硬岩矿床露天.ppt

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1、硬岩矿床露天开采新进展硬岩矿床露天开采新进展采矿工程：罗翔采矿工程：罗翔世界未来矿业特点世界未来矿业特点：从世界矿业现状来看，未来矿业基地的特点是：矿石质量不断下降，开采深度急剧增大，矿山地质条件和地理条件日趋困难，以及越来越严峻的环境保护和水土保持问题，这是全世界采矿业面临的亟待解决的难题。所以以后世界矿业的发展方向，应该是朝向解决这些问题的方向发展。我国露天矿山主要采矿装备现状我国露天矿山主要采矿装备现状：从装备水平看，我国露天矿山装备大致可分为三种类型：(1)小型矿山装备单一、小型，不配套；一些工序至今采用手工体力劳动。(2)中型及个别大型矿山机械化程度较高，但设备陈旧落后，效率不高。(

2、3)少数大型矿山采用进口或国产的现代装备，如牙轮钻机、电动轮。20世纪70年代至今，我国露天矿采矿装备发展有两个明显特点：一是牙轮钻机的迅速应用推广，改变了露天矿穿孔装备的落后局面；二是汽车运输的发展和电动轮汽车的使用。我国已基本定型的露天矿成套设备有两个等级，一个是以4m3电铲为主，配用200mm潜孔钻机，250mm牙轮钻机，60t、108t翻斗车，100t、150t电机车，20t、27t、32t自卸汽车，132.3KW、161.7KW推土机。二是以10m3电铲为主，配用310mm牙轮钻机，60t自卸汽车，100t、154t电动轮汽车，235.2KW推土机，5m3装载机，15t装药车和40t

3、压路机等。硬岩矿床露天开采新进展：硬岩矿床露天开采新进展：开采设备开采设备先进技术和工艺的采用先进技术和工艺的采用边坡工程边坡工程露天转地下开采露天转地下开采露天矿信息技术的应用露天矿信息技术的应用1.1.开采设备开采设备1.11.1穿孔设备穿孔设备 国内重点冶金矿山钻孔设备是潜孔钻与牙轮钻共存，而牙轮钻比例较高（88%），钻孔直径以250mm、310mm为主；中型矿山以潜孔钻为为主，钻孔直径以200mm为主。国外普遍采用牙轮钻，直径大多为310-380mm，有的达559mm，孔深可达73mm。我国目前的科技水平已经可以将计算机技术应用到牙轮钻机上，大幅度提高了工作效率。1)1)牙轮钻机的工作

4、原理牙轮钻机的工作原理 主要是通过钻机的回转和推压机构使钻杆带动钻头连续转动、同时对钻头施加轴向压力，以回转动压和强大的静压形式使与钻头接触的岩石粉碎破坏，钻进的同时，通过钻杆与钻头中的风孔向孔底注入压缩空气，利用压缩空气将孔底的粉碎岩渣吹出孔外，从而形成炮孔。牙轮钻头破碎岩石的机理实际上是冲击、压入和剪切的复合作用。KY-310型牙轮钻机型牙轮钻机:1 钻杆；2 钻杆架；3 起落立架油缸；4 机棚；5 平台；6 行走机构；7 钻头；8 千斤顶；9 司机室10 净化除尘装置；11 回转加压小车；12 钻架；13 动力装置牙轮钻头牙轮钻头三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结

5、构:典型的三牙轮钻头外形 三牙轮钻头结构图1 钻头丝扣；2 挡渣管；3 风道；4 牙爪；5 牙轮；6 塞销；7 填焊；8 牙爪轴颈；9 滚柱；10 牙齿；11 滚珠；12 衬套；13 止推块；14 喷嘴；15 爪背合金；16 轮背合金 目前国外液压铲的应用在不断扩大（26%），电动铲仍占优势（48%）。斗容以16.8m、21m、30m、38m、43m为主。国内重点露天矿主要以电铲为主，斗容最大为16.8m。电铲工作可靠，使用寿命长，生产效率高，操作费用低。在液压挖掘机、轮式装载机迅猛发展的今天，大型电铲仍为露天矿山的主要装载设备。1.2 1.2 装载设备装载设备295B电铲1 1）国内外运输设

