2-4 露天开采工艺 排土、排水

霍亮地球科学学院采矿工程第二篇露天开采工艺第二篇露天开采工艺第6章排土大规模矿山90%露天开采——规模排土场2000多座——年剥离排放岩土量超6亿吨，占地超过1800hm2，第一；容量：几百万立方米——几千万乃至上亿立方米高度：50~60m——200~300m承德铜兴铁矿治理后第6章排土尖山铁矿“8.1”特别重大排土场滑坡2008年8月1日0时45分山西省太原市娄烦县马家庄乡寺沟村的太原钢铁集团尖山铁矿排土场发生滑坡，93间房屋被埋，导致45人死亡，1人受伤，直接经济损失3080.23万元。第6章排土露天矿平均岩土剥离量为采矿量的1.5~2.5倍；排土场是露天采场面积的2~3倍；在排土场用一定方式进行堆放岩土的作业称为排土工作；排土工序—排土场位置选择、排土方法选择、排土线的形成和发展、土地恢复利用等；第6章排土第6章排土第6章排土排土场位置：内部排土场，外部排土场内部排土场：运距短、成本低、开采缓倾斜矿床、开采深度在30~50m时才适用；外部排土场：选址A.少占耕地，尽可能利用荒山、沟谷；B.缩短运距，避免二次倒运废石；C.防止压矿，D.边坡稳固，避免汇水面积大的E.回收可能，综合利用，二次回收的方便；F.环境保护，尽可能保护自然景观G.土地恢复，复垦是排土场规划的一个重要内容；第6章排土排土场的总容积应该与露天矿设计的总剥离量相适应，按照剥离量所需的排土场的有效容量为：大型矿山，不宜小于10年容量;中型矿山，不宜小于7年容量;小型矿山，不宜小于5年容量;2457第6章排土√排土犁排土3142推土机排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设6.2推土机排土第6章排土汽车运输露天矿，一般采用推土机辅助推土、平整场地；排土作业：汽车翻卸岩土、推土机推土、平整场地、整修排土场公路；6.2推土机排土第6章排土2)排土方法(1)山坡地形：顺着地形向前推进，再逐步向旁扩展；6.2推土机排土第6章排土2)排土方法(2)平坦地形：采用环形扩展或两旁扩展方式，卸车线较长，有利于卸车与推土机同时作业；为减少推土机推土量，岩土大部分卸载至边坡下同时保证汽车安全，汽车翻卸尽量靠近排土台阶边缘，后桥中心线距坡顶线1.5~3m，排土台阶边缘堆砌废石或者移动的钢构件，车挡高度0.6~0.8m。6.2推土机排土第6章排土2)参数计算(1)下沉系数：新堆弃的岩土密实性小、孔隙大、经压实后排土台阶顶面逐渐下沉；为了保证安全卸载、充分利用排土场的容积，应考虑下沉系数，并使台阶顶面保持3%～5%的反坡的反向坡。反向坡6.2推土机排土第6章排土2)参数计算(2)推土机数量：一个废石卸载平台上至少有一台推土机作业；结合汽车载重、20%~40%卸载残余量、推土机的生产能力确定；(3)平盘宽度一般一个排土台阶，此时平盘宽度不受约束，采用分段排弃时，平盘宽度应能保证顺利调车卸载；6.2推土机排土第6章排土2)参数计算(4)排土线长度：6.2推土机排土第6章排土3)评价（1）优点：工艺简单、堆置高度大，国内外露天矿广泛采用，汽车运输、推土机排土；世界上最大的推土机当属小松的D575a-3sd履带式推土机，它操作重量为115吨，功率为1150马力，推土容量可达69立方米，是当之无愧的陆上巨兽。2457第6章排土√排土犁排土3142推土机排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设6.1推土犁排土第6章排土铁路运输中采用推土犁排土，由机车牵引沿排土线轨道行驶；6.1推土犁排土第6章排土利用汽缸压气张开犁板将废石向外推排；1—前鼻保护犁板；2—主翅板；3—小翅板；4—操纵室；5—犁板控制汽缸；6—轨道6.1推土犁排土第6章排土1)排土工序排土工序：列车翻卸岩土、排土犁排土、修整平台、线路移设；（a）（b）（c）（c）（d）（e）6.1推土犁排土第6章排土2)评价(1)优点：成本低；(2)缺点：排土宽度小(准轨2.5~3.5m、窄轨1.5~2.0m)、移道频繁、排土线长、排土台阶高度低（10~20m）、卸土与排土不能在一条排土线上同时作业，作业效率低、2457第6章排土√推土机排土3142排土犁排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设6.3挖掘机排土第6章排土适用于铁路运输，挖掘机在排土台阶的中间平台上，将列车卸下的废石在上下两个阶段进行转排、堆垒；6.3挖掘机排土第6章排土1)排土方法(1)列车翻卸土自翻矿车逐辆对位，将岩土翻卸到受土坑内，受土坑的长度不应小于一辆自翻车的长度，为防止大块岩石滚落直接冲撞挖掘机，受土坑低标高比挖掘机行走平台要低1~1.5m，台阶坡顶线距路枕端部安全距离不小于0.3m。