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1、第十章 露天矿开采工艺,教学主要内容与要求 一、理解和掌握下列内容： 1、露天矿爆破方法和露天矿开采对爆破工作的要求； 2、露天矿临近边坡的控制爆破技术与方法； 3、掌握采掘工作面参数确定方法； 4、掌握影响废石场位置选择的主要因素；废石场的安全防护。 二、一般了解的内容： 1、穿孔设备的选型和数量确定方法； 2、采掘设备选型及其影响因素； 3、露天矿运输的方式、特点与基本要求；,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,内容简介 穿孔、爆破、采装、运输、排岩、复垦等工艺构成金属露天矿 开采的主要工艺。,图101穿孔作业,图102台阶爆破作业,图103采装作业,2020/8/3,矿物资源工程
2、专业主干课程,第一节 穿孔爆破,穿孔爆破：将矿岩从整体中分离出来，并破碎成适合的块度。,穿孔爆破工艺是影响 露天矿生产的一个最重要 的工艺环节。,图104潜孔钻机钻孔,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,一、穿孔工作,1、穿孔方法：机械钻孔、热力钻孔、化学钻孔、超声波钻孔及高压水力钻孔等。,图105潜孔钻机钻孔,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,机械穿孔法常用的设备有牙轮钻机、潜孔钻、钢绳冲击式钻机以及凿岩台车。,2、穿孔设备,图106牙轮钻头,图107牙轮钻机,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,图108潜孔钻机,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,穿孔设备
3、选型：主要考虑露天矿的生产规模，其次考虑矿岩性质、作业条件等。,穿孔设备数量计算：主要取决于矿山的采剥总量、钻机效率、 工作制度。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,二、爆破工作, 露天矿爆破方法, 浅眼爆破法。 深孔爆破法。根据起爆顺序和起爆时间的不同，又分为齐发爆破、秒差爆破、微差爆破。 大爆破(或称硐室爆破法) 。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,图109台阶深孔爆破,图1010大爆破,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 露天开采对爆破工作的要求, 对爆破矿岩数量的要求 工作面每次爆破的矿岩量，至少能保证挖掘设备510昼夜的采装。, 对爆破质量的要求, 大
4、块率。超过允许块度的矿岩块称为大块。 大块总量与爆破总量的比率称为大块率。,允许块度d的计算： 按挖掘设备要求确定允许块度d ：d0.8E1/3,按挖掘设备矿仓漏斗口或破碎设备要求确定允许块度d ： d0.8A,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 爆堆形状和尺寸,爆堆的形状和高度、宽度和松散度，对采装、运输工作都有很大影响。,爆破后，台阶工作面的形状要 规整，不允许出现根底、伞岩等 凹凸不平的现象，如图所示。,图1011爆破工作面根底、伞岩 1爆堆；2根底；3伞岩,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 爆破后冲,在新形成的台阶上部，产生新的裂隙，并出现了破碎矿岩的堆积体，如图
5、所示。,图1012爆破后冲 1爆堆；2上翻堆积体； 3裂隙, 对爆破安全的要求,爆破可能产生空气冲击波、爆炸震动波，以及爆破飞石，对露天矿的边坡、周围的建筑物和构筑物、人员和设备等造成危害。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 对爆破经济上的要求,合理确定孔网参数，采用不同的炸药、装药结构、爆破方法和起爆方式，以提高爆破效果、降低爆破成本。, 露天矿的生产爆破,即露天矿生产台阶的深孔爆破 。, 多排孔微差爆破,多排孔微差爆破，是指排数在 4排以上、孔深6m的微差爆破。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,主要优点： 次爆破量大； 改善爆破质量； 提高穿孔设备利用率； 提高采装
6、、运输设备效率。, 多排孔微差挤压爆破,在台阶工作面前留有一定数量的碴体，并选用合理的微差间隔 时间和起爆顺序所进行的种微差爆破。 挤压爆破的钻孔排数，至少应在4排以上,如图所示。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,主要优点： 可以显著地增加岩石中爆炸应力，延长爆炸作用时间，改善炸药能量的利用率和爆破效果； 能控制爆堆宽度，避免矿岩飞散。, 露天矿临近边坡的控制爆破, 预裂爆破 沿露天矿设计边坡境界线，钻凿一排较密集的钻孔，在采掘带主 爆孔未爆之前先行起爆，从而炸出一条有一定宽度并贯穿各钻孔的 预裂缝。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,预裂缝吸收并反射地震波，从而降低地震
7、效应，减少对边坡岩体的破坏，提高边坡坡面的平整度，保护边坡的稳定性。,图1012预裂爆破,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 光面爆破 光面爆破和预裂爆破基本相似，不同之处在于起爆的时间上。 光面爆破并不能反射或抑制采掘爆破的爆炸应力波。,图1013光面爆破形成台阶坡面,图1014光面爆破施工面,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程, 缓冲爆破 沿临近边坡界线布置若干排抵抗线和装药量都逐渐递减的缓冲孔，组成能衰减地震效应的缓冲层，并在正常采掘爆破之后起爆。,图1015电站边坡缓冲爆破,图1016公路边坡缓冲爆破,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采
8、装工艺,第二节 采装工艺,采装工艺：指在露天采场中用设备和方法把处于原始状态或经爆破破碎后的矿岩挖掘出来，并装入运输设备或直接倒卸至定地点的作业。 如图所示。,改善采装工艺的关键，是使采装设备的选型与采装工作面参数互相适应、主要作业设备和辅助作业设备的良好匹配 。,图1017露天采场装运工艺,金属矿床露天开采使用的采装设备多种多样。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,一、单斗挖掘机采装 单斗挖掘机的结构,（1）电铲 电铲结构如图所示。,1动臂；2推压机构； 3斗柄；4铲斗； 5开斗机构； 6回转平台； 7绷绳滑轮 8绷绳；9天轮； 10提升钢绳； 11履
