1’……Y1’＝Tp/nt*+tr’+t0’Q*1=(3600Ekm/tks)tηQ*2Tp……排一列车岩土所需时间Tp＝(n*Ve*Ke/E*Km)*(t/60)Ve……翻斗车容积Km……翻斗车数Ke……翻斗车装满系数n……一列车牵引车辆数t*……一辆车卸载时间tr’……人换时间tr＝0.06(2L0+L)/v＋ηt0，……欠车时间η……联络时间电铲排土的优点为，效率高、移道工作量少，岩土堆置高度大，但设备投资大。三、前装机排土使铁路运输能实现高台阶作业，减少线路移设，提高排土效率。作业方式：在排土段高上设立转排平台，由前装机向外转排。排土场要素作业线长：至少有一昼夜转排量，并不短于一列车长〔150米〕转排高度：据岩石公散程度，发挥设备效率和作业平安，不能太高，不大于前装机举升高，又不能太低，影响贮备量。2.3米3前装机一般3—6米5米3前装机一般4—8米最小平台宽度：一般为20～25米海南铁矿第六排土场以KLD—100前装机排土台阶高达60～120米，一列车土岩半小时可转排完，效率2400吨/班。四、汽车——推土机排土1、排土作业：汽车翻土，推土机推土，平整场地和修整公路。2、排土线长度：应按同时翻卸的汽车数量确定。Lp＝n0bn0……同时翻卸的汽车数b……相邻汽车作业的间距n0/N＝〔tD*/Tz〕*NN……出勤汽车总数tD*……汽车调车和翻卸时间L=3LP考虑备用和维护排土机数量所需推土机数量与所需的推土量有关。推土量包括两局部，即：汽车卸载时残留在坡顶上的岩土和排土场下沉塌落需整平的岩土量，排土量一般约占总排土量的20～40%NT=(VS×KS×KJ)/QTNT……推土机数量VS……需推送的岩土实方体积米3/班KS……岩土松散系数KS＝1.3－1.5KJ……设备价格系数KJ＝1.2－1.25QT……推土机生产能力五、胶带排土机排土与胶带运输配合的一种排土方法，排土机的排土台阶一般由上排和下排两个分台阶组成。排土机和与之相配合的胶带运输机都设立两个分台阶之间的平盘上。工作面有：单纯上排〔P111图4-10〕，上、下同时排〔图9-11〕、单纯下排〔图9-12〕胶带排土兼有运输与排土功能，排土场承受能力大，生产效率高，自动化程度高，工人的劳动强度小，其缺点：胶带抗磨性差，目前还在研制抗磨性强的胶带。六、排土场建立〔P112〕1、排土场修筑1〕山坡排土场2〕平地排土场的修筑：采用分层堆垒逐渐涨道方法：①排土犁②挖掘机③推土机2、排土线的扩展1〕平行开展2〕扇形扩展七、排岩工作方案与平安1、排岩规划目的：到达岩土运输功和运输排弃量最小。首先进展平台排岩规划：使各开采水平的岩土向各废石场的流量与流向最正确。竖向规划有三种根本模式：水平运输咖、向下运输、向上运输、排岩规划要解决的问题实质上是岩土运输问题，通过对岩土运量及流向的合理规划使运距和排岩总费用最小，通常用线性规划解决运输中的最优化问题。2、排岩作业进度方案第二章露天矿生产工艺联系Chap.2.Therelationofproductiontechnologyinopen-cutmine露天矿是一个生产条件较复杂、机械化程度高的矿山企业，它的主要生产工艺环节是穿爆、采装、运输及排卸。各主要生产工艺环节和假设干辅助生产环节构成一个有机的完整系统。随着生产技术的开展，露天矿采剥设备内容繁充，按各种机械的动作原理，露天矿可分为三大工艺系统。连续工艺：shovel-railway-spreaderploughShovel-truck-bulldozer连续工艺：bucketwheele*cavator-beltconveyor-beltspreader半连续工艺：shovel-truck-crusher-beltconveyor-beltspreader在三大工艺中，穿孔和采装之间通过爆破间接地联系着，一般应做到适当地提前为挖掘机准备足够数量和符合规格的爆堆而不影响采装、该穿孔设备能力稍大于采装设备能就可以，而采装、运输、排卸三者是直接地联系，其中装运两环节设备比拟贵重，资金占用多，对生产的经济效果影响最明显，因此成为工艺联系的重点。工艺联系包括研究设备选型、配套、工艺参数选择、设备配比、生产组织等问题，下面讲述连续工艺系统有前工艺联系的一些问题。第一节设备配套和工艺参数在这一节里主要讲三个问题：1)工艺设备配套的一般原则。2〕铁路运输的工艺参数——列车重量确实定。3〕汽车运输铲车斗容的配合。一、设备配套的一般原则原则：大矿用大设备，小矿用小设备，大铲配大车，小铲配小车。假设小矿用大设备，单机影响产量太大，不容易调节生产；假设大铲配小车或小铲配大车都会影响其技术经济效果。选择的原则是在适应矿山规模，并在完成规定产量情况下，得到最好的经济效果，这就要做技术经济比拟。但由于我国目前露天矿山设备规格编小，而且尚未形成各级各类设备的完整系列，所以最优的设备选型配套受到限制。