第二節(jié) 露天礦開拓

1、n概述n公路運(yùn)輸開拓n鐵路運(yùn)輸開拓n聯(lián)合運(yùn)輸開拓露天礦床開拓：露天礦床開拓：建立地面與露天礦場內(nèi)各工作水平以及各工作水平之間的煤巖運(yùn)輸通道，以保證露天礦場的生產(chǎn)運(yùn)輸，并及時(shí)準(zhǔn)備出新工作水平。 通過開掘的坑道，把礦場內(nèi)臺階與臺階、各臺階與地面設(shè)施聯(lián)系起來的坑道稱坑道系統(tǒng)坑道系統(tǒng)。坑道內(nèi)鋪設(shè)運(yùn)輸線路時(shí)稱開拓運(yùn)輸系統(tǒng)開拓運(yùn)輸系統(tǒng)。 n露天礦床開拓所涉及的對象是運(yùn)輸設(shè)備與運(yùn)輸通道。n研究的內(nèi)容是針對所選定的運(yùn)輸設(shè)備及運(yùn)輸形式，確定整個(gè)礦床開采過程中運(yùn)輸坑線的布置形式，以建立起開發(fā)礦床所必需的運(yùn)輸線路，確保礦山工程的合理性。n按運(yùn)輸方式不同，露天礦開拓可以分為：W公路運(yùn)輸開拓W鐵路運(yùn)輸開拓W平硐溜井開拓

2、W膠帶運(yùn)輸開拓W斜坡提升開拓W聯(lián)合開拓n公路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià) n公路運(yùn)輸開拓的坑線布置 n合理運(yùn)距與合理開采深度 開拓特點(diǎn)：n機(jī)動靈活、利用選采；n多出口，分采分運(yùn)，運(yùn)輸效率高；n適應(yīng)各種開采程序需要，減少掘溝工程量；n線路工程量小、基建投資少，基建時(shí)間短；n運(yùn)輸成本高于鐵路運(yùn)輸。適用條件：n地形復(fù)雜的山坡、凹陷露天礦；n煤層賦存復(fù)雜，煤質(zhì)變化、要求分采的礦山；n運(yùn)距不長的山坡露天礦；n作為聯(lián)合開拓方式的組成部分。公路運(yùn)輸開拓采用的主要設(shè)備是汽車。n其坑線布置形式有：直進(jìn)式回返式螺旋式多種形式相結(jié)合的聯(lián)合方式n當(dāng)山坡露天礦高差不大、地形較緩、開采水平較少時(shí)，可采用直進(jìn)式坑線開拓，如下圖所示。

3、運(yùn)輸干線一般布置在開采境界外山坡的一側(cè)，工作面單側(cè)進(jìn)車。n當(dāng)凹陷露天礦開采深度較小，采場長度較大時(shí)，也可采用直進(jìn)式坑線開拓。公路干線一般布置在采場內(nèi)礦體的上盤或下盤的非工作幫上。條件允許時(shí)，也可在境界外用組合坑線進(jìn)人各開采水平。但由于露天礦采場長度有限，往往只能局部采用直進(jìn)式坑線開拓。直進(jìn)式坑線 n當(dāng)露天礦開采相對高差較大、地形較陡，采用直進(jìn)式坑線有困難時(shí)，常采用回返式坑線開拓，或采用直進(jìn)回返聯(lián)合坑線開拓，如下圖所示。n山坡露天礦開拓干線在基建時(shí)期應(yīng)修筑到最上一個(gè)開采水平。開拓線路一般沿自然地形在山坡上開掘單壁路塹，隨著開采水平不斷下降，上部坑線逐漸廢棄或消失。在單側(cè)山坡地形條件下，坑線應(yīng)盡量

