7第七章 露天开采(7).ppt

1、1、第七章露天开采，2、第一节露天开采概要，一、露天煤矿开采概要是开采煤炭资源，揭露地表建设的各种煤层和矿井的矿山工程统称为露天煤矿开采。 是一种将煤层上铺设的土壤和岩石全部除去，使煤层露出后再进行开采作业的开采方法。 露天开采与地下开采相比有以下优势：一是矿山基础建设时间短，生产规模大，劳动生产率高，开采成本低，基础建设投资低；二是开采条件好，作业安全，生产系统可靠。 但露天采场和排土场破坏了自然景观和植被，废物中的有害成分流入了水系和农田，污染了水源和土壤，影响了生态平衡和农业生产。 露天开采容易受冷、热、冰雪、暴风雨等气候条件的影响，干扰大。 如上所述，露天煤矿开采虽然具有技术和经济优势

2、，但面临着环境保护和三垦等问题。 因此，露天煤矿开采应处理煤炭资源开发与生态环境保护的关系，寻求可持续发展的途径。 3，4，第一节露天开采概述，二，露天煤矿开采的基本概念1，楼梯露天煤矿开采时，通常将开采场内的煤层分成几个具有一定高度的层次，从上到下分阶段开采，保持一定的先行关系。 开采的阶层在空间上呈阶梯状，被称为阶梯。 步骤组成部分如图71所示。 图71步骤构成要素图1步骤上部平盘2阶梯下部平盘3阶梯斜面4阶梯斜面的顶上线5阶梯下行线阶梯面的角度h步骤的高度、5、6、第一节露天开采的概要、步骤通常被分为被称为爆破带的具有一定宽度的几个带。 挖掘机的一次挖掘宽度称为挖掘带，如图72所示。 各

3、爆破带可以作为一个采区，也可以分为具有一定长度的多个采区。 做好开采准备的采矿区叫做工作线。 为了建立地面和采场之间以及相邻工作水平之间的运输联系而挖的倾斜沟道称为出入沟。 为了开拓新的工作水平而挖掘的水平沟槽叫做开段沟。 图72采掘带、采矿区的示意图、7、第一节露天采掘概要、2、由工作的帮助和采掘的阶梯构成的边的帮助称为工作的帮助(图73中的DF )。 帮忙工作的位置随着开采工作的推进不断移动。 开采工作结束后的由步骤和沟槽构成的边缘帮助称为非工作帮助或最终边缘帮助(图73中的AC和BF )。 由工作帮助的最上面的步骤的坡口线和最下面的步骤的坡口线构成的虚拟斜面称为工作帮助斜面(图73中的D

4、E )。 作业手助斜面与水平面所成的角称为作业手助斜面角(图73中的角)。 为了帮助作业，设置采掘设备和设施的平台称为作业平台(图73中的1 )。 将由非工作帮助的最上方步骤的坡口线和最下方步骤的坡口线构成的虚拟斜面称为非工作帮助斜面或最终帮助斜面(图73的AG和BH )。 最终的斜面和水平面的夹角称为最终的斜面角或最终的边坡角(图73的和)。 图73步骤构成要素图1工作平台2安全平台3运输平台4清扫平台，8，第一节露天开采概要，工作以外的平台按其用途分为安全平台、清扫平台和运输平台。 安全平台用于缓冲、隔断边坡滑落岩石，保证下部平台的工作安全，并有缓和最终边坡角度，维持边坡稳定的作用。 安全

5、平台的宽度一般约为台阶高度的1/3左右。 最终将斜面和地表相交的闭合曲线称为露天采掘场的上部分界线(图73截面中的a和b点)。 最终斜面和开采结束后的露天开采场的底平面的交线称为下部边界线或底部周边(图73截面中的g和h点)。 上下分界线之间的垂直距离称为露天开采场的开采深度。 最终，斜面与超过上部分界线最低点的水平面相交的闭合曲线被称为露天采掘场闭合环。 露天开采场位于封闭圈以上和以下的部分分别称为斜面露天矿和凹陷露天矿。从露天开采场的端助矿岩量和总矿岩量的比较，可以将露天矿分为长露天矿和短露天矿。 该比不足0.150.20时为长露天矿，相反为短露天矿。 9、第二节露天煤矿开拓、露天煤矿开拓

