西南科技大學(xué)金屬礦床露天開采課程設(shè)計(jì)經(jīng)典版

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Southwestuniversityofscienceandtechnology本科課程設(shè)計(jì)金屬礦床露天開采課程設(shè)計(jì)學(xué)院名稱環(huán)境與資源學(xué)院專業(yè)名稱采礦工程學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師朱強(qiáng) 助教二一六年十一月目錄專心-專注-專業(yè)1、露天開采境界的確定1.1確定露天開采境界的原則和因素1.1.1露天開采境界確定的原則露天開采境界確定的原則有以下幾點(diǎn)：(1).圈定的露天開采境界要保證露天采場(chǎng)內(nèi)采出的礦石有盈利，即采用的境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比；(2).要充分利用資源，盡可能把較多的礦石圈定在露天開采境界內(nèi)，發(fā)揮露天開采的優(yōu)越性；(3).所圈定的露天采礦場(chǎng)的幫坡應(yīng)等于露天邊坡

2、穩(wěn)定所允許的角度，以保證露天采礦場(chǎng)的安全生產(chǎn)；(4).用經(jīng)濟(jì)合理剝采比圈定的露天開采范圍很大，服務(wù)年限太長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)按礦山一般服務(wù)年限確定初期露天開采的深度；(5).下列情況可適當(dāng)擴(kuò)大露天開采境界：按境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比圈定露天開采境界后，境界外余下的工業(yè)礦量不多，經(jīng)濟(jì)上不宜再用地下開采；礦石和圍巖穩(wěn)固性差，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，水量大，礦石和圍巖有自燃危險(xiǎn)等，在安全上和技術(shù)上不適合于地下開采；(6).下列情況可適當(dāng)縮小露天開采境界開采境界邊緣附近有重要建筑物、構(gòu)筑物、河流和鐵路干線等需要保護(hù)或難于遷移至露天采場(chǎng)影響范圍之外； (7).當(dāng)?shù)V體極不規(guī)則，沿傾向厚度變化大，礦體上部覆蓋層較厚或地

3、形復(fù)雜(如境界內(nèi)有孤立山頭等)時(shí)，用境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比初步確定境界后，再用平均剝采比進(jìn)行校核；(8).如果基建剝離量大，初期生產(chǎn)剝采比大，則需進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定用露天或地下開采；(9).對(duì)于特厚的剝采比很小的礦床，有時(shí)要根據(jù)勘探程度及服務(wù)年限確定露天開采境界，而不應(yīng)該按境界剝采比確定開采境界。如硅石、白云石、石灰石及特厚巨大的鐵礦床，主要是根據(jù)服務(wù)年限和勘探程度確定合理的開采深度1.1.2影響露天開采境界的主要因素影響露天開采境界的主要因素有：(1).自然因素。包括礦床埋藏情況、礦巖性質(zhì)、地形、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)以及礦石品位；(2).技術(shù)組織因素。包括技術(shù)水平、裝備水平及

4、道路情況；(3).經(jīng)濟(jì)因素。包括基建投資、基建時(shí)間和達(dá)產(chǎn)時(shí)間、礦石的開采成本和銷售價(jià)格，開采過程中礦石的貧化和損失，以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要等1 采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)(2)M北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987。1.2露天開采境界主要參數(shù)的確定1.2.3開采深度的確定設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料中已經(jīng)給出最大開采深度為565m1.2.2最小底寬露天礦最小底寬：采用回返式調(diào)車時(shí)，最小底寬為(1-1)式中： 汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑，m；汽車寬度，m；汽車距邊坡的安全距離，m。代入數(shù)據(jù)，得：<25m,取25m2 寧恩漸采掘機(jī)械M冶金工業(yè)出版社，20083 李寶祥金屬礦床露天開采M綿陽：西南科技大學(xué)三江印務(wù)公司，