6、备现状：）国内外运输设备现状：目前各类金属露天矿大约80%的矿岩量由汽车运输完成，因此，汽车是露天矿生产的主导运输设备。目前国外大型矿山，无论是液压机械传动的，还是交流驱动的电动轮汽车，其载重量大多为240t、320t、150t。我国大型露天矿山汽车的最大载重量也达到了120t和170t。1.3 1.3 运输设备运输设备2 2）国内外运输新问题：）国内外运输新问题：随着露天矿开采深度增加，单一汽车或机车运输的条件显著恶化，采场尺寸和线路坡度都使展线受限，运距增大及线路扩帮工程量的增加，运输成本增加。近年来矿山设备的制造商开发了可移式破碎站、大倾角输送机、大功率的牵引机组、大载重量翻斗车和振动放

7、矿转载站，广泛采用联合运输工艺以降低运输成本，增加经济效益。特雷克斯 MT4400 矿山运输车 露天矿山辅助作业不仅工作量大、劳动强度高、占用人员多，而且直接影响到露天矿采装、运设备的生产能力的发挥。辅助作业不仅能完成采装运设备难以胜任的工作，而且能够协调各生产环节，保证生产有序进行。辅助设备主要有：压路机、碎石机、推土机、加油车、吊车等。1.4 1.4 辅助设备辅助设备2.2.先进技术和工艺的采用先进技术和工艺的采用2.1 2.1 爆破技术爆破技术 爆破作业是矿山生产的重要工序，控制爆破技术广泛应用挤压爆破、微差爆破、孔内微差爆破、大爆区微差爆破等技术，解决了难爆矿岩的破碎块度问题和爆破减振

8、问题。新型炸药不断问世：铵油炸药以及各种衍生含水炸药。新的起爆器材也层出不穷，如毫秒继爆器、电雷管、塑料导爆索起爆系统、气体传爆管起爆系统等。露天矿的生产工艺，是随着所采用的设备和爆破工艺而有所变化。在当前认为比较成功而有发展前途的，主要有间断-连续运输工艺、陡帮开采工艺、排土新工艺三类。2.2 2.2 生产工艺生产工艺 由于露天矿井开采深度不断增加，最大深度已超过800m。利用电铲、铁路和汽车运输的现代间断工艺，已不能保证开采强度和整个采矿效率所要求的增长速度，于是出现了包括以移动式破碎站和胶带运输为主体的间断-连续运输工艺。间断-连续工艺中，可以采用自卸汽车，即物料经爆破采出，由电铲装入自

9、卸汽车，输送到位于物料运转中心点的破碎站，再由胶带输送机运出；也可以用装载设备直接给可移动破碎站供料。1 1）间断间断-连续运输工艺连续运输工艺 可移动式破碎站可移动式破碎站：可移式破碎站不具有完整的移动装置，移设时，要为其配备专门的移动设备履带式或轮式运输车。运输车可行驶到破碎机机架下，用液压将破碎机组件顶起，移至新的位置。为减少移设重量，大型可移动式破碎站按标准组件加工，使机体可分解成23个易于运输的组件。这种破碎站一般在12年移设一次，移设时间约为3天。露天矿破碎站的示意图：3 液压操纵台；1 矿(岩)缓冲垫层；2 操纵台；4 吊车；5 旋回破碎机 随着露天采矿技术的发展及大型设备的使用

10、，出现了陡帮开采工艺，这种开采工艺一般用于剥离台阶。陡帮开采可分为组合台阶开采和倾斜条带开采两种主要形式。倾斜条带开采方式又称削帮开采方式。它是在整个帮上只有一个作业台阶，从上到下轮流作业，其余不作业的台阶，只留下较窄的平台。组合台阶开采方式，用一台电铲负责开采2-5个台阶，自成一组。开采时自上而下，一个一个台阶的开采，其中不作业的台阶只留下较窄的平台。2 2）陡帮开采工艺）陡帮开采工艺组合台阶开采：排岩技术与排岩技术与排土排土场治理方面的发展趋势场治理方面的发展趋势：采用高效率的排岩工艺与排岩设备，提高排岩强度；提高堆置高度，增加排土场单位面积的排岩容量，提高排土场的利用率，减少废石场的占地

11、面积；适时进行排土场的复垦，减少排土场对生态环境的污染。国外的三种排土新工艺：国外的三种排土新工艺：A.倾斜分层排土法B.控制排土场坡面变形堆置法C.在尾矿库上建设高边坡排土场3 3）排土新工艺）排土新工艺3.3.边坡工程边坡工程1 1）露天矿边坡：）露天矿边坡：露天开采工程将矿床中部分矿岩采出后，形成了露天采场。露天采场四周由台阶、沟道及其附近土体、岩体组成的斜坡，称为露天矿边坡或露天矿边帮。2 2）边坡事故：）边坡事故：边坡事故是因边坡破坏导致边坡失稳而发生的。边坡破坏又是生产过程中的多种因素造成的。露天开采破坏了岩体内原始的应力平衡，在次生应力场作用下，发生滑坡和坍塌现象，这种现象，我们