6、建立了从地面到露天采场的各工作水平和各工作水平之间的煤岩运输通道，建立了采场、采点、废石场、工厂之间的运输联系，形成了合理的运输体系。 其主要研究内容是运输方式的开拓、基坑线的开拓位置及其配置形式。 露天煤矿开采系统是露天矿开采中极为重要的问题，不仅影响最终边界的位置、生产技术系统的选择、矿山工程的发展过程等，也直接关系到建设工程量、建设投资、投产开始和生产时间、生产能力、生产可靠性和生产成本等技术经济指标。 根据运输方式，露天煤矿开拓可以分为道路运输开拓、铁路运输开拓、平唯散井开拓、胶带运输开拓、坡面提升开拓和共同开拓等。10、第二节露天煤矿开拓、一、道路运输开拓道路运输开拓采用的主要设备是

7、汽车。 其坑线的配置形式有直进式、门式、螺旋式以及组合多种形式的联合方式。 1 .直进式坑线开拓斜面露天煤矿的台阶差不大、地形平缓、开采水平少的情况下，如图74所示，可以采用直进式坑线开拓。 运输干线一般设置在开采境界外斜面的一侧，工作面一侧乘车。 凹陷露天煤矿开采深度小、采场长度大的，也可以直进式坑线开拓。 公路干线一般配置在采场内矿床上盘或下盘的非工作援助上。 条件允许时，也可以边界外用组合坑线进入各开采水平。 但是，由于露天矿采掘场的长度有限，大多只能用直进式坑线开拓。图74斜面露天矿直进式道路开拓系统图、11、第二节露天煤矿开拓、2、返回式坑线开拓露天煤矿开采相对台阶大、地形陡峭、难以

8、采用直进式坑线时，一般采用返回式坑线开拓，或者采用直进和返回的联合坑线开拓，如图75所示。 开拓线路一般沿着自然地形在斜坡上挖单壁路。 随着开采水平的加深，上部坑线逐渐废弃或消失。 在一侧斜坡地形条件下，基坑线应尽可能靠近采场端开采境界外布置，保证干线位置固定，煤岩运输距离短。 凹陷露天矿的返回坑线一般配置在采场底盘的非工作的帮助下，能够使开拓坑线接近矿床，基础的剥离岩量小。 跨基坑生产线开拓适应性强，应用广泛。 但是，由于基坑线上的曲线段必须满足汽车的运输要求(例如线内侧的扩展等)，最终的侧角变得缓慢，边界的追加剥岩量增加。 因此，必须尽量减少旋转曲线的数量，并将旋转曲线放置在平台较宽或边坡

9、较慢的部分。图75直进复归联合坑线开拓系统图1出入沟2连接平台3露天采矿场的边界4露天采矿场底部边界、12、13、第二节露天煤矿开拓、3、螺旋坑线开拓螺旋坑线开拓一般用于深凹露天矿。 坑线是地表进出沟口之后，沿着采场周围的最终边以螺旋线向深部延伸。 由于不跨越曲线段，扩建工程量小，且螺旋线曲率半径大，汽车运行条件好，线路通过能力大。 但采矿作业必须采用扇形作业线，其长度和推进方向经常变化，各采矿水平相互影响，生产组织作业复杂化。 露天开采场的空间一般是变化的，坑线不能采用单一的配置形态，多采用2种以上的配置形态，即共同坑线。 图76是上部门、下部螺旋的门螺旋联合坑线开拓方式。、图76门螺旋联合

