露天开采程序及开拓运输系统

露天开采程序及开辟运输系统第一节慨述露天矿山作业的特点是：除了必需留意选择和确定消费工艺系统和设备的类型、规格及数量之外，还应非常注重露天矿开采程序和建立有效的开辟运输系统。露天矿从建矿至开采终了，普通要阅历：(1)基建投产；(2)到达产量；(3)剥离洪峰；(4)减产采完等各个阶段。如下图露天煤矿，其开采境界为ORQ，沿煤层底板延深一侧推进，在这个过程中，各任务台阶可利用采掘运输设备实现不断地沿AB方向推进和沿底板CD方向延深。沿煤层底板延深一侧推进开采程序表示图运用同样的工艺设备也可实现矿山工程沿煤层顶板向下延深，这时露天矿同时存在两个各向一侧推进的任务帮，一为剥离．一为采煤。沿煤层顶板延深两侧推进开采程序表示图假设开采范围ORQ的深度较大，可以先开采OMN范围，使前期经济效果较好。用单斗铲和汽车运输工艺，不仅可以先在OMN范围按照①AC及②BD…等位置所构成的从底板向顶板推进的程序开展，甚至可以在OMN范围内先采ODE部分，再采DMNE部分。〔分期开采程序〕分期开采表示图在一定矿山条件下，采用同一种工艺，可以有不同的开采程序；假设用不同的工艺，那么可出现较多的开采程序。由此可见，当矿山的地形埋藏条件和技术条件变化，那么可以出现更多的开采程序。不同的开采程序，其开采经济效果不同。它应与工艺方式的选择结合起来思索，恰当安排矿山工程在时间和空间上的开展程序，并建立有效的开辟运输和平面布置系统，才干充分发扬设备效能，到达经济有效地开发矿山的目的。露天矿山的共同点：〔1〕平面布置〔2〕运输线路〔3〕排土场〔4〕地面消费系统海洲露天煤矿平面图概述一、露天矿场：帮：非任务帮任务帮端帮底：深部程度①组成：②外形：长、方、圆，长可达数公里，深可达几百米。③工程量：一个露天矿的工程总量普通可达数千万m3乃至数亿m3。二、开采程序内容：①台阶的划分；②首采位置的选择；③任务帮的推进；④采区长度确实定；⑤剥采工程的延深程度。第二节露天开采程序露天矿开采程序系指在采场内进展剥离岩石和采出矿石的程序。露天矿普通均划分为假设干个台阶进展开采，每个台阶的开采程序为：(1)开掘出入沟(普通为倾斜的)；(2)开掘开段沟(普通为程度的)；(3)进展扩帮。对于一个台阶开采全过程来说，开掘出入沟称为开辟工程，开掘开段沟称为预备工程，进展扩帮称为回采工程。三、相邻两个台阶的开采顺序1、挖出入沟(倾斜沟)-满足限坡及出入台阶要求; 2、挖开段沟(程度沟)-满足运输设备的站坪要求;3、扩帮-实现台阶的正常采掘;4、开挖下程度的出入沟,循环反复;固定坑线条件下的新程度预备程序固定坑线条件下的新程度预备程序固定坑线条件下的新程度预备程序固定坑线条件下的新程度预备程序一、台阶划分及采掘程序露天矿普通划分成假设干台阶进展开采。台阶高度在保证平安作业的条件下高一些为好，有利于发扬设备效率。通常按程度分层方式划分台阶。为了便于选采与提高设备效率，尽能够不把矿石和土岩、表土与基岩、软岩与硬岩划分在一个台阶内。当矿体倾角较小(普通小于10°)，为便于矿、岩分采，在条件答应时，可以沿矿层倾斜方向对台阶进展倾斜分层。倾斜分层与程度分层台阶通常划分成具有一定宽度的采掘带进展开采。采掘带普通沿台阶任务线平行(纵向)布置。当用汽车运输时，根据需求也可与任务线垂直(横向)布置。