吊斗鏟倒堆作業(yè)過(guò)程探討(共17頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)題講演吊斗鏟倒堆作業(yè)過(guò)程探討 教學(xué)單位： 礦業(yè)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 采礦工程 班 級(jí) ： 采礦11-7 學(xué)生姓名 ： * 學(xué) 號(hào) ： * 指導(dǎo)教師 ： * 綜合成績(jī)： 2015年1月摘 要大型吊斗鏟倒堆工藝代表目前國(guó)際先進(jìn)水平，它集采掘、運(yùn)輸與排卸三項(xiàng)作業(yè)于一體，生產(chǎn)成本低（以電能作為設(shè)備驅(qū)動(dòng)力）、工作效率高，尤其吊斗鏟具有較大的線(xiàn)性尺寸以及對(duì)剝離巖性、氣候、工作環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此，露天礦采用大型吊斗鏟倒堆具有廣闊的應(yīng)用前景和現(xiàn)實(shí)意義。 首先，介紹了吊斗鏟倒堆剝離的概念、特點(diǎn)、及倒堆工藝在國(guó)外的發(fā)展情況等。其次，針對(duì)我國(guó)露天煤田的獨(dú)特賦存特征進(jìn)行了分析，以及如何在我

2、國(guó)露天煤田應(yīng)用這種先進(jìn)的倒堆剝離工藝。最后，本文提出的吊斗鏟倒堆開(kāi)采設(shè)計(jì)理論、方法以及推導(dǎo)出的相應(yīng)工作參數(shù)，將對(duì)今后在我國(guó)采用倒堆工藝不僅從理論上產(chǎn)生積極影響，而且有很大實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：露天礦；吊斗鏟；爆破；倒堆作業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)目 錄1引言 吊斗鏟倒堆剝離工藝是一種先進(jìn)的露天開(kāi)采工藝，它集采掘、運(yùn)輸與排土三項(xiàng)作業(yè)于一體，將剝離物直接倒堆排棄于露天內(nèi)排土場(chǎng)，具有設(shè)備數(shù)量少、單位斗容效率高、剝離成本低、生產(chǎn)能力大、生產(chǎn)可靠性高等顯著特點(diǎn)。把拋擲爆破技術(shù)應(yīng)用于吊斗鏟倒堆剝離工藝，可將 20%50%的剝離物直接拋入采空區(qū)，其中不需倒堆剝離的部分可達(dá) 30%60%，從而進(jìn)一步提高剝離效率，大幅度

3、降低剝離成本。美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明。采用拋擲爆破吊斗鏟倒堆剝離工藝，剝離成本僅為單斗卡車(chē)工藝時(shí)的 2/3。 露天煤礦采用吊斗鏟進(jìn)行倒堆剝離的國(guó)家有美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯、南非、加拿大、印度、巴西、哥倫比亞、墨西哥、土耳其、英國(guó)、贊比亞等。美國(guó)已有多臺(tái)大型吊斗鏟在露天煤礦中使用，其完成的煤產(chǎn)量占全美煤炭總產(chǎn)量的 1/3。俄羅斯露天礦有 1/3 以上的剝離量采用吊斗鏟倒堆工藝，因其煤田的礦床地質(zhì)條件比較有利，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比其他的工藝優(yōu)越，所使用的設(shè)備也在不斷的增大。五十年代只有勺容為 4m3和 14m3的吊斗鏟，后來(lái)生產(chǎn)的有勺容 15m3的-15/90 型、勺容 25m3的-25/100 型