根据黑色冶金矿山采矿设计假设干原则规定〔试行〕我国设备配套大致如下：特大型：矿山规模穿孔〔牙轮钻〕采装〔电铲〕运输矿＞1000万吨/年矿岩＞3000万吨/年硬岩Φ310……380软岩Φ250……31010米3及以上100T以上汽车150T机车、100T矿车胶带运输机大型：矿山规模穿孔采装运输矿200－1000万吨/年矿岩1000－3000万吨/年Φ250－310牙轮Φ150－200潜孔4－10米3电铲50－100T汽车100－150T机车60－100T矿车胶带运输机中型：矿山规模穿孔采装运输矿60－200万吨/年矿岩300－1000万吨/年Φ150－200潜孔Φ250牙轮凿岩台车1－4米3电铲3－5米3前装机50T以下汽车14－20T机车4－6米3矿车小型：矿山规模穿孔采装运输矿＜60万吨/年矿岩＜300万吨/年Φ150及以下潜孔Φ150牙轮凿岩台车、凿岩机1－2米3电铲3米3以下前装机装岩机15T以下汽车14T以下机车4米3以下矿车二、铁路运输列车重量确实定列车重量比铁路运输的露天矿是一个有普遍影响的很重要的工艺参数。这一参数对露天矿各生产环节都有影响。列车重量对各生产环节的影响对电铲：QB=QJ×T×Y1×Y2/60Y1=tz/(tr+tz+t0)=(60nq/QJ)/[(60nq/QJ)+tr+t0]=(60nq)/(60nq+tr+t0)QB=(QJ×T×Y2×nq)/[60nq+(tr+t0)QJ]=T×Y2×nq/[(60nq/QJ)+tr+t0]=(T×Y2×q)/[(60nq/QJ)+(tr+t0)/n]在tr、t0为常数的情况下电铲的生产能力QB随nq的增大而增大。对列车生产能力的影响Tz＝tz＝ty＋t*＋td＋tgtz＝60nq/QJty＝120L/Vt*=*ntd＋tg＝ftyf……列车途中停车系数0.4－0.1Tz＝〔60nq/QJ〕＋*n＋120〔1+f〕L/VQL=TKLnq/TzKL……运输工作班时间利用系数0.8－0.85＝〔TKLq〕/〔60nq/QJ＋*＋120〔1+f〕L/Vn在运距L和运行速度为常数的情况下显然QL也将随n而增大对车辆生产能力的影响QC=TKLq/TZTKLq/〔(60nq/QJ+*)n＋120〔1+f〕L/V〕n增QC降对排土线生产能力的影响排一列车的时间TP=*n＋tr，＋td，……等入等出待卸QP=TYSnq/〔*－n＋tr，＋τ〕＝TYSq/〔*＋〔t1，＋τ〕/n〕可见QP随n而加大tr，＝0.06〔2L0+L〕/V对线路系统的影响随着n的加大，列车长度也加大，从而站场和其他分界点的线路长度也要延长。随着n的加大，完成一定运输量线路通过能力可以小一些或在线路通过能力一定时，线路上的列车密度可减小，线路较通畅。经济合理的列车重量按完成每一辆车的运输量所需要的采装、运输、排土费用最低为准则推导。设：一台电铲的台班作业费Cw一台机车的台班作业费Cg一台车辆的台班作业费Ci一条排土线的条班作业费Cp电铲班生产能力以车为单位计：为完成一车所需的电铲装车费用：同理：机车费用：车辆费用： 排土费用：C=+++=求上式一阶导数使之等于零：从上式可知：随着采掘设备(和)机车〔〕,露天开采深度〔L〕和排土设备〔〕的加强和加大，n也要增加。当采用大型车辆时〔〕，n则应减少。技术上可行的列车重量：对于重车上坡的凹陷露天矿主要从以下两方面确定。按机车牵引能力P车辆着重量机车的单位根本阻力kg/吨车辆的单位根本阻力黏着系数从上式得：按线路通过能力〔运输能力〕吨/昼夜……考虑交接班，维修和杂作业等的线路时间利用系数……列车占用限制区间时间，取决于线路数目和闭塞方式。为完成生产任务需要通过限制区间的运输量。所以在以上两方面讨论中、假定L和P是一定的，我们也可以把这两个因素考虑进去，他们都与i发生关系、既：……机车每吨粘重的班作业费代入上式，可得以下方程二元函数然后、使解联立示，即可求出一定露天矿深度下，n、i的最优的匹配。三、汽车运输铲车斗容的配合从电铲利用出发，车型大一些是有利的，因为这样在一个班内能够减少汽车的入模次数，增加纯装车时间，但是从汽车运行利用来说，车型过大，将使装车时间在汽车作业循环中的比重过大，从而降低了汽车的利用率。反之，车容过小，也不合理，因为车型小，车体强度低，容易在装车中被砸坏，同时为完成一定运量所需的汽车就多，这样，露天矿内车流密度就高，相互影响也大。国内外许多学者曾对V：E比例作过研究，所得出的结论大致一样：〔1〕V：E比例随运距加大而应加大。〔2〕对于大型电铲，即E值大时，V：E可具有较小的值。这些研究表时，当运距为1～2公里时，V：E的合理值为：〔5～5.5〕：1，对于E=8～10米3的电铲，V：E为〔4.5～5.0〕：1。根据我国电铲矿用自卸汽车的定型情况，露天煤矿设计标准推荐的铲车配合关系如下：1米37～12吨；2米312～20吨；4米320～25吨6米345～100吨第二节采运设备的数量配合在我国露天矿内，采运设备的数量配合用"电铲比〞这一概念来表达。所谓车铲比是指列车数〔或汽车数〕和挖掘机数的比值。即：露天矿在*单位时间内〔一天或一班〕，采装的矿岩量应与同时间运输的数量相等，亦即采运设备的总能力是相等的。