吊斗鏟倒堆作業(yè)過程探討(共17頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專題講演吊斗鏟倒堆作業(yè)過程探討 教學單位： 礦業(yè)學院 專 業(yè)： 采礦工程 班 級 ： 采礦11-7 學生姓名 ： * 學 號 ： * 指導教師 ： * 綜合成績： 2015年1月摘 要大型吊斗鏟倒堆工藝代表目前國際先進水平，它集采掘、運輸與排卸三項作業(yè)于一體，生產(chǎn)成本低（以電能作為設備驅(qū)動力）、工作效率高，尤其吊斗鏟具有較大的線性尺寸以及對剝離巖性、氣候、工作環(huán)境適應性強的特點，因此，露天礦采用大型吊斗鏟倒堆具有廣闊的應用前景和現(xiàn)實意義。 首先，介紹了吊斗鏟倒堆剝離的概念、特點、及倒堆工藝在國外的發(fā)展情況等。其次，針對我國露天煤田的獨特賦存特征進行了分析，以及如何在我

2、國露天煤田應用這種先進的倒堆剝離工藝。最后，本文提出的吊斗鏟倒堆開采設計理論、方法以及推導出的相應工作參數(shù)，將對今后在我國采用倒堆工藝不僅從理論上產(chǎn)生積極影響，而且有很大實用價值。 關(guān)鍵詞：露天礦；吊斗鏟；爆破；倒堆作業(yè)專心-專注-專業(yè)目 錄1引言 吊斗鏟倒堆剝離工藝是一種先進的露天開采工藝，它集采掘、運輸與排土三項作業(yè)于一體，將剝離物直接倒堆排棄于露天內(nèi)排土場，具有設備數(shù)量少、單位斗容效率高、剝離成本低、生產(chǎn)能力大、生產(chǎn)可靠性高等顯著特點。把拋擲爆破技術(shù)應用于吊斗鏟倒堆剝離工藝，可將 20%50%的剝離物直接拋入采空區(qū)，其中不需倒堆剝離的部分可達 30%60%，從而進一步提高剝離效率，大幅度

3、降低剝離成本。美國、澳大利亞等國家的經(jīng)驗表明。采用拋擲爆破吊斗鏟倒堆剝離工藝，剝離成本僅為單斗卡車工藝時的 2/3。 露天煤礦采用吊斗鏟進行倒堆剝離的國家有美國、澳大利亞、俄羅斯、南非、加拿大、印度、巴西、哥倫比亞、墨西哥、土耳其、英國、贊比亞等。美國已有多臺大型吊斗鏟在露天煤礦中使用，其完成的煤產(chǎn)量占全美煤炭總產(chǎn)量的 1/3。俄羅斯露天礦有 1/3 以上的剝離量采用吊斗鏟倒堆工藝，因其煤田的礦床地質(zhì)條件比較有利，經(jīng)濟指標比其他的工藝優(yōu)越，所使用的設備也在不斷的增大。五十年代只有勺容為 4m3和 14m3的吊斗鏟，后來生產(chǎn)的有勺容 15m3的-15/90 型、勺容 25m3的-25/100 型

4、和勺容 100m3的-100/100 型。美國露天開采所用的吊斗鏟也日益增多，巨型的吊斗鏟如 4250-W 型，勺容 168m3，臂長 94m，重 12247t，能力為 5000 萬 m3/t。2吊斗鏟特點及其應用狀況2.1吊斗鏟特點1 吊斗鏟倒堆剝離與單斗電鏟一卡車工藝之比較，其優(yōu)點是：(1)吊斗鏟生產(chǎn)能力巨大；(2)吊斗鏟剝離成本最低；(3)簡化了生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，便于集中管理。其缺點是：(l)吊斗鏟初始投資高；(2)吊斗鏟剝離作業(yè)靈活性差。近二十年來，拋擲爆破技術(shù)用于倒堆剝離工藝，將剝離巖層相當大的部分拋入采空區(qū)，其中不需倒堆剝離的部分可達30一60%，進一步提高了剝離工作效率，大幅度降低剝

