3第3章-露天矿运输课件

2023/7/221第3章露天矿运输Chapter3SurfaceTransportation

露天矿(内部)运输(系统)的任务：矿石→选矿厂，破碎站，储矿场岩土→排土场人员/设备/材料→作业地点露天矿采用的运输方式：

(自卸)汽车运输：国内外广泛应用铁路运输：国内占较大比重,用于凹矿浅部/地面胶带运输斜坡道提升机运输重力运输联合运输－汽车/铁路，汽车/胶带，汽车/溜井(槽)2023/7/222金属矿床露天开采•第3章露天矿运输本章内容：

1.汽车运输；2.铁路运输；

3.胶带运输；4.联合运输2023/7/2251.矿用汽车类型汽车类型：载重汽车：牵引功率大，爬坡能力强，机动灵活自卸式汽车，电动轮汽车汽车载重：运距1~1.5km，合理

金属矿床露天开采•第3章露天矿运输容积比=汽车车厢容积电铲铲斗容积4~61=2023/7/2261.矿用汽车类型金属矿床露天开采•第3章露天矿运输P732023/7/2272.矿山公路分类及技术等级

矿山运输公路的特点：①断面形状复杂；②线路坡度大；③曲线半径小；④运量和行使车辆载重量大；⑤相对服务年限短

对矿山公路的基本要求：结构简单；具有相当的坚固性和耐磨性矿山公路分类：按用途分为：运营型：辅助公路

生产型：开采过程中用作矿岩运输的公路金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/2282.矿山公路分类及技术等级按公路性质/所在位置分为：运输干线：出入沟→卸矿点，排土场的公路

运输支线：各开采水平－运输干线连接公路，各排土水平－运输干线连接公路

辅助公路：通往分散布置的辅助性设施的路按服务年限分为：

固定公路：出入沟→地表永久性公路，>3a

半固定公路：通往工作面/排土场作业线的公路

1~3a

临时/移动公路：采掘工作面/排土线的公路，

<1a金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/2292.矿山公路分类及技术等级按行车密度和速度可分为三个技术等级：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/2210半填半挖方路基3.矿山公路路基与路面结构三种路基：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输填方路基挖方路基2023/7/22113.矿山公路路基与路面结构路基横断面主要参数：①路基宽度路肩路面宽度：行车部分宽度，与汽车参数、速度有关金属矿床露天开采•第3章露天矿运输

路基宽度=路面宽度+2×路肩宽度(b=1.0~1.5m)最小值≥2b=2m

单车道：B=3.5，4，4.5，5m

双车道：B=6，6.5，7.0m2023/7/22123.矿山公路路基与路面结构路基横断面主要参数：

②路面与路肩横坡路面形状：镰刀形，槽形，半槽形

路面横坡：水泥路面1~1.5%

碎石路面1.5~4%

路肩横坡：比路面横坡大1~2%,少雨区0.5%或与路面同坡金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22133.矿山公路路基与路面结构路基横断面主要参数：③路基边坡基坡一般：1:1.5～1:1.25

路堑边坡：1:0.5～1:1.75金属矿床露天开采•第3章露天矿运输④路基排水排水设施：边沟，截水沟，排水沟，盲沟坡度要求：纵坡≮0.2%2023/7/22143.矿山公路路基与路面结构路基横断面主要参数：

⑤路面结构

路面类型：柔性路面，刚性路面路面结构：单层，两层，多层金属矿床露天开采•第3章露天矿运输道路横坡1~4%面层50mm磨耗层15~20mm基层100~150mm垫层200~300mm基础地层2023/7/22153.矿山公路路基与路面结构路基横断面主要参数：

⑤路面结构

从路面结构可将矿山公路分为四级：高级公路：水泥砼路面，条石/块石路面次高路面：碎石路面，沥青贯入碎石路面，沥青表面处理路面中级路面：碎石路面低级路面：粒料加固土路面

依据矿岩运量路面类型的选择：水泥砼路面：1000×104t/a

黑色碎石砾石路面：(200~1000)×104t/a

碎石砾石路面：(50~200)×104t/a

碎石/简易土路面：＜50×104t/a金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22164.矿山公路平面要素平曲线参数：半径，转角，切线，弧长，外矢矩