采掘带布置a－纵向布置；b－横向布置开段沟位置的选择很重要，为了减少基建工程量(尽早见矿)和初期剥采比，并使剥离量与采矿量的比例较为平衡，普通缓倾斜矿层的开段沟可设于底板，而急倾斜矿层可设于顶板。开段沟布置的方向与矿体外形及采用的运输方式有关。开段沟的长度主要与境界尺寸、采用运输方式、产量要求等要素有关。当露天矿走向长度较大时，常采用分区开采方式，也可相应减少开段沟长度，以缩短运距，提高设备利用率，减少基建工程量及初期消费剥采比等。二、任务帮及其推进露天采场内任务台阶组成的任务帮坡角φ与台阶高度h，平盘宽度B及台阶坡面角α有关。一个采场可以有一个任务帮，也可以有两个任务帮，甚至三个任务帮三、新程度延深方向及程序-倾斜或急倾斜矿层开采时，要求不断向下延深建立新的开采台阶，才干使露天矿延续而平衡地完成产量。剥、采工程延深方向是指相邻两个程度(台阶)开段沟位置的错动方向。延深方向延深方向:相邻两个台阶开段沟同侧坡底线的连线方向。延深角:延深方向与任务线推进方向之间的夹角，用θ表示。剥采工程延深方向(山坡部分)初期随着地形变化,后期那么随着境界变化新程度的掘沟延深必需在上一台阶扩帮到一定位置时才干进展。因此，在一定的矿山条件下，推帮速度必需与延深速度相顺应，这就使剥离与采矿在数量上也有一定的比值关系。为使扩帮与延深速度的配合满足采矿产量的要求，必需研讨新程度开辟预备的合理程序，即在一定的矿山埋藏条件和工艺设备条件下，对掘沟与扩帮工程的穿爆、采掘、运输、供电、排水……等主要及辅助消费环节在时间与空间上的严密配合，进展最有利的协调安排。不同的延深方向，要求顺应的推帮与延深速度相配合，因此产生的剥采比例关系也不同。当延深方向改动时，剥采比例关系也要改动，这将对露天矿在开采技术条件和经济效果上产生很大影响。四、影响露天矿开采程序的要素在露天矿的设计和消费中，确定合理的开采程序是一项重要而复杂的义务。它受矿床赋存条件、开采境界尺寸、工艺设备类型、开辟运输系统、消费才干和建立速度的要求以及对矿石质量的要求等多种要素影响。确定开采程序往往要与采用的工艺方式和开辟运输系统结合起来思索，有时要列出多个可行方案进展综合比较才干抉择。第三节露天开辟运输系统一、概念及其分类采用工艺设备对露天矿田进展开采，把台阶上的矿、岩采掘下来，运往指定地点，为此，除各台阶应有各自的线路系统之外，还要建立各台阶通往地面(包括排土场、选煤厂及其他地面消费系统)的运输干线系统。铺设干线需开掘坑道(包括露天坑道或地下井巷坑道)系统，而坑道与线路密不可分，统称坑线系统。开辟坑道系统，以建立地面通向各开采台阶(任务程度)或各开采台阶之间的运输通路，称为开辟运输系统。其目的是保证露天矿的正常消费运输联络，并及时预备出新的开采程度。开辟坑道系统与运输干线系统往往是一致的，因此，常称之为开辟运输系统。建立有效和合理的开辟运输系统是很重要的，由于经过开辟运输系统的合理规划，就有能够实现较为有利的开采程序，缩短运距和减少运输设备数量，并降低运输本钱。另一方面，还由于开辟运输系一致经建成就较难改造(改造该系统要引起减产或停产)。区分露天矿开辟运输系统的主要根据是露天矿的根本运输方式，进一步区分该系统的特点要利用坑道方式，坑线位置和坑线的数量、平面外形及其固定性等特征。类别主要特征一般特征l.铁路2.公路3.胶带输送机道4.