从上式可以推导出以下两个重要式子：第33页图：从图中可见：to成双曲线随YLW加大而减小而td则成直线随YLW加大而加大，车铲比为YLWo可设to=0，也可使td=0，但两者不可能有一个使to=0，td也等于0的YLW，YLW过小可产生to，YLW过大可产生td，而Tz和TW过长都会使to和td增加。从上分析，to和td是处于彼此消长、互相矛盾的状态，而且上述理念分析也没把两者联系起来。YLW加大固然有利于to的缩短，但使td增加〔系统拥挤、车流互相干扰〕反过来又影响缩短效果。如何考虑上述随机因素，而正确计算to和td，并据此确定合理的YLW，这目前还没有满意的方法。一般可通过测定分析和技术经济计算求得采运设备综合效率最高，总的经营费用最少的车铲比，目前研究中的方法有：①统计分析法：是利用实际生产数据，用统计相关分析确定to和td对于YLW的函数，然后据以确定合理的YLW值。②模拟法：是利用电子计算机以露天矿线路系统和采运设备的作业情况进展快递逼真的试验，使露天矿在很长时间进展的作业过程在很短的时间内完成。试验中改变作业的列车数，并把不同作业列车数下的生产指标加以记录。然后根据记录结果时行合理车铲数配合的分析。第三节各环节生产能力的均衡均衡各环节生产能力的目的在于研究露天矿工艺过程，保证完成生产任务的可能性，揭露工艺过程中的薄弱环节，以采取有效措施克制之。为计算露天矿*i生产环节的生产能力Mi，应查明：*环节的设备数Ni，工作时间Si(日)，单位生产能力Qi(吨/日)i露天矿要计算环节能力的有：穿孔、装载、机车〔或汽车〕，出入沟限制区间的通过能力，排土等。在进展露天矿生产能力均衡时，要特别注意以下几点：1〕必须对生产实际作全面的深入的，历史的调查和了解，使参与生产能力均衡计算的每一个参数都建立在切实可靠的根底上，既不保守，也不冒进。2〕由薄弱环节决定的露天矿均衡生产能力的限制是相对的，在一定条件下是可以转变的。例如：大冶铁矿六十年代穿爆是主要薄弱环节，穿孔能力缺乏，爆破质量低，影响了电铲效率。但72年运排又成了薄弱环节，平均运距仅3公里的条件下，列车运行周期平均竞达4小时，通过调查发现主要原因是：坑内站通过能力缺乏，排土线出动率低，技术状态不好，列车待卸排队，平盘二铲一线，延长了列车在工作面停留。针对这些问题，采取了相应措施：改建坑内站，增加平行进路，增建排土线，设立储矿场，适当减少挖掘机数，通过这些措施使各环节能力趋于平衡。3〕在生产能力均衡时，还必须重视桥修、供电、防排水等辅助性生产环节，在一定条件下，这些环节也可能成为生产中的主要矛盾。例：*矿方案矿石产量：AK=400吨/年，生产剥采比为ns=3.45吨/吨，计算各环节的能力是否满足要求。解：矿岩总量：万吨/年穿孔Z……钻机平均台日效率米/台日……成孔率B……延米爆破量吨/米假设Z＝120米/台日＝0.95B＝115吨/米吨/台日吨/年2、采装万吨/年3、机车吨/台日万吨/年出入沟限制区间通过能力吨/日万吨/年5、排土吨/年结果：Mg<MMK<M亦即生产过程的均衡生产能力不能满足要求，故而为保证完成生产任务，还必须采取*些组织措施。薄弱环节在运输必要时增加运输设备和线路通过能力。第三章露天矿床开拓Chapter3Open-pitminedevelopmentDevelopment：建立地表与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的运输通道〔即出入沟：e*portandimporttrench,或井巷：shaftanddrift〕以保证露天矿正常生产的运输联系，并借助这些通道及时准备出新的生产水平来。露天矿开拓与矿山工程的开展程序有着密切联系。所以露天矿开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数。坑线布置形成、工作线推进方式、矿山工程的延深，采剥的合理顺序和新水平准备等问题以建立合理开发矿床的运输系统。露天矿开拓是通过掘进一系列开拓坑道来实现，而掘进的开拓坑道又必须与矿山采用的运输方式相适应。因此，开拓坑道类型和运输方式就往往作为划分露天矿床开拓方法的依据。内部沟，外部沟单沟，组沟，总沟沟道开拓法直进沟，折返沟，螺旋沟固定搞线，移动坑线按开拓坑道类型溜井平峒地下井巷开拓竖井石门斜井石门无沟开拓法,联合开拓法按运输方式分：铁路运输开拓汽车运输开拓斜坡卷扬开拓溜井平峒开拓联合开拓法本章讲述的以开拓坑道类型和运输方式共同作为命名和分类依据：1、缓坡铁路开拓〔gentleincline-railroad〕折返固定坑线〔dead-endstationaryline〕折返移动坑线〔dead-endmovableline〕2、缓坡公路开拓〔gentleincline-motorroad〕直进公路〔straightmotorroad〕回返公路〔detourmotorroad〕螺旋公路〔spiralmotorroad〕3、陡坡运输机开拓〔steepincline-conveyor〕4、陡坡运输机开拓〔steepinclinehoisting〕箕斗串车5、溜井平峒开拓〔raisechute-drift〕6、斜井提升开拓〔inclinedshafthoisting〕胶带〔beltconveyor〕箕斗〔skip〕串车〔train〕7、竖井提升开拓〔verticalshafthoisting〕skipcage8、联合开拓conbined第一节斜坡铁路开拓〔incline–railway〕开拓坑道是一些铺设铁路干线的露天沟道，这些沟道在平面上的布线形式有：直进式：沟道设置在采场一帮或一翼，列车在干线上运行，不必改变其运行方向。