第16章 露天矿床开拓

采矿学教学课件——金属矿床露天开采露天开采绪论矿床品位与储量计算岩石的力学性质及分级最终开采境界的确定露天开采程序露天矿生产计划露天矿床开拓露天开采的生产工序矿山技术经济第十七章露天矿床开拓概述公路运输开拓铁路运输开拓联合运输开拓露天矿床开拓即是建立地面与露天矿场内各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，以保证露天矿场的生产运输，及时准备出新水平。1概述露天矿床开拓所涉及的对象是运输设备与运输通道。研究的内容是针对所选定的运输设备及运输形式，确定整个矿床开采过程中运输坑线的布置形式，以建立起开发矿床所必需的运输线路，确保矿山工程的合理性。矿床开拓设计是露天开采设计中带有全局性的大问题，它一方面受露天开采境界的影响，另一方面它影响着基建工程量、基建投资和基建时间，影响着矿山生产能力、矿石损失和贫化、生产的可靠性与均衡性以及生产成本。开拓系统一旦形成，若再想改造，则会严重地影响生产，造成很大的经济损失。1概述开拓方案设计原则开拓方案设计的影响因素矿床的露天开拓方法1.1开拓方案设计原则开拓方案设计应从矿床赋存的自然条件出发，结合所选择的生产工艺系统以及矿床开采程序合理地选择开拓方案，使之能够确保设计的矿山建设速度，满足设计的矿石产量和质量要求；力争早投产、快达产、基建投资少、生产经营费低；尽可能采用先进的技术设备，以提高生产的可靠性与生产效率。1.2开拓方案设计的影响因素矿床赋存的自然条件。这是拟定可行开拓方案的主导因素。开采技术条件：包括露天开采境界的尺寸、生产规模、工艺设备类型、矿床开采程序、矿区总平面布局形态等。经济因素：包括国家有关的技术、经济政策，设备的供给条件、矿山建设速度及矿石产量的要求、矿山开采年限等。1.3矿床的露天开拓方法依据所选取的运输设备，露天开拓方法可归为以下几种：公路运输开拓；铁路运输开拓；联合运输开拓，其中有以下几种联合形式：公路--铁路联合开拓；公路(铁路)--破碎站--胶带输送机联合开拓(简称胶带运输开拓)；公路(铁路)--箕斗联合运输开拓(简称箕斗运输开拓)；公路(铁路)--平硐溜井联合运输开拓(简称平硐溜井开拓)。2公路运输开拓公路运输开拓的方法评价公路运输开拓的坑线布置汽车运输开拓的合理运距与合理开采深度2.1公路运输开拓的方法评价汽车运输开拓坑线形式较为简单，开拓坑线展线较短，对地形的适应能力强；公路运输还可多设出入口进行分散运输和分散排土，便于采用移动坑线开拓，有利于强化开采，提高露天矿的生产能力。2.2公路运输开拓的坑线布置公路运输开拓的坑线布置形式，除可依据露天矿的地形条件、采场平面尺寸和开采深度适宜地选择：折返式、螺旋式、折返与螺旋式联合布线形式外，还可以采用地下斜坡道开拓形式。2.3汽车运输开拓的合理运距与合理开采深度随着矿床开采深度的增加，矿岩的运距显著增大，汽车台班运输能力逐渐降低，运输费增大。合理运距即是在该运距范围内，开采矿石的总成本与上缴的利税总和不大于矿石的销售价格，保证正效益开采。合理运距是一个经济概念。采用普通载重自卸汽车运输时，其合理运距约为3km；采用大型电动轮自卸汽车运输时，合理运距可达到5~6km。考虑到凹陷露天矿重载汽车上坡运行和至卸载点的地面距离，在合理运距范围内可折算出汽车运输开拓的合理开采深度。