采礦露采課設(shè)說明書.

1、課程設(shè)計（論文）課程名稱：金屬礦床露天開采題目：某礦山露天采礦開拓方案設(shè)計院 （系）： *專業(yè)班級： *姓名： *學(xué)號： *指導(dǎo)教師： *2014年 6月 27 日*大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師（簽名）：一、課程設(shè)計（論文）題目二、本次課程設(shè)計（論文）應(yīng)達(dá)到的目的課程設(shè)計是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，金屬礦床露天開采課程設(shè)計的目的是：綜合運用金屬礦床露天開采課程基礎(chǔ)理論知識，對露天礦生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，學(xué)習(xí)其設(shè)計方法，重點掌握露天礦境界圈定和開拓系統(tǒng)的設(shè)計過程、計算步驟、設(shè)計圖紙繪制等內(nèi)容，以及對相關(guān)設(shè)計手冊的熟練運用，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。三、本次課程設(shè)計 （

2、論文）任務(wù)的主要內(nèi)容和要求 （包括原始數(shù)據(jù)、 技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求等）主要內(nèi)容：根據(jù)給定的設(shè)計題目，結(jié)合礦床地質(zhì)地形圖、勘探線剖面圖，對礦山采礦境界進(jìn)行圈定，計算礦床的經(jīng)濟(jì)合理剝采比、最小底寬、最終邊坡角、臺階坡面角、采深，繪制底部周界，并根據(jù)選取的設(shè)備和計算的參數(shù)結(jié)果最終繪制采礦終了平面圖、采場剖面圖和采礦方法圖。設(shè)計原始條件：礦床地質(zhì)地形圖、勘探線剖面圖、礦石的特征等（詳見設(shè)計指導(dǎo)書）。設(shè)計要求：設(shè)計說明書一份，一號圖紙兩張，二號圖紙一張。四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 金屬礦床露天開采陳曉青主編 . 冶金工業(yè)出版社 .20102 采礦設(shè)計手冊冶金工業(yè)出版社 .20053 金屬非金屬礦山安

3、全規(guī)程 GB16423-2006.五、審核批準(zhǔn)意見教研室主任（簽字）1目錄* 大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書 .11.緒論 .11.1本次課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的 .11.2本次課程設(shè)計任務(wù)的主要內(nèi)容和要求 .21.3礦山地質(zhì)概況主要內(nèi)容 .22.采場境界的圈定 .22.1臺階構(gòu)成要素的參數(shù)確定 .32.1.1臺階高度 .32.1.2臺階寬度 .32.1.3臺階坡面角 .32.2境界三要素的確定 .52.2.1最小底寬 .52.2.2最終邊坡角 .62.2.3開采深度 .82.3圈定露天礦底部周界 .112.3.1各橫剖面底部周界位置的確定 .112.3.2確定端幫位置 .112.3.3連成礦體底部周

4、界 .132.4圈定結(jié)果 .133.礦床開拓 .1423.1 主要設(shè)備選擇及主要參數(shù)143.2 開拓方案164.開采程序說明174.1 臺階形式174.2 部分工作面參數(shù)的確定17結(jié)語19參考文獻(xiàn)2031.緒論1.1 本次課程設(shè)計應(yīng)達(dá)到的目的為了使我們對露天采礦技術(shù)這門課程中所學(xué)的基本知識、基本理論及基本方法有個全面系統(tǒng)的掌握，尤其是最基本的境界圈定。通過本設(shè)計，我們將對露天采礦技術(shù)課程有個深入的全面的了解，并學(xué)會利用各種工具書及參考文獻(xiàn)資料，我們以團(tuán)隊協(xié)作的方式來解決設(shè)計中相關(guān)的問題。提高學(xué)生獨立思考、認(rèn)真處事、相互交流、合理解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題的能力，使我們對露天采礦技術(shù)這門課程有了一個全