提升机道5.溜道(1)采用露天坑道或地下坑道(2)坑线设置在露天采场境界内部或外部，设置于境界的顶帮、底帮或端帮(1)坑线服务水平数及每个水平沟道数(单沟、组沟、总沟、对(双)沟)(2)坑线平面形状(直进、折(回)返、螺旋)(3)坑线固定性(固定及移动)6.联合几种运输方式、坑道形态及坑线特征的联合开辟运输系统分类表注；溜道是利用重力溜放矿岩的运输道路(包括露天明溜槽及地下溜井)的统称。它存在的坡度普通较斜坡提升机道还要大二、铁道运输开辟系统铁道开辟运输系统在我国露天矿山中有最广泛运用。以下图为我国许多露天矿采用的开辟坑线系统的典型纵断面透视图。从地表至第一程度的坑线AB位于露天矿的境界以外，称为外部沟(外部坑线)；坑线从B点往下直至坑底均位于露天矿境界内，称为内部沟(内部坑线)。设于非任务帮上的坑线称为固定坑线。固定坑线在消费中不需定期移设，线路质量较好，但要求在设计之前矿床的埋藏条件、水文和工程地质条件清楚，以便可以确定最终的边帮位置。开辟坑线置于任务帮上，称为挪动坑线。挪动坑线有许多优点，如能顺应开采境界的改动；减少运距；有利于新程度预备；减少基建工程量和便于矿岩分采等。三、汽车运输开辟系统采用汽车运输时，开辟坑线的根本特征同铁道坑线类似。唯因公路坡度大，转弯半径小，故坑线布置较铁道时灵敏得多。汽车运输时坑线的平面外形可为直进，回返及螺旋方式。普通可多设出入沟，以便实现分散、近距排土。在汽车运输条件下，挪动坑线的缺陷已不显著，故实际中挪动坑线有较多的运用。由于汽车运输时开辟坑线的灵敏性，汽车坑线可以较好的满足有利的开采程序，加速新程度开辟预备、矿岩分采和露天矿深部开采时的需求。四、胶带保送机开辟系统在缓倾斜软岩露天矿采用延续工艺时，带式保送机开辟系统比较单一。在深露天矿时，因带式保送机允许坡度较陡，在边帮上设置较为方便，与提升机有类似之处。对于矿、岩硬度大的露天矿，为了加大开采强度和提高工效，在条件适宜时可以采用单斗铲—破碎安装—胶带的半延续工艺系统。采用单斗铲和汽车运输－半固定破碎安装－胶带运输的半延续工艺的露天矿，当最终边帮角较大，且非任务帮有汽车运输坑线，为减少开辟工程费用，防止两种运输干线交叉，可将带式运输机放在斜井内。这样，还可以在地下坑道内设置半固定破碎设备，并可利用溜井储矿，也能减轻气候对带式运输机的不利影响。五、提升机开辟运输系统露天矿运用提升设备(包括箕斗及串车)实践上是结合运输的中间环节，利用较陡的提升机道抑制高差，建立任务程度与地面的运输联络。采剥总量较少，平面尺寸不大却相对较深的小型矿山，地面及坑内均采用窄轨运输的串车斜坡卷扬开辟运输系统。提升机道开辟运输系统与铁道、公路系统的坑线特征比较，普通平面外形均为简单直线状，沟道不会引起补充扩帮工程量。沟道可设于非任务帮的最有利的位置或端帮，以使沟道固定，根据需求，可设置多个沟道。六、溜道开辟运输系统对高而陡的山坡露天矿，为了节约基建投资和降低运输费用，或由于技术上的缘由，常用放矿溜道作为中间环节建立开辟运输系统。溜井主要是溜放矿石的，而岩石从采场直接运至附近的山坡排弃。在采场内，用汽车或窄轨设备将矿石运至卸矿平台向溜井翻卸，在下部经过漏口装车，经平硐运往地面卸载点。平硐内的运输方式根据运量及运距，可用汽车、胶带、准轨和窄轨运输等。