第十五章 矿山生产能力与生产剥采比(15.1)

观看歪头山铁矿影片思考一下问题：1、矿山的发展2、矿山采矿工艺3、矿山开拓运输系统4、矿山主要设备..\教学动画与视频\本钢歪头山铁矿.WMV思考题1、歪头山铁矿的服务年限？5年？10年？20年？2、歪头山铁矿的生产能力？服务年限、采矿技术条件3、规模能否随时改变？第十五章矿山生产能力与生产剥采比第15章主要内容及安排序号主要内容学时1生产能力的确定22生产剥采比23储备矿量24采掘进度计划编制第一节生产能力的确定教学目标：1、掌握按经济合理条件验证生产能力；2、掌握按采矿技术条件验算生产能力；3、理解按设备合理配比验证生产能力。重点：按采矿技术条件验算生产能力；难点：按采矿技术条件验算生产能力；设备合理配比验证生产能力。基本知识1、露天矿生产能力：是矿山企业的主要工作指标之一，它标志着一个矿山的生产规模。其大小通常用矿石年产量和矿岩年采剥总量两个指标来表示。2、露天矿的生产能力意义：设计和建设露天矿企业的主要依据；是决定一系列重大技术经济问题的基础。3、影响露天矿生产能力的因素：经济合理性的因素；开采技术条件的因素；生产工艺的配合。按经济合理性验证生产能力，目前主要是按露天矿的合理服务年限来验证；按开采技术条件确定生产能力，目前主要从两方面验证：一是按可能布置的挖掘机工作面数；二是按矿山工程延深速度；设备合理配比验证生产能力：设备的最优选型配套、各生产环节间设备数量比例、合理的生产组织与调度。分析影响因素——验证生产能力根据储量估算服务年限泰勒公式:t=6.5R^(1/4)pa=R/tt:矿山服务年限（年）;R:矿床可采矿石储量（百万吨）;pa:矿石年产量。一、按经济合理条件验证生产能力验证经济上合理的生产能力，主要根据露天矿的合理服务年限来论证。在露天矿境界内矿石工业储量一定的情况下，生产能力的大小决定了露天矿的服务年限，它们的关系是：1KAQTAK:矿石生产能力，t/a；Q:露天矿境界内矿石的工业储量，t；η:矿石回收率，%；Ρ:废石混入率，%；T:露天矿正常服务年限，a。考虑露天矿正常服务年限的基本因素：合理服务年限应与其主要设备的磨损时间相适应。少于一定的年限，设备、建筑物等固定资产将提前废弃。供矿的选矿厂、冶炼厂，如果不能及时供矿，也将提前废弃，是不合理的。国家急需的矿源，为了满足急需，允许缩短服务年限，加大其生产能力.对于开采条件好的富矿、小矿、附近远景储量大的露天矿、地下水大的露天矿，服务年限可以适当缩短.对于矿区内有几个采场的露天矿，单个采场的服务年限可以缩短。露天矿的生产能力的意义：影响基建投资和年经营费（矿石成本）。单位产品的基建投资和生产成本随生产能力的提高而降低，而总投资随生产能力的提高而加大。可能出现生产能力大、总投资较高而成本较低，以及生产能力较小、总投资少而成本较高的两类互相矛盾的方案。评价方案的优劣可以用基建投资返本年限这一指标来衡量。如果返本年限太长，说明资金周转太慢，方案不合理。一般应使露天矿的服务年限不短于有关工厂设备和主要设施的折旧年限。冶金露天矿山规模及服务年限的划分二、按采矿技术条件验算生产能力1、按可能布置的挖掘机工作面数验证生产能力采装工作是露天矿生产的主要环节，现代化露天矿的主要生产设备是挖掘机，同时进行采掘矿石的挖掘机生产能力之和就是露天矿的矿石生产能力。因此，露天矿的生产能力取决于采矿挖掘机的平均生产能力、采矿台阶上可能布置的挖掘机台数和同时采矿的台阶数目。①首先确定一个采矿台阶可能布置的挖掘机台数：NWK为一个采矿台阶可能布置的挖掘机数，台；LT为台阶工作线长度，m；LC为采区长度即一台挖掘机正常工作线长度，m。对于铁路运输要求NWK≤3。CTWkLLN②计算可能同时采矿的台阶数。对于较厚的倾斜矿体，根据的几何关系计算：N0―采矿工作帮的水平投影，米；M―矿体水平厚度，米；γ―矿体倾角，度；―工作帮坡面角，度；“士”―采矿工程从下盘向上盘推进时取“+，反之取“一”。