折返式：沟道也是设置在采场一帮，但列车干线上运行时需经折返站停车换向。金属露天矿铁路干线多呈折返或折返直进联合方法。一、在山破露天矿的应用开拓程序：从地表向采场最高开采水平铺设铁路，形成全矿的运输干线，然后自上而下开采，运输干线随上部台阶开采而逐步缩短。坑道位置：应保证在同时开采多个台阶的情况下，不因下部台阶的推进而切断上部台阶的运输联系。同时还要考虑总平面布置的合理性和以后向涂凹露天矿的过渡。1〕孤立山峰地形时，布线：呈折返或直进-折返式布置在不进展矿山工程的非工作山坡上。进车方式可根据山峰两侧地形条件，采用单线环形。双侧交替进车或单侧进车。歪头山铁矿上部开拓系统是这种布线形式的典型实例。〔P170〕对于矿体埋藏在比高不大的丘陵山坡露天矿，铁路干线亦可设置在非工作山坡上呈折返式，如：迁安大石河二马车间，矿体与山脊平行出露于山包上，高差80余米，采场全长2800米，但山头仅长几百米，矿山用蒸汽机车运输，折返干线布置在下盘山坡上，工作线从上盘向下盘方向推进，各工作台阶采用双侧交替入车。〔图第41页〕实践证明：上述布线形成能使各开采台阶经常保持固定的运输联系，不会因为干线布置在境界内而影响台阶的正常采掘工作而且使入换距离较短。但当台阶开采末期时，线路曲线半径很小而不能红绕行而由近返站斜交工作台阶，掘进的壁路堑，布置线路进入工作面。当采场附近为单侧山坡时，运输干线多设在露天开采境界以外的端部。根据地形条件，采用端面部两侧或一侧入车。大冶车露天：180米标高以下〔至608〕用斜坡铁路，运输干线在境界以外的两侧山坡上，开采的各个台阶，都有独立的了口与干线联系，构成两侧环形入车。工作线以下盘向上盘推进。铁路干线的布置受地形条件影响较大，充分利用矿区地形，合理布线是解决斜坡铁路开拓法在山坡露天矿应用的关键，在确定开拓系统时，应保证铁路直线固定，力求减少基建工程量和到达良好的运输条件。二、斜坡铁路开拓在深凹露天矿的应用深凹露天矿是从地表开场向下开采的，采用斜坡铁路开拓时，首先要从地表向深部开采的第一个水平开掘露天沟通，铺设铁路运输干线。以后随着矿山工程的开展，铁路干线再逐步延深加长。露天矿开采终了时，运输干线才全部完成。因上，深凹露天矿铁路开拓系统形成与矿山工程的开展有着严密的联系。固定折返干线开拓〔stationarydead-endline〕深凹露天矿的铁路干线一般都设置在露天矿边帮上，其布线方式固定因受露天矿平面尺寸的限制而常呈折返式〔折返站形式见P171〕,当折返坑线沿着露天开采境界内的最终边帮〔非工作帮〕设置，则运输干线除向深部不断延深外，不作任何移动，故称为固定坑线。矿山工程开展程序〔参看P172〕按所确定的沟线位置，坡度和方向，从地表向下——水平推进出入沟，自出入沟末端向采场两端掘进开段沟〔纵向布置〕以建立开采台阶最初工作线。开段沟掘成后，即可进展扩帮〔采剥〕工作当该水平扩帮到达一定宽度，即新水平的沟顶在该扩帮台阶坡底线的距离不小于最小工作平盘宽度后，在该水平进展采剥工作的同时，开场按设计预定的沟位，向下——新水平开掘出入沟和开段沟。新水平的开段沟完成后，即可进展手帮工作，以下各水平均按此顺序进展。布线特点铁路干线设在露天矿不进展矿山工程的一帮，根据地形，工作线推进方向和总平面布置要求，一般可在顶帮或底帮，折返站一般在端部。各台阶工作线向一方平行推进。沟线至工作面线需经端帮绕行,这就要求从非工作帮主剥采工作线的宽度不小于2倍铁路最小曲线半径。从折返站向工作面配线方式：单侧进车，双侧交替进车和双侧环行。当生产能力大，台阶电铲数多用环行，否则用双侧或单侧交替进车。眼前山铁矿是这种开拓方式的典型实例，固定坑线设备在底帮工作线由下盘向上盘推进，干线每下一个台阶需折返一次，各台阶采取单侧进车形式。评价优：全部折返沟均设在露天矿场一帮，线路固定，干线质量较好，准备新水平工程量较少。在开采过程中，各水平的工作线平行推进，长度固定，推进方向一致，生产工艺和生产管理都比拟简单。可有较多水平同时工作，有利于平衡和调节生产剥采比。缺：列车需在折返站停车换向或会车，故运行速度降低使线路通过能力下降。必须设置一公平长度的折返站和端帮联络线，造成端帮剥岩量过多，而端帮剥岩又比拟困难。2、移动折返坑线开拓〔movabledead-endline〕出入沟不是从设计的最终位置上掘进，而是在采场其他地点掘进。这时，掘完沟扩帮时，工作台阶上要保存出入沟，以保证上、下水平的运输联系，随着台阶的推进，出入沟向前移动，运输干线也向前移动，一直推到开采境界边缘，出入沟才固定下来。这种开拓方式称为移动坑线开拓。