4、和勺容 100m3的-100/100 型。美國(guó)露天開(kāi)采所用的吊斗鏟也日益增多，巨型的吊斗鏟如 4250-W 型，勺容 168m3，臂長(zhǎng) 94m，重 12247t，能力為 5000 萬(wàn) m3/t。2吊斗鏟特點(diǎn)及其應(yīng)用狀況2.1吊斗鏟特點(diǎn)1 吊斗鏟倒堆剝離與單斗電鏟一卡車(chē)工藝之比較，其優(yōu)點(diǎn)是：(1)吊斗鏟生產(chǎn)能力巨大；(2)吊斗鏟剝離成本最低；(3)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，便于集中管理。其缺點(diǎn)是：(l)吊斗鏟初始投資高；(2)吊斗鏟剝離作業(yè)靈活性差。近二十年來(lái)，拋擲爆破技術(shù)用于倒堆剝離工藝，將剝離巖層相當(dāng)大的部分拋入采空區(qū)，其中不需倒堆剝離的部分可達(dá)30一60%，進(jìn)一步提高了剝離工作效率，大幅度降低剝

5、離成本，使倒堆剝離工藝如虎添翼。美澳經(jīng)驗(yàn)表明，采用拋擲爆破+倒堆剝離工藝，剝離成本僅為單斗一卡車(chē)工藝時(shí)的l/3一2/3。2.2吊斗鏟在露天煤礦中的應(yīng)用2 目前世界上使用的吊斗鏟主要是美國(guó)生產(chǎn)的，共有243臺(tái)，其中在美國(guó)使用的有101臺(tái)，其它國(guó)家如澳大利亞、南非、加拿大、印度等國(guó)有142臺(tái)，前蘇聯(lián)也生產(chǎn)一部分但沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，美國(guó)的吊斗鏟生產(chǎn)廠有兩大家，一個(gè)是BE公司 ，另一個(gè)PH公司，BE公司于1888年建廠，兼并了生產(chǎn)吊斗鏟的Marion公司。在世界的市場(chǎng)占有率達(dá)到92，不包括蘇聯(lián)。PH公司于1884年建廠占有率為8%生產(chǎn)的吊斗鏟從30-170m3 不等，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要的規(guī)格參數(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這兩

6、個(gè)廠生產(chǎn)制造技術(shù)手段完備、具有嚴(yán)格的生產(chǎn)組織程序。2.3 我國(guó)露大煤礦采用吊斗鏟倒堆剝離的前景 我國(guó)已經(jīng)或?qū)⒁_(kāi)發(fā)的10多個(gè)適宜露天開(kāi)采的大型、特人型煤田及礦區(qū)，大部分具有采用吊斗鏟剝離的有利條件。從數(shù)據(jù)分析可以看出：(1)煤層埋藏傾角多數(shù)在100以下，屬近水平或緩傾斜煤層，這是采用吊斗鏟倒堆剝離最必要的也是最重要的賦存條件。(2)煤層數(shù)目不多，主采煤層多為1一3層，煤層結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，煤層厚度不過(guò)大，不致成為限制采用吊斗鏟倒堆剝離工藝的因素。(3)剝離物巖性多在中硬度以下，巖層厚度各煤田大小不一，各自具備全部或部分剝離物采用吊斗鏟倒堆剝離的條件。(4)多數(shù)煤田面積廣大，儲(chǔ)量豐富，可有足夠空間安排

7、必要的工作線(xiàn)長(zhǎng)度并充分發(fā)揮吊斗鏟生產(chǎn)能力。 綜合看來(lái)，我國(guó)有相當(dāng)多的大型煤田具備采用吊斗鏟倒堆剝離工藝的基本條件，有望建設(shè)一批采用這種先進(jìn)剝離方法的高產(chǎn)高效露天礦，從而為加快露天采煤的發(fā)展，大幅度提高礦山經(jīng)濟(jì)效益，川創(chuàng)一條露天采煤新的技術(shù)道路。3吊斗鏟基本作業(yè)方式吊斗鏟作業(yè)方式有以下四種基本方案： 直接倒堆方式； 超前臺(tái)階方式； 擴(kuò)展平臺(tái)倒堆方式； 內(nèi)排土場(chǎng)再倒堆方式。3.1吊斗鏟倒堆方案及優(yōu)選國(guó)外一臺(tái)吊斗鏟倒堆開(kāi)采工藝條件下，倒堆臺(tái)階高度一般為40m一60m。而不同的臺(tái)階高度所需設(shè)備規(guī)格、機(jī)重、倒堆成本等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有所差異，為優(yōu)化倒堆臺(tái)階高度，對(duì)60m、55m、50m、45m四個(gè)倒堆

