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1、露天礦開(kāi)采技術(shù)參考教材:露天礦開(kāi)采技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站: /html/ltkkc.htm總參考學(xué)時(shí): 60 學(xué)時(shí)*21.1露天開(kāi)采概述1.2露天開(kāi)采基本概念1.2.1露天采場(chǎng)構(gòu)成要素 1.2.2露天礦開(kāi)采步驟1.3露天礦山工程及工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式1.3.1露天礦山工程1.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序1.3.3工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式學(xué)習(xí)目標(biāo):掌握:露天采場(chǎng)構(gòu)成要素、露天礦山工程及其發(fā)展程序;熟悉:臺(tái)階繪制技巧;了解:露天礦開(kāi)采步驟;本章參考學(xué)時(shí): 4 學(xué)時(shí)第一章 露天開(kāi)采基本知識(shí)*31.1 露天開(kāi)采概述(1) 露天開(kāi)采 把礦體上部的覆蓋巖石和兩盤(pán)的圍巖剝?nèi)?,使礦體暴露在地表進(jìn)行開(kāi)采的方法,稱為露天開(kāi)采。(2)

2、露天礦田 劃歸一個(gè)露天礦開(kāi)采的全部礦床或其一部分叫露天礦田。(3) 露天礦 從事露天礦田開(kāi)采工作的礦山企業(yè)。下一頁(yè)機(jī)械開(kāi)采水力開(kāi)采露天開(kāi)采方式 人工開(kāi)采*41.1露天開(kāi)采概述(4)露天采場(chǎng) 進(jìn)行露天采剝的工作場(chǎng)地稱為露天采場(chǎng)。山坡露天采場(chǎng)凹陷露天采場(chǎng)露天采場(chǎng) 它們以露天礦場(chǎng)的封閉為界,封閉圈以上為山坡露天采場(chǎng);封閉圈以下為凹陷露天采場(chǎng)。下一頁(yè)露天采場(chǎng)山坡露天采場(chǎng)露天采場(chǎng)凹陷露天采場(chǎng)山坡露天采場(chǎng)露天采場(chǎng)*5下一頁(yè) 現(xiàn)場(chǎng)判斷方法:運(yùn)輸公路重車爬坡的是凹陷露天采場(chǎng),反之是山坡露天采場(chǎng)。*6凹陷露天采場(chǎng)實(shí)例下一頁(yè)*7山坡露天采場(chǎng)下一頁(yè)*8補(bǔ)充知識(shí) (1)礦石和廢石 凡是地殼內(nèi)的礦物體,在當(dāng)代的技術(shù)經(jīng)濟(jì)

3、水平條件下,能以工業(yè)規(guī)模從中提取國(guó)民經(jīng)濟(jì)所須的金屬或礦物產(chǎn)品的,就叫做礦石。礦床中未開(kāi)采的礦石,稱為原礦石。采下的礦石與混入廢石的總合,叫做采出礦石。 礦體周圍的巖石以及夾在礦體中根本不含有用成分或含有成分過(guò)少、在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下不適于目前工業(yè)應(yīng)用的巖石,則稱為廢石。礦石和廢石的概念是相對(duì)的,它們隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的改進(jìn)而變化,這與礦石品位有密切關(guān)系。通常把礦床周圍的巖石稱為圍巖。 下一頁(yè)*9補(bǔ)充知識(shí)(2)礦石品位 礦石所含金屬或其他有用成分的多少,稱為礦石的品位。常用重量百分比表示,但對(duì)于黃金等某些稀有貴重,則用1t(或m3)礦石中含若干g有用成分來(lái)表示。即 g/t 或 g/ m3

4、。 根據(jù)當(dāng)前的工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平,當(dāng)?shù)V石的品位低于某一數(shù)值時(shí),便無(wú)利用價(jià)值,則這一數(shù)值的礦石品位叫做最低工業(yè)品位。它是劃分礦石工業(yè)品級(jí)平衡表內(nèi)與平衡表外儲(chǔ)量界限的質(zhì)量指標(biāo),是對(duì)有用成分含量的最低要求,是根據(jù)當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件所確定的最低開(kāi)采品位。 礦體的邊界品位是指礦石與圍巖的分界品位。在圈定礦體的可采范圍時(shí),低于此品位的礦石不計(jì)算在內(nèi)。所圈定的礦體中,礦石的平均品位不低于最低工業(yè)品位。 下一頁(yè)*10補(bǔ)充知識(shí)下一頁(yè)(3)礦石的種類非金屬礦石金屬礦石礦石有色金屬礦石(銅、鉛、鋅、鋁、錫、鉬、鎳、銻等)貴重金屬礦石(金、銀、鉑等)按所含金屬種類黑色金屬礦石(鐵、鉻、錳)稀有金屬礦石(鉭

5、、鈮等)放射性礦石(鈾、釷等)礦石金屬礦石礦石非金屬礦石金屬礦石礦石多金屬礦石單一金屬礦石按所含金屬成分的數(shù)目*11補(bǔ)充知識(shí)下一頁(yè)(3)礦石的種類按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按品位高低按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按品位高低按品位高低富礦中礦貧礦按品位高低高價(jià)礦中價(jià)礦低價(jià)礦按所含有用成分的價(jià)值按所含金屬礦物組成、性質(zhì)和化學(xué)成分混合礦石硫化礦石 如黃銅礦CuFeS2、方鉛礦PbS、閃鋅礦MoS2等)自然金屬礦石(如金、銀、鉑等)氧化礦石(如赤鐵礦Fe2O3、磁鐵礦等Fe3O4)*12補(bǔ)充知識(shí)在

6、礦石和巖石性質(zhì)中,對(duì)礦床采影響較大的有: 硬度。礦巖抵抗工具侵入的性能叫硬度。礦巖的硬度取決于礦巖的組成,即取于礦巖顆粒的硬度、形狀、大小、晶體結(jié)核及顆粒間膠結(jié)物的情況。礦巖的硬度除對(duì)鑿巖有很大影響,還影劇院響到礦巖的穩(wěn)固性及材料消耗和采礦成本。 堅(jiān)固性。礦巖的堅(jiān)固性是一種抵抗外力的性能,其所抵抗的外力是一種綜合的力,即機(jī)械破碎、炸藥爆炸等作用的力。 穩(wěn)固性,指礦巖在一定的暴露面積下經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間不塌落的性能。礦巖節(jié)理裂隙發(fā)育程度、含水性等對(duì)穩(wěn)固性有很大影響。在設(shè)計(jì)露天礦場(chǎng)的邊坡時(shí)要考慮穩(wěn)固性。 結(jié)塊性,指爆破下來(lái)的礦巖如果含有粘土、滑石或細(xì)小的粘性礦物時(shí),遇水受壓經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間重新結(jié)成正塊的

7、性能。結(jié)塊性對(duì)裝運(yùn)、排卸工作都有影響。下一頁(yè)(4) 巖石的性質(zhì)*13補(bǔ)充知識(shí) 氧化性,指硫化礦石在水和空氣的作用下變成樣氧化礦的性能。礦石氧化后將降低選礦回收指標(biāo)。 自燃性,指礦巖具有自然的性能。含硫在1820%以上的硫化礦石有自然性。 含水性,指礦巖吸入和保持水分的性能。含水的巖石容易造成排土場(chǎng)邊坡的滑落。 松散性。礦巖從原礦體崩落破碎以后,其松散的程度用松散系數(shù)表示,它等于破碎后的體積之比。松散系數(shù)一般在1.21.6,而裝入容器的礦巖由于二次松散,松散系數(shù)增至1.82.0。 容重。指單位體積的礦巖重量,t/m3。 下一頁(yè)(4) 巖石的性質(zhì)*14補(bǔ)充知識(shí) 有用礦物在地殼中的天然聚集體或堆集體

8、叫做礦體。 礦床是由由相鄰的幾個(gè)礦體或僅有一個(gè)礦體組成。礦床的技術(shù)特征主要有形狀、傾角、厚度。 下一頁(yè)(5)礦體與礦床補(bǔ)充知識(shí)(5)礦體與礦床*15層狀礦床此類礦床多為沉積生成,其特點(diǎn)是分布范圍比較廣,形狀及賦存條件穩(wěn)定,品位分布均勻。脈狀礦床此類礦床主要由熱液和汽化作用將礦物質(zhì)充填在地殼裂縫中生成。它的特點(diǎn)是礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象,礦床埋藏不穩(wěn)定,有用成分含量不均勻。塊狀礦床此類礦床在空間三個(gè)方向的尺寸大致相等,其大小和形狀不規(guī)則,常呈透鏡狀、礦巢狀和礦株?duì)睿话闩c圍巖無(wú)明顯界限。 下一頁(yè)補(bǔ)充知識(shí)(6)金屬礦床的形狀*16礦體的層面與水平面的夾角即為礦體傾角近水平礦體 傾角在05;緩傾斜

