课件二 露天采矿知识培训

露天采矿知识培训2016年7月露天开采基本概念•露天矿的分类：根据矿床埋藏条件，露天矿分为山坡露天矿和凹陷露天矿。封闭圈以下为凹陷露天矿。•封闭圈：露天开采上部境界在同一标高上形成的闭合曲线，称为封闭圈。•台阶：按剥离、采矿或排土作业的要求，以一定高度划分的阶梯。（禁止使用阶段;梯段）•平盘：台阶的水平部分。（允许使用平台）•工作帮：由正在开采的台阶组成的边帮。山坡露天矿凹陷露天矿露天开采基本概念•非工作帮：由已结束开采的台阶部分组成的边帮。最终边帮：露天采场开采结束时的边坡。•帮坡角：帮坡面与水平面的夹角边坡角。•最终帮坡角：最终帮坡面与水平面的夹角。•台阶坡面：台阶上、下平盘之间的倾斜面。•台阶坡面角：台阶坡面与水平面的夹角。露天开采基本概念由于开采是从上向下逐台阶开采，致使上部台阶先期开采到境界，部分形成固定边坡，而且要求在较长时间内保持稳定，不发生大量滑坡。从操作上讲，最终边坡角越小越安全。但最终坡面角过小，会在开采过程中增加大量的剥岩量，导致矿山经济效益恶化。如果加大最终边坡角，超出了安全稳定的角度，会造成边坡滑坡，危及采场作业人员的安全。在国内某大型露天矿山曾发生几十万m3的滑坡事故，给矿山造成很大的经济损失，因此不能盲目加大最终边坡角，以防事故发生。国内一些矿山的最终边坡角变化在35°~65°左右。露天开采基本概念•坡顶线：台阶上部平盘与台阶坡面的交线。•坡底线：台阶下部平盘与台阶坡面的交线。•安全平盘；非工作帮上为保持帮坡稳定和阻挡落石而设的平盘。•清扫平盘：非工作帮上为清除落石而设的平盘。露天开采基本概念•工作平盘：进行采掘和运输作业的平盘。•出入沟：地表与台阶以及台阶之间的运输通道。•开段沟：为建立台阶工作线开挖的沟道。露天开采基本概念•直进坑线：运输设备不改变方向直达下一台阶的坑线。•折返坑线：运输设备在运行中按“之”字形改变运行方向的坑线。•螺旋坑线：运输设备在运行中绕露天采场四周边帮以螺旋线方式改变运行方向的坑线。露天开采基本概念露天开采基本概念•台阶构成要素：如图1—2所示。H为台阶高度；W1为前排钻孔的底盘抵抗线；，L为钻孔深度；l1为装药长度；l2为填塞长度；h为超深；α为台阶坡面角；a为孔距；b(图中未表示出来)为排距；B为在台阶面上从钻孔中心至坡顶线的安全距离。露天开采基本概念露天开采工艺露天开采四大工艺：—穿孔—爆破—铲装与运输—排岩露天开采工艺露天开采四个工艺穿孔爆破铲装与运输排土露天开采工艺一、穿孔工艺目前主要应用设备：牙轮钻、潜孔钻、凿岩台车。潜孔钻机牙轮钻机凿岩台车露天开采工艺•潜孔钻潜孔钻机可在中硬或中硬以上(f≥8)的岩石中钻孔。它与凿岩机一样，都有冲击、转动、排碴和推进的凿岩成孔过程，同属冲击转动式钻孔。具有独立的回转机构和冲击机构，不同的是潜孔钻机的冲击机构——冲击器装于钻杆的前端，潜入孔底，随钻孔的延伸而不断推进。潜孔钻机即因冲击器潜入孔底而得名露天开采工艺•潜孔钻机柱齿钻头露天开采工艺二、牙轮钻机目前，80%的露天金属矿山使用牙轮钻机穿孔。牙轮钻机的优点：穿孔作业效率高、作业成本低、机械化程度高、适用于各种硬度的矿岩中穿孔。（一）牙轮钻机的工作原理牙轮钻机如图所示，它是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动，同时对钻头施加轴向压力，以回转动压和强大的静压使与钻头接触的岩石粉碎破坏。同时通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气，利用压缩空气将空地岩粉吹出孔外，从而形成炮孔。