-- 露天开采专业半脱产班 2009 级毕业设计 题目: 学生姓名: 学号: 专业: 班级: 指导教师: -- -- 高西沟露天煤矿年产 90 万吨初步设计 摘要 本毕业设计为高西沟露天煤矿年产 90 万吨初步设计设计内容主要包括露天矿合理帮坡角的确定、露天开采境界的确定、矿田开拓、露天矿生产能力、穿孔爆破、采装工作、露天矿运输、排土、矿山工程进度计划、总平面布置、经济部分和复垦等内容 该矿田开采面积约 2.72km2,开采保有储量为 3563 万吨,可采储量为 2789.4 万吨 本设计平均剥采比为 7.4m3/t,采掘场最终帮坡角为 36°,外排土场最终帮坡角为32°服务年限为 33 年山坡露天矿采用斜坡汽车运输开拓,封闭圈以下采用斜坡汽车移动坑线开拓 设计选用 3 台 KY—150 型牙轮钻机穿孔,7 台 WY—160 型液压挖掘机采装, 25 台ND3310D29型自卸卡车运输,8 台 T2—120SH 型推土机排土 关键词:露天矿、爆破、采装、运输、排土 -- -- 目录 摘要 I Abstract ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章矿区概况 1 1.1 矿区地面概况 1 1.1.1 矿区位置及交通情况 1 1.1.2 矿区附近工农业、水源、电源等情况 1 1.1.3 矿床开采对国民经济意义 2 1.2 矿区地质概况 2 1.2.1 矿区地文 2 1.2.2 矿区水文 2 1.2.3 矿区气候特征 3 1.2.4 矿区地震 3 第二章矿床地质特征 4 2.1 矿床区域地质特征 4 2.1.1 矿床地层层序 4 2.1.2 矿床地质构造 5 2.2 煤层赋存情况 5 2.2.1 煤层赋存特征 5 2.2.2 煤层夹石及分布 5 2.2.3 煤岩物理力学性质 6 2.3 矿床水文地质特征 7 2.3.1 矿床水文地质 7 2.3.2 水文地质条件对露天矿开采的影响 8 2.4 矿床勘探 8 2.4.1 矿床勘探类型及程度 8 2.4.2 矿石储量计算工业指标 8 第三章露天矿合理帮坡角确定 10 3.1 矿区工程地质特征 10 -- -- 3.2 岩石性质 10 3.2.1 岩体力学性质 10 3.2.2 影响边坡稳定性因素 10 3.3 确定合理边坡角及制定防滑措施 11 3.3.1 确定合理边坡角 11 3.3.2 制定滑坡防止措施 11 第四章露天开采境界 12 4.1 开采境界的确定 12 4.1.1 开采境界影响因素 12 4.1.2 开采境界确定原则 12 4.1.3 开采境界的确定 12 4.1.4 境界内经济合理开采深度确定 16 4.2 露天采场内的剥离量、煤量及损失率的计算 17 4.2.1 露天采场内剥离量的计算 17 4.2.2 露天采场内煤量计算 18 4.2.3 露天采场内回采率、可采储量及平均剥采比 19 第五章矿田开拓 20 5.1 开拓方案的比较与确定 20 5.1.1 开拓方案选择的主要原则及影响因素 20 5.1.2 开拓方案的比较与确定 20 5.2 生产工艺的选择及该工艺设备配 22 5.2.1 生产工艺的选择 22 5.2.2 设备配备 22 5.3 开拓坑道定线 25 5.4 开拓运输系统 26 5.4.1 煤的开拓运输系统 26 5.4.2 岩石的开拓运输系统 26 5.5 掘沟工程 26 5.5.1 掘沟位置的确定 26 5.5.2 掘沟方法的选择 28 -- -- 5.5.3 确定开拓坑道及开段沟的规格 29 第六章 露天矿开采参数与开采程序 32 6.1 露天采剥方 32 6.1.1 采剥方法选择 32 6.2 主要开采参数的确定 32 6.2.1 台阶划分及台阶高度的确定 32 6.2.2 最小工作平盘宽度 Bmin的确定 33 6.2.3 采区长度的确定 34 6.3 矿山工程发展程序 35 第七章 露天矿生产能力 36 7.1 露天矿工作制度 36 7.2 均衡生产剥采比 36 7.2.1 均衡的必要性及可能性 36 7.2.2 生产剥采比的初步确定 37 7.2.3 生产剥采比的调整与均衡 37 7.2.4 储备矿量 38 7.3 验证露天矿生产能力 38 7.4 验算露天矿年、日、班生产能力 39 7.5 露天矿服务年限 39 第八章 穿孔爆破 40 8.1 选择穿孔爆破方法 40 8.1.1 爆破作业方法 40 8.1.2 起爆方法 40 8.1.3 爆破器材的选择 40 8.2 爆破参数的确定及施工技术 40 8.2.1 爆破参数 40 8.2.2 穿孔爆破施工技术 44 8.3 穿孔设备能力及数量计算 45 8.3.1 穿孔设备能力计算 45 8.3.2 穿孔设备数量计算 45 -- -- 第九章 采装工作 47 9.1 采掘方式及工作面参数 47 9.2 挖掘机生产能力及数量计算 47 9.2.1 挖掘机生产能力 47 9.2.2 挖掘机数量计算 48 9.3 煤岩选采措施 49 第十章 露天矿运输 50 10.1 运输方法及运输设备 50 10.1.1 露天矿运输方法及运输设备型号 50 10.1.2 汽车运输参数计算 50 10.1.3 自卸汽车运输能力及数量计算 52 10.2 运输系统 53 10.3 运输线路技术标准 54 10.3.1 确定限制坡度及汽车载重量 54 10.3.2 确定道路技术标准及道路结构 54 10.3.3 确定干线数目及线路通过能力 54 10.4 辅助作业运输设备 55 10.4.1 辅助作业运输设备选型 55 10.4.2 辅助作业设备数量 58 第十一章 排土 60 11.1 排土场的确定 60 11.1.1 排弃物种类及排弃量 60 11.1.2 选择排土场的原则及排土场位置的确定 60 11.1.2 排土场参数设计 61 11.2 排土方式及设备数量计算 61 11.2.1 排土方式 61 11.2.2 排土设备数量计算 62 第十二章矿山工程进度计划 63 12.1 矿山工程进度计划编制原则 63 12.2 矿山工程进度计划编制依据及方法 63 -- -- 第十三章企业总平面布置 65 13.1 总平面布置的原则 65 13.2 排土场的布置 65 13.3 工业场地的布置 65 13.4 行政及生活区布置 65 13.5 炸药库布置 65 第十四章经济部分 66 14.1 劳动定员和劳动生产率 66 14.2 基建投资费用概算 67 第十五章露天矿主要技术经济指标 69 第十六章土地复垦 71 参考文献 72 附录错误!未定义书签。
致谢错误!未定义书签 -- -- 第一章矿区概况 1.1 矿区地面概况 1.1.1 矿区位置及交通情况 高西沟煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东胜煤田铜匠川详查区的东南部, 行政区划属于准格尔旗乌兰哈达乡,整个矿区的地理坐标为: 东经:110°11′50″~110°13′13″ 北纬: 39°42′44″~ 39°44′07″ 本区交通以公路为主,高西沟煤矿西行 9 公里到包头~府谷公路,沿包府公路到东胜市约 25 公里,东胜~包头有运煤专线,里程为 100 公里详见交通位置图(图 1.1) 图 1.1 交通位置图 1.1.2 矿区附近工农业、水源、电源等情况 高西沟露天煤矿地处鄂尔多斯高原,地形复杂,地表土壤不够肥沃,年降水量少,为干旱地区,不宜发展农业地下水源匮乏,地表水源主要为黄河水系煤矿附近现有若干热电厂,电源充足 -- -- 1.1.3 矿床开采对国民经济意义 本区的农业受当地地理与经济状况的限制,耕作方式主要以传统的方式生产,农业生产落后 本区的主要经济支柱为采矿业,随着东胜煤田的大规模开发,许多从事传统农业的农民也加入到煤炭采掘的工作中,成为煤炭工人,农村剩余劳动力不多。
随着采矿业的大力发展,当地第三产业也呈大力发展的趋势,带动了地方经济的进一步发展 随着矿山企业的发展,当地的经济情况明显好转,当地居民的生活水平有了很大的提高政府财政收入有了很大提高,企业为当地创造了税收,当地经济发展速度加快 1.2 矿区地质概况 1.2.1 矿区地文 高西沟煤矿煤层结构简单,局部含夹矸,煤层近水平赋存,厚度变化小煤质指标如下:原煤灰分为(Ad)5.25%,发热量(Qnet.d)26.58MJ/Kg,全硫(St.d)0.23%,浮煤挥发分(Vdaf)为 36.02%,煤种确定为不粘煤,由钻孔中煤心煤样的测试结果可知,煤质变化较小 煤层顶板为粗砂岩,底板为炭质泥岩煤层构造倾角平缓,近似水平赋存,未见断层个别岩层硬度较大,f 值超过 7 1.2.2 矿区水文 潜水的补给方式是以垂向补给为主,在基岩覆盖区,局部为侧向补给承压水的补给受地质构造的控制地下水的补给主要以侧向补给为主本区的充水因素,潜水受地形地貌的控制,承压水受地质构造的控制,其次受地形及降雨量等因素的控制矿区主要充水分为二大段,其一是潜水的充水因素,其二是承压水的充水因素 据伊旗气象局近 30 年的水文统计资料,当地年平均降水量为 357.3 毫米, 降水集中在七、八、九 3 个月,占全年总降水量的 60~70%左右,历年日最大降雨量为 115.2 毫米(75 年月 25 日) ,大气降水除部分地表迳流外,其余均补给地下,这部分地下水除在沟谷、地势低洼处,有不同程度的地下潜水出露,流入区内的沟谷。
由于煤矿所处位置地形切割严重,煤矿开采范围内有沟谷穿过,坡度较大,且有煤层露头存在,山洪暴发时,可能会影响煤矿的正常生产在设计时,应考虑到防洪问题,采取相应的防洪措施,避免淹没煤矿,防止水灾的发生 -- -- 1.2.3 矿区气候特征 该地区属北温带大陆性气候, 早晚温差较大, 全年只有 100 天的无霜期 冬季较长,白雪皑皑 夏季较短, 绿草茵茵 寒冷、 多风、 干旱, 年平均气温 1 ~2 ℃, 无霜期 90~120 天年降水量从西北向东南为 150 ~400 毫米,属中温带半干旱、干旱大陆性季风气候该地区四季分明,春季气温回升迅速,风多风大雨量少;夏季凉爽多雨,雨量变率较大;秋季天气凉爽,天气晴朗,风力不大,气候稳定;冬季漫长严寒,总降雪量一般在 10 ~20 毫米 1.2.4 矿区地震 依据 “中国地震动参数区划图” 得知: 本区所处地域地震动峰值加速度 (g) 为 0.10,对照烈度为 7 度,据了解本区近年来未发生过地震 -- -- 第二章矿床地质特征 2.1 矿床区域地质特征 2.1.1 矿床地层层序 本次储量核实区位于铜匠川详查区的东南部, 地形切割较为严重,约有 50%的地段被第四系风积砂与黄土覆盖,其它为基岩出露,出露的地层为侏罗系中下统延安组,据钻孔资料揭露,区内地层由老到新有: 1.上三叠统延长组: (T3Y) 岩性特征为灰绿、灰白色中粒石英砂岩,含较多的云母及少量的暗色矿物,中上部夹煤线或油页岩,该组地层为煤系地层的沉积基底。
2.中下侏罗统延安组(J1-2Y) 该组为本区主要含煤地层,岩性主要为灰、灰白色砂岩及深灰色泥岩、砂质泥岩和煤组成,该组地层的上部含煤性较好,发育的煤层厚度大,层位稳定,本矿所采的 3-1煤层就位于延安组的中上部,下部含煤性也较好, 5-1 煤层厚度较大,平均 5.37 米,为全区可采的稳定煤层,其它煤层为大部可采的较稳定与不稳定煤层该组地层平均厚度为 206.22 米,与下伏地层呈假整合接触 3.中侏罗统直罗组: (J2Z) 该组地层岩性为一套杂色的细、中粒砂岩,泥质或粘土质胶结,较疏松,含有铁质结核和硅化木区内所有钻孔揭露,由于遭受后期剥蚀,厚度在横向上变化较大,为2.02~152.23米,平均厚度 119.52 米,与下伏地层呈假整合接触,该组地层仅在核实区西北角残存并出露 4.第三系上新统(N2) 区内零星赋存,主要岩性下部为灰色、棕黄色砾岩夹棕红色砂岩,呈半胶结状态,松散;上部为粉红色砂质粘土、亚砂土,含白云母碎片及钙质结核,该层不整合于老地层之上,厚度 3.44~12.52 米,平均 7.68 米 5.第四系(Q) 区内广泛分布,不整合于老地层之上,底部为更新统马兰组黄土(Q3m) ,岩性为淡黄色亚砂土,柱状节理发育,含钙质结核,厚约 12 米;下部为更新统淤积层(Q3a12)岩性为砂、粉砂及黑色土壤层,局部赋存;上部为全新统风积砂(Q4eol) ,在区内大面积覆盖。
