矿场露天开采露天矿采剥方法及生产能力

2009-11-41第5章露天矿采剥方法及生产能力本章主要内容1.露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采3.露天矿生产剥采比的均衡4.露天矿生产能力的验证5.露天矿储备矿量6.露天矿采剥进度计划2009-11-42Ⅰ露天矿采剥方法露天矿采剥方法：研究露天开采中的采准、剥离和采矿工序的开采程序及其之间的时空关系1.露天矿采剥方法(1)按工作线的布置形式分为工作线纵向布置，工作线横向布置，工作线扇形布置，工作线环形布置依据坑线布置的位置可分为：固定坑线上盘布置，固定坑线下盘布置移动坑线上盘布置，移动坑线下盘布置(2)按工作台阶开采方式分为台阶全面开采－主要是缓帮开采台阶轮流开采－主要是陡帮开采金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-43Ⅰ露天矿采剥方法1.露天矿采剥方法金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-44Ⅰ露天矿采剥方法1.露天矿采剥方法工作线纵向布置开段沟沿矿体走向布置，位置：顶帮，底帮特点：工作线平行推进，采掘带宽度保持不变；同时工作台阶数少；内部运距大；下盘掘沟时，损失贫化大，基建剥岩量大；应用：铁路运输矿山长宽接近矿山金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-45Ⅰ露天矿采剥方法1.露天矿采剥方法工作线横向布置开段沟垂直矿体走向布置，位置：端部，中部特点：基建工程量少；同时工作台阶数多；采掘设备调动频繁，若组管不善，易造成采剥失调应用：汽车运输矿山长宽比大矿山金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-46Ⅰ露天矿采剥方法1.露天矿采剥方法工作线扇形布置围绕某点的工作线上的推进速度不一致特点：设备效率低；损失贫化大；应用：矿体特殊的矿山大型矿体对损失贫化无要求矿山金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-47Ⅰ露天矿采剥方法1.露天矿采剥方法工作线环形布置－基建工程量小，使用比较灵活金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-48Ⅰ露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采陡帮开采：在工作帮上部分台阶作业，部分台阶暂不作业，使工作帮坡角加陡，以推迟部分岩石剥离陡帮开采作业方式：工作帮台阶依次轮流开采工作帮台阶分组轮流开采台阶(挖掘机)尾随开采并段爆破，分段采装作业金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-49Ⅰ露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采－工作帮台阶依次轮流开采方式：自上而下轮流循环开采特点：仅有1台阶作业，能最大限度加大工作帮坡角工作帮坡角：≥25o~35o必须满足条件：金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力''''TNhLBTLHBQSTS=≥该方法在国外广泛应用，国内：德兴铜矿大孤山铁矿海南铁矿2009-11-410Ⅰ露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采－工作帮台阶分组轮流开采方式：2~5个台阶组成1个分组由一台挖掘机自上而下轮流循环开采特点：台阶组=作业台阶+停业台阶所留平台宽度小(并段)相邻组的挖掘机要保持一定水平距离：60m左右金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-411Ⅰ露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采－台阶(挖掘机)尾随开采金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-412Ⅰ露天矿采剥方法2.露天矿陡帮开采－并段爆破，分段采装作业3.陡帮开采的结构参数①作业台阶：工作帮内同时作业台阶数国外3~6个1组，国内3~4个1组最小工作平盘宽度②运输平台宽度③不作业平台：5~15m，安全平台3~4m④剥岩周期：3~5年，考虑了整个剥离量3~6月，从备用矿量考虑⑤工作帮坡角⑥剥岩条带宽度⑦采区长度⑧采场坑底参数金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-413Ⅰ露天矿采剥方法4.陡帮开采评价优点：①基建量和投资少，投达产快②延缓剥离，减小开采期间生产剥采比，利于均衡③减少最终边坡的暴露时间和维护费用缺点：④设备调动频繁，影响生产能力⑤运输线路工程量大，修筑、维护费用高⑥管理工作复杂，上下台阶之间要协调配合应用：①倾斜和急倾斜矿体；②覆盖岩层厚度的的矿体；③矿体形状上小下大；金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-414Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比的变化规律(1)露天矿工作帮露天工作帮及其帮坡角φ与ns的变化密切相关缓帮开采：φ=8o~15o陡帮开采：φ=16o~35o缓帮开采的工作帮坡角：金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力∑∑==+=KiiiKiiBhh22)cot(tanαϕh和α为定值，φ随B变化，B=Bmin时，φ=φmax；φ=φmin=0，B变可调节φ2009-11-415Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比的变化规律(1)露天矿工作帮组合台阶陡帮开采：金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力αϕcot)1(tannhbnBnhp+−+=Bp=扩帮宽度+b=40~60m≥Bminb=10~20m2009-11-416Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比的变化规律(2)生产剥采比的变化规律金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-417Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比的变化规律(2)生产剥采比的变化规律金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力00AAVVAVnsss−−==只剥离不采矿剥采比高峰2009-11-418Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比的表示方法(2)生产剥采比的变化规律金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力综述：工作帮坡角越大，初期生产剥采比越小，这对减少投资、降低初期生产成本、早出矿和多出矿有利2009-11-419Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡1.