露天开采工艺•酒钢桦树沟采区露天矿采场露天开采工艺二、爆破工艺爆破是露天矿开采的第二个工艺环节，通过爆破作业，将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续采装作业提供工作条件。对爆破工作的要求：（1）适当的爆破储备量，以满足挖掘机连续作业的要求，一般要求每次爆破的矿岩量应能满足挖掘机5~10昼夜的采装量。（2）有合理的矿岩块度，以提高后续工序的作业效率，是开采总成本最低。露天开采工艺（3）爆堆堆积形态好，前冲量小；无上翻，无根底；（4）无爆破危害。关于炸药按照爆炸发生的原因和特征，爆炸现象可分为三类：（1）物理爆炸（2）化学爆炸（3）核爆炸人类历史上五次最大的核爆炸氢弹爆炸炸药•物理爆炸（不发生化学变化）•核爆炸（核裂变或核聚变）•化学爆炸（有新的物质生成）（explosive）：在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物，显示爆炸效应（explosiveeffect）的化合物或混合物。爆炸的分类：炸药化学爆炸三要素1反应的放热性炸药爆炸必须的能源3反应中生成大量气体产物炸药爆炸对外做功的媒介2反应过程的高速度爆炸反应区别一般化学反应的重要标志露天开采工艺生产台阶采掘爆破方法常见的有：(1)浅孔爆破（略）(2)深孔爆破深孔爆破：深孔爆破（孔径大于50mm，孔深大于5米）的钻孔设备主要是潜孔钻和牙轮钻。其钻孔可钻垂直深孔，也可钻倾斜炮孔。露天开采工艺•什么叫自由面？它与爆破效果有什么关系？答：自由面又叫临空面，通常是指岩土介质与空气接触的交界面。自由面的存在就能使炸药爆破破碎岩石容易，既节省炸药，效果又好。所以自由面是爆破破碎岩石必不可少的条件。一般来讲，随着临空面面积的增大及数量的增多，岩石爆破夹制作用将变小，也有利于岩石的爆破。露天开采工艺深孔爆破主要参数（1）底盘抵抗线按经验公式：W＝（25~45）d（2）孔距a与排距ba＝mw式中m——邻近系数，取1.0~2；w——底盘抵抗线，米。b＝（0.8~0.95）w（3）超深超深一般控制在底盘抵抗线的5%~30%。露天开采工艺（4）炮孔充填长度LtLt＝（20~30）d（见图）（5）单位炸药消耗量q单位炸药消耗量指每立方米或每吨矿岩平均所需的炸药量。根据我国一些大型露天矿的统计指标看，一般变化在0.3~0.6公斤／米³之间，一些难爆矿石可达0.8~1.0公斤／米³左右。充填长度对爆破效果的影响太长–大块多太短——飞石和空爆正确岩石爆破理论露天开采工艺露天深孔爆破平面的布孔方式有几种？答：布孔方式有单排布孔和多排布孔两种。多排布孔又分为方形、矩形及三角（梅花）形三种。根据起爆药包在炮孔中安置的位置不同，有三种不同的起爆方式：第一种是反向起爆；第二种是正向起爆；第三种是多点起爆。正向起爆与反向起爆的不同效果Anydifference?有区别吗？运动方向Primer反向起爆正向起爆岩石爆破理论•图1－24工作面炮孔的位置•a－炮孔布置平面图b－炮孔布置剖面图•H－台阶高度；α－坡面角；β－炮孔倾角；D－孔径；a－孔距；Wp－底盘抵抗线；•b－行距；lz填塞长度；lB装药长度露天开采工艺装药量计算：每个炮孔的装药量，我国露天矿山普遍采用体积公式计算，单排孔爆破时的装药量计算：Q＝qWaH露天开采工艺装药结构：(1)连续装药结构。(2)分段装药结构。(3)孔底间隔装药结构。(4)混合装药结构。露天开采工艺4、起爆顺序布孔方式有正方形布孔、矩形布孔和三角形布孔，起爆方式如下：（1）平行顺序起爆（逐排起爆）露天开采工艺（2）斜线起爆分段炮孔的连线与台阶坡顶线是斜线的方式，统称为斜线起爆。