9、带行走装置； 12斗底门； 13开斗电动机,图1018电铲结构,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺, 液压铲 液压铲在动力装置和工作装置之间采用液压传动。,液压铲外形结构如图所示。,1铲斗；2斗柄；3铲斗油缸； 4斗柄油缸； 5动臂油缸；6动臂 7操纵系统；8回转机构；9行走机构；10上部机构,图1019液压铲结构,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,2单斗挖掘机的工作参数,挖掘机主要工作参数是指挖掘半径、挖掘高度、卸载 半径和卸载高度。如图所示。,图1019单斗挖掘机工作参数,挖掘半径RW 挖掘时由挖掘机回转中心至铲
10、斗齿间的水平距离。 最大挖掘半径RWmax 站立水平挖掘半径RWZ 最大挖掘高度时的挖掘半径RW,挖掘高度HW 挖掘时铲斗齿尖距站立水平的垂直高度。 最大挖掘高度HWmax,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,卸载半径Rx卸裁时由挖掘机回转中心至铲斗中心的水平距离。 最大卸载半径Rxmax,卸载高度Hx 铲斗斗门打开后，斗门的下缘距站立水平的垂直距离。 最大卸载高度Hxmax,下挖深度HxW铲斗下挖时由站立水平至铲斗齿尖的垂 直距离。,上述工作参数随动臂倾角的调整而变更。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,3、采掘工
11、作面参数,单斗挖掘机工作面参数主要有：台阶高度、采区长 度、采掘带宽度和工作平盘宽度。, 台阶高度h,图1020 原岩(松软)图1021 坚硬岩石 采掘工作面 采掘工作面,对台阶高度的要求：既要保证安全，又要有利于提高采装效率 。,平装车时的台阶高度：一般要求（台阶）爆堆高度不大于挖掘机的最大挖掘高度；但也不应低于掘机推压轴高度的2/3,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,上装车时的台阶高度： 台阶高度以挖掘机最大卸载高度和最大卸载半径来确定。,图1022上装车时台阶高度确定, 采区长度LC：划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫作 采区长度。如图所示。,图
12、1023 采区长度,采区的最小长度应满足挖掘机正常作业，至少应保证挖掘机有510天以上的装载量。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺, 采掘带宽度bC,图1024 原岩(松软) 采掘工作面,合理的采掘带宽应保持挖掘机向里侧回转角不大子90，向外侧的回转角不大于30，其变化范围为： bc=(11.7)RWZ, 工作平盘宽度B,最小工作平盘宽度(Bmin)：布置采掘运输设备和实现正常采装运输作业所需的最小宽度。,工作平盘宽度主要取决于爆堆宽度、运输设备规格、动力管线的配置方式以及作业的安全宽度等。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工
13、艺采装工艺,汽车运输时最小工作平盘宽度，如图所示。,Bmin=b+c+d+e+f+g,铁路运输时最小工作平盘宽度，如图所示。,Bmin=b+c1+d1+e1+f+g,图1025汽车运输 最小工作平盘宽度,图1026铁路运输 最小工作平盘宽度,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺采装工艺,三、前装机采装,四、铲运机采装,前装机有可供更换的工 作部件达30种左右，使之用 途更加广泛。,铲运机是一种兼具挖掘、运 输和翻卸功能的工程机械。,图1027前装机,图1028铲运机,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输,第三节 露天矿运输,露天
14、矿运输，是将露天采场的废石运至废石场，矿 石运至选矿厂或贮矿场，人员、材料运至工作地点。,在露天开采的矿山中，矿山运输工序十分重要，其基建投资额约占总基建费用的40 60%。运输成本和工时分别占矿石开采总成本和总工时的一半以上。,图1029露天矿采运现场,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输,一、公路(汽车)运输, 运输设备 在露天矿公路运输设备中，普遍采用各种载重量的后卸式自卸 汽车。,矿用自卸汽车载重量与挖掘机斗容必须保持一定的比例关系。当运距在1.01.5km时，车箱与铲斗容积比为(46)：1。,图1030自卸汽车,2020/8/3,矿物资源工程专业
15、主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输,露天矿的公路与一般公路相比，具有特点，要求公路结构简单，在一定服务期间内保持相当的坚固性和耐磨性。, 公路分类与技术等级,露天矿公路按用途可分为生产型和运营型两类。生产型公路又可分为固定公路，半固定公路和临时公路。,图1031露天矿运输网,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输, 公路路基与路面结构,露天矿公路干线的公路路基必须坚固、平整。,路面宽度及路肩宽度，可根据不同规格的自卸汽车外形尺 寸从有关资料选取 。,路面类型及结构对于自卸汽车作业的主要技术经济指标 具有重要影响。 路面类型一般可根据矿岩运量选择。, 公
16、路的平面要素,公路由直线段和曲线段组成。,线路平面包括下列要素：平曲线半径 、 切线长度 、曲线长度、曲线段超高 、曲 线段加宽、回头曲线 等。,图1032公路平面要素,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输,5、 工作面汽车入换,常用的入换方式有同向行车、回返行车和折返倒车。 如图所示。,图1033 汽车在工作面入换方式,汽车在工作面的位置和入换，应当力求减小挖掘机采装时的回转角并尽量缩短入换时间。,2020/8/3,矿物资源工程专业主干课程,第十章 露天开采工艺露天矿运输,6、道路通过能力与运输能力,道路通过能力取决于单位时间内通过线路一定地点的最大汽车数量，它与行车线数量、路面质量与状态、汽车运行速度以及安全行车间距有关。,自卸汽车运输能力取决于汽车的载重量、运输周期 和班工作时间的利用程度等。,202