①平曲线半径(P50)确定根据：汽车结构参数横坡，行车速度要求：R

min＞R

min,che；对应于公路等级取值；越大越好；平原区取大值，山区取小值金属矿床露天开采•第3章露天矿运输公路等级ⅠⅡⅢRmin(m)4525152023/7/22174.矿山公路平面要素②切线长度与曲线长度定义：公路转角交点JD1至曲线与直线连接点的长度

③外矢矩转角交点至圆曲线中心的距离金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22184.矿山公路平面要素④曲线段超高缓和曲线段：双向路面横坡→单向倾斜的过渡路段超高坡度iH：缓和段坡面与水平面的夹角金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22194.矿山公路平面要素④曲线段超高(P51)超高横坡：2%~6%，max≯10%金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22204.矿山公路平面要素⑤曲线段加宽从直线段或缓和曲线段开始，逐渐加宽到圆曲线部分

双车道曲线段加宽值为：

双车道曲线段车道总宽度为：

单车道曲线段加宽：双车道加宽值的一半路面加宽＜1m时，路基不加宽；路面加宽＞1m时，按内侧路肩宽度不小于1m计算金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22214.矿山公路平面要素⑤曲线段加宽金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22224.矿山公路平面要素⑤曲线段加宽金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22234.矿山公路平面要素⑥线路连接：直线－曲线，同向曲线，反向曲线

直线段与曲线段相连接－插入缓和曲线段长度

两平曲线连接：

i)

两曲线超高横坡相同，两曲线直接连接

ii)

超高横坡不同时，需要插入超高缓和段金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22244.矿山公路平面要素⑦视距：司机通视的最短距离

停车视距：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输

会车视距：2023/7/22254.矿山公路平面要素⑦视距：司机通视的最短距离

停车视距：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输⑧回头曲线－弯道锐角转折

对称回头曲线：主曲线+辅助曲线(+插入直线段)

路基要求回头曲线：最窄宽度L1≤两线路最窄距离L2023/7/22264.矿山公路平面要素金属矿床露天开采•第3章露天矿运输⑧回头曲线－弯道锐角转折2023/7/22274.矿山公路平面要素金属矿床露天开采•第3章露天矿运输⑧回头曲线－弯道锐角转折2023/7/22284.矿山公路平面要素金属矿床露天开采•第3章露天矿运输⑧回头曲线－弯道锐角转折

矿山公路回头曲线的最大值公路等级ⅠⅡⅢ单位vmax252015km/hRmin252015mimax33.54%最小加宽22.53m2023/7/22294.矿山公路平面要素金属矿床露天开采•第3章露天矿运输⑧回头曲线－弯道锐角转折2023/7/22304.矿山公路平面要素平曲线参数：半径，转角，切线，弧长，外矢矩

⑨矿山公路线路平面表示法金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22315.矿山公路纵断面要素竖曲线参数：最大纵坡，坡长限值，纵断面图，竖曲线半径，竖曲线最小弧长，连接线

①最大允许纵坡

Ⅰ级：6%Ⅱ级：8%Ⅲ级：10%

最大可达13%，但必须插入缓和段，其最小长度=汽车长度

②限制坡长：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22325.矿山公路纵断面要素②限制坡长：

LH＞800m，设置缓和段40~50m，i＜3%③纵坡折减平曲线半径≤50m，最大纵坡按下表折减：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输

海拔5000m以上：折减3%4000~5000m：折减2%3000~4000m：折减1%

折减后最大纵坡＜4%时仍取4%

Ⅰ级-6%；Ⅱ级-8%；Ⅲ级-10%2023/7/22335.矿山公路纵断面要素④竖曲线

凹形竖曲线，凸形竖曲线当凸形竖曲线，变坡度代数差≥2%

凹形竖曲线，变坡度代数差≥3%

竖曲线半径按下表选取：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22345.矿山公路纵断面要素⑤线路纵断面标示法金属矿床露天开采•第3章露天矿运输起终点标高，公路设计标高，平距，纵坡，里程标，百米标，涵洞位置，竖曲线位置与要素，填挖方高度，各线路段长度，方向角，曲线段要素，纵横比例2023/7/22355.矿山公路纵断面要素⑥道路定线定线原则：各参数要符合要求；线路要平直而短，尽量减少竖曲线；工程量要小，少占农田；要充分利用地形，避开高山；要考虑到各水平面的出入口定线步骤与方法：拟定线路系统→方案比较→具体定线(零点自下而上)