5、2009。1.2.3露天礦臺(tái)階要素與最終邊坡角驗(yàn)算臺(tái)階高度設(shè)計(jì)為15m，選擇的汽車車寬3.02m，清掃平臺(tái)寬度為10m，每隔兩個(gè)安全平臺(tái)設(shè)置一個(gè)清掃平臺(tái)，安全平臺(tái)寬為5m，查表1-2-38采礦場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸平臺(tái)寬度表4 韋愛勇主編控制爆破技術(shù)M成都：電子科技大學(xué)出版社2009，8，選取運(yùn)輸平臺(tái)寬為19m；出入溝坡度為8%；查表5-7臺(tái)階坡面角參考資料，選取臺(tái)階坡面角取為75°，最終邊坡角定為南50°，北55°。露天礦最終邊坡角按下式進(jìn)行驗(yàn)算：(1-2)式中：最終邊坡角，度； 臺(tái)階數(shù)目； 臺(tái)階高度，南h=770-570=200m，北h=680-570=110； 臺(tái)階坡面角

6、，度； 安全平臺(tái)的寬度，m； 清掃平臺(tái)的寬度，m。代入數(shù)據(jù)，得：=1.44，即 = =1.53, 即因°>50°，>55°即最終邊坡角定為南60°，北55°是合理的。1.2.4繪制露天礦底部周界依據(jù)任務(wù)書的要求，地質(zhì)勘探線勘探線至勘探線的剖面圖為基礎(chǔ)確定底部周界和上部境界的范圍。將調(diào)整后各地質(zhì)斷面圖上露天礦底部寬度投影到平面圖上，連接所有點(diǎn)成閉合曲線，并按滿足采掘運(yùn)輸條件進(jìn)行修整，即為露天礦底部周界；1.2.6繪制露天礦開采終了平面圖根據(jù)設(shè)計(jì)所確定的出入溝方位(依據(jù)圖紙情況指定)、參數(shù)(包括聯(lián)絡(luò)平臺(tái)參數(shù))、運(yùn)輸設(shè)備規(guī)格，進(jìn)行開拓坑道

7、定線。本礦山屬于凹陷露天礦和部分山坡露天礦，由于礦山外部公路未知，所以，出入溝方位在圖中任選以合理位置進(jìn)入采礦場(chǎng)，選用直進(jìn)折返式開拓坑線布置到達(dá)各開采水平，采剝作業(yè)是從采場(chǎng)的最高水平開始進(jìn)行，逐層向下。隨著開采水平下降，礦巖運(yùn)輸距離逐漸增加，汽車運(yùn)輸效率相應(yīng)降低，運(yùn)輸費(fèi)用隨之增加，所以管理者應(yīng)在這方面加強(qiáng)管理，提高效率。底部標(biāo)高為565m，最高一個(gè)臺(tái)階標(biāo)高為770m。從底部周界開始，開采深度200m，按設(shè)計(jì)的邊坡組成要素，在1號(hào)圖紙上繪制具有各水平臺(tái)階坡底線的開采終了平面圖(見附圖)。2、露天開拓方法設(shè)計(jì)2.1礦床露天開拓的影響因素影響開拓方法選擇的因素甚多，主要有：(1).礦體賦存的地質(zhì)地形

8、條件對(duì)開拓方式的影響；(2).露天礦生產(chǎn)能力對(duì)開拓方式的影響；(3).基建工程量和基建期限對(duì)開拓方式和方案的要求；(4).礦石損失與貧化對(duì)開拓方式和方案的要求；(5).地下開拓方式的利用。2.2礦床開拓方案的確定2.2.1選擇開拓方案的原則（1）礦山建設(shè)速度必須滿足國(guó)家的要求，保證投產(chǎn)早，達(dá)產(chǎn)快；（2）生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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(yíng)費(fèi)用低 1。2.2.2 礦床開拓方案的確定本次設(shè)計(jì)的張壩溝石灰石礦山生產(chǎn)能力為255萬噸，礦石、廢石