-- -- 2.1.2 矿床地质构造 本区位于铜匠川矿区东南部,其构造特征和铜匠川矿区相一致,为一向 SW 倾斜的单斜构造,地层倾角 1~3°褶曲与断层均不发育,无岩浆活动,为简单构造地区 2.2 煤层赋存情况 2.2.1 煤层赋存特征 在高西沟露天煤矿境界范围之内,煤层近水平分布在延安组含煤地层中,自上而下各岩段均有煤层赋存由于各煤层所处环境位置不同,致使各岩段煤层发育情况及含煤性亦各不相同延安组含煤地层中含煤 10~18 层,一般为 14~16 层;含煤总厚度为12.99~28.41 米,平均 20.57 米含可采煤层 6 层,可采煤层总厚度 10.14~20.98 米,平均 15.36 米延安组地层平均厚度为 206.22 米,该组地层总含煤系数为 10%,可采含煤系数为 8.2% 依据延安组各岩段的环境及岩性特征、煤层自身的发育情况及其组合关系,将区内煤层自上而下划分为 2、3、4、5、6 五个煤组,11 个分煤层其中 2 号煤组位于上岩段(J1-2y3) ,内含 2-1 及 2-2 两个煤层,2-1 煤层在本区遭受剥蚀,不发育,2-2 煤层也遭受剥蚀,在区内大部残存上岩段中含煤 1~7 个分层,一般为 2~3 层。
含煤总厚度 3.62~11.92 米, 平均 7.92 米 上岩段地层总厚度平均为 67.65 米, 岩段含煤系数 11%;3~4 号两个煤组位于中岩段(J1-2y2) 主要含 3-1、4-1 煤层该岩段中含煤 2~8 层,一般 3~5 层含煤总厚度 6.25~11.26 米,平均 8.83 米中岩段地层平均厚度为 62.81米,其含煤系数为 14%;5、6 号两个煤组位于下岩段(J1-2y1) 两煤组自上而下可分出5-1、5-2、6-1中、6-1下、6-2中、6-2下六个主要煤分层下岩段中含煤 4~15 层,一般 8~11 层含煤总厚度为 1.45~7.82 米,平均 3.82 米该岩段含煤系数为 5.3% 2.2.2 煤层夹石及分布 根据《内蒙古自治区东胜侏罗纪煤田铜匠川区煤矿详查报告》资料反映,本区含煤地层中自上而下发育有 2、3、4、5、6、五个煤组 2 号煤组赋存于延安组上岩段之中,含 2-1、2-2 煤层,核实区内 2-1 煤层已全部被剥蚀,2-2 煤层也遭受剥蚀,大部残存其中,2-2 煤层位于上岩段(J1-2Y3)的中部,在核实区西部及东部赋存,区中部约 1/2 的面积遭受剥蚀,煤层露头线自核实区中部通过,煤层残存可采地段位于矿区范围内,矿区内可采面积比为 51%,仅 117 号孔和 861 号孔揭露该煤层,煤层厚度分别为 1.35 米和 0.26 米,结构简单,顶板岩性一般-- -- 为砂质泥岩,底板岩性为细粒砂岩,据报告反映:该煤层为局部可采的不稳定煤层。
与3 号煤层间距为 38.98 米 3 号煤组赋存于延安组中岩段, 区内表现为一单煤层, 编号为 3-1 煤层, 层位稳定,厚度较大,煤厚有一定的变化,煤厚为 1.40~4.52 米,平均 3.59 米,煤层结构简单,含夹矸 0~1 层,夹矸岩性为砂质泥岩、泥岩、局部为粉砂岩,在区北部及东南部遭受剥蚀,致使煤层连续性变差,局部地段失去工业开采价值,为大部可采的较稳定煤层顶板岩性主要为砂质泥岩、粉~粗砂岩,底板岩性为砂质泥岩及泥岩与 4-1 煤层间距为 17.52~35.52 米,平均 28.66 米 4 号煤组赋存于延安组中岩段,核实区内表现为二层,即 4-1、4-2中煤层其中,4-1 煤层区内工程点多数见煤,煤厚为 0.23~2.66 米,平均 1.57 米,煤厚由北向南呈变薄趋势可采区位于矿区北部该煤层结构简单,含夹矸0~1 层,夹矸岩性为泥岩及粉砂岩,为大部可采的不稳定煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩以及细砂岩,底板岩性多为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩与 4-2中煤层间距为 1.10~12.19 米,平均 6.58 米4-2 中煤层位于 4-1 煤层之下,煤厚为 0.48~0.80 米,煤层平均厚度为 0.57 米,为不可采煤层,与 5-1 煤层间距为 22.48~33.00 米,平均为 27.49 米。
5 号煤组位于延安组下岩段,核实区内含煤二层,为5-1、5-2 煤层5-1 煤层全区可采,煤层厚度较大,变化较小,煤厚为 4.72~6.02 米,平均为 5.37 米,为全区可采的稳定煤层,与 5-2 煤层的间距为 2.37~7.22 米,平均为 3.81 米5-2 煤层区内大部发育,区内工程点均不可采,局部地段尖灭,煤厚为 0.12~0.43 米,平均为 0.32 米,为不可采煤层,与 6-1 中煤层的间距为 6.40~8.17 米,平均为 7.30 米 6 号煤组分为 6-1、6-2 两个分煤组,6-1 分煤组又可分为 6-1中、6-1下两个煤层,6-2 分煤组又可分为 6-2中、6-2下两个煤层6-1中煤层基本全区可采,煤厚为0.70~1.07 米,平均为 0.92 米,为较稳定煤层,与 6-1下煤层的平均为 4.26 米6-1下煤层大部发育平均厚度 0.31 米,为不可采煤层,与 6-2中煤层的平均间距为 13.77 米6-2中煤层全区发育,可采区位于矿区北部,平均厚度 1.13 米,煤厚由北向南呈变薄趋势,至 130 号孔尖灭为大部可采的不稳定煤层,与 6-2下煤层平均间距为 1.19 米。
6-2下煤层位于延安组下岩段的下部,区内零星发育,平均为 1.17 米,为零星可采煤层 2.2.3 煤岩物理力学性质 此露天矿煤呈黑色、条痕褐黑色,一般呈暗淡光泽或沥青光泽呈细条带~宽条带状结构,层状构造,参差及阶梯状断口局部含有粘土质结核各煤层均致密坚硬,容-- -- 重为 1.3 左右各煤层容重及平均厚度见表 2.1. 表 2.1 煤层特征表 煤层编号 容重 t/m3 平均厚度 m 2-2 1.24 1.2 3-1 1.24 3.59 4-1 1.25 1.57 5-1 1.25 5.37 6-2中 1.25 1.13 6-2下 1.27 1.17 此矿煤的燃点在 300℃左右2-2、3-1、6-2中煤层由暗煤、亮煤、丝炭、镜煤组成,一般为暗淡型或半暗淡型煤,其它煤层由亮煤、暗煤、丝炭、镜煤组成,以半暗型煤为主,暗淡型与半亮型煤较少丝炭含量高是本区煤的一个主要特点 2.3 矿床水文地质特征 2.3.1 矿床水文地质 矿区位于干旱地区,水文地质比较简单该区地下水的补给、迳流、排泄条件,三者相互依存,条件简单主要充水以第四系松散层补给 2-2 煤顶部潜水其次是以裂隙为主的承压水。
区内水文地质条件简单,可划为一类一型,但沟谷地段为一类二型 地下潜水的补给条件:铜匠川详查区的水文地质条件与区域水文地质条件相一致以 2-2 号煤顶板为界,上为潜水段,下为承压水段潜水分两种形式补给,一是受大气降水的直接补给, 二是大气降水的间接补给 基岩潜水的补给一般是以间接补给为主,但在基岩裸露区为直接补给因而, 潜水的补给方式是以垂向补给为主, 在基岩覆盖区,局部为侧向补给 地下承压水的补给条件:区内承压水的补给受地质构造的控制地下水的补给主要以侧向补给为主承压水的补给区远,同区域补给构造相一致,由于区内水源补给不充沛,补给量小,相应的地下水补给量也小 第四系松散层潜水迳流,决定于地貌形态及地表的植被多少,而基岩潜水的迳流,决定于裂隙的发育程度,分布于裂隙发育密集处,上覆岩层透水性好的部位,基岩潜水流经路径长,不完全按照地表形态流动,地下水流具有一定的方向性承压含水层的迳-- -- 流,决定于地质构造、含水层的岩性及地下水动力条件含水层分布较为分散,迳流条件差,地下水的运移速度慢,迳流好、地下水流集中的部位,往往在含水岩性突变处,承压含水层地下水运移的方向受井田构造控制,大体为东偏北向西偏南方向运移,但迳流速度小,水力联系差,形成一个层状分布的迳流体系。
此外, 区内各大沟谷均为潜水的排泄点, 而杨森~高西沟以及随地形相一致的洼地、冲沟等,既为区内的排泄点又为迳流分布带,地表排泄区域明显承压水的运移,主要受地质构造的控制本区为一单斜构造,岩层平缓,迳流条件差因而在区内的西北部,岩性变化急剧处及一些岩层转折的凹地,为本区的承压水排泄点 2.3.2 水文地质条件对露天矿开采的影响 水会给露天开采带来不利影响大量积水会降低穿孔速度,给装药带来不便会降低采装效率 高西沟露天煤矿地处干旱地区,水文地质条件简单,对露天矿开采影响不大地面水源距矿区距离较远,不会对开采产生大的影响,不需要疏干排水但在开采深部煤层时,坑内会出现积水开采时,视采场涌水情况,在坑底超挖蓄水坑,利用水泵排水炮孔内存有积水时,爆破时采取防水措施,或者采用抗水的乳化炸药 2.4 矿床勘探 2.4.1 矿床勘探类型及程度 本区为向南西倾斜的单斜构造,地层倾角 1~30,断裂不发育,无岩浆活动,属于构造简单类型主要可采煤层 5-1 层位稳定,对比可靠,全区可采,故煤层稳定程度确定为稳定类型次要可采煤层 3-1、6-1中煤层厚度有一定的变化,对比可靠,大部可采,为较稳定煤层其它可采煤层均为不稳定煤层。
由于 5-1 号煤层厚度较大,资源储量在核实区内占优势,故矿区基本勘查类型确定为一类一型 由于勘查面积较大,煤层在局部范围内十分稳定,但在大区内煤层的厚度呈一定的变化趋势,煤层的稳定类型最高为较稳定型,勘探类型为一类二型勘查工程基本网度为 1000×1000 米较稳定煤层以 1000×1000 米的网度圈定 B 级储量,以 2000×2000米的网度圈定 C 级储量,大于此网度圈定 D 级储量 2.4.2 矿石储量计算工业指标 本区煤层倾角平缓,仅在 3o以内,构造简单,参加资源储量估算的煤层层位稳定,厚度、 煤质及水文地质条件变化小, 勘探工程分布均匀, 故用地质块段法进行储量计算,-- -- 其计算公式为: dMSQ(2-1) 其中: Q——为煤层地质储量,单位:吨 S——为块段面积,单位:平方米 M——参与储量计算的煤层利用厚度,单位:米 d——煤层的平均容重,单位:吨/立方米 其中,块段面积 S 的确定利用 CAD 计算其精度高,误差小,计算结果可靠 参与储量计算的煤层利用厚度 M 的确定,煤层中单层厚度小于 0.05 米的夹矸,与煤分层合并计算采用厚度煤层中夹矸厚度等于或大于煤层最低可采厚度时,煤分层分别视为独立煤层分别估算资源储量,夹矸厚度小于煤层最低可采厚度,且煤分层厚度均等于或大于夹矸厚度时,将上下煤层厚度相加,作为采用厚度。
本区煤层倾角平缓,均小于 3°,利用煤层的伪厚度估算资源储量 煤层的平均容重 d,是根据原报告利用钻孔所采的容重样试验成果经汇总计算求得的 表 2.2 地质储量表 煤层编号 储量(万吨) 2-2 83 3-1 1083 4-1 379 5-1 2018 6-2中 277 6-2下 262 合计 4102 -- -- 第三章露天矿合理帮坡角确定 3.1 矿区工程地质特征 矿区第四系松散层覆盖面积广,厚度一般为 9.05 米基岩岩层一般为砂岩类、粉砂岩、泥岩类 从试验成果可知,松散层比重为 2.69g/cm3;渗透系数为 5.6×10-3m/s,不均匀系数为 2.18,含水量为 2.4%;孔隙度为 39%,天然休止角在干燥状态为 40 度,含水状态为30 度 岩层一般为中硬或硬岩个别岩层遇水易软化泥岩软化后易碎, 砂岩类吸水后,抗压强度减弱,只有原来的一半,将改变原有的自然状态 3.2 岩石性质 3.2.1 岩体力学性质 根据测试结果,将岩石分为三类:砂岩类、粉砂岩、泥岩类按照抗压强度的大小,分别确定岩石的坚硬级别 砂岩类岩石力学性质:容重一般为 2.341g /cm3孔隙率一般为 10.66%。
凝聚力为3.48~10.96兆帕 抗剪强度随着角度的增加正应为18.4~4.3兆帕 抗压强度一般为31.85兆帕,属硬~特硬级 粉砂岩类:一般为 2.432 g/cm3其它各项指标近于砂岩类一般为 35.99 兆帕,属软~特硬级 泥岩类岩石:容重一般为 2.420g/cm3孔隙率一般为 7.57%而泥岩类的软化系数为 0.41,为遇水易软化的岩层属软~特硬级 煤岩石力学性质:容重一般为 1.306 g/cm3孔隙率一般为 6.56 g/cm3抗压强度为17.7~26. 2 兆帕,一般为 22.2 兆帕,属硬岩级 3.2.2 影响边坡稳定性因素 第四系松散层疏松,且休止角小,对边坡的稳定性不利 区内软岩层~粘土岩层及砂质粘土岩层分布较少, 且很快相变为泥岩、 砂质泥岩类仅 3-1 号煤底板有一定范围的粘土岩及砂质粘土岩分布所以在开采 3-1 号煤时,底部进水后易软化,对边坡稳定性不利在开采时,应根据粘土岩及砂质粘土岩的分布范围,做好防护工作 区内岩层的横向变化大,根据不同的部位,不同的岩性应予以区别对待如:砂岩-- -- 类吸水后,抗压强度减弱,只有原来的一半,将改变原有的自然状态3-1 号煤底板的粘土岩,吸水后使岩石软化为粘土质的软泥,对边坡稳定不利。