01tancotMN01tancotMN00tancotMNN当工作平盘宽度相同时，可能同时工作的采矿台阶数为0cotNmBhB-工作平盘宽度，米；h-台阶高度，米α-台阶坡面角，度。1cotcotMmtanBh③计算整个露天矿可能的生产能力：AK=NWK.m.QWKNWK为一个采矿台阶可能布置的挖掘机数，台；QWK为采矿挖掘机平均生产能力，t/a；m―同时采矿的台阶数目。已知某露天矿山的矿体水平厚度150m，矿体倾角70°，台阶坡面角75°，台阶高度12m，最小工作平盘宽度为40m，工作帮坡角15°，由上盘向下盘推进；工作线长度为1500m,采区长度为250m,挖掘机台年效率为180万吨，试根据开采技术条件验证该矿山矿石年生产能力4000万吨是否可行。每个台阶可同时布置的挖掘机数为：Ns=Lb÷Lc=1500÷250=6(台)可同时采矿的台阶数为：m=M/（1-tanθcotγ）*（B+hcotα）=150/(1-tan15°cot70°)*(40+12cot75°)=3.846(个)露天矿可能达到的生产能力为：A=Nwk×m×q=6×3.846×180=4153.68（万吨/a）4000万吨/a可行。2．按矿山工程延深速度验证生产能力露天矿开采强度：工作线水平推进速度和矿山工程延深速度。前者是指工作线单位时间的水平推进量，后者是指露天矿开段沟沟底单位时间的下降量。概念：矿山工程延深速度是根据新水平的准备时间所完成的阶段高度，折合成每年下降进尺，故又称年下降速度。h―新水平台阶高度，米；T―新水平准备时间，年。Thu对于开采水平和近水平（倾角小于10°）矿体，除了基建以外一般不存在降深问题，矿山工程发展速度只表现为工作线推进速度。对于开采倾斜矿体，矿山工程发展速度主要表现为矿山工程延深速度。但此时工作线推进速度与延深速度保持一定的制约关系，即矿山工程延深速度不但取决于下部新水平开拓准备时间，而且受上部水平工作线推进速度所限制。ThuctgctgV采矿工程延深速度（uP）与矿山工程延深速度（u）的发展关系示意图为使露天采场保持正常持续生产，需及时准备出新的工作水平，新水平准备是露天矿基建和生产中的控制性工程，是露天矿延深和持续生产必须进行的开拓准备工作，包括掘进新水平的出入沟、开段沟和为下一个新水平准备掘进出入沟所需要的扩帮工程。新水平准备速度的快慢是限制露天矿生产能力的决定因素，在露天矿的设计和生产中，对新水平的准备必须予以高度的重视。+154+166底帮顶帮+142坡度8%+154+166+142+154+166+142+130新水平准备工程平面示意图a）+142米水平准备状态图b）+142米水平准备完毕状态图c）+130水平准备状态图新水平准备程序如图示，随着采掘工作的进行，工作线不断向前推进。当+154m水平扩帮推进一定距离后，即可挖掘下一水平+142m水平的出入沟,然后掘进开段沟；当整个段沟形成后，沿工作帮一侧或两侧的段沟向水平方向推进，以便为更下一个开采水平+130m挖掘出入沟创造条件;当+142m水平扩帮推进一定距离后，即可挖掘下一水平+130m水平的出入沟,如此发展下去。新水平准备方法和矿山采用的开拓方式有关，各种开拓方式的新水平准备方法、工程量、周期各不相同，各有其特点。三、按设备合理配比验证生产能力露天矿的生产能力：技术上可能性经济上合理性相应的工艺装备保证----研究露天矿的工艺联系。工艺联系包括：设备选型配套、设备配比、生产组织、工艺参数选择等。1、生产工艺设备的最优选型配套：一般原则：大矿用大设备，小矿用小设备；大铲配大车，小铲配小车。若大矿用小设备，设备数量多，管理复杂，经济效果差，甚至还可能满足不了产量要求；若小矿用大设备，单机影响产量太大，不容易调节生产；若大铲配小车或小铲配大车都会影响其技术经济效果。