对溜井—平硐开辟运输系统的设计，主要是确定该系统中溜井位置(在境界内部或外部)、数目(集中布置或分分布置)、溜井构造参数和防止堵塞及跑矿措施以及平硐的位置与标高等。七、结合运输开辟系统当开采某些特殊条件的露天矿田，如高而陡的复杂山坡地形，或高差大的深凹露天矿，或深度不大的凹陷露天矿其下部境界范围窄小，或因边坡不稳定等，从技术和经济效果思索，经常采用两种或多种运输(提升)设备。结合的方式可以是两种以上设备同时运用于采场内运送不同位置或不同种类的物料，这时两套开辟运输系统可以互不相关，属于并联络统。也可以是在同一时闻和空间范围内为了运送一样的物料而接力作业，属于串联络统。八、开辟运输系统的合理确定开辟运输系统的构成是实现工艺过程和工程开展的必要手段和前提，它把两者严密地联络起来，直接影响到露天矿的基建工程量、产量规模、矿石质量、矿岩产量平衡性、消费可靠性及工艺设备的效率和数量等。选择确定开辟运输系统的主要原那么应和选择消费工艺系统以及开采程序结合起来，使能顺应矿山自然地质条件，到达消费技术可靠和综合经济效果良好。详细要求是在能够条件下采用先进技术配备，使消费可靠；满足国家对矿石产量及质量需求；基建期短，达产快；投资少、本钱低及工效高；充分利用地下资源等。影响确定开辟运输系统的主要要素：①自然条件包括地形，气候、矿体埋藏条件(倾角、厚度、层数、构造、覆盖层厚度及矿体外形等)、岩石性质、水文及工程地质条件、矿床勘探程度及储量开展远景等；②开采技术条件包括露天开采境界尺寸、消费规模、工艺设备类型、开采程序、总平面布置及建矿前开采情况等；③经济要素包括国家有关技术、经济政策，设备资料的供应条件，对建立速度和矿石质量的要求及开采年限等。应留意因地制宜，针对详细矿山条件，在全面思索各项要素的根底上抓住其中最主要的要素，从技术能够和经济合理两个主要方面对各种可行方案进展挑选和对比，综合权衡做出决议。第五章露天开采规模及矿石质量第一节露天开采境界一、概述一个矿床，在探明其赋存条件、矿石数量和质量等情况后，首先遇到的问题是采用露天还是地下方法开采。普通说来，影响开采方法选择的主要要素是矿床的赋存条件。对露天开采有利的矿床赋存条件是覆盖层薄、矿层倾角小和厚度大；其他如矿层赋存不稳定、矿石易自燃、历史上已被地下方法开采过的矿床等均不利于采用地下开采法。反之，矿床位于高产农业区和其上有河流及重要设备时，那么能够限制了采用露天开采法。总之，应进展分析、比较，以获得矿床开采最好的经济效果。对采用露天开采的矿床，还要确定其开采的合理范围。如图，假定煤层厚度不变．那么在一定台阶高度h下，每一程度的采出煤量为Pi，采出P1所需的剥离量为V1，采出P2所需的剥离量为V2，……直至第i程度为Pi与Vi。从直观即可看出，在m、h不变时，各程度采煤量Pi值变化不大，Vi值那么随着深度H的添加和边帮角γ的减小而添加。从经济上分析，露天开采的范围(深度)必然有一经济上的限制，即：CoPi≥aPi+bVi或

一个采完的露天矿场呈一个大凹坑。露天开采的境界或范围是由深度、底的周界(长度l和宽度b)、最终边帮角(底帮α、顶帮γ、端帮β)三个要素组成。二、露天开采合理深度确定的原那么1、剥采比

