露天礦開採設計說明書

2022-08-04 22:00:49 字數 4207 閱讀 8634

《金屬礦床露天開採》課程設計指導書

礦物資源工程教研室

2011年6月

某礦山露天採礦開拓方案設計

某露天鐵礦床,地表平坦,礦體傾角70°,傾向北,東西走向,長300m,圍巖穩固,堅硬係數為8,平均品位40%。

地質勘探線垂直礦體走向方向自東向西排列,間距為60m,勘察結果顯示為:1#勘探線處礦體水平投影厚度為40m,2#勘探線處為礦體水平投影厚度為50m,3#勘探線處礦體水平投影厚度為60m,4#勘探線處礦體水平投影厚度為30m;礦體端部形態規整,礦體厚度變化率可視為0%。東端部近似呈半徑為20m的半圓形,西端礦體近似呈半徑為15m的半圓形,0#勘探線、5#勘探線為其切線。

礦體埋深15m,延伸至100m,。

露天礦邊幫臺階組成為:每隔2個安全平臺設1個清掃平臺。

(1)汽車運輸

表一: 汽車

4m3電鏟;

kq200型潛孔鑽機。

1、露天礦境界圈定;

2、選擇礦床開拓、礦山工程發展程式;

3、繪製採礦終了平面圖、採場剖面圖,採礦方法示意圖;按採礦工藝的要求在這些圖上圈定採場境界和佈置開拓工程,並按設計要求剖制新的剖面或平面圖。圖紙畫完之後,還要量出採場境界內上、下盤最終邊坡角。

4、編寫設計說明書。

課程設計要嚴肅認真,要以一絲不苟的態度進行設計,充分發揮主觀能動性,通過課程設計樹立起正確的設計思想和良好的工作作風。

在設計的各階段,認真閱讀相關的資料、圖紙,按時完成設計任務。

對於設計計算說明書和設計圖紙,要求做到設計計算與作圖正確,字型端正和圖面整潔。

1、按照開採技術條件選擇的採礦方法,正確選擇臺階構成要素。

2、境界圈定要考慮礦體傾角和厚度的變化,在經濟合理剝採比的基礎上,儘可能的多圈定已勘察的礦石資源量。

3、要考慮礦體的地質構造和礦石與圍巖的物理力學性質,合理選取最終邊坡角範圍;

4、境界圈定要滿足開拓運輸系統佈置對空間位置的需求。

5、臺階的佈置和數目應以所採用的鑿巖、挖掘裝置的規格和生產效率為依據。

1、臺階高度

臺階高度是露天開採中最重要的幾何引數之一。影響臺階高度的因素有生產規模、採裝裝置的作業技術規格以及對開採的選別性要求等。為保證挖掘機挖掘時能獲得較高的滿鬥係數(剷鬥的裝滿程度),臺階高度應不小於挖掘機推壓軸高度的2 / 3。

另一方面,為避免挖掘過程中在臺階的頂部形成懸崖,臺階高度應小於挖掘機的最大挖掘高度。

由於一個臺階在垂直方向上是不可分採的,即使在臺階高度內礦石的品位、礦種或礦巖界線變化很大(如某處臺階的上半部分是礦石、下半部分是岩石),也不可能在開採過程中將不同種類的礦石及岩石分離出來,由此所造成的貧化和不同礦種的混雜是不可避免的。可見,臺階高度越大開採選別性越差。因此,在開採對選別性要求較高的礦床時,應選取較小的臺階高度。

一般說來,黑色金屬礦床的品位變化較小、礦體形態較為規則、礦物價值低、對選別性要求較低,臺階高度一般大於10m,以12m~15m最為常見。大多數貴重金屬礦床的特徵恰恰相反,故臺階高度一般小於10m,以6~8m最為常見。

臺階高度也制約著鏟裝裝置的選擇,當選用汽車運輸時,鏟裝裝置的鬥容和裝卸引數又進一步制約著汽車的選型。臺階高度同時也影響著最終邊幫的幾何特徵。由此可以看出,臺階高度的選取對整個露天礦的開採經濟效益有著重要的影響。

在一定範圍內增加臺階高度會降低穿孔、爆破和鏟裝成本,但確定最佳的臺階高度應綜合考慮各種相關因素,使礦床開採的經濟效益(不僅僅是穿孔、爆破和鏟裝成本)達到最高值。

2、臺階坡面角

臺階坡面角主要是巖體穩定性的函式,其取值隨巖體的穩定性的增強而增大(最大為90°)。確定臺階坡面角時需要進行岩石穩定性分析,或參照巖體穩定性相類似的礦山選取。另外,巖體層理面的傾向對臺階坡面角有直接的影響,當臺階坡面與巖體層理面的傾向相同或相近,而且層理面傾角較陡時,臺階坡面角等於層理面的傾角。

表二是均質巖體中臺階坡面角與岩石硬度的大體關係。表三列出了國內部分金屬露天礦的臺階坡面角取值。

表二: 均質巖體中臺階坡面角的參考值

表三: 國內部分露天礦的臺階坡面角

3、最小底寬

露天礦的最小底寬,應滿足採掘運輸裝置在底部正常執行與安全作業的要求,一般不應小於開段溝的底寬。

露天礦的底部位置沿水平方向移動時,開採境界內的礦巖量及平均剝採比也隨之變化。因此,在無其他特別要求的情況下,露天礦底應置於使平均剝採比最小的位置。

4、最終邊坡角

露天礦最終邊坡角對露天礦的生產安全與經濟效果都有很大影響。過小的邊坡角,將增加剝巖量,使剝採比增大,從經濟效果來考慮,希望邊坡角儘可能大些。然而,過大的邊坡角,將導致邊坡失穩,嚴重影響礦山正常生產。