在生产中要加强对这些工作的研究,及时采取预防措施,以免造成危害 基岩大都属硬~特硬级岩层,利于边坡维护,可以适当加大边坡角,减少剥岩量但泥岩软化后易碎,在开采时应予以注意 区内软岩层~粘土岩层及砂质粘土岩层分布较少,但是会很快相变为泥岩、砂质泥岩类,需做好防护工作,防止出现滑坡现象 3.3 确定合理边坡角及制定防滑措施 3.3.1 确定合理边坡角 高西沟沟露天矿边坡岩体整体强度较高,根据现有的地质资料,在采掘场没有明显的弱层,因此目前认为,采掘场边坡滑坡模式是纯圆弧滑动 采掘场的边坡稳定取决于岩体的强度,岩体的强度与岩块的强度和节理的密度有关 根据地质报告所提供的数据和相类似矿山的设计经验结合此矿床的工程地质特征,选取露天矿最终帮坡角为36° 根据矿山规模,选用斗容为1.6m3挖掘机,最大挖掘高度 8.2 米,参考采矿设计手册及类似矿山设计资料,初步确定阶段高度 8~10 米根据煤岩工程地质特点,确定煤层及岩层的阶段台阶坡面角为 65 度 采掘场边坡上部黄土层厚度较小,因此对于黄土边坡不进行单独设计根据黄土层工程地质特点,确定黄土层的台阶坡面角 55 度 3.3.2 制定滑坡防止措施 由于高西沟露天煤矿地处干旱地区,地下水缺乏,年降水量少。
水对边坡稳定性影响比较小经过分析,影响采场边坡稳定性的主要因素是爆破震动所以,采用控制爆破技术来防止采场滑坡 矿山生产实践证明,不正确的爆破对到界边坡稳定性的影响尤为严重结合高西沟露天矿爆破特点,决定采用控制爆破技术主要采用微差爆破技术 对于排土场边坡的稳定性,主要防滑措施有:不同性质的岩土分类排弃,透水性好的岩土排到排土场底部,透水性差的排弃物排到排土场上部同时加强对边坡稳定性的监测,随时了解边坡的稳定性情况必要时做一些抗滑工程,如修建抗滑桩和抗滑挡墙等 -- -- 第四章露天开采境界 4.1 开采境界的确定 4.1.1 开采境界影响因素 开采境界的确定,影响因素很多,归纳起来可分为三类: 自然因素:包括煤层埋藏条件,煤层和围岩性质,地形、地貌,工程地质和水文地质等 技术组织因素:包括开采的技术水平,装备水平, 矿山附近的铁路公路等运输条件,主要建筑物构筑物等对开采境界的影响 经济因素:包括基建投资,基建时间和达产时间,煤炭的开采成本和销售价格,开采过程中资源的回收率及国民经济发展需要等 除此之外,还有采矿权范围、经济合理剥采比、露天矿最终边坡角等因素 4.1.2 开采境界确定原则 1.保证露天采场内采出的矿石有盈利, 即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比; 2.充分利用资源,尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界之内,发挥露天开采的优越性; 3.露天采场的帮坡角应等于露天边坡稳定所允许的角度, 保证露天采场的安全生产; 4.用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大,服务年限太长时,应按矿山一般服务年限确定露天开采深度; 5.当矿体极不规则,矿体上部覆盖层较厚或地形复杂时,境界剥采比不大于经济合理剥采比,还用平均剥采比进行校核; 6.对于特厚的、剥采比很小的矿床,有时应根据勘探程度及服务年限确定露天开采境界,而不应按经济合理剥采比计算; 7.开采境界边缘附近有建筑物、构筑物、河流和铁路干线需保护或难于迁移至露天采场影响范围以外时,可适当缩小露天开采境界。
以保证总体经济效果最佳 4.1.3 开采境界的确定 在高西沟露天煤矿勘察范围之内,煤层厚度变化小,近水平分布,倾角小,赋存状态稳定在矿区范围之内,地面条件几乎没有限制,不会对露天开采境界造成影响所以,在采矿权范围之内,若开采各煤层的境界剥采比不大于经济合理剥采比,就可以划在境界范围之内 -- -- 根据目前的煤炭市场价格情况和高西沟煤矿露天开采的技术经济条件, 确定经济合理剥采比为 10m3/t 由地质报告可知,煤层近水平赋存,其煤层厚度和相邻煤层的间距总结如下: 表 4.1 煤层赋存特征表 煤层编号 煤层厚度(m) 煤层间距(m) 说明 2-2 1.2 38.98 地面有露头 3-1 3.59 28.66 4-1 1.57 6.58 4-2 0.57 局部可采 27.49 5-1 5.37 露天开采主采煤层全层可采 3.81 5-2 0.32 不可采煤层 7.3 6-1中 0.92 不适合露天开采 4.26 6-1下 0.31 不可采煤层 13.77 6-2中 1.13 不适合露天开采煤层 1.19 -- -- 6-2下 1.17 不适合露天开采 由煤层赋存状况可知,该矿主采煤层为 5-1 煤层。
各煤层的境界剥采比分别计算如下: 2-2 煤层:由于 2-2 煤层近水平赋存,地表覆盖层厚度变化较大(0~50m) ,平均厚度 14m覆盖层的地方多为独立山包,所以在计算境界剥采比时,境界剥采比与平均剥采比利用 nj≈np的关系 04. 924. 12 . 114hhn221jm3/t (4-1) nj ≤njh(4-2) 其中:nj——境界剥采比 m3/t; njh——经济合理剥采比 m3/t; h1——岩层平均厚度 m; h2——煤层平均厚度 m; γ2——煤层平均容重 t/m3 所以,2-2 煤层适合露天开采2-2 煤层在可采厚度范围之内的,其露天开采的经济效果大于地下开采,均可以划到开采境界之内 3-1 煤层:煤层平均厚度为 3.59m,与 2-2 煤层平均间距为 38.98m分两种情况论述 第一,考虑 3-1 煤层上部赋存有 2-2 煤层3-1 煤层与 2-2 煤层平均间距为38.98m 75. 824. 159. 398.38hhn221jm3/t(4-3) nj ≤njh(4-4) 露天开采的经济效果大于地下开采,可以划到开采境界之内 第二,考虑到 3-1 煤层位于 2-2 煤层赋存范围之外的部分,其上覆岩层平均厚度为 52.98m。
此时 nj≥njh,需综合考虑 3-1 煤层其下部煤层的开采经济效果 4-1 及 4-2 煤层平均厚度分别为 1.57m 和 0.57m与 3-1 煤层平均间距分别为28.66m 和 35.24m其经境界剥采比大于经济合理剥采比,需考虑之下的 5-1 煤层开采经济效果 -- -- 5-1 煤层:煤层平均厚度 5.37m,与 4-2 煤层平均间距 27.49m综合考虑 3-1、4-1 及 4-2 煤层: 4 . 7hhn221j(4-5) nj ≤njh(4-6) 露天开采的经济效果大于地下开采,均可以露天开采 所以,确定高西沟露天矿的境界范围为采矿权全部范围境界拐点坐标如下: 表 4.2 地表境界拐点坐标 拐点标号 X 坐标 Y 坐标 1 .00 .00 2 .00 .00 3 .00 .00 4 .00 .00 5 .00 .00 6 .00 .00 7 .00 .00 8 .00 .00 9 .00 .00 由拐点连起来的范围即露天开采地表境界范围 预计采用单斗卡车开采工艺,参考设计资料,高西沟露天煤矿最小底宽约 20m,边坡角 36°,由此确定出底部境界露天矿地表境界及底部境界圈定范围如图4.1。
-- -- 图 4.1 露天矿境界范围图 4.1.4 境界内经济合理开采深度确定 由开采 2-2、3-1、4-1、5-1、5-2 煤层及以下的两个煤层的开采深度和相应的平均剥采比,绘制出开采深度H 与平均剥采比 np的曲线如图 4.2 图 4.2 H-np曲线 在图 4.2 的纵轴上,绘制出剥采比为 10m3/t 的直线由图可知,开采到 116m 深度-- -- 的时候剥采比最小,开采到以后煤层的剥采比均大于 10m3/t,采用露天开采不合理所以,合理开采深度为 116m,即对应开采到 5-1 煤层底部5-1 煤层以下的各煤层转为地下开采 由 5-1 煤层的底板等高线可以看出,煤层近水平赋存,开采深度几乎在同一标高,能够满足露天矿采装、运输要求,无需进行底部深度调整 4.2 露天采场内的剥离量、煤量及损失率的计算 4.2.1 露天采场内剥离量的计算 在露天采场境界范围之内,由上至下有 2-2、3-1、4-1、4-2、5-1 五层煤层煤层剥离量计算如下: 2-2 煤层上覆岩土层厚度为 0~40m由煤层底板等高线图和地形图推算出,2-2煤层上覆岩层平均厚度约 15m经计算,覆盖面积为 0.7112km2。
所以,2-2 煤层上覆岩土层的剥离量为: HSQ(4-7) 式中:S——岩层的覆盖面积; H——岩层平均厚度; 46108 .1066107112. 015m3 2-2煤层与3-1煤层之间的岩土厚度为0~50m, 平均厚度为24m 覆盖面积2.4691 km2所以,2-2 煤层与 3-1 煤层之间的岩石量为: 46105 .6172104691. 224m3 3-1 煤层与 4-1 煤层之间的岩石平均为 28.66m,覆盖面积为 2.420km23-1 煤层与 4-1 煤层之间的岩石量为: 46106 .6935105883. 266.28m3 4-1 煤层与4-2 煤层之间的岩石平均厚度为6.58m,覆盖面积为2.4340 km2所以,4-1 煤层与4-2 煤层之间的岩石量为: 46106 .1601104340. 258. 6m3 4-2 煤层与5-1 煤层之间的岩石平均厚度为27.5m,覆盖面积为2.3972 km2所以,4-2 煤层与5-1 煤层之间的岩石量为: 46106 .6573104392. 25 .27m3 综上所述,露天采场内总的剥离量为为: -- -- 1066.8+6172.5+6935.6+1601.6+6573.6=20486×104m3。
4.2.2 露天采场内煤量计算 露天采场边坡压煤量计算如下: 露天矿的最终边坡角为 36° 2-2 煤层大部分属于山坡露天矿,边坡压煤量较少,计算中忽略不计 3-1 煤层坡面到矿区范围的平均水平距离a=28m,煤层平均厚度 b=3.59m,采场范围内的周长 L=5068m,煤层平均容重γ=1.24t/m3则 3-1 煤层的压煤量为: a×b×L×γ=28×3.59×5068×1.24=631700t =63.170×104t 4-1 煤层的坡面到矿区范围的水平距离 a=66m,煤层平均厚度 b=1.57m,采场范围内的周长 L=3802m,煤层平均容重γ=1.25t/m则 4-1 煤层的压煤量为: a×b×L×γ=66×1.57×3802×1.25=492454t =49.245×104t 5-1 煤层的坡面到矿区范围的水平距离 a=98m,采场范围内的周长 L=6481m,煤层平均厚度 b=5.37m,平均容重γ=1.25t/m3则 5-1 煤层的压煤量为: a×b×L×γ=98×5.37×6481×1.25=4263364t =426.336×104t 所以,露天采场内总压煤量为: 63.170+49.245+426.336=538.7×104t。
在高西沟露天采场内,可采煤层共四层,分别为 2-2 煤层、3-1 煤层、4-1 煤层和 5-1 煤层各煤层的工业储量及边坡压煤量计算结果见表 4.3 单位:万吨表 4.3 煤量计算结果表 煤层编号 地质储量 储量级别 可信度系数 工业储量 边坡压煤量 2-2 83 333 0.9 74.7 0 3-1 495 588 122b 333 1 0.9 495 529.2 63 4-1 397 333 0.9 357.3 49 5-1 2018 122b 1 2018 426 合计 3563 — — 3474.2 538 -- -- 4.2.3 露天采场内回采率、可采储量及平均剥采比 露天采场内设计回采率为 95% 露天开采可采储量可按公式 4-8 计算 ygkQ(4-8) 式中:Qk——可采储量,万吨; Qg——工业储量,万吨; η——回采率 计算得:高西沟露天煤矿可采储量为(3474.2-538)×95%=2789.4 万吨 露天采场内平均剥采比为总剥离量与可采储量之比计算得,平均剥采比为:7.4m3/t -- -- 第五章矿田开拓 5.1 开拓方案的比较与确定 5.1.1 开拓方案选择的主要原则及影响因素 选择开拓方式的主要原则主要有:要求矿山基建时间短,早投产,早达产;生产工艺简单,可靠,技术上先进;初期剥采比小,提高初期生产效益;基建投资小,尤其是初期投资要小,生产经营费低;尽量少占良田,少占耕地,不搬迁村庄。
