露天矿开采设计

《露天矿开拓开采设计原理》专项设计说明书学生姓名：刘洋专业班级：采矿12-2班学号： 1201020212时间： 2016.1.10成绩：目录前言 (1)1开采工艺及设备类型的确定 (2)2.露天开采境界 (2)2.1底宽的确定 (3)2.2开采深度的确定 (3)3.开采参数 (7)3.1台阶高度 (7)3.2采掘带宽度 (8)3.3最小工作平盘宽度 (9)4.最终境界平面图 (10)前言1、某煤田矿位于内蒙西部地区，煤层呈单斜赋存，煤层倾角45°，平均水平厚度为53m。

剥离物上部为沙土层平均厚度7m，顶板岩层由两层构成，上部为砂页岩，下部为砂岩，底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成；2、矿区内地表地形为北高南低的鞍形山坡。

地形图如附图I所示，比例为1：2000。

矿区内有6条勘探线，其横剖面图I-I，Ⅱ-Ⅱ，Ⅲ-Ⅲ，Ⅳ-Ⅳ，Ⅴ-Ⅴ，Ⅵ-Ⅵ，比例为1：1000；3、煤的容重为1.45t/m3，回采率为95%，废石混入率4%，设计中采用的经济合理剥采比6m3/m3；4、露天矿在走向方向上西部坑底境界以I-I勘探线西100m为界，东部坑底境界以Ⅵ-Ⅵ勘探线东100m为界；5、露天矿各边帮最终帮坡角设计为：底帮为30°，顶帮为35°，两端帮30°～35°；6、根据煤炭地质储量和露天矿范围，以及煤炭市场需求，确定该矿设计生产能力为50万吨原煤；7、采用单斗电铲—汽车工艺开采，选用WK-2型2m³单斗电铲。

1开采工艺及设备类型的确定采用单斗电铲—汽车工艺开采，选用WK-2型2m³单斗电铲，主要性能参数如表1，汽车选用BZKD-20型，性能参数如表2；表1 WK—2型主要性能参数最大采掘高度9.5m最大卸载半径10.1m站立水平半径8.5m最大采掘半径11.6m最大挖掘深度 2.2m最大卸载高度6m标准斗容2m³最大爬坡角度15°机尾回转半径 4.6m理论生产率300m³/h回转90°工作时间24s行走速度 1.22Km/h表2 BZKD-20型汽车主要性能参数最大载重量20t最小转弯半径8.5m汽车长度7365mm汽车高度3110mm汽车宽度2909mm最高速度50Km/h最大爬坡能力29%前轮2382mm轮距后轮2070mm汽车容积岩8.7m³，煤13.8 m³2露天开采境界露天开采境界是技术上可能，经济上合理的露天开采范围或空间轮廓。

露天开采境界的要素：露天矿底周界、地表境界、合理开采深度、最终帮坡角。

合理的露天矿开采境界极为重要。

露天开采境界大小影响矿场内的矿岩量，露天矿的规模及服务年限，基建工程量，建设年限及达产年限，设备选型配套，劳动定员和效率,产品成本和赢利，基建投资及合理利用，投资经济效益等。

影响露天矿开采境界的因素：（1）社会主义建设的方针政策。

如劳动保护，经济政策，综合利用及环境保护法等。

（2）自然因素。

包括矿床埋藏条件，矿石及围岩性质，地形，河流，冲沟等。

（3）技术经济因素。

包括开采工艺及设备，矿岩质量，设备供应情况及国民经济发展水平等。

（4）其他因素。

包括：地面主要建筑物，城市，铁路等。

其中促进露天开采的有：矿体易发火的高硫矿床，含泥多的或矿岩和围岩松软的矿床，应用地下开采在安全和技术上有较大的困难，这时尽可能扩大露天矿开采境界。

2.1底宽的确定原则：(1)保证人员设备的安全 (2)保证矿山工程要求 (3)经济合理底宽的确定方法露天矿的最小底宽不应小于最小的开段沟宽度 采用单斗电铲—汽车工艺开采 沟底宽度B 可计算如下： B=D+De ，mD ─沟道坡底线至线路中心线距离，mDe ─挖掘机一侧的沟道坡底线至线路中心的距离，m掘沟作业条件要求的沟底宽度，包括采掘和运输设备作业要求的最小沟度宽度。

（1）挖掘机在沟内作业时回转的要求k k k e h R b 2cot 22min +-=α，m─挖掘机尾部回转半径，m ；─挖掘机尾部距站立水平的净空高度，m ； ─台阶坡面角，取60º；─挖掘机尾部与坡底的安全距离，m ；取1米)(4.8255cot 226.422cot 22min m e h R b k k k =+︒⨯⨯-⨯=+-=α(2)汽车运输时按调车要求的沟底宽度 采用折返式调车,m；─汽车道路最小回转半径，取汽车最小半径的1.2倍，m；─汽车车体宽度，m；─汽车车体长度，m；─汽车距沟底线安全距离，取0.8m，一般取0.5∼1，m；所以采用回返式调车方式，取最大底宽为17m对于长露天矿，若矿体水平厚度小于最小底宽时，则底平面按最小宽度绘制；若矿体水平厚度比最小底宽稍大，底平面可取矿体水平厚度。

