4工艺设计

1第一章生产工艺方案1、开采工艺根据黑山露天煤矿的实际条件，因此对于露天煤矿初步选取的开采工艺方式有：（1）单斗挖掘机—汽车工艺系统；（2）单斗挖掘机--铁路运输工艺系统；（3）轮斗挖掘机—带式运输机系统2、工艺方案比较工艺方案优点缺点单斗挖掘机—汽车工艺系统采矿场可设置多出入沟口进行分散运输，分散排岩；便于多品级矿石选别开采；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。运费高，经济运距受限，保养和维护比较复杂，受气候影响较大，深凹露天矿采用卡车运输会造成矿坑内的空气污染单斗挖掘机--铁路运输工艺系统铁路运输的运营费用低运输设备坚固耐用；运输工作可靠，受气候条件影响较小。爬坡能力小，成本比较高，生产管理较复杂，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复杂轮斗挖掘机—带式运输机系统爬坡能力大、生产能力高、劳动条件好、工作连续且易实现自动化、能量消耗少不适合运送坚硬大块和黏性大的矿岩黑山露天煤矿勘探区范围走向长1.37km，南北宽1.42km，矿田面积约1.95（km）2。露天开采范围内可采煤层只有13号一层煤，煤层单一，构造简单，采场走向尺寸小，生产规模只有180万t/a,为中型露天矿，能够适用的最佳开采工艺为单斗挖掘机—汽车开采工艺。故设计推荐黑山露天煤矿的开拓运输系统为汽车运输，开采工艺为单斗挖掘机—汽车运输开采工艺系统。2第二章开采程序1．采区划分露天开采程序分为全境界开采，分区开采、分期开采和分区分期开采。（1）全境界开采全境界开采采剥工程按划定的开采台阶，沿水平方向连续扩展到最终开采境界，在垂直方向按开采全深范围逐层连续向下降深，直到最终开采深度为止。（2）分期开采分期开采是在已确定的合理开采境界内，在开采深度上划出一个临时开采范围，作为初期开采境界进行开采。目的是为了将一部分剥离量推迟到后期，以减少初期生产剥采比，从而获得初期良好地经济效益。（3）分期分区开采分期分区开采是在开采范围内既在平面上分区又在深度上分期。适宜于开采范围和储量较大，开采年限较长的矿山。（4）分区开采分区开采是在已确定的合理开采境界内，在相同开采深度条件下，在平面上划分若干小的开采区域，根据每个区域的开采条件和生产需要，按一定顺序分区开采，以改善露天开采的经济效果。与分期开采方式相比，这两种开采方式考虑问题的出发点和想要达到的目的都是相同的。优缺点也基本上一样。不同的是分区开采是在平面上划分采3区，分期开采是在深度上划分近期境界、远期境界或Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期乃至多期境界。2.分期开采黑山露天煤矿开采范围内计算可采储量为3321.0万t，按年产30万t计,均衡服务年限长达110.7年。生产规模与均衡服务年限不匹配（30万t/a的露天矿，服务年限应在25年左右），故黑山露天煤矿设计采用分期开采方式。黑山露天煤矿设计采取分期开采方式，即以2498水平为界，将露天采场分为近期开采境界和远期开采境界。2498水平以上为近期开采境界，2498水平以下为远期开采境界。近期开采境界内可采储量2232.8万t，剥离量2519.1万m3，平均剥采比1.13m3/t,均衡生产年限74.4年。远期开采境界内尚有可采储量1088.2万t，剥离量3390.6万m3，平均剥采比为3.11m3/t，均衡生产36.3年。就黑山露天煤矿而言，采用分期开采方式，主要还是因为露天开采范围内的可采储量太大，而生产规模又太小使得均衡服务年限太长，造成生产规模和服务年限极不匹配的缘故。第三章工艺设备选型3.1设备选型的原则（1）设备能力与本矿生产规模相适应（2）满足生产工艺和高产高效的要求（3）采运排等主要设备之间匹配合理（4）设备型号、规格尽量一致，便于统一维修和备件的使用4（5）设备必须是成熟设备，设备性能优越（6）经济合理3.2单斗挖掘机选型单斗挖掘机主要根据矿山规模矿岩采剥总量开采工艺矿岩物理力学性质设备供应情况等因素选型。