距离排土场较近,便于建立采场与工业广场的运输联系等 影响露天矿开拓方案选择的主要因素有三方面:自然地质条件,即地形、 矿床地质、水文地质、气候等生产技术条件,即矿山规模,矿区开发程序,露天采场尺寸,生产工艺流程,选用设备型号等经济因素,即矿山建设投资,矿山生产成本及劳动生产率等 考虑以上原则及影响因素,对高西沟露天煤矿开拓方案进行比较与确定 5.1.2 开拓方案的比较与确定 露天矿的开拓方法有:公路开拓、铁路开拓、带式输送机道开拓、平硐溜井开拓、提升机道开拓等根据高西沟露天煤矿的技术经济条件以及自然地质条件,首先淘汰明显不合理的方案: 由于地形复杂,沟壑纵横,地形条件不具备布置带式输送机道的条件若采用平硐溜井开拓,则只在开采 2-2 煤层时可以考虑,其他煤层开采均为深凹露天矿开采而 2-2 煤层储量相比其他煤层比较小,仅为开采此煤层而单独选用一套开拓系统明显不合理,所以不宜采用平硐溜井开拓方案对于提升机道开拓方案,需与汽车或者铁路等配合才能构成完整的开拓运输系统对于高西沟露天煤矿,年产量仅 90 万吨,为小型露天矿,不宜选用复杂的开拓运输系统所以淘汰明显不合理的开拓方案:带式输送机开拓、平硐溜井开拓和提升机道开拓等开拓方案。
初步选择公路开拓和铁路开拓两种开拓方式对这两种开拓方式进行评价如下: 公路开拓主要适用于各种地形条件的山坡露天矿和矿坑呈各不规则形状,尺寸的凹陷露天矿, 采矿场可设置多出入沟进行分散运输,分散排岩, 便于多品级矿石选择开采,便于改变工作线推进方向,新水平准备速度快,能达到较高的开采强度 铁路开拓运营费用低,运输能力大,运输设备坚固耐用,运输工作可靠,受气候条件影响小,但由于开拓坑线受铁路的平面曲线半径大和纵向坡度小的影响,开拓坑线展-- -- 线长度大,使露天采矿场的附加剥岩量增加,基建工程量大,基建时间长,在日常生产中的线路移设和维修工作量大, 开拓系统和工作组织较复杂, 新水平开拓延伸工程缓慢且铁路开拓多为折返式坑线,随着开采深度的增大,折返次数增加, 列车运行周期增长,运输效率明显下降此外,铁路运输还有采掘工作面的空车供应率和采掘机效率低,线路移设工作量大和各采区的死角处理较复杂等缺点 对公路开拓和铁路开拓这两种开拓方案进行技术经济比较: 由于高西沟露天煤矿地处山区,地面高低起伏不平,沟壑纵横,区内大部分被第四系松散层覆盖 结合周围工业情况, 可初步估算运输距离为运岩土为 1km, 运煤为 3km。
公路开拓方法具有汽车运输的特点,对于复杂地形的适应能力强,能比较好的适应高西沟露天煤矿的开采条件 其运费大约占采矿总成本的 40~60%,对露天矿开采的经济效益影响较大故汽车运输的运距要控制在合理的范围之内目前,采用普通的载重自卸汽车运输时,其合理运距一般不超过 3.5km当采用大型电动轮自卸汽车时,合理运距一般不超过 5~6km考虑到深凹露天矿重载汽车上坡在合理运距范围之内,公路开拓合理开采深度应限制在合理范围采用 40t 以下的汽车运输时可为 80~150m,采用电动轮汽车运输时可为 200~300m高西沟露天煤矿的条件陡符合公路开拓的特点 所以,采用公路开拓技术上是可行的,但不一定优于其他开拓方法,在进行经济比较后才可以确定 对于铁路开拓,其运营费用约为汽车运输的 25%~35%,但由于受回转半径和纵向坡度的影响会增加采场的剥岩量,同时增加基建工程量线路移设占用的时间长,影响露天矿的生产,开拓延伸速度慢,初期投资也会增加对于高西沟露天煤矿,不采用铁路开拓的原因有三个: 第一、高西沟露天煤矿地形复杂,铁路的适应性不强,受坡度的影响,不利于修筑铁路 第二、高西沟露天煤矿的边界特点是:死角多。
若采用铁路开拓,采区的死角处理困难 第三、高西沟露天矿年产量仅为 90 万吨,考虑到企业经济实力,建设初期在经济上不允许投资过大,否则将会影响整个企业的正常运行 通过上述分析,初定采用公路开拓方案 确定选用公路开拓中的方案:移动坑线具有生产能力大,基建速度快,运距短的优-- -- 点,且更适宜汽车运输,故确定选用公路开拓中的移动坑线开拓方案 5.2 生产工艺的选择及该工艺设备配 5.2.1 生产工艺的选择 由于选用公路开拓方案,所以生产工艺一般选择国内应用最广泛的、技术最成熟的单斗挖掘机采装,自卸卡车运输,推土机排土的生产工艺选择此生产工艺,主要考虑到在国内此开采工艺应用广泛,技术成熟,设备性能好维修工作简单,机动灵活,能够适应高西沟露天煤矿的开采条件 5.2.2 设备配备 在选择设备时,除了要遵循设备选型原则和按规模确定设备规格等级外,还要仔细研究设备的结构特点、技术性能、材质情况和制造工艺等从而选出适合本矿作业的最佳设备 穿孔设备选择: 露天矿穿孔设备主要有冲击钻机、回转钻机、潜孔钻机以及牙轮钻机等其中,冲击钻机因其技术落后, 穿孔效率低, 现基本上已经淘汰 回转钻机适合于矿岩硬度为 4~6 的露天矿。
因高西沟露天煤矿岩石硬度平均为 7,个别岩层硬度大于 7,回转钻机不能很好的适应矿山生产,设备的效率不高,所以不选择回转钻机 潜孔钻机适用于一般坚硬的矿岩虽然设备投资较小但是设备的性能和适应性远不及牙轮钻机 牙轮钻机具有很好的适应能力,几乎适用于各种矿岩的穿孔作业,并具有很高的生产效率牙轮钻机与潜孔钻机比较,穿孔速度比潜孔钻机高 50%,穿孔成本比潜孔钻机低 15%设备的性能良好,成孔率高,自动化程度高,但设备成本比较高但是,牙轮钻机在高西沟露天煤矿的地质条件下,使用寿命长,节约的钻孔成本足以抵消增加的设备初期投资 综合各穿孔设备的特点及技术性能,经过技术经济比较后,决定选用牙轮钻机 采装设备选择: 高西沟露天矿采用单斗卡车开采工艺单斗挖掘机有多种选择,按传动方式不同可分为液压铲、机械铲(电铲) 液压挖掘机与电铲相比,重量轻 35~40%,动作灵活,行走速快;可以比较准确的控制铲斗的插入和撬动,在选采的时候,具有下铲准确的优点购置费用比电铲低 50%左右占用资金少,投资少由于液压系统比较复杂,矿山-- -- 工作条件恶劣,维修比较困难近年来随着机械制造技术的发展,元件寿命有了很大的提高,检修人员的素质也有很大的提高,在很大程度上克服了维修困难的缺点。
采用液压铲能够很好的适应高西沟露天煤矿的开采 综上所述,采装设备决定选择液压铲由于煤层近水平分布,所以适宜选用液压正产并配备前装机辅助作业 运输设备的选择:公路开拓汽车运输,运输设备一般选择矿用自卸汽车在设备选型时,主要考虑自卸汽车的结构特点和性能参数其中,结构特点主要考虑发动机、传动系统、和制动系统等性能参数主要考虑重量利用系数、比功率、车辆动力特性曲线和性能限制因素结合高西沟露天煤矿公路运输特点,选择合适的车铲配套方案,查设备选型表选定运输设备 辅助设备选型:由于辅助设备数量少,所以在选型时,结合开采条件,参考类似矿山及设计手册,选择与高西沟露天煤矿开拓开采方法相适应的辅助设备 由以上分析,查《露天矿设备选型配套计算》表 1-1-3,设备选型方案如下: 穿孔设备:牙轮钻机Φ=150mm 挖掘设备:单斗挖掘机 1.6m3 运输设备:自卸汽车 15t 辅助设备:推土机 88.2kw 平路机 132.3kw 装药车 8t 洒水车 4 m3 汽车吊 20t 查《露天矿设备选型配套计算》设备选型手册,经过综合比选,确定各种选用的设备型号 表 5.1 设备选型表 设备类型 设备名称 型号 生产厂家 穿孔设备 牙轮钻机 KY-150 江西采矿机械厂 采装设备 液压铲 WY-160 长江挖掘机厂 运输设备 自卸汽车 北 方 奔 驰ND3310D29 包头北奔重型汽车有限责任公司 -- -- 辅助设备 推土机 T2-120SH 平路机 PY-160 装药车 BC-8 山西长冶矿山机械厂 洒水车 解放 丹东汽车厂 汽车吊 QY-40 主要设备的技术参数见设备技术参数表: 表 5.2 KY-150 牙轮钻机技术参数表 项目 单位 参数 钻孔直径 mm 120~150 钻孔方向 ° 70~90 推进速度 m/min 0.17~3.4 提升速度 m/min 0.79~15.72 回转扭矩 kN.m 4.77 空压机能力 m3/min 25 排渣方式 湿式/干式 行走方式 履带 爬坡能力 % 14 行走速度 km/h 0.85 钻机总重量 t 40 表 5.3 WY-160 液压铲技术参数表 项目 单位 参数 铲斗容积 m3 1.6 理论生产率 m3/h 280 最大挖掘高度 m 8.1 最大挖掘深度 m 3.25 最大挖掘半径 m 8.05 最大卸载高度 m 5.7 -- -- 的要求,保证露天矿的生产工艺成为一个有机的整体;符合矿山道路设计规范的规定,保证行车安全;尽量减少土石方的工程量,以降低工程造价和节省运营费用。
遵循以上定线原则,按以下定线步骤进行定线 1、拟定线路系统 主要考虑矿山的具体情况和总平面布置,根据已确定的公路开拓运输方案,初步拟定线路的大致形式、位置和走向 依据高西沟露天煤矿开采境界、地形图,结合总平面设计的排土场、工业场地及炸药库等设施的位置及高程,初步拟定线路系统 2、确定线位 在山坡露天矿时(1380 以上水平) ,岩土由各开采水平经山坡运输道路运到西南部的外排土场煤的运输通道和岩土运输走一条干线,运到工业场地的储煤场 深凹露天矿时,总出入沟设在在石灰川沟的 1375 水平,岩土及煤经此出入口运到地面当岩土全部实现内排时,在矿区中西部的最终边帮设置运煤通道,缩短煤的运输距离 5.4 开拓运输系统 5.4.1 煤的开拓运输系统 高西沟露天煤矿为中小型露天煤矿,年产量为 90 万吨,公路开拓初步计算煤的运距一般为 3km,地形复杂为了更好的适应地形条件,简化生产系统,便于管理和操作,决定煤炭开拓运输也采用公路开拓运输由采场直接运至坑口的储煤场在储煤场设置破碎站,由胶带运输机运至附近的选煤厂 5.4.2 岩石的开拓运输系统 移交生产时,岩石由采场运至境界外的外排土场进行排弃投产后,当 5-1 煤层开采到一定时期,具备实现内排条件时,逐渐转为内排。
5.5 掘沟工程 5.5.1 掘沟位置的确定 掘沟位置的选择遵循的原则是: 初期剥采比小,提高初期生产效益; 地质勘探程度高,煤层赋存稳定,地质构造简单;覆盖厚度小,基建工程量小,基建工期短尽量少搬迁或不搬迁村庄,少占农田,减少初期投资;距外排土场较近,适于建立采场和工业广场的运输联系 -- -- 根据以上原则,结合高西沟露天煤矿的地形地质条件,以及煤层赋存条件,将 3-1煤层的底板等高线与矿区地质地形图对比,进行拉沟位置的比选 第一方案: 在境界的西北部开拉沟,形成东西方向的工作线后,工作线向南推进 由矿区地形图可以看出,高西沟露天煤矿地形比较复杂矿区北东方向地形高,煤层平均埋深大于西南区但是北东方向赋存有最上层的 2-2 煤层,而西南地区 2-2 煤层剥蚀选择从北部拉沟的原因就是: 2-2 煤层埋藏浅,见煤快2-2 煤层平均可采厚度 1.2m,基建剥离量少,移交生产前可以采出的煤比较多,初期经济效益较好 图 5.1 一拉沟位置示意图 第二方案: 在境界南部拉沟由于在矿区的南部(石灰川北东方向)有一条横穿矿区的沟,此地的主采煤层埋藏深度浅,若外排土场设置在石灰川,从此沟开始拉沟,形成工作线后,-- -- 同时向北西方向和南东方向推进。
减少初期剥离量当南东方向境界内的 5-1 煤层开采完毕后,采场实现内排,节约排岩费用 在此位置开始拉沟的特点是: 充分利用自然地形, 减少初期剥离量 尽早实现内排,节约排土费用 图 5.2 二拉沟位置示意图 经过比较上述两种拉沟方案,确定第二方案优于第一方案其主要原因是:第二方案不仅考虑了基建期剥离量少,经济效益高,还考虑了投产后,尽早实现内排,从而能够提高开采的综合经济效益所以选择第二种拉沟方案 5.5.2 掘沟方法的选择 在露天开采中,为保持持续正常生产,需及时准备出新的水平而新水平准备的及-- -- 时与否,关键在于掘沟速度 高西沟露天煤矿全矿采用汽车运输,应此选用汽车掘沟的方法汽车运输掘沟的速度,主要取决于汽车在沟内的调车方法调车方法分为回返式调车、单折返调车和双折返调车 回返式调车掘沟时,空重车入换时间短,挖掘机和汽车的装载效率高但是所需沟宽度比折返式大,掘沟工程量比折返式调车大 单折返调车时,空重车入换时间比回返式调车多 2~4 倍,装运效率低 双折返调车是当一辆汽车装载结束时,另一辆入换完毕,等待装车其掘沟速度最快但是所需汽车数量多,汽车等待装车的时间长 经过比较,即为了加快掘沟速度,又要尽可能少的设备投资,决定选用汽车回返式调车的掘沟方法。
