畢業(yè)論文-平朔東露天礦20Mta設(shè)計(jì)

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第I頁(yè)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 采煤破碎站設(shè)置水平及移設(shè)步距的確定二○一一年六月中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第Ⅱ頁(yè)設(shè)計(jì)的一般部分為平朔東露天礦20Mt設(shè)計(jì)，采煤采用間斷工藝，剝離為綜合工藝。設(shè)計(jì)確定的采場(chǎng)最終幫坡角為35°,排土場(chǎng)邊坡角為20°。圈定的境界面積45.90km2,地質(zhì)儲(chǔ)量1645.62Mt,平均原煤剝采比5.58m3/t,服務(wù)年限為74.7a。平朔東露天劃分為4個(gè)采區(qū)，首采區(qū)位于平朔東露天礦中部，從北部拉溝，向南推進(jìn)。首采區(qū)服務(wù)年限24.59a。東露天礦正常生產(chǎn)時(shí)期，采用工作幫移動(dòng)坑線和端幫半固定坑線相結(jié)合的開拓方案。共設(shè)有兩個(gè)排土場(chǎng)，其中北排土場(chǎng)占地面積1.64km2,容量109.63Mm3。東排土場(chǎng)占地面積4.57設(shè)計(jì)還包括設(shè)備選型，開采參數(shù)，運(yùn)輸，投資、總平面布置等內(nèi)容。專題部分研究了采煤破碎站設(shè)置的合理水平為剝離半連續(xù)工藝最低水平，移設(shè)步距為翻譯部分翻譯了一篇國(guó)外關(guān)于露天礦可呼吸性粉塵評(píng)價(jià)的論文《Assessmentof關(guān)鍵詞：剝離半連續(xù)工藝；半固定破碎站;設(shè)置位置；移設(shè)步距中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)slopeangleof35°,dumpslopeangleof20°.Delineationoftheborderareaof45.90km2,fislocatedintheeastcentralPINhefirstminingareafTheEastdumpwhichcoversareaof4.57km2haThedesignalsoiThetranslationpartisabouttheevaluationoftherespirablsemi-continuousprocess;semi-fixed一般部分1礦田概況及煤田地質(zhì) 11.1礦田概況 11.2礦田概況 31.3礦田地質(zhì)構(gòu)造及煤層產(chǎn)狀特征 42露天礦邊坡設(shè)計(jì) 62.1工程地質(zhì)條件 62.2采掘場(chǎng)邊坡穩(wěn)定計(jì)算 62.3采掘場(chǎng)邊坡角確定及其穩(wěn)定性 82.4排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定計(jì)算 2.5邊坡穩(wěn)定措施 3開采境界和儲(chǔ)量計(jì)算 3.1開采境界的確定 3.2儲(chǔ)量計(jì)算 4開采工藝及開采程序 4.1開采工藝 4.2開采程序 4.3設(shè)備選型 4.4開采參數(shù) 4.5掘溝和延深 5.1開拓系統(tǒng)方案 5.2出入溝位置的選擇 5.3開拓坑道定線 6.2排土 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7.1工作制度 7.2生產(chǎn)剝采比 7.3生產(chǎn)能力 8.1設(shè)備數(shù)量計(jì)算 8.2設(shè)備檢修 719.1位置與交通 9.2總平面布置 10.1基建投資 10.2礦石成本 10.3人員配備 10.4主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 1概述1概述 1.1平朔東露天煤礦概況 1.2半連續(xù)工藝 1.3問(wèn)題的提出 1.4研究思路和內(nèi)容 2.1采煤開拓運(yùn)輸系統(tǒng)典型設(shè)置方案 3半固定破碎站的合理設(shè)置水平 3.2礦石半固定破碎站位置的合理設(shè)置 4.1半固定破碎站移設(shè)步距的確定方法 4.2半固定破碎站的移設(shè)步距的確定原則 4.3平朔東露天礦半固定破碎站移設(shè)步距的確定 5.1結(jié)論 參考文獻(xiàn) 翻譯部分英文原文 中文譯文 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1頁(yè)1礦田概況及煤田地質(zhì)1.1.2礦區(qū)范圍西平朔礦區(qū)總體規(guī)劃的批復(fù)》對(duì)平朔礦區(qū)開采范圍、井田劃分、建設(shè)規(guī)模、露天和礦井的合理開發(fā)順序等進(jìn)行了批復(fù)。批復(fù)的礦區(qū)范圍南北長(zhǎng)23km,東西寬22km,總面積380km2,保有地質(zhì)儲(chǔ)量112.21億t。平朔礦區(qū)共規(guī)劃了16個(gè)井(礦)田(其中3個(gè)露天礦田，13個(gè)礦井井田),礦區(qū)總建設(shè)規(guī)模為9350萬(wàn)噸/年，其中露天礦三個(gè)，分別是安太堡露天礦1500萬(wàn)噸/年，安家?guī)X露天礦1000萬(wàn)噸/年，東露天礦2000萬(wàn)噸/年；井工礦13個(gè)，建設(shè)規(guī)模共1.1.4地形與地貌平朔礦區(qū)北、東、西三面環(huán)山，最高點(diǎn)海拔標(biāo)高為+1501m,最低點(diǎn)海拔標(biāo)高在+1000m,一般海拔標(biāo)高為+1200～+1350m。山河山河關(guān)渾源后山3平行五h五寨225r罰梁粉定壽壽t感平感●●齡河9圖1.1平朔礦區(qū)交通位太太中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第3頁(yè)1.2.1礦田位置東露天礦田位于平朔礦區(qū)的東北部馬關(guān)河與麻地溝之間，西部以馬關(guān)河為界與安太堡露天礦擴(kuò)采區(qū)為鄰，北部是規(guī)劃的梨園井田(張崖溝),東部為韓村井田，南部為馬東井田。1.2.2礦田范圍礦區(qū)總體規(guī)劃的批復(fù)》,東露天煤礦東、南部境界以礦田勘探邊界線作為4號(hào)煤層開采的邊界線；西部與相鄰兩個(gè)露天礦以勘探線為分界線；東北部境界以4號(hào)煤層風(fēng)、氧化邊界線為4號(hào)煤層的開采邊界線；北部境界以礦田勘探邊界線作為4號(hào)煤層開采的邊界線。1.2.4礦田內(nèi)的礦井和小窯東露天礦田內(nèi)主要可采煤層厚度大，煤層埋藏較淺，因此，生產(chǎn)礦井和小窯較多。截止2004年5月，區(qū)內(nèi)有小煤礦10座，開采年限為3～5年，開采4、9、11號(hào)煤層不等。在礦田外北、東部沿煤層露頭有許多古窯，大部分開采4號(hào)煤層，個(gè)別開采9號(hào)煤層，因年代久遠(yuǎn)，詳情難以了解，因其在礦田外，開采范圍僅限于煤層露頭一帶，對(duì)本區(qū)影響1.3.1地質(zhì)構(gòu)造(1)奧陶系(o)奧陶石灰?guī)r在本區(qū)發(fā)育良好。巖性：中奧陶系多為石灰?guī)r，間夾灰黃色鈣質(zhì)泥巖。下奧陶系為灰黃色、灰白色白云質(zhì)石灰?guī)r及白云巖?？偤窦s400m左右。泥質(zhì)灰?guī)r風(fēng)化后呈豹皮狀，中下部夾數(shù)層同生角礫巖。本系地層主要出露于區(qū)外的東部及北部馬營(yíng)河一帶，地層厚210～400m,平均厚250m。(2)石炭系(C)其中4、5號(hào)煤層分為上煤組，4煤與5煤之間夾層一般為泥巖、砂巖或粉砂巖。6、7號(hào)煤層劃分為中煤組，其間夾層為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖，且本組煤層賦存狀況不穩(wěn)定。6號(hào)煤之上普遍發(fā)育的T4砂體，在大部分范圍內(nèi)均可成為與上煤組區(qū)分的巖層。8、9、10、11、12號(hào)煤層劃分為下煤組，各煤層間夾層多為泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖。中、下煤組一般是以T3砂體區(qū)分。11號(hào)煤層頂板一般發(fā)育有一層厚度不大但層位較穩(wěn)定的泥質(zhì)灰?guī)r，并(3)二疊系(P)該組地層在石峰山及其以北直接出露，經(jīng)剝蝕不全，局部殘厚僅9.50m(D404),甚至下統(tǒng)下石盒子組(P1x):巖層構(gòu)成主要由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖組成。最底部一層含礫各大溝谷中均有不同程度出露，地層殘留厚為0～115.15m,一般厚46.66m。(4)第三系(R)(5)第四系(Q)中、上更新統(tǒng)(Q2+3):巖層構(gòu)成主要為亞粘土和古土壤層，土體中含有結(jié)核和硬質(zhì)砂全新統(tǒng)(Q4):主要分布于較大河谷、河床及兩側(cè)階地之上，由石灰?guī)r礫、卵石、粉砂土、中、粗粒砂巖巖屑及洪積物組成，厚0～40m,平均厚10m。如J5-02號(hào)鉆孔在243米仍然為全部風(fēng)化。1.3.2煤層產(chǎn)狀特征中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5頁(yè)東露天礦田主要有三個(gè)含煤組，分別為山西組、太原組和本溪組。其中具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的含煤地層為太原組。本溪組地質(zhì)勘探中僅見有煤線。山西組亦為小煤線，偶見可采(1)山西組本組含煤3層，自上而下編號(hào)1、2、3號(hào)煤，全部為不穩(wěn)定煤層，均不可采。本組地(2)太原組本組為主要含煤地層，各煤層從上至下進(jìn)行編號(hào)為4~12號(hào)，共計(jì)有9層煤。各煤層分為三個(gè)煤組：上煤組、中煤組、下煤組。上煤組包括4、5號(hào)兩層煤；中煤組包括6、7號(hào)兩層煤；下煤組包括8、9、10、11、12號(hào)共計(jì)五層煤。其中具有工業(yè)價(jià)值能夠?qū)崿F(xiàn)全礦開采的為4、9、11號(hào)煤層，是東露天礦區(qū)主要的可采煤層，5、6、7、8號(hào)煤為局部可采煤層。煤層平均總厚38.49m,可采煤層總厚34.77m。本組地層69.61～118.77m,平均厚96.13m,含煤系數(shù)40%。