西南科技大學金屬礦床露天開采課程設計經典版

年4月19日西南科技大學金屬礦床露天開采課程設計經典版文檔僅供參考，不當之處，請聯(lián)系改正。Southwestuniversityofscienceandtechnology本科課程設計金屬礦床露天開采課程設計學院名稱環(huán)境與資源學院專業(yè)名稱采礦工程學生姓名學號指導教師朱強助教二〇一六年十一月目錄1.1確定露天開采境界的原則和因素 51.1.1露天開采境界確定的原則 51.1.2影響露天開采境界的主要因素 61.2露天開采境界主要參數(shù)的確定 61.2.3開采深度的確定 61.2.2最小底寬 61.2.3露天礦臺階要素與最終邊坡角驗算 61.2.4繪制露天礦底部周界 71.2.6繪制露天礦開采終了平面圖 72、露天開拓方法設計 82.1礦床露天開拓的影響因素 82.2礦床開拓方案的確定 82.2.1選擇開拓方案的原則 82.2.2礦床開拓方案的確定 82.3.1出入溝的布置 83、露天礦主要開采工藝設計 93.1穿孔工作 93.1.1穿孔設備選擇 93.1.2穿孔設備數(shù)量計算 93.2爆破工作 103.2.1爆破材料 103.2.2爆破方法選擇 113.2.3鉆孔形式和布孔方式 113.2.4爆破參數(shù)的確定 113.2.5裝藥、填塞、起爆方法 133.2.6爆破網路設計 143.2.7一次爆破量的確定 153.3采裝工作 153.3.1電鏟及運輸設備類型的選擇 153.3.2挖掘機數(shù)量確定 163.4采裝工作面參數(shù)及工作平盤的配線方式 173.4.1臺階高度 173.4.2采區(qū)長度 173.4.3采掘帶寬度bc 173.4.4最小工作平盤寬度及工作平盤寬度 173.4.5平盤配線方式 18參考文獻 181、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：(1).圈定的露天開采境界要保證露天采場內采出的礦石有盈利，即采用的境界剝采比不大于經濟合理剝采比；(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，發(fā)揮露天開采的優(yōu)越性；(3).所圈定的露天采礦場的幫坡應等于露天邊坡穩(wěn)定所允許的角度，以保證露天采礦場的安全生產；(4).用經濟合理剝采比圈定的露天開采范圍很大，服務年限太長時，應按礦山一般服務年限確定初期露天開采的深度；(5).下列情況可適當擴大露天開采境界：按境界剝采比不大于經濟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，經濟上不宜再用地下開采；礦石和圍巖穩(wěn)固性差，水文地質條件復雜，水量大，礦石和圍巖有自燃危險等，在安全上和技術上不適合于地下開采；(6).下列情況可適當縮小露天開采境界開采境界邊緣附近有重要建筑物、構筑物、河流和鐵路干線等需要保護或難于遷移至露天采場影響范圍之外；(7).當?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形復雜(如境界內有孤立山頭等)時，用境界剝采比不大于經濟合理剝采比初步確定境界后，再用平均剝采比進行校核；(8).如果基建剝離量大，初期生產剝采比大，則需進行綜合技術經濟比較，以確定用露天或地下開采；(9).對于特厚的剝采比很小的礦床，有時要根據(jù)勘探程度及服務年限確定露天開采境界，而不應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、地形、工程地質和水文地質以及礦石品位；(2).技術組織因素。包括技術水平、裝備水平及道路情況；(3).經濟因素。包括基建投資、基建時間和達產時間、礦石的開采成本和銷售價格，開采過程中礦石的貧化和損失，以及國民經濟發(fā)展需要等[1][1]采礦設計手冊編委會﹒采礦設計手冊(2)[M]﹒北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987﹒1.2露天開采境界主要參數(shù)的確定1.2.3開采深度的確定設計基礎資料中已經給出最大開采深度為565m1.2.2最小底寬露天礦最小底寬：采用回返式調車時，最小底寬為 (1-1)式中：——汽車最小轉彎半徑，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25m[2]寧恩漸﹒采掘機械[M][2]寧恩漸﹒采掘機械[M]﹒冶金工業(yè)出版社，﹒[3]李寶祥﹒金屬礦床露天開采[M]﹒綿陽：西南科技大學三江印務公司，﹒1.2.3露天礦臺階要素與最終邊坡角驗算臺階高度設計為15m，選擇的汽車車寬3.02m，清掃平臺寬度為10m，每隔兩個安全平臺設置一個清掃平臺，安全平臺寬為5m，查表1-2-38采礦場內運輸平臺寬度表[4]韋愛勇主編﹒控制爆破技術[M]﹒成都：電子科技大學出版社﹒，8﹒，選取運輸平臺寬為19m[4]韋愛勇主編﹒控制爆破技術[M]﹒成都：電子科技大學出版社﹒，8﹒露天礦最終邊坡角按下式進行驗算： (1-2)式中：——最終邊坡角，度；——臺階數(shù)目；——臺階高度，南h=770-570=200m，北h=680-570=110；——臺階坡面角，度；——安全平臺的寬度，m；——清掃平臺的寬度，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)任務書的要求，地質勘探線Ⅰ勘探線至Ⅵ勘探線的剖面圖為基礎確定底部周界和上部境界的范圍。