开段沟采用端工作面采装 5.5.3 确定开拓坑道及开段沟的规格 露天矿开拓坑道,主要包括掘进出入沟、开段沟和为掘沟而在上水平所进行的扩帮工作露天矿的堑沟有出入沟和开段沟沟的主要参数包括沟底宽度、沟深度、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度 由高西沟露天矿的设备配备及工程地质特点,确定表土台阶、岩石台阶及煤台阶的台阶要素见表 5.5 表 5.5 各台阶要素 台阶要素 台阶名称 台阶高度(m) 台阶坡面角(°) 岩石台阶 8 65 煤台阶 随煤层厚度 65 根据高西沟露天煤矿采掘设备规格、煤岩物理力学性质和特点,将各台阶的开拓坑道规格计算如下: 出入沟沟底最小宽度:汽车运输掘沟回返式调车时的出入沟最小底宽按公式(5-1)确定 e2bR2Bcminmin(5-1) 式中:Bmin——沟底最小宽度; Rmin——汽车最小转弯半径,9.5m; -- -- bc——汽车宽度,2.57m; e——汽车边缘至沟帮底线的距离,取 0.5m; 所以,57.225 . 0257. 25 . 92Bminm取 23m 开段沟沟底宽度:它与掘沟方式、采装运输设备规格、线路布置及扩帮爆破的爆堆宽有关。
由于采用挖掘机端工作面采装,开段沟的沟底宽度与出入沟沟底宽度一致因此,台阶的开段沟的沟底宽度也取 23m 沟深度:高西沟露天矿的出入沟和开段沟大部分为双壁堑沟双壁堑沟的出入沟的深度值为零至台阶全高度,开段沟深度等于台阶全高度 沟帮坡面角:取决于岩石的物理力学性质和沟帮坡面保留时间的长短当采用移动坑线开拓时,沟帮两侧坡面角等于工作台阶坡面角因此,黄土层取为 55°,岩石台阶和煤台阶取为 65° 堑沟的纵向坡度:煤炭工业露天矿设计规范规定,露天矿内部道路最大纵坡生产干线不宜超过 8%;支线不宜超过 9%;联络线不宜超过 10%;重车下坡地段相应减少 1%结合运输设备的爬坡能力,出入沟沙土层出入沟纵向坡度定为 10%,岩石层和煤层定为8%为方便排水,开段沟采用 3‰的纵向坡度 沟的长度:出入沟长度取决于台阶高度和出入沟的纵向坡度由台阶高度和纵向坡度计算得出入沟的长度为 80m 综合上述计算数据,列表如下: 表 5.6 表土台阶坑道规格 分 类 参 数 表土层 出入沟 开段沟 最小沟底宽 23m 23m 沟深 6m 6m 沟帮坡面角 55° 55° 纵向坡度 8% 3‰ 沟长 80m —— -- -- 表 5.7 岩石台阶坑道规格 分 类 参 数 岩石层 出入沟 开段沟 最小沟底宽 23m 23m 沟深 8m 8m 沟帮坡面角 65° 65° 纵向坡度 8% 3‰ 沟长 80m —— 5.8 煤台阶坑道规格 分 类 参 数 煤层 出入沟 开段沟 最小沟底宽 23m 23m 沟深 8m 8m 沟帮坡面角 65° 65° 纵向坡度 8% 3‰ 沟长 80m —— 汽车在沟内的调车方法如图 5.3。
图 5.3 掘沟方法图 -- -- 第六章露天矿开采参数与开采程序 6.1 露天采剥方 6.1.1 采剥方法选择 露天矿的采剥方法是研究露天开采中的采准、 剥离和采矿中的开采程序以及它们之间的空间关系采剥方法按工作线布置形式可分为纵向布置、横向布置、扇形布置和环形布置的采剥方法按工作台阶的开采方式可分为台阶全面开采法和台阶轮流开采法 根据高西沟露天煤矿的煤层赋存特点,比较各采剥方法的特点后,决定采用工作线横向布置的缓帮开采 高西沟露天煤矿采用横向采剥的主要优点是:在现有的技术经济条件下,可以减少露天矿的基建工程量,减少采场内部运距和掘沟工程量由于汽车运输机动灵活,不受工作线长度限制,能够适应此矿体埋藏条件 陡帮开采可以减少基建剥岩量,缓剥岩石考虑到采用这种采剥方法时,采掘设备上下调动频繁,影响生产能力;运输道路工程量大,线路修筑维护费用高;采场辅助工程量大;管理工作严格,且陡帮开采适用于前期生产剥采比大的矿体因高西沟露天煤矿矿体近水平赋存,从南部拉沟初期剥采比不会太大所以决定采用缓帮开采 综上所述,高西沟露天煤矿矿采用工作线横向布置的缓帮开采采剥方法更为有利 6.2 主要开采参数的确定 6.2.1 台阶划分及台阶高度的确定 高西沟露天煤矿露天开采煤层赋存特点是:除3-1 煤层和 5-1 煤层厚度大之外,其它煤层厚度均较小。
由于采装设备选用液压铲,动作准确,有利于选别开采;运输设备采用汽车运输,机动灵活所以在划分台阶时,除将 3-1 煤层和 5-1 煤层单独划分之外,其它 2-2 煤层、4-1 煤层均与岩石台阶划到一起,成为混合台阶,开采时采用选别开采的方法 根据采掘设备的最大挖掘高度(WY-160 液压铲的最大挖掘高度为8.1m) , 确定台阶的高度对于不需爆破的软岩工作面,为保证安全,台阶高度不应大于挖掘机最大挖掘高度所以,黄土台阶高度确不超过 8m 在采掘需要爆破的矿岩的爆堆时,台阶高度与爆堆高度之间的关系,通常可用经验公式(6-1)确定: -- -- max.wBHKh (6-1) 式中: KB——与矿岩性质和爆堆性质有关的系数,查表取 1.3 Hwmax——挖掘机最大挖掘高度,8.1m 所以,h≤10.53m取岩石台阶高度 10m 由煤层地板等高线图及地质地形图推算,从 5-1 煤层顶板(1320 水平)起,到 3-1 煤层底板(1380 水平) ,厚度为 60m,共划分为 6 个台阶,台阶水平划分如下: 表 6.1 台阶划分表 台阶类型 台阶名称 台阶高度(m) 说明 表土台阶 1443 0~10 主要为黄土覆盖层 1433 0~10 部分为岩石台阶 岩石台阶 1422 10 混合台阶 1413 10 包含 2-2 煤层 岩石台阶 1403 10 1393 10 1383 10 煤台阶 1380 5 3-1 煤层,有露头 岩石台阶 1370 10 混合台阶 1360 10 包含 4-1 煤层 岩石台阶 1350 10 1340 10 1330 10 1320 10 煤台阶 1315 5 5-1 煤层 6.2.2 最小工作平盘宽度 Bmin的确定 工作平盘是采装运输作业场地。
保持必要的工作平盘宽度是实现采区正常工作的必要条件工作平盘宽度取决于爆堆宽度、运输设备规格、动力管线的配置方式及作业的安全宽度等 高西沟露天煤矿采用汽车运输,对于煤岩台阶,最小工作平盘宽度按公式(6-2)确定 -- -- Bmin=b+c+d+e+f+g(6-2) 式中: b——爆堆宽度,m; 经验公式 b=2~2.5h,取 b=2h=20m; c——爆堆坡底线至汽车边缘的距离,取 2m; d——车辆运行宽度,m; d=2bc+2m=2×2.57+2=7.14m,取 7.5m bc——车体宽度,2.57m; e——线路外侧至动力电杆的距离,取 4m; f——动力电杆至台阶稳定边界线的距离,取 3m; g——安全宽度,m; g=h(ctgγ-ctgα)=7m h——台阶高度,煤台阶及岩石台阶 10m, γ——台阶稳定坡面角,36°; α——台阶坡面角,65° 各构成要素在台阶上的分布如图 6.1 所示: 图 6.1 工作平盘构成要素 Bmin=b+c+d+e+f+g=20+2+7.5+4+3+7=43.5m 对于不需要爆破的表土台阶,只需将上式的爆堆宽度改为实体采宽即可。
实体采宽 A=(1~1.7)Rwz,取 A=1.35Rwz 式中,Rwz为挖掘机站立水平挖掘半径,为 8m则 A=10.8m 经计算得,Bmin=31.5m 6.2.3 采区长度的确定 采区长度是将工作台阶划归一台挖掘机作业的那部分工作线长度 其长度应满足挖-- -- 掘机的正常作业,并且使爆破区段的一次爆破量保证挖掘机有 5~10 昼夜的装载量,且满足运输调车的要求 查设计手册的挖掘机最小工作线长度表,选取采区长度 200m由高西沟露天煤矿矿的境界圈定图及开采程序可知,工作线长度随着矿山工程的发展逐渐加长为了适应开采程序的发展,采区长度可以在开采过程中做适当调整 6.3 矿山工程发展程序 矿山工程发展程序主要包括台阶的开采程序、工作帮的推进和新水平的开拓延深 高西沟露天煤矿采用直进式移动坑线开拓, 采用汽车运输 矿山工程由南向北发展,工作线逐渐加长 汽车运输比较灵活, 在新水平准备时, 以基坑的形式掘沟, 如图 6.2 所示 图 6.2 汽车运输掘沟方式图 从地表向下一水平掘进倾斜出入沟,达到下一水平标高后,自出入沟的末端逐渐扩大新水平工作面,之后逐渐建立初始工作线当扩帮工作线推进到使台阶工作线底线距下水平出入沟顶线不小于最小工作平盘宽度时,便可开始下水平的准备。
开拓坑线至上而下逐渐形成 -- -- 第七章露天矿生产能力 7.1 露天矿工作制度 工作制度的确定首先应保证矿山的正常生产,并且要考虑当地的气候条件, 节假日的影响和相关的规定,确定年工作日为 310 天每日三班,每班 8 小时 7.2 均衡生产剥采比 7.2.1 均衡的必要性及可能性 均衡生产剥采比的必要性叙述如下: 如露天矿按一定的开拓方式,开采程序,开采技术参数,生产时,露天矿的生产剥采比是变化的,其变化规律是,前期小,后期大矿山的煤岩产量与生产剥采比的关系是: KSAN1A(7-1) 式中:A—— 露天矿的煤岩总量, m3/a AK——露天矿的煤炭生产总量, t/a Ns——生产剥采比, m3/t 当露天矿的煤的生产能力 AK一定时, 若生产剥采比 Ns为变量, 则煤岩总量 A 也会随着 AK的变化而变化这就必然要求露天矿采、装、运设备的增减和所需人员数量的变化这样就导致设备利用率降低,人员分配失调最终导致整个露天矿的经济效益下降 当煤岩总量 A 一定时,生产剥采比 Ns是变量,则煤的总量 AK随生产剥采比 Ns的变化而波动在这种情况下,煤的产量 AK一般是前期大,中期小,后期又逐渐增大。
这样就使煤的产量不稳定,使设备和劳动人员得不到充分利用 当煤的产量一定时,若煤岩总量在一定时期内均衡到基本稳定,这就要求调节生产剥采比使其在较长时间内相对稳定这就是均衡生产剥采比的必要性 在生产实践中,是露天矿在较长时间内均衡生产剥采比是可能的,均衡方法如下: 1、采用合理的开拓方式,开采程序和发展方向,确保经济合理安全的开发矿山 2.选择适合本矿条件和特点的剥采方法及开采技术参数,特别是工作面参数和两级矿量指标 3.加陡工作帮坡角,实行陡帮开采 -- -- 4.露天矿分期和分区开采 7.2.2 生产剥采比的初步确定 通过绘制 V=f(P)曲线初步确定计划生产剥采比 按照矿山工程的发展方向,做出符合矿山工程发展程序的剖面图利用此剖面图,各台阶均以最小工作平盘宽度推进和分层开采的开采程序, 计算出各工程位置及各水平采出的矿岩量并计算其累加值利用累加值绘制出 V=f(P)的曲线在这两条曲线之间进行生产剥采比的均衡 7.2.3 生产剥采比的调整与均衡 利用绘制的 V=f(p)曲线,进行生产剥采比的均衡根据曲线的特点,将生产剥采比从基建结束后开始,分两期均衡第一期均衡期限为 13.5 年,均衡后的生产剥采比为6.06。
第二期均衡期限为 18 年,均衡后的生产剥采比为 7.89绘制的 V=f(p)曲线如下: 图 7.1 V=f(p)曲线 -- -- 7.2.4 储备矿量 为使露天矿在新水平开拓和准备工程发生停顿时, 仍能保证持续均衡的采矿生产而提供近期必要的生产储备矿量开拓矿量和可采矿量可采期的确定,需综合考虑采矿生产的可持续性和经济效果 (1)开拓矿量 是指开拓工程已经完成,主要运输系统已经形成,并具备了采矿工作条件的新水平底部标高以上的矿体矿量开拓矿量可采期为 4~6 个月,本矿取 4 个月则开拓矿量应保证 36×104t 的矿量 (2)可采矿量 可采矿量指位于采矿台阶最小工作平盘宽度以外,其上部和侧面已被揭露矿体的矿量是开拓矿量的一部分通常可采矿量可采期规定为 2~3 个月,本矿取 2 个月则可采矿量应保证 18×104t 7.3 验证露天矿生产能力 高西沟露天煤矿设计生产能力为 90 万吨/年,煤层近水平赋存影响其生产能力的主要技术条件为采场内可能布置的工作线数目和矿山工程水平推进速度 1、按照采场内可能布置的工作面数目验证露天矿生产能力: WKKWKKQNNA(7-2) 式中:AK——露天矿可能的生产能力,万 t/a; NWK——一个采矿台阶布置的挖掘机台数,1 台; NK——可能同时采煤的台阶数 1 个; QWK—— 采煤挖掘机平均生产能力,95×104m3/a。