固定控制点是拟定线路系统的出发路基边缘线“零点法”定线：确定跨距→分规定点金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22365.矿山公路纵断面要素⑥道路定线金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22375.矿山公路纵断面要素⑥道路定线金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22385.矿山公路纵断面要素⑥道路定线金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22397.工作面汽车入换方式金属矿床露天开采•第3章露天矿运输A.同向行车工作平盘宽度较小必须有两个出入口B.折返行车工作平盘宽度较宽单出口，双车道C.回返倒车工作平盘宽度较宽单出口，双车道2023/7/22408.运输计算①道路通过能力（P68）金属矿床露天开采•第3章露天矿运输②自卸汽车运输能力(P68)

汽车运行周期=装载t+卸载t+运行t+调车t

自卸汽车工作台数NG与在册台数NZ：2023/7/2241第二节铁路运输1.铁路运输特点(P80)优点：(1)运输能力大，可达5000~8000万t/a(2)设备和线路比较坚固耐用

(3)运输成本低

(4)对矿岩性质和气候条件的适应性强

缺点：(1)基建工程量和投资大，基建速度慢

(2)对地形和矿体赋存条件适应性差

(3)线路系统和运输组织工作复杂2.应用及其发展趋势

应用：储量大、面积广、运距长(>5~6km)的露天矿及矿山专用线路

趋势：①粘重150t电机车和100~200t自翻矿车常用大载重准轨自翻矿车型号：

KF-60、KF-65、KF-70、KF-100金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22422.应用及其发展趋势趋势：①粘重150t电机车和100~200t自翻矿车②>10000V交流电机车和3000V/1500A直流电机车

③电动轮自翻车牵引机组④内燃机车用燃气轮机代替柴油机⑤线路工程全盘机械化⑥实现机车遥控和运输系统自动化3.牵引方式－电机车&内燃机车

电机车：直流工矿架线电机车，采用直流架线式电机车：

ZG80-1500、ZG100-1500、ZG150-1500

交流工矿架线电机车(>6000~10000V)

内燃机车：三种传动方式(机械，液压，电力)

常用电力传动内燃机车(柴油电力机车)金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22434.线路技术等级线路分类：标准轨：1435mm，大型露天矿窄轨：小型露天矿

600mm，750mm，762mm，900mm

三类矿用铁路：固定线路，半固定线路，移动线路

技术等级：依据单线重车方向年运量划分等级/标准固定线路分为三级：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22444.铁路运输线路铺设(P83)

道床的横断面：道床宽度，道床厚度，道床边坡金属矿床露天开采•第3章露天矿运输线路等级普通土路基(m)路基：岩石碎石卵石砾石粗砂中砂钢筋混凝土轨枕(m)木枕(m)ⅠⅡⅢⅣ0.350.300.250.200.250.200.200.200.250.200.150.15道床厚度2023/7/22454.铁路运输线路铺设

线路纵坡：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输限制坡度：在一定牵引重量条件下列车以最低速度运行所能爬过的最大坡度，纵断面设计要采用较长的坡段准轨Lmin=140～200m，窄轨Lmin>Lmax列车线路纵断面连接：变坡点要设置竖曲线

竖曲线半径：固定线路大于2000m

半固定和移动线路大于1000m2023/7/22464.铁路运输线路铺设

线路定线：

在地形平面图上标出线路中心线位置线路合理空间位置确定的原则：

☺

满足开采工艺要求

☺

同总平面布置协调一致

☺平纵断面设计符合规范与规程规定

☺

矿岩运距短，车站分布合理

☺土石方工程量少，综合经济效益高定线方法和步骤－见P90金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22474.铁路运输线路铺设

金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22484.铁路运输线路铺设山坡采场及地面干线的定线自由导线地段：没有高程障碍，要绕避平面障碍

紧坡导线地段：明显的高程障碍，需延长线路定线方法－绘制导向线金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22495.列车运输能力

金属矿床露天开采•第3章露天矿运输列车运输能力计算:(P98)同时工作的列车数:2023/7/2250第三节胶带运输1.胶带运输特点－连续式运输方式优点：(1)运输能力大：带宽1.8~2.0m≈准轨