当采用载重量为80~120t的电动轮汽车时，合理开采深度一般在200~300m。3铁路运输开拓铁路运输开拓的方法评价铁路运输开拓的坑线布置铁路运输开拓的合理开采深度3.1铁路运输开拓的方法评价吨公里运输费低，约为汽车运输的1/4~1/3；运输能力大，运输设备坚固耐用；开拓线路较为复杂，开拓展线比汽车运输长，因而使掘沟工程量和露天边帮的附加剥岩量增加，新水平准备时间较长。3.2铁路运输开拓的坑线布置铁路运输开拓多采用固定式坑线，多采用折返式、直进－折返式、螺旋式及折返－螺旋式等形式。直进式坑线开拓是最理想的开拓形式，但只能适用于开采深度浅、采场走向很大的露天矿；对于其他形式的露天矿多采用直进式与折返式相结合的坑线开拓形式，也可称之为多水平折返式。折返站是折返坑线的组成部分，供列车换向和会让之用。3.3铁路运输开拓的合理开采深度铁路运输多为折返坑线开拓，随着矿床开采深度的下降，列车在折返站因停车和换向而使运行周期增加，尤其开采深度大时，因运行周期长而使运输效率明显下降；只有当矿床埋藏较浅，平面尺寸较大的凹陷露天矿或者在开采深度较大的凹陷露天矿的上部及其矿床走向长、高差相差较小的山坡露天矿，采用铁路运输开拓可取得良好的技术经济效果；对于凹陷露天矿，单一铁路运输开拓的经济合理开采深度为120-150m，在地表上下可达到300~350m。4联合运输开拓概述铁路--公路联合运输开拓公路(铁路)--破碎站--胶带运输机联合开拓(胶带运输开拓）公路(铁路)--箕斗联合运输开拓公路(铁路)--溜井平硐联合开拓4.1概述铁路运输开拓及其生产工艺所固有的缺点，使其合理的开采深度比较小。汽车运输受到合理运距的限制，而且随着开采深度的下降，运输效率降低、运营费增加，重车长距离上坡运输，使汽车的使用寿命缩短，故其适用的合理深度也受到限制。露天矿的生产实际上经常采用各种形式的联合运输开拓方式。4.2铁路--公路联合运输开拓采用公路--铁路联合运输开拓的经济效益比单一铁路运输开拓可提高13~16%，挖掘机效率可提高20~25％，从而提高了综合开采强度；公路--铁路联合运输开拓时，转载站是中间环节，一般是采用转载平台、矿仓和中间堆场三种方式进行转载。4.3公路(铁路)--破碎站--胶带运输机联合开拓(胶带运输开拓）胶带运输开拓是近年来发展起来的一种高效率、连续、半连续运输的开拓方式，并成为大型露天矿开采的一种发展趋势。该开拓方式是借助设在露天采场内或者露天开采境界外的带式输送机把矿岩从露天采场运出。采场内主要采用汽车运输，对于原为铁路运输开拓的露天矿，也可以用铁路运输向破碎站运送矿石，并逐步向公路--破碎站--带式输送机运输开拓过渡。露天矿破碎站的示意图4吊车；5旋回破碎机3液压操纵台；1矿(岩)缓冲垫层；2操纵台；旋回式破碎机破碎系统示意图3格筛；2电动机；4漏斗；1旋回破碎机；6胶带运输机；7吊车；5板式给矿机；公路-破碎站-带式输送机堑沟开拓系统2边帮带式输送机；1破碎站；4地面带式输送机3带式输送机转载点；公路-半固定破碎站-带式输送机斜井开拓系统示意图4矿石破碎站2矿石胶带输送斜井；1岩石胶带输送斜井；3岩石破碎站；随着开采深度的下降，破碎站每隔3－5个台阶移设一次。其合理的移设步距也可按公式确定。