12、称其为边坡破坏。滑坡和坍塌是边坡破坏的主要类型，而边坡破坏又是影响边坡稳定，造成边坡事故的主要原因。矿山露天边坡工程的特点决定了工程的开挖设计稳定性分析的困难。寻求适应于矿山边坡工程特点的分析理论和分析方法，是提高矿山开采效应，降低采矿风险的重要保证。矿山边坡工程等效模型的动态预测理论于方法是提高矿山边坡工程稳定性分析的重要途径之一。该研究理论核心体现在“等效模型”的建立和“动态分析”的预测技术两个方面。等效模型的建立是基于现场的监测信息（岩体位移），而下一阶段开采的变形与稳定性预测是基于所建立的等效智能模型。3 3）矿山边坡工程等效智能预测理论矿山边坡工程等效智能预测理论 建立初始数值模型原

13、岩应力测试水文地质研究工程地质研究当前开采阶段建立当前开采步等效模型边坡岩体变形监测人工神经网络模型计算与监测位移相 等下阶段开采设 计设计修改与开采重复开采过程和动态预测边坡岩体变形监测对应开采步数值模拟和预测矿山边坡工程等效智能模型研究与动态预测 3.3.露天转地下开采露天转地下开采 对一些矿体延伸较深、覆盖层不厚的中厚或厚大的急倾斜矿床，由于采用露天开采后具有投产快、初期建设投资少、贫损指标优等优点，早期一般采用露天开采方式进行采矿。但随着露天开采不断延深，岩石剥离工作量逐渐增大，当剥采比等于经济合理剥采比后，从经济上就不再适用露天开采，而应适时转入地下开采。露天转地下开采的矿山，整个矿

14、山的开采期一般要经过露天开采期、露天与地下联合开采的过渡期和地下开采期三个阶段。1 1）国内外现状：）国内外现状：国内外已有一些矿山已经进行了露天转地下开采或露天地下联合开采，实现了各自露天转地下的联合开采和过渡，取得了一定的经验教训。国外矿山：基鲁纳铁矿（瑞典）、基德格里克铜矿（加拿大）、皮哈萨尔米铁矿（芬兰）、盖斯克矿（前苏联）。国内矿山：大冶铁矿、漓渚铁矿、保国铁矿、建龙铁矿。2 2）露天转地下开采和露天地下联合开采露天转地下开采和露天地下联合开采的关键问的关键问题题：（1）露天-地下联合开采工艺系统的研究；（2）露天与地下合理开采范围与条件的界定；（3）露天地下联合开采运输系统的衔接；

15、（4）保持采场稳定的开采隔离层厚度；（5）露天与地下采场爆破的影响关系；（6）岩体位移的分析与预报；（7）露天-地下开采排水、通风防尘等技术问题。3.3.露天矿信息技术的应用露天矿信息技术的应用 现代技术飞速发展，“数字化”、“智能化”已成为知识经济的重要标志。信息、定位、通讯和自动化技术正深刻地影响和改变着传统矿业沿袭百年的生产工艺和组织管理模式。目前遥控采矿、无人工作面甚至无人矿井等已在加拿大、瑞典、美国、澳大利亚等国成为现实。智能化采矿不仅是新技术的应用，而且要开展大量配套技术与设备的开发。智能化采矿的主要技术包括：数字化矿山技术（包括数字地质模型子系统和数字矿床模型子系统；虚拟条件下矿山模拟开采技术；等方面）；露天和地下矿通讯、定位与导航、信息快速处理及过程监控技术；采矿设备的智能控制与控制技术等。1)1)露天矿生产汽车调度露天矿生产汽车调度 矿山生产调度系统是整个矿区生产过程的中枢，在生产中起着很重要的作用，不仅能够实现对不同部门的管理，并能根据反馈的各类信息及时作出决策，指导生产。它主要包括以下几个方面：A.车辆跟踪B.调度指挥C.服务监控D.实施救援采矿生产自动调度系统装装 运运 卸卸采场空间范围内，对装、运、卸全过程进行控制与管理采矿生产自动调度系统采矿生产自动调度系统矿车矿车 GPS自动调度与计算机管理系统自动调度与计算机管理系统多有不足，敬请谅解，谢谢！