4～9號(hào)煤層間距為20.10～55.99m,平均37.25m,9～11號(hào)煤層間距為2.95～11.77m,平均6.19m。(3)本溪組本組地層厚20.58～49.55m,平均厚35.71m,含煤1～2層，煤厚一般小于0.50m。無(wú)工業(yè)價(jià)值，本組含煤系數(shù)約1%左右。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第6頁(yè)2露天礦邊坡設(shè)計(jì)(1)新生界(Kz)(2)二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1X)(3)二疊系下統(tǒng)山西組(P1S)(4)石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)(5)石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)砂巖、砂質(zhì)泥巖及泥巖為本組的主要巖層，中夾1～3層石灰?guī)r，底部山西式鐵礦不發(fā)性脆易碎，底部之鋁土質(zhì)泥巖為主要軟弱層，質(zhì)軟，有滑感，具有濕脹干燥龜裂特性。本組地層為主要可采煤層的下伏巖層，平均厚度為37m左右。2.巖體結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層本區(qū)的主要次生軟弱夾層為風(fēng)化夾層，分布在區(qū)內(nèi)巖層上部的松散覆蓋層以下，為基礦田內(nèi)巖層傾角較小且上部覆蓋層(黃土)強(qiáng)度較低，下部由強(qiáng)度較高硬巖(砂巖、泥巖)構(gòu)成，有利于邊坡穩(wěn)定。邊坡具有存在時(shí)間短，服務(wù)年限短的特點(diǎn)，期間邊坡巖體強(qiáng)度損失較小，有利于保持邊坡2.2.1計(jì)算方式的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及工程實(shí)際應(yīng)用，采用安全系數(shù)法作為指標(biāo)評(píng)價(jià)東露天礦邊坡穩(wěn)定性。常用的計(jì)算方法有畢肖普法法和瑞典條分法中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下：1.瑞典條分法式中：Wi土條i的天然重量；qi土條i上作用荷載的平均集度；ci、i土條i底端所在土層的粘聚力和內(nèi)摩擦角，采用總應(yīng)力指標(biāo)。對(duì)上式作變形：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)式中：σc為點(diǎn)x,s(x)處的豎向應(yīng)力，等于坡面上x處的荷載集度q與點(diǎn)x,s(x)處自重應(yīng)力之c、為土層中點(diǎn)x,s(x)處的粘聚力和內(nèi)摩擦角，采用總應(yīng)力指標(biāo)。2.畢肖普法3.計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)比分析計(jì)算結(jié)果可知，兩種計(jì)算方法中瑞典條分法的邊坡穩(wěn)定系數(shù)較畢肖普法小，所以本設(shè)計(jì)采用相對(duì)保守的瑞典條分法，并用該方法計(jì)算的結(jié)果對(duì)東露天最終邊坡角及其穩(wěn)定性進(jìn)行分析。2.3.1計(jì)算斷面的選取東露天最終境界邊坡平均高度211.67m,其中松散層厚度34.77m,煤巖邊坡厚度選取斷面應(yīng)為最為危險(xiǎn)的地方以及能夠代表全礦平均水平的地方。本次設(shè)計(jì)選取V-V'剖面左側(cè)，J4-J4′剖面以及Y1-Y1剖面圖。其中V-V'剖面左側(cè)為露天邊坡最大高度處，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第9頁(yè)邊坡高度為270m,其中松散層厚度30m,煤巖厚度240m;J4-J4’剖面左側(cè)為露天邊坡最終境界松散層最大厚度處，厚度為為92m。故本設(shè)計(jì)以地質(zhì)勘探資料中的地質(zhì)剖面為基礎(chǔ)，對(duì)邊幫進(jìn)行穩(wěn)定性分析，全邊坡所選圖2.2B-B邊坡地質(zhì)剖面圖根據(jù)本礦地層和圍巖強(qiáng)度特征，將邊坡計(jì)算中的邊坡組成簡(jiǎn)化為八個(gè)部分：第四系表土(黃土)、巖石層、4煤、4煤底板、9煤、9煤底板、11煤和11煤底板，并根據(jù)表2.1的巖石力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)轉(zhuǎn)換為巖體力學(xué)指標(biāo)，它們的物理力學(xué)性質(zhì)見表2.1。設(shè)計(jì)采用瑞典條分法，對(duì)V-V'剖面左側(cè)全邊坡在不同邊坡角33°~38°時(shí)，進(jìn)行了穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見圖2.3;設(shè)計(jì)針對(duì)J4-J4′剖面，松散層最大厚度為92m時(shí)，不同邊坡角22°~26°時(shí)，進(jìn)行了對(duì)Y1-Y1剖面，松散層厚度66.30m,邊坡角為26.5°時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)1.11;邊坡角為24°時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)1.22。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第10頁(yè)對(duì)B-B剖面，粉土層厚度27m,煤巖厚度162.91m,整體邊坡高度189.91m。松散層邊坡角37°時(shí)，粉土層邊坡穩(wěn)定系數(shù)1.10;松散層邊坡角33°時(shí)，粉土層邊坡穩(wěn)定系數(shù)1.21;當(dāng)整體邊坡角為42.8°時(shí)，整體邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.114。計(jì)算結(jié)果見表2.1。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第11頁(yè)從上面計(jì)算可知，當(dāng)露天煤礦最大邊坡(V-V'剖面)高度達(dá)到270m,露天礦最終境界邊坡角為34°~38°時(shí)，其邊坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.32～1.20,邊坡角為35°時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)為表2.1東露天礦采掘場(chǎng)邊坡計(jì)算分析結(jié)果表邊坡位置與名稱邊坡角度穩(wěn)定系數(shù)瑞典條分法首采區(qū)東部B-B剖面邊坡首采區(qū)東部Y1-Y1剖面松散層邊坡首采區(qū)北部端幫邊坡首采區(qū)西部最終幫邊坡首采區(qū)南部端幫邊坡當(dāng)松散層最大邊坡高度達(dá)到92m,松散層邊坡角為23°~25°時(shí)，其邊坡的穩(wěn)定系數(shù)邊坡角度越陡，其穩(wěn)定性越差，但是減少的邊坡剝離量也大，邊坡越緩，邊坡剝離量越大，但同時(shí)邊坡穩(wěn)定性越小，因此存在一個(gè)最優(yōu)邊坡角區(qū)間。在滿足露天礦開拓運(yùn)輸條件下，邊坡角宜取計(jì)算結(jié)果的大值。東露天礦正常生產(chǎn)期間實(shí)行內(nèi)排，邊坡使用年限均小于10a,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范可知邊坡穩(wěn)定系數(shù)要求大于1.1～1.2。結(jié)合平朔礦區(qū)安家?guī)X露天礦、安太堡露天礦的邊坡管理經(jīng)驗(yàn)，從上述計(jì)算方法得到的結(jié)果分析可知，東露天礦最終邊坡角取35°,其穩(wěn)定系數(shù)大于1.2,滿足東露天的正常生產(chǎn)需要。本區(qū)巖層以中硬巖類～硬巖為主，結(jié)合同礦區(qū)相似露天礦的現(xiàn)狀和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)確定東露天最終幫松散層臺(tái)階坡面角為60°,巖石臺(tái)階坡面角為65°,煤臺(tái)階坡面角為65°。2.4.1外排土場(chǎng)1.穩(wěn)定計(jì)算指標(biāo)的選取本礦排棄物料的力學(xué)指標(biāo)見表2.3。表2.3外排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定計(jì)算巖石強(qiáng)度參數(shù)表巖石名稱粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(°)容重(t/m3)排棄物料排土場(chǎng)基底根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，外排土場(chǎng)地層共分為四層，從上至下為黃土狀粉土、黃土狀粉質(zhì)粘土、紅粘土和基巖。在確定巖體強(qiáng)度時(shí)，取值的原則是低于平均值，但高于最低值，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第12頁(yè)取最低值時(shí)，邊坡穩(wěn)定分析有一些保守，取平均值時(shí)，邊坡穩(wěn)定分析時(shí)風(fēng)險(xiǎn)偏大。因此確根據(jù)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范可知，外排土場(chǎng)服務(wù)年限大于20a,穩(wěn)定系數(shù)要求為1.2～1.5根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以得出如下結(jié)論，在邊坡角度取20°~22°的情況下，外排土場(chǎng)穩(wěn)定系表2.4外排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定計(jì)算巖體強(qiáng)度參數(shù)表巖石名稱凝聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(°)容重(t/m3)排棄物料黃土狀粉士黃土狀粉質(zhì)粘土紅粘土2基巖2.計(jì)算方法的選擇內(nèi)排土場(chǎng)由松散的剝離物堆積而成，故其邊坡潛在的滑移模式為圓弧形。