(2)爬坡能力强：i=(18o~20o)~(35o~40o)，易于实现自动控制，提高劳动生产力

(3)运距短：比汽车缩短70%，火车：82%(4)运输成本低，经济效益好：50%~60%汽车

缺点：(1)投资较大

(2)对运输物料的特性(硬度磨蚀性粘结性)

和块度要求严格

(3)受到气候影响较大2.应用及其发展趋势

应用：单一运输，形成连续运输工艺－疏松岩石联合运输，形成半连续运输工艺－坚硬岩石金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22512.应用及其发展趋势－类型，规格，性能趋势：

①带宽2m，带速3m/s，则1h运量10000t②带宽3.2m，带速5.2m/s，则1h运量30000t③夹心钢绳胶带抗拉强度达1000MPa以上采用多驱动装置，单机长度达15km④大型运输机：可弯曲，运输大块硬岩高倾角i=(18o~20o)~(35o~40o)3.胶带运输机的主要类型矿用胶带从结构上分为：①普通胶带运输机：胶带，托辊，支架，驱动装置，拉紧装置金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22523.胶带运输机的主要类型

矿用胶带从结构上分为：①普通胶带运输机胶带，托辊，支架，驱动装置，拉紧装置金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22533.胶带运输机的主要类型

矿用胶带从结构上分为：②钢绳牵引式运输机牵引钢丝绳(2根)

承载胶带托辊与支架，驱动拉近装载卸载装置③移置式带式运输机金属矿床露天开采•第3章露天矿运输摩擦力→拖动胶带运行2023/7/22543.胶带运输机的主要类型

矿用胶带从结构上分为：②钢绳牵引式运输机牵引钢丝绳(2根)

承载胶带托辊与支架，驱动拉近装载卸载装置③移置式带式运输机

矿用胶带机从功能上分为：①移动式：工作面→废石场②半固定式：转载与集载③固定式：提升，运输，选矿厂，废石场金属矿床露天开采•第3章露天矿运输摩擦力→拖动胶带运行2023/7/22554.胶带运输机参数和类型选择矿用胶带运输机参数：①胶带宽度：600~3200mm，取决于生产能力，带速，矿岩块度固定式运输机带宽：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22564.胶带运输机参数和类型选择矿用胶带运输机参数：②带速：0.7~7.2m/s，应考虑：物料特性，带宽，转载点设备条件固定式运输机带速：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22574.胶带运输机参数和类型选择矿用胶带运输机参数：③倾角：允许的提升与下放角度，取决于岩性

提升角移动式运输机：imax=20o~30o

运送破碎矿岩：imax=16o~18o

圆形物料(砾石)：imax=13o~15o

下放角最大倾角比允许提升角小2o~3o④运距和运量：取决于胶带类型运量小&运距＜200~300m：普通胶带

运量＜1500m3/h&运距＜1.5km&固定式：钢绳牵引胶带运量大&运距长&物料坚硬：夹钢绳芯胶带金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22584.胶带运输机参数和类型选择矿用胶带运输机选择：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输5.胶带运输机主要技术参数计算胶带宽度牵引钢丝绳单位长度重量牵引力及电机功率－直/曲线段运行阻力

2023/7/22596.胶带运输生产能力取决因素：带宽，物料断面积形状，带速，物料运送难度，装载均匀程度金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/2260第四节联合运输1.联合运输的特点和使用条件

联合运输：采掘工作面→卸载点/排土场－内部运输系统是指由两种及两种以上的运输方式分别完成不同区段的运输，此外还包括不能独立完成运输任务的运输方式，如溜井运输、斜坡道提升运输

分为三个阶段：工作面运输，克服高程的运输，地面运输优点：根据矿体赋存状态、地形条件等，采用联合运输，可充分发挥各运输方式优势，获取更大经济效益

缺点：增加运输环节，运输工艺复杂化金属矿床露天开采•第3章露天矿运输2023/7/22612.平硐溜井运输

应用：山坡露天矿，作用溜放矿石运输工艺：金属矿床露天开采•第3章露天矿运输汽车胶带矿车列车采场内矿石汽车其他方式卸矿平台溜槽溜