6.3挖掘机排土第6章排土1)排土方法(2)挖掘机堆垒挖掘机从受土坑内取土，分上、下两个台阶堆垒。上部分台阶高度取决于挖掘机最大卸载高度，下部分台阶高度根据岩土粒度、软硬、稳定性而定，一般为10~30m。6.3挖掘机排土第6章排土2)道头堆置列车翻卸时要对准受土坑，道头处仅能翻卸1~2辆车，影响了挖掘机作业；(1)分线调车法在卸车平台增铺一条岔线，列车头部卸完1~2辆车后，将空车牵出，送入岔线摘下，再将重车送入卸车线，反复倒调；6.3挖掘机排土第6章排土2)道头堆置(2)排土犁堆排道头：道头不能用电铲堆排时，矿山一般采用排土犁堆排；6.3挖掘机排土第6章排土3)参数计算(1)排土平盘最小宽度6.3挖掘机排土第6章排土3)参数计算(2)排土场的生产能力取决于排土线的生产能力和同时工作的排土线数根据挖掘机的生产能力计算排土线的接受能力：6.3挖掘机排土第6章排土3)参数计算(2)排土场的生产能力取决于排土线的生产能力和同时工作的排土线数根据运输条件计算排土线的接收能力：对于挖掘机，只有两者相等时，排土线的接受能力才能达到理想值，生产实际中，不能相等的，只能取最小值。6.3挖掘机排土第6章排土3)参数计算(3)排土线的总条数6.3挖掘机排土第6章排土3)评价(1)优点：排土带宽度为挖掘机卸载半径与挖掘半径之和，移道步距大，线路移设工作量小、排土台阶高度高、线路质量好、作业安全、生产能力高；(2)缺点：排土台阶不能过高、易引起线路变形；移道步距：运输线移设一次的间距。对于4m3电铲，移道步距a=23~25米Hh2h12457第6章排土√推土机排土3142排土犁排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设6.4前装机排土第6章排土适用于铁路运输，适合高台阶排土，灵活，线路长期不动，效率高，但轮胎磨损严重。6.4前装机排土第6章排土1)排土方法(1)平台窄-慢行180°-运距大-效率低(2)平台宽-原地180°-运距小-效率高(3)平台中-转向90°-加长平台；6.4前装机排土第6章排土2)参数计算(1)作业线长度作业线长度与斗容相关，且不短于一列车的有效长度，至少储备一昼夜的转排量，较长的作业线几台前装机同时排土；(2)上部转排段高安全——不超过铲斗挖取的最大举升高度，块度小，可稍高；效率——低段高，利于切入，但不利于保有排土贮量；斗容为5m3的前装机，转排高度为4~8m；6.4前装机排土第6章排土2)参数计算(3)工作盘最小宽度不宜过宽，影响工作效率，太窄时转向困难；6.4前装机排土第6章排土3)评价(1)机动灵活、排土带宽度大、可增加台阶高度；海南铁矿采用5m3的前装机转排，排土台阶高度可达150m；2457第6章排土√推土机排土3142排土犁排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设6.5胶带排土机排土第6章排土配合胶带运输，形成连续作业，提高设备效率;第6章排土6.5胶带排土机排土悬臂带式排土机安装在回转平台上，有履带能自行，分别伸出受土和排土悬臂，悬架上安装有胶带运输机。6.5胶带排土机排土第6章排土2)参数计算(1)接收臂和卸载臂长度决定排土工作面排土宽度和上部分台阶高度;若短，排弃宽度小，上部分台阶低，推土机移动次数增加；(2)最大排土高度最大卸载高度与下排高度之和；上排高度由卸载臂的长度和倾角决定，一般上排角度为7°~18°；下排高度与岩土性质有关；6.5胶带排土机排土第6章排土2)参数计算(3)履带对地面压力履带对地面压力应小于排土场的地耐压力；在多雨场地、可塑性岩土场地尤其重要。