9、礦體 傾角在530;傾斜礦體 傾角在3055;急傾斜礦體 傾角在55以上 下一頁(yè)補(bǔ)充知識(shí)(7)礦床的傾角補(bǔ)充知識(shí)(7)礦床的傾角*17礦體的厚度系指礦體上下盤(pán)間的垂直距離或水平距離。前者稱為垂直厚度,后者為水平厚度 。極薄礦床,厚度小于0.8m;薄礦床,厚度在0.84.0m;中厚礦床,厚度在4.010.0m;厚礦床,厚度在10.030.0m;極厚礦床,厚度大于30m。返回補(bǔ)充知識(shí)(8)礦床(體)的厚度*181.2 露天開(kāi)采基本概念1.2.1 露天采場(chǎng)的構(gòu)成要素 露天開(kāi)采時(shí),通常把露天礦場(chǎng)內(nèi)的礦巖劃分成一定厚度的水平分層,用獨(dú)立的采掘、運(yùn)輸設(shè)備自上而下逐層開(kāi)采,上下分層間保持一定的超前關(guān)系,從而

10、形成階梯狀。每一個(gè)階梯就是一個(gè)臺(tái)階。臺(tái)階是露天礦場(chǎng)的基本要素之一。下一頁(yè)(1)臺(tái)階 *191.臺(tái)階上部平盤(pán)指臺(tái)階上部水平面;2.臺(tái)階下部平盤(pán)指臺(tái)階下部水平面;3.臺(tái)階坡面指臺(tái)階的傾斜面;4.臺(tái)階坡頂線指臺(tái)階坡面與上部平盤(pán)的交線;5.臺(tái)階坡底線指臺(tái)階坡面與下部平盤(pán)的交線;臺(tái)階高度指臺(tái)階上、下平盤(pán)間的垂直距離;臺(tái)階坡面角指臺(tái)階坡面與下部平盤(pán)的夾角。 臺(tái)階的構(gòu)成要素如上圖所示。下一頁(yè)*20臺(tái)階繪制方法WWAHHA200m200m176m176m188m188m臺(tái)階坡面坡頂線A-A上部平盤(pán)坡底線臺(tái)階坡面臺(tái)階七要素:W臺(tái)階寬度H臺(tái)階高度臺(tái)階坡面角坡頂線坡底線上部平盤(pán)下部平盤(pán)*21注意臺(tái)階的上部平盤(pán)和下部

11、平盤(pán)是相對(duì)的,一個(gè)臺(tái)階的上部平盤(pán)同時(shí)又是其上方相鄰臺(tái)階的下部平盤(pán)。臺(tái)階的命名常以其下部平盤(pán)的標(biāo)高表示,故通常把臺(tái)階叫做某某水平。正在進(jìn)行采剝工作的臺(tái)階稱為工作臺(tái)階,其上的平盤(pán)稱為工作平盤(pán)。已經(jīng)結(jié)束采剝工作的臺(tái)階稱為非工作臺(tái)階,其上的平盤(pán)有三大作用:減緩邊坡、阻擋上部滾石和運(yùn)輸通道。 下一頁(yè)*22露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素 (2)采掘帶開(kāi)采時(shí)將臺(tái)階劃分為若干個(gè)條帶,逐條順次開(kāi)采,每一個(gè)條帶叫做采掘帶。如果采掘帶較長(zhǎng),可沿長(zhǎng)度劃分為若干區(qū)段,各區(qū)段配電獨(dú)立的采掘運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采,這樣的區(qū)段稱為采區(qū)。因此,采區(qū)的長(zhǎng)度是一臺(tái)電鏟所占的采掘帶長(zhǎng)度(圖1-2)。已經(jīng)作好采剝準(zhǔn)備工作的采掘帶稱為工作線。 下一頁(yè)*2

12、3采掘帶下一頁(yè)*24露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素 (3) 非工作幫非工作幫也稱最終邊幫 由已經(jīng)結(jié)束采剝工作的臺(tái)階(平臺(tái)、坡面和出入溝底)所組成的露天礦場(chǎng)的四周表面稱為露天礦場(chǎng)奪的非工作幫或最終邊幫,如圖1-3中的AC、BF。位于礦體下盤(pán)一側(cè)的邊幫叫做底幫,位于礦體上盤(pán)一側(cè)的邊幫叫做頂幫,位于礦體走向兩端的邊幫叫做端幫。 下一頁(yè)*25非工作幫下一頁(yè)*26非工作幫下一頁(yè)*27露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素 (4)工作幫 由正在進(jìn)行采剝工作和將要進(jìn)行采剝工作的臺(tái)階所組成的邊幫叫露天礦場(chǎng)的工作幫,如圖1-3中DF。工作幫的位置并不固定,它隨開(kāi)采工作的進(jìn)行而不斷改變。 下一頁(yè)*28工作平盤(pán)工作幫下一頁(yè)*29露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素

13、 (5)非工作幫坡面(最終幫坡面) 通過(guò)非工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡頂線和最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所作的假想斜面叫做露天礦場(chǎng)非工作幫坡面或最終幫坡面(圖1-3中AG、BH)。它代表露天礦場(chǎng)邊幫的最終位置,在分析研究問(wèn)題時(shí),用它代表邊幫的實(shí)際位置,可使問(wèn)題簡(jiǎn)化并保證有足夠的準(zhǔn)確性。 下一頁(yè)*30露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素 (6)非工作幫邊坡角(最終邊坡角) 非工作幫坡面與水平面間的夾角,叫非工作幫邊坡角或最終幫坡角(圖1-3中的、)。 下一頁(yè)*31露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(7)工作幫坡面 通過(guò)工作幫最上一個(gè)臺(tái)階的坡底線和最下一個(gè)臺(tái)階的坡底線所做的假想斜面(圖1-3中的DE)。 下一頁(yè)*32露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(8)工作

14、幫坡角工作幫坡面與水平面之夾角,叫做工作幫坡角(圖1-3中)。 下一頁(yè)*33露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素 (9)工作平盤(pán) 工作幫的水平部分,即工作臺(tái)階的上部平盤(pán)和下部平盤(pán),叫做工作平盤(pán)。它是用以安置設(shè)備進(jìn)行穿爆、采裝、運(yùn)輸?shù)墓ぷ鲌?chǎng)地。 下一頁(yè)*34露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(10)露天礦場(chǎng)的上部最終境界線 非工作幫坡面與地表的交線(圖1-3中A、B點(diǎn))。 下一頁(yè)*35露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(11)露天礦場(chǎng)的下部最終境界線(底部周界) 非工作(最終)幫坡面與露天礦場(chǎng)底平面的交線,叫做下部最終境界線或稱底部周界(圖1-3中G、H點(diǎn))。 下一頁(yè)下一頁(yè)*36底部周界上部最終周界*37露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(12)露天礦場(chǎng)的最終

15、深度(最終采深)上部最終境界線所在水平與下部最終境界線所在水平之間的垂直距離稱之。 下一頁(yè)*38(13)非工作幫上的平臺(tái) 安全平臺(tái)(圖1-3中2),用作減緩最終幫坡角,保證最終邊幫的穩(wěn)定性與和下部水平的工作安全;它設(shè)在露天礦場(chǎng)的四周邊幫上,其寬度一般為臺(tái)階高度的1/3。運(yùn)輸平臺(tái)(圖1-3中3),用作工作臺(tái)階與出入溝之間的運(yùn)輸聯(lián)系的通路;它設(shè)在與出入溝同側(cè)的非工作幫和端幫上,其寬度由運(yùn)輸方式和線路數(shù)目決定。清掃平臺(tái)(圖1-3中4),用作阻截滑落的石塊并在該平臺(tái)上用清掃設(shè)備進(jìn)行清理;它又起安全平臺(tái)作用,每2-3個(gè)臺(tái)階在四周的邊幫上設(shè)一清掃平臺(tái),其寬度由清掃設(shè)備規(guī)格決定。 下一頁(yè)*39露天礦場(chǎng)的構(gòu)成

16、要素(14)出入溝(單壁、雙壁) 為建立地面和各工作臺(tái)階之間的運(yùn)輸聯(lián)系而開(kāi)掘的傾斜的露天溝道,叫做出入溝。出入溝的溝底具有一定的坡度(圖1-4中的AB)。 *40露天礦場(chǎng)的構(gòu)成要素(15)開(kāi)段溝(單壁、雙壁) 為開(kāi)辟新工作臺(tái)階建立工作線而掘進(jìn)的露天溝道,稱為開(kāi)段溝;其溝底是水平的,見(jiàn)圖1-4中的CD。 根據(jù)地形條件和溝道的位置不同,在封閉圈以下開(kāi)掘的溝道,其橫斷面是完整的梯形,稱雙壁溝,而在山坡上開(kāi)掘的溝道,其橫斷面為不完整的梯形,稱為單壁溝,見(jiàn)圖1-5。 *41出入溝與開(kāi)段溝*42本節(jié)小結(jié)本次課我們主要學(xué)習(xí)了露天開(kāi)采的基本概念(包括露天開(kāi)采、露天礦、露天礦田、露天開(kāi)采),以及露天采場(chǎng)的部份構(gòu)