5、離成本，使倒堆剝離工藝如虎添翼。美澳經(jīng)驗表明，采用拋擲爆破+倒堆剝離工藝，剝離成本僅為單斗一卡車工藝時的l/3一2/3。2.2吊斗鏟在露天煤礦中的應用2 目前世界上使用的吊斗鏟主要是美國生產(chǎn)的，共有243臺，其中在美國使用的有101臺，其它國家如澳大利亞、南非、加拿大、印度等國有142臺，前蘇聯(lián)也生產(chǎn)一部分但沒有進行統(tǒng)計，美國的吊斗鏟生產(chǎn)廠有兩大家，一個是BE公司 ，另一個PH公司，BE公司于1888年建廠，兼并了生產(chǎn)吊斗鏟的Marion公司。在世界的市場占有率達到92，不包括蘇聯(lián)。PH公司于1884年建廠占有率為8%生產(chǎn)的吊斗鏟從30-170m3 不等，可根據(jù)現(xiàn)場需要的規(guī)格參數(shù)設計生產(chǎn)，這兩

6、個廠生產(chǎn)制造技術(shù)手段完備、具有嚴格的生產(chǎn)組織程序。2.3 我國露大煤礦采用吊斗鏟倒堆剝離的前景 我國已經(jīng)或?qū)⒁_發(fā)的10多個適宜露天開采的大型、特人型煤田及礦區(qū)，大部分具有采用吊斗鏟剝離的有利條件。從數(shù)據(jù)分析可以看出：(1)煤層埋藏傾角多數(shù)在100以下，屬近水平或緩傾斜煤層，這是采用吊斗鏟倒堆剝離最必要的也是最重要的賦存條件。(2)煤層數(shù)目不多，主采煤層多為1一3層，煤層結(jié)構(gòu)不復雜，煤層厚度不過大，不致成為限制采用吊斗鏟倒堆剝離工藝的因素。(3)剝離物巖性多在中硬度以下，巖層厚度各煤田大小不一，各自具備全部或部分剝離物采用吊斗鏟倒堆剝離的條件。(4)多數(shù)煤田面積廣大，儲量豐富，可有足夠空間安排

7、必要的工作線長度并充分發(fā)揮吊斗鏟生產(chǎn)能力。 綜合看來，我國有相當多的大型煤田具備采用吊斗鏟倒堆剝離工藝的基本條件，有望建設一批采用這種先進剝離方法的高產(chǎn)高效露天礦，從而為加快露天采煤的發(fā)展，大幅度提高礦山經(jīng)濟效益，川創(chuàng)一條露天采煤新的技術(shù)道路。3吊斗鏟基本作業(yè)方式吊斗鏟作業(yè)方式有以下四種基本方案： 直接倒堆方式； 超前臺階方式； 擴展平臺倒堆方式； 內(nèi)排土場再倒堆方式。3.1吊斗鏟倒堆方案及優(yōu)選國外一臺吊斗鏟倒堆開采工藝條件下，倒堆臺階高度一般為40m一60m。而不同的臺階高度所需設備規(guī)格、機重、倒堆成本等主要技術(shù)經(jīng)濟指標均有所差異，為優(yōu)化倒堆臺階高度，對60m、55m、50m、45m四個倒堆

8、臺階高度進行方案比選。根據(jù)倒堆工藝開采參數(shù)，吊斗鏟斗容和懸吊載荷計算吊斗鏟倒堆工作線年完成工程量、爆破有效拋擲量、需吊斗鏟年完成的工程量等參數(shù)進行優(yōu)化處理。3.3我國適宜吊斗鏟倒堆工藝露天礦的開采條件3 形成吊斗鏟倒堆條件下開采程序具有如下特點： 由于上覆巖層比較薄，礦建工程量較少，倒堆工作線可以長達35km，個別礦山長達10km； 在工作線長度達35km時，采場內(nèi)煤炭的運輸通路有雙出口、三出口乃至多出口； 由于上覆巖層比較薄，運輸通道占用內(nèi)部排土場容積較少，又兼煤層厚度較薄，因此，運煤通路多設于內(nèi)排土場，運煤卡車通路與倒堆吊斗鏟交叉干擾較少； 由于倒堆開采的煤層少，一般只有12層，所以相應的