保证排土机在一处停留30-40天，不影响移动；5900吨6.5胶带排土机排土第6章排土2)参数计算(4)选用排土机时应考虑的条件气候条件——行走坡度——地面压力横移式运输机延伸式运输机悬臂带式排土机6.5胶带排土机排土6.5胶带排土机排土第6章排土3)工作面布置D:胶带运输机至上部分台阶坡低线之间的距离D;6.5胶带排土机排土第6章排土4)评价(1)优点：成本低、电能消耗少、劳动强度小、容易实现连续化与自动化开采；(2)缺点：胶带耐磨性差；(3)适用：矿山向连续开采工艺发展，胶带排土有前途；2457第6章排土√推土机排土3142排土犁排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设第6章排土1)铁路运输线路移设6.6线路及设备移设工作(1)移道机移道：卡子抓住钢轨，开动发动机使小齿轮沿齿条向上移动，铁鞋支撑地面，移道机连同轨道被小齿轮带动向上提起，一定高度后，由于移道机和轨道重心向一侧偏移而失去平衡，靠其重力向外侧下落，使轨道横向移动一个距离，重复上述步骤，直到全线都移动一次，一次移动距离一般为0.7~0.8m。第6章排土1)铁路运输线路移设6.6线路及设备移设工作(2)叉式车移道：第6章排土2)胶带机移设6.6线路及设备移设工作排土工作面的移设包括胶带机移设、端帮运输机的接长和缩短；移动前要做好准备工作，平整新路基、雨季要防垫枕下陷；第6章排土6.6线路及设备移设工作(1)胶带机构的移设：2)胶带机移设(2)机头驱动站的移设机头站长约26~35m，重约60~200t，个别达到700t滑橇式机头驱动站：1~2台拖拉机牵引，依靠机架底部在排土场地面滑动；液压迈步式驱动站：附设液压迈步机构，可前后、左右移动；履带式机头驱动站：安装两组履带走行机构，可横移、转弯，但是设施利用率低；履带车移动机头站：履带车驮移机头站，灵活方便，但要求机头架有足够的刚度，对地耐力要求较高；(3)机尾站的移设机尾站重量在20~60t之间，移设可用1~2台拖拉机牵引；2457第6章排土√推土机排土3142推土犁排土挖掘机排土前装机排土5胶带排土机排土6线路及设备移设7排土场建设第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(1)山坡排土场初始排土线的修筑：A.铁路运输排土在山坡挖一单壁路堑，整平后铺上线路，形成铁路运输的初始排土线；山坡排土场平地排土场第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(1)山坡排土场初始排土线的修筑：B.汽车运输排土根据调车方式来确定初始排土线的路堑宽度；临时排土线——逐渐加宽——岩块填平，保持透水性第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(2)平地排土场初始排土线的修筑：分层堆垒和逐渐涨道；A.排土犁修筑采取交错堆垒的方式，每次涨道高度可达0.4~0.5m；第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(2)平地排土场初始排土线的修筑：分层堆垒和逐渐涨道；B.挖掘机修筑第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(2)平地排土场初始排土线的修筑：分层堆垒和逐渐涨道；C.推土机修筑两台推土机对推，可修筑5m以内的排土线初始路堤；第6章排土1)初始排土线的修筑6.7排土场建设(2)平地排土场初始排土线的修筑：分层堆垒和逐渐涨道；D.胶带排土机修筑第6章排土2)排土线扩展6.7排土场建设(1)铁路运输单线排土场的扩展方式平行扩展扇形扩展曲线扩展环形扩展第6章排土2)排土线扩展6.7排土场建设(1)铁路运输单线排土场的扩展方式第6章排土2)排土线扩展6.7排土场建设(2)铁路运输多线排土场的扩展方式一个排土台阶上，布置若干条排土线同时排土，收容能力增强；建立在山坡上的多线排土场，通常采用单侧扩展7-24a；建立在缓坡平地上的多线排土场，多