9、運(yùn)距3.5km，屬于生產(chǎn)能力較小、運(yùn)距較短的露天礦。露天礦的深凹部分采場(chǎng)尺寸較小，布置鐵路線路時(shí)，工程量大，需設(shè)較多的車站；采場(chǎng)開采深度較小，運(yùn)距不大，采用公路開拓運(yùn)輸能夠滿足生產(chǎn)需要，因此排出鐵路運(yùn)輸。為了盡快達(dá)產(chǎn)，減少基建時(shí)間和基建投資，充分發(fā)揮電鏟的效率，選用汽車公路開拓系統(tǒng)。2.3開拓坑線的布置2.3.1出入溝的布置（1）山坡露天礦部分由于山坡露天礦的采礦場(chǎng)與卸礦點(diǎn)之間的相對(duì)高差較大，可布置的開拓線路的范圍較小時(shí)，采用折返式布線方式。 山坡露天礦的采剝作業(yè)從采區(qū)內(nèi)最高臺(tái)階開始逐層向下進(jìn)行，因此，開拓干線在基建時(shí)期就必須從地表修筑達(dá)到最高開采水平。(2)深凹露天礦部分由于汽車運(yùn)輸機(jī)動(dòng)靈活

10、，爬坡能力大，從一個(gè)水平至另一水平的溝道較短。因此折返坑線開拓能適應(yīng)于開采采礦長(zhǎng)度不大的凹陷露天礦，可減少基建投資，縮短基建時(shí)間，有利于加速新水平的準(zhǔn)備。3、露天礦主要開采工藝設(shè)計(jì)3.1穿孔工作3.1.1穿孔設(shè)備選擇本礦山的年產(chǎn)量是255萬t, ，屬于小型露天礦，礦山采用KY-150型牙輪鉆機(jī)，該牙輪鉆機(jī)的特征參數(shù)見表3-1。表3-1 KY-150牙輪鉆機(jī)技術(shù)特征參數(shù)5 郭學(xué)彬，張繼春主編爆破工程M北京：人民交通出版社，2007鉆孔直徑120150 mm機(jī)重32t鉆具速度45,60,90 r/min孔向90°最大軸壓127 kN爬坡能力14°孔深21m總功率315.5 kW

11、鉆桿直徑104，114mm適用巖種f=0123.1.2穿孔設(shè)備數(shù)量計(jì)算 (1).該鉆機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力按以下公式計(jì)算：(3-1)式中：A鉆機(jī)臺(tái)班生產(chǎn)能力, m/臺(tái)·班； 鉆機(jī)的機(jī)械鉆進(jìn)速度，cm/min； Tb班工作時(shí)間，h； 工作時(shí)間利用系數(shù)，0.40.5，取0.4。其中：=26.92cm/min (3-2)式中：牙輪鉆機(jī)軸壓，N； 鉆頭轉(zhuǎn)速，r/min，為保護(hù)鉆具取60； D鉆頭直徑，cm； f巖石堅(jiān)固性系數(shù)，石灰石礦取7-11,取9.5。代入數(shù)據(jù)，得：m/臺(tái)·班(2).鉆機(jī)工作臺(tái)數(shù)(3-3)式中：N鉆機(jī)工作臺(tái)數(shù)；臺(tái)； K1成孔率，一般為0.90.95，取0.9； K2產(chǎn)

12、量不均衡系數(shù)，一般為1.101.15，取1.15； Q礦山每年需要鉆孔爆破的礦巖總量；292.25萬t/a； A鉆機(jī)實(shí)際臺(tái)班生產(chǎn)能力，m/臺(tái).班； B每米鉆孔爆破量，t/m，內(nèi)比取90 t/m； n每天工作班數(shù)；3班； m鉆機(jī)年工作天數(shù)；取310天；代入數(shù)據(jù)，得：臺(tái)(2).鉆機(jī)在冊(cè)臺(tái)數(shù)(3-4)式中：N鉆機(jī)工作臺(tái)數(shù)K3鉆機(jī)作業(yè)率，潛孔牙輪鉆機(jī)為0.450.65，取0.55。代入數(shù)據(jù)，得：臺(tái)3.2爆破工作3.2.1爆破材料炸藥：采用乳化炸藥，其抗水性能強(qiáng)，爆炸威力高。起爆器材：采用導(dǎo)爆管雷管。3.2.2爆破方法選擇考慮對(duì)爆破質(zhì)量、爆破安全和爆破經(jīng)濟(jì)上的要求，本礦山露天開采設(shè)計(jì)中選用逐孔起爆技術(shù)，

