露天矿开采设计.docx
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露天矿开采设计
《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：
前言………………………………………………………………………1
1开采工艺及设备类型的确定…………………………………………2
2.露天开采境界…………………………………………………………2
2.1底宽的确定…………………………………………………………3
2.2开采深度的确定……………………………………………………3
3.开采参数………………………………………………………………7
3.1台阶高度……………………………………………………………7
3.2采掘带宽度…………………………………………………………8
3.3最小工作平盘宽度…………………………………………………9
4.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，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ—Ⅲ，Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ—Ⅴ，Ⅵ—Ⅵ，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Ⅵ-Ⅵ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30°～35°;
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-2型2m³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2m³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1WK—2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
2m³
最大爬坡角度
15°
机尾回转半径
4.6m
理论生产率
300m³/h
回转90°工作时间
24s
行走速度
1.22Km/h
表2BZKD—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
汽车宽度
2909mm
最高速度
50Km/h
最大爬坡能力
29%
轮距
前轮2382mm
后轮2070mm
汽车容积
岩8.7m³，煤13。
8m³
2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.
（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，m
D─沟道坡底线至线路中心线距离，m
De─挖掘机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
，m
─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60º;
─挖掘机尾部与坡底的安全距离，m；取1米
（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。
5∼1,m；
所以采用回返式调车方式，取最大底宽为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
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上，依据nj,确定合理开采深度。
步骤：
①、分别在地表先上取A1•••••Ai个点。
②、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B1••••Bi.
③、分别延长AiBi到Oi使AiBi/BiOi*nyl=nj。
（nyl为原矿的采出系数,nyl=n/（1—ρ）,n为原矿的工业储量回采率，95％，ρ为原矿的贫化率，计算的nyl为0.99）
④、同时同顶帮一次去C1•••••Ci个点,以底帮最终帮坡角做边帮线，与其底板的交点分别为D1••••Di
⑤、分别延长CiDi到Mi使CiDi/DiMi＊nyl=nj。
⑥、连接Oi个点与Mi相交于O点，由O点向上取H'=B/（cotβ+cotγ）,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3-1Ⅰ—Ⅰ断面图
因此I—I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3-2Ⅱ—Ⅱ断面图
图3—3Ⅲ—Ⅲ断面图
图3-4Ⅵ—Ⅵ断面图
图3-5Ⅴ-Ⅴ断面图
图3—6Ⅳ-Ⅳ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。
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:
式中：
HT-挖掘机推压轴高度，m；
HWmax—挖掘机最大挖掘高度，9.5m；
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：
式中：
—采掘带宽度；
-台阶高度,8m；
b—炮孔排距，b=（0.8~0。
9）Wp，Wp=（25～45）d，d取200mm；
—炮孔排数，取n=4；
α—台阶坡面角,60°；
—边眼距，取3m。
则
取A=17m
图4-1采掘带宽度
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
式中：
b—爆堆宽度，b=A+爆堆延伸量（8～10m），取24m;
C—爆堆坡底线与运输线路内侧边缘的安全距离，2.0～3。
0m，取2m;
D—道路的宽度，3~4倍的车宽，取9m；
E—运输线路外侧边缘与稳定坡面线的距离，2.5~4.0m，取3m；
F—实际坡面线与稳定坡面线的距离，
，
—稳定坡面角，取50°,
-实际坡面角，55°，则
，取2m。
（2）保证生产储量的要求
（6—4）
式中:
-开采多少个月；
—年生产能力；
-采掘带长度；
（3）保证露天矿生产的可靠性，每隔1～2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
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