4、就近布置在采場端幫開采境界以外，以保證干線位置固定且礦巖運(yùn)輸距離較短?；胤凳娇泳€n凹陷露天礦的回返坑線一般布置在采場底盤的非工作幫上，可使開拓坑線離礦體較近，基建剝巖量較小，可縮短基建時(shí)間，節(jié)約投資。n回返坑線開拓適應(yīng)性較強(qiáng)，應(yīng)用較廣。但由于回返坑線的曲線段必須滿足汽車運(yùn)輸要求（如線路內(nèi)側(cè)加寬等），使最終邊幫角變緩，從而使境界的附加剝巖量增加。因此，應(yīng)盡可能減少回頭曲線數(shù)量，并將回頭曲線布置在平臺較寬或邊坡較緩的部位。回返式坑線n螺旋坑線開拓一般用于深凹露天礦。坑線從地表出人溝口開始，沿著采場四周最終邊幫以螺旋線向深部延伸。由于沒有回返曲線段，擴(kuò)幫工程量較小，而且螺旋線的曲率半徑大，汽車運(yùn)行條

5、件好，不必因經(jīng)常改變運(yùn)行方向而不斷變換運(yùn)行速度，因而線路通過能力大。但回采工作必須采用扇形工作線，其長度和推進(jìn)方向要經(jīng)常變化，巳各開采水平相互影響，使生產(chǎn)組織工作復(fù)雜。 螺旋坑線n當(dāng)采場面積較小，且長、寬尺寸相差不大，同時(shí)開采的水平數(shù)較少，以及采場四周巖石比較穩(wěn)固時(shí)，可采用螺旋坑線開拓。 n由于露天采場空間一般是變化的，坑線往往不能采用單一的布置形式，而多采用兩種或兩種以上的布置形式，即聯(lián)合坑線，如下圖為上部回返，下部螺旋的回返螺旋聯(lián)合坑線開拓方式。螺旋坑線 n出人溝口應(yīng)盡量設(shè)置在工程地質(zhì)條件較好，地形標(biāo)高較低，距工業(yè)場地及礦、巖接受點(diǎn)較近的地方；應(yīng)避免和減少重載汽車在采場內(nèi)作反向運(yùn)行及無謂增

6、加上坡距離，盡可能使礦石及巖石的綜合運(yùn)輸功小，所需運(yùn)輸設(shè)備數(shù)量少。當(dāng)廢石場的位置分散和為了保證露天礦的生產(chǎn)能力，以及為使空、重車順向運(yùn)輸時(shí)，在服務(wù)年限較長的露天礦可采用多出人溝口。多出人溝口使坑線增多，附加剝巖量加大，掘溝工程量及費(fèi)用也增多，因此，出人溝口的數(shù)目應(yīng)根據(jù)礦山規(guī)模、礦山總平面布置及生產(chǎn)需要綜合進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定，一般數(shù)目不宜過多。公路運(yùn)輸開拓的出人溝口與連接平臺 連接平臺 n開拓坑線一般采用較大的坡度以縮短運(yùn)距，但重載汽車長距離上坡或下坡運(yùn)行時(shí)，容易使發(fā)動機(jī)和制動裝置過熱而引起機(jī)械損壞，發(fā)生事故。為了保證行車安全，延長汽車使用壽命，滿足坑線坡長限制的要求，以及便于從坑線向各采剝

7、臺階引人運(yùn)輸線路，故應(yīng)在開拓坑線與各臺階交匯處設(shè)置長度40-60m、坡度不超過3的平坡或緩坡段，這就是連接平臺。公路運(yùn)輸開拓的出人溝口與連接平臺 n在露天開采中，運(yùn)輸費(fèi)用占礦石開采成本的40%-60%。n隨著礦床開采深度的增加，礦巖的運(yùn)距顯著增大，汽車臺班運(yùn)輸能力逐漸降低，運(yùn)輸費(fèi)增大。n合理運(yùn)距合理運(yùn)距即是在該運(yùn)距范圍內(nèi)，開采礦石的總成本與上繳的利稅總和不大于礦石的銷售價(jià)格，保證正效益開采。合理運(yùn)距是一個(gè)經(jīng)濟(jì)概念，隨著技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的不同而變化。n采用普通載重自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，其合理運(yùn)距約為3km；采用大型電動輪自卸汽車運(yùn)輸時(shí)，合理運(yùn)距可達(dá)到5-6km。n考慮到凹陷露天礦重載汽車上坡運(yùn)行和至卸載點(diǎn)