17、成要素(臺(tái)階、采掘帶、采區(qū)、工作線、工作幫以及非工作幫等)。大家要注意區(qū)分臺(tái)階的坡頂線及坡底線;注意采掘帶、采區(qū)及工作線的區(qū)別。返回*431.2.2露天礦開(kāi)采步驟地面準(zhǔn)備工作 礦床疏干與防水礦山基建 正常生產(chǎn) 地面恢復(fù)返回*441.3 露天礦山工程及工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式1.3.1露天礦山工程 在露天開(kāi)采的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,礦巖的采剝工作必須經(jīng)過(guò)一定的生產(chǎn)環(huán)節(jié),例如掘溝、剝離、采礦等,剝離和采礦又是以擴(kuò)幫的形式進(jìn)行的,每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要按一定的工序進(jìn)行生產(chǎn)(如穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土等)。所有這些工作,統(tǒng)稱露天礦山工程。 返回*451.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序圖1-6 一個(gè)臺(tái)階開(kāi)采程序示意圖

18、對(duì)于一個(gè)臺(tái)階而言首先要開(kāi)掘出入溝(圖1-6中ABCD部分),然后在此基礎(chǔ)上掘開(kāi)段溝(FEGH),鐵路運(yùn)輸時(shí)還需要鋪設(shè)運(yùn)輸線路。當(dāng)開(kāi)段溝掘完一定長(zhǎng)度或全長(zhǎng)后,即可在溝的一側(cè)或兩側(cè)布置工作面進(jìn)行擴(kuò)幫(剝離或采礦)。 下一頁(yè)*461.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序 隨擴(kuò)幫工程的進(jìn)行,開(kāi)段溝逐漸擴(kuò)寬成為工作平臺(tái)。在擴(kuò)幫工程進(jìn)行到一定位置,有足夠平臺(tái)寬度時(shí)(圖1-7中寬度為B時(shí)),便可開(kāi)掘第二個(gè)臺(tái)階的出入溝和開(kāi)段溝,再進(jìn)行第二個(gè)臺(tái)階的擴(kuò)幫(上部第一臺(tái)階同時(shí)在擴(kuò)幫)。 下一頁(yè)圖1-7 礦山工程延深示意圖 *471.3.2露天礦山工程的發(fā)展程序 依此類推,以后各臺(tái)階的采剝工作均按此程序進(jìn)行,直至最終開(kāi)采深度為

19、止(圖1-8)。 下一頁(yè)圖1-8 礦山工程發(fā)展示意圖 在露天開(kāi)采境界內(nèi),自上而下逐層進(jìn)行不斷的掘溝和擴(kuò)幫的過(guò)程。對(duì)同一個(gè)水平來(lái)說(shuō),首先掘進(jìn)出入溝,然后掘進(jìn)開(kāi)段溝和擴(kuò)幫;對(duì)于上下水平來(lái)說(shuō),掘溝和擴(kuò)幫同時(shí)進(jìn)行,即上部水平在擴(kuò)幫的同時(shí)下部水平進(jìn)行掘溝工程。如圖1-8所示,當(dāng)+1852水平進(jìn)行掘溝時(shí),+1866、+1880水平進(jìn)行擴(kuò)幫,其中+1866水平采礦,+1880水平剝離。*48采場(chǎng)擴(kuò)延示意圖 假設(shè)一露天礦最終境界內(nèi)的地表地形較為平坦,地表標(biāo)高為200m ,臺(tái)階高度為12m。首選在地表境界線的一端沿礦體走向掘溝到188m水平(圖a)。出入溝掘完后在 溝底以扇形工作面推進(jìn)(圖b)。 下一頁(yè)*49采

20、場(chǎng)擴(kuò)延示意圖 當(dāng)188m水平被揭露出足夠面積時(shí),向176m水平掘溝,掘溝位置仍在左側(cè)最終邊幫(圖c)。之后, 形成了188-200米臺(tái)階和176-188米臺(tái)階同時(shí)推進(jìn)的局面(圖d)。 下一頁(yè)*50采場(chǎng)擴(kuò)延示意圖 隨著開(kāi)采的進(jìn)行,新的工作臺(tái)階不斷投入生產(chǎn),上部一些臺(tái)階推進(jìn)到最終邊幫(即已靠幫)。若干年后,采場(chǎng)現(xiàn)狀變?yōu)槿鐖De所示。 當(dāng)整 個(gè)礦山開(kāi)采完畢時(shí)便形成了如圖f所示的最終境界。 當(dāng)縱坡坡度為8%左右時(shí),連續(xù)陡坡坡長(zhǎng)限制在約350m以內(nèi)。緩沖平臺(tái)的坡度一般不大于3%,長(zhǎng)度在80m左右。返回*511.3.3工作臺(tái)階擴(kuò)幫方式下一頁(yè) 依據(jù)工作線的方向與礦體走向的關(guān)系,工作線的布置方式可分為: 縱向

21、橫向 扇形*52(1)工作線縱向布置,向上盤(pán)、下盤(pán)方向擴(kuò)幫 縱向布置時(shí),工作線的方向與礦體走向平行。 這種方式一般是沿礦體走向掘出入溝、并按采場(chǎng)全長(zhǎng)開(kāi)段溝形成初始工作 面,之后依據(jù)溝的位置(上盤(pán)最終邊幫、下盤(pán)最終邊幫或中間開(kāi)溝),自上盤(pán)向下盤(pán)、自下盤(pán)向上盤(pán)或從中間向上、下盤(pán)推進(jìn)。 下一頁(yè)*53(2)工作線橫向布置,沿走向擴(kuò)幫 橫向布置時(shí)工作線與礦體走向垂直。這種方式一般是沿礦體走向掘出入溝,垂直于礦體掘短段溝形成初始工作面,或不掘段溝直接在出入溝底端向四周擴(kuò)展,逐步擴(kuò)成垂直礦體的工作面,沿礦體走向向一端或兩端推進(jìn)。由于橫向布置時(shí),爆破方向與礦體的走向平行,故對(duì)于順礦層節(jié)理和層理較發(fā)育的巖體,會(huì)

22、顯著降低大塊與根底,提高爆破質(zhì)量。由于汽車運(yùn)輸?shù)撵`活性,工作線也可視具體條件與礦體斜交布置。 下一頁(yè)*54(3)工作線扇形布置,扇形擴(kuò)幫 扇形布置時(shí)工作線與礦體走向不存在固定的相交關(guān)系,而是呈扇形向四周推進(jìn)。這種布置方式靈活機(jī)動(dòng)、充分利用了汽車運(yùn)輸?shù)撵`活 性,可使開(kāi)采工作面盡快到達(dá)礦體。 下一頁(yè)*55復(fù)習(xí)思考題 與地下礦山相比,露天礦開(kāi)采的優(yōu)點(diǎn)有哪些?與地下礦山相比,露天礦開(kāi)采的缺點(diǎn)有哪些?怎樣區(qū)分山坡露天采場(chǎng)與凹陷露天采場(chǎng)?露天采場(chǎng)臺(tái)階構(gòu)成要素有哪些?什么是采掘帶?采掘帶與工作線、采區(qū)有什么區(qū)別?出入溝與開(kāi)段溝有什么區(qū)別?露天礦山從開(kāi)采準(zhǔn)備至最終閉坑,一般歷經(jīng)了哪幾個(gè)開(kāi)采步驟?露天開(kāi)采主要工

23、藝環(huán)節(jié)有哪些?露天礦臺(tái)階工作面的擴(kuò)延方式有哪些?簡(jiǎn)述露天礦山工程的發(fā)展程序。 *56復(fù)習(xí)思考題 11. 繪制下圖,要求:出入溝水平長(zhǎng)度100m,溝寬12m;開(kāi)段溝長(zhǎng)400m,溝寬16m;臺(tái)階高度10m,坡面角60。*57本章完謝謝!第二章 穿孔爆破參考教材:露天礦開(kāi)采技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站:/html/ltkkc.htm本章參考學(xué)時(shí):12學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解兩種主要穿孔設(shè)備的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀;露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的要求; 熟悉兩種主要穿孔設(shè)備的主要技術(shù)性能參數(shù)、穿孔作業(yè)安全;露天礦臨近邊坡的爆破及爆破作業(yè)安全相關(guān)知識(shí) 掌握兩種主要穿孔設(shè)備的選型計(jì)算;露天礦正常采掘爆破工藝及孔網(wǎng)參數(shù)計(jì)算 。目 錄1.前言2.穿孔