开拓程序靠近矿体从采矿场中部按设计的位置掘进出入沟和开段沟，掘沟后，扩帮工程从中间向两帮挤进。在向下盘方向推进的工作台阶上设有出入沟，台阶被出入沟分割成两个倾斜分台阶称"上、下三角掌子〞。为了保护出入沟内的运输干线不被切断，进展开采时，应先推进出入沟侧帮，即开采"上三角掌子〞扩大出入沟的宽度。出入沟宽度到达一定程度，把运输干线移过去后，再进展原来被运输干线压住的局部，即开采"下三角掌子〞当露天矿底部平盘宽度扩大到两倍最小平盘宽度以后，才能开掘下一个水平的出入沟和开段沟，移动坑线随着台阶推移到设计的最终境界时，出入沟及运输干线就固定在最终边帮上，从而变成固定坑线。特点开拓沟道设置在露天矿工作帮上，掘完沟后，通常有两个工作帮同时向上盘和下盘方向推进。在开采过程中，为了保持上下水平的运输联系，随着工作帮的推进，开拓沟道需要不断改变其位置。由于沟道穿过工作台阶，因此在移动坑线区内，其工作台阶高度是不恒定的，在开采上三角掌子时，电铲需要站在斜坡道上装载高度不等的爆堆，列车需在大坡道上起动和制动，同时，出入沟内干线需要经常移设，并在沟内应增设装车线。〔图第45页〕 评价优点：可以靠近矿体掘进出入沟和开段沟，能较快地建立起采矿工作线，减少基建剥岩量，加快矿山建立速度，使矿山早日投产。移动坑线一开场并不设在固定的非工作帮上，因此，当矿床地质和工程水文地质情况尚未完全控清时，采用移动坑线开拓，可以在开采过程中加深了解和掌握，以使合理地确定露天采场的最终边坡角和开采境界。可以自由地选定开拓坑道的位置，有利于根据选择开采的要求，确定采矿工作线推进方向，以减少开采过程中的矿石损失和贫化。由于移动坑线铺设在工作帮上，当露天矿场底部平盘宽度较小时，采用移动坑线，能够防止为露天矿场底保持二倍最小曲线半径而引起扩帮量，并且可以省掉两端帮的联络线路工程量缩短运输距离。缺点：在设有移动坑线的工作台阶上，生产作业比拟困难，从而使设备效率，劳动生产率采剥本钱等生产技术指标比用固定坑线开拓都要差些：穿孔工作量增2倍；钻机生产能力下降10%，炸药消耗量增加4～10%，电铲装车效率降低4%，线路质量差，列车重量减少，通过能力降低。移动坑线占用的台阶工作平盘较大，增加了超前剥离量。干线经常移设，线路维修和移设工作量大，移道增加1～1.4倍，干线和站场移设对各台阶开采的干扰，使工作组织复杂化。使用条件〔参看P168第三段〕当矿床地质或水文条件勘探不清时，而又立即要进展矿山工程时。对于急倾斜矿体，为了缩短露天矿建立期限，减少基建工程量〔白去鄂博〕考虑今后必须进展扩建或改建的露天矿，如大孤山铁矿，原设计-54米，实际-200米以下，矿先沿原设计境界边缘开掘沟道，采用移动坑线开拓向新的开采境界过渡，这样使改建期间急于停产、减产。露天矿开采到最底部几个台阶时，由于底部平盘宽度缺乏而采用。三、斜坡铁路开拓的评价〔P173〕第二节斜坡公路开拓〔inclinemotorroad〕斜坡公路开拓在金属露天矿应用最广，其开拓坑道是一些设置公路干线的缓倾斜露天沟道，布置方式可分为直进、回返和螺旋三种。一、直进式公路干线开拓(straightmotorroad)1、在用斜坡公路山坡露天矿床时，如果矿区地形比拟简单，高差不大，则可把运输干线布置在山坡的一侧，并使之不回弯便开拓全矿。运输干线在空间呈直线形〔一般为固定式〕干线布置在境界外，P162图6-2。〔第47页〕2、对于深凹露天矿，当矿床埋藏较浅而又有足够的走向长度时，也可采用这种开拓方式。此时，运输干线设置在露天矿场的一帮。公路不必回弯便可下到露天矿场底部。擬议中的南务矿深部+290以下90米，走向长2000余米，设计选用了两条直进式公路设在上盘边帮上南北各有一个出口。直进式公路开拓的优点是：布线简单，沟通展线最短，汽车运行不回弯、行车方便、运输效率高。因上，在条件允许的地方应优先使用。二、回返式公路干线开拓〔detourmotorroad〕由于地形条件的限制或开采深度较大的矿床时，开拓坑道需呈回返式布置，汽车在坑线上运行时，需经过一定曲率半径的回头曲线改变运行方向才能到达相应的工作水平。回头曲线的设计见P68-69对于山坡露天矿，这种开拓方法多用在单侧山坡地形，开拓坑线布置在采场境界外的端部成固定式。如P162有时由于地形条件的限制或因山头局部的矿岩量不多设置固定坑线不经济时，开拓坑线可位于工作线同侧，采用移动坑线建立运输通道。在开拓深凹露天矿时，开拓坑线最终布置在露天矿的一帮。为了充分利用露天矿的走向长度更多是呈直线——回返式。可以是固定的也可以是移动的，其开拓程序和铁路折返坑线开拓相似。但其开段沟布置可以有纵向布置。横向布置或不设开段沟三种。〔P164图6-6〕设置公路干线的出入沟一般多布置在采矿场内矿体上盘或下盘矿岩接触带处。开采过程中，出入沟随一侧工作帮推进而移动直到工作线推进到最终开采境界。才在最终边帮上固定下来。其开拓程序上特点与铁路移动坑线相似，但由于公路开拓不需要复杂的铁路工程，出入沟坡度较陡。长度也小，这种坑线可以修筑在工作台阶前的爆堆上是公路干线开拓广泛应用的一种方式。