8、的地面距離，在合理運(yùn)距范圍內(nèi)可折算出汽車運(yùn)輸開拓的合理開采深度。當(dāng)采用載重量為80-120t的電動輪汽車時(shí)，合理開采深度一般在200-300m。 n鐵路運(yùn)輸開拓的方法評價(jià) n鐵路運(yùn)輸開拓的坑線布置 n鐵路運(yùn)輸開拓的合理開采深度開拓特點(diǎn)：n開拓系統(tǒng)運(yùn)量大，成本低，噸公里運(yùn)輸費(fèi)低，約為汽車運(yùn)輸?shù)?/4-1/3；n運(yùn)輸設(shè)備及線路堅(jiān)固耐用；n適應(yīng)各種氣候條件下作業(yè)；n爬坡能力低，要求的曲線半徑大；n基建工程量大，新水平開拓延深工程緩慢。適用條件：n礦床埋藏較淺，平面尺寸較大的凹陷露天礦或者在開采深度較大的凹陷露天礦的上部及其礦床走向長、高差相差較小的山坡露天礦。鐵路運(yùn)輸開拓多采用固定坑線。鐵路運(yùn)輸坑線

9、多采用 (1)直進(jìn)式 (礦體埋深淺，走向長) (2)折返式(礦體埋藏深，走向短) (3)直進(jìn)-折返式 (4)螺旋式及折返-螺旋式等。 直進(jìn)折返式:幾個(gè)臺階坑線為直進(jìn)式，再折返。直進(jìn)式是最理想的布線形式，適宜于開采深度不大，采場走向長的露天礦。折返站： 單干線折返。（盡頭式）（環(huán)形式） 雙干線折返。（燕尾式）（套袖式）n因鐵路運(yùn)輸牽引機(jī)車爬坡能力小，每個(gè)水平的出人溝和折返站所需線路較長，轉(zhuǎn)彎曲線半徑很大，故不適用于采場面積小，高差較大的露天礦開拓；也不宜采用移動坑線或回返坑線。鐵路運(yùn)輸開拓采用較多的坑線形式為直進(jìn)式、折返式和直進(jìn)折返式。 n 山坡露天礦的坑線位置，主要取決于地形條件和工作線的推進(jìn)

10、方向。當(dāng)?shù)匦螢楣铝⑸椒鍟r(shí)，通常將坑線布設(shè)在工作幫的背面山坡上；當(dāng)?shù)匦螢檠诱故缴狡聲r(shí)，通常將坑線布設(shè)在采場的一側(cè)或兩側(cè)。山坡露天礦常采用直進(jìn)式或直進(jìn)折返式布置。下圖為歪頭山露天礦上部開拓系統(tǒng)示意圖。n凹陷露天礦的坑線布置形式主要取決于采場的大小與形狀、工作線的推進(jìn)方向和生產(chǎn)規(guī)模。通常將坑線布設(shè)在底幫或頂幫上，但有時(shí)為了減少折返次數(shù)，也可將上部折返坑線改造成螺旋坑線。下圖為凹陷露天礦頂幫固定直進(jìn)折返坑線開拓系統(tǒng)。 n大多數(shù)露天礦都先是山坡開采后轉(zhuǎn)為凹陷露天開采。故確定坑線位置時(shí)，既要考慮總平面布置的合理性，又要照顧以后向凹陷露天礦的過渡，力爭使線路特別是站場的移設(shè)和拆除工程量最小。n鐵路運(yùn)輸多為折

11、返坑線開拓，隨著礦床開采深度的下降，列車在折返站因停車和換向而使運(yùn)行周期增加，尤其開采深度大時(shí)，因運(yùn)行周期長而使運(yùn)輸效率明顯下降；n對于凹陷露天礦，單一鐵路運(yùn)輸開拓的經(jīng)濟(jì)合理開采深度為120-150m。 n概述n鐵路-公路聯(lián)合運(yùn)輸開拓 n公路(鐵路)-破碎站-膠帶運(yùn)輸機(jī)聯(lián)合開拓(膠帶運(yùn)輸開拓） n公路(鐵路)-箕斗聯(lián)合運(yùn)輸開拓 n公路(鐵路)-溜井平硐聯(lián)合開拓 n鐵路運(yùn)輸開拓及其生產(chǎn)工藝所固有的缺點(diǎn)，使其合理的開采深度比較小。n汽車運(yùn)輸受到合理運(yùn)距的限制，而且隨著開采深度的下降，運(yùn)輸效率降低、運(yùn)營費(fèi)增加，重車長距離上坡運(yùn)輸，使汽車的使用壽命縮短，故其適用的合理深度也受到限制。n露天礦的生產(chǎn)實(shí)際