9、采、倒關(guān)系比較簡單。 4吊斗鏟作業(yè)方式實例（黑岱溝露天煤礦）分析4.1 黑岱溝露天煤礦概況 4 黑岱溝露天煤礦隸屬于神華集團準格爾能源有限責任公司。該礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準 格爾旗境內(nèi)，是我國自行設計自行施工的特大型露天煤礦，原初步設計年生產(chǎn)原煤1200萬t。為了降低成本，提高經(jīng)濟效益，于2003 年開始對原生產(chǎn)工藝進行吊斗鏟擴能技術(shù)改造，采區(qū)工作線長度由1200m 增加 到2000m ，改造后設計生產(chǎn)能力為2000萬 ta。2007年11月，吊斗鏟投人生產(chǎn)后 ，開采工藝為：上部黃土采用輪斗連續(xù)工藝；下部黃土及部分巖石采用單斗一卡車工藝；煤層頂板以上36 m 巖石采用拋擲爆破一吊斗鏟倒

10、堆工藝；采煤為單斗一卡車工藝 。 黑岱溝露天煤礦礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡單，主要有3組近于平行的背向斜，其中西黃家梁背斜與其東南 部的焦家圪 卜向斜占據(jù)著勘探 區(qū)的中西部地區(qū) ，控制著近 23面積的地層產(chǎn)狀。地層走向一般與褶曲 軸和斷裂方向一致，呈北東45度 ，傾向多北西 、南東向，傾角除西黃家梁背斜西北翼外，一般小于10度斷裂不甚發(fā)育，斷距不大，斷層多呈北東方向。另外區(qū)內(nèi)還有少量柱狀陷落。黑岱溝露天煤礦在生產(chǎn)過程中已遇到的構(gòu)造為 西黃家梁背斜。 西黃家梁背斜位于勘探區(qū)西北部，軸向 N50度EN 30度 E，是本區(qū)西北部的主要構(gòu)造。背斜兩翼不對稱，東南翼地層傾角一般小于10度，西北翼地層傾角一般 25度

11、，局部達35度軸部向西南傾伏，傾角小于4°。 4.2 吊斗鏟的主要技術(shù)參數(shù) 黑岱溝露天礦采用美國BUCYRUS公司制造的8750 65吊斗鏟，總裝機容量25 000 kw ；斗容 90 m 3；挖掘深度 71 m ；排放高度45.1 m ；作業(yè)半徑 100 m ；基座外徑21.3 m ；額定懸吊負載267.6 t；空鏟斗重量109.736t；鏟斗滿斗系數(shù) 100；回轉(zhuǎn)平臺回轉(zhuǎn)速度最高1.34rpm ；平均一個工作循環(huán)時間47 s行走允許坡度縱向10、橫向 5。 4.3 吊斗鏟的作業(yè)要求 露天開采工藝中，吊斗鏟倒堆工藝是技術(shù)成熟、設備可靠、經(jīng)濟性最好的開采工藝之一。但是，它的 適用條件

12、比較苛刻 ，一般要求煤層覆蓋物薄 、傾角 小、 巖性在中等硬度以下等等。黑岱溝露天煤礦，煤巖傾角一般< 5度，巖性屬中等硬度，雖然覆蓋層較厚，但用此工藝開采6號煤層頂板以上一定厚度的巖層還是可行的，也是比較經(jīng)濟的。 該礦引入的吊斗鏟是中國第一臺。雖然拋擲爆破一吊斗鏟倒堆工藝在美國、加拿大、澳大利亞等國應用比較普遍，技術(shù)成熟，但國外使用吊斗鏟的礦山地質(zhì)條件都比較簡單 ，煤層水平、剝離物較薄，使用此工藝能充分顯示其設備的優(yōu)越性。吊斗鏟作業(yè)對工作平盤要求很高：行走允許坡度縱向不大于 10，橫向不大5；吊斗鏟作業(yè)時工作平盤的起伏度不大于1。吊斗鏟行走路面及作業(yè)平盤的物料要求破碎 ，路面不能出現(xiàn)塊

