1、露天矿开拓开采设计原理专 项 设 计 说 明 书学生姓名： 刘洋 专业班级： 采矿 12-2 班 学 号： 1201020212 时 间： 2016.1.10 成 绩： 目录前言11 开采工艺及设备类型的确定 22.露天开采境界22.1 底宽的确定 32.2 开采深度的确定 33.开采参数73.1 台阶高度 73.2 采掘带宽度 83.3 最小工作平盘宽度 94.最终境界平面图 10前言1、某煤田矿位于内蒙西部地区，煤层呈单斜赋存，煤层倾角 45，平均水平厚度为 53m。剥离物上部为沙土层平均厚度 7m，顶板岩层由两层构成，上部为砂页岩，下部为砂岩，底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成；2、矿
2、区内地表地形为北高南低的鞍形山坡。地形图如附图 I 所示，比例为1：2000。矿区内有 6 条勘探线，其横剖面图 I-I，-，-，-，-，-，比例为 1：1000；3、煤的容重为 1.45t/m3，回采率为 95%，废石混入率 4%，设计中采用的经济合理剥采比 6m3/m3；4、露天矿在走向方向上西部坑底境界以 I-I 勘探线西 100m 为界，东部坑底境界以-勘探线东 100m 为界；5、露天矿各边帮最终帮坡角设计为：底帮为 30，顶帮为 35，两端帮3035；6、根据煤炭地质储量和露天矿范围，以及煤炭市场需求，确定该矿设计生产能力为 50 万吨原煤；7、采用单斗电铲汽车工艺开采，选用 WK
3、-2 型 2m单斗电铲。1 开采工艺及设备类型的确定采用单斗电铲汽车工艺开采，选用 WK-2 型 2m单斗电铲，主要性能参数如表 1，汽车选用 BZKD-20 型，性能参数如表 2；表 1 WK2 型主要性能参数最大采掘高度 9.5m最大卸载半径 10.1m站立水平半径 8.5m最大采掘半径 11.6m最大挖掘深度 2.2m最大卸载高度 6m标准斗容 2m最大爬坡角度 15机尾回转半径 4.6m理论生产率 300m/h回转 90工作时间 24s行走速度 1.22Km/h表 2 BZKD-20 型汽车主要性能参数最大载重量 20t最小转弯半径 8.5m汽车长度 7365mm汽车高度 3110mm
4、汽车宽度 2909mm最高速度 50Km/h最大爬坡能力 29%前轮 2382mm轮距后轮 2070mm汽车容积 岩 8.7m，煤 13.8 m2 露天开采境界露天开采境界是技术上可能，经济上合理的露天开采范围或空间轮廓。露天开采境界的要素：露天矿底周界、地表境界、合理开采深度、最终帮坡角。合理的露天矿开采境界极为重要。露天开采境界大小影响矿场内的矿岩量，露天矿的规模及服务年限，基建工程量，建设年限及达产年限，设备选型配套，劳动定员和效率,产品成本和赢利，基建投资及合理利用，投资经济效益等。影响露天矿开采境界的因素：（1）社会主义建设的方针政策。如劳动保护，经济政策，综合利用及环境保护法等。（
5、2）自然因素。包括矿床埋藏条件，矿石及围岩性质，地形，河流，冲沟等。（3）技术经济因素。包括开采工艺及设备，矿岩质量，设备供应情况及国民经济发展水平等。（4）其他因素。包括：地面主要建筑物，城市，铁路等。其中促进露天开采的有：矿体易发火的高硫矿床，含泥多的或矿岩和围岩松软的矿床，应用地下开采在安全和技术上有较大的困难，这时尽可能扩大露天矿开采境界。2.1 底宽的确定原则：(1)保证人员设备的安全 (2)保证矿山工程要求 (3)经济合理底宽的确定方法露天矿的最小底宽不应小于最小的开段沟宽度采用单斗电铲汽车工艺开采沟底宽度 B 可计算如下：B=D+De，mD沟道坡底线至线路中心线距离，mDe挖掘机
6、一侧的沟道坡底线至线路中心的距离，m掘沟作业条件要求的沟底宽度，包括采掘和运输设备作业要求的最小沟度宽度。（1）挖掘机在沟内作业时回转的要求，mkkehRb2cot2min挖掘机尾部回转半径，m；挖掘机尾部距站立水平的净空高度，m；台阶坡面角，取 60；挖掘机尾部与坡底的安全距离，m；取 1 米 )(4.825cot26.42cot2in mehRbkk (2)汽车运输时按调车要求的沟底宽度采用折返式调车,m；汽车道路最小回转半径，取汽车最小半径的 1.2 倍，m；汽车车体宽度，m；汽车车体长度，m；汽车距沟底线安全距离，取 0.8m，一般取 0.51，m；所以采用回返式调车方式，取最大底宽为
