露天开采 开采程序.pptx
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1、第三章第三章 露天开采程序露天开采程序 概述 台阶几何要素 掘沟 台阶的推进方式 采场扩延过程与布线方式 帮坡形式与帮坡角 分期开采第1页/共85页一、概述一、概述开采程序:露天开采范围内采煤、剥岩的顺序。即采剥工程在时间和空间上发展变化的方式。包括内容:台阶划分、掘沟、采剥初始位置确定、水平推进、垂直延伸方式、工作帮构成等。第2页/共85页露天采场平面投影与剖面示意图露天采场平面投影与剖面示意图-12m0m12m24m36m48m48m-12m0m12m24m36m封闭圈48m36m24m0m12m第3页/共85页二、台阶几何要素二、台阶几何要素台阶由坡顶面、坡底面和台阶坡面组成。台阶几何要
2、素:台阶坡面角,是岩体稳定性的函数;台阶高度,受生产规模、采装设备、开采的选别性影响;台阶宽度,W=Wc(爆破带宽度)+Ws(安全平台宽度)。第4页/共85页台阶几何要素台阶几何要素WWAHHA200m200m176m176m188m188m台阶坡面坡顶线A-A坡顶面坡底线台阶坡面坡底面台阶三要素:W台阶宽度H台阶高度台阶坡面角第5页/共85页台阶高度:不小于挖掘机推压轴高度的2/3(以便满斗)。台阶高度应小于挖掘机最大挖掘高度(为了挖掘机的安全)。台阶坡面角与矿岩稳定性有关。岩石普氏系数f 台阶坡面角(度)8-14 70-75 3-8 60-70 1-3 50-60工作台阶:正在被开采的台阶
3、。爆破带:工作台阶上正在被爆破、采掘的部分。其宽度为爆破带宽度(或采区宽度)。第6页/共85页台阶的采掘方向台阶的采掘方向:挖掘机沿采掘带前进的方向。台阶的推进方向:台阶的推进方向:台阶向外扩展的方向。安全平台:安全平台:在开采过程中,工作平台不能一直推进到上各台阶的坡底线位置,而是应留下一顶宽度。留下的这部分叫安全平台。安全平台宽度一般为2/3-1个台阶高度。最小工作平盘宽度:最小工作平盘宽度:刚刚满足采运作业需要的空间的宽度。安全挡墙:安全挡墙:在工作平盘的外沿用碎石堆筑的一道安全挡墙。第7页/共85页台阶立体图台阶立体图第8页/共85页台阶划分:水平划分、倾斜划分划分原则:有利于发挥设备
4、效率,作业安全和提高煤质。单台阶开采程序:开采倾斜的出入沟、开掘开段沟、进行扩帮。第9页/共85页第10页/共85页三、掘沟三、掘沟 掘掘沟沟是新台阶开采的开始,一般分为两阶段进行:首先挖掘出出入入沟沟,以建立起上下两个台阶水平的运输联系;然后开掘段段沟沟,为新台阶的开采推进提供初始作业空间。出入沟参数:出入沟的坡度出入沟的坡度,取决于汽车的爬坡能力和运输安全要求;出入沟的坡度:100t以上的大型汽车的出入沟坡度为8-10%,台阶高度为12米,坡度为8%时的出入沟坡长为150米左右。第11页/共85页出入沟与段沟示意图出入沟与段沟示意图152m140m出入沟段沟164m开段沟初始位置选定:露头
5、处,可设在顶板或底板。第12页/共85页1 1 山坡露天矿掘沟山坡露天矿掘沟 在许多矿山,最终开采境界范围内的地表是山坡或山包,随着开采的进行,矿山由上部的山坡露天矿逐步转为深凹露天矿。采场由山坡转为深凹的水平成为封闭水平,即在该水平上采场形成封闭圈封闭圈。在山坡地带的开采也是分台阶逐层向下进行的。与深凹露天矿开采不同的是不需要在平地向下掘沟以达到下一水平,只需在山坡适当位置拉开初始工作面就可以进行新的台阶的推进。习惯上将“初始工作面的拉开”也称之为掘沟。山坡上掘出的“沟”是仅在指向山坡的一面有沟壁的单壁沟单壁沟。第13页/共85页封闭圈封闭圈H最终境界矿体封闭圈第14页/共85页单壁沟单壁沟
6、推土机开掘单壁沟WDGeT电铲开掘单壁沟WD=G+T+eG为电铲站立水平挖掘半径;T为电铲回转中心到履带外缘距离;e为电铲履带外缘到单壁沟外缘的安全距离。第15页/共85页2 2 深凹露天矿掘沟深凹露天矿掘沟最小沟底宽度最小沟底宽度W WDmin,是满足采运设备基本作业空间要求的沟底宽度,其值取决于电铲的作业技术规格、采装方式与汽车的调车方式。不同的掘沟方式下,所需要的不同的掘沟方式下,所需要的WDmin:1 1)沟外调头中线采装)沟外调头中线采装,WDmin2G2 2)沟外调头双侧交替采装)沟外调头双侧交替采装,WDminGK 3 3)沟内折返调车)沟内折返调车,WDminRLd/22e 4