24、爆破工作要求3.穿孔作業(yè) 3.1穿孔作業(yè)概述3.2穿孔設(shè)備穿孔設(shè)備概述潛孔鉆機(jī)牙輪鉆機(jī)3.3穿孔作業(yè)安全3.4提高穿孔效率的途徑 提高潛孔鉆機(jī)效率的途徑提高牙輪鉆機(jī)效率的途徑4.爆破工作4.1爆破工作概述4.2露天礦正常采掘爆破多排孔微差爆破多排孔微差擠壓爆逐孔起爆技術(shù)4.3露天礦臨近邊坡的爆破微差爆破減少震動(dòng)預(yù)裂爆破隔離邊坡光面爆破清理邊坡緩沖爆破減少震動(dòng)臨時(shí)邊坡爆破總結(jié)4.4爆破作業(yè)安全5. 復(fù)習(xí)思考題1.前言露天開(kāi)采中常見(jiàn)兩種性質(zhì)的礦巖堅(jiān)硬礦巖很難直接使用采掘設(shè)備將它們從整體中分離出來(lái),必須經(jīng)過(guò)預(yù)先破碎。目前破碎礦巖的手段仍以穿孔爆破方法為主。穿孔爆破的任務(wù)是有效地破碎礦巖。穿孔爆破是兩

25、道不同的生產(chǎn)工序,但它們之間有著極為密切的聯(lián)系。穿孔工作必須滿足爆破技術(shù)的要求,而爆破礦巖的數(shù)量和質(zhì)量又反映了穿孔工藝的水平。 堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬礦巖-爆破開(kāi)采軟弱礦巖機(jī)械開(kāi)采回目錄2.穿孔爆破工作要求A、數(shù)量要求 穿爆的生產(chǎn)能力必須滿足礦山生產(chǎn)的需要;B、質(zhì)量要求 礦巖的破碎程度盡可能均勻合格,爆堆形狀整齊集中,便于裝載;C、安全經(jīng)濟(jì)要求 穿爆工作不能造成安全事故,穿爆工作直接、間接成本力求較低。2.1穿孔爆破工作總體要求在露天開(kāi)采中,穿孔爆破的總體要求體現(xiàn)在三個(gè)方面: 下一頁(yè)A、有足夠的爆破貯備量 露天開(kāi)采是以采裝工作為中心來(lái)組織生產(chǎn)的。為了保證挖掘機(jī)連續(xù)工作,工作面每次爆破的礦巖量,至少能滿足

26、挖掘機(jī)5-10晝夜的采裝需要。 注意:設(shè)計(jì)工作中常以7天作為計(jì)算基礎(chǔ)。2.2 露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的具體要求2.穿孔爆破工作要求露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的要求有以下5點(diǎn):下一頁(yè)B、爆破的礦巖塊度要符合要求露天爆破后的礦巖塊度,是指爆下巖塊長(zhǎng)邊的尺寸。對(duì)于剝離工作面,這個(gè)尺寸要 小于挖掘機(jī)鏟斗容積允許的最大塊度d(m) (2-1) 式中d-挖掘機(jī)鏟斗容積允許的最大塊度;E-挖掘機(jī)鏟斗容積(m3)。 滿足破碎機(jī)入口寬度的要求,即 d0.8F (m) (2-2) 式中F破碎機(jī)入口的最大寬度(m)。 超過(guò)允許塊度的礦巖,就是大塊。所謂大塊產(chǎn)出率是指大塊總量(按體積計(jì)算)占爆堆量的百分?jǐn)?shù)。 2.2 露天開(kāi)采對(duì)爆

27、破工作的具體要求下一頁(yè)C、爆堆的形狀和尺寸要符合要求 爆破后的松散礦巖堆稱為爆堆。 爆堆的形狀和尺寸對(duì)于采裝和運(yùn)輸工作影響很大: 爆堆過(guò)高,會(huì)影響挖掘機(jī)安全作業(yè); 爆堆過(guò)低,挖掘機(jī)不易裝滿鏟斗; 若爆堆前沖過(guò)大,不僅增加挖掘機(jī)事先清理的工作量,而且運(yùn)輸線路也受到妨礙; 前沖過(guò)小,說(shuō)明礦巖碎脹不佳,破碎效果不好。 因此,爆堆的高度及寬度都要適宜。2.2 露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的具體要求下一頁(yè)D、爆破后臺(tái)階工作面要規(guī)整 不允許出現(xiàn)三種缺陷: 根底 傘巖 后沖2.2 露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的具體要求下一頁(yè)E、爆破安全 爆破是一種瞬間發(fā)生的巨大能量釋放現(xiàn)象,安全工作很重要。在開(kāi)采過(guò)程中,要注意的爆破安全包括下

28、面幾方面: 爆破技術(shù)操作安全 對(duì)環(huán)境影響安全:爆破震動(dòng)、空氣沖擊波及個(gè)別飛石對(duì)周圍的危害小。 除了以上五點(diǎn)外,爆破工作的經(jīng)濟(jì)合理性,除了從爆破本身衡量外(如延米爆破量、單位礦巖爆破成本等),還要從采裝、破碎等總的經(jīng)濟(jì)效果來(lái)評(píng)價(jià)。2.2 露天開(kāi)采對(duì)爆破工作的具體要求回目錄3.穿孔作業(yè)A、穿孔工作重要性 穿孔工作是露天開(kāi)采工作的首道工序。B、穿孔工作定義 就是在礦巖中使用穿孔設(shè)備鉆鑿埋設(shè)炸藥的炮孔。炮孔有垂直孔、傾斜孔與水平孔之分。回目錄3.1 穿孔作業(yè)概述3.2 穿孔設(shè)備3.2.1 穿孔設(shè)備概述 六十年代以前世界各國(guó)露天礦山主要采用鋼繩沖擊式穿孔機(jī)進(jìn)行鑿巖,但隨著礦山生產(chǎn)能力的發(fā)展與生產(chǎn)效率的提

29、高,這種鉆機(jī)已被各種高效率的鉆機(jī)所代替。目前,國(guó)內(nèi)外露天礦山中使用的穿孔設(shè)備主要有牙輪鉆機(jī)和潛孔鉆機(jī),在某些特殊性況下還會(huì)使用到火力鉆機(jī),在二次破碎、低臺(tái)階開(kāi)采及一些小型露天礦山生產(chǎn)中也常采用淺孔鑿巖機(jī)進(jìn)行鑿巖。此外,還有一些新型的穿孔方法正在探索之中,如激光鑿巖、頻爆鑿巖、超聲波鑿巖、化學(xué)鑿巖等,這些新型鑿巖方式尚處于試驗(yàn)階段,生產(chǎn)中還未得到廣泛應(yīng)用?;啬夸涗摾K沖擊式穿孔機(jī)鋼繩沖擊式穿孔機(jī)是六十年代以前世界各國(guó)露天礦山的主要穿孔設(shè)備。它利用鉆具的自重產(chǎn)生的沖擊功破碎礦巖,形成炮孔。這種鉆機(jī)穿孔速度低,操作繁重,勞動(dòng)條件差,震動(dòng)大。隨著礦山生產(chǎn)能力的發(fā)展與生產(chǎn)效率的提高,這種鉆機(jī)已被各種高效率

30、的鉆機(jī)所代替。 返回注:網(wǎng)絡(luò)圖片返回火力鉆機(jī)1.火力鉆機(jī)的穿孔機(jī)理:是使巖石受熱產(chǎn)生不均勻變化,即工作時(shí)用煤油(或柴油)和氧氣在燃燒室中燃燒,產(chǎn)生高溫(1600)、高速(11001800m/s)的火焰噴向巖石表面,巖石在熱力作用下驟熱、膨脹、碎裂、剝落成孔。 2.火鉆適用條件:熱容量小、導(dǎo)熱性差、膨脹性大的巖石,特別是在石英含量高的礦巖中具有很高的穿孔速度,如姑山鐵礦在f=18的石英石中,穿孔速度曾達(dá)到610m/h,相應(yīng)條件的沖擊鉆機(jī)只有0.1-0.15m/h。美國(guó)、加拿大原JPM火鉆,臺(tái)年穿爆量達(dá)350-450萬(wàn)t。 3.火鉆的優(yōu)點(diǎn)是在某些極硬而且磨蝕性強(qiáng)的礦巖中,穿孔速度比牙輪鉆機(jī)高、而費(fèi)