12、上經(jīng)常采用各種形式的聯(lián)合運(yùn)輸開拓方式。 n采用公路-鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開拓的經(jīng)濟(jì)效益比單一鐵路運(yùn)輸開拓可提高13-16% ，挖掘機(jī)效率可提高20-25，從而提高了綜合開采強(qiáng)度； n公路-鐵路聯(lián)合運(yùn)輸開拓時(shí)，轉(zhuǎn)載站是中間環(huán)節(jié)，一般是采用轉(zhuǎn)載平臺、礦倉和中間堆場三種方式進(jìn)行轉(zhuǎn)載。 n膠帶運(yùn)輸開拓是近年來發(fā)展起來的一種高效率、連續(xù)、半連續(xù)運(yùn)輸?shù)拈_拓方式，并成為大型露天礦開采的一種發(fā)展趨勢。n該開拓方式是借助設(shè)在露天采場內(nèi)或者露天開采境界外的帶式輸送機(jī)把礦巖從露天采場運(yùn)出。n采場內(nèi)主要采用汽車運(yùn)輸，對于原為鐵路運(yùn)輸開拓的露天礦，也可以用鐵路運(yùn)輸向破碎站運(yùn)送礦石，并逐步向公路-破碎站-帶式輸送機(jī)運(yùn)輸開拓過渡。

13、 露天礦破碎站的示意圖4 吊車；5 旋回破碎機(jī)3 液壓操縱臺；1 礦(巖)緩沖墊層；2 操縱臺；旋回式破碎機(jī)破碎系統(tǒng)示意圖 3 格篩；2 電動機(jī)；4 漏斗；1 旋回破碎機(jī)；6 膠帶運(yùn)輸機(jī)；7 吊車；5 板式給礦機(jī)；公路-破碎站-帶式輸送機(jī)塹溝開拓系統(tǒng) 2 邊幫帶式輸送機(jī)；1 破碎站；4 地面帶式輸送機(jī)3 帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載點(diǎn)；公路-半固定破碎站-帶式輸送機(jī)斜井開拓系統(tǒng)示意圖4 礦石破碎站2 礦石膠帶輸送斜井；1 巖石膠帶輸送斜井；3 巖石破碎站；隨著開采深度的下降，破碎站每隔35個(gè)臺階移設(shè)一次。移動式破碎站膠帶運(yùn)輸開拓方式示意圖3 邊幫膠帶運(yùn)輸機(jī)； 4 工作面膠帶運(yùn)輸機(jī)；2 轉(zhuǎn)載點(diǎn)；1 地面膠帶運(yùn)

14、輸機(jī)；7 出入溝6 橋式膠帶運(yùn)輸機(jī)；5 移動式破碎機(jī)；膠帶運(yùn)輸機(jī)在工作面的布置方式示意圖 a 工作線較長時(shí)；b 工作線較短時(shí)；4 轉(zhuǎn)載點(diǎn)；3 橋式膠帶運(yùn)輸機(jī)；1 爆堆；2 移動式破碎機(jī)；7 可回轉(zhuǎn)膠帶運(yùn)輸機(jī)6 挖掘機(jī)；5 工作面膠帶運(yùn)輸機(jī)；n膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力大，升坡能力大，可達(dá)到16。-18。，運(yùn)輸線路距離短，約為汽車運(yùn)距的1/4-1/5，鐵路運(yùn)距的1/10-1/5，因而開拓坑線基建工程量?。贿\(yùn)輸成本低，運(yùn)輸?shù)淖詣踊潭雀撸瑒趧由a(chǎn)率高。n由于膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中需設(shè)置破碎站，破碎站的建設(shè)費(fèi)用高；采用移動式破碎站時(shí)，破碎站的移設(shè)工作復(fù)雜；當(dāng)運(yùn)送硬度大的礦巖時(shí)，膠帶的磨損大；敞露式的膠帶運(yùn)輸機(jī)易受到