瑞典條分法表2.5內(nèi)排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定計(jì)算巖體強(qiáng)度參數(shù)表凝聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(°)容重(t/m3)排棄物11煤層底板3.內(nèi)排土場(chǎng)穩(wěn)定性分析計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)邊坡角20°時(shí)，內(nèi)排土場(chǎng)穩(wěn)定系數(shù)為1.310,邊坡角23°時(shí)，內(nèi)排土場(chǎng)穩(wěn)定系數(shù)為1.136。本設(shè)計(jì)確定內(nèi)排場(chǎng)邊坡角為20°,能夠保證內(nèi)排土場(chǎng)的穩(wěn)定性。2.控制大氣降水以及地下水滲入排土場(chǎng)基底；3.對(duì)排土場(chǎng)基底加強(qiáng)管理；4.在排棄剝離物剝離物時(shí)，應(yīng)注意軟硬巖層排5.加強(qiáng)采剝作業(yè)管理措施，保證工作幫坡角不大于最大幫坡角；6.及時(shí)對(duì)排土場(chǎng)平臺(tái)綠化，發(fā)揮植被固土涵水的作用。第13頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第13頁(yè)3開采境界和儲(chǔ)量計(jì)算2.平朔礦區(qū)東露天礦田煤炭勘探地質(zhì)報(bào)告及礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審意見書；4.勘探區(qū)內(nèi)煤層露頭、煤層風(fēng)化邊界、陷落柱等自然條件；6.與相鄰的兩個(gè)露天礦的分界，以不損失4號(hào)煤儲(chǔ)量為原則(以勘探邊界線作為煤7.境界剝采比不大于10m3/t;8.根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)規(guī)模大于10.0Mt/a的新建露天礦，設(shè)計(jì)服務(wù)年限不小于35年。3.1.2開采境界的圈定采礦權(quán)許可范圍內(nèi)剝采比滿足小于經(jīng)濟(jì)合理剝采比，同時(shí)礦田周邊有其他礦田、井田以及采空區(qū)、風(fēng)氧化煤、陷落柱等限制性因素，因此境界的圈定主要以后者為依據(jù)。同時(shí)考慮到4#煤煤質(zhì)較好、賦存穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)圈定境界以不損失4#煤儲(chǔ)量為原則。先確定4#底板境界，再根據(jù)第二章確定的最終幫坡角上推至地表，下延至11#煤底板，從除東北部外，其余地方均根據(jù)礦田勘探邊界線確定4#煤邊界線。對(duì)于東北部由于之前井工開采的影響以及風(fēng)化煤、氧化煤等因素使煤質(zhì)出現(xiàn)惡化、最新勘探結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)陷落柱，因此在原有的礦田勘探邊界線基礎(chǔ)上4#煤底板境界線向內(nèi)按照上述理論和原則，最終圈定了東露天煤礦的開采境界范圍為，東西長(zhǎng)1.99～5.95km,南北寬4.90～10.63km,地表面積45.90km2,深部面積37.81km2,4煤40.62km2,地質(zhì)儲(chǔ)量1645.62Mt,計(jì)算的原煤量15.58m3/t,按東露天礦年產(chǎn)原煤20.0Mt/a的能力考慮，同時(shí)考慮到礦區(qū)生產(chǎn)的儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.10,計(jì)算出東露天礦田的服務(wù)年限為74.7a。東露天煤礦開采境界見圖3.1。略有減少，主要是拉溝區(qū)發(fā)現(xiàn)陷落柱，拉溝區(qū)為躲避陷落柱向內(nèi)收3.2.1境界內(nèi)工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算根據(jù)東露天礦田地質(zhì)報(bào)告，利用斷面法對(duì)勘探區(qū)內(nèi)的地質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算，勘探區(qū)內(nèi)的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第14頁(yè)依據(jù)確定的開采境界，對(duì)露天礦地表境界內(nèi)(垂直境界)的地質(zhì)資源量進(jìn)行了計(jì)算，露天煤礦地表境界內(nèi)(垂直境界)地質(zhì)資源量為1707.21Mt。依據(jù)圈定的露天礦開采境界，對(duì)露天礦境界(垂直境界)內(nèi)的邊幫壓占資源量進(jìn)行了計(jì)算，露天煤礦邊幫壓煤量為61.59Mt東露天煤礦屬于地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、煤層賦存穩(wěn)定的露天煤礦，因此可信度系數(shù)取0.9,故露天煤礦工業(yè)儲(chǔ)量為1577.60Mt。3.2.2可采儲(chǔ)量計(jì)算露天煤礦可采儲(chǔ)量=(露天煤礦工業(yè)資源儲(chǔ)量—采區(qū)過(guò)渡時(shí)煤柱煤量)×回采率。各煤層綜合回采率為95%。露天煤礦可采儲(chǔ)量為1458.52Mt。第15頁(yè)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第16頁(yè)4開采工藝及開采程序露天礦的設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)而且最重要的部分就是開采工藝系統(tǒng)方案的確定。開采工藝方案的確定直接影響了后續(xù)采用的開采程序方案、開拓運(yùn)輸系統(tǒng)如何布置、礦區(qū)內(nèi)整體的設(shè)施布局等一系列采礦方案的決策，并直接影響了后續(xù)的經(jīng)濟(jì)開采效益。此外，開采工藝系統(tǒng)中設(shè)備類型的選擇與確定又是開采工藝系統(tǒng)中重要內(nèi)容之一，露采設(shè)備與開采參數(shù)以及露采設(shè)備之間的合理匹配又是決定露天礦山生產(chǎn)效率和效益的基礎(chǔ)；另外開采設(shè)備又必須與其所服務(wù)位置的剝采量相匹配。東露天礦田存在采深大，產(chǎn)量規(guī)模大、剝采量大的特點(diǎn)，上部與坑底的工作線長(zhǎng)度、與運(yùn)距等差異明顯，這就為采用多種工藝方案提供了可能，本章節(jié)通過(guò)對(duì)各個(gè)煤巖層具體情況分析，對(duì)提出的各種可能方案進(jìn)行計(jì)算、分析與評(píng)價(jià)、最終確定了采用半連續(xù)綜合開采工藝的方案。開采工藝系統(tǒng)方案的確定受到多方面因素的影響，主要包括以下幾個(gè)方面：(1)礦床的賦存狀況；(2)地形地貌；(3)露天礦的產(chǎn)量規(guī)模及礦山尺寸；(4)資金；(5)市場(chǎng)。4.1.2開采工藝選擇的原則設(shè)計(jì)依據(jù)東露天煤礦的規(guī)模，礦田尺寸、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、當(dāng)?shù)貧夂?、周邊環(huán)境等因素，并考慮到主要可采煤層的地質(zhì)賦存條件，最終確定開采工藝選擇原則如下：②主要耗能設(shè)備盡可能以電代油，選擇效益好和效率高的開采工藝，確定的開采工③工藝系統(tǒng)盡可能簡(jiǎn)單化，設(shè)備規(guī)格盡量大型化、通用化、系列化，便于管理；④本礦土巖性質(zhì)差別明顯，此外由于采場(chǎng)采深大，不同水平的礦石、巖石的運(yùn)距差異明顯。因此，應(yīng)當(dāng)考慮組合工藝并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化；⑤選擇的開采工藝能達(dá)到基建期短、出煤快的目的；⑥參考國(guó)內(nèi)各大露天煤礦的先進(jìn)的、成功的開采工藝；⑦開采工藝布置要符合采礦工程的時(shí)空發(fā)展。4.1.3開采工藝選擇東露天礦區(qū)黃土層平均厚度約為50m,沖溝發(fā)育明顯，地表起伏大，礦上自營(yíng)的大型剝離設(shè)備無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的采剝效率。而外包則多為小型液壓挖掘機(jī)和自卸卡車，剝離效率高，且成本較低。結(jié)合平朔礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)，確定黃土層主要采用外包的方式進(jìn)行剝離。一方面節(jié)省了經(jīng)營(yíng)成本，另一方面簡(jiǎn)化自營(yíng)所生產(chǎn)的管理。2.4#煤以上的基巖(1)4號(hào)煤層以上巖石層特點(diǎn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4#煤以上的基巖在黃土層的下方，是東露天煤礦生產(chǎn)中主要的剝離巖層，該層年剝離量約為60～95Mm3/a,剝離量占到了東露天礦年剝離總量的52%以上。該層基巖厚度約為100m。4號(hào)煤層以上巖石的巖性為中硬巖類巖石，因此該層巖石必須進(jìn)行穿孔爆破，以利于采掘設(shè)備采裝。東露天礦田煤巖層賦存條件均為近水平分布，內(nèi)排條件良好，因此本露天礦正常生產(chǎn)是全內(nèi)排為主。(2)4號(hào)煤層以上巖石層的剝離方案1:間斷工藝(推土機(jī)輔助排土)方案2:半連續(xù)開采工藝(使用自移式破碎機(jī)破碎、排土機(jī)排土)與間斷工藝(推土機(jī)輔助排土)(3)4#煤層以上巖石層剝離工藝方案的比較方案一②機(jī)動(dòng)靈活，系統(tǒng)可靠性高，便于管理；⑤汽車爬坡能力大，一般可達(dá)8%～10%。①汽車的經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)距小，噸公里運(yùn)輸成本較高；②消耗燃油多，污染環(huán)境；④汽車運(yùn)輸受氣候影響較大。地形復(fù)雜的山坡露天礦；②長(zhǎng)度短的深凹露天礦；③礦體產(chǎn)狀復(fù)雜，要求選采的露天礦；方案二上部運(yùn)距長(zhǎng)采用半連續(xù)工藝，下部運(yùn)距短采用單斗卡車工藝①具有兩種工藝的優(yōu)勢(shì)，能夠根據(jù)運(yùn)距、工作線長(zhǎng)度等因素確定一個(gè)水平采用兩種工藝中的一種，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性、同時(shí)較方案一自動(dòng)化程度高。