31、用比牙輪鉆機(jī)低,同時(shí)還可以進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè),以形成多種形狀的炮孔內(nèi)腔,以便把炸藥集中裝在最適當(dāng)?shù)牟课?,改善爆破效果?.火鉆的缺點(diǎn)是要消耗大量的柴油的氧氣(或壓氣),穿孔成本很高。對(duì)礦石有嚴(yán)格的要求,只能用于石英含量高的致密礦巖,對(duì)于裂隙多、含粘土在2-4%的礦巖不能使用。3.2.2 潛孔鉆機(jī)潛孔鉆機(jī)是由沖擊器潛入孔內(nèi),直接沖擊鉆頭,而回轉(zhuǎn)機(jī)械在孔外,帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn),向礦巖進(jìn)行鉆進(jìn)的設(shè)備。潛孔鑿巖于1932年始于國(guó)外,首先用于地下礦鉆鑿深孔,后來(lái)用于露天礦。20世紀(jì)70年代,國(guó)外對(duì)潛孔鉆機(jī)進(jìn)行了大量研制工作,產(chǎn)品性能和質(zhì)量有了較大提升。目前,潛孔鉆機(jī)廣泛用于礦山、采石、水電、交通、勘探、錨固等施工作

32、業(yè)中。我國(guó)于1963年試制露天潛孔鉆機(jī),次年定型并批量生產(chǎn),首先用于石灰石礦,接著成為冶金、化工、建材等礦山主要鉆孔設(shè)備之一,紛紛取代了鋼繩沖擊式穿孔鉆。據(jù)資料介紹,20世紀(jì)70年代國(guó)有冶金露天礦使用潛孔鉆機(jī)數(shù)量占全部鉆孔設(shè)備的60左右。目前,在建材、水電、冶金、交通、港灣等施工中,潛孔鉆機(jī)的應(yīng)用仍很普遍。20世紀(jì)60年代后期,國(guó)外牙輪鉆進(jìn)技術(shù)迅速發(fā)展,如美國(guó)等許多大型露天礦,潛孔鉆機(jī)很快被牙輪鉆機(jī)所取代,但在中小型露天礦潛孔鉆機(jī)仍是主要鉆孔設(shè)備之一。隨后在其結(jié)構(gòu)和性能方面也做了許多改進(jìn)和完善。20世紀(jì)70年代,由于高風(fēng)壓潛孔沖擊器及球齒鉆頭的出現(xiàn),解決了鉆孔偏斜及鉆頭使用壽命過(guò)低這兩個(gè)技術(shù)問(wèn)

33、題,作為中、大孔徑鑿巖設(shè)備高風(fēng)(氣)壓潛孔鉆機(jī)的應(yīng)用又得以擴(kuò)大。 一、發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 下一頁(yè)回目錄二、潛孔鉆機(jī)分類 按行走機(jī)構(gòu)分自行式 非自行式 輪胎式 履帶式 支柱(架)式 簡(jiǎn)易式 按使用氣壓分 普通氣壓潛孔鉆機(jī)(0507MPa) 高氣壓潛孔鉆機(jī)(1725MPa) 中氣壓潛孔鉆機(jī)(1014MPa) 下一頁(yè)二、潛孔鉆機(jī)分類 按鉆機(jī)鉆孔直徑及重量分 輕型潛孔鉆機(jī)(孔徑80100mm以下,整機(jī)重量35t以下) 下一頁(yè)中型潛孔鉆機(jī)(孔徑130 180mm,整機(jī)重量1015t) 重型潛孔鉆機(jī)(孔徑180250mm,整機(jī)重量2830t) 特重型潛孔鉆機(jī)(孔徑250mm,整機(jī)重量40t) 二、潛孔鉆機(jī)分類

34、 按驅(qū)動(dòng)動(dòng)力分電動(dòng)式 (維修簡(jiǎn)單,運(yùn)行成本低,適用于有電網(wǎng)的礦山 )柴油機(jī)式 (移動(dòng)方便,機(jī)動(dòng)靈活,用于沒(méi)有電源的作業(yè)點(diǎn))按結(jié)構(gòu)型式分分體式 (結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輕便,但需另配置空壓機(jī) ) 一體式 (移動(dòng)方便,壓力損失小,鉆機(jī)鉆孔效率高 ) 下一頁(yè)三、基本參數(shù)及結(jié)構(gòu)潛孔鉆機(jī)主要機(jī)構(gòu)沖擊機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)供風(fēng)機(jī)構(gòu)推進(jìn)機(jī)構(gòu)排粉機(jī)構(gòu)行走機(jī)構(gòu)KQ-200潛孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖下一頁(yè)KQ-200潛孔鉆機(jī)結(jié)構(gòu)圖1-回轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī); 2-回轉(zhuǎn)減速器; 3-供風(fēng)回轉(zhuǎn)器;4-副鉆桿; 5-送桿器;6-主鉆桿; 7-離心通風(fēng)機(jī); 8-手動(dòng)按鈕; 9一鉆頭;10-沖擊器;11-行走驅(qū)動(dòng)輪;12-干式除塵器;13-履帶;14-機(jī)械間; 15-鉆架

35、起落機(jī)構(gòu); 16-齒條; 17-調(diào)壓裝置; 18-鉆架 下一頁(yè)下一頁(yè)KQ-150型潛孔鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖a.鉆鑿傾斜炮孔b.鉆鑿垂直炮孔注:網(wǎng)絡(luò)圖片注:網(wǎng)絡(luò)圖片下一頁(yè)返回JKZ100型輕型潛孔鉆機(jī)注:網(wǎng)絡(luò)圖片三、基本參數(shù)及結(jié)構(gòu) KQ系列潛孔鉆機(jī)基本參數(shù)下一頁(yè)三、基本參數(shù)及結(jié)構(gòu) KQG系列潛孔鉆機(jī)基本參數(shù)下一頁(yè)四、選型計(jì)算1)鉆機(jī)效率潛孔鉆機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算:A0.6vT (3-1)式中:A-潛孔鉆機(jī)的生產(chǎn)能力(m/臺(tái)班); v-潛孔鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度(cm/min); T-班工作小時(shí)數(shù)(h); -工作時(shí)間利用系數(shù)。下一頁(yè)四、選型計(jì)算上式中鉆進(jìn)速度v可近似的用下式表示: (3-2) 式中: a

36、-沖擊功(kg.m); n-沖擊頻率 (次/min); D-鉆孔直徑(cm); E -巖石鑿碎功比耗(kg.m/cm3) ,按下表選??; k-沖擊能利用系數(shù),0.6-0.8。下一頁(yè)下一頁(yè)部分潛孔鉆機(jī)的臺(tái)班穿孔效率 (m/臺(tái)班) 2005年部分礦山的潛孔鉆機(jī)的實(shí)際穿孔效率 (m/臺(tái)年) 四、選型計(jì)算四、選型計(jì)算a.鉆機(jī)數(shù)量可按下式計(jì)算確定: (3-3)式中:N-鉆機(jī)臺(tái)數(shù)(臺(tái)); L-年鉆孔總量(m); P-鉆機(jī)臺(tái)年穿孔效率(m/臺(tái)年); e-廢孔率(%),一般取3-8%。 下一頁(yè)2)鉆機(jī)數(shù)量的確定 四、選型計(jì)算b.鉆機(jī)數(shù)量還可按下式計(jì)算確定: (3-4)式中:N-鉆機(jī)臺(tái)數(shù)(臺(tái)); Q-設(shè)計(jì)的礦山

37、規(guī)模(t/a); P-鉆機(jī)臺(tái)年穿孔效率(m/臺(tái)年); q-每米炮孔的爆破量(t/m); e-廢孔率(%)。 下一頁(yè)2)鉆機(jī)數(shù)量的確定 四、選型計(jì)算3)鉆機(jī)主要材料消耗潛孔鉆頭(個(gè))萬(wàn)噸礦巖消耗量參照下表選取潛孔鉆機(jī)的臺(tái)班材料消耗參考指標(biāo)回目錄回目錄下一頁(yè)3.2.3牙輪鉆機(jī)一、發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 露天礦用牙輪鉆機(jī)是采用電力或內(nèi)燃驅(qū)動(dòng),履帶行走、頂部回轉(zhuǎn)、連續(xù)加壓、壓縮空氣排渣、裝備干式或濕式除塵系統(tǒng),以牙輪鉆頭為鑿巖工具的自行式鉆機(jī)。 我國(guó)從20世紀(jì)60年代起研制牙輪鉆機(jī),1970年研制成功了我國(guó)第一臺(tái)型號(hào)為HYZ-250、孔徑230250ram,頂部回轉(zhuǎn)連續(xù)加壓的滑架式牙輪鉆機(jī);1971年又設(shè)計(jì)制

