露采课程设计.docx
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露采课程设计
露天开采《课程设计》
说明书
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学号:
目录
第1章前言
1.1课程设计目的和任务
1.2课程设计要求
1.3课程设计内容
第2章矿床开拓运输方式
2.1矿床露天开拓的基本要求及其影响因素
2.2矿床开拓方案的确定
2.3矿山运输设备及其数量
2.4矿山运输线路参数设计
第3章露天开采境界的确定
3.1确定露天开采境界的原则
3.2影响露天开采境界的主要因素
3.3露天开采境界确定的主要程序及主要参数的确定
第4章穿孔爆破
4.1穿孔工作-设备及其数量,孔径
4.2爆破参数的确定
4.3装药量计算
4.4爆破器材与爆破网路设计-爆破安全与爆破警戒,附炮孔和爆破网路图
第5章采装工艺
5.1工作线布置及矿山开采程序
5.2采区长度与采取宽度
5.3汽车在工作面上的运行图
第6章课程设计总结
参考文献
第1章前言
1.1课程设计目的和任务
设计题目的:
EM石灰岩矿床开采初步设计
设计题任务:
据所给矿山地质资料、地质地形图及勘探线剖面图,确定露天矿开采的运输方式、设备型号和数量、台阶组成要素、最终边坡角大小,露天矿开采境界,并绘制露天开采终了平面图。
1.2课程设计要求
1.设计参数选取要求参照《采矿设计手册》(建筑工业出版社);
2.图幅要求1#图纸,手工用铅笔或上墨绘图笔绘制图纸;
3.根据圈定矿体计算圈定矿体储量,根据生产能力计算服务年限;
4.说明书交A4纸打印稿;
5.时间要求:
1周内完成(2012.12.4-12.11)。
1.3课程设计内容
该石灰石矿床底板为中泥盆纪观雾山系,顶板为中石灰纪黄龙灰岩顶部之虎斑灰岩。
矿层包括中、下石炭纪灰岩,分为七层,现由老到新依次是中泥盆纪观雾山系(D2)、下石炭纪:
总长构石灰岩(C1)、中石炭纪黄龙灰岩、第三纪砾岩(Tr)为坡积物和河流堆积物、第四纪冲积层(并不算发育,主要为黄土及夹于其间的石英岩砾石,和灰岩砾石)。
区中有四个主要的断层,分别为:
F1断层,产状为走向N80度B,倾斜S10度B﹤46度。
水平错距达50公尺;F2断层,方向为N75度W为东北翼南推西南翼北错水平错踞为48公尺。
在断层的南端深达5公尺,向北渐渐消失;F3断层和F2断层紧邻,性质一样;F4断层,主要发育于第四勘探线的东侧,其性质和F1断层相仿,但错踞更大,达150公尺。
该矿山赋存矿石的总体品位不很理想,品位分布不均,开采和品位级配都有很大的难度,同时也增加了开采成本。
第一层和第七层均属于Ⅰ品级而第六层、第四层、第二层部分均为级外品。
而第三层从化学成分上看来,为理想的天然水泥原料。
矿岩容重γ=2.7t/m3;石灰岩圈定资源量9358.39万t;矿岩硬度系数f=8~10。
设计范围:
最低开采标高535m,辅1-辅3勘探线之间,njh=0.1:
1m3/m3,控制生产能力200万t,按矿体水平厚度调整设计底宽,服务年限大于30年。
第2章矿床开拓运输方式
2.1矿床露天开拓的基本要求及其影响因素
2.1.1要求
1)要求矿山基建时间短,早投产,早达产;
2)要求生产工艺简单,可靠,技术上先进;
3)基建工程量少,施工方便;
4)基建投资少,尤其是初期投资要少;
5)生产经营费用低;
6)不占良田,少占耕地。
2.1.2影响开拓方式的主要因素
1)自然地质条件,即地形,矿床地质、水文地质、工程地质及气候条件等;
2)生产技术条件,即矿山规模、矿区开采程序、露天采场尺寸、高差、生产工艺流程、选用设备类型以及技术设备等;
3)经济因素,即矿山建设投资、矿石生产成本及劳动生产率等。
2.2矿床开拓方案的确定
考虑到经济因素,矿山年产量,故采用公路开拓运输方式。
2.3矿山运输设备及其数量
由于矿山年产量200万t,
/
,采剥总量为:
1.1*200=220万t,所以每天需要运输量为:
220/330≈0.67万t。
查表得选用WK-4矿用单斗正铲挖掘机,车身长8.625m;宽3.018m;最小转弯半径7.65m。
采用斗容为4
的WK-8电铲铲装。
表WK-8电铲的技术特征参数
铲斗容积(
)
理论生产能力(
)
最大挖掘半径(m)
最大挖掘高度(m)
4
572
14.4