露天开采与地下开采的重要区别，就是除了采出矿石外，还要剥离大量的岩石，且剥离量往往多于矿石量。我们把这两者的比值，称作剥采比(n)，其单位可为m3/m3、m3/t或t/t。在露天矿的消费及设计中，从不同的角度反映剥采之间的数量关系，有不同的剥采比。〔1〕消费剥采比ns它是相邻台阶在开辟预备过程中，一个延深周期内各个台阶向外推帮采出的矿、岩量的比值。〔2〕平均剥采比np在露天开采境界范围内矿、岩总量的比值。〔3〕境界剥采比nK它是露天开采深度添加△h和和后所引起的剥离量添加值与矿石量添加值之比。2、经济合理剥采比nj是指在现有的开采技术和费用目的条件下，经济上有利的剥离量与采出矿量的允许最大比值。元/m3〔元/t〕m3/m3〔m3/t〕确定露天开采深度，本质上就是对剥采比的大小加以控制，使其不超越经济合理界限nj值。①ns≤nj；②np≤nj；③nk≤nj。目前广泛运用的是nk≤nj的原那么三、确定露天开采境界的方法步骤按照境界剥采比不超越经济合理剥采比的原那么圈定露天开采合理深度的方法步骤如下：1、确定经济合理剥采比的有关费用参数：(1)确定Co值要用地下开采本钱或售价。(2)a、b值与工艺方式、开采程序及开辟运输系统等有亲密关系。实践上，a、b值还与开采深度有关。假设剥离物内有顺便采出的有益矿物，还要思索它的价值可以抵消一部分剥离费用而将nj公式表现方式加以改动。a、b值还应思索技术提高与设备更新的要素。(3)确定：2、在断面图上确定Vi及Pi值。为此必需确定以下参数：(1)选取露天矿底宽普通它与所采用的工艺方式有关，其最小值等于开段沟宽度；(2)选取露天矿最终边坡角；(3)根据露天矿底宽、最终边坡角及台阶高度确定断面上的Vi值，Pi值与矿体厚度及台阶高度有关。Pi值还应思索露天开采的原矿采出率；(4)在断面图上计算出不同深度的nKi=Vi/Pi值。3、确定断面图上nKi=nj的合理开采深度；4、确定露天矿各个地质断面图上的合理开采深度；5、将各断面图上的合理开采深度的标高加以调整，并使露天矿的底平面长度及宽度能满足开辟坑线布置的要求(这与拟定采用的运输方式有关)。至此，可得到初定开采境界；6、在露天矿初定境界的边帮上设置选定的开辟坑线(这往往使倾斜、急倾斜或近程度矿层的最终边帮角减缓，引起补充扩帮量)，所构成的露天矿最终开采空间范围，称为最终开采境界。四、露天矿分区开采与分期开采当圈定的露天开采范围很大时，为了减少初期投资和降低初期开采的矿石本钱，可以在最终境界范围内再择优划出近期开采的较小范围(或称小境界)，供先期建立与开采，然后再扩采剩下的部分，这种措施称为分区或分期开采。面积大的近程度或缓倾斜矿床，普通要进展分区开采，首采区的范围应该思索能满足国家对矿石产量与质量的要求；有一定的效力年限；有利于采用合理的工艺方式、开采程序及相应的开辟运输系统；减少外部排土量并利于向续采区段过渡。对于允许开采深度大的倾斜与急倾斜矿床，为使初期投资小及开采本钱低，普通采用沿深度分期开采第二节消费才干露天矿采出一定数量矿石的同时要求剥离相应数量的岩石。露天矿的消费才干普通系指单位时间(如年、月、日、班)内采出的矿石(煤)量，普通均按年产量Ap(吨/年或m3/年)计算。相应的年剥离量AB(吨/年或m3/年)决议于消费剥采比值。因此，露天矿的开采规模〔矿岩消费才干或称年采剥总量〕为：A=AP+AB=(1+ns)AP，t/a或m3/a这项目的，对露天矿所需设备、人员、投资影响宏大，也决议着矿石(煤)的开采本钱及工效。