5、面的認(rèn)識，對該門課程所學(xué)到的知識、技能初步達(dá)到一個學(xué)以致用的目的。通過采區(qū)設(shè)計達(dá)到下列目的：1 系統(tǒng)靈活運用和鞏固所學(xué)的理論知識，并結(jié)合實際條件加以運用。豐富學(xué)生的安全生產(chǎn)實際知識，并進(jìn)一步培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生熱愛勞動、善于理論聯(lián)系實際、尊重科學(xué)和實踐的良好思想作風(fēng)；2 掌握采區(qū)方案設(shè)計的步驟和方法，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)；3 鞏固和發(fā)展學(xué)生的文字編寫、運算和繪圖的工程技能，培養(yǎng)和提高大學(xué)生分析和解決問題的能力。11.2 本次課程設(shè)計任務(wù)的主要內(nèi)容和要求1.3 礦山地質(zhì)概況主要內(nèi)容某露天鐵礦床， 地表平坦，礦體傾角 70°，傾向北，東西走向，長 300m，圍巖穩(wěn)固，堅硬系數(shù)為 8，平均品

6、位 40%。地質(zhì)勘探線垂直礦體走向方向自東向西排列，間距為 60m，勘察結(jié)果顯示為： 1#勘探線處礦體水平投影厚度為 40m，2#勘探線處為礦體水平投影厚度為 50m，3#勘探線處礦體水平投影厚度為 60m，4#勘探線處礦體水平投影厚度為 30m；礦體端部形態(tài)規(guī)整，礦體厚度變化率可視為0%。東端部近似呈半徑為20m 的半圓形，西端礦體近似呈半徑為15m 的半圓形， 0#勘探線、 5#勘探線為其切線。礦體埋深 15m，延伸 100m。2.采場境界的圈定圈定境界時必須遵循以下原則1.按照開采技術(shù)條件選擇的采礦方法，正確選擇臺階構(gòu)成要素2.境界圈定要考慮礦體傾角和厚度的變化，在經(jīng)濟(jì)合理剝采比的基礎(chǔ)上

7、，盡可能的多圈定已勘察的礦石資源量3.要考慮礦體的地質(zhì)構(gòu)造和礦石與圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，合理選取最終邊坡角范圍4.境界圈定要滿足開拓運輸系統(tǒng)布置對空間位置的需求25.臺階的布置和數(shù)目應(yīng)以所采用的鑿巖、挖掘設(shè)備的規(guī)格和生產(chǎn)效率為依據(jù)2.1 臺階構(gòu)成要素的參數(shù)確定2.1.1 臺階高度已給出臺階高度要求為10m，設(shè)計每隔 2 個安全平臺設(shè) 1 個清掃平臺。2.1.2 臺階寬度安全平臺：理論上一般取臺階高度的三分之一，即b1=h/3=3.33m，而在實際中可參考國內(nèi)外類似礦山實際數(shù)值，在此次設(shè)計中根據(jù)石人溝鐵礦的經(jīng)驗實際選取6m清掃平臺：同上，由于此礦山與石人溝鐵礦相類似， 故參考現(xiàn)代采礦手冊，王云敏

8、.北京 .冶金工業(yè)出版石人溝鐵礦的數(shù)據(jù) b2=10m（ P10）運輸平臺： b3=9m，數(shù)據(jù)參考現(xiàn)代采礦手冊 ，王云敏 .北京 . 冶金工業(yè)出版社汽車運輸平臺最小底寬（ P12）2.1.3 臺階坡面角臺階坡面角主要是巖體穩(wěn)定性的函數(shù)，其取值隨巖體的穩(wěn)定性的增強(qiáng)而增大（最大為90°）。確定臺階坡面角時需要進(jìn)行巖石穩(wěn)3定性分析，或參照巖體穩(wěn)定性相類似的礦山選取。另外，巖體層理面的傾向?qū)ε_階坡面角有直接的影響，當(dāng)臺階坡面與巖體層理面的傾向相同或相近，而且層理面傾角較陡時，臺階坡面角等于層理面的傾角。表二是均質(zhì)巖體中臺階坡面角與巖石硬度的大體關(guān)系。表三列出了國內(nèi)部分金屬露天礦的臺階坡面角取值