优点：容易布线，适用范围广，不仅适用于山高，坡陡，地形崎岖的山坡露天，而且也适于开采深度较大的深凹露天，矿山工程开展简便，同时工作台阶数目较多，新水平准备速度快。缺点：当汽车经过曲线半径很小回返平台时，需减速运行，并要求司机十分慎重，从而降低了运输效率。因此，在实际布线过程中，都力求减少线路的回返次数。三、螺旋坑线开拓〔helical(spiral)motorroad〕当开采深露天矿时，为了防止采用困难的曲线半径，可使坑线从有矿场的一帮绕到另一帮，在空间呈螺旋状，故称螺旋坑线这种坑线开拓的特点：坑线设在露天矿场的四周边帮上，汽车在坑线内直进运行。如：长岺独本采区设计：15～25吨汽车，平面800×600米近似圆形，深度180～200米，干线坡度8%，台阶高12米，坑线绕边帮三周便下到矿场底部。开拓程序：沿境界掘出入沟和沿出入沟的前进方向掘开段沟。当掘至一定长度后，即开场扩帮，扩帮一定宽度后，再在扩帮的同时，沿上出入沟末端向前掘新水平出入沟和开段沟，然后依此类推。由此可见，螺旋坑线开拓时，开段沟必须沿出入沟的前进方向掘进，各台阶工作线推进也应为下面台阶掘沟和扩帮创造条件。因此，矿山工程开展就出现如下特点：1〕远离出入沟的台阶工作线局部应回速推进，从而形成以出入沟末端为固定点扇形推进方式。2〕出入沟成螺旋状环绕露天矿边帮向下延深。同时工作台阶数就不能超过露天矿场一周所能布置的出入沟数。基于上述两个特点，采用螺旋坑线开拓时，工作线推进速度在其长度上均，有效采掘工作线长度缩短，同时工作台阶数目较少，新水平准备时间长，使露天矿生产能力受到限制。并常常增加进前剥岩量。因此，限制了这咱布线方式的普遍应用，然而，由于汽车运输灵活性高，为使汽车能在坑线的直进运行。对于长宽比不大的露天矿场，且矿体成块状、帽状或星散状时，这种布线方工有其实际应用的意义。四、公路开拓评价见P169第三节斜坡运输机及斜坡卷扬开拓(inclineconveyorandinclinehoisting)〔P174；P182〕前述两种开拓方法所需设置的开拓坑道都是缓沟，坡度在60以下，使适用的合理开采深度受限。因此，对于高差大的山坡露天矿和深度磊的低凹露天矿，可考虑采用另外的开拓方法。斜坡运输机及斜坡卷扬开拓共同的特点：运输沟道为纵坡较大的陡沟，坡度>160，沟道一般布置在露天矿的非工作帮上；开拓沟道内的运输只是整个露天矿运输系统的中间环节，在沟道的起点和终点，通常要设置转载站或转换点〔transloadingstation〕根据运输方式不同可分为如下两种：斜坡运输机开拓〔inclineconveyor〕胶带运输机对矿岩块度有较严格的要求，现代大型运输机运输的最大允许块度只在0.5米以下，因而在向运输机装载以前，必须对矿岩加以破碎，根据破碎机的固定性和布置方式，本法有两种运输系统。汽车—半固定破碎机—胶带运输机〔truck-semifi*edcrusher-beltconveyor〕开拓系统示意图如P1756-19中所示带式运输机道和半固定破碎站均布置在露天采矿场的非工作帮上，矿岩运输系统为：Shovel—truck—crusher—apronfeeder—beltconveyor—ground破碎设备常用旋回破碎机〔>1000吨/小时〕，和颚式破碎机机，旋回式破碎机破碎系统如P1756-20，圆外采用组装式破碎站。在采场内，为保持汽车的经济合理运距，随着开采深度的下降，破碎站每隔3～5个台阶移设一次，移设的步距可据以下原理确定：用运输机代替汽车运输这一垂高所节省的费用不小于移设破碎站这一距离所需的费用。 式中：H……破碎站移设的垂直距离。 S……矿岩平均截面积，米2C……破碎站移设一次所需费用，元；λ――矿岩平均容重，吨/米3C1,C2……分别为汽车和带式运输机折算的矿岩提升费用，元/吨、米，A1,A2……分别为汽车和带式运输机运输矿岩费用，元/吨、公里α，β……分别为公路坑线和带式运输机道的坡角。 K……公路坑线展长系数〔公路实际长度与理论长度之比〕；2、移开工破碎机—带式运输机道开拓近年来，园外开场在坚硬岩石的露天矿中研究使用移动式破碎机，这咱破碎机设在工作平盘上，这样可以使工作面运输也用运输机工作台介上的破碎机和运输机均随工作线的推进而移设。其工艺系统为：Shovel(orfront-endloader)---mobilecrusher---beltconveyor---ground这种开拓系统形式如P177所示。移动式破碎机有自行式和可移式，前者自身具有履带式或逐步式装置。后者本身没有引导装置，而是靠与破碎机配套的移设机。〔用于破碎坚硬岩石〕液压逐步式移动破碎机如图6-24工作台阶上带式运输机的布置方式见P1786-25这种系统在金属露天矿的应用虽然表现了更大的经济合理性，但由于移动式破碎机构造制造尚有问题所以在口内外还未得到大量的推广。3、评价优点：1〕运输能力大，sierrita铜钼矿，带长2.4公里，带宽1840mm，坡角130，能力达8000吨/小时。2〕升坡能力大，16～180运距短〔为汽车1/4～1/3，铁路1/10～1/15〕采特制的"夹持式〞大倾角运输机可达450。