38、造出了HYZ-250A型鉆機(jī)。這兩臺(tái)鉆機(jī)在大孤山鐵礦進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn),于1972年通過(guò)了原冶金部和一機(jī)部的聯(lián)合鑒定。后經(jīng)多次修改,1977年改型為KY-250型。從1974年起我國(guó)陸續(xù)引進(jìn)一批美國(guó)B-E公司的45-R和60-R()型牙輪鉆機(jī),推動(dòng)了我國(guó)自行研制牙輪鉆機(jī)的發(fā)展過(guò)程。國(guó)產(chǎn)牙輪鉆機(jī)在20世紀(jì)末形成了比較完整的兩大系列產(chǎn)品:KY系列和YZ系列,其中KY系列牙輪鉆機(jī)機(jī)型有KY-150、KY-200、KY-250、KY-310型,鉆孔直徑120310mm。YZ系列牙輪鉆機(jī)機(jī)型有YZ-12、YZ-35、YZ-55、YZ-55A型,鉆孔直徑95380mm。 二、牙輪鉆機(jī)分類 下一頁(yè)露天礦牙輪鉆機(jī)的

39、分類和主要特點(diǎn)及適用范圍 三、基本原理及結(jié)構(gòu)下一頁(yè) 在牙輪鉆頭上安裝若干個(gè)圓錐形狀的牙輪。在鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)和軸向壓力的作用下,牙輪在孔底作自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn),分布在牙輪上的牙齒交替切入巖石中,將巖石破碎,巖渣借助壓縮空氣的風(fēng)力排出孔外。牙輪鉆機(jī)工作原理圖見(jiàn)右圖。 牙輪鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿、穩(wěn)桿器、減震器和牙輪鉆頭四部分。 牙輪鉆機(jī)鉆孔工作原理圖1-加壓、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);2一鉆桿;3-鉆頭;4-牙輪牙輪鉆機(jī)的鉆具1 牙輪鉆頭;2 穩(wěn)桿器;3 鉆桿;4 減震器下一頁(yè)三牙輪鉆頭外形和三牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)典型的三牙輪鉆頭外形 三牙輪鉆頭結(jié)構(gòu)圖1 鉆頭絲扣;2 擋渣管;3 風(fēng)道; 4 牙爪; 5 牙輪;6 塞銷;7 填焊;8 牙

40、爪軸頸;9 滾柱;10 牙齒;11 滾珠;12 襯套;13 止推塊;14 噴嘴;15 爪背合金;16 輪背合金下一頁(yè)牙輪鉆頭返回三、基本原理及結(jié)構(gòu)牙輪鉆機(jī)主要機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)加壓機(jī)構(gòu)提升機(jī)構(gòu)供風(fēng)機(jī)構(gòu)接卸桿機(jī)構(gòu)下一頁(yè)行走機(jī)構(gòu)除塵系統(tǒng)YZ-35型牙輪鉆機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-司機(jī)室;2-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu);3-鉆架;4-主傳動(dòng)機(jī)構(gòu);5-機(jī)房;6-行走機(jī)構(gòu);7-捕塵裝置;8-主平臺(tái)下一頁(yè)注:網(wǎng)絡(luò)圖片注:網(wǎng)絡(luò)圖片四、基本參數(shù) YZ系列牙輪鉆機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)下一頁(yè)四、基本參數(shù)KY系列牙輪鉆機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)下一頁(yè)五、選型計(jì)算1)選型原則牙輪鉆機(jī)是露天礦技術(shù)先進(jìn)的鉆孔設(shè)備,適用于各種硬度礦巖的鉆孔作業(yè),設(shè)計(jì)大中型礦山鉆孔

41、設(shè)備首先要考慮選用牙輪鉆機(jī);中硬以上硬度的礦巖采用牙輪鉆機(jī)鉆孔優(yōu)于其他鉆孔設(shè)備;在滿足礦山年鉆孔量的同時(shí),牙輪鉆機(jī)選型還要保證設(shè)計(jì)生產(chǎn)要求的鉆孔直徑、孔深、傾角及其他參數(shù);大中型礦山一般選用電動(dòng)牙輪鉆機(jī)。 下一頁(yè)五、選型計(jì)算2)露天礦設(shè)備匹配露天設(shè)備的分級(jí)主要以礦山規(guī)模為基礎(chǔ),礦山產(chǎn)量大小決定了設(shè)備等級(jí)大小。我國(guó)露天礦山主要有金屬礦(鐵礦、有色金屬礦)、煤礦、化工原料礦、建材原料礦等,各種露天礦山的規(guī)模劃分方法不同,如金屬露天礦(鐵礦)按年采剝總量計(jì)算,分四種規(guī)模。采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)劃分的我國(guó)露天礦山規(guī)模見(jiàn)下表。 下一頁(yè)五、選型計(jì)算2)露天礦設(shè)備匹配在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中,金屬露天礦設(shè)備匹配可參考下表選擇。

42、 下一頁(yè)五、選型計(jì)算2)露天礦設(shè)備匹配有色金屬采礦設(shè)計(jì)規(guī)劃中規(guī)定露天礦裝備水平還應(yīng)符合下表要求。 下一頁(yè)采剝總量與鉆孔直徑關(guān)系見(jiàn)下表 。 鉆孔直徑與挖掘機(jī)關(guān)系見(jiàn)下表 。 五、選型計(jì)算3)鉆機(jī)效率牙輪鉆機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算: A0.6vT (3-5) (3-6)式中:A-牙輪鉆機(jī)的生產(chǎn)能力(m/臺(tái)班); v-牙輪鉆機(jī)的鉆進(jìn)速度(cm/min); T-班工作小時(shí)數(shù)(h); -工作時(shí)間利用系數(shù),0.40.5。 P-軸壓(N); n-鉆頭轉(zhuǎn)速(r/min); D-鉆頭直徑(cm); f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)。下一頁(yè)五、選型計(jì)算4) 鉆機(jī)數(shù)量的確定牙輪鉆機(jī)設(shè)備數(shù)量確定方法與潛孔鉆機(jī)相似,可按下面公式計(jì)

43、算: (3-7)式中:N-鉆機(jī)臺(tái)數(shù)(臺(tái)); Q-設(shè)計(jì)的礦山規(guī)模(t/a); Q1-每臺(tái)牙輪鉆機(jī)的年穿孔效率(m/臺(tái)年); q-每米炮孔的爆破量(t/m); e-廢孔率(%)。下一頁(yè)五、選型計(jì)算下一頁(yè)鉆機(jī)臺(tái)年穿孔效率可參考下表 每米炮孔的爆破量參考下表選取五、選型計(jì)算牙輪鉆頭使用壽命參照下表(m個(gè))5) 鉆頭消耗量牙輪鉆頭使用壽命的長(zhǎng)短,取決于鉆頭結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)、加工工藝、礦巖硬度和操作水平等因素。設(shè)計(jì)中,牙輪鉆頭使用壽命參照下表選取。設(shè)計(jì)中,萬(wàn)噸礦巖的牙輪鉆頭消耗量在0.250.35范圍內(nèi)選用?;啬夸?1.鉆機(jī)穩(wěn)車時(shí),應(yīng)與臺(tái)階坡頂線保持足夠的安全距離。千斤頂中心至臺(tái)階坡頂線的最小距離:臺(tái)車為l

44、m,牙輪鉆、潛孔鉆、鋼繩沖擊鉆機(jī)為2.5m,松軟巖體為3.5m。千斤頂下不應(yīng)墊塊石,并確保臺(tái)階坡面的穩(wěn)定。鉆機(jī)作業(yè)時(shí),其平臺(tái)上不應(yīng)有人,非操作人員不應(yīng)在其周圍停留。鉆機(jī)與下部臺(tái)階接近坡底線的電鏟不應(yīng)同時(shí)作業(yè)。鉆機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停機(jī),應(yīng)切斷機(jī)上電源。 2.穿鑿第一排孔時(shí),鉆機(jī)的中軸線與臺(tái)階坡頂線的夾角應(yīng)不小于45。3.鉆機(jī)靠近臺(tái)階邊緣行走時(shí),應(yīng)檢查行走路線是否安全;臺(tái)車外側(cè)突出部分至臺(tái)階坡頂線的最小距離為2m,牙輪鉆、潛孔鉆和鋼繩沖擊式鉆機(jī)外側(cè)突出部分至臺(tái)階坡頂線的最小距離為3m。 為避災(zāi)在穿孔作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)安全事故,需注意如下事項(xiàng): 下一頁(yè)3.3穿孔作業(yè)安全 4.鉆機(jī)移動(dòng)時(shí),機(jī)下應(yīng)有專人引導(dǎo)和監(jiān)護(hù)。鉆

