《矿床露天开采--李明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿床露天开采--李明（224页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,矿床露天开采 （金属非金属矿）,李 明单位：山东理工大学 电话：138693713980533-2781765(O)邮箱：,2,露天矿鸟瞰,3,4,目 录,第 一 章 概论 第 二 章 露天矿生产工艺 第 三 章 矿床露天开采境界 第 四 章 矿床露天开拓 第 五 章 露天矿边坡稳定性与维护,内容提纲,5,主要参考书,（1）李宝祥，金属矿床露天开采，冶金工业出版社，1992 （2）王青 史维祥，采矿学，冶金工业出版社，2001 （3）于润仓，采矿工程师手册，冶金工业出版社，2009 （4）于金吾 李安，现代矿山采矿新工艺、新技术、新设备与强制性标准规范全书，当代中国音像出版社，2003 （
2、5）张世雄，矿物资源开发工程，武汉工业大学出版社，2000 （6）采矿设计手册编委会，采矿设计手册，中国建筑工业出版社，1987 （7）采矿手册编委会，采矿手册，冶金工业出版社，1990 （8）武汉建筑材料工业学院主编，非金属矿床露天开采，中国建筑工业出版社，1984 （9）矿业类的科技期刊。,6,1.1 露天开采的地位与特点,固体矿产资源开发的方法露天开采 地下开采水力开采 溶浸开采 其他开采法 据统计，全世界固体矿产资源年开采总量 约为31010 t，其中约三分之二采用露天开 采。,第一章 矿床露天开采概论,7,2000年，对世界639座非燃料固体矿山进行统计，露天开采的占60以上，其中，
3、铁矿占90以上，铝土矿占98，黄金矿占67，有色矿占57。我国金属矿山露天开采，铁矿占7080，铜矿占62，铝土矿占97，钼矿87，稀有稀土矿95；大型的露天矿山有：德兴铜矿、鞍山齐大山铁矿、南芬铁矿、首钢水厂铁矿、中铝平果铝土矿等。我国非金属矿山中，水泥矿山基本上都采用露天开采的方式进行，其他矿种采用露天开采达80以上。 (为什么露天开采占有如此大的比例呢？),8,露天开采的优越性（相对地下开采）,矿山基建时间短，单位矿石基建投资小。 开采机械化与自动化程度高，生产规模大。 劳动生产率高，生产成本低。 矿石损失与贫化小，开采条件好，作业较安全，运行较可靠。 可调节性强。,国外一些露天矿生产能
4、力 万t/a,9,露天开采的主要缺点,露天采场和排土场占地面积大，破坏自然景观和植被。露天开采过程中产生的粉尘和释放的废气污染大气；排弃物中的有害成分流入水系和农田，影响生态平衡和农业生产。露天开采易受气候条件，如严寒，酷暑，冰雪和暴风雨的影响和干扰。,10,露天开采发展方向,矿山设备大型化操作自动 化 工艺连续化生产最优化管理科学化开采无害化矿山数字化,事例,11,返回,12,1.2.1 露天开采术语,露天矿 :从事露天开采 的矿山企业。山坡露天矿：露天开次封闭圈以上的。凹陷露天矿：露天开采封闭圈以下的。 封闭圈：露天开采上部境界在同一标高上形成的闭合曲线。 示例 露天采场 ：露天开采所形成
5、的采坑、台阶和露天沟道的总和。 台阶：露天开采时通常把露天矿田内的矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中和开采终了时，在空间上形成台阶形状，水平层称台阶或阶梯，是独立采剥作业的单元体。 台阶构成要素：示例 台阶的命名：通常以开采台阶的下部平盘的标高表示（装运设备站立的水平）,1.2 露天开采的基本概念,13,露天开采术语,露天矿山工程：剥离、掘沟、采矿 采掘带：在开采时，将工作台阶划分成若干具有一定宽度的条带，顺次开采。其宽度由挖掘机半径、卸载半径、爆堆参数决定。 采区：采掘带若有足够的长度，可沿其长度划分若干区段，各配置独立的采掘运输设备，进行开采