將調整后各地質斷面圖上露天礦底部寬度投影到平面圖上，連接所有點成閉合曲線，并按滿足采掘運輸條件進行修整，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)設計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)絡平臺參數(shù))、運輸設備規(guī)格，進行開拓坑道定線。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，因此，出入溝方位在圖中任選以合理位置進入采礦場，選用直進折返式開拓坑線布置到達各開采水平，采剝作業(yè)是從采場的最高水平開始進行，逐層向下。隨著開采水平下降，礦巖運輸距離逐漸增加，汽車運輸效率相應降低，運輸費用隨之增加，因此管理者應在這方面加強管理，提高效率。底部標高為565m，最高一個臺階標高為770m。從底部周界開始，開采深度200m，按設計的邊坡組成要素，在1號圖紙上繪制具有各水平臺階坡底線的開采終了平面圖(見附圖)。2、露天開拓方法設計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).礦體賦存的地質地形條件對開拓方式的影響；(2).露天礦生產能力對開拓方式的影響；(3).基建工程量和基建期限對開拓方式和方案的要求；(4).礦石損失與貧化對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）礦山建設速度必須滿足國家的要求，保證投產早，達產快；（2）生產工藝簡單可靠，設備選擇應因地制宜，中小型礦山盡量采用本地區(qū)能制造的設備；（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）生產經營費用低[1]。2.2.2礦床開拓方案的確定本次設計的張壩溝石灰石礦山生產能力為255萬噸，礦石、廢石運距3.5km，屬于生產能力較小、運距較短的露天礦。露天礦的深凹部分采場尺寸較小，布置鐵路線路時，工程量大，需設較多的車站；采場開采深度較小，運距不大，采用公路開拓運輸能夠滿足生產需要，因此排出鐵路運輸。為了盡快達產，減少基建時間和基建投資，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與卸礦點之間的相對高差較大，可布置的開拓線路的范圍較小時，采用折返式布線方式。山坡露天礦的采剝作業(yè)從采區(qū)內最高臺階開始逐層向下進行，因此，開拓干線在基建時期就必須從地表修筑達到最高開采水平。(2)深凹露天礦部分由于汽車運輸機動靈活，爬坡能力大，從一個水平至另一水平的溝道較短。因此折返坑線開拓能適應于開采采礦長度不大的凹陷露天礦，可減少基建投資，縮短基建時間，有利于加速新水平的準備。3、露天礦主要開采工藝設計3.1穿孔工作3.1.1穿孔設備選擇本礦山的年產量是255萬t,，屬于小型露天礦，礦山采用KY-150型牙輪鉆機，該牙輪鉆機的特征參數(shù)見表3-1。表3-1KY-150牙輪鉆機技術特征參數(shù)[5][5]郭學彬，張繼春主編﹒爆破工程[M]﹒北京：人民交通出版社，﹒鉆孔直徑120~150mm機重32t鉆具速度45,60,90r/min孔向90°最大軸壓127kN爬坡能力14°孔深21m總功率315.5kW鉆桿直徑104，114mm適用巖種f=0~123.1.2穿孔設備數(shù)量計算(1).該鉆機的臺班生產能力按以下公式計算： (3-1)式中：A——鉆機臺班生產能力,m/臺·班；——鉆機的機械鉆進速度，cm/min；Tb——班工作時間，h；——工作時間利用系數(shù)，0.4~0.5，取0.4。其中：==26.92cm/min(3-2)式中：——牙輪鉆機軸壓，N；——鉆頭轉速，r/min，為保護鉆具取60；D——鉆頭直徑，cm；f——巖石堅固性系數(shù)，石灰石礦取7-11,取9.5。代入數(shù)據(jù)，得：m/臺·班(2).鉆機工作臺數(shù) (3-3)式中：N——鉆機工作臺數(shù)；臺；K1——成孔率，一般為0.9～0.95，取0.9；K2——產量不均衡系數(shù)，一般為1.10～1.15，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——鉆機實際臺班生產能力，m/臺.班；B——每米鉆孔爆破量，t/m，內比取90t/m；n——每天工作班數(shù)；3班；m——鉆機年工作天數(shù)；取310天；代入數(shù)據(jù)，得：臺(2).鉆機在冊臺數(shù) (3-4)式中：N——鉆機工作臺數(shù) K3——鉆機作業(yè)率，潛孔牙輪鉆機為0.45~0.65，取0.55。代入數(shù)據(jù)，得：臺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，爆炸威力高。起爆器材：采用導爆管雷管。