能夠局部實(shí)現(xiàn)礦巖的連續(xù)運(yùn)輸，節(jié)省運(yùn)輸成本；②半連續(xù)工藝(使用移動(dòng)破碎機(jī))取消了卡車運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)，可以較少柴油的消耗，實(shí)現(xiàn)以電代油，這對(duì)于避免油價(jià)起伏造成的生產(chǎn)成本變化，并且減少了卡車運(yùn)輸，可以較少燃燒產(chǎn)生的廢氣，起到保護(hù)環(huán)境的目的；③由于半連續(xù)工藝中自移式破碎機(jī)的使用，電鏟可以一刻不停地采裝，因而提高了①膠帶運(yùn)輸機(jī)需要定期移設(shè)，移生產(chǎn)量大，生產(chǎn)管理復(fù)雜；中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第18頁(yè)②膠帶機(jī)運(yùn)輸對(duì)物料的塊度有要求，因此相比較于間斷工藝，巖石破碎費(fèi)用增加。③上部剝離半連續(xù)工藝的使用限制了坑線設(shè)置，使得坑線設(shè)置的合理方案減少。在靠近坑底深部，由于單斗—卡車工藝能夠進(jìn)行雙環(huán)內(nèi)排，且工作線長(zhǎng)度短，卡車運(yùn)距小，因此具有一定優(yōu)勢(shì)。而在靠近地表的上部，工作線長(zhǎng)度加大，卡車運(yùn)距加大，間斷工藝的投資和經(jīng)營(yíng)成本急劇上升，不再具有優(yōu)勢(shì)，而半連續(xù)工藝無(wú)論是投資還是經(jīng)營(yíng)成本增加不明顯，因而具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)對(duì)兩種方案各水平運(yùn)營(yíng)成本、投資的計(jì)算，本設(shè)計(jì)最終確定采用兩套半連續(xù)工藝，設(shè)置在4#煤以上的4個(gè)臺(tái)階(采用組合臺(tái)階的方式)。3.4#、9#煤層間的巖石層(1)4#、9#煤層間的巖石層概況4#煤、9#煤之間巖層根據(jù)年推進(jìn)量、工作線平均長(zhǎng)度和巖層厚度，計(jì)算出的剝離量占到整個(gè)平朔東露天礦年總剝離量的16%左右。(2)4#、9#煤層間巖石層的剝離工藝根據(jù)上一小節(jié)所述4#、9#煤層間的巖石層概況，現(xiàn)提供如下兩個(gè)可行方案。方案一：間斷剝離工藝(推土機(jī)輔助排土)方案二：半連續(xù)工藝(帶移動(dòng)式破碎站，排土機(jī)排土);經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后推薦單斗挖掘機(jī)—卡車開采工藝。由于4～9號(hào)煤層間的巖石層剝離內(nèi)排運(yùn)輸距離較近，半連續(xù)工藝失去了競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，因此方案二被排除。4.煤層開采工藝根據(jù)本礦煤層賦存特點(diǎn)，提出如下3種方案：①間斷工藝采煤；②坑底設(shè)置破碎站的半連續(xù)采煤工藝；③破碎站設(shè)置在坑口的半連續(xù)采煤工藝?？紤]到東露天煤礦的配煤和選采的需要，各方案對(duì)于內(nèi)排的影響程度以及系統(tǒng)的可靠性，對(duì)采煤工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇方案三。對(duì)于方案3,就破碎站設(shè)置水平及合理移設(shè)步距的問(wèn)題在專題中有詳細(xì)論述。開采程序、生產(chǎn)工藝和開拓系統(tǒng)是露天礦三大關(guān)鍵問(wèn)題，這三者是密不可分的。開發(fā)露天礦首先要選擇合理的生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)工藝確定后，又要根據(jù)生產(chǎn)工藝優(yōu)化開采程序。露天礦優(yōu)化開采程序包括條區(qū)的合理劃分、首采區(qū)的優(yōu)化與初始拉溝位置的確定、開采順序優(yōu)化以及露天礦主要開采參數(shù)的優(yōu)化等內(nèi)容。露天礦開采程序與露天礦設(shè)計(jì)的其他部分息息相關(guān)，相互影響。開采程序是后續(xù)許多決策和設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。因此在確定開采程序時(shí)必須充分考慮各種影響因素及開采條件，做出一個(gè)最優(yōu)的開采程序的決策方案。4.2.1影響東露天煤礦開采程序的主要因素1.礦床賦存條件中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第19頁(yè)煤巖層為近水平賦存，傾角一般在5°以下。境界內(nèi)有多層煤可采，分別為4#、5#、6#、7#、8#、9#和11#煤，其中主采4#、9#和11#煤其他煤層賦存不穩(wěn)定，只在局部范圍可采。東露天煤礦開采境界面積大，煤層多，必須采用分區(qū)開采。在采用分區(qū)開采時(shí)，必須合理的確定條區(qū)間重復(fù)剝離量與丟棄煤量之間的關(guān)系，從而確定先期開采區(qū)內(nèi)排高度。東露天煤礦開采工藝采用半連續(xù)綜合工藝，設(shè)備比較龐大。因此，在采用分區(qū)開采時(shí)應(yīng)盡量減少條區(qū)間的過(guò)渡次數(shù)，條區(qū)間必須過(guò)渡時(shí)，宜采用對(duì)半連續(xù)綜合開采工藝影響小東露天煤礦設(shè)計(jì)規(guī)模20.00Mt/a,規(guī)模大。因此，其工作線長(zhǎng)度不宜過(guò)小，否則，年?yáng)|露天煤礦采用多出入溝移動(dòng)坑線與固定坑線相結(jié)合的開拓運(yùn)輸系統(tǒng)，由于受地形復(fù)雜，開采工藝多的影響，東露天煤礦開采程序和工作面布置方式必須考慮上述因素。5.工業(yè)場(chǎng)地位置與礦山總體布局東露天煤礦工業(yè)場(chǎng)地選擇在開采境界東部中間位置，外排土場(chǎng)位于喬二家溝和梨陽(yáng)坡村附近，因此，東露天煤礦拉溝位置應(yīng)選擇在外排土場(chǎng)附近，工作面南北向布置，分別在工作面南北兩側(cè)設(shè)置出入溝，通達(dá)外排土場(chǎng)。在東側(cè)的非工作幫南北兩側(cè)也布置兩個(gè)出入溝，北側(cè)的出入溝為帶式輸送機(jī)和自卸卡車出入溝，南側(cè)的出入溝保證采場(chǎng)和工業(yè)場(chǎng)地聯(lián)件，在確定開采程序時(shí)應(yīng)考慮盡量實(shí)現(xiàn)及早內(nèi)排，減少外排土場(chǎng)占地和剝離物外排運(yùn)距。4.2.2采區(qū)劃分及開采順序A=L×m×V×p×nμ(式4.1)V——年推進(jìn)速度，取250m/a;p——煤的密度，取1.49t/m3;7μ——原煤采出系數(shù)，依計(jì)算得0.95。L=A/(m×V×Ma×p)=2×10?/(33×250×1.4結(jié)合國(guó)內(nèi)露天礦山生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和管理水平，以及本設(shè)計(jì)選用的生產(chǎn)工藝，確定工作線平均長(zhǎng)度L=1700m。(2)采區(qū)劃分考慮的因素中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第20頁(yè)①各采區(qū)實(shí)行內(nèi)排壓幫開采，其相鄰的下一條區(qū)開采時(shí)壓幫部分需二次重復(fù)剝離。②為了減少條區(qū)間重復(fù)剝離和生產(chǎn)剝采比，采區(qū)間適當(dāng)留有煤柱。考慮4號(hào)煤煤質(zhì)較好，9、11號(hào)煤煤質(zhì)較差，各分區(qū)開采時(shí)以4號(hào)煤層為界，確保4號(hào)煤煤量不減少。④條區(qū)寬度盡量按照1700m劃分，寬度結(jié)合礦田的形狀可大于1700m。根據(jù)上述確立的依據(jù)，考慮到平朔東礦田尺寸及形狀、工程地質(zhì)條件、上一小節(jié)中選擇的開采工藝方案和采區(qū)間過(guò)渡接續(xù)等因素，現(xiàn)提出下面兩個(gè)方案。方案一：如圖4.1所示，沿傾向在礦田中部劃分出首采區(qū)，其余采區(qū)均為南北方向劃分，共劃分為五個(gè)采區(qū)，其中二采區(qū)在首采區(qū)北部西側(cè)、三采區(qū)在首采區(qū)北部東側(cè)，四采方案二：如圖4.2所示，將全礦田劃分為個(gè)四個(gè)采區(qū)，東北部沿走向劃分一個(gè)條區(qū)，表4.1采區(qū)劃分方案對(duì)比表方案優(yōu)缺點(diǎn)方案I方案Ⅱ優(yōu)點(diǎn)①首采區(qū)煤質(zhì)好；②勘探程度高；①首采區(qū)煤質(zhì)好；②比方案一少一個(gè)采區(qū)，減少一次轉(zhuǎn)③采區(qū)寬度約1.8km,相比一方案較為合理缺點(diǎn)①多了一個(gè)采區(qū)；②除首采區(qū)外，其他采區(qū)寬度過(guò)大約為2.2km,遠(yuǎn)大于1.7km的合理采取寬度。②南部勘探程度較低；圖4.1采區(qū)劃分及開采程序示意圖(方案一)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)將兩個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比分析如下：對(duì)于方案一：由于首采區(qū)劃在礦田中部，因此三、四采區(qū)間不能正常的采用扇形轉(zhuǎn)向等方式進(jìn)行過(guò)渡，必須重新拉溝1次，在整個(gè)采區(qū)接續(xù)過(guò)程中，共有3次轉(zhuǎn)向，其中1次90°轉(zhuǎn)向，2次180°轉(zhuǎn)向。對(duì)于方案二：由于各采區(qū)間可以較容易的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，可以不進(jìn)行重新拉溝。方案二也需要進(jìn)行3次轉(zhuǎn)向但是總的轉(zhuǎn)向角度小，1次45°轉(zhuǎn)向，1次180°轉(zhuǎn)向，1次90°轉(zhuǎn)向。并且由于采區(qū)三、采區(qū)間直接相連且工作線轉(zhuǎn)向角度小，轉(zhuǎn)向期間對(duì)生產(chǎn)影響較小。首先從技術(shù)上分析，兩個(gè)方案都可行。