45、機(jī)不宜在坡度超過(guò)15的坡面上行走;如果坡度超過(guò)15,應(yīng)放下鉆架,由專人指揮,并采取防傾覆措施。行走時(shí),司機(jī)應(yīng)先鳴笛,履帶前后不應(yīng)有人;不應(yīng)90急轉(zhuǎn)彎或在松軟地面行走;通過(guò)高、低壓線路時(shí),應(yīng)保持足夠安全距離。鉆機(jī)不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間在斜坡道上停留;沒(méi)有充分的照明,夜間不應(yīng)遠(yuǎn)距離行走。起落鉆架時(shí),非操作人員不應(yīng)在危險(xiǎn)范圍內(nèi)停留。 5.移動(dòng)電纜和停、切、送電源時(shí),應(yīng)嚴(yán)格穿戴好高壓絕緣手套和絕緣鞋,使用符合安全要求的電纜鉤;跨越公路的電纜,應(yīng)埋設(shè)在地下。鉆機(jī)發(fā)生接地故障時(shí),應(yīng)立即停機(jī),同時(shí)任何人均不應(yīng)上、下鉆機(jī)。打雷、暴雨、大雪或大風(fēng)天氣,不應(yīng)上鉆架頂作業(yè)。不應(yīng)雙層作業(yè)。高空作業(yè)時(shí),應(yīng)系好安全帶。 6.挖掘臺(tái)階

46、爆堆的最后一個(gè)采掘帶時(shí),相對(duì)于挖掘機(jī)作業(yè)范圍內(nèi)的爆堆臺(tái)階面上、相當(dāng)于第一排孔位地帶,不應(yīng)有鉆機(jī)作業(yè)或停留。 下一頁(yè) 7.設(shè)備作業(yè)時(shí),嚴(yán)禁人員上、下設(shè)備,在危及人生安全的作業(yè)范圍內(nèi)禁止人員停留或通過(guò); 8.穿孔設(shè)備供電應(yīng)使用有資質(zhì)的單位生產(chǎn)的橡膠套電纜,電氣設(shè)備應(yīng)設(shè)過(guò)流、過(guò)壓、漏電、接地等保護(hù)裝置并靈敏可靠,定期檢查橡膠套電纜、絕緣防護(hù)用品和工具絕緣是否完好。設(shè)備宜采用帶安全接地裝置拖曳電纜的供電方式。 9.若無(wú)防塵措施,鉆孔作業(yè)點(diǎn)將成為產(chǎn)塵點(diǎn),鉆孔作業(yè)點(diǎn)揚(yáng)塵不僅對(duì)鉆機(jī)司機(jī)和附近工作場(chǎng)地人員將帶來(lái)污染,同時(shí)也威脅著機(jī)電設(shè)備的安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。鉆機(jī)揚(yáng)塵防塵主要措施為司機(jī)室設(shè)置空氣增壓凈化裝置(正壓為2

47、0Pa-30Pa)、機(jī)械室設(shè)置空氣增壓凈化裝置(正壓為50Pa-10Pa),采用濕式除塵方式與人員個(gè)體防護(hù)相結(jié)合,杜絕粉塵污染及危害。 10.防止孔口段坍塌的措施?;啬夸洶踩嚯x穿孔作業(yè)安全距離示意圖返回第一排孔鉆機(jī)的中軸線與臺(tái)階坡頂線的夾角返回鉆機(jī)中軸線臺(tái)階坡頂線45指揮人員電纜移設(shè)人員返回專人指揮設(shè)備移動(dòng)移設(shè)電纜穿戴好高壓絕緣手套和絕緣鞋返回穿戴高壓絕緣手套絕緣鞋返回最后一個(gè)采掘帶作業(yè)過(guò)程上部不能穿孔作業(yè)松動(dòng)地段返回濕式作業(yè)降低粉塵危害高壓水箱3.4 提高穿孔效率的途徑3.4.1提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑一、潛孔鉆機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力 可按下式計(jì)算A0.6vT 式中 A-潛孔鉆機(jī)的生產(chǎn)能力(m

48、/臺(tái)班); v-潛孔鉆機(jī)的機(jī)械速度(cm/min); T-班工作小時(shí)數(shù)(h); -工作時(shí)間利用系數(shù)。 上式中機(jī)械鉆速可近似的用下式表示為: 式中 a-沖擊功(kg.m); f-沖擊頻率 (次/min); D-鉆孔直徑(cm); E-巖石鑿碎功比耗(kg.m/cm3); k-沖擊能利用系數(shù),0.6-0.8。 下一頁(yè)3.4.1提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑二、提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑 1)沖擊功a和沖擊頻率f 大沖擊功(單位刃長(zhǎng)上的沖擊功是0.8-1.0kg.m/cm)低沖擊頻率(850-1300次/min)。因?yàn)槠扑閹r體主要靠沖擊動(dòng)能,所以我國(guó)大孔徑的沖擊器(J-200、W-200和FC系列等)都

49、是按照大沖擊功、低沖擊頻率的要求設(shè)計(jì)的。在選用沖擊器時(shí),首先應(yīng)注意這兩個(gè)技術(shù)參數(shù)。 2)風(fēng)壓 潛孔鉆機(jī)的沖擊器是一種風(fēng)動(dòng)工具,為了達(dá)到額定的沖擊功和沖擊頻率,風(fēng)壓是一個(gè)重量的因素。提高風(fēng)壓可以改善排渣效果、提高機(jī)械鉆速、提高鉆頭壽命。當(dāng)風(fēng)壓由0.7MP提高到1.4MPa時(shí),穿孔速度提高70%。正是由于這個(gè)原因,目前大孔徑潛孔鉆機(jī)都自帶空壓機(jī),以減少管路壓降。 為了提高潛孔鉆機(jī)的效率,國(guó)內(nèi)外正著手把風(fēng)壓提高到1.4MPa,還有的高達(dá)1.7-2.1MPa。近年來(lái)伴隨液壓鑿巖機(jī)的發(fā)展,國(guó)外出現(xiàn)一些工作液壓達(dá)15MPa的液壓沖擊器,液壓沖擊器可使沖擊頻率大大提高,沖擊頻率可達(dá)7200次/min,穿孔速

50、度可提高3.5-5.0倍。但在露天礦使用液壓潛孔鉆機(jī),將使排渣工作復(fù)雜化。因此,液壓潛孔鉆機(jī)仍在試驗(yàn)階段。 下一頁(yè)二、提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑 3)鉆孔直徑 增大鉆孔直徑隨之可以增大沖擊器的活塞直徑,這樣可以提高沖擊功和沖擊頻率。另一方面,增大鉆孔直徑,可以增大爆破孔網(wǎng)參數(shù),提高鉆孔的延米爆破量和鉆機(jī)的臺(tái)年穿孔量。 下一頁(yè)3.4.1提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑二、提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑 4)軸壓P和轉(zhuǎn)速n 潛孔鉆機(jī)的軸壓,主要是克服沖擊器的后座力,因而壓力一般不大,遠(yuǎn)小于牙輪鉆機(jī)的軸壓。軸壓過(guò)大,既妨礙鉆機(jī)的回轉(zhuǎn),也容易損壞鉆頭。對(duì)于大孔徑的重型潛孔鉆機(jī)來(lái)說(shuō),由于鉆具重量大,一般都采用減壓

51、鉆進(jìn),即鉆機(jī)的提升推進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)起減小軸壓的作用。相反,小孔徑的中、輕型潛孔鉆機(jī),鉆具重量小,常用提升推進(jìn)機(jī)構(gòu)作增壓推進(jìn)。 潛孔鉆具的回轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速過(guò)低,會(huì)降低穿孔速度,但轉(zhuǎn)速過(guò)高,過(guò)分磨損鉆頭,也分使穿孔速度下降。目前,在硬巖鉆進(jìn)中趨于采用低轉(zhuǎn)速,使轉(zhuǎn)速保持在15-20r/min之間。當(dāng)然,隨著高壓、高頻率、大沖擊功的沖擊器出現(xiàn),鉆具的回轉(zhuǎn)速度也將相應(yīng)提高。 下一頁(yè)3.4.1提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑二、提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑 5)工時(shí)利用系數(shù) 工作時(shí)間利用系數(shù)是影響穿孔速度的另一個(gè)重要因素。我國(guó)潛孔鉆機(jī)的工作時(shí)間利用系數(shù)是不高的。以南芬鐵礦為例,從1973年以來(lái),先后使用4-14臺(tái)73-200

52、型潛孔鉆機(jī),其平均臺(tái)時(shí)利用系數(shù)為62.5%。非作業(yè)時(shí)間大部分消耗在檢修、等待備件及待風(fēng)、待電項(xiàng)目上,這說(shuō)明鉆機(jī)結(jié)構(gòu)、鉆具和工作參數(shù)以及組織管理工作還有待完善??梢?jiàn),潛孔鉆機(jī)的效率,還有一定的潛力。 下一頁(yè)回目錄3.4.1提高潛孔鉆機(jī)穿孔效率的途徑3.4 提高穿孔效率的途徑3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑一、牙輪鉆機(jī)的臺(tái)班生產(chǎn)能力 可按下式計(jì)算A0.6vT 式中 A-牙輪鉆機(jī)的生產(chǎn)能力(m/臺(tái)班); v-牙輪鉆機(jī)的機(jī)械速度(cm/min); T-班工作小時(shí)數(shù)(h); -工作時(shí)間利用系數(shù)。 上式中機(jī)械鉆速可近似的用下式表示為: 式中 P-軸壓(t); n-鉆頭轉(zhuǎn)速(r/min); D-鉆頭直徑