8、臺(tái)階高度進(jìn)行方案比選。根據(jù)倒堆工藝開(kāi)采參數(shù)，吊斗鏟斗容和懸吊載荷計(jì)算吊斗鏟倒堆工作線(xiàn)年完成工程量、爆破有效拋擲量、需吊斗鏟年完成的工程量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。3.3我國(guó)適宜吊斗鏟倒堆工藝露天礦的開(kāi)采條件3 形成吊斗鏟倒堆條件下開(kāi)采程序具有如下特點(diǎn)： 由于上覆巖層比較薄，礦建工程量較少，倒堆工作線(xiàn)可以長(zhǎng)達(dá)35km，個(gè)別礦山長(zhǎng)達(dá)10km； 在工作線(xiàn)長(zhǎng)度達(dá)35km時(shí)，采場(chǎng)內(nèi)煤炭的運(yùn)輸通路有雙出口、三出口乃至多出口； 由于上覆巖層比較薄，運(yùn)輸通道占用內(nèi)部排土場(chǎng)容積較少，又兼煤層厚度較薄，因此，運(yùn)煤通路多設(shè)于內(nèi)排土場(chǎng)，運(yùn)煤卡車(chē)通路與倒堆吊斗鏟交叉干擾較少； 由于倒堆開(kāi)采的煤層少，一般只有12層，所以相應(yīng)的

9、采、倒關(guān)系比較簡(jiǎn)單。 4吊斗鏟作業(yè)方式實(shí)例（黑岱溝露天煤礦）分析4.1 黑岱溝露天煤礦概況 4 黑岱溝露天煤礦隸屬于神華集團(tuán)準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司。該礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn) 格爾旗境內(nèi)，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)自行施工的特大型露天煤礦，原初步設(shè)計(jì)年生產(chǎn)原煤1200萬(wàn)t。為了降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，于2003 年開(kāi)始對(duì)原生產(chǎn)工藝進(jìn)行吊斗鏟擴(kuò)能技術(shù)改造，采區(qū)工作線(xiàn)長(zhǎng)度由1200m 增加 到2000m ，改造后設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2000萬(wàn) ta。2007年11月，吊斗鏟投人生產(chǎn)后 ，開(kāi)采工藝為：上部黃土采用輪斗連續(xù)工藝；下部黃土及部分巖石采用單斗一卡車(chē)工藝；煤層頂板以上36 m 巖石采用拋擲爆破一吊斗鏟倒

10、堆工藝；采煤為單斗一卡車(chē)工藝 。 黑岱溝露天煤礦礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，主要有3組近于平行的背向斜，其中西黃家梁背斜與其東南 部的焦家圪 卜向斜占據(jù)著勘探 區(qū)的中西部地區(qū) ，控制著近 23面積的地層產(chǎn)狀。地層走向一般與褶曲 軸和斷裂方向一致，呈北東45度 ，傾向多北西 、南東向，傾角除西黃家梁背斜西北翼外，一般小于10度斷裂不甚發(fā)育，斷距不大，斷層多呈北東方向。另外區(qū)內(nèi)還有少量柱狀陷落。黑岱溝露天煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中已遇到的構(gòu)造為 西黃家梁背斜。 西黃家梁背斜位于勘探區(qū)西北部，軸向 N50度EN 30度 E，是本區(qū)西北部的主要構(gòu)造。背斜兩翼不對(duì)稱(chēng)，東南翼地層傾角一般小于10度，西北翼地層傾角一般 25度