特大型露天矿一般应选用斗容不小于8-10m3的挖掘机大型露天矿一般选用斗容为4-10m3的挖掘机中型露天矿一般选用斗容为2-4m3的挖掘机小型露天矿一般选用斗容为1-2m3的挖掘机采用汽车运输时挖掘机铲斗容积与汽车重量要合理匹配一般一车应装4-6斗。由于黑山露天煤矿年产为180万t/a，属于中型煤矿所以单斗挖掘机型号选用WK－2进行剥离和采掘作业。3.2.1WK－2型挖掘机技术参数WK－2型挖掘机技术参数表铲斗容积(3m)2最大挖掘半径(m)11.6最大挖掘高度（m）9.5最大挖掘深度（m）2.2最大卸载高度（m）6.0最大卸载半径（m）10.1回转90°时工作循环时间（s）24最大提升力（KN）265提升速度（m/s）0.62最大推压力（KN）128推压速度（m/s）0.51动臂长度（m）9.0接地比压（MPa）0.13最大爬坡能力（°）15行走速度（km/h）1.22整机重量（t）845主电机功率（kW）1503.2.2挖掘机数量计算(1)WK--2型挖掘机台班生产能力计算班台/m8645.19.02246.083600thT3600Q3KsKqh采煤所需挖掘机数量计算：台台万采煤31.233308641803330N1wQA剥离所需挖掘机数量计算：台台剥离35.233308641000021.1180QANw2式中：q---挖掘机铲斗容积m3Kh---挖掘机铲斗满斗系数T---挖掘机班工作时间h---班工作时间利用系数t---挖掘机铲斗循环时间Ks---矿岩在铲斗中的松散系数A一台挖掘机一年采量m33.3钻机型号选择及参数目前，我国生产的潜孔钻机有KQ—150、KQ—200、KQ—250。其中KQ—150、KQ—200型潜孔钻机一般用于中小型露天煤矿穿孔作业，因黑山煤矿为180万t/a中型煤矿，选用KQ—150型潜孔钻机,配LQY31—18/7空压机，进行穿孔工作。3.3.1KQ—150型潜孔钻机参数型号KQ—150钻孔直径150mm～170mm6钻孔方向60°～90°钻孔深度17.5m钻杆直径133mm钻杆长度9m行走方式履带爬坡能力14°行走速度14km/h捕尘方式湿式供风方式管道压气用量15.4m3/min总功率58.5kw钻机自重14t3.3.2KQ—150型潜孔钻机数量计算台台）（剥离21.1%3-1330120120100004.221.1180)1(NepqQ台台）（采煤25.1%3-133012012010000180)1(NepqQ3.4矿用自卸汽车设备型号及参数黑山露天矿确定为年产180万t的中型露天煤矿，坑内采用单斗挖掘机—汽车运输开采工艺，根据主要生产环节先进可靠，经济合理，满足运量及运距要求的原则，为保证坑内和地面运输的连续性、经济性，设计推荐本露天矿地面毛煤和剥离物的运输亦采用汽车运输方式。影响露天矿用自卸汽车选型的因素较多。其中，最主要的是矿岩年产量、运距及挖掘机规格。根据《露天开采》查的选用BJ--373车型用于排土运输环节作业。选用ZL—50前装机，进行采场、道路、排土场的辅助工作。3.4.1BJ--373车型参数车型BJ—37373.4.2矿用自卸汽车数量计算按台班运输能力计算矿用运输设备数量t55893.075.01220480T480A21KKQ台汽车46.35582.1987QNA共需汽车数台24643.4.3推土机选用T—220推土机，进行采场、道路排土场的辅助性工作。