3〕基建工程量少，运输本钱低。4〕连续化运输便于实现自动控制，操作简单，劳动生产率高。缺点：1〕需破碎，而增加矿岩破碎费用，破碎站建立费用高，移设复杂。2〕胶带磨损严重，敞露的运输机作业易受暴风，雨雪的影响。3〕运输机系统发生局部故障将引起全矿运输作业停顿，因此对设备维护和生产管理水平要求较高。对开采深度大的矿山适用，国外应用较多。如：美国twinbuttes〔双峰〕铜矿，sierrita铜铅矿；巴西caue〔高依〕铁矿；智利的chuguicamata〔丘荃卡马塔〕铁矿。斜坡卷扬开拓〔inclinehoisting〕斜坡卷扬开拓的主运输方式是钢绳提升，根据其提升容器不同，提升方式可为：箕斗提升，串车提升和台车提升三种，其中以前两种在露天矿应用较为广泛。斜坡箕斗提升〔incline-skip-hoisting〕沟道布置及运输系统箕斗道的布置应结合露天矿的总图布置统筹安排，局量靠近选厂和废石场的缩短矿岩云距。还应适应矿山开采程序。工作线推进方向的要求。深凹矿设置在最终边帮上，与边帮直交布置，坡度可达250～400山坡故一般布置在采场境界外。系统：truck(ortrain)----transloadingbank----skip----ground跨越式栈桥---侧面卸载〔P184图6-30〕采场箕斗装载站尽头式平台---正面卸载直接转载：装载站构造简单，但汽车箕斗互相制约转载方式漏斗转载：与上相反在凹陷露天矿随着开采水平的下降，箕斗道要不断延深，而转载站每隔2-4个水平移设一次，即每隔2-4个台阶设一集运水平，为急中断生产，一般采用两套或两套以上箕斗提升系统交替延深。2〕实例P183、图6-29，峨口铁矿是用斜坡箕斗开拓山坡露天矿的一个实例，该矿走向长达2000米，宽1000余米，地处山岳地带，高差较大，斜坡箕斗道设在境界外采场一端，箕斗道斜长480米，有效运距380米，坡度33030’～380，下放垂高234米，每天台阶设一座栈桥，工作面用25吨汽车，经转载漏斗装入箕斗中，箕斗容积30米3〔50吨〕，两车装一斗〔漏斗抚顺西露天煤矿是我国最早使用斜坡箕斗深凹露天矿，该矿在非工作帮上设置两套运煤的箕斗提升系统，每一系统各安装两套箕斗，两套设备能力分别为300～400，100万吨/年。在大型金属深凹露天矿还没有实际采用经历。3〕评价优：能以短的距离克制大的高差，设备简单，经营费用低，投资少，建立快，生产能力高。缺：机动灵活性差，环节多而互相制约，矿岩需几次转载，管理工作复杂，转载站需定期移高，往入影响生产。斜坡串车提升〔incline–trainhoisting〕采场用小于4米3各型牵轨矿车运输。通常在露天矿一帮设立坡度小于250～300的直进沟，沟由铺设卷扬机道，卷扬机道两端不需转载设备，只设甩车道。在采场内用机车将重载矿车牵引至甩车道，然后由斜坡卷扬提升〔或下设〕至地面甩车道，脱钩后再用机车牵引至卸载地点。P184图6-31为东山石灰石矿石斜坡矿车开拓系统，上部有一条提升机道，下部有两条并列提升机道，矿石经两段斜坡提升机道下放送至粗破碎站，每次下放6-9次辆容积为1.1～1.6米3U型矿车。这种开拓运输方式，使用设备、轻便、投资少、建立快，但其生产能力受矿车载生和调车的限制，适用于提升〔或下放〕垂高在100米左右的牵轨运输的中、小型露天矿。第四节地下井巷开拓〔undergroundopeningsdevelopment〕一、溜井平峒开拓〔raisechute-tunnel〕特点：1〕借助开掘溜井和平峒来建立采场与地面的运输联系只运送矿石，矿石靠自重运输。2〕只能作为运输的中间环节，不能独立完成露天矿的运输任务，需与其它运输方式配合使用。主要适用于山坡露天矿，采场常用汽车或铁路运输，平峒可用准轨或窄轨铁路，平峒运距和运量不大时也可采用大型水平箕斗。溜井承当着受矿和放矿任务，它是平峒溜井开拓运输系统中的关键环节，合理地确定溜井的位置和构造要素，对保证矿山正常生产具有重要意义。1、溜井平峒的位置溜井平峒布置的合理性，主要应符合以下三原则：溜井主作面的平均运距短溜井和平峒的掘进工程量少工作平安可靠，保证溜井穿过的岩层稳固，整体性强，防止穿过厚的软岩夹层，大断层，破碎带，裂隙发育区，大的含水层。内部---运距短，但要"降段〞攀矿汽车运输时----集中放矿溜井外部侧帮---减少，采放互相牵制铁路运输时----分散放矿溜井---外部溜井〔端部〕P180图6-27平峒的位置应与溜井位置同时确定，除应考虑溜井的合理布置外，应注意以下几点1〕尽可能缩短平峒的长度2〕平峒位于露天采矿场之下时，平峒顶板距露天矿场平面的最小垂直距离不得小于15米3〕平峒口应该在洪水位以上，并且应设在岩层稳固，不易产生滑坡和雪崩之处。2、溜井的构造要素溜井由井口、溜放段、贮矿段及放矿漏斗组成，其构造要素包括：深度，断面形状和尺寸，倾角以及放矿口规格。1〕深度过去认为单段溜井高度不超过150米，实际只要采用合理的溜井断面形状和大小，增大贮矿高度，单段溜井深度可达300米以上。