11、，局部達(dá)35度軸部向西南傾伏，傾角小于4°。 4.2 吊斗鏟的主要技術(shù)參數(shù) 黑岱溝露天礦采用美國(guó)BUCYRUS公司制造的8750 65吊斗鏟，總裝機(jī)容量25 000 kw ；斗容 90 m 3；挖掘深度 71 m ；排放高度45.1 m ；作業(yè)半徑 100 m ；基座外徑21.3 m ；額定懸吊負(fù)載267.6 t；空鏟斗重量109.736t；鏟斗滿(mǎn)斗系數(shù) 100；回轉(zhuǎn)平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度最高1.34rpm ；平均一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間47 s行走允許坡度縱向10、橫向 5。 4.3 吊斗鏟的作業(yè)要求 露天開(kāi)采工藝中，吊斗鏟倒堆工藝是技術(shù)成熟、設(shè)備可靠、經(jīng)濟(jì)性最好的開(kāi)采工藝之一。但是，它的 適用條件

12、比較苛刻 ，一般要求煤層覆蓋物薄 、傾角 小、 巖性在中等硬度以下等等。黑岱溝露天煤礦，煤巖傾角一般< 5度，巖性屬中等硬度，雖然覆蓋層較厚，但用此工藝開(kāi)采6號(hào)煤層頂板以上一定厚度的巖層還是可行的，也是比較經(jīng)濟(jì)的。 該礦引入的吊斗鏟是中國(guó)第一臺(tái)。雖然拋擲爆破一吊斗鏟倒堆工藝在美國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)應(yīng)用比較普遍，技術(shù)成熟，但國(guó)外使用吊斗鏟的礦山地質(zhì)條件都比較簡(jiǎn)單 ，煤層水平、剝離物較薄，使用此工藝能充分顯示其設(shè)備的優(yōu)越性。吊斗鏟作業(yè)對(duì)工作平盤(pán)要求很高：行走允許坡度縱向不大于 10，橫向不大5；吊斗鏟作業(yè)時(shí)工作平盤(pán)的起伏度不大于1。吊斗鏟行走路面及作業(yè)平盤(pán)的物料要求破碎 ，路面不能出現(xiàn)塊

13、狀物體。黑岱溝露天煤礦使用 4 臺(tái)D475 推土機(jī)配合吊斗鏟作業(yè) 。 4.4黑岱溝露天煤礦吊斗鏟作業(yè)方式分析 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟的作業(yè)方式為：吊斗鏟站立在拋擲爆破后由推土機(jī)推土降段和吊斗鏟擴(kuò)展作業(yè)聯(lián)合形成的平臺(tái)上將剝離物倒堆排入內(nèi)排土場(chǎng) 。吊斗鏟作業(yè)循環(huán)：黑岱溝露天煤礦吊斗鏟工作線(xiàn)分為東、西兩個(gè)半?yún)^(qū)，吊斗鏟在東部區(qū)作業(yè)時(shí)從采場(chǎng)中間向東推進(jìn) ，到達(dá)東端幫后 ，經(jīng)內(nèi)排土場(chǎng)返程至西部區(qū)作業(yè)，從采場(chǎng)中問(wèn)向西推進(jìn)，到達(dá)西端幫后，再經(jīng)內(nèi)排土場(chǎng)返程到東部區(qū)作業(yè)。 現(xiàn)黑岱溝露天煤礦采場(chǎng)的推進(jìn)方向?yàn)橛蓶|北向西南推進(jìn)，與褶曲軸向和斷層走向基本一致，而吊斗鏟作業(yè)線(xiàn)方向與推進(jìn)方向垂直，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于地質(zhì)構(gòu)