從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)分析，方案一首采區(qū)剝采比小，礦田生產(chǎn)初期剝離成本相對(duì)較低，其次，一、二采區(qū)的煤質(zhì)也較優(yōu)。經(jīng)濟(jì)效益好，初期經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較好。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，采區(qū)過(guò)寬，采區(qū)間過(guò)渡時(shí)間長(zhǎng)，且三四采區(qū)被首采區(qū)隔開，運(yùn)距加大。簡(jiǎn)言以概之，方案一初期經(jīng)濟(jì)效益好，而遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)效益欠佳。而對(duì)于方案二，初期效益與方案一相比并無(wú)太大差距，條區(qū)寬度較為合理，各采區(qū)過(guò)渡順暢，時(shí)間短，并且前三個(gè)采區(qū)剝采比小，相對(duì)可以降低成本，從收益的時(shí)間價(jià)值而言，結(jié)論：方案一前期效益佳，但不明顯。從礦區(qū)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，選擇方案二。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第23頁(yè)2.開采程序(1)開采順序在劃分采取確定的方案二基礎(chǔ)上確定各采區(qū)的開采順序。開采順序的確定主要考慮了各個(gè)采區(qū)開采的經(jīng)濟(jì)效益以及采區(qū)間過(guò)渡是否順暢兩方面。開采順序見圖4.2。由于首采區(qū)南部勘探程度低，因此確定在首采區(qū)的北部拉溝。拉溝工作線沿東西向布置，向南推進(jìn)，在首采區(qū)開采的后期，須經(jīng)90°扇形轉(zhuǎn)向，將工作線進(jìn)行調(diào)整直至進(jìn)入二采區(qū)后工作線東西向布置，向北推進(jìn)。在二采區(qū)開采后期，工作線經(jīng)90°扇形轉(zhuǎn)向進(jìn)入到三采區(qū)，工作線向北推進(jìn)，在推進(jìn)到三采區(qū)開采后期，經(jīng)90°轉(zhuǎn)向過(guò)渡進(jìn)入四采區(qū)，此時(shí)工作線調(diào)整為向東南推進(jìn)，同樣四采區(qū)開采末期，采用扇形轉(zhuǎn)向的方式進(jìn)入最后一個(gè)采區(qū)，工作線向南推進(jìn)，直至開采到終了位置。(2)條區(qū)間的接續(xù)與過(guò)渡過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生壓幫和重復(fù)剝離的問(wèn)題，采區(qū)間適當(dāng)留有煤柱，減少條區(qū)間重復(fù)剝離和生產(chǎn)剝采比。同時(shí)考慮4號(hào)煤煤質(zhì)較好，各分區(qū)開采時(shí)以4號(hào)煤層為界，確保4號(hào)煤煤量不減少。4.2.3、首采區(qū)拉溝方案初始拉溝位置選擇應(yīng)符合以下幾個(gè)要求：②覆蓋層較薄，剝采比??；④距外排土場(chǎng)和工業(yè)場(chǎng)地較近運(yùn)輸條件好；⑤盡量使溝道的服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，少動(dòng)遷。首采區(qū)為南北走向的長(zhǎng)條狀，因此可以從南部或北部進(jìn)行拉溝作業(yè)。首采區(qū)南部勘探程度較低，無(wú)法掌握地質(zhì)情況且煤層較薄，因此放棄該方案，選擇在首采區(qū)北部進(jìn)行開溝。由于首采區(qū)北部存在三角，情況特殊，可以采用沿北部首采區(qū)境界線開溝，垂直于北部境界線推進(jìn)，也可以在東西方向開溝，由北向南推進(jìn)(如圖4.2)。2.采區(qū)接續(xù)的過(guò)度方式采區(qū)接續(xù)的過(guò)度方式采用扇形推進(jìn)連續(xù)轉(zhuǎn)向方式，當(dāng)I采區(qū)推進(jìn)至某一階段時(shí)內(nèi)側(cè)停轉(zhuǎn)向方式如圖4.3所示。該過(guò)渡方式轉(zhuǎn)向期間剝離物仍可實(shí)現(xiàn)雙環(huán)運(yùn)輸，對(duì)于采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)穆短斓V，轉(zhuǎn)向期間輸送機(jī)頭可固定不動(dòng)，帶式輸送機(jī)移設(shè)容易，系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)圖4.3采區(qū)過(guò)渡扇形推進(jìn)示意圖中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第25頁(yè)排棄作業(yè)以及輔助作業(yè)要求。本節(jié)將進(jìn)行詳細(xì)的分析論述，確定最終設(shè)備的型號(hào)、規(guī)格及①設(shè)備選型最好與礦區(qū)內(nèi)其他礦的設(shè)備型號(hào)規(guī)格一致，這樣可以使設(shè)備的維修及管④選擇設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到礦山的開采開采參數(shù)，使設(shè)備滿足礦山開采實(shí)際需求，并且(1)剝離鉆機(jī)的選型東露天的巖層大部分屬于中硬巖層，選擇的鉆機(jī)應(yīng)當(dāng)能夠在硬巖中使用。結(jié)合平朔礦區(qū)鉆機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)牙輪鉆機(jī)質(zhì)量可靠，價(jià)格較國(guó)外低廉。因此本次設(shè)計(jì)推薦使用孔(2)采煤鉆機(jī)的選型東露天礦田的煤質(zhì)較硬且局部地區(qū)煤層厚度大于15m,因此要求所選鉆機(jī)最大鉆深應(yīng)4.3.2單斗挖掘機(jī)結(jié)合本礦區(qū)巖層較硬的實(shí)際和相鄰礦區(qū)挖掘機(jī)的使用情況，出于維護(hù)及管理方便的角度，暫不考慮液壓挖掘機(jī)。設(shè)計(jì)推薦的單斗機(jī)械挖掘機(jī)主要有55m3的P&H4100XPB(55.8m3)和BE495HR(55.6m3)以及35m3級(jí)的P&H2800XPC(35.7m3)等，其主要技術(shù)參數(shù)見表本設(shè)計(jì)綜合考慮采掘設(shè)備的主流產(chǎn)品，以及本礦田產(chǎn)量的產(chǎn)量規(guī)模等因素，推薦選用目前世界上主流的55m3級(jí)的單斗挖掘機(jī)作為剝離設(shè)備，參考型號(hào)：P&H4100XPB、依據(jù)本礦生產(chǎn)規(guī)模大，三個(gè)主要可采煤層厚度不一，煤層中夾矸厚度大的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)推薦采煤選用斗容為35m3級(jí)的機(jī)械挖掘機(jī)。參考型號(hào)為WK-35、P&H2800XPB。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第26頁(yè)(1)剝離自卸卡車出于設(shè)備匹配的目的，目前可以與55m3級(jí)的單斗挖掘機(jī)匹配的大型自卸卡車級(jí)自卸卡車、300t級(jí)自卸卡車、360t級(jí)自卸卡車，根據(jù)設(shè)備匹配理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用可知，目前300t級(jí)和360t級(jí)自卸卡車能夠與55m3級(jí)電鏟較好地匹配，其中300t級(jí)別的自卸卡車在市場(chǎng)的分額也較大，產(chǎn)品較為成熟(參數(shù)見表4.4)。根據(jù)相鄰礦區(qū)設(shè)備的實(shí)際使用情況，設(shè)備的可靠性，維護(hù)條件，設(shè)計(jì)推薦300t級(jí)卡表4.5930E-3技術(shù)參數(shù)表序號(hào)1標(biāo)稱載重t2t3最大總重t4m5m6m7驅(qū)動(dòng)方式(2)采煤自卸卡車與采煤挖掘機(jī)較優(yōu)匹配的是200t級(jí)自卸卡車。根據(jù)目前使用卡車可靠性、維修條件考慮，設(shè)計(jì)推薦采用在平朔礦區(qū)使用效果較好的電動(dòng)輪卡車。參考型號(hào)為730E。MMD的產(chǎn)品，確定能力及規(guī)格。,具體采用何種設(shè)備型號(hào)及供貨廠家待企業(yè)招標(biāo)確定。選用移動(dòng)破碎站的額定生產(chǎn)能力為5600Lm3/h。受料斗容積：130m3卸料帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度：36m卸料帶式輸送機(jī)帶寬：2200mm中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第27頁(yè)最大走行縱度：1:10最大作業(yè)橫坡：1:20設(shè)計(jì)結(jié)合本礦3個(gè)主采煤層開采的特點(diǎn)，考慮到東露天煤礦的煤質(zhì)特點(diǎn)以及配煤的需要，經(jīng)綜合比較確定選擇兩臺(tái)3000t/h的它移式破碎站。本設(shè)計(jì)擬定采用MMD1000,生產(chǎn)廠家為英國(guó)MMD公司，產(chǎn)品類型為雙輥式破碎機(jī)。進(jìn)料斗容積：≥150m3;站體卸車平臺(tái)高度小于5m;卸車臺(tái)位：1個(gè)最大組合部件重量≤300t為了配合剝離工作面帶式輸送機(jī)兩采一移以及開缺口的需要，在移動(dòng)式破碎站和工作面帶式輸送機(jī)之間根據(jù)需要，配備剝離轉(zhuǎn)載機(jī)，參考型號(hào)BRs1800/(32+35)-18。根據(jù)初步設(shè)計(jì)推薦的剝離半連續(xù)工藝作業(yè)程序，在開采主臺(tái)階第一個(gè)采幅時(shí)，不需要離半連續(xù)工藝系統(tǒng)在不考慮端部困難部位時(shí)使用轉(zhuǎn)載機(jī)的概率為83.3%～86.6%,轉(zhuǎn)載機(jī)的為了配合4號(hào)煤層上部剝離物采用剝離半連續(xù)工藝，考慮排土機(jī)向上向下排土要求，選用結(jié)構(gòu)先進(jìn)、行走方便轉(zhuǎn)彎半徑小的緊湊型排土機(jī)。該排土機(jī)理論能力6000Lm3/h,參考型號(hào)：ARS1800/(30+45)×18,供電電壓6000V。(具體參數(shù)見表4.8)推土機(jī)用于平整排土場(chǎng)、路面、移設(shè)及拖拽設(shè)備等輔助工作。