6、。其长度决定于一台挖掘机所占采掘工作线的合理长度。 工作线：已经做好准备而形成工作台阶的矿岩区段。在工作线的总长度内，可以进行采矿或剥岩的工作线长度称为有效工作线长度。 露天采场边帮：1、顶帮：位于矿体上盘一侧的边帮；2、 底帮：位于矿体下盘一侧的边帮；3、端帮：位于矿体走向两端的边帮。 最终边帮或非工作帮：由已经结束开采工作的台阶平台、坡面和出入沟底组成 的露天矿场的四周表面。 最终帮坡面：通过非工作帮最上一个台阶的坡顶线和最下一个台阶的坡底线所作的假想斜面。 最终帮坡角：最终帮坡面与水平面的夹角。如上下盘的、。,14,露天开采术语,上部最终境界线：最终帮坡面与地面的交线（闭合曲线）。 下部
7、最终境界线（底部周界）：最终帮坡面与露天采场底平面的交线。 露天矿场的最终深度：上部最终境界线所在水平与下部最终境界线 所在水平之间的垂直距离。 工作帮：由正在进行开采或将要进行开采的台阶所组成的边帮，位置不断变化。 工作帮坡面：通过工作帮最上一个台阶的坡底线和最下一个台阶的坡底线所作的假想平面。 工作帮坡角：工作帮坡面与水平面的夹角，如。一般为717，有时达到2327，,最终边帮上的平台：按照用途不同，分为安全平台、清扫平台、运输平台。 运输平台：是工作台阶与出入沟之间的运输联系的通道，一般设在与出入沟同侧的非工作帮和端帮上，其宽度依所采用的运输方式和线路数目定。,事例2,事例1,15,露天
8、坑示例,露天矿鸟瞰,（三维模型）,17,露天采矿场构成要素（剖面透视图）,18,露天采矿场构成要素（横断面图）,19,开采单元及其划分,20,台阶开采要素图解,21,台阶开采程序图解,22,台阶构成要素及参数,23,1.3.1 露天矿建设程序和设计决策,露天矿从立项建设到建成投产，少则需要12年，多则持续35年或更长；露天矿基建投资可达数亿元。矿山建设通常经历若干个阶段(勘探、准备、建设)。,1.3 露天矿建设程序和开采步骤,24,矿山建设项目的建设程序,25,露天矿设计的主要技术决策,露天矿生产规模 露天矿采剥方法与开采程序 露天矿生产工艺过程及设备类型 露天矿开采境界 露天矿开拓运输系统
9、总图布置及外部运输,26,1.3.2 露天矿基建和生产的一般步骤,1. 露天矿运营的步骤 (1) 地面场地准备 (2) 矿区隔水防排水和矿床疏干 (3) 矿山基建工程 (4) 正常生产 (5) 扩建或改建 (6)地表的恢复与利用,2. 露天矿山工程 采矿与剥离 掘沟与扩帮 3. 露天矿生产工艺 矿岩松碎（穿孔爆破 ） 采掘及装载 矿岩运输 排土与卸矿,27,第二-1-2章 矿岩松碎工作（穿孔爆破）,2.1 矿岩松碎的地位及意义 2.1.1 矿岩松碎对采装、运输（含排岩）、破碎工作的影响,C=f（Cs，Cm，Cy，Cp）,C单位产品的最终开采成本，元/吨；C= Ck+Cn Ck-单位产品的采矿费
10、用，元/吨； Cn-单位产品的剥离费用，元/吨； Cs-单位产品的松碎费用，元/吨； Cm-单位产品的采装费用，元/吨； Cy-单位产品的运输费用，元/吨； Cp-单位产品的破碎费用，元/吨。,28,矿岩松碎、采装、运输成本与矿岩块度的关系图,a矿岩块度,矿岩松碎是露天开采的第一个主要生产工艺环节，为采装工作提供适宜块度的矿岩量。,矿岩松碎工作的好坏，对其后续的采装、运输、破碎工作的效率以及矿石的最终成本有很多影响。,29,2.1.2 各生产工艺环节对矿岩松碎工作的要求,足够的松散储备量，挖掘机510天的装载量。 适宜的块度与粒级满足挖掘机、汽车运输、胶带运输、矿仓破碎机受料口等要求 规整的爆
11、堆和台阶形状爆堆：高度、宽度；台阶：根底、伞岩、后冲/裂，底部超深破坏 安全与经济,30,2.2 矿岩松碎的方法（穿孔爆破）,机械法松土犁：软层、冻岩中使用，设备简单、易于管理，工艺过程简单、一次松碎量少。硬岩开采中也开始使用机械方法剥离围岩和开采矿石。 水力法适用于软岩，采用高压水。存在局限性 爆破法应用最普遍，适应于硬质和半硬质矿岩。 常用设备：凿岩台车（液压）、浅孔钻机、牙轮钻机,31,32,2.3 爆破松碎矿岩穿孔工作,2.3.1 穿孔工作 （一）穿孔设备 潜孔钻机 优点： 能量损失小，穿孔速度受孔深影响小 噪音小 用废气排渣，节省动力 钻杆寿命长 轴压小，钻机轻，钻孔不易倾斜,潜孔钻