13、狀物體。黑岱溝露天煤礦使用 4 臺D475 推土機配合吊斗鏟作業(yè) 。 4.4黑岱溝露天煤礦吊斗鏟作業(yè)方式分析 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟的作業(yè)方式為：吊斗鏟站立在拋擲爆破后由推土機推土降段和吊斗鏟擴展作業(yè)聯(lián)合形成的平臺上將剝離物倒堆排入內(nèi)排土場 。吊斗鏟作業(yè)循環(huán)：黑岱溝露天煤礦吊斗鏟工作線分為東、西兩個半?yún)^(qū)，吊斗鏟在東部區(qū)作業(yè)時從采場中間向東推進 ，到達東端幫后 ，經(jīng)內(nèi)排土場返程至西部區(qū)作業(yè)，從采場中問向西推進，到達西端幫后，再經(jīng)內(nèi)排土場返程到東部區(qū)作業(yè)。 現(xiàn)黑岱溝露天煤礦采場的推進方向為由東北向西南推進，與褶曲軸向和斷層走向基本一致，而吊斗鏟作業(yè)線方向與推進方向垂直，因此，在生產(chǎn)過程中，由于地質(zhì)構(gòu)

14、造的存在，采場煤層局部區(qū)域傾角過大，如果吊斗鏟作業(yè)平盤隨煤層頂板起伏則勢必導致吊斗鏟作業(yè)平盤局部傾角過大，不能滿足吊斗鏟正常作業(yè)要求。如果按吊斗鏟作業(yè)要求形成作業(yè)平盤，則勢必導致煤層頂板以上由吊斗鏟倒堆剝離的巖石厚度局部過厚或局部很薄，影響吊斗鏟的，并且局部可能破壞煤層頂板 。由于吊斗鏟作業(yè)到端幫時不存在上述問題 ，我們重點討論吊斗鏟在正常工作線作業(yè)時遇到局部區(qū)域傾角過大的問題 。黑岱溝露天煤礦煤層起伏較大，東西煤頂板高差達40多m。根據(jù)吊斗鏟的作業(yè)要求、煤層厚度、產(chǎn)量要求和吊斗鏟作業(yè)效率要求，吊斗鏟系統(tǒng)剝離倒堆作業(yè)平盤頂面標高只能隨煤頂板起伏而相應調(diào)整。在西區(qū)作業(yè)時由東向西需升段作業(yè)，在東區(qū)

15、由西向東作業(yè)時需降段作業(yè) 。 吊斗鏟作業(yè)平盤寬度約為120 m，作業(yè)時站立 在作業(yè)平盤外側(cè)(靠 內(nèi)排土場一側(cè) )，將物料倒堆 至 內(nèi)排土場。受吊斗鏟技術(shù)參數(shù)限制，作業(yè)平盤最小寬 度40 m，由于吊斗鏟作業(yè)半徑100 m，吊斗鏟每次最多可上升或下降10 m。吊斗鏟由低向高升段作業(yè)時，可先將內(nèi)測物料倒堆至外側(cè) ，按10坡度形成 斜坡道，斜坡道頂部形成吊斗鏟作業(yè)平盤，吊斗鏟通過斜坡道行走到此作業(yè)平盤上作業(yè)，正常作業(yè)將物料倒堆至內(nèi)排土場。4.5 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆剝離工藝技術(shù)吊斗鏟站在推土機降段和單斗-卡車擴展作業(yè)建立的聯(lián)合擴展平臺上，將剝離物倒入內(nèi)排土場。1) 吊斗鏟倒堆剝離工藝優(yōu)化組合按原設