7、 17m对于长露天矿，若矿体水平厚度小于最小底宽时，则底平面按最小宽度绘制；若矿体水平厚度比最小底宽稍大，底平面可取矿体水平厚度。煤层平均水平厚度为 47m最终确定该露天矿的底宽为 17m m3794.50cot35t/17cotB/h ）（）（ 2.2 开采深度的确定确定合理开采深度的方法有三种，分析法、方案分析法、图解法。方案分析法就是根据露天矿底宽和最终帮坡角确定不同深度的边帮，计算不同深度的境界剥采比 nk，建立境界剥采比与开采深度的函数关系，nk=f（H） ，建立直角坐标系，函数与经济合理剥采比 nj 交点的深度就合理开采深度。我们选用图解法确定合理开采深度，图解法就是直接在横断面图
8、上，依据nj，确定合理开采深度。步骤：、分别在地表先上取 A1Ai 个点。、过顶帮一侧取 A1个点，以顶帮最终帮坡角 35作边帮线，与其顶板的交点分别为 B1Bi。、分别延长 AiBi 到 Oi 使 AiBi/BiOi*nyl=nj。 （nyl 为原矿的采出系数，nyl=n/(1-),n 为原矿的工业储量回采率，95%， 为原矿的贫化率，计算的nyl 为 0.99）、同时同顶帮一次去 C1Ci 个点，以底帮最终帮坡角做边帮线，与其底板的交点分别为 D1Di、分别延长 CiDi 到 Mi 使 CiDi/DiMi*nyl=nj。、连接 Oi 个点与 Mi 相交于 O 点，由 O 点向上取 H=B/
9、(cot+cot)，这样过 H做水平线，与最终的帮坡线的交点就是最小底宽，此时的深度就是合理开采深度。图 3-1 - 断面图因此 II 断面的经济合理的开采高度为 110 米。根据此方法分别算出余下五个断面的合理开采深度。图 3-2 - 断面图图 3-3 - 断面图图 3-4 - 断面图图 3-5 - 断面图图 3-6 - 断面图分别得到合理开采高度为 107 米、110 米、110 米、109 米、109 米。然后将横断面图上确定的合理开采深度，投影到地质纵断面图上，可得到在纵断面图上的合理开采深度，即一个凹凸不平的折线图，为了便于采掘和布置运输线路，调底。调底原则：转弯度应该满足运输曲线半
10、径的要求，长度上应该符合设置坑线的要求，宽度上保证采矿作业正常进行。 A-断 面 调整后底周界最终标高为+10m。3 开采参数3.1 台阶高度确定台阶高度主要考虑因素有：矿岩的埋藏条件、矿岩性质、采掘设备类型规格及作业方式、穿爆工作、运输线路的布置、开采强度、延深速度、台阶稳定性等。由于采煤台阶和剥离台阶都需要松动爆破，且煤岩采掘设备参数相似，因此本次设计确定的煤岩台阶高度相同。采掘作业应满足： WmaxH32T式中：HT挖掘机推压轴高度，m；HWmax挖掘机最大挖掘高度，9.5 m；Kb爆破系数，松动爆破取 1.15；H台阶高度，m；计算求得标准台阶高度为 8m。第一个沙土层台阶按沙土层厚度
11、确定台阶高度为 7m，其他台阶高度取 8m。3.2 采掘带宽度由于剥离和采矿都采用松动爆破，所以确定采掘带宽度主要影响因素有：穿孔爆破参数、挖掘机采掘的行走方式、设备作业效率和年推进度。在此设计中由于煤岩台阶均需要松动爆破，因此确定采掘带宽度的主要依据台阶的穿孔爆破参数。采用宽采矿采掘，如图 4-1 所示：CbnctgHA)1(式中：采掘带宽度；台阶高度，8m；Hb炮孔排距，b=（0.80.9）W p，W p=（2545）d，d 取 200mm；炮孔排数，取 n=4；n台阶坡面角，60；边眼距，取 3m。C则 )(6.132.058.)13(ctg58 mA取 A=17m图 4-1 采掘带宽度
12、由此，确定采掘带的宽度为 17m。3.3 最小工作平盘宽度（1）保证采运设备正常作业 FEDCBbmin式中：b爆堆宽度，b=A+爆堆延伸量（810 m） ，取 24m；C爆堆坡底线与运输线路内侧边缘的安全距离，2.03.0m，取 2m；D道路的宽度，34 倍的车宽，取 9m； E运输线路外侧边缘与稳定坡面线的距离，2.54.0m，取 3m ；F实际坡面线与稳定坡面线的距离， ， 稳定坡面)cot(HF角，取 50， 实际坡面角，55，则 ，取 m1.5082m。（2）保证生产储量的要求（64）HLkAMB12min式中： 开采多少个月；M年生产能力；Ak采掘带长度；L（3）保证露天矿生产的可靠性，每隔 12 台阶多留一条采掘带宽度。图 4-2 最小工作平盘示意图（4）确定最小工作平盘宽度 B=41m。4 最终境界平面图