H＝C/（(c1-c2)γS）移动式破碎站胶带运输开拓方式示意图3边帮胶带运输机；4工作面胶带运输机；2转载点；1地面胶带运输机；7出入沟6桥式胶带运输机；5移动式破碎机；胶带运输机在工作面的布置方式示意图a工作线较长时；b工作线较短时；4转载点；3桥式胶带运输机；1爆堆；2移动式破碎机；7可回转胶带运输机6挖掘机；5工作面胶带运输机；胶带运输开拓的评价胶带运输机运输能力大，升坡能力大，可达到16。~18。，运输线路距离短，约为汽车运距的1/4~1/5，铁路运距的1/10~1/5，因而开拓坑线基建工程量小；运输成本低，运输的自动化程度高，劳动生产率高。由于胶带运输系统中需设置破碎站，破碎站的建设费用高；采用移动式破碎站时，破碎站的移设工作复杂；当运送硬度大的矿岩时，胶带的磨损大；敞露式的胶带运输机易受到恶劣气候条件的损害，因而增大了设备的维护量与维护费用。4.4公路(铁路)--箕斗联合运输开拓此开拓方法以箕斗为主要的运输容器，整个开拓系统包括矿岩转载站、箕斗斜坡道、地面卸载站和提升机装置等。其采场内部需用汽车或铁路与斜坡箕斗建立起运输联系。采场内采剥下的矿岩用汽车或其它运输设备将其运至转载站装入箕斗，提升（对于深凹露天矿）或下放（对于山坡露天矿）至地面卸载点卸载，再装入地面运输设备运至破碎站或废石场。凹陷露天矿斜坡箕斗开拓系统斜坡沟道位置设计时应遵循的原则必须保证斜坡沟道所在位置处的岩石稳定，深凹露天矿一般设在非工作帮或境界的端帮上，山坡露天矿宜设在采矿场境界之外；应尽量减少斜坡沟道与采场内其它运输线路及管线的交叉点。凹陷露天矿中，箕斗沟道穿过非工作帮上的所有台阶，切断了各台阶水平的联系，为建立运输联系和向箕斗装载，需设转载栈桥；为减少运营费，选择地面卸载时，应使地面卸载站与选矿厂或废石场之间的矿岩运距最短。斜坡箕斗开拓方式的评价优点：能以最短的距离克服较大的高差，使运输周期大大缩短；投资少、建设快、经营费低；箕斗系统设备简单，便于制造和维修。缺点：转载站的结构庞大，移设复杂；矿岩需几次装载，管理工作也比较复杂；大型矿山的矿岩块度往往较大，使箕斗受到的冲击严重，因箕斗的维修频繁而影响生产，这是斜坡箕斗开拓在大型露天矿山中应用不多的根本原因。4.5公路(铁路)--溜井平硐联合开拓此种联合开拓方式通过开拓溜井与平硐来建立露天采矿场与地面之间的运输通道与运输联系适用于地形复杂、矿床地面高差大的山坡露天矿溜井平硐开拓系统5地形等高线；4露天开采境界；3公路；2溜井；1平硐；溜井位置的选择应根据矿床的埋藏地点，以采场和平硐的运输功最小、平硐长度小以及平硐口至选矿厂的距离最短为原则；溜井应布置在稳定的岩层中，应避开断层的破碎带使溜井系统位于地质条件好的地层中；平硐的顶板至采场的最终底部开采标高应保持最小安全距离，一般不能小于20m；需开拓的溜井数目应根据矿山的矿石年生产能力和溜井的年生产能力来确定。设有溜槽的溜井平硐示意图4平硐；3溜井；2溜槽；1卸矿平台；溜井平硐开拓的评价此种开拓方式利用地形高差自重放矿，系统的运营费低；缩短了运输距离，减少了运输设备的数量，提高了运输设备的周转率；溜井还具有一定的贮矿能力，可进行生产调节。放矿管理工作要求严格，否则易发生溜井堵塞或跑矿事故；溜井放矿过程中，空气中的粉尘影响作业人员的健康。