7、 4)沟内环行调车)沟内环行调车,WDmin2Rd2e 第16页/共85页沟外调头中线采装沟外调头中线采装WDmin2G第17页/共85页沟外调头中线采装平面图沟外调头中线采装平面图GGBWDmin=2GG电铲站立水平挖掘半径;B电铲最大卸载高度处的卸载半径。第18页/共85页沟外调头双侧交替采装沟外调头双侧交替采装WDminGK第19页/共85页沟外调头双侧交替采装平面图沟外调头双侧交替采装平面图WDmin=G+KG电铲站立水平挖掘半径;K电铲尾部回转半径;B电铲最大卸载高度处的卸载半径。KGBBGK第20页/共85页沟内折返调车沟内折返调车WDminRLd/22e第21页/共85页沟内折返
8、调车平面图沟内折返调车平面图leedRRWDmin=RLd/22eR汽车最小转弯半径;L汽车车身长度;d汽车车身宽度;e汽车距沟壁的安全距离。第22页/共85页沟内环形调车沟内环形调车WDmin2Rd2e第23页/共85页沟内环形调车平面图沟内环形调车平面图leeddRRWDmin=2Rd2eR汽车最小转弯半径;d汽车车身宽度;e汽车距沟壁的安全距离。第24页/共85页不同掘沟方式的不同掘沟方式的W WDmin比较比较 采用Weboo-120c(109t)汽车,R=12.4m,L=11.73m,d=6.179m,e=1.5m;6.88m3电铲,站立水平最大挖掘半径G=10.75m,尾部回转半径
9、 K=6.02m,最 大 卸 载 高 度 处 的 卸 载 半 径B=13.87m。计算得:沟外调头中线采装:WDmin2G=21.5m;沟外调头双侧交替采装:WDminGK=16.77m;沟内折返调车:WDminRLd/22e=30m;沟内环行调车:WDmin2Rd2e=34m(最大)第25页/共85页四、台阶推进方式四、台阶推进方式一)采掘方式及工作平盘参数 1)垂直采掘 2)平行采掘 3)采区宽度与采掘带宽度 4)最小工作平盘宽度二)工作线布置方式 1)纵向布置 2)横向布置 3)扇形布置第26页/共85页1 1 采掘方式采掘方式垂直采掘垂直采掘 垂直采掘时电铲的采掘方向垂直于台阶工作线走
10、向(即采区走向)、与台阶推进方向相平行。垂直采掘时,若采用双点装车,电铲的装载回转角度小(10-110之间,平均为60左右),装载效率高;缺点是汽车在电铲周围调车对位需要较大的空间,要求较宽的工作平盘。当采掘到电铲回转中心位于采掘前的台阶坡底线时,电铲沿工作线移动到下一个位置,开始下一轮采掘。一)采掘方式及工作平盘参数第27页/共85页垂直采掘平面图垂直采掘平面图采掘方向下一轮采掘位置工作线采区宽度台阶推进方向一次采掘深度(即采掘带宽度A)为电铲站立水平挖掘半径(G),沿工作线一次采掘长度为2G。第28页/共85页2 2 采掘方式采掘方式平行采掘平行采掘 平行采掘时电铲的采掘方向平行于台阶工作
11、线走向(即采区走向)、与台阶推进方向相垂直。根据汽车的调头与行驶方式(统称为供车方式),平行采掘可进一步细分为许多不同的类型。单向行车不调头和双向行车折返调车是两种有代表性的供车方式。第29页/共85页a a 单向行车不调头单向行车不调头 第30页/共85页a a 单向行车不调头单向行车不调头B台阶推进方向工作平盘宽度采掘方向安全挡墙优点:优点:调车简单,工作平盘只需设单车道。缺点:缺点:电铲回转角度大,需双出入沟,增加了掘沟工作量。第31页/共85页b b 双向行车折返调车(单点装车)双向行车折返调车(单点装车)工作平盘宽度安全挡墙台阶推进方向采掘方向B优点:需要一个出入沟。缺点:需要双车道