14、造的存在，采場(chǎng)煤層局部區(qū)域傾角過(guò)大，如果吊斗鏟作業(yè)平盤(pán)隨煤層頂板起伏則勢(shì)必導(dǎo)致吊斗鏟作業(yè)平盤(pán)局部?jī)A角過(guò)大，不能滿(mǎn)足吊斗鏟正常作業(yè)要求。如果按吊斗鏟作業(yè)要求形成作業(yè)平盤(pán)，則勢(shì)必導(dǎo)致煤層頂板以上由吊斗鏟倒堆剝離的巖石厚度局部過(guò)厚或局部很薄，影響吊斗鏟的，并且局部可能破壞煤層頂板 。由于吊斗鏟作業(yè)到端幫時(shí)不存在上述問(wèn)題 ，我們重點(diǎn)討論吊斗鏟在正常工作線(xiàn)作業(yè)時(shí)遇到局部區(qū)域傾角過(guò)大的問(wèn)題 。黑岱溝露天煤礦煤層起伏較大，東西煤頂板高差達(dá)40多m。根據(jù)吊斗鏟的作業(yè)要求、煤層厚度、產(chǎn)量要求和吊斗鏟作業(yè)效率要求，吊斗鏟系統(tǒng)剝離倒堆作業(yè)平盤(pán)頂面標(biāo)高只能隨煤頂板起伏而相應(yīng)調(diào)整。在西區(qū)作業(yè)時(shí)由東向西需升段作業(yè)，在東區(qū)

15、由西向東作業(yè)時(shí)需降段作業(yè) 。 吊斗鏟作業(yè)平盤(pán)寬度約為120 m，作業(yè)時(shí)站立 在作業(yè)平盤(pán)外側(cè)(靠 內(nèi)排土場(chǎng)一側(cè) )，將物料倒堆 至 內(nèi)排土場(chǎng)。受吊斗鏟技術(shù)參數(shù)限制，作業(yè)平盤(pán)最小寬 度40 m，由于吊斗鏟作業(yè)半徑100 m，吊斗鏟每次最多可上升或下降10 m。吊斗鏟由低向高升段作業(yè)時(shí)，可先將內(nèi)測(cè)物料倒堆至外側(cè) ，按10坡度形成 斜坡道，斜坡道頂部形成吊斗鏟作業(yè)平盤(pán)，吊斗鏟通過(guò)斜坡道行走到此作業(yè)平盤(pán)上作業(yè)，正常作業(yè)將物料倒堆至內(nèi)排土場(chǎng)。4.5 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆剝離工藝技術(shù)吊斗鏟站在推土機(jī)降段和單斗-卡車(chē)擴(kuò)展作業(yè)建立的聯(lián)合擴(kuò)展平臺(tái)上，將剝離物倒入內(nèi)排土場(chǎng)。1) 吊斗鏟倒堆剝離工藝優(yōu)化組合按原設(shè)

16、計(jì)吊斗鏟擴(kuò)展平臺(tái)需由推土機(jī)完成，黑岱溝露天煤礦考慮到推土機(jī)運(yùn)距長(zhǎng)，成本明顯高于單斗-卡車(chē)成本，因此采用單斗-卡車(chē)做擴(kuò)展平臺(tái)。2) 吊斗鏟倒堆剝離工藝作業(yè)方式吊斗鏟工藝系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)醵风P在左側(cè)倒堆剝離區(qū)作業(yè)時(shí)，采煤在右側(cè)采煤區(qū)進(jìn)行，運(yùn)煤自卸卡車(chē)由中間溝進(jìn)入右側(cè)采煤作業(yè)區(qū)裝煤，然后將煤運(yùn)出。隨著采剝工程的發(fā)展，左采區(qū)倒堆剝離完成，逐漸露出煤量，右采區(qū)采煤作業(yè)完成，采煤挖掘機(jī)移至左采區(qū)進(jìn)行采煤作業(yè)，煤炭從中間溝運(yùn)出，在采煤作業(yè)完成的右采區(qū)進(jìn)行拋擲爆破。此時(shí)，右采區(qū)有巖石拋擲爆破后，吊斗鏟從左采區(qū)繞非工作幫倒堆臺(tái)階，跨中間溝運(yùn)煤通道進(jìn)入右采區(qū)進(jìn)行倒堆剝離作業(yè)。這樣，右采區(qū)變?yōu)榈苟褎冸x區(qū)，左采區(qū)變?yōu)椴擅鹤?/p>