9、。表 2-1：均質(zhì)巖體中臺階坡面角的參考值巖石硬度系數(shù)臺階坡面角 (度)814 以上70 753860 701350 60表 2-2：國內(nèi)部分露天礦的臺階坡面角礦山名稱臺階坡面角 (度)大孤山鐵礦70東鞍山鐵礦75南芬鐵礦4850(巖石層理傾角 )大石河鐵礦65白云鄂博鐵礦70白銀廠銅礦704根據(jù)地質(zhì)資料得到圍巖穩(wěn)固，堅硬系數(shù)為 8，參考表 5-1 均質(zhì)巖體中臺階坡面角的參考值以及表 5-2 國內(nèi)部分露天礦的臺階坡面角，初步選取上下盤臺階坡面角均為 70°。2.2 境界三要素的確定2.2.1 最小底寬露天礦的最小底寬，應(yīng)滿足采掘運輸設(shè)備在底部正常運行與安全作業(yè)的要求，一般不應(yīng)小于開段

10、溝的底寬。本次設(shè)計采用回返式調(diào)車方式，示意圖見下。最小底寬Bmin =2(Rcmin +0.5bc+e)=2 ×(9+0.5 ×2.909+0.5)=21.9m式中： Bmin 為最小底寬Rc min 為汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑bc 為汽車寬度e 為汽車距離邊坡的安全距離圖 2-1 回返式掉車方式示意圖5由于礦體平均厚度為 45m 左右，大于最小底寬較多， 故最終確定底寬為 22m。(注：汽車距離邊坡的安全距離 e 取 0.5，參考現(xiàn)代采礦手冊，王云敏 .北京 .冶金工業(yè)出版社 P11)2.2.2 最終邊坡角露天礦最終邊坡角對露天礦的生產(chǎn)安全與經(jīng)濟(jì)效果都有很大影響。過小的邊坡角，將

11、增加剝巖量，使剝采比增大，從經(jīng)濟(jì)效果來考慮，希望邊坡角盡可能大些。然而，過大的邊坡角，將導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，嚴(yán)重影響礦山正常生產(chǎn)。因此，露天礦的最終邊坡角，要同時滿足安全穩(wěn)定條件和開采技術(shù)條件的要求。1.安全穩(wěn)定條件是指根據(jù)邊坡巖體的性質(zhì)，通過穩(wěn)定性分析計算，確定能保證邊坡穩(wěn)定的邊坡傾角。在境界設(shè)計階段，一般是參照類似礦山實踐資料選取穩(wěn)定的邊坡角，并用已有資料對其穩(wěn)定性進(jìn)行初步分析和簡要計算。在本次設(shè)計中，根據(jù)國內(nèi)部分露天鐵礦的經(jīng)驗值，上下盤的最終邊坡角取值范圍為42°48°由于考慮到該礦床圍巖堅硬系數(shù)為8，屬于中等穩(wěn)固，初步設(shè)計為45°。2.開采技術(shù)條件是指按邊坡的構(gòu)

12、成要素確定最終邊坡角。露天礦最終邊坡由最終臺階， 即非工作臺階組成 （下圖所示），其水平部6分，即最終平臺，按作用不同分為安全平臺、 清掃平臺和運輸平臺。實踐經(jīng)驗表明，較窄的安全平臺和清掃平臺在鄰近邊坡爆破時常遭破壞，以致不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。因此，近年來國內(nèi)外不少礦山采用預(yù)裂爆破并段，即把 23 個臺階的坡面有控制圖 2-2 最終邊幫組成地連成一體，然后設(shè)置一個寬度達(dá)8 12m 的清掃平臺，以便能有效地發(fā)揮攔截和清掃落石的作用。如果邊坡穩(wěn)定性較差，要求的邊坡角較緩，則不宜并段。最終臺階坡面角a，安全平臺、清掃平臺、運輸平臺和出人溝的寬度 a、b、c 和 d，以及相應(yīng)平臺數(shù)n1、n2、n3 和

13、n4，臺階高度h 等參數(shù)確定之后，符合開采技術(shù)條件的最終邊坡角可用下式計算：nnn1n2n3n4tgh /( h cot aabcd )111111=100/(36.4+66)=0.9765解得 =44°對于此次設(shè)計的急傾斜礦體，與按安全穩(wěn)定條件確定的最終邊坡角相差不大。故初步認(rèn)為設(shè)計合理。72.2.3 開采深度確定露天開采境界的原則實質(zhì)上是確定露天礦開采深度的理論依據(jù)。確定開采深度的方法為方案分析法，具體操作步驟如下：1.確定地質(zhì)橫斷面圖的理論開采深度。1）經(jīng)濟(jì)合理剝采比的計算nJH 采用原礦成本比較法nJH=（CD-a）/b=（88-14.2）×2.1/36.9=4.2