10、坑线开拓系统图1出入沟2连接平台，14，第二节露天煤矿开拓，二、铁路运输开拓1，坑线位置由于铁路运输牵引机车爬坡能力小，各级出入沟和折返站所需线路长，回转曲线半径大，采掘场面积小铁路运输开拓多采用的坑线形式有直进式、折返式、直进折返式3种。 斜面露天煤矿坑线位置主要取决于地形条件和工作线的推进方向。 当地形状为孤立的山峰时，通常在工作帮手的背面的斜面上配置孔的线。当地形为延展式斜面时，坑线通常布置在采场一侧或两侧。 露天矿上部开拓系统的示意图如图77所示。图77露天矿上部折返铁路开拓系统图，15、第二节露天煤矿开拓、塌陷露天煤矿井下线布置形式主要取决于采场的大小和形状、工作线的推进方向和生产规

11、模。 一般地，坑线配置在底部帮助和顶部帮助，但是，为了减少折叠次数，也可以将上部折叠坑线改造为螺旋坑线。 图78是凹露天矿顶助固定直行折返坑线开拓系统。 可以根据图78凹陷露天矿顶部固定直进返回坑线开拓系统图、16、第二节露天煤矿开拓、2、线路数及返回站露天矿的年输送量开拓通道修订单线或双线。 露天煤矿年输送量在700万t以上时，多用双干线开拓。 一条是重车线，另一条是空车线。 年输送量小于上述值时，一般用单干线开拓。 折返站设置在出入沟和采掘水平的连接处，用于列车转向和会车。 图79是单干线开拓，作业水平是终点式运输和环行运输的折返站。 环状输送折返站的附加剥岩量大，但台阶上有2台以上的挖掘

12、机同时作业时，相互干扰小。 在采用双干线开拓的情况下，折返站的配置形式如图710所示分为蚂蚁式和袖式。图79单干线开拓的折返车站图(a )蚂蚁式(b )夹克袖式、图710两干线开拓的折返站图(a )蚂蚁式(b )夹克袖式、17、第二节露天煤矿开拓、三、其他开拓1、平唯散井开拓平唯散井开拓是挖掘的平唯和散井(散沟) 在定位滑道时，请缩短滑道和开采工作面之间的平均运输距离，减小滑道和平坦的挖掘工程量。 2、胶带运输开拓露天煤矿用胶带运输机开拓具有生产能力大、上坡能力强、运输距离短、运输成本低等优点。 根据露天煤矿各生产技术环节是否连续，胶带输送机的开拓可分为连续开采技术的开拓和半连续开采技术的开拓

13、。 连续开采技术主要使用轮斗(链斗)挖掘机挖掘松散的煤体，将煤岩移载到胶带输送机运出，其中煤直接运到煤仓，煤矸石运到废石场，用排土机排土。 半连续开采过程也称为断续连续过程，生产过程的一部分是连续过程，另一部分是断续过程。18、第二节露天煤矿开拓、3、斜坡提高开拓斜坡提高开拓通过斜坡卷扬机道建立工作面和地面的卸煤点和矸石场的运输联系。 但是，灯卷扬机不能直接到达工作面，必须与汽车、铁路等配套使用，才能构成完整的开拓运输系统。 常用的坡面提升开拓方法有坡面箕斗开拓和坡面矿车开拓。 坡面箕斗开拓是以箕斗为主体的开拓运输系统。 在采场内用汽车和其他运输设备将矿岩运送到移载站装入箕斗，提起到地上的煤仓

14、装载，装入地上的运输设备。 图711是抚顺西露天煤矿斜面箕斗开拓示意图。 凹陷露天矿中箕斗道设在最后一边。 斜面露天矿的箕斗道设置在采场边界以外的端部。坡面矿山的开拓由4m3以下的狭窄卡车矿山运输，矿山在作业面上装载后，由机车牵引到坡面道口，矿山单一或相连地挂在提升机的钢丝绳上，最后由提升机提升或卸下到地面车站。图711抚顺西露天矿箕斗和铁路干线配置图，19，第三节露天矿采矿技术，一、露天采矿边界和采比1，露天采矿边界露天采矿边界主要包括底部宽度、最终边坡和采深。 露天开采界的大小决定了露天矿的可采储量和剥离岩量。 开采边界的位置和演化过程与露天矿的开采、开采过程、生产能力及建设工程量密切相关