采煤及剥岩均选用 WY-160 液压铲根据高西沟露天煤矿开采方式,计算得:7 .11825. 1109511A4K 万吨/年理论生产能力能够达到设计生产要求 2、按矿山工程水平推进速度验证生产能力: A=VH×L×m×γ(7-3) 式中:VH——矿山工程水平推进速度 360m/年; L——工作线平均长度 200m; m——煤层厚度,10.5m; γ——煤容重 1.25t/m3 -- -- 计算得,A=94.5 万吨理论生产能力能够达到设计生产能力 露天矿生产能力验证结果:生产能力能够满足设计生产要求 7.4 验算露天矿年、日、班生产能力 露天矿年生产能力为 90 万吨年工作日 310 天,每天三班,每班 8 小时则露天矿的日生产能力为 2903t,班生产能力为 968t 7.5 露天矿服务年限 高西沟露天煤矿工业储量为 3563 万吨由于矿区地比较复杂,所以在计算服务年限时,取 1.1 备用系数露天矿的服务年限可按公式(7-4)计算 TKQA(7-4) 式中:A——露天矿服务年限,年; Q——工业储量,3474.2 万吨; η——回采率,95%; T——露天矿年生产能力,90 万吨; K——备用系数,取 1.1。
计算得:高西沟露天煤矿服务年限为 31.5 年 -- -- 第八章 穿孔爆破 8.1 选择穿孔爆破方法 8.1.1 爆破作业方法 在露天开采中使用的爆破作业方法有深孔爆破、浅眼爆破、裸露药包爆破和硐室爆破 根据各种爆破方法的特点和高西沟露天矿设备配备水平及煤层的赋存情况,岩石台阶选择深孔松动爆破的方法,煤台阶选择浅孔松动爆破深孔爆破方法的特点是:穿孔的机械化程度高,爆破效果好;爆破量大,可为采装设备提供足够的爆破矿岩量由于煤层厚度小于 5m,煤层台阶单独爆破,选用浅孔松动爆破的方法煤层松动爆破的特点是:爆破质量好,粉碎的面煤较少,炸药单耗低煤台阶及岩石台阶分别选用深孔松动爆破和浅孔松动爆破的经济效果比较好能够适应高西沟煤矿露天开采的生产条件 8.1.2 起爆方法 高西沟露天煤矿设计的试题采掘带宽为10 米, 岩石台阶采用垂直孔排间微差爆破,靠近境界采用预裂爆破,起到保护边坡的作用煤台阶一次爆破量较少,为了简化爆破网络,爆破起爆方法采用齐发起爆,延期雷管延期 8.1.3 爆破器材的选择 根据现有的技术经济状况和各类爆破器材的特点,爆破器材选择火雷管、塑料导爆管、塑料导爆管雷管、联通器等。
炸药选用防水炮皮铵沥腊炸药和氨油炸药,用水胶炸药做起爆药包 引爆用火雷管,采用非电微差起爆,采用 3 段毫秒继爆管实行孔外延期,主干线用导爆管传爆 选择这类爆破器材的原因是:非电起爆网络简单,不会有雷电等安全隐患操作简单,技术要求比较低爆破成本低能够适应西露天煤矿的生产 8.2 爆破参数的确定及施工技术 8.2.1 爆破参数 深孔爆破参数包括:台阶高度、孔径、孔深、超深、底盘抵抗线、孔距、排距、堵塞长度和炸药单耗等 合理的爆破参数对于改善爆破效果, 降低工程成本有着决定作用同时,这些参数受岩石性质、地形地质条件、开挖要求、施工机械等的影响各参数确-- -- 定如下: (1)台阶高度 H 由矿山的开参参数可知,煤台阶及岩石台阶的台阶高度均为 10m表土台阶不需要爆破 (2)孔径 d 由 KY-150 牙轮钻机的技术参数可知,此设备的钻孔直径为 150mm (3)超深 h 与孔深 L 超深的作用是为了克服台阶底盘抵抗线的夹制作用,爆破后不留根底,开挖后形成平整的底部平面超深 h 可按经验公式(8-1)确定: h=(0.05~0.25)H (8-1) 式中:h——超深 H——台阶高度 式中,爆破台阶松软时,h 取小值;爆破台阶坚硬时,h 取较大值。
高西沟露天矿煤岩较软,取超深 h=0.05H=50cm所以,超深确定为 0.5m 孔深 L=H+h=10.5m (4)底盘抵抗线 WD 底盘抵抗线过大会造成根底多、大块率高、后冲作用大;过小会产生飞石、浪费炸药、增加穿孔工作量底盘抵抗线的大小与钻孔直径、炸药做工能力、岩石可爆性、台阶高度和台阶坡面角等因素有关底盘抵抗线的大小可用经验公式(8-2)来计算:WD=(0.6~0.9)H(8-2) 考虑钻机安全作业条件, ccotHWD(8-3) 式中:α——台阶坡面角,已确定为 65°; c——钻孔中心至台阶坡顶线安全距离,取 2m 计算得,WD≥6.7m 底盘抵抗线 WD取 7m (5)孔距与排距 孔距 a 按经验公式(8-4)计算: a=m WD (8-4) 式中,m——炮孔密集系数,经验可知,通常 m 为 0.9~1.5最后一排炮孔往往由-- -- 于夹制作用,应选较小值但是由于高西沟露天煤矿煤岩比较软,夹制作用比较小孔网参数取一致孔距 a 取 6.5m 排距大小对爆破质量影响较大后排孔由于夹制作用, 排距应减小, 按经验公式 8-5计算: b=(0.6~1.0)WD.(8-5) 前排排距取 5.0m,后排取 4.5m。
(6)钻孔孔边距 c 和台阶坡面角α c=WD-Hcotα(8-6) 开采参数α已确定为 65°计算得,c=24m (7)堵塞长度 l 合理的堵塞长度能降低爆炸气体能量损失堵塞长度过长会降低钻孔延米爆破量,增加钻孔费用,造成台阶上部岩石破碎不佳;堵塞长度过短,则炸药能量损失大,将产生较强的空气冲击波、噪声和飞石,并影响下部的爆破效果常用的经验公式为: l=(20~40)d8-7) 取炮孔堵塞长度 l=30d=4.5m (8)单位体积炸药消耗量 q 影响炸药单号的因素主要有岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和块度要求等选取合理的炸药单耗需要长期的生产实践来验证 由矿区的地质资料可知,岩石单轴抗压强度为 30~40MPa对于 2 号岩石炸药,查表得 q=0.43kg/m3 (9)单孔装药量 Q 对于单排炮孔或多排炮孔的第一排炮孔的单孔装药量按公式( 8-8)计算 Q=qaWDH(8-8) 计算得 Q =195.65kg,取 195kg 对于多排炮孔,从第二排起,以后各排炮孔的单孔装药量按公式( 8-9)计算 Q’=(1.2~1.3)Q(8-9) 式中,松软岩石取较小值,坚硬岩石去较大值。
计算得,Q’=1.2Q=234.8kg取235kg (10)炮孔倾角 在靠近上一水平坡底线时,靠近坡底线的钻孔倾角与台阶倾角一致,取65 度,其-- -- 它炮孔均为垂直炮孔炮孔布置如图 8.1 图 8.1 炮孔布置图 煤台阶爆破参数计算方法与岩石台阶类似将岩石台阶及煤台阶的爆破参数计算结果类表如下: 表 8.1 爆破参数表 台阶 参数 岩石台阶 煤台阶 3-1 煤台阶 5-1 煤台阶 台阶高度(m) 10 4 5.5 台阶坡面角(°) 65 65 65 孔径(mm) 150 150 150 超深(m) 0.5 0 0 孔深(m) 10.5 4 5.5 底盘抵抗线(m) 7 4 4.5 孔距(m) 6.5 5 5 排距(m) 前排 5 4 4 -- -- 后排 4.5 孔边距(m) 2.4 2 2.2 堵塞长度(m) 4.5 3 3 炸药单耗(kg/m3) 0.43 0.43 0.43 单孔装药量(kg) 最前排 195 后排 220 48 58 48 58 8.2.2 穿孔爆破施工技术 深孔爆破施工工艺包括钻孔、装药、堵塞、敷设网络与起爆整个工艺过程的施工质量直接影响爆破安全与效果,因此,每一道工序必须遵守爆破安全规程与操作技术规程的有关规定。
(1)钻孔 钻孔时按照设计图纸在地面上定出孔位,严格按设计孔位、深度、倾角钻孔;钻孔的开口不要打喇叭状孔口;随时将孔口的岩渣和碎石清除干净并整平,防止掉入孔内;钻孔误差不大于孔深的 1%;钻孔完毕后,用专制的孔盖将孔封好,并用塑料布覆盖,以防雨水将岩粉冲入孔内 (2)装药 装药用装药车完成,严格控制每孔的装药量,并在装药过程中检查装药高度发现堵塞时及时处理装药采用单一连续装药当遇到空内有积水时,及时处理,必要时换装抗水炸药 (3)炮孔堵塞 堵塞材料采用钻孔岩屑、砂或细石屑混合物堵塞工程质量要保证 (4)爆破网路与起爆 爆破网络采用电爆网络对于网络的可靠性要求较高起爆前,严格按照操作规程检查网络的各项参数,以免造成事故起爆网络如图 8.2 -- -- 图 8.2 岩石台阶起爆顺序及连线方式示意图 8.3 穿孔设备能力及数量计算 8.3.1 穿孔设备能力计算 在本设计的第五章, 综合考虑各穿孔设备的特点及技术性能, 经过技术经济比较后,穿孔设备决定选用江西采矿机械厂生产的KY-150 牙轮钻机其技术参数见第五章 KY-150 牙轮钻机台班生产能力按如下公式计算: Vb=0.6vTbη(8-10) 式中:Vb——牙轮钻机台班生产能力,m; v——机械钻进速度,200cm/min; Tb——钻机每班工作时间,8h; η——工作时间利用系数,0.4~0.5,取 0.4。
计算得,KY-150 牙轮钻机台班生产能力 Vb=0.6vTbη=384m 8.3.2 穿孔设备数量计算 露天矿所需牙轮钻机数量 N 按公式(8-10)确定 e1qN1(8-11) 式中:N——所需设备台数,台; Q——设计年采剥总量,t; Q1——钻机年穿孔效率,238080m/a; q——每米炮孔爆破量,t/m; e——废孔率,5% 对于岩石, 年爆破量 Q =×2.3t=15318000t, 每米炮孔爆破量查 《采矿设计手册 (2) 》-- -- P320,q=33t/m3计算得: 05. 2%513323808015318000e1qN1台 对于煤,年爆破量Q=90×104t,每米爆破量 q=25t/m计算得: 2 . 0%512380801090e1qN41台 综上计算结果,钻孔设备选择3 台 KY-150 牙轮钻机既可以满足煤岩的穿孔的生产要求作业时,需统筹安排作业工序钻机在煤台阶穿孔时,岩石台阶进行装药、连线和爆破等工作钻机在岩石台阶穿孔时,煤台阶进行装药、连线和爆破等工作。
穿孔工作需超前一定时间完成,预留出足够的量,以免造成采装工作接续不上的事故 -- -- 第九章采装工作 9.1 采掘方式及工作面参数 高西沟露天矿采装方式是利用 WY-160 液压铲将矿岩从爆堆中挖出, 并装入汽车,运走 挖掘机工作面参数主要包括台阶高度h、采掘带宽度 bc、工作平盘宽度 B 和采区长度 Lc根据各参数确定原则,查阅设计手册后,将挖掘机工作面参数确定如下: 表 9.1 挖掘机工作面参数 参数 台阶 代号 单位 取值 台阶高度 表土台阶 h m 10 岩石台阶 10 煤台阶 随煤层厚度 采掘带宽度 表土台阶 bc m 8 岩石台阶 10 煤台阶 10 工作平盘宽度 表土台阶 B m 30 岩石台阶 32 煤台阶 30 采区长度 表土台阶 Lc m 200 岩石台阶 200 煤台阶 200 9.2 挖掘机生产能力及数量计算 9.2.1 挖掘机生产能力 单斗挖掘机的生产能力时单位时间内从工作面采出并装入运输设备的实方矿岩体积(m3)或重量(t) 挖掘机的总能力应大于或等于矿山的采剥总量 计算挖掘机生产能力的目的,首先是在组织生产时能充分发挥挖掘机的生产能力,保证稳定高产。
其次是在制定矿山采剥计划或进行矿山设计时,能够确定出符合实际情-- -- 况的先进指标,用以指导生产 挖掘机台班生产能力按式(9-1)计算: smBtkkTE3600Q(9-1) 式中:QB——挖掘机班生产能力,m3; T——班作业时间,8h; η——班工作时间利用系数,0.7; E——铲斗容积,1.6m3; km——满斗系数,0.95; t——挖掘机工作循环时间,25s; ks——矿岩松散系数 1.2 查表选取各计算参数后,计算得挖掘机台班生产能力为 1021m3 矿山工作日为 310 天,每天三班,每班八小时则挖掘机的台日生产能力 QR= QB×3=3064m3台年生产能力 Qa= QB×310=95×104 m3 9.2.2 挖掘机数量计算 挖掘机数量可按公式(9-2)计算: aQAN (9-2) 式中:N——挖掘机台数,台; A——年采剥总量,m3; Qa——挖掘机台年效率,m3/a 表 9.2 达产后年采剥总量 项目名称 工程量 年剥离量 545.4×104 m3 年采煤量 72×104 m3(90 万吨) 年采剥总量 617.4×104 m3 计算得:采煤所需挖掘机数量76. 010951072QAN44a台。