3.2.2爆破方法選擇考慮對爆破質量、爆破安全和爆破經濟上的要求，本礦山露天開采設計中選用逐孔起爆技術，能夠有效地控制大塊率和爆破地震效應，從而能夠改進爆破效果。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)鉆孔設備取D=150mm；(2).傾斜孔抵抗線W①按臺階高度h計算底盤抵抗線W：W=(0.6~0.9)h (3-5)式中：W——底盤抵抗線，m；——臺階高度，m。代入數(shù)據(jù)，得：=9m②按鉆孔直徑D確定底盤抵抗線W[5][5]韋愛勇主編﹒控制爆破技術[M]﹒成都：電子科技大學出版社﹒，8﹒ (3-6)式中：K——與炮孔傾角、巖石硬度、作業(yè)條件有關的系數(shù)，一般取20~50取40。代入數(shù)據(jù)，得：W=40×0.15=6m③根據(jù)鉆孔裝藥條件計算W：(3-7)式中：D——炮孔孔徑，dm；——裝藥密度，取1.2kg/；——裝藥系數(shù)，=0.6~0.8,取0.8；m——炮孔密集系數(shù)，m=0.6~1.5，取m=0.8；k——炸藥單耗，取0.53kg/；——裝藥長度，10.5m。m，取5.5m。按以上三種條件計算結果綜合取值W=6m，并按作業(yè)安全條件驗算。④按作業(yè)安全條件驗算： = (3-8)式中：b——鉆孔中心至臺階坡頂線的安全距離，一般；6m>5.95m，顯然滿足安全要求，因此選取底盤抵抗線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′： ′=(0.13~0.35)W (3-10)代入數(shù)據(jù)，得：m，取1.5m(4).充填長度 (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)礦巖的堅固性系數(shù)=7~11，選取炸藥的單耗k=0.53kg/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)，=1.1～1.3。代入數(shù)據(jù)，得：kgkg(6).裝藥量驗算 (3-14)式中：——裝藥量驗算值，kg； ——裝藥密度，kg/dm3，乳化炸藥取1.2kg/m3； ——超深裝藥長度，12m。代入數(shù)據(jù)，得：254.4kg大于，也大于，因此滿足裝藥要求，無需修改參數(shù)。3.2.5裝藥、填塞、起爆方法裝藥結構圖，如圖3-1。圖3-1裝藥結構圖裝藥：采用炸藥混裝車耦合連續(xù)裝藥；填塞：人工就地取材填塞(鉆孔時排出的巖粉)；起爆方法：導爆管起爆法。采用的是逐孔起爆技術。3.2.6爆破網路設計孔內裝兩發(fā)雷管，延期時間為400ms?？组g延期時間為17ms，排間延期時間為42ms。起爆方式采用“V”形起爆，相鄰分段被爆巖體相互產生擠壓破碎較充分，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，然后再起爆兩側各排鉆孔?！癡”形起爆方案，減小了爆破巖體時的夾制作用，提高了破巖效率。爆破網路圖見3-2。圖3-2爆破網路圖在露天礦山生產中，(臺階)深孔爆破后，一般會產生一些塊度超過規(guī)定尺寸的礦巖塊。對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行二次破碎。3.2.7一次爆破量的確定根據(jù)露天爆破對爆破礦巖數(shù)量的要求：為保證挖掘設備能夠正常連續(xù)工作，要求工作面每次爆破的礦巖量，至少保證挖掘設備5~10個晝夜的采裝要求。(3-15)式中：A——年采年采剝量262t/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：因此一次爆破方量為。3.3采裝工作3.3.1電鏟及運輸設備類型的選擇根據(jù)載重汽車、臺階高度和礦山的年產量，年生產能力255萬t，剝采比為0.15:1，因此年運輸總量為292.25萬t。選取WK-4礦用單鈄正產式挖掘機，WK-4的性能參數(shù)如下（表3-2WK-4的性能參數(shù)）。根據(jù)中國的斗容與廂容的配比為1：3～1：5,選用型號為宇通重工YT3501型自卸汽車與其配套。宇通重工YT3501載重32t，最小轉彎半徑為7.65m，汽車長為8625mm，寬為3018mm，高為3420mm，最高車速52km/h，最大爬坡度52%，設該礦運距為3.5km。表3-2WK-4的性能參數(shù)鏟斗容積（m3）理論生產能力（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動臂長度（m）接地比壓（Mpa）最大爬坡能力（°）行走速度（km/h）10.50.243120.45機器工作總量（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挖掘機數(shù)量確定（1）單斗挖掘機的臺班生產能力Qc=（3-16）式中QC—年礦廢石總量，t；V—挖掘機鏟斗容積，m3；t—挖掘機鏟斗循環(huán)時間，40s；KH—挖掘機鏟斗滿斗系數(shù)，0.8；KP—礦巖在鏟斗中的松散系數(shù)，1.4；T—挖掘機班工作時間