13、可以有效地控制大塊率和爆破地震效應(yīng)，從而可以改善爆破效果。3.2.3鉆孔形式和布孔方式鉆孔形式：選用垂直孔。 布孔方式：多排孔梅花型布置。3.2.4爆破參數(shù)的確定(1) 炮孔直徑D根據(jù)鉆孔設(shè)備取D=150mm；(2).傾斜孔抵抗線W按臺(tái)階高度h計(jì)算底盤抵抗線W：W=(0.60.9)h(3-5)式中：W底盤抵抗線，m；臺(tái)階高度，m。代入數(shù)據(jù)，得：=9m按鉆孔直徑D確定底盤抵抗線W5 韋愛勇主編控制爆破技術(shù)M成都：電子科技大學(xué)出版社2009，8： (3-6)式中：K與炮孔傾角、巖石硬度、作業(yè)條件有關(guān)的系數(shù)，一般取2050取40。代入數(shù)據(jù)，得：W=40×0.15=6m根據(jù)鉆孔裝藥條件計(jì)算W

14、： (3-7)式中：D炮孔孔徑，dm；裝藥密度，取1.2kg/；裝藥系數(shù)，=0.60.8,取0.8；m炮孔密集系數(shù)，m=0.61.5，取m=0.8；k炸藥單耗，取0.53kg/；裝藥長(zhǎng)度，10.5m。m，取5.5m。按以上三種條件計(jì)算結(jié)果綜合取值W=6m，并按作業(yè)安全條件驗(yàn)算。按作業(yè)安全條件驗(yàn)算：= (3-8)式中：b鉆孔中心至臺(tái)階坡頂線的安全距離，一般；6m>5.95m，顯然滿足安全要求，所以選取底盤抵抗線6m。(2). 孔距、排距和臨近系數(shù)m孔距： (3-9)式中：炮孔鄰近系數(shù)，取=0.8。代入數(shù)據(jù)，得：m,取5m排距： b=0.866 =4.3m,取4.5m (3).鉆孔超深：=(

15、0.130.35)W(3-10)代入數(shù)據(jù)，得：m，取1.5m(4).充填長(zhǎng)度(3-11)代入數(shù)據(jù)，得：m，取=4.5m(5). 炸藥單位消耗量和每孔裝藥量根據(jù)礦巖的堅(jiān)固性系數(shù)=711，選取炸藥的單耗k=0.53 kg/m。每孔裝藥量的確定：前排孔： (3-12)后排孔： (3-13)式中：后排孔藥量增加系數(shù)，=1.11.3。代入數(shù)據(jù)，得：kgkg(6).裝藥量驗(yàn)算(3-14)式中：裝藥量驗(yàn)算值，kg；裝藥密度，kg/dm3，乳化炸藥取1.2kg/m3；超深裝藥長(zhǎng)度，12m。代入數(shù)據(jù)，得：254.4kg大于，也大于，所以滿足裝藥要求，無需修改參數(shù)。3.2.5裝藥、填塞、起爆方法裝藥結(jié)構(gòu)圖，如圖3