15、惡劣氣候條件的損害，因而增大了設(shè)備的維護(hù)量與維護(hù)費(fèi)用。 n此開拓方法以箕斗為主要的運(yùn)輸容器，整個(gè)開拓系統(tǒng)包括礦巖轉(zhuǎn)載站、箕斗斜坡道、地面卸載站和提升機(jī)裝置等。其采場內(nèi)部需用汽車或鐵路與斜坡箕斗建立起運(yùn)輸聯(lián)系。采場內(nèi)采剝下的礦巖用汽車或其它運(yùn)輸設(shè)備將其運(yùn)至轉(zhuǎn)載站裝入箕斗，提升（對于深凹露天礦）或下放（對于山坡露天礦）至地面卸載點(diǎn)卸載，再裝入地面運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)至破碎站或廢石場。 凹陷露天礦斜坡箕斗開拓系統(tǒng) 斜坡溝道位置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則n必須保證斜坡溝道所在位置處的巖石穩(wěn)定，深凹露天礦一般設(shè)在非工作幫或境界的端幫上，山坡露天礦宜設(shè)在采礦場境界之外；n應(yīng)盡量減少斜坡溝道與采場內(nèi)其它運(yùn)輸線路及管線的交叉點(diǎn)

16、。凹陷露天礦中，箕斗溝道穿過非工作幫上的所有臺階，切斷了各臺階水平的聯(lián)系，為建立運(yùn)輸聯(lián)系和向箕斗裝載，需設(shè)轉(zhuǎn)載棧橋；n為減少運(yùn)營費(fèi)，選擇地面卸載時(shí)，應(yīng)使地面卸載站與選礦廠或廢石場之間的礦巖運(yùn)距最短。 斜坡箕斗開拓方式的評價(jià)n優(yōu)點(diǎn)：能以最短的距離克服較大的高差，使運(yùn)輸周期大大縮短；投資少、建設(shè)快、經(jīng)營費(fèi)低；箕斗系統(tǒng)設(shè)備簡單，便于制造和維修。n缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)載站的結(jié)構(gòu)龐大，移設(shè)復(fù)雜；礦巖需幾次裝載，管理工作也比較復(fù)雜；大型礦山的礦巖塊度往往較大，使箕斗受到的沖擊嚴(yán)重，因箕斗的維修頻繁而影響生產(chǎn)，這是斜坡箕斗開拓在大型露天礦山中應(yīng)用不多的根本原因。 n此種聯(lián)合開拓方式通過開拓溜井與平硐來建立露天采礦場與地

17、面之間的運(yùn)輸通道與運(yùn)輸聯(lián)系。n適用于地形復(fù)雜、礦床地面高差大的山坡露天礦。溜井平硐開拓系統(tǒng) 5 地形等高線；4 露天開采境界；3 公路；2 溜井；1 平硐；溜井位置的選擇n應(yīng)根據(jù)礦床的埋藏地點(diǎn)，以采場和平硐的運(yùn)輸功最小、平硐長度小以及平硐口至選礦廠的距離最短為原則；n溜井應(yīng)布置在穩(wěn)定的巖層中，應(yīng)避開斷層的破碎帶使溜井系統(tǒng)位于地質(zhì)條件好的地層中；n平硐的頂板至采場的最終底部開采標(biāo)高應(yīng)保持最小安全距離，一般不能小于20m；n需開拓的溜井?dāng)?shù)目應(yīng)根據(jù)礦山的礦石年生產(chǎn)能力和溜井的年生產(chǎn)能力來確定。 設(shè)有溜槽的溜井平硐示意圖 4 平硐；3 溜井；2 溜槽；1 卸礦平臺；溜井平硐開拓的評價(jià)n此種開拓方式利用地形高差自重放礦，系統(tǒng)的運(yùn)營費(fèi)低；n縮短了運(yùn)輸距離，減少了運(yùn)輸設(shè)備的數(shù)量，提高了運(yùn)輸設(shè)備的周轉(zhuǎn)率；n溜井還具有一定的貯礦能力，可進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)節(jié)。n放礦管理工作要求嚴(yán)