露天开采工艺（4）直线掏槽起爆该方式是利用沿一直线布置的密集炮孔首先起爆，来开创新的自由面。基本形式如图1－28。•预裂爆破的钻孔布置•1－预裂孔；2－缓冲孔；3－主爆孔（5）临近边坡的预裂、光面爆破露天开采工艺•（6）逐孔起爆露天开采工艺临近边坡的光面爆破，就是沿边坡的边界线钻凿一排较密的平行钻孔，孔中内加入少量炸药，与予裂爆破相反，在临近边坡的采掘带爆破后再行起爆，从而沿密集钻孔形成平整的岩缝。露天开采工艺露天深孔爆破工艺包括哪些主要作业程序?答：露天深孔爆破工艺主要包括装药前炮孔检查、装药、填塞、敷设网路和起爆。爆破现场露天开采工艺•深孔爆破的盲炮处理•(1)爆破网路未受破坏，且最小抵抗线无变化者，可重新连线起爆；最小抵抗线有变化者，应验算安全距离，并加大警戒范围后，再连线起爆。•(2)可在距盲炮孔口不少于10倍炮孔直径处另打平行孔装药起爆。爆破参数由爆破工程技术人员确定并经爆破领导人批准。•(3)所用的炸药为非抗水硝铵类炸药，且孔壁完好，可取出部分填塞物向孔内灌水使之失效，然后做进一步处理。露天开采工艺•实施爆破时应发出的三次信号的名称及其代表的意义•第一次信号为预警信号。该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作。第二次信号为起爆信号。应在确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区，所有警戒人员到位，具备安全起爆条件时发出。起爆信号发出后，准许负责起爆的人员起爆。第三次信号为解除信号。安全等待时间过后，检查人员进人爆破警戒区范围内检查、确认安全后，方可发出解除爆破警戒信号。在此之前，岗哨不得撤离，不允许非检查人员进入爆破警戒范围。露天开采工艺•导致爆破事故的人为因素主要是爆破作业人员安全技术差、安全意识淡薄和违章作业。•．露天爆破飞散物（飞石）对人员的最小安全距离是：浅孔爆破大块300m；浅孔爆破200m(复杂地质条件下或未形成台阶工作面时300m)；深孔爆破按设计确定，但不少于200m。露天开采工艺•实施爆破作业炮响后应怎样进行现场检查？答：现场检查应指派有经验的人员担任，在起爆后15min，等待爆破岩体、残架（件）塌落稳定后，才准进入工作面。发现有盲炮或尚未塌落稳定的岩体及爆破体时，应立即划定危险范围，设置标志，并派专人看守，无关人员不得接近；同时报告爆破负责人，制订处理方案，指定专人处理。发现有残留爆破器材时，应在以后的清渣过程中指派专人负责配合，继续查找残留爆破器材，按《爆破安全规程》规定集中销毁。露天开采工艺•影响爆破效果的主要因素有哪些？答：1.炸药性能；2.装药结构；如药包形状、间隔装药方式、起爆药包位置等；3.岩石性质和地质构造；4.爆破参数的选择，如最小抵抗线、装药量、孔间距、炸药单耗等；5.施工工艺方法，如装药、填塞、起爆网路等。露天开采工艺•铲装与运输工艺铲装作业的机械设备：单斗挖掘机（电铲）、索斗铲、前装机。金属矿山主要使用单斗挖掘机（电铲）。露天矿运输方式：汽车运输、铁路运输、胶带运输、斜坡箕斗提升运输以及联合运输方式。普通单斗挖掘机轮斗挖掘机电铲公路运输铁路运输胶带运输排土场露天开采工艺挡车垛安全高度0.6～1米宽度1～2米反向坡度2～5%露天开采工艺推土机排土场安全措施（1）平原排土场反向坡度2－5%；（2）卸载点用推土机堆筑安全挡车垛；（3）排土机工作时推刀距离平台边缘不小于0.5米。（4）要有专人负责管理和指挥卸车作业，夜间要有良好的照明措施。