煤层平均水平厚度为47m最终确定该露天矿的底宽为17mβ=︒+︒+h=（γ）（=）3530.53794mcotcotcotcot17/B/2.2开采深度的确定确定合理开采深度的方法有三种，分析法、方案分析法、图解法。

方案分析法就是根据露天矿底宽和最终帮坡角确定不同深度的边帮，计算不同深度的境界剥采比nk，建立境界剥采比与开采深度的函数关系，nk=f（H），建立直角坐标系，函数与经济合理剥采比nj交点的深度就合理开采深度。

我们选用图解法确定合理开采深度，图解法就是直接在横断面图上，依据nj，确定合理开采深度。

步骤：①、分别在地表先上取A1•Ai个点。

②、过顶帮一侧取A1•个点，以顶帮最终帮坡角35°作边帮线，与其顶板的交点分别为B1•Bi。

③、分别延长AiBi到Oi使AiBi/BiOi*nyl=nj。

（nyl为原矿的采出系数，nyl=n/(1-ρ),n为原矿的工业储量回采率，95%，ρ为原矿的贫化率，计算的nyl 为0.99）④、同时同顶帮一次去C1•Ci个点，以底帮最终帮坡角做边帮线，与其底板的交点分别为D1•Di⑤、分别延长CiDi到Mi使CiDi/DiMi*nyl=nj。

⑥、连接Oi个点与Mi相交于O点，由O点向上取H'=B/(cotβ+cotγ)，这样过H'做水平线，与最终的帮坡线的交点就是最小底宽，此时的深度就是合理开采深度。

图3-1 Ⅰ-Ⅰ断面图因此I—I断面的经济合理的开采高度为110米。

根据此方法分别算出余下五个断面的合理开采深度。

图3-2 Ⅱ-Ⅱ断面图图3-3 Ⅲ-Ⅲ断面图图3-4 Ⅵ-Ⅵ断面图图3-5 Ⅴ-Ⅴ断面图图3-6 Ⅳ-Ⅳ断面图分别得到合理开采高度为107米、110米、110米、109米、109米。

然后将横断面图上确定的合理开采深度，投影到地质纵断面图上，可得到在纵断面图上的合理开采深度，即一个凹凸不平的折线图，为了便于采掘和布置运输线路，调底。

调底原则：转弯度应该满足运输曲线半径的要求，长度上应该符合设置坑线的要求，宽度上保证采矿作业正常进行。

A--A 断面ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ调整后底周界最终标高为+10m 。

3开采参数3.1台阶高度确定台阶高度主要考虑因素有：矿岩的埋藏条件、矿岩性质、采掘设备类型规格及作业方式、穿爆工作、运输线路的布置、开采强度、延深速度、台阶稳定性等。

由于采煤台阶和剥离台阶都需要松动爆破，且煤岩采掘设备参数相似，因此本次设计确定的煤岩台阶高度相同。

采掘作业应满足：Wmax H 32≤≤⋅H H T 式中：H T —挖掘机推压轴高度，m ；H Wmax —挖掘机最大挖掘高度，9.5 m ；K b —爆破系数，松动爆破取1.15；H —台阶高度，m ；计算求得标准台阶高度为8m 。

第一个沙土层台阶按沙土层厚度确定台阶高度为7m ，其他台阶高度取8m 。

3.2采掘带宽度由于剥离和采矿都采用松动爆破，所以确定采掘带宽度主要影响因素有：穿孔爆破参数、挖掘机采掘的行走方式、设备作业效率和年推进度。

在此设计中由于煤岩台阶均需要松动爆破，因此确定采掘带宽度的主要依据台阶的穿孔爆破参数。

采用宽采矿采掘，如图4-1所示：CbnctgHA+⋅-+⋅=)1(α式中：A—采掘带宽度；H—台阶高度，8m；b—炮孔排距，b=（0.8～0.9）Wp ，Wp=（25～45）d，d取200mm；n—炮孔排数，取n=4；α—台阶坡面角，60°；C—边眼距，取3m。

则)(6.1632.0258.0)13(ctg558m A=+⨯⨯⨯-+︒⨯=取A=17m图4-1 采掘带宽度由此，确定采掘带的宽度为17m。

3.3最小工作平盘宽度（1）保证采运设备正常作业F E D C B ++++=b min式中：b —爆堆宽度，b=A+爆堆延伸量（8～10 m ），取24m ；C —爆堆坡底线与运输线路内侧边缘的安全距离，2.0～3.0m ，取2m ；D —道路的宽度，3～4倍的车宽，取9m ；E —运输线路外侧边缘与稳定坡面线的距离，2.5～4.0m ，取3m ；F —实际坡面线与稳定坡面线的距离，)cot (cot αγ-=H F ，γ—稳定坡面角，取50°，α—实际坡面角，55°，则m F 11.1)55cot 50(cot 8=︒-︒⨯=，取2m 。

（2）保证生产储量的要求H Lk AkM B B ⋅⋅⋅+=12min （6—4） 式中：M —开采多少个月；Ak —年生产能力；Lk —采掘带长度；（3）保证露天矿生产的可靠性，每隔1~2台阶多留一条采掘带宽度。

图4-2 最小工作平盘示意图（4）确定最小工作平盘宽度B=41m。

4最终境界平面图。