剥离所需挖掘机数量74. 51095104 .545QAN44a台所以,共选择 7 台 WY-160 液压铲其中 1 台采煤,6-- -- 台剥离 9.3 煤岩选采措施 高西沟露天煤矿煤层近水平赋存为了提高资源的的回收率,针对此露天矿的开采特点,现制定以下煤岩选采措施: 1、与煤层相邻的上部岩石台阶穿孔时,为了不破坏煤顶板,穿孔不超深; 2、为了减少面煤量,爆破采用松动爆破; 3、在煤台阶推进之前,利用辅助设备清理煤顶板,包括处理三角岩量; 4、对于煤岩混合台阶,松动爆破后,液压铲进行选择性采装为了减少原煤的损失,提高煤炭回收利用率,要求挖掘机配备操作水平较高的司机 -- -- 第十章 露天矿运输 10.1 运输方法及运输设备 10.1.1 露天矿运输方法及运输设备型号 高西沟露天煤矿地处山区,地形条件复杂,沟壑纵横而由于汽车运输具有适应能力强、基建工程量少的特点所以高西沟露天煤矿最适宜采用公路开拓,汽车运输的方案经过技术经济比较后,运输设备决定采用北方奔驰 ND3310D29 自卸汽车载重量为 15t,车厢容积为 14.5m3其它技术参数详见第五章。
10.1.2 汽车运输参数计算 (1)自卸汽车运输原煤时车厢容积验证: S1qKV(10-1) 式中:V1——计算所需车厢容积,m3; q——汽车额定载重量 15t; Ks——运送物料的松散系数; γ——运送物料的容重 t/ m3 在煤台阶作业时,计算得,6 .153 . 135. 115Vm3这样,自卸卡车即可满足运输煤的要求有效载重量能够达到 15t 在岩石台阶作业时,由S1qKV,计算得自卸卡车运输岩石时所需斗容5 . 73 . 215. 115Vm3,能够满足运输要求有效载重量可以达到 15t (2)自卸汽车装载斗数 sm2KKVqN(10-2) 式中:N——每次装车需装载斗数; q——汽车额定载重量 15t; V2——铲斗容积 1.6m3; Km——铲斗满斗系数(岩石 0.9,煤 0.95); Ks——装载物料松散系数(岩石 1.2,煤 1.35) ; -- -- γ——运送物料的容重 t/ m3(岩 2.4,煤 1.3) 计算得: 在煤台阶作业时,N=5.6 斗,取 6 斗 在岩石台阶作业时,N=4 斗 通过以上计算可知,车铲斗容比符合设备配套原则,设备的装载效率较高,电铲欠车时间与汽车等待会让时间能够降低到最低。
(3)汽车车平均运行速度 查《采矿设计手册 2》表 1-3-37 可得,道路上空重车平均运行速度为 19km/h (4)汽车平均运距 汽车平均运距可按平均计算法计算 n21nn2211cpQ...Ql...QlQlL(10-3) 式中:Lcp——平均运距,km; l1Q1+l1Q2+…+lnQn——各阶段工作面装载点到卸载点的平均运距,km; Q1+Q2+…+Qn——个台阶相应运量,万吨 计算得:汽车为平均运距约为 1.5km (5)运输不均衡系数 K1 运输不均衡系数一般取 1.05~1.15生产规模大、装运条件好的矿山取小值,反之取大值根据高西沟露天煤矿运输的具体情况,运输不均衡系数取 K1取 1.1 (6)装车时间 挖掘机装载自卸汽车的时间主要与电铲作业循环时间及装载斗数有关一般按下式计算: 60tnttrxz(10-4) 式中:tz——挖掘机装车时间,min; n——装满斗数; tr——入换时间,一般取 20~25s; tx——挖掘机作业循环时间,25s; 挖掘机在煤台阶作业时,tz=2.8min 挖掘机在岩石台阶工作时,tz=1.9min。
-- -- (7)卸载时间及掉头停留时间 卸载时间与卸载物料的性质有关由于高西沟露天煤矿运输物料粘性较小,所以正常情况下卸载时间取 1min掉头及停留时间与调头场地有关,包括待装、待卸、及运行中的耽搁时间也取1min (8)自卸汽车出车率 出车率是指平均每班开动的汽车台数与在籍台数之比 影响汽车出车率的主要因素主要有汽车检修能力、备件的供应情况、生产管理水平等出车率可按下式计算: abeLLKdd2(10-5) 式中:K2——自卸汽车出车率,%; Ld——汽车大修里程,160000km; a——每日工作班数;3 班; b——大修周期中保修工日,30 日; e——班运里程,145km; 计算得,自卸汽车的出车率 K=95% 10.1.3 自卸汽车运输能力及数量计算 (1)自卸汽车台班能力 自卸汽车台班能力可按下式计算: TKGK480A21(10-6) 式中:A——自卸汽车台班运输能力,t; G——额定载重量,15t; K1——汽车载重利用系数,1; K2——汽车时间利用系数,0.85; T——自卸汽车周转一次所需时间,min; T=tz+ty+tq+tt tz——装车时间,煤 2.8min,岩石 1.9min; ty——汽车往返运行时间,min; 9vl120tymin; l——平均运距,1.5km; -- -- v——平均运行速度,19km/h tq——卸载时间,1min; tt——掉头及停留时间,1min。
计算得,自卸汽车煤台阶作业台班能力 A=443t自卸汽车在岩石台阶作业时,台班能力 A=474t (2)自卸汽车需要数量计算 自卸汽车需要数量可按下式计算: 21CHAKQKN (10-7) 式中:N——自卸汽车需要台数,台; Q——年运输量,t(见表 9.2) ; K1——运输不均衡系数,1.1; C——每日工作班数,3 班; H——年工作日,310 天; A——汽车台班能力,t(煤 443t,岩土 474t) ; K2——汽车出车率,95%; 表 10.1 达产年运输总量 项目名称 单位 工程量 剥离量 t 825×104 原煤量 t 90×104 计算后得,煤台阶需要北方奔驰 ND3310D29 自卸汽车数量 N=2.5 台岩土台阶需要北方奔驰 ND3310D29 自卸汽车数量 N=21.6 综上所述,高西沟露天煤矿共选择北方奔驰 ND3310D29 自卸汽车 25 台其中 3 台运输原煤,22 台运输剥离物 10.2 运输系统 剥离物的运输系统是这样的: 剥离台阶的工作平盘→各工作台阶的移动坑线→运输平台→排土场 煤的运输系统: -- -- 煤台阶→各工作台阶移动坑线→地表出口→工业场地储煤场。
10.3 运输线路技术标准 10.3.1 确定限制坡度及汽车载重量 煤炭工业露天矿设计规范规定:露天矿内部运输道路最大纵坡生产干线不宜超过8%,生产支线不宜超过9%,联络线不宜超过10% 汽车载重量一般不得超过额定载重量 既 ND3310D2 自卸汽车载重量不得超过 15t 10.3.2 确定道路技术标准及道路结构 为确保露天矿道路的质量,减少客车的燃料和轮胎消耗及零部件的损伤,提高卡车运行速度和生产效率以及运输经济效益,道路采用机械化养路 查《露天煤矿设计规范》P121表 2,对于 15t 的自卸汽车,一级道路双车道路面宽度9m,单车道路面宽度 5m;二级道路双车道路面宽度 8.5m,单车道路面宽度 5m;三级道路双车道路面 8m,单车道路面 4.5m 根据高西沟露天矿目前的技术经济状况,遵循设计规范,确定生产干线采用Ⅱ级道路双线,生产支线及联络线采用Ⅲ级道路双线 经验证明,生产运输道路路面使用沥青混凝土不仅造价昂贵,而且效果不好一是当车辆散料时,遇水后容易使轮胎打滑,易发生事故;二是路面破损不易修复所以在生产干线路面使用次高级路面,生产支线和联络线使用中级路面详见表 10.2 表 10.2 道路级别 道路类别 道路等级 路面等级 路面类型 生产干线 Ⅱ 次高级 沥青砾石表面处理路面 生产支线 Ⅲ 中级 砂姜石路面 联络线 Ⅲ 中级 砂姜石路面 10.3.3 确定干线数目及线路通过能力 露天矿汽车运输道路通过能力是指在安全的条件下,最大允许通过的汽车数量。
它主要取决于行车道数目、道路状况和行车速度在计算时,选取车流集中的采场出口进行计算汽车道路上每小时通过的最多汽车数目按下列公式计算: sdKvK1000N21(10-8) -- -- 式中:N——双车道小时通过能力,辆/h; v——汽车平均运行速度,19km(查《采矿设计手册 2》表 1-3-37) ; K1——运输不均衡系数,0.58(查《露天矿运输》表 1-46) ; K2——安全系数,取 0.38; sd——同方向行驶汽车之间的安全间距,m; sd=s0+sT+s1 s0——准备制动时间的空走距离,取 4m; sT——汽车有效制动距离,17 m; s1——停车安全距离,取汽车全长 8.8m 计算得,N=140 台 在达产后外排土时期,年总运量为 1453.5 万吨则小时运量为 1953 吨,约需通过汽车数量 130 台 所以,线路通过能力满足生产运输要求 10.4 辅助作业运输设备 10.4.1 辅助作业运输设备选型 根据高西沟煤矿露天开采特点及装备水平,需要选择的辅助设备主要有推土机、平路机、装药车、洒水车、和汽车吊。
矿山主体采装设备为斗容为 1.6m3的液压挖掘机,运输设备为 15t 的自卸汽车其辅助设备配备方案如下: 辅助设备:推土机 88.2kw 平路机 132.3kw 装药车 8t 洒水车 4 m3 汽车吊 20t 前装机 1 m3 辅助运输汽车 3.5t (1)推土机选型 查 《露天矿设备选型计算》 比较各辅助设备的各项性能参数后, 决定选用 T2-120SH国产履带式推土机,PY-160 平路机,ZL-50 前装机,BC-8 装药车和 H-140 洒水车和丹东 DD-340 自卸汽车各辅助设备参数见下表 -- -- 表 10.3 T2-120SH 推土机技术参数表 参数名称 单位 参数值 说明 总重 t 16.8 功率 kW 88.2 铲刀尺寸 mm 3760×1000 宽度×高度 松土器形式 5 齿 传动型式 机械 变速箱挡速 前四后四 行驶速度 km/h 2.28~10.43 表 10.4 PY-160 平路机技术参数 项目 单位 参数 总重 t 15.2 刮 刀 尺 寸 宽×高 mm 3970×635 侧伸距 mm 1680/2145/2830 水平回转角 ° 360 垂直面倾斜角 ° 90 松土宽度 mm 1205 松土深度 mm 170 表 10.5 ZL-20 前装机技术参数 项目 单位 参数 斗容量 m3 1 载重量 t 2 最大卸载高度 mm 2630 最大爬坡能力 % 25 最小转弯半径 mm 4600 机器总长 mm 5660 机器总宽 mm 2150 -- -- 机器总重 t 7 功率 kw 57 传动系统变矩系数 3.98 表 10.6 BC-8 装药车技术参数 项目 单位 参数 外型(长×宽×高) mm 9000×2520×3340 装药量 Kg 8000 车重 t 13.37 功率 kw 117.6 最高速度 km/h 71 车厢容积 m3 12 生产率 kg/min 360 表 10.7 东风 EQ140 洒水车技术参数 项目 单位 参数 容量 m3 8 发动机功率 kw 135 洒水速度 km/h 20 洒水宽度 m 0~20 其它性能 前冲后洒带侧喷、带消防接头,带自吸功能。
表 10.8 Y2-12/15A 压路机技术参数 项目 单位 参数值 重量 有载 t 15 无载 t 12 线压力 转向轮 有载 N/cm 393 无载 351 驱动轮 有载 943 -- -- 无载 754 型式 两轴三轮 碾压宽度 mm 2130 爬坡能力 % 14 制造厂家 上海工程机械厂 表 10.9 丹东 DD-340 自卸汽车技术参数表 项目 单位 参数 载重 t 3.5 自重 t 4.21 车厢容积 m3 2.4 外形尺寸 全长 m 5.94 全宽 2.29 全高 2.18 最小转弯半径 m 9.2 最大爬坡度 % 20 最大速度 km/h 75 发动机功率 Kw 81 百公里消耗 L 29 10.4.2 辅助作业设备数量 各辅助设备数量计算结果见表 10.10 表 10.10 辅助设备数量 设备名称 设备型号 计算数量 用途 推土机 T2-120SH 8 排土场排土 1 采场煤顶底板清理 平路机 PY-160 1 矿山道路维护 压路机 Y2-1512A 1 道路维护 -- -- 洒水车 H-140 1 道路维护 装药车 BC-8 1 装药 前装机 ZL-20 1 道路修筑 -- -- 第十一章 排土 11.1 排土场的确定 11.1.1 排弃物种类及排弃量 高西沟露天煤矿剥离物分为黄土和岩石。
黄土层主要存在于第四系 Q 和第三系 R 两个底层中由风积砂层,河流淤积、洪积层组成其中,风积砂层以细粒石英为主,河流淤积层以砂、粉砂或砾石为主洪积层以砂、砾石为主,上部为砂质粘土、亚砂土,分选及滚园度差,呈半胶结状态,松散下部有黑色土壤,底部为马兰黄土,柱状节理发育,含钙质结核 岩石主要为杂色砾岩、含砾粗砂岩细粒砂岩、中粒砂岩、砂质泥岩和中粗粒砂岩,含较多铁质、泥质结核局部相变为粗砂岩或砾岩 岩土总的排弃量为:22350.1×104m3其中外排量约为 1500×104m3 11.1.2 选择排土场的原则及排土场位置的确定 一、选则排土场的原则: 1、为缩短排土运距,排土场尽可能靠近采场 2、尽量少占或不占农田 3、充分利用有利地形,对排弃物中有能利用的部分,排土时考虑回收的方便 4、排土场地位于工业场地、居住区等设施的下风向和生活水的下游 5、排弃场地的地基坡度宜在 24°以内,以保证排土场的整体稳定性本排土场的地基最大坡度为 14° 二、排土场位置的确定: 依据本矿的开采方式,为使后期剥离物能够完全内排,确定基建期与过度期的剥离物全部外排根据地形条件,结合排土场选择原则,外排土场位置定于采场的南部,形状为凸五边形。