12、;汽车调车时,电铲等待;电铲装车时,下一辆车处于等待状态。第32页/共85页c c 双向行车折返调车(双点装车)双向行车折返调车(双点装车)安全挡墙台阶推进方向工作平盘宽度采掘方向BB12汽车1正在装车优点:减少了等等时间,车和铲的作业率得到提高。:减少了等等时间,车和铲的作业率得到提高。缺点:工作平盘宽度增加。缺点:工作平盘宽度增加。第33页/共85页d d 单向行车折返调车单向行车折返调车(双点装车双点装车)优点:优点:优点:优点:工作平盘只需设单车道。缺点:缺点:缺点:缺点:需双出入沟,增加了掘沟工作量。第34页/共85页e e 双向行车迂回调车双向行车迂回调车(单点装车单点装车)优点:
13、单出入沟。缺点:电铲回转角度大,等待时间长,需要双车道。第35页/共85页3 3 采区宽度与采掘带宽度采区宽度与采掘带宽度采掘带宽度采掘带宽度爆堆宽度bAcAcWcWs采区宽度爆破带安全平台台阶推进方向爆堆宽度bWcWs采区宽度爆破带安全平台台阶推进方向爆堆爆堆(b)(a)采区宽度采区宽度是爆破带的实体宽度,采掘带宽度采掘带宽度是挖掘机一次采掘的宽度。当矿岩松软无需爆破时,采区宽度等于采掘带宽度。绝大多数矿山都需要爆破,故采掘带宽度一般指一次采掘的爆堆宽度。二者关系见上图。图中,(a)为一次穿爆两次采掘,(b)为一次穿爆一次采掘。可用Ac=1.5G取值,国内矿山一般为11.5G,国外矿山可达1
14、.8G。第36页/共85页采区宽度与爆堆宽度的关系采区宽度与爆堆宽度的关系b=2ksWcH/Hb-Wc式中,b爆堆宽度;ks为矿岩爆破后的松散系数;Wc为采区宽度;H为台阶高度;Hb为爆堆高度;为爆堆形态系数。坚硬岩石爆堆横断面近似三角形,0;不坚硬岩石爆堆横断面近似梯形,1;中等坚硬岩石,01。采用一爆一采时,爆堆宽度即为采掘带宽度(即bAc),可根据上式反算出采区宽度。第37页/共85页4 4 最小工作平盘宽度最小工作平盘宽度最小工作平盘宽度(Wmin)是刚好满足采运设备正常作业要求的工作平盘宽度,其取值需依据采运设备的作业技术规格、采掘方式和供车方式确定。采用单向行车、不调头供车的平行采
15、掘方式时,最小工作平盘宽度可根据装车条件计算。第38页/共85页单向行车不调头平行采掘单向行车不调头平行采掘 GBesdAcWcWmin=G+B+d/2+e+s33mG为挖掘机站立水平挖掘半径10.75m;B为最大卸载高度时的卸载半径13.87m;采用Webco-120c汽车,d为汽车车体宽度6.2m;e为汽车到安全挡墙距离,取1.5m;s为安全挡墙宽度3.5m。第39页/共85页折返调车单点装车折返调车单点装车W Wminmin台阶推进方向采掘方向BeeLsdRWmin=R+d/2+L+2e+s=33.4mWebco-120c汽车,R=12.4m,d=6.2m,L=11.38m,设e=1.5
16、m,s=3.5m第40页/共85页折返调车双点装车折返调车双点装车W Wminmin台阶推进方向采掘方向2RBB12eeddsWmin=2R+d+2e+s=37.5mWebco-120c汽车,R=12.4m,d=6.2m,设e=1.5m,s=3.5m第41页/共85页小结小结实际上,由于汽车的灵活性,即使最小工作平盘宽度比用公式计算结果小一些,也可实现调车。但调车的时间会增长,影响作业效率。其它供车方式下的最小工作平盘宽度可以仿照上述做法,通过简单的几何分析计算求得。实际生产中的工作平盘宽度一般应大于理论计算值。当采用一次穿爆两次采掘(或如图所示的横向采掘)时,由于采区宽度(Wc)大大增加,工
17、作平盘宽度也将大大增加。第42页/共85页二)二)工作线布置工作线布置依据工作线的方向与矿体走向的关系,工作线的布置方式可分为:纵向 横向 扇形第43页/共85页1 1 工作线布置工作线布置横向横向第44页/共85页横向布置时工作线与矿体走向垂直。这种方式一般是沿矿体走向掘出入沟,垂直于矿体掘短段沟形成初始工作面,或不掘段沟直接在出入沟底端向四周扩展,逐步扩成垂直矿体的工作面,沿矿体走向向一端或两端推进。由于横向布置时,爆破方向与矿体的走向平行,故对于顺矿层节理和层理较发育的岩体,会显著降低大块与根底,提高爆破质量。由于汽车运输的灵活性,工作线也可视具体条件与矿体斜交布置。1 1 工作线布置工
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