16、計吊斗鏟擴展平臺需由推土機完成，黑岱溝露天煤礦考慮到推土機運距長，成本明顯高于單斗-卡車成本，因此采用單斗-卡車做擴展平臺。2) 吊斗鏟倒堆剝離工藝作業(yè)方式吊斗鏟工藝系統(tǒng)中，當?shù)醵风P在左側(cè)倒堆剝離區(qū)作業(yè)時，采煤在右側(cè)采煤區(qū)進行，運煤自卸卡車由中間溝進入右側(cè)采煤作業(yè)區(qū)裝煤，然后將煤運出。隨著采剝工程的發(fā)展，左采區(qū)倒堆剝離完成，逐漸露出煤量，右采區(qū)采煤作業(yè)完成，采煤挖掘機移至左采區(qū)進行采煤作業(yè)，煤炭從中間溝運出，在采煤作業(yè)完成的右采區(qū)進行拋擲爆破。此時，右采區(qū)有巖石拋擲爆破后，吊斗鏟從左采區(qū)繞非工作幫倒堆臺階，跨中間溝運煤通道進入右采區(qū)進行倒堆剝離作業(yè)。這樣，右采區(qū)變?yōu)榈苟褎冸x區(qū)，左采區(qū)變?yōu)椴擅鹤?/p>

17、業(yè)區(qū)，進行下一個循環(huán)的作業(yè)。如圖1、2吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)；圖3、4吊斗鏟在西區(qū)作業(yè)。3) 吊斗鏟倒堆剝離工作面技術(shù)參數(shù)確定按照剖面圖（圖5），可以看出，吊斗鏟80米采寬情況下，根據(jù)排土空間容量可以計算出實體臺階最大高度，然后通過煤層頂板標高確定吊斗鏟實體臺階頂面標高。黑岱溝露天煤礦煤層起伏較大，東西煤頂板標高差40多米，因此吊斗鏟系統(tǒng)剝離高臺階頂面也不能水平，只能隨煤頂板起伏而相應調(diào)整，考慮到鉆機作業(yè)要求，頂面坡度應不超過5。根據(jù)吊斗鏟倒堆內(nèi)排空間容量，實體臺階高度不應超過45米。據(jù)此可設計出實體臺階頂面標高如圖6。吊斗鏟走行坡度可控制在10，作業(yè)坡度必須為水平，因此爆破后，為了滿足吊斗鏟作業(yè)，

18、必須對爆堆進行平整，平整后如圖7。4) 吊斗鏟倒堆剝離開采程序推土機做完擴展平臺后，吊斗鏟先將靠近高臺階下部量倒入排土場，然后吊斗鏟走鏟至下一個位置，把下部量倒入內(nèi)排土場。過程如圖8所示。通過圖7可看出吊斗鏟作業(yè)頂面不是水平的，存在很大的水平過渡，水平過渡程序如下：吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)，由于存在降段過渡區(qū)，舉例從1155水平降至1145水平作業(yè)方式為：吊斗鏟倒，按順序依次作業(yè)，然后吊斗鏟走行至1145水平，下挖(12)、(14)塊位置至1145水平，后吊斗鏟走行至(12)處，依次按順序挖(10)(16)。到此完成一個降段過程。吊斗鏟在西區(qū)作業(yè)，由于存在升段過渡區(qū)，舉例從1155水平升至1165水平

19、作業(yè)方式為：吊斗鏟倒，按順序依次作業(yè)，然后吊斗鏟走行至1165水平，下挖(9)、(11)處量填方至(8)、(10)處，填到1165水平，后吊斗鏟走行至(8)處，依次按順序挖(6)(16)。到此完成一個升段過程如圖9。吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)完成走行至西區(qū)和西區(qū)作業(yè)完成走行至東區(qū)，走行路線如圖10。運煤通道移設一次比較困難，計劃按照每4幅移設一次，當?shù)醵风P倒堆7幅時，形成新中部溝，但舊中部溝不能廢棄，待第7幅煤全部采完，采8幅時，廢棄舊中部溝，利用新中部溝運煤。此時完成中部溝移設。如圖11所示。圖5 吊斗鏟剖面倒堆示意圖圖12 吊斗鏟倒堆剝離開采程序圖4.6 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆剝離工藝技術(shù)應用效果黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆工藝在國內(nèi)為首次采用，填補了我國露天采礦業(yè)的空白，其成功應用為我國開創(chuàng)了使用成本低、效率高工藝的先河，成為我國露天采礦業(yè)的發(fā)展歷史上的里程碑。并且與單斗-卡車工藝的配合使用更證明了多種工藝在同一條