占地面积为 57.7×104m2排土场五个拐点的坐标如下: 表 11.1 排土场拐点坐标 点号 X 坐标 Y 坐标 1 2 3 -- -- 4 5 11.1.2 排土场参数设计 外排土场的位置确定在矿区的南部,形状为凸五边形占地面积为57.7×104m3 根据排弃物的类型,查《采矿设计手册 2》P429表 1-9-8 可得,岩土安息角为 32°综合考虑影响排土场稳定性的因素,及排土安全距离,参考类似矿山的设计资料,确定外排土场及内排土场台阶坡面角为 38°排土线工作平台宽度 50m,最终边坡角 32° 查《采矿设计手册 2》P427表 1-9-3,高西沟露天煤矿外排土场阶段高度﹤100m初定外排土场阶段高度50m 排土场容积计算如下: V=3211K1KVK(11-1) 式中:V——需要的排土场容积,m3; V1——计划排弃量, (内排 20850×104,外排 1500×104)m3; K1——富余系数,取 1.03; K2——岩土松散系数,1.3; K3——岩土下沉系数,取 0.12 计算后得,外排土场需要的容积为 1793×104 m3;内排土场需要的容积为 24926×104 m3。
由排土场地形及排土场参数,计算得外排土场的最终排土标高为 1425 水平,内排土场最终排土标高为 1423 水平 11.2 排土方式及设备数量计算 11.2.1 排土方式 高西沟露天矿采用汽车运输,排土场选用推土机辅助自卸汽车排土自卸汽车翻卸后,留在排土线上的岩土由推土机推送到排土台阶坡下自卸汽车直接翻卸到坡底的岩土量约为排弃量的 60%,其余 40%需推土机完成推土机推送距离不大于 8 米为了保证自卸汽车在卸载的过程中的安全,排土场设置向内2%的反坡,排土台阶坡顶设置高为 0.8 米的挡车土提 -- -- 11.2.2 排土设备数量计算 高西沟露天煤矿年最大排弃量为610×104 m3, 实际推土量按其 40%计算, 约为 244×104 m3台班排弃量为:2624 m3/台班设计选用 T2-120SH 型推土机,查《露天矿设备选型配套计算》P392,确定其台班生产能力为 516 m3/台班 所需推土机的数量计算: TjssTQKKVN(11-2) 式中:Vs——需要推土机推进的岩土实方体积, 2624m3/台班 Ks——松散系数,取 1.3 Kj——设备检修系数,取 1.2 QT——推土机台班生产能力,510m3/台班 所以,所需推土机数量TjssTQKKVN=7.9 台,选用 8 台 T2-120SH 型推土机。
-- -- 第十二章 矿山工程进度计划 12.1 矿山工程进度计划编制原则 根据露天矿开采境界,开采工艺,开采程序和参数,开拓运输系统,以及生产能力等主要技术指标,进行矿山工程进度计划编制的编制编制矿山工程进度计划主要遵循的原则有: 1、根据矿山条件,初期应尽快将全部采掘设备投入生产,以技术可能的最大延深速度安排采剥工程,达到尽早投产和达产在达到设计生产能力后,矿山工程进度计划安排使采掘设备充分发挥其能力,并合理安排采掘设备的作业位置 2、要尽可能减少基建工程量,减小基建时间,尽快投产、达产保证规定的各矿言储量,保证产量的均衡稳定 3、最大均衡生产剥采比的均衡的期限不能过短,其数值不宜过大,以减少设备数量和生产成本 4、上、下台阶工作线要保持一定的超前距离,使平盘宽度不小于最小工作平盘宽度,台阶的水平推进要保证及时开拓,避免挖掘机的上下频繁调动 12.2 矿山工程进度计划编制依据及方法 采掘进度计划是生产矿山最主要的计划,它以长远计划和国家下达的指标等为依据 采掘进度计划分为长期及中长期计划和短期计划设计中以年为单位编制 一般 3~5 年称为中长期计划,5 年以上称为长期计划。
本设计编制的采掘进度计划为中长期计划 编制采掘进度计划主要依据矿山工程的年产量、矿岩量计算表、台阶高度、采掘带宽度、最小工作平盘宽度、工作线推进方向、矿山工程发展方式、开始基建的时间、投产标准、达产标准、均衡后的生产剥采比等参数除此之外,还要依据穿孔、采装、运输设备的数量及能力 露天矿从 2009 年出开始基建,基建期为 10 个月,基建工程量约 269×104m3投产标准为:生产能力达到设计生产能力的 50% 其编制的方法为: 1、计算生产剥采比及采剥总量 -- -- 2、分析计算该矿在年度内可能达到的穿爆生产能力及各生产工艺环节可能达到 的生产能力 3、确定水平工程进度及沟的几何尺寸 4、在采场综合平面图上确定年末采剥工作线位置 5、具体安排电铲作业地点及采剥量,根据各水平布置的电铲数,矿岩赋存条件,采场运输条件等诸因素决定电铲不同的效率 6、编制矿山工程进度计划图表 7、按矿山工程进度计划编制采掘进度计划 采掘进度计划表见附表1 -- -- 第十三章 企业总平面布置 13.1 总平面布置的原则 企业总平面布置应遵循以下原则: 1、满足露天矿生产要求; 2、减少污染,工业区和生活区应布置在下风向; 3、充分利用地形,减少土石方工程量; 4、尽量减少其它设施的干扰; 5、尽量少占或不占农田。
13.2 排土场的布置 排土厂的布置首先要考虑露天矿排土的平均运距由于高西沟露天煤矿前期生产的岩土全部外排,后期生产逐步转为内排所以在选择排土场位置时,主要考虑生产前期的排土运距其次,排土场的位置选取考虑环境的保护排土场位置不设在生活区和工业场地的上风向综合考虑各中限制条件后,排土场位置决定选择在露天矿境界的西北部排土场详细参数见第十一章 13.3 工业场地的布置 结合总平面布置的要求,高西沟露天煤矿的工业场地布置在露天矿境界的西南侧其中包括储煤场、机修厂、变电所、材料库和辅助设施等 13.4 行政及生活区布置 包括办公室、宿舍、住宅等,布置在工业场地西侧污染小,方便管理 13.5 炸药库布置 由于高西沟露天煤矿炸药使用量加大,所以需设置炸药库根据当地地形和炸药存放地点的安全规定,炸药库决定布置在距露天采矿场 700m 的地方,并设置防护堤炸药库与采矿场和工业场地之间修筑公路,以便运输 -- -- 第十四章 经济部分 14.1 劳动定员和劳动生产率 高西沟露天煤矿的生产人员包括采矿技术人员、地质测量人员、各类设备司机、调度室人员、机修人员、汽车修理人员、电修人员、供排水人员、柴油库人员、仓库保管员、民工队人员和其他设备管理人员。
非直接生产人员包括:企业管理人员和服务性人员 根据矿山的工作制度,在册人员系数取 1.14,具体定员见表 14.1 表 14.1 劳动定员表 工作单位或工种名称 昼夜出勤人数 在册人员系数 在册人数 企业管理人员 10 1.0 10 采矿技术人员 5 1.0 5 地质测量技术人员 6 1.0 6 牙轮钻司机 9 1.0 9 挖掘机司机 21 1.0 21 汽车司机 75 1.1 83 调度室人员 3 1.1 4 辅助设备司机 30 1.0 30 机修人员 9 1.1 10 汽车修理人员 10 1.1 11 电修人员 5 1.1 6 供排水人员 3 1.1 4 柴油库人员 4 1.1 5 仓库保管员、 3 1.1 4 民工队人员 30 1.0 30 炸药库 8 1.0 8 其它设备管理人员 10 1.0 10 服务人员 20 1.0 20 合计 276 -- -- 企业全员劳动生产率η326127610904吨/年 生产工人劳动效率η365824610904吨/年 14.2 基建投资费用概算 基建投资包括基建工程费、设备购置费和其它费用 1、基建工程费: 根据高西沟露天煤矿的投产条件,基建工程量为 269×104m3,开采每立方米矿岩需要13元人民币。
不均衡系数取1.1 初步估计基建工程费用为 269×104×13×1.1≈3846.7万元 2、设备购置费用 根据设计选用的设备型号,在 Internet 上查询其售价,结果如下: 表 14.2 设备购置表 设备型号 购置台数 生产厂家 售价(万元/台) KY-150 牙轮钻机 3 台 南昌凯马有限采矿机械分公司 80 WY-160 液压铲 7 台 长江挖掘机械厂 55 北方奔驰 ND3310D29 自卸汽车 25 台 包头北奔重型汽车有限责任公司 26 T2-120SH 推土机 8 上海长富工程机械有限公司 6.5 PY-160 平路机 1 徐州路筑工程机械厂 14.7 ZL-20 前装机 1 宜春工程机械厂 11 BC-8 装药车 1 山西长治矿山机械厂 7.2 东风 EQ140 洒水车 1 湖北程力汽车集团东风专用汽车厂 9.6 Y2-12/15A 压路机 1 上海工程机械厂 10 丹东 DD-340 自卸汽车 2 丹东黄海汽车有限责任公司 6 合计 50 1391.5 3、其他费用 -- -- 第十五章 露天矿主要技术经济指标 根据上述各章内容及计算结果,对高西沟露天煤矿的主要技术经济指标汇总如下: 表 15.1 高西沟露天煤矿主要技术经济指标 序号 项目名称 单 位 指 标 1 露天开采境界主要尺寸 深度 m 60 长度 m 2500 宽度 m 1500 最终帮坡角 度 36 2 露天开采境界内煤岩量 煤的工业储量 万吨 3474.2 煤的可采储量 万吨 3025 煤的容重 t/m3 1.25 岩石容重 t/m3 2.5 3 平均剥采比 m3/ t 7.4 4 生产剥采比 m3/ t 6.06 5 露天矿年生产能力 万吨 90 6 露天矿服务年限 年 30.5 7 矿山基建工程量 m3 269×104 8 露天矿建设期限 月 10 9 达设计生产能力年限 月 24 10 主要设备台数 穿孔设备 台 3 采装设备 台 7 运输设备 台 25 排土设备 台 8 辅助设备 台 7 11 基建 投资 万元 8948 12 单位基建投资 元/ m3 33 -- -- 13 生产工人数 人 246 14 生产工人劳动效率 % 3658 15 露天矿生产成本 剥离成本 元/ m3 13 采煤成本 元/t 15 16 露天矿盈利水平 17 基建投资回收年限 年 -- -- 第十六章 土地复垦 矿山土地复垦是指对矿业用地的再生利用和生态系统的恢复。
矿产资源的开采在给人类提供财富的同时,也给矿区带来了一系列的生态环境问题,其中对土地的破坏极为严重.矿山的土地复垦可以节约大量的土地资源,对国民经济的发展有着重要的意义. 是保护资源、保护环境、合理利用土地的重要举措 《土地复垦规定》由国务院批准,于1989 年 1 月 1 日起施行规定中指出土地复垦的原则:土地复垦实行“谁破坏,谁复垦”的原则用地单位和个人承担土地复垦义务,土地复垦费用可以列入基本建设投资或生产成本 《煤炭工业露天矿设计规范》规定,露天煤矿生产中破坏的土地,应按《中华人民共和国土地管理法》有段规定,进行及时复垦治理 根据高西沟露天煤矿的地理条件,结合当地环境保护工程的需要,按如下标准进行土地复垦工作 1、由于高西沟露天煤矿地处干旱地区,水源匮乏,所以排土场均种植耐干旱的沙棘 2、露天开采完毕后留下的采坑,会破坏地表系为了与地表水系和周边环境保持和谐,对采坑进行回填工作按照水土保持和岩体稳定的要求,回填后的地面坡度不超过 20°且种植与当地气候相适应的沙棘植物 3、对于工业场地,由于附近有居住区,其绿化率不小于 20% -- -- 参 考 文 献 [1]张富民. 采矿设计手册(2) ,北京:中国建筑工业出版社,1986 [2]骆中洲.露天采矿学,北京:中国矿业大学出版社,1986 [3]钟良俊.王荣祥,露天矿设备选型配套计算,北京:冶金工业出版社,1988 年 [4]解世俊. 采矿手册,北京:冶金工业出版社出版,1990 [5]宁恩渐.工程爆破实用手册(第二版) ,北京:冶金工业出版社,1999 [6]张国立. 采矿工程设计手册,北京:冶金工业出版社,2003 [7]刘殿中.爆破安全规程实施手册,北京:人民交通出版社,2004 [8]张世雄. 固体矿物资源开发工程,武汉:武汉理工大学出版社,2005 [9]王运敏.中国采矿设备手册,北京:科学出版社,2007 [10]中国国际工程集团沈阳设计研究院.煤炭工业露天矿设计规范,2005 。