排土場(chǎng)采用2臺(tái)履帶推表4.7中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)參數(shù)表第28頁(yè)1234受料臂長(zhǎng)度m5卸料臂長(zhǎng)度m6最大受料高度m7最小受料高度m8最大卸料高度m9最小卸料高度m上部回轉(zhuǎn)角度度走行坡度工作坡度最大容許橫坡行走速度7設(shè)備工作重量t對(duì)地比壓表4.8排土機(jī)的技術(shù)參數(shù)表序號(hào)1234受料臂長(zhǎng)度m5排料臂長(zhǎng)度m6受料臂最大回轉(zhuǎn)角度度7最大上排高度m8排料臂回轉(zhuǎn)角度度9走行坡度工作坡度最大容許橫坡行走速度7設(shè)備工作重量t對(duì)地比壓中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第29頁(yè)為了配合半連續(xù)開采工藝的帶式輸送機(jī)的移設(shè)，設(shè)計(jì)推薦采用2臺(tái)320HP履帶移設(shè)機(jī)完成帶式輸送機(jī)的移設(shè)任務(wù)。對(duì)采用綜合工藝的東露天煤礦來(lái)說(shuō)，每年仍有部分道路需要建設(shè)、維修和保養(yǎng)，筑路用推土機(jī)選用2臺(tái)輪胎式推土機(jī)，功率為330kW。為了配合排土機(jī)作業(yè)，選用2臺(tái)330kW輪胎式推土機(jī)進(jìn)行輔助作業(yè)。推土機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表4.9表4.9推土機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表技術(shù)參數(shù)860HP推土機(jī)330KW推土機(jī)320HP推土機(jī)推土機(jī)功率走行方式履帶式輪胎式履帶式外型尺寸：長(zhǎng)×寬×高自重(kg)最小轉(zhuǎn)彎半徑爬坡能力發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)小松SDA12V140發(fā)動(dòng)機(jī)型式直列，水冷，四沖程，頂閥直噴，65°V型配置，水冷，四沖程，頂閥直噴，渦輪增壓中冷柴油機(jī)增壓中冷四沖程鏟刀型號(hào)容量半U(xiǎn)形27.2m3半U(xiǎn)11.7M3驅(qū)動(dòng)輪無(wú)載有載發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)功率(kW)碾壓寬度(mm0速度(km/h)1224344.3.9其他設(shè)備見表4.10其他礦用設(shè)備見表4.10表4.10中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)備注1前裝機(jī)斗容17m3輔助采煤2銨油炸藥車載重15t3乳化炸藥車載重15t4炮孔填塞機(jī)功率41kW5灑水車載重80t6靜力式壓路機(jī)7震動(dòng)式壓路機(jī)8平路機(jī)9爆破材料車移動(dòng)式液壓碎石機(jī)二次破碎電纜車中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第31頁(yè)東露天煤礦采用綜合開采工藝，其上部的松散層大部分采用外包的方式完成，少部分采用單斗卡車工藝完成；松散層以下到4號(hào)煤之上的基巖，幾乎全部采用半連續(xù)工藝完成，4號(hào)煤層以下的剝離物全部采用單斗卡車工藝完成，各主要可采煤層采用半連續(xù)工藝完成，各工藝的開采參數(shù)不同。在所有的設(shè)計(jì)參數(shù)中，臺(tái)階高度的劃分是最為基礎(chǔ)的也是參數(shù)設(shè)計(jì)中重要的一部分。它直接影響甚至決定了后續(xù)的參數(shù)設(shè)計(jì)。影響臺(tái)階高度化分的因素有很多，主要有煤巖層厚度及賦存條件，穿孔及采掘設(shè)備的規(guī)格，開采工藝的選擇等。具體臺(tái)階劃分見表4.1。表4.11臺(tái)階高度劃分地層臺(tái)階分層方式要求劃分高度(m)黃土層水平分層不能過(guò)高，防止雨季發(fā)生滑塌4#以上基巖水平分層半連續(xù)，組合臺(tái)階4#煤傾斜分層厚度大于15m時(shí)，大于15m的部分劃分為一個(gè)臺(tái)階4#,9#之間巖層傾斜分層9#煤傾斜分層要求同4#煤9#,11#煤之間夾層傾斜分層混合為一個(gè)臺(tái)階，混爆傾斜分層2.臺(tái)階坡面角α工作幫松散層臺(tái)階坡面角為60°,巖石臺(tái)階坡面角為65°,煤臺(tái)階坡面角為65°。3.采掘帶寬度采掘帶寬度是按式4.3確定：P&H2800XPB挖掘機(jī)的Rwp=15.85m,則A=15.85～26.94m;P&H4100XPB挖掘機(jī)的Rwp=16.94m,則A=16.94～28.80m。對(duì)于剝離半連續(xù)工藝，其采掘帶寬度一方面影響了工作面膠帶機(jī)年移設(shè)次數(shù)，另一方面影響了工作幫的幫坡角，因此采掘帶寬度的確定應(yīng)使這兩方面整體達(dá)到最優(yōu)。此外采掘帶越寬，轉(zhuǎn)載設(shè)備線性尺寸就越大，從而使得投資費(fèi)用增加。考慮到上述因素的影響，確定剝離半連續(xù)工藝采用的采掘帶寬度為40m。對(duì)于剝離間斷工藝采掘帶寬度定為30m。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)最小工作平盤寬度按式4.6確定：(式4.6)C--工作線汽車路邊到爆堆坡底的距離，取4m;E--道路外側(cè)到下一臺(tái)階坡頂線的安全距離，取4m。經(jīng)計(jì)算B=60m(1)半連續(xù)工藝最小工作平盤寬度半連續(xù)系統(tǒng)主臺(tái)階最小平盤寬度為80m,下分臺(tái)階最小平盤寬度為80m。為增加系統(tǒng)的可靠性，每套系統(tǒng)之間均留有一個(gè)富余采掘帶寬度40m。表4.12單斗卡車工藝工作平盤寬度剝離采煤?jiǎn)味房ㄜ嚬に囇b車作業(yè)90m非裝車作業(yè)50m5.爆堆寬度b爆堆做一爆一采，爆堆寬度b按式4.4確定：計(jì)取爆堆寬度31m。為保證爆堆寬度適應(yīng)采掘的要求，用以下關(guān)系反算采掘帶寬度A:(式4.5)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第33頁(yè)ξ—-爆堆形狀系數(shù)，不太堅(jiān)硬的礦巖爆堆呈梯形，取1;H——臺(tái)階高度，15m。經(jīng)計(jì)算A=20.26m,因?yàn)?5.85m<A*<26.945m,說(shuō)明一爆一采滿足設(shè)計(jì)要求。5.幫坡角(1)端幫幫坡角端幫幫坡角均為35°左右。(2)工作幫坡角由上述參數(shù)確定，東露天礦正常生產(chǎn)時(shí)，工作幫坡角在10°左右。最大工作幫坡角最大工作幫坡角是維持正常生產(chǎn)所能達(dá)到的最大幫坡角，如圖4.7。工作幫坡角是工作幫形態(tài)的集中體現(xiàn)，能夠直接影響到露天礦的經(jīng)濟(jì)效益。較緩的工作幫坡角將會(huì)增加剝離量，即超前剝離，導(dǎo)致超前剝離階段的剝采比加大，投資和初期成本增大，從而惡化經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)臺(tái)階高度、平盤寬度和臺(tái)階坡面角相等時(shí)，工作幫坡角按式4.7計(jì)算。(式4.7)式中：H--臺(tái)階高度，為15m;B——最小工作平盤寬度，為60m;α—-臺(tái)階坡面角，為65°。計(jì)算得β=12.62°臺(tái)階參數(shù)見表4.13:臺(tái)階參數(shù)表臺(tái)階要素單位數(shù)值臺(tái)階高度m臺(tái)階坡面角o最大工作幫坡角0采掘帶寬度m爆堆寬度m最小工作平盤寬度m4.4.2工作面配線及運(yùn)輸方式第34頁(yè)工作面配線及運(yùn)輸方式直接影響了電鏟和卡車的效率，合理的配線及運(yùn)輸方式應(yīng)該使電鏟和卡車的整體效率最優(yōu)。通常汽車運(yùn)輸有回返式，行車旁裝車，折返式三種方式。其因此本設(shè)計(jì)采用工作面回返式裝車的方案，該方案配線及運(yùn)輸方式見圖4.8。圖4.8工作面回返式裝車示意圖(1)穿孔方式和爆破方法巖層的穿孔設(shè)備采用孔徑為250mm的牙輪鉆機(jī)，煤層的穿孔設(shè)備采用孔徑為150mm由于穿鑿傾斜孔時(shí)鉆機(jī)效率低，裝藥及充填傾斜炮孔麻煩，本設(shè)計(jì)采用垂直炮孔。根2號(hào)巖石炸藥為起爆藥，對(duì)于含水炮孔則采用乳化炸藥，采用炸藥混裝車運(yùn)送炸藥和裝藥、(2)起爆方法和起爆順序炮孔行間采用毫秒微差起爆。設(shè)計(jì)的起爆順序?yàn)槲⒉钚鼻衅鸨暾谋瞥绦蛞妶D4.9。圖4.9微差斜切起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(3)爆破參數(shù)①底盤抵抗線Wp對(duì)應(yīng)的巖石W?=(6.125～11.025)m;煤層Wo=(3.625～6.625)m。要滿足穿孔設(shè)備的安全作業(yè)，底盤抵抗線應(yīng)滿足式4.9:(式4.8)(式4.9)式中：H--臺(tái)階高度，取15m;C—-前排炮孔中心位置到穿爆臺(tái)階的臺(tái)階坡頂線的安全距離，取2m;6—-穿爆作業(yè)的炮孔的傾角，為簡(jiǎn)化作業(yè)本次設(shè)計(jì)取90°。a=m·Wp(式4.10)一般在0.8～1.2之間，本設(shè)計(jì)巖石臺(tái)階取1,煤臺(tái)階取0.9。b=(0.8～0.9)W,(式4.11)經(jīng)計(jì)算b=(0.8～0.9)×9=(7.2～8.1)m。本設(shè)計(jì)取排距為8m。④超深h⑤炸藥單位藥耗q炸藥單位藥耗q為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，本次設(shè)計(jì)參考相似露天礦生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)取qy=0⑥單孔裝藥量QQ=q·H·Wp·a(式4.13)計(jì)算得：巖石臺(tái)階Q=520.02kg;煤臺(tái)階Q=226.8kg。⑦裝藥高度Lc中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第36頁(yè)(式4.14)計(jì)算得：巖石臺(tái)階Lc=10.6m;煤臺(tái)階Lc=12.83m。