2〕断面形状和尺寸一般园形，直径不应小于允许最大放矿块度的4-6倍，粉矿过多和湿度较大时应大于5～8倍。3〕倾角垂直较好，必须采用倾角斜溜井时，要大于7004〕漏斗构造及规格底板坡度40～500，顶板650～750，长度5～7米左右3、溜井的生产管理当溜井位于采矿场内时，随开采台阶下降溜井也要随之降段，每次降段个台阶高度。常用分步降段方法：半壁先降段，半壁暂不降段，供原开采台阶卸矿至全部采完再降。〔P181图6-28〕直接降段：适用于溜井断面大，矿石品级与溜井周围矿层一致，用加密小直径炮孔金属矿降段方式贮矿降段：先填满溜井，停顿放矿溜井生产中常有事故是：堵塞和跄矿原因：堵塞----溜井构造参数不合理；含粉矿和泥量较多且湿度较大；停顿放矿时间长，在矿石冲击作用下使矿石夯实。跄矿----多发生在处理溜井堵塞时，矿石突然下落形成巨大冲击力，或两季矿石含泥水过多，阻力减小而造成。措施：在溜井口附近设置防截水设施，加强放矿管理工作，如定期清理积聚的粉矿，溜井大量积水时，暂不放矿切实做到："溜井贮漏矿，松动放矿〞。4、评价适用于地形复杂：高差较大，坡度较慢，矿体在地面标高以上露天矿。〔攀钢、兰尖铁矿、本钢南芬，鞍钢乔夫山，石灰石矿最多〕优：可利用地形高差，自重放矿，运营费用低缩短了运距，加速运输设备周转，可用少量运输设备完成大产量减少了运输线路工程，基建投资少，基建时间短。缺：容易出来堵塞跄矿，井壁磨损，井底放矿尘粉严重，对要求一定块度而易粉碎的矿石，一般不宜采用。用运输机与溜井平峒联合应用时，矿石事先破碎后进入溜井，可防止大块矿石堵井，减轻矿石对井壁的磨损。井筒提升开拓〔pitshafthoisting〕这种开拓方式根本上与斜坡运输机和斜坡卷扬开拓方式相似但为防止采场运输和提升作业互相干扰，设立固定的破碎站，减少边帮扩帮量，可用井筒代替斜坡道。井筒分：斜井(inclinedshaft)竖井〔verticalshaft〕斜井开拓斜井由常用运输方式有：trainskip和converyor串车：通常用石门与斜井联接，其运输系统为：Workingbench---crossadit---slopebottom---inclinedshaft---ground箕斗和运输机：通常用溜井联接，其运输系统为：Truck---raisechute---crusher---inclinedshaft---ground例：矿山村铁矿〔箕斗〕大孤山〔运输机〕P176图6-21墨西哥卡纳尼亚铜矿〔运输机，固定破碎〕P176图6-22该矿地表长1200米，宽900米，最终边坡角550，采深达200多米，日产富矿2.4万吨，采场用汽车运输建立了一条运矿石的斜井运输机系统。吉倾角15.50高2.4米，宽3.3米，长750米，井底设宽8米高30.5米，地下破碎峒至其上用溜井与采场联结。用石门联接，半固定破碎站设在露天矿边坡上，如：苏联英古列茨和萨尔科。竖井开拓运输方式有罐笼〔cage〕箕斗〔skip〕常用石门和一定数量溜井联接，运输系统：Trudk----raisechute---crusher---crossadit(conveyor)---shaftskip---ground例：瑞典基鲁内铁矿的废石提升用竖井罐笼竖井箕斗，美囗共各铁矿，该矿处于坎坷不平，村木繁茂的高地，矿体长1800米，平均厚度150米向下延深至少900米，但圈定的露天开采深度仅300米左右，边坡角550，年产矿石750万吨/年，考虑到今后从露天向地下开采过渡的可能性，但由于已有的磨矿车间较近，无法安置斜井运输机系统而且竖井箕斗提升开拓。竖井提升开拓，能以最短的提各距离克制最大的高差，但其运输环节多，提升能力较低，需要地下井巷工程量最大。因此，这种开拓方式常用于有旧井巷可利用或将来要向地下开采过渡的露天矿。地下斜坡道汽车运输开拓是在露天矿场境界外设置地下斜坡道，在相应标高处设有出入口通往各开采水平，汽车在斜坡道运行，对其评见教材参看P168图6-12第五节联合开拓法联合开拓是指在同管委会露天矿中，采用两种或两种以上的开拓运输方式共同建立地表与采矿场各工作水平之间的运输联系。事实上除公路、铁路两种方式外，其他方式都很难用单一开拓运输方法。在实践，联合开拓法应用较广，因为它能充分发挥各种运输方式的特长兼有它所联合的各种开拓方法的优点而防止其缺点。而前述各种单一开拓法都有一定的适用范围，随着露天开采深度的增加，联合一扫而光地的优越性更为突出。常用的联合开拓法：inclinemotorroad-raisechuteandtunnelinclinemotorroad-inclineskiphoistinginclinemotorroad-inclineconveyorinclinemotorroad-inclinedshafthoistinginclinerailway-inclinemotorroad这种开拓方法是浅部用斜坡铁路，深部用斜坡公路，它的之间设有转载站，转载方式有：直接转载，电铲转载和矿仓转载这种开拓方法，既然充分发挥铁路运输能力大，运距和，本钱低的优点，又能充分利用