推土机参数型号T—220额定功率220马力驱动方式4×2重量：自重15.4t载重20t总重35.4t尺寸：整车长7395mm宽29.9mm高3145mm最小转弯半径9m轴距3600mm最大爬坡度32最高车速40km/h发动机型号3306TA轮胎14.00--24车厢容积10.7m38前进速度2.5km/h～9.9km/h后退速度3.0km/h～9.4km/h最大牵引力24t对地比压0.92kg/cm2经济运距50m～100m切土深度540mm操纵方向液压3.4.4设备数量一览表顺序设备名称型号及规格单位数量备注1矿用自卸车SH—380辆24系达产时期在册台数210t油罐车CGJ5200GJY辆23潜孔钻机KQ—150型潜孔钻机台1穿孔作业4挖掘机WK－2型履带式挖掘机台63台采煤，3台剥离5前装机ZL--50台4采场、道路的辅助工作6吊车QY8辆17起重汽车QY20辆18火药车东风5t辆19腭式破碎机PEF250×400台1养路设备10平路机G710B台1养路设备11前装机ZL--50台1养路设备912压路机三轮式3Y12—15t台1养路设备13推土机T－120台1养路设备14洒水车东风5t辆1养路设备15推土机T—220台2排土设备16推土机T－220台1复土造田设备第四章穿爆采装与台阶要素4.1采掘工作面参数工作面是挖掘机采掘矿岩的地点，一般情况下，端工作面作业是挖掘机的效率最高，因此选用端工作面进行采掘。工作面采掘示意图见附图24.1.1台阶高度采煤和剥离台阶高度，主要取决于采掘设备的工作规格和安全作业条件。WK--2挖掘机最大挖掘高度为9.5m，爆堆高度由于爆破沉降而降低。爆堆高度Bhhh)9.0~7.0(B式中h—台阶高度，9mBh=(0.7～0.9)×=6.3m～8.1m因此，确定台阶高度为9m，既满足设备挖掘高度，又符合安全作业条件。4.1.2工作台阶坡面角工作台阶坡面角根据煤、岩的物理力学性质、穿孔爆破方法、工作面推进方向确定，当f=5－6时，工作台阶坡面角确定为65°。4.1.3采掘带宽度在开采需爆破的煤和岩石时，采掘带宽度应和采装技术规格相适应。当采用一爆一采时，采掘带宽度A变化范围为7.1)7.1~1(AwfR8.7=14.8m为充分发挥挖掘机的效率，取A=14.8m。104.1.4最小工作平盘宽度gdcbBminminB—最小平盘宽度，m；b—爆堆宽度，mb5.2295.2c—爆堆底线至汽车边缘的距离，3m；d—车辆运行宽度，4m；g—台阶边缘的安全距离，3m最小平台宽度m5.323435.22minB最小工作平盘宽度示意图见附图54.1.5汽车运输出入沟宽度BB=2（a+c+d）+T，m式中a——路肩宽度，1m；c——台阶坡底线至内侧道路边缘之间的距离，一般为1m；d——水沟坡顶至路堑距离，0.5m。B=2（1+1+0.5）+7=12m4.1.6采区长度采区长度（又称挖掘机工作线长度）就是把工作台阶划归一台挖掘机采掘的那部分长度。根据露天矿生产经验，每爆破一次应保证挖掘机有5～10d的采装爆破量。将采区划分为三个作业分区，即采装区、待爆区、穿孔区，故采区的最小长度：m9..2918.1491386453105LminqQN式中：Q－挖掘机日生产能力，m3/d；q－单位工作线长度的爆破量，m3/m；N－作业分区数采区长度，还应满足不同运输方式对采区长度的要求。采用铁路运输，采区长度一般不应小于列车长度的2～3倍，以适应运输调车的需要。若工作水平上为尽头式运输时，则一个水平上同时工作的挖掘机数不得超过两台，环形运输时，11同时工作的挖掘机数不超过3台。汽车运输时，采区长度可大大缩短，同一水平上工作挖掘机数可为2～4台。采区长度示意图见附图54.1.7汽车运输开段沟宽度根据采掘带宽度、段高和岩石的硬度、汽车最小转弯半径等因素确定为20m～25m。4.1.8平盘配线方式为了提高作业效率，采用折返式双向行车平行采掘折返式双向行车平行采掘配车示意图见附图4附图表示折返式双向行车平行采掘，2号汽车驶入工作面时，不需要等待即可调头、对位，停在电铲左侧的装车位置。装满1号车后，电铲可立即为2号汽车装载。当下一辆汽车驶入时，1号汽车已驶离工作面，3号汽车可立即调车到电铲右侧的装车位置进行双点装车。这样左右交替供车。装车，大大减少了车、铲的等待时间，提高了作业效率。4.1.9采掘规格表折返式双向行车平行采掘20-