生产剥采比均衡的必要性(1)露天矿生产要求矿岩产量保持相对平衡，但是当露天矿按一定方式开采时，其生产剥采比是变化的，一般地，前期小、中期大、后期又减小，是不均衡的；(2)但是当矿岩生产能力一定时，能采出矿石量多少取决于生产采剥比。如果让生产采剥比经常变化，则矿石产量也会随之变动。矿石产量任意变动对以矿石为原料的厂家如水泥厂、冶炼厂等企业的生产是不利的，所以要求矿石产量相对稳定。(3)矿石生产能力随生产剥采比变化将导致剥采比高峰期就要大量增加采掘运输设备和人员，高峰期过后又要削减，短期的设备与人员的变化显然是不经济的。(4)因此，当矿岩产量一定时，要使得矿岩总量在一定时期内保持相对稳定，这就要求调整生产剥采比，使其在该时期内也相对稳定。金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-420Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡2.生产剥采比的均衡范围生产剥采比的均衡是相对的，有条件的露天采场的两种极限工作状态：金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-421Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡3.生产剥采比的均衡分期均衡实质：超前剥离，提前支付要求：采取技术措施推迟部分岩石剥离－均衡期均衡原则：①分期一般不小于5年②njh的变化不要太大③初期njh要尽量小④两三个采坑同时工作时要进行综合均衡均衡期：我国以10年左右为宜大型露天矿(30~40a)：分2~3期均衡中小型矿山：分1期均衡金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-422Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡4.生产剥采比均衡的方法基本方法：调整工作台阶间的的相互位置即改变工作平盘宽度金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力cpVVn21Δ+Δ=Δ其他均衡方法：改变开段沟长度改变矿山工程延深方向改变工作线推进方向2009-11-423Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡4.生产剥采比均衡的方法均衡分期全期均衡：在露天矿整个或主要生产时期按一个均衡生产剥采比进行开采分期均衡：按服务年限中若干个不同的均衡生产剥采比进行生产均衡生产剥采比：经过调整并在某时期内保持稳定的生产剥采比均衡期：我国以10年左右为宜大型露天矿(30~40a)：分2~3期均衡中小型矿山：分1期均衡金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力2009-11-424Ⅱ露天矿生产剥采比的均衡4.生产剥采比均衡的方法均衡分期金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力均衡生产剥采比的分析和拟定可以在矿岩变化曲线V=f(P)图或生产剥采比变化曲线n=f(P)图上进行，也可采用经验系数法或最大水平分层矿岩量进行估算2009-11-425Ⅲ露天矿生产能力1.露天矿生产能力的意义①是露天矿设计中的重要参数②能力大小直接影响矿山设备选型和数量工业场地建设规模矿山定员，投资大小矿山服务年限2.露天矿生产能力的两个指标矿石生产能力，矿岩生产能力露天矿生产能力的确定应考虑市场/客户要求，技术上可行，经济上合理，对于毕业设计要验证是否符合要求金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力KsAnA)1(+=2009-11-426Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定(1)按需求量确定生产能力是指将精矿的市场需求量换算成原矿产量，即金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力εαβ)1(',RTATAjjjK−==(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算①按可能布置的挖掘机工作面数确定生产能力首先确定一个台阶可能布置的挖掘机台数台,,CTKWLLN=2009-11-427Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算①按可能布置的挖掘机工作面数确定生产能力然后计算可能同时采矿的台阶数目：γϕcottan00NNM±=γϕcottan1,0±=MNαγϕαcot1cottan1cot0hBMhBNnK+⋅±=+=KWKKWKQnNA,,⋅⋅=2009-11-428Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算②按矿山工程延深速度确定生产能力开采强度的两个指标：工作线推进速度，矿山工程延深速度延深速度的两个概念：矿山工程延深速度：根据新水平的准备时间与所完成延深的台阶高度折合每年下降的进尺(m/a)来计算采矿工程延深速度：指露天矿境界内被开采矿体的水平面每年垂直下降的米数(m/a)对近水平矿体：生产能力取决于工作线推进速度对倾/急倾矿体：推进速度与矿山工程延深速度有关2009-11-429Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算②按矿山工程延深速度确定生产能力对倾/急倾矿体：推进速度与矿山工程延深速度满足：)cot(cotϕθυυγ+=t2009-11-430Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算②按矿山工程延深速度确定生产能力对倾/急倾矿体：采矿工程延深速度与矿山工程延深速度满足：γϕθϕυυγcotcotcotcot++=K2009-11-431Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(2)按采矿技术条件确定生产能力－从两方面试算②按矿山工程延深速度确定生产能力'ηυPhAKK=(3)按经济合理条件确定生产能力用经济合理条件优化技术上可能的生产能力主要按矿山服务年限分析论证矿山服务年限：设备寿命与折旧，建构筑物折旧年限2009-11-432Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(3)按经济合理条件确定生产能力新水平准备工程平面示意图：2009-11-433Ⅲ露天矿生产能力3.露天矿生产能力的确定金属矿床露天开采•第5章露天矿采剥方法及生产能力(3)按经济合理条件确定生产能力矿山服务年限与原矿生产能力的关系：TQAK'η=2009-11-434Ⅳ储备矿量储备矿量：生产准备矿量，是指开拓和剥离为采矿所准备的矿量是生产矿山维持正常