53、(cm); f-巖石堅(jiān)固性系數(shù)。 下一頁(yè)3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑 1)軸壓 軸壓P與鉆速大致成正比,但不是嚴(yán)格的直線關(guān)系,具體取決于鉆頭單位面積上的作用力P/F(F-鉆頭與巖石的接觸面積)和巖石抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系,如下圖所示的四種情況: 下一頁(yè)當(dāng)軸壓很小 P/F小于時(shí) 巖石僅以表面磨蝕的方式破碎,此時(shí),軸壓P與鉆速呈直線關(guān)系,圖中ab段。隨著軸壓P的增加,雖然P/F值還是小于 因鉆頭輪齒頻繁地沖擊巖石,使巖石受到疲勞破壞,出現(xiàn)局部的體積破碎。此時(shí)鉆速隨軸壓P的m次方而變化,則硬巖時(shí)1.25m2,軟巖時(shí)m3,如圖bc段。當(dāng)軸壓P增大到P/F=時(shí) 鉆頭輪齒

54、對(duì)巖石每沖擊一次均可獲得有效的體積破碎。此時(shí),破碎效果最佳,能量消耗亦最低,如圖cd段。當(dāng)軸壓P達(dá)到極限軸壓Pk后 鉆頭輪齒整個(gè)被壓入巖石中,牙輪體與巖石呈表面接觸,即使再增加軸壓P也不會(huì)提高鉆速,如圖de段。 下一頁(yè)二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑我國(guó)設(shè)計(jì)牙輪鉆機(jī)時(shí),一般采用下式計(jì)算軸壓 : 式中 f-巖石普氏堅(jiān)固性系數(shù); D-使用的鉆頭直徑(mm)。3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑下一頁(yè)二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑 2)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速n和機(jī)械鉆速之間成正比關(guān)系,如右圖。 圖中直線1表示當(dāng)軸壓P較小時(shí),轉(zhuǎn)速n與鉆速的關(guān)系。這時(shí)巖石以表面磨蝕的方式破碎。隨著轉(zhuǎn)速n的增加,鉆速也相應(yīng)增加,兩者呈

55、直線關(guān)系。 圖中曲線2為軸壓P增大后,轉(zhuǎn)速n與鉆速的關(guān)系。此時(shí),巖石呈體積破碎,開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)速與鉆速同時(shí)增大,當(dāng)超過(guò)極限轉(zhuǎn)速后,轉(zhuǎn)速增加而鉆速反而降低,因轉(zhuǎn)速太大,輪齒與孔底巖石的作用時(shí)間過(guò)短(小于0.02-0.03s),未能充分發(fā)揮輪齒對(duì)巖石的壓碎作用,同時(shí),也加速了鉆頭的磨損和鉆機(jī)的震動(dòng)。為了獲得良好的鉆進(jìn)效果,在軟巖中一般選用70-120r/min的轉(zhuǎn)速,中硬巖石選用60-100r/min,硬巖選用40-70r/min。 曲線3軸壓繼續(xù)增大后,轉(zhuǎn)速對(duì)鉆速的影響,其情況與曲線2大致相同。 3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑下一頁(yè)二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑 3)排碴風(fēng)量Q 排碴風(fēng)量是牙輪鉆

56、穿孔的重要工作參數(shù)之一,對(duì)鉆進(jìn)速度和鉆頭壽命均有很大影響。排碴風(fēng)量不足,會(huì)造成巖碴重復(fù)破碎,降低鉆進(jìn)速度和鉆頭壽命;如排碴風(fēng)量過(guò)大,則從孔底吹起的巖碴將增大對(duì)鉆頭、鉆桿的磨損作用。目前,選配空壓機(jī)時(shí),一般采用下式計(jì)算風(fēng)量: 3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑下一頁(yè)二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑我國(guó)設(shè)計(jì)牙輪鉆機(jī)一般采用下式計(jì)算排碴風(fēng)速: (m/s)式中 -巖石容重(g/cm3);d-巖碴顆粒直徑(mm)。 3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑回目錄二、提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑 4)鉆孔直徑D當(dāng)軸壓P和轉(zhuǎn)速n固定時(shí),鉆孔直徑D與鉆速成反比。但是,鉆孔直徑加大后,往往能獲得顯著的爆破效果。所以,

57、增大鉆孔直徑,只要相應(yīng)加大軸壓和轉(zhuǎn)速,鉆速則不會(huì)降低。從下表中可以看出大孔徑的優(yōu)越性。因此,采用大孔徑,已成為國(guó)內(nèi)外礦山的一種趨勢(shì),目前國(guó)外孔徑有的達(dá)到380-410mm。 3.4.2提高牙輪鉆機(jī)穿孔效率的途徑4.爆破工作一、爆破工作重要性 在露天礦建設(shè)和生產(chǎn)期間,爆破作業(yè)是主要工作環(huán)節(jié)之一。爆破效果的好壞,對(duì)于裝載、運(yùn)輸及破碎工作的效率有著重大的影響。礦山爆破費(fèi)用一般約占礦石總成本的15-20%。因此爆破效果的好壞,還直接影響著礦山開(kāi)采的成本。二、露天礦的爆破方法回目錄(中)深孔爆破生產(chǎn)中大量使用的是深孔、中深孔爆破淺眼爆破主要用于小型礦山、山頭或平臺(tái)的局部采掘以及二次爆破作業(yè)峒室爆破主要用

58、于個(gè)別孤立臺(tái)階的處理和礦山建設(shè)期間的大爆破4.1 爆破作業(yè)概述4.2 露天礦正常采掘爆破近年來(lái),隨著挖掘機(jī)斗容和露天礦生產(chǎn)能力的急劇增大,要求每次的爆破量也越來(lái)越多。為此,國(guó)內(nèi)外的露天開(kāi)采中廣泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差擠壓爆破以及用高臺(tái)階爆破等大規(guī)模的爆破方法。目前,許多礦山每次爆破510排炮孔,孔數(shù)多達(dá)200300個(gè),每次爆破礦巖3050萬(wàn)t;而在過(guò)去,每次僅12排、4050個(gè)炮孔,爆破礦巖量只有45萬(wàn)t。 回目錄4.2.1 多排孔微差爆破多排孔微差爆破,是排數(shù)在4-6排或更多的微差爆破。這種爆破方法一次爆破量大,礦巖爆破效果好,在國(guó)內(nèi)外礦山中得到普遍應(yīng)用。 一、孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)二、裝藥量

59、計(jì)算 三、微差間隔時(shí)間 四、起爆順序 五、國(guó)內(nèi)使用實(shí)例六、評(píng)價(jià)七、爆破施工回目錄一、孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì) 1)底盤(pán)抵抗線 底盤(pán)抵抗線是影響深孔爆破的重要參數(shù),其數(shù)值的大小,可用下列條件確定。 按鉆機(jī)安全作業(yè)計(jì)算 Whctg+3 按裝藥條件計(jì)算 W= 可參考的經(jīng)驗(yàn)公式 W=0.024d+0.85 (傾斜孔) W=(0.24hK+3.6)d/150 (垂直孔)下一頁(yè)4.2.1 多排孔微差爆破式中:W-底盤(pán)抵抗線(m);臺(tái)階坡面角(度);h-臺(tái)階高度(m);q1-每米炮孔裝藥量(kg/m);q-單位炸藥消耗量(kg/m3);m-鄰近系數(shù);l-炮孔長(zhǎng)度(m);d-炮孔直徑(mm);K-與巖石堅(jiān)固性有關(guān)的系數(shù)。

60、 F68101214161820K1.170.870.700.580.500.440.390.35一、孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì) 2)炮孔間距和排距 孔距,根據(jù)底盤(pán)抵抗線和鄰近系數(shù)計(jì)算 a= m W 排距 b=(0.9-0.95)W 式中a-炮孔間距(m); b-炮孔排距(m); m-鄰近系數(shù),m=1.0-1.4; W-底盤(pán)抵坑線(m)。 近年來(lái),在礦山深孔爆破中,多采用大孔距爆破技術(shù),即在保持每個(gè)鉆孔擔(dān)負(fù)面積ab不變的前提下,減小b而增大a,使m達(dá)38。實(shí)踐證明,這種辦法明顯地改善了爆破質(zhì)量。下一頁(yè)4.2.1 多排孔微差爆破一、孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì) 3)超深 為了克服底盤(pán)抵抗線,鉆孔應(yīng)有超深,其值可按下式選取 L

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