⑧充填長(zhǎng)度Ls=(20～25)d(式4.15)式中鉆孔直徑d巖層取0.245m,煤層取0.145m.經(jīng)計(jì)算巖石臺(tái)階炮孔充填6m,煤層臺(tái)階炮孔充填長(zhǎng)度為3.6m。充填長(zhǎng)度根據(jù)Lc=H+h-Ls穿爆參數(shù)如表4.14:調(diào)整。采煤臺(tái)階1臺(tái)階高度(h)m15(暫取)2臺(tái)階坡面角03采掘帶寬度m4邊眼距(cm225底盤抵抗線m9967炮孔直徑孔距(a)m988排距(b)m889超深(m)m孔深(H)m綜合炸藥單耗裝藥密度每孔裝藥量鉆孔裝藥高度m充填長(zhǎng)度m6每米鉆孔爆破量每孔爆破量掘溝通常是為了延深出一個(gè)新的開采水平或者是修建運(yùn)輸系統(tǒng)的斜坡道。掘溝工程主要包括出入溝和開段溝。出入溝是為開拓運(yùn)輸系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)地表與采場(chǎng)以及各個(gè)水平之間互相連通，開段溝是為建立新水平初始工作線而挖掘的溝道。本礦設(shè)計(jì)采用半連續(xù)工藝，可采用單斗挖掘機(jī)—卡車工藝掘溝，可采用平裝車一次掘中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第37頁(yè)4.5.1溝道幾何尺寸(1)溝底寬首先，出入溝底寬應(yīng)滿足自身掘溝作業(yè)的要求，此外應(yīng)滿足開拓運(yùn)輸系統(tǒng)道路寬度的要求以及留足空間布置相關(guān)設(shè)施，若有推幫作業(yè)的要求，溝底寬度也應(yīng)滿足推幫的要求寬開段溝的溝底寬除了滿足本身掘溝作業(yè)要求寬度外，還需①布置開拓運(yùn)輸系統(tǒng)道路以及相關(guān)設(shè)施的溝底寬度(如圖4.11):b-雙車道路寬，■;C一道路外側(cè)到臺(tái)階坡底線的安全距離，■②推幫作業(yè)要求的溝底寬爆堆旁應(yīng)保留一定的道路寬度，如圖4.12所示。溝底寬按照公式4.16計(jì)算(式4.16)bwn=2R?-2h,cota+2e,m(式4.17)b.汽車運(yùn)輸溝底寬度(按調(diào)車要求):汽車運(yùn)輸掘溝時(shí)的調(diào)車方式主要有回返式、折返式和壁槽式調(diào)車，分別見圖4.13(a)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第38頁(yè)方式存在工程量大的缺點(diǎn)，從而影響掘溝進(jìn)度，降低掘溝效率。該方式要求壁槽之間距離50～60m,入換時(shí)間長(zhǎng)，影響鏟、車效率。而采用折返式調(diào)車方式時(shí)，不僅汽車及電鏟的等待時(shí)間減少、作業(yè)效率提高，而且溝道工程量相對(duì)減少。所以本次設(shè)計(jì)推薦折返式(b)折返式調(diào)車(c)壁槽式調(diào)車圖4.13汽車運(yùn)輸溝調(diào)車方式示意圖bwn=R+(B+L)/2+2e,m(式4.18)徑為12.2m,Rin=14.64m;根據(jù)①、②、③限制條件，取其中最大值，故本設(shè)計(jì)選定溝底寬為27m。一般按照臺(tái)階高度來(lái)設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)取15m。①溝道縱坡i溝道縱坡i取決于運(yùn)輸設(shè)備，掘溝工程中中選擇汽車運(yùn)輸，這里取i=8%。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)②出入溝水平長(zhǎng)度L出入溝水平長(zhǎng)度L為：(式4.19)i——出入溝的坡度，等于垂直距離比上水平距離，本設(shè)計(jì)卡車運(yùn)輸?shù)缆啡?%。③開段溝長(zhǎng)度L?一般情況下，取工作線長(zhǎng)度(本水平正常生產(chǎn)時(shí)的工作線長(zhǎng)度)作為L(zhǎng)?。第一采區(qū)地表第一水平為1800m左右。④溝道坡面角溝道的坡面角與所在臺(tái)階的幫坡角一致。溝道的幾何尺寸見表4.15。4.5.2溝道工程量計(jì)算(1)開段溝工程量V=(bmin+hcota)h·L,m3(式4.20)h——開段溝高度，15m;L——開段溝長(zhǎng)度，取1500m。溝道要素單位數(shù)值溝底寬m溝道坡面角Q溝深m溝道縱坡出入溝水平長(zhǎng)度m開段溝長(zhǎng)度m(2)出入溝工程量(式4.21)(式4.21)式中：i為出入溝縱向坡度，其余符號(hào)同式4.20。4.5.3擴(kuò)幫工程量的計(jì)算(1)擴(kuò)幫寬度的確定(如圖4.14所示)。B=Bm+b+h(cota+cotθ),m(式4.22)α——工作幫坡面角，取為659;bmin——擴(kuò)幫所需的最小寬度，取27m。(2)擴(kuò)幫工程量V=B·L·h,m(式4.23)4.5.4礦山工程延深程序在開采初期，不光需要在水平方向推幫，還需要在垂直方向上延深，以建立新的工作面，本設(shè)計(jì)中采用移動(dòng)坑線開拓。延深一個(gè)臺(tái)階的新水平開拓準(zhǔn)備程序?yàn)椋?1)開挖出入溝，滿足限坡、臺(tái)階高度及設(shè)備作業(yè)要求；(2)根據(jù)工作線長(zhǎng)度進(jìn)行掘溝作業(yè)；(4)開挖下水平的出入溝和開段溝，非工作幫一側(cè)與上水平坡底線之間保持平臺(tái)寬帶要求或運(yùn)輸?shù)缆穼挾纫螅ぷ鲙鸵粋?cè)與上水平坡底線之間保持最小工作平盤寬度要求。圖4.15為移動(dòng)坑線開拓時(shí)的新水平開拓準(zhǔn)備程序示意圖：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第41頁(yè)(a)挖掘出入溝以及第一個(gè)水平的開段溝(c)繼續(xù)推幫使新的工作面形成圖4.15新水平延深開拓示意圖(移動(dòng)坑線)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第42頁(yè)5開拓系統(tǒng)開拓系統(tǒng)是露天礦設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，開拓系統(tǒng)中坑線的布置往往與運(yùn)輸干線系統(tǒng)是一致的，因而又稱為開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。開拓系統(tǒng)是為了實(shí)現(xiàn)物料流從采場(chǎng)運(yùn)輸至排土場(chǎng)及地表的溝道系統(tǒng)。開拓運(yùn)輸系統(tǒng)的布置受到采場(chǎng)，排土場(chǎng)及工業(yè)廣場(chǎng)的空間關(guān)系的影響。此外還與開采程序，所選擇的生產(chǎn)工藝等有關(guān)。露天礦開拓系統(tǒng)的布置應(yīng)當(dāng)考慮上述影響因素，使露天礦整體的效益最因?yàn)殚_拓方案牽扯到露天礦的方方面面，因此確定開拓系統(tǒng)方案后，不宜經(jīng)常變動(dòng)。(1)開拓系統(tǒng)的作用建立溝道系統(tǒng)，形成一個(gè)完整暢通的運(yùn)輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料從采場(chǎng)運(yùn)輸至排土場(chǎng)或是地(2)影響開拓方式的主要因素②開采技術(shù)條件：包括露天開采境界尺寸、生產(chǎn)規(guī)模、工藝設(shè)備類型、開采程序、③經(jīng)濟(jì)因素：包括國(guó)家礦山建設(shè)的方針、政策，建設(shè)的速度，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用及供應(yīng)(3)開拓系統(tǒng)方案選擇原則②盡量避免礦巖物料流的交叉，同時(shí)又能夠使各個(gè)水平之間聯(lián)絡(luò)方便；④開拓系統(tǒng)方案不應(yīng)是生產(chǎn)剝采比有較大的波動(dòng)。5.1.2開拓系統(tǒng)方案平朔東露天礦剝離采用半連續(xù)、單斗卡車的綜合工藝，采煤采用間斷工藝。在首采區(qū)圖5.2工作幫移動(dòng)坑線開拓圖5.3端幫半固定坑線開拓中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第44頁(yè)結(jié)合本區(qū)的煤巖的賦存條件、排土場(chǎng)及工業(yè)廣場(chǎng)的位置及周圍的地形等因素，同時(shí)考5.1.3開拓方式優(yōu)缺點(diǎn)①非工作幫幫坡角變緩，增加了基建剝離量，從而使投資成本增加；⑤礦巖的平均運(yùn)距比方案I的短。②工作幫存在三角臺(tái)階，降低電鏟效率。(4)聯(lián)合開拓(端幫半固定坑線和工作幫移動(dòng)坑線)中國(guó)礦求大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)蕊45真②端幫布置坑線增加了對(duì)端幫穩(wěn)定性的要求；③工作幫存在三角臺(tái)階，降低了電鏟平朔東露大礦采場(chǎng)，外排土場(chǎng)以及工業(yè)廣場(chǎng)的空間關(guān)系如圖5.5由于東露天礦煤層埋藏比較深，在端幫設(shè)置坑線會(huì)導(dǎo)致端幫變緩、增加利高量，直接增加了成本。相比較于端幫，工作幫和非工作幫設(shè)置坑線雖然會(huì)降低采掘設(shè)備、穿孔設(shè)備的效率，但其工作量相對(duì)較小，并且剝離量基本不增加或不明顯。此外，端替為了不使幫坡角變得太緩，隔一個(gè)保安平臺(tái)設(shè)置一條道路，因此需要在端幫走不最的水平在工作面設(shè)置斜坡道，進(jìn)入端幫楊通的水平。因此確定工作幫必須設(shè)置坑線，端幫不設(shè)置坑線?；ㄆ?未實(shí)現(xiàn)內(nèi)排):在非工作幫，延深形成的端幫因?yàn)槌跗跊]有內(nèi)排的影響可以設(shè)置固定坑線。道路條件好，其距離排土場(chǎng)近，減少排棄運(yùn)距。因此。初期采用非工作幫因定坑線和工作幫移動(dòng)坑線相結(jié)合的方案。(如圖5.6)基建期(部分內(nèi)排》:部分內(nèi)排使前期在非工作幫設(shè)置的固定坑線被掩埋，此時(shí)可以在排土場(chǎng)上設(shè)置坑線與原有的未被掩理的固定坑線黃通，直至內(nèi)排土場(chǎng)移動(dòng)坑線完全取代原有的非工作幫固定坑線，(如圖5.7)完全內(nèi)排時(shí)期：此時(shí)內(nèi)排土場(chǎng)的移動(dòng)坑線完全取代了初期的固定坑線，工作幫仍設(shè)置移動(dòng)坑線用于端幫不通的水平的卡車膽坡一個(gè)臺(tái)階進(jìn)入編幫及內(nèi)排土場(chǎng)。