15、，直接影响煤层开采的整体经济效益。 影响露天煤矿开采界的因素很多，主要包括开采条件、经济效益和技术组织因素等。 随着科学技术的发展和露天开采经济效益的改善，原本修订的开采界一般要扩大。 确定的露天开采边界大，服务期过长(如超过30a )，为提高前期开采经济效益，应采用分段开采，确定相应的分段开采边界。20、第三节露天矿采矿技术，2、采比露天煤矿为采煤必须剥离煤层上部岩石。 在露天开采界的某个特定区域，剥离岩石量与开采煤量的比称为剥离比。 在露天开采设施修订中，经常使用不同意义的剥比反映不同的开采空间和开采时间的剥关系及其界限。 (1)平均采样比平均采样比是指露天采样边界内的总岩石量与总煤量之比

16、(图712a )。 平均剥离比显示了露天矿的整体经济效益。 (2)生产剥采比生产剥采比是指露天矿生产后的某一生产时期的剥离岩石量与开采煤量之比(图712c )。 生产剥离比可以用于分析和反映露天煤矿生产中各种可能的剥离关系。 在矿山生产统订中，生产剥离比按年、季、月进行订正。 (3)经济合理的剥皮比经济合理的剥皮比是指经济允许的最大剥皮比。 经济合理剥离比是露天开采界修订的主要依据。图712采剥比模式图(a )的平均采剥比(b )分层采剥比(c )生产采剥比(d )边界采剥比、21、第三节露天矿采矿工艺、二、露天采矿工艺露天煤矿采矿工艺主要由采矿、输送、排土三个主要生产工艺决定，具体的工艺方式

17、采用断续作业的特点是各生产环节的开采设备作业具有周期性的断续，如单斗铲开采铁路运输单斗铲或排土犁排土以及单斗铲开采汽车运输推土机排土的连续作业技术系统的特点是各生产环节的开采设备作业具有连续性，如、 多斗铲挖掘带运输带排土机排土半连续工艺系统的特点是部分生产环节连续，分环节是断续作业，如单铲挖掘坑内的破碎带运输。 从整体的软岩和破碎的坚硬岩石的爆炸炉中，将岩石进入运输手段，直接排出到排土场的作业称为采装作业。 露天矿生产中的采装工作占主导地位，其他生产过程如爆破、运输、排土等围绕采装进行。22、第三节露天矿采矿技术、1、机械刀片设备类型机械刀片设备分为机械刀片(也称固件挖掘机、刀片、电镐)、逆

18、挖掘机械刀片和安装长臂式刀片(长臂刀片)。 掘进机械铲不受气候条件、岩石性质、岩层储存条件的限制，使用类型多为斗容18m3的掘进铲。 挖掘机作业时站在楼梯的下盘(图713 )上，铲斗从作业面的底部用勺棒和钢丝绳进行提升和推压运动，使铲斗沿着作业面上升，切削作业面的岩石填满铲斗。 铲斗装满后，使勺子的棒稍微后退，使勺子的铲斗从工作面退出。 利用铲刀的转盘旋转到卸载位置，勺子铲斗打开铲斗底部，取出岩石。 然后，再次旋转工作面，开始下一次的挖掘。长臂铲的工作方式与挖掘的机械铲大致相同。 不同的是，作业时站在阶梯下盘上，装载在位于上盘的车辆上，即装车，参照图714。 和， 图713机械刮板动作图1悬架主轮2悬架勺3根棒4按压轴和按压传动5铲斗底用钢丝绳打开6悬架钢丝绳7悬架底脚8滑轮9下部台架10旋转台11旋转机构的传动装置12勺提升13悬挂提升装置14提升钢丝15汤匙铲斗、汤匙铲斗的各位置、图714长臂铲动作示意图、23、24、第三节露天矿采矿工序、2、机械铲的主要工艺残奥表(1)挖掘半径Rw (图最大挖掘半径Rwmax是铲斗水平伸长最大时的