因此,露天礦的最終邊坡角,要同時滿足安全穩定條件和開採技術條件的要求。

安全穩定條件是指根據邊坡巖體的性質,通過穩定性分析計算,確定能保證邊坡穩定的邊坡傾角。在境界設計階段,一般是參照類似礦山實踐資料選取穩定的邊坡角,並用已有資料對其穩定性進行初步分析和簡要計算。

開採技術條件,是指按邊坡的構成要素確定最終邊坡角。露天礦最終邊坡由最終臺階,即非工作臺階組成(下圖所示),其水平部分,即最終平臺,按作用不同分為安全平臺、清掃平臺和運輸平臺。

實踐經驗表明,較窄的安全平臺和清掃平臺在鄰近邊坡爆破時常遭破壞,以致不能發揮應有的作用。因此,近年來國內外不少礦山採用預裂爆破並段,即把2~3個臺階的坡面有控制地連成一體,然後設定一個寬度達8~12m的清掃平臺,以便能有效地發揮攔截和清掃落石的作用。如果邊坡穩定性較差,要求的邊坡角較緩,則不宜並段。

最終臺階坡面角a,安全平臺、清掃平臺、運輸平臺和出人溝的寬度a、b、c和d,以及相應平臺數n1、n2、n3和n4,臺階高度h等引數確定之後,符合開採技術條件的最終邊坡角β可用下式計算:

對於急傾斜礦體,按上式計算的邊坡角不得大於也不應過分小於按安全穩定條件確定的最終邊坡角;對於緩傾斜礦體,若礦體傾角小於安全穩定邊坡角,則底幫最終邊坡角應等於礦體傾角,以便充分採出靠近下盤的礦石。

5、開採深度

確定露天開採境界的原則實質上是確定露天礦開採深度的理論依據。確定開採深度的方法為方案-分析法,具體操作步驟如下:

在地質橫斷面圖上初步擬定開採深度。

在地質縱斷面圖上調整露天礦底部標高。

6、底部周界

根據設計開採深度和底部寬度,確定露天礦底平面,並繪製底部周界,如下圖所示。繪製步驟為:

按調整後的露天礦底部標高,繪製該水平的地質分層平面圖;

在各橫斷面、縱斷面、輔助斷面圖上,按確定的設計開採深度,繪製露天開採境界;

將各斷面圖上的露天礦底部位置(底部兩側的端點)分別投影到分層平面圖上,依次連線各點,得出理論上的底部周界(下圖中的虛線)。

為了能正常進行採裝和運輸工作,初步得出的理論周界尚需按以下要求加以修正,即:底部周界要儘量平直,彎曲部位的曲率半徑要適應運輸裝置的技術效能;底部長度應保證運輸道路的展線符合技術標準

根據地質、地形條件及上述境界圈定的原則及引數,設計圈定開拓運輸方案的露天開採境界。經技術經濟比較,境界圈定結果見表四。

表四: 露天開採圈定結果表

1、開拓運輸的設計原則

開拓方案設計應從礦床賦存的自然條件出發,結合所選擇的生產工藝系統以及礦床開採程式合理地選擇開拓方案,使之能夠確保設計的礦山建設速度,滿足設計的礦石產量和質量要求;力爭早投產、快達產、基建投資少、生產經營費低;儘可能採用先進的技術裝置,以提高生產的可靠性與生產效率。

2、開拓方案設計的影響因素

● 礦床賦存的自然條件。這是擬定可行開拓方案的主導因素。

● 開採技術條件:包括露天開採境界的尺寸、生產規模、工藝裝置型別、礦床開採程式、礦區總平面佈局形態等。

● 經濟因素:包括國家有關的技術、經濟政策,裝置的供給條件、礦山建設速度及礦石產量的要求、礦山開採年限等。

3、公路-汽車開拓方案設計

公路運輸開拓的坑線佈置形式,除可依據露天礦的地形條件、採場平面尺寸和開採深度適宜地選擇折返式、螺旋式或折返與螺旋式聯合佈線形式外,還可以採用地下斜坡道開拓形式。

在露天開採中,運輸費用佔礦石開採成本的40%~60%。隨著礦床開採深度的增加,礦巖的運距顯著增大,而隨著礦巖運距的增大,汽車的臺班運輸能力逐漸降低,造成運輸費隨著採深的增加而增大。因此, 雖然公路運輸開拓具有地形適應能力強,運輸坑線佈置靈活等諸多優點,但由於受到合理運距的影響,也存在一個適用範圍。

所謂汽車運輸開拓的合理運距即是在該運距範圍內採用汽車運輸開拓時,開採礦石的總成本與向國家上繳的利稅總和不大於該種礦石的銷售**,從而保證礦山正效益開採。汽車運輸的合理運距是一個經濟概念,它隨著技術經濟條件的不同而不同。目前,採用普通載重自卸汽車運輸時,其合理運距約為 3公里;採用大型電動輪自卸汽車運輸時,由於汽車運輸載重量增大,合理運距也隨之增加,可達到5~6公里。

考慮到凹陷露天礦過載汽車上坡執行和至解除安裝點的地面距離,在合理運距範圍內可折算出汽車運輸開拓的合理開採深度。