16、-1。圖3-1 裝藥結(jié)構(gòu)圖裝藥：采用炸藥混裝車耦合連續(xù)裝藥；填塞：人工就地取材填塞(鉆孔時(shí)排出的巖粉)；起爆方法：導(dǎo)爆管起爆法。采用的是逐孔起爆技術(shù)。3.2.6爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)孔內(nèi)裝兩發(fā)雷管，延期時(shí)間為400ms?？组g延期時(shí)間為17ms，排間延期時(shí)間為42ms。起爆方式采用“V”形起爆，相鄰分段被爆巖體相互產(chǎn)生擠壓破碎較充分，爆破效果很好，爆堆也較集中。“V”形起爆方案首先使中間一排掏槽孔起爆，形成一條溝狀自有面，然后再起爆兩側(cè)各排鉆孔。 “V”形起爆方案，減小了爆破巖體時(shí)的夾制作用，提高了破巖效率。爆破網(wǎng)路圖見3-2。圖3-2 爆破網(wǎng)路圖在露天礦山生產(chǎn)中，(臺(tái)階)深孔爆破后，一般會(huì)產(chǎn)生一些塊度超

17、過規(guī)定尺寸的礦巖塊。對(duì)這些不合要求的礦巖塊，一般還要采用淺眼爆破、裸露藥包爆破或液壓錘等進(jìn)行二次破碎。3.2.7一次爆破量的確定根據(jù)露天爆破對(duì)爆破礦巖數(shù)量的要求：為保證挖掘設(shè)備能夠正常連續(xù)工作，要求工作面每次爆破的礦巖量，至少保證挖掘設(shè)備510個(gè)晝夜的采裝要求。 (3-15)式中：A年采年采剝量t/a；t每年工作天數(shù)，310天；k采裝晝夜數(shù)，取8晝夜；代入數(shù)據(jù)得： 所以一次爆破方量為。3.3采裝工作3.3.1 電鏟及運(yùn)輸設(shè)備類型的選擇根據(jù)載重汽車、臺(tái)階高度和礦山的年產(chǎn)量，年生產(chǎn)能力255萬t，剝采比為0.15:1，所以年運(yùn)輸總量為292.25萬t。選取WK-4礦用單鈄正產(chǎn)式挖掘機(jī)，WK-4的性

18、能參數(shù)如下（表3-2WK-4的性能參數(shù)）。根據(jù)中國(guó)的斗容與廂容的配比為1：31：5,選用型號(hào)為宇通重工YT3501型自卸汽車與其配套。宇通重工YT3501載重32t，最小轉(zhuǎn)彎半徑為7.65m，汽車長(zhǎng)為8625mm，寬為3018mm，高為3420mm，最高車速52km/h，最大爬坡度52%，設(shè)該礦運(yùn)距為3.5km。表3-2 WK-4的性能參數(shù)鏟斗容積（m3）理論生產(chǎn)能力（m3/h）最大挖掘半徑（m）最大挖掘高度（m）457214.410.1最大挖掘深度（m）最大卸載半徑（m）最大卸載高度（m）最大提升力（KN）3.412.656.3530動(dòng)臂長(zhǎng)度（m）接地比壓（Mpa）最大爬坡能力（°

19、）行走速度（km/h）10.50.243120.45機(jī)器工作總量（t）名義提升速度（m/S）最大推壓力（KN）推壓速度（m/S）1900.882400.533.3.2挖掘機(jī)數(shù)量確定（1）單斗挖掘機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力 Qc= （3-16） 式中 QC年礦廢石總量，t；V挖掘機(jī)鏟斗容積，m3；t挖掘機(jī)鏟斗循環(huán)時(shí)間，40s； KH挖掘機(jī)鏟斗滿斗系數(shù)，0.8； KP礦巖在鏟斗中的松散系數(shù)，1.4； T挖掘機(jī)班工作時(shí)間，8h； 班工作時(shí)間利用系數(shù)，0.5。經(jīng)計(jì)算Qc=822.86 m3；（2）單斗挖掘機(jī)的臺(tái)年生產(chǎn)能力Qa=Qc×N×n (3-17)式中： Qa挖掘機(jī)的臺(tái)年生產(chǎn)能力，m3； N 挖掘機(jī)年工作日數(shù)，330天； n 日工作班數(shù)，3班。經(jīng)計(jì)算Qa=822.86&#