2、各生产环节间设备数量的比例。保证并提高露天矿的生产能力、提高设备利用率、降低成本。露天矿各种工艺设备所具有的数量及其可能达到的生产能力往往不同。露天矿的生产能力受其中最薄弱一环的限制：ACB、AW、AY、APX、A分别为穿爆、采装、运输、排卸、矿岩生产能力。ACB=AW=AY=APX=AACB=NCQCAW=NWQWAY=NYQYAPX=NPXQPXNC、NW、NY、NPX分别为穿孔机、挖掘机、运输设备、排卸线（或汽车排卸点）数；QC、QW、QY、QPX分别为穿孔机、挖掘机、运输设备、排卸线（或汽车排卸点）单位生产能力。NCQC=NWQW=NYQY=NPXQPXNC/NW=QW/QC，NY/NW=QW/QY，NY/NPX=QPX/QY，NC/NW、NY/NW、NY/NPX分别称为钻铲比、车铲比、车线比。设备数量之比与其单机生产能力成反比。要发挥设备的能力，其数量间要保持一定比例。四大工艺中，穿孔和采装之间通过爆破间接联系。采装、运输、排卸三者直接联系。穿爆应适当提前为挖掘机准备足够数量和合格爆堆而不影响采装。穿孔设备能力稍大于采装设备能力。装运排三个环节间的互相影响最大，其中装运环节设备比较贵重，资金占用多，对生产的经济效果影响明显，是工艺联系的重点。设备选型与数量配备为生产能力提供物质基础。还要有合理的生产组织与调度。露天矿生产条件复杂，工作地点及对象多变，使得各项作业的时间、作业量等计算指标随时都在变动。生产中应采取积极措施，随时发现、消除薄弱环节，使矿山生产能力均衡稳定。作业已知某露天矿山的矿体水平厚度130m，矿体倾角60°，台阶坡面角75°，台阶高度12m，最小工作平盘宽度为35m，工作帮坡角15°，由下盘向上盘推进；工作线长度为1400m,采区长度为250m,挖掘机台年效率为180万吨，试根据开采技术条件验证该矿山矿石年生产能力3500万吨是否可行。第二节生产剥采比概念：指露天矿在一定的生产时期内剥离岩石量与采出的矿石量的比值。米3／米3，米3／吨。sssPVn重要性：（1）生产剥采比是露天矿开采的重要技术经济指标。无论是露天矿工程发展程序，还是确定露天矿生产能力、圈定露天开采境界等，都与这一指标密切相关。（2）生产剥采比是编制采掘进度计划的重要指标，它决定着露天矿剥采总量的大小。露天矿的采剥总量、生产剥采比、矿石生产能力关系A：露天矿矿岩生产能力，米3／年；Ak:露天矿矿石生产能力，吨／年,ns:生产剥采比，米3／吨；γp:矿石容重，吨／米3。或：A=Ak(1+ns)，米3／年.kspkAnAA(3)生产剥采比是影响露天矿基建投资和生产成本的重要因素在一定的矿石生产能力下，露天矿的采剥总量取决于生产剥采比的大小。而露天矿的设备数量、人员数量和地面设施的规模等等又主要是由矿岩生产能力所决定的。因此，。一、生产剥采比的变化规律1、工作帮及工作帮坡角露天矿工作帮：露天矿生产通常由数个台阶进行开采，由这些进行开采的台阶组成的边帮称露天矿工作帮。工作帮坡面：通过工作帮最上一个台阶和最下一个台阶的坡底线所构成的假想平面。工作帮坡角：工作帮坡面与水平面的夹角。露天矿工作帮323232BBbbhhtgkiikiikiiBctghhtg222Bhctghtg若工作帮上各台阶高度、台阶坡面角和工作平盘宽度均相等一般情况下：工作帮坡角的大小取决于三要素：台阶高度、台阶坡面角和工作平盘宽度。工作帮分类：缓帮开采：陡帮开采：h、定值，B最小，当单台阶逐层开采时，。工作帮坡角随着B而变化，其变化范围介于之间。1583516max0minminmax和2陡帮开采(1)概念：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，以推迟部分岩石的剥离。它与缓帮开采的区别是，它不是每一个台阶都处于作业状态，只有一部分台阶进行作业，其余台阶暂不作业。作业台阶与暂不作业台阶轮换交流