(如圖5,8)中國(guó)礦求大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第46真在上部剝高半連續(xù)投入使用以后由于破壞了排十場(chǎng)上運(yùn)煤卡車的通道，因此改為端幫半固定坑線與工作面移動(dòng)坑線相結(jié)合的方案。為了減輕端幫壓煤或者剝離量增加的情況。只在端新上部半同定坑線，運(yùn)煤卡車先道過(guò)工作幫爬坡再進(jìn)入端替坑線。圖5.6基建期(末實(shí)現(xiàn)內(nèi)排)坑線系統(tǒng)布置示意圈中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)毫47丸在上部剝離半連續(xù)投入使用以后由于破壞了排土場(chǎng)上運(yùn)煤卡車的通道，因此改為端幫半固定坑線與工作面移動(dòng)坑線相結(jié)合的方案。為了減輕端幫壓煤或者剝高量增加的情只在端幫上部半固定坑線，運(yùn)煤卡車先通過(guò)工作幫爬坡再進(jìn)入瑞替坑線。根據(jù)平朔東露天礦的地質(zhì)賦存條件，設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝、開采程序及外排土場(chǎng)與采掘場(chǎng)之間的空間相對(duì)位置，設(shè)計(jì)選擇首采區(qū)出入溝位置主(1)考慮首采區(qū)出入溝為后期生產(chǎn)服務(wù)的可能性以及從前期向后期過(guò)渡的合理性：(2)盡量避免各溝口之間，以及系統(tǒng)之間的相互丁擾；(3)考慮排土場(chǎng)容量的限制；(4)考慮運(yùn)煤最合理的通道，綜合以上因素，對(duì)首采區(qū)出入溝位置提出了以下一種方案：(1)方案I:工作幫單出入溝，(2)方案Ⅱ:非工作幫單出入溝.(3)方案Ⅲ:非工作幫、東端塘各一出入溝方案。5.2.2出入溝位置方案比選(1)方案I:工作幫單出入溝中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)毫48丸②運(yùn)煤距離加大(3)方案Ⅲ:非工作幫、端幫各一出入溝中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014幅本程生學(xué)業(yè)設(shè)計(jì)第49真5.3開拓坑道定線(5)綜合經(jīng)濟(jì)效果好。(1)東露天運(yùn)輸方式(2)東露天運(yùn)輸系統(tǒng)②原煤6.1.2礦山運(yùn)輸?shù)缆发劭ㄜ囘\(yùn)輸?shù)缆返目v坡不超過(guò)10%:D=nA+(n-DX+2Y(式6.1)A——卡車的寬度(取外部輪席最寬處》,為8.7m;D=nA+(n-)X+2Y=2×8,7+3+2×2=24.4m,取整為D-25m。③路基寬度：取為30m;⑥最小停車視距30m,最小會(huì)車視距60m;(2)膠帶道路和道路修筑技術(shù)參數(shù)在礦建初期，剝離與采礦全部采用間斷工藝卡車運(yùn)輸。生產(chǎn)后期4#煤以上基巖布置兩①膠帶機(jī)道：膠帶最小間距：5m,機(jī)道坡度；1:4.3。②膠帶維修道路；路基的設(shè)計(jì)寬度為5m,路面的設(shè)計(jì)寬度為3.5m.(3)路而結(jié)構(gòu)對(duì)于巖層，由于東露天礦巖石為中硬巖石，可以不設(shè)路基：但對(duì)于黃土層，需要設(shè)置路基。其路而結(jié)構(gòu)見圖6.1.表6.1支線及短切剝高下線11111國(guó)層1.區(qū)度單位，cm6.1.3行車密度和通過(guò)能力(1)道路通行主要4輛通過(guò)能力指的是在保證安全作業(yè)的前提下，道路所能承受的最大車流通過(guò)能功率(kW)數(shù)量(臺(tái))制計(jì)算作業(yè)時(shí)間(h/臺(tái)·a)224222l922113242K——卡車運(yùn)營(yíng)不均衡系數(shù)，與電鏟有關(guān)，取0.6;S,——卡車停車視距，取30m;(式6.3)能力要求。外排610.7Mm2。北排十場(chǎng)占地面積1.64km2,容量109,63Mm3,達(dá)產(chǎn)時(shí)已完全排棄，使6.2.2排十方式第54頁(yè)第54頁(yè)6.2.3排土場(chǎng)排棄參數(shù)(1)汽車——推土機(jī)排土參數(shù)最小排土平盤寬度組成示意圖見圖6.5.排土平盤的寬度式中：A——汽車排土作業(yè)平盤寬度，m:C——防止?jié)L石安全距離，取21m:F——卡車后橋中心至排十作業(yè)臺(tái)階坡頂線距離，設(shè)計(jì)取2m。(2)帶式輸送機(jī)——排土機(jī)排土排土機(jī)卸料臂的長(zhǎng)度。排弁不同的土巖時(shí)，考慮排土臺(tái)階穩(wěn)定和設(shè)備作業(yè)安全，下排臺(tái)階高度經(jīng)驗(yàn)取值如表6.4所示。當(dāng)所排土巖不夠穩(wěn)定時(shí)，卸載中心線應(yīng)位于臺(tái)階坡底線之外，下排分臺(tái)階高度尚受卸裁臂水平投影長(zhǎng)度限制，如圖6.6所示，即中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2014幅本程生畢業(yè)設(shè)計(jì)蕊55真類別臺(tái)階高度mmm臺(tái)險(xiǎn)坡而角a最終昆坡角扦棄物類別計(jì)算得h=30.1m,取h=30m,式中：H——排土機(jī)卸載高度，取20m;(式6(式6.7)一般為15～20m,取17m。b?=R,(1+sing)-h,cot按式6,9計(jì)算：(式6.9)上排臺(tái)階高度下排臺(tái)階高度上排排上帶寬度下排排土帶寬度工作平鹽窗度臺(tái)階我面角mmmmm7生產(chǎn)能力7.1.1礦山的工作制度年工作天數(shù)：330d;口工作班數(shù)：采煤3班，剝離3班：班工作小時(shí)數(shù)：8h.7.1.2主要設(shè)備的工作制度主要設(shè)備天3班，檢修月次，大修3a次.7.2.1礦巖量計(jì)算為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，工作線平行推進(jìn)，延深到一定程度后按工作線每推進(jìn)300m計(jì)算礦巖量。③臺(tái)階高度15m;④最小工作平盤寬度70m;開段溝寬度30m;⑦煤容重：1.49vm3;⑤回采率95%。表7.1運(yùn)深及推臺(tái)階水平345689)7.510累計(jì)臺(tái)階水平母(力巖(力(萬(wàn)公(萬(wàn)巖(力巖(力巖(力雄(力巖(力巖(力公(萬(wàn)6405累計(jì)774800186臺(tái)階水平(萬(wàn)(萬(wàn)巖(力巖《力(萬(wàn)去(力#(力巖(力t巖(力65399累計(jì)088$0890臺(tái)階水平僻(力巖(力巖(力(萬(wàn)巖(力(方250累計(jì)2094538臺(tái)階水平累計(jì)礦(萬(wàn)m3)巖(萬(wàn)m3}礦(萬(wàn)n3)巖(萬(wàn)m3)7.2.2生產(chǎn)剝采比均衡均衡生產(chǎn)剝采比均衡后的剝采曲線如圖7.1所示，生產(chǎn)初期不作均街，按自然生產(chǎn)剝采比進(jìn)行生產(chǎn)；均衡后第一期剝采比為n,=4.23m2/t,服務(wù)年限為8.85a;均衡后第二期剝采比為n,=5.14m2/t,服務(wù)年限為9.02a:均衡后第三期剝采比為n.=4.04m2/t,服務(wù)年限5.33a。表7.2時(shí)期巖(Mm3)a生產(chǎn)初期中國(guó)礦業(yè)人學(xué)2014星本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第64頁(yè)7.3.1年產(chǎn)量的確定本設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)原煤20.0Mt7.3.2日、班生產(chǎn)能力根據(jù)已確定的年產(chǎn)量及工作制度，計(jì)算出對(duì)應(yīng)各期均衡刺采比的年、口、班礦巖生產(chǎn)能力，見表7.3。表7.3口班產(chǎn)量表到離總量(Mm)劑離總量(m)制離總量(m)出山期7.3.3首采區(qū)服務(wù)年限平朔東露天礦一采區(qū)境界內(nèi)可采儲(chǔ)量為541.09Mt,儲(chǔ)量備用系數(shù)按11計(jì)，首采區(qū)服務(wù)年限為24.59a。7.3.4采據(jù)進(jìn)度計(jì)劃編制根據(jù)平朔東露天礦采掘進(jìn)度讓劃編制依據(jù)及原則，編制從礦建開始至達(dá)產(chǎn)三年的采掘進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)度計(jì)劃編制結(jié)果見表7.4。具體開采進(jìn)度計(jì)劃見平期東露大礦開采進(jìn)度計(jì)劃時(shí)期3a(投產(chǎn))5a(達(dá)采煤量(萬(wàn)t)0刺采比(m3)8.1設(shè)備數(shù)量計(jì)算表8.1帖機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)聾表煤1鉆機(jī)型號(hào)(參考)23d4日工作斑數(shù)班335h666%7年比穿孔時(shí)問(wèn)h8955臺(tái)年生產(chǎn)能力(2)鉆機(jī)數(shù)量計(jì)算E=55m3,T=8h,ty=38s,K=0.90V130,k;=0.7,9=0.7,m=990,E-35m3,T-8h,t?-38,K=0.95/1.35,k-0.60,1-0.7,m-990,(式8.4)班班(式8.6)總剝離量扣除兩套半連續(xù)的剝離量2923萬(wàn)m3,(1)采煤半固定式破碎站為保證系統(tǒng)的安全可靠性，充分發(fā)揮采煤挖據(jù)機(jī)的能力，結(jié)合本3個(gè)煤層開采的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)推薦破碎站為2座，每座處理能力為Q-2500th。移動(dòng)破碎站的額定生產(chǎn)能力為5600Lm3h。共計(jì)2臺(tái)，負(fù)責(zé)4#以上4個(gè)水平年2923中國(guó)替業(yè)人學(xué)2014毫本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第09頁(yè)理論能力齒寬條2228.1.7排土機(jī)數(shù)量的計(jì)算排土機(jī)數(shù)量一般不考慮備用，數(shù)量取決于排土干線帶式輸送機(jī)的數(shù)量，最大內(nèi)