17、業(yè)區(qū)，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的作業(yè)。如圖1、2吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)；圖3、4吊斗鏟在西區(qū)作業(yè)。3) 吊斗鏟倒堆剝離工作面技術(shù)參數(shù)確定按照剖面圖（圖5），可以看出，吊斗鏟80米采寬情況下，根據(jù)排土空間容量可以計(jì)算出實(shí)體臺(tái)階最大高度，然后通過(guò)煤層頂板標(biāo)高確定吊斗鏟實(shí)體臺(tái)階頂面標(biāo)高。黑岱溝露天煤礦煤層起伏較大，東西煤頂板標(biāo)高差40多米，因此吊斗鏟系統(tǒng)剝離高臺(tái)階頂面也不能水平，只能隨煤頂板起伏而相應(yīng)調(diào)整，考慮到鉆機(jī)作業(yè)要求，頂面坡度應(yīng)不超過(guò)5。根據(jù)吊斗鏟倒堆內(nèi)排空間容量，實(shí)體臺(tái)階高度不應(yīng)超過(guò)45米。據(jù)此可設(shè)計(jì)出實(shí)體臺(tái)階頂面標(biāo)高如圖6。吊斗鏟走行坡度可控制在10，作業(yè)坡度必須為水平，因此爆破后，為了滿(mǎn)足吊斗鏟作業(yè)，

18、必須對(duì)爆堆進(jìn)行平整，平整后如圖7。4) 吊斗鏟倒堆剝離開(kāi)采程序推土機(jī)做完擴(kuò)展平臺(tái)后，吊斗鏟先將靠近高臺(tái)階下部量倒入排土場(chǎng)，然后吊斗鏟走鏟至下一個(gè)位置，把下部量倒入內(nèi)排土場(chǎng)。過(guò)程如圖8所示。通過(guò)圖7可看出吊斗鏟作業(yè)頂面不是水平的，存在很大的水平過(guò)渡，水平過(guò)渡程序如下：吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)，由于存在降段過(guò)渡區(qū)，舉例從1155水平降至1145水平作業(yè)方式為：吊斗鏟倒，按順序依次作業(yè)，然后吊斗鏟走行至1145水平，下挖(12)、(14)塊位置至1145水平，后吊斗鏟走行至(12)處，依次按順序挖(10)(16)。到此完成一個(gè)降段過(guò)程。吊斗鏟在西區(qū)作業(yè)，由于存在升段過(guò)渡區(qū)，舉例從1155水平升至1165水平

19、作業(yè)方式為：吊斗鏟倒，按順序依次作業(yè)，然后吊斗鏟走行至1165水平，下挖(9)、(11)處量填方至(8)、(10)處，填到1165水平，后吊斗鏟走行至(8)處，依次按順序挖(6)(16)。到此完成一個(gè)升段過(guò)程如圖9。吊斗鏟在東區(qū)作業(yè)完成走行至西區(qū)和西區(qū)作業(yè)完成走行至東區(qū)，走行路線(xiàn)如圖10。運(yùn)煤通道移設(shè)一次比較困難，計(jì)劃按照每4幅移設(shè)一次，當(dāng)?shù)醵风P倒堆7幅時(shí)，形成新中部溝，但舊中部溝不能廢棄，待第7幅煤全部采完，采8幅時(shí)，廢棄舊中部溝，利用新中部溝運(yùn)煤。此時(shí)完成中部溝移設(shè)。如圖11所示。圖5 吊斗鏟剖面倒堆示意圖圖12 吊斗鏟倒堆剝離開(kāi)采程序圖4.6 黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆剝離工藝技術(shù)應(yīng)用效果黑岱溝露天煤礦吊斗鏟倒堆工藝在國(guó)內(nèi)為首次采用，填補(bǔ)了我國(guó)露天采礦業(yè)的空白，其成功應(yīng)用為我國(guó)開(kāi)創(chuàng)了使用成本低、效率高工藝的先河，成為我國(guó)露天采礦業(yè)的發(fā)展歷史上的里程碑。并且與單斗-卡車(chē)工藝的配合使用更證明了多種工藝在同一條