一、剥采比的变化及消费剥采比的平衡1、剥采比的变化规律一个露天矿从开场建矿到开采终了要阅历几个阶段，当任务帮坡角φ不变时，由始至终台阶数目的变化规律是：由少变多，再减少，假设煤层厚度不变，那么剥采比变化的规律也是：由小变大，再变小。这个规律是普通倾斜矿床共有的，对于程度矿床，假设矿层厚度和地形变化不大时，剥采比的变化幅度那么很小。2、剥采比变化产生的影响年剥离量AB及年采剥总量A大幅度变化；设备数量和职工人数也要变化；露天矿的组织管理复杂；设备、资金和劳动力也得不到合理利用；甚至呵斥企业亏损。3、平衡消费剥采比及目的在确定开采境界以后，就要在露天矿开采范围内划分为数个消费开展阶段(例如假设干个台阶为一个阶段)，按照各阶段的平均消费剥采比进展消费。分阶段确定的平均消费剥采比称为平衡消费剥采比。消费剥采比平衡的目的是使露天矿在一定消费时期内的设备、人员坚持相对稳定。4、平衡消费剥采比的措施——改动台阶任务平盘宽度；——改动开段沟的位置及其长度；——改动任务帮的构造及推进方式；——调整新程度延深方向及程序。二、露天矿消费才干露天矿矿石(煤)的消费才干(或称产量)主要是根据国家需求、开采技术条件和经济合理性等因来综合确定。1.按开采技术条件确定露天矿消费才干在一定的矿床埋藏条件下，从技术上确定消费才干主要是受新程度延深速度(即开段沟的下降速度)、任务帮推进速度(即台阶任务线扩帮速度)和运输系统的才干的限制。〔1〕对于倾斜和急倾斜矿体，必需不断地进展新程度延深任务。从上个开段沟掘完到本程度开段沟掘完，所破费的时间T(年)，称为延深一个台阶(程度)的时间〔新程度预备时间〕。按延深速度确定能够有的消费才干为：新程度延深速度主要与选用的采、运设备类型和对新程度延深程序在时间与空间上严密配合的合理安排有关。新程度延深速度可以按每年下降深度计算，即：t/am/a〔2〕对于近程度或缓倾斜矿床，露天矿正常消费后根本上不存在向下延深的问题，而要求在台阶上不断地扩帮推进。其推进速度以V推表示(m/a)，采矿台阶走向长度为L(m)，采矿台阶高度即为矿层厚度m(m)，矿石容重为γ(kN/m3)，原矿采出率为K(％)，那么能够到达的矿石消费才干为：t/a任务线推进速度决议于在每个剥离与采矿台阶上所设置的采掘设备的数量。2．经济要素对确定消费才干的影响当露天开采境界圈定后，可供开采的矿石储量是一定的，假设消费才干确定得大，那么矿山寿命短，否那么就长。矿型设计生产能力（Mt/a）设计服务年限（a）不少于新建露天煤矿改建扩建露天煤矿大型≥103530≥4～＜103020中型≥1～＜42015小型＜11010效力年限——固定建筑物与构造物的投资、矿石用户(加工、冶炼、发电厂等)存在年限、单位消费才干(年产每吨矿或每吨矿岩)的投资、消费本钱和劳动消费率。露天煤矿设计效力年限影响确定消费才干的要素较多，对于新设计露天矿，应首先思索满足国家需求和经济合理的要求，再从技术条件加以验算，采取相应措施，使之到达需求的消费才干。假设所采取的措施其代价宏大，那么应将要求的产量降低，到达技术上能够和经济上合理。对于消费露天矿，普通产量已定，只是在剥采比添加较多，设备缺乏或国家要求产量添加的情况下，才从技术条件的各个方面加以验算，采取有效措施，到达预定要求的消费才干。第三节矿石的损失与贫化一、损失与贫化的计算〔1