14、式中： nJH 為經(jīng)濟(jì)合理剝采比CD 為地采礦石成本，取88.0，元 /ta 為露天開采采礦費用，取14.2，元 /tb 為露天開采剝離費用，取36.9，元 /m3上述數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)代采礦手冊 ，王云敏 .北京 .冶金工業(yè)出版社南芬鐵礦 1979 年汽車運輸方式的數(shù)據(jù)，考慮到資金的時間價值，均取原始數(shù)據(jù)的10 倍。為礦石體重，取2.1m3/tnJ 的算法采用面積比法（設(shè)計中所用到的面積均由計算機(jī)輔助軟件 CAD 量?。?）繪制 nJ-H 關(guān)系曲線開采深度是根據(jù)某種剝采比小于等于經(jīng)濟(jì)合理剝采比來確定的，在此次設(shè)計中選用nJnJH。（nJ 為境界剝采8比）圖 2-3 面積比法求境界剝采比根據(jù)露天開采

15、境界每下降單位深度（ H）時所引起的巖石增量 V 與礦石增量 A 之比，即nJ = V/ A ，計算出不同地質(zhì)橫斷面圖各個深度的境界剝采比，然后繪制不同地質(zhì)橫斷面的nJ-H 關(guān)系曲線如下。9圖 2-4 1#4#nJ-H 曲線3）分析 nJ-H 關(guān)系曲線分析以上各地質(zhì)橫斷面圖，過nJ 軸做平行于H 軸的剝采比為4.2 的直線交與 nJ-H 曲線，再過交點做垂直于H 軸的直線相交與H軸，交點的H 值即為該斷面的理論開采深度。按照此方法得出1#勘探線理論開采深度為95m，2#勘探線理論開采深度為115m，3#勘探線理論開采深度為115m， 4#勘探線理論開采深度為72m。2.在地質(zhì)縱斷面圖上調(diào)整露天

16、礦底部標(biāo)高將上述得到的各點相連接，得出一條不規(guī)則的深度折線，為調(diào)整前的開采深度。為了有利于開采和布置運輸線路，露天底部應(yīng)調(diào)成統(tǒng)一標(biāo)高，特別的當(dāng)?shù)V體埋藏深度沿走向相差較大時，而深部長度又能滿足開拓運輸布線時，露天底部可調(diào)成梯段形，即多個底。圖 2-5 在地質(zhì)縱斷面圖上調(diào)整露天礦底平面標(biāo)高如上圖所示，在滿足調(diào)整原則的前提下初步設(shè)定開采深度為10100m，此時圈入礦巖量和圈出礦石量在誤差允許的范圍內(nèi)認(rèn)為相等。2.3 圈定露天礦底部周界2.3.1 各橫剖面底部周界位置的確定在露天底部平面圖上各剖面線上確定底部位置，每個剖面一般得到兩個點。2.3.2 確定端幫位置實質(zhì)是在走向上確定露天開采境界，以便減少

17、露天礦兩個端幫巖石量對露天開采經(jīng)濟(jì)效益的影響。也就是安端幫nJnJH 的原則，把不符合要求的少量端部礦體及其對應(yīng)的大量端部巖石圈出開采境界。如下圖所示為縱斷面圖，k 為礦體走向末端位置，假如a 為能滿足上述原則要求的端幫坡面位置，則Ly 為圈出的端部礦體長。端幫境界剝采比等于端幫在垂直面A-A上巖石投影面積與礦石投影面積的比值。11圖 2-6 礦體走向兩端確定端部位置具體方法為，在確定的最低水平上移動 a 點，的出不同的 nJ 和 Ly 值，然后做出 nJ-Ly 曲線，則曲線與 nJH 水平線的交點對應(yīng)的 Ly 值即為礦體圈出長度1.東部端部位置的確定按上述方法得出下圖圖 2-5 東部端幫 n