12、机缺点： 气缸受孔径限制 200mm时，速度低于牙轮钻机，动力消耗高3040，成本高. 台班生产能力（m）计算：v钻进速度，cm/min；班工作时间利用系数；t班工作时间，h；,33,2.3 爆破松碎矿岩,影响钻进速度因素： 冲击功和冲击频率 风压、排渣风量和风速 轴压、转速和扭矩 影响钻机工作时间利用系数因素： 接杆、移位、修理（不可避免） 等备件、风、水、电、卡钻处理（可避免）,潜孔钻机的机械钻进速度可用下式近似表示。,34,2.3 爆破松碎矿岩,牙轮钻机 优点（与潜孔钻机相比）： 穿孔效率高23倍 钻机作业率高1545 工人劳动生产率高23倍 穿孔成本低1525 主要缺点：钻压高， 机身
13、重，价格昂贵。,其他钻孔设备:液压钻液压潜孔钻火钻电钻,35,1、钻压：根据实践经验总结出不同矿岩硬度系数选取不同的钻压，如表。,钻压超过岩石的抗压强度，岩石被压碎，此时，钻孔速度快，钻头寿命长。,36,2、钻速与钻具的转速：在不同的轴压下钻头钻进速度V与钻具转速n的关系。转速达到一定值后，钻进速度不增反而减小。 原因：转速快，齿轮与孔底岩石的作用时间短（小于0.03秒）未能充分发挥齿对岩石的破坏作用，且加速了钻杆的震动和钻头磨损。 根据经验，得出下表的最佳转速。,37,排渣风量Q:D 钻孔直径；m。 d 钻杆直径；mVH 回风速度； m/min。 Q排渣风量，m3/min。为了便于排渣，(D
14、-d) 应大于20mm。目前，国内外趋向于加大排渣风量，借以提高钻头的使用寿命和钻孔速度。当炮孔直径为310mm时 ，钻杆直径为270mm,要求的排渣风速为20m/s，排渣风量为4m3/s。排渣风速一般不小于15m/s.,3、排渣风速与风量： 经验表明：A、排渣风量不足时，岩渣在孔底被反复破碎，将显著地降低钻进速度和钻头寿命； B、排渣风量过大，从孔底吹出的岩渣对钻头和钻杆的磨损作用也将显著增大。,38,4、提高牙轮钻机的穿孔效率一方面改进牙轮钻机本身的技术性能，提高钻头的工作强度与使用寿命，另一方面，在牙轮钻机作业过程中，合理配置好各种参数，协调生产组织管理，提高钻机的工作时间利用系数。目前
15、，两种工作制度：（1）高轴压（3060t），低转速(150r/min)（2）低轴压（1020t），高转速(300r/min)应该从中寻找到合理的轴压和转速。根据经验, HY-250c 型和KY-310型钻机的轴压分别为32t 和45t ,转速分别为100r/min 以内比较合适。,39,2.3 爆破松碎矿岩,穿孔设备数量计算及选择设备数量取决于矿山采剥总量、钻机效率、以及工作制度。 计算公式：钻机工作台数N：钻机在册台数N:,k1为成孔率，一般为0.90.95； k2为产量不均衡系数，一般为1.11.15 Q为矿山每年需要钻孔爆破的矿岩总量，t/a； A为钻机实际台班生产能力，m/台班； B为
16、每米钻孔爆破量，t/m； n为每天工作班数； m为钻机 年工作天数； k3为钻机作业率，牙轮钻机为0.650.75，潜孔钻机为0.450.65；,40,根据国内外发展趋势看，通常按露天矿的规模大小选择适宜的穿孔设备， 选择钻孔直径 特大、大型露天矿：D310mm（牙轮钻） 中型露天矿：D=150250mm（牙轮钻或潜孔钻） 小型露天矿：D150mm（潜孔钻或牙轮钻、凿岩台车）（二）爆破工作为后续的采装工作等提供合适的块度，爆破质量对后续工作影响很大，同时又要保证矿山生产的安全性和合理性，（中间涉及经济指标、对永久边坡的保护等）。,注意：当矿岩性质差异较大，采矿和剥离工作制度不同时，应分别计算所需台数，然后再取总和。,