18、J-H 曲線根據(jù)上圖表可得，當(dāng)?shù)V石圈出長度為60m 時nJ = nJH = 4.2故，東端幫位置為距礦體端部向中間圈出礦體長度60m。2.西部端部位置的確定同理，得出下圖12圖 2-5 西部端幫 nJ-H 曲線由于在西端礦體較薄，當(dāng)圈出礦體長度為78m 時nJ =4.1> nJH = 4.2故西端幫位置為距礦體端部向中間圈出礦體長度85m。2.3.3 連成礦體底部周界將通過上述得到各點連接成一條光滑的線， 即得到底平面周界，經(jīng)驗證，彎曲部分滿足運輸線路曲線半徑要求，底部長度也滿足設(shè)置運輸線路的要求，故認(rèn)定圈定合理。2.4 圈定結(jié)果根據(jù)地質(zhì)、地形條件及上述境界圈定的原則及參數(shù)，設(shè)計圈定開拓

19、運輸方案的露天開采境界。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，境界圈定結(jié)果見表四。表四：露天開采圈定結(jié)果表序號項目單位一地質(zhì)賦存情況1礦體長m3002礦體厚（最大）m603礦體傾角度70°13二境界參數(shù)1臺階高m102臺階坡面角度70°3安全平臺寬度m64清掃平臺寬度m105運輸（公路）平臺寬度m9三境界圈定的結(jié)果1境界尺寸：上口（長×寬）m364×2732境界尺寸：下口（長×寬）m162× 223最終邊坡角度3.1下盤度47.83.2上盤度32.53.礦床開拓3.1 主要設(shè)備選擇及主要參數(shù)本次設(shè)計采用額定載重為 20t 的自卸式汽車，鏟斗容積為 4m3

20、的電鏟，相關(guān)主要工作參數(shù)如下表汽車序性能單車型1額定載重t202自重t15.63總重t35.64車廂容積 ( 平裝/堆裝)310.7/13m5車廂尺寸長mm4840146寬mm26207高mm10008外型尺寸長mm76109寬mm29091高mm31101發(fā)動機(jī)型號康NT-855-C2501發(fā)動機(jī)額定功率kW1861最小轉(zhuǎn)彎半徑m91最大爬坡度%291最高車速km/501百公里油耗升721價格萬411型號北京 BJZ33641制造 廠北京重型汽車制造鏟運機(jī)主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)斗容4-5m3主電機(jī)功率250kW提升速度0.855m/s最大挖掘半徑14.3m推壓速度0.53m/s最大挖掘高度10.1

21、m行走速度0.43km/h最大卸載半徑12.65m最大提升力480kN最大卸載高度6.3m最大推壓力230kN挖掘深度3.2m最大爬坡角度12 度工作重量202t平均比壓243kPa理論生產(chǎn)率572m3/h153.2 開拓方案1）露天礦床開拓是露天礦設(shè)計中帶有全局性的一個重要問題，對礦山建設(shè)和生產(chǎn)具有重大影響。一方面受露天開采境界的影響，另一方面還影響基建工程量、基建投資和基建時間，影響礦山的生產(chǎn)能力、礦石損失和貧化、 生產(chǎn)的可靠性和均衡性以及生產(chǎn)成本等。開拓系統(tǒng)一旦形成，則不易改變。否則會給生產(chǎn)帶來許多困難，還會造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失。 因此，正確選定開拓方法是十分重要的。確定礦床開拓方法，必

22、須遵照黨和國家關(guān)于礦山建設(shè)的方針、政策，依據(jù)礦床賦存的地形地質(zhì)條件，綜合考慮各方面的因素，經(jīng)全面分析比較后方能選定合理的開拓方案。2）開拓方法選擇的原則（ 1）礦山建設(shè)速度必須滿足國家的要求， 保證投產(chǎn)早，達(dá)產(chǎn)快；（ 2）生產(chǎn)工藝簡單可靠， 設(shè)備選擇應(yīng)因地制宜， 中小型礦山盡量采用本地區(qū)能制造的設(shè)備；（ 3）工程量少，施工方便；（ 4）不占良田，少占耕地，并有利于改地造田；（ 5）基建投資少，特別是初期投資少；（ 6）生產(chǎn)經(jīng)營費用低。根據(jù)上述原則在本次設(shè)計中采用上盤固定坑線開拓，直進(jìn)-折返布線3）開拓設(shè)計部分參數(shù)的確定16設(shè)計臺階高度為10m，坡度要求為 8%，計算得出展線長度為125m；最小轉(zhuǎn)彎半徑由汽車性能參數(shù)表取9m；鏈接平臺長度安全規(guī)定為4060m，在此次設(shè)計中根