10.1
最大挖掘深度(m)
最大卸载半径(m)
最大卸载高度(m)
最大提升力(N)
3.4
12.65
6.3
530
动臂长度
接地比压(MPa)
最大爬坡能力(°)
行走速度(km/h)
10.5
0.243
12
0.45
机器工作总量(t)
名义提升速度(m/s)
最大推压力(KN)
推压速度(m/s)
190
0.88
240
0.53
自卸汽车运输周期:
[1]
式中:
t——自卸汽车运输周期,min;
——挖掘机装满一车的时间,min;
——自卸汽车往返运行时间,min;
——自卸汽车卸载时间,取1min;
——自卸汽车掉头和停留时间,min。
台班运输量:
[1]
式中:
A——自卸汽车运输能力,t/台*班;
q——自卸汽车的载重量,t;
K1——自卸汽车载重量系数,取0.85;
T——班工作时间,h;
——自卸汽车工作时间利用系数,取0.9;
汽车数量:
[1]
式中:
N——汽车数量,台;
QB——班总运输量,一日为三班制,t;
K2——运输不均衡系数,取1.1;
K3——出车率,取0.8。
2.4矿山运输线路参数设计
2.4.1单向行车密度
[1]
式中:
N——小时行车密度,辆;
Q——通过某区段的年运量,t;
S——班工作时数,h,取8;
C——日工作班数,取3;
H——年工作日,d/a,取330;
G——汽车额定载重量,68t;
——时间利用系数,取0.9;
——汽车载重利用系数,取0.85;
K——运输部不平衡系数,取1.1
2.4.2道路等级
根据矿山的行车密度5辆/小时、使用年限、地形条件选用三级公路
2.4.3道路平面
1)道路纵断面最大纵坡取8°
2)缓和坡段:
最小长度取40m,纵坡限制长度,250m。
3)道路宽度15m。
4)超高
根据圆曲线的半径选超高横坡。
第3章露天开采境界的确定
3.1确定露天开采境界的原则
1)圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利,即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比;
2)所圈定的露天采场的帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度,以保证露天采矿场的安全生产;
3)用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大,服务年限太长时,应按矿山一般服务年限确定初期露天开采的深度;
3.2影响露天开采境界的主要因素
(1)自然因素
矿床埋藏条件,矿床勘探程度,储量等级,矿岩性质,工程地质,水文地质,矿区地形(河流/湖泊)
(2)经济因素
矿石质量与价值,原矿与精矿成本与价格,基建投资与建设期限,资金的时间效应,国家/地区的经济发展方向
(3)技术组织因素
开采技术水平与发展进步趋势(露天-地下),装备水平,矿山附近交通条件,建构筑物设施,制约与促进其应用推广的技术组织条件
3.3露天开采境界确定的主要程序及主要参数的确定
(1)露天矿最小底宽
汽车运输,并采用回返式调车,根据公式:
式中:
——露天矿最小底宽,m;
——汽车最小转弯半径,m;
——汽车宽度,m;
——汽车距边坡的安全距离,m;
汽车运输最小底宽最低取:
。
(2)露天矿台阶要素与最终边坡角
台阶坡面角取70o,边坡角为40.o。
一般来说安全平台a≥4m,清扫平台b≥6m。
结合本矿床开采实际条件,取a=8m,b=12m。
坡面角为70°,台阶高度为15m。
(3)露天矿最低开采标高:
535m
(4)绘制露天矿底部周界与开采终了平面图(见附图)
绘制露天矿底部周界:
依据任务书的要求,辅1-辅3勘探线之间的剖面图为基础确定底部周界和上部境界的范围。
将调整后各地质断面图上露天矿底部宽度投影到平面图上,连接所有点成闭合曲线,并按满足采掘运输条件进行修整即为露天矿底部周界。
绘制露天矿开采终了平面图:
根据设计所确定的出入沟方位(依据图纸情况指定)、参数(包括联络平台参数)、运输设备规格,进行开拓坑道定线。
本矿山属于山坡露天矿,由于矿山外部公路未知,所以出入沟方位在图中任选以合理位置进入采矿场,选用直进折返式开拓坑线布置到达各开采水平,采剥作业是从采场的最高水平开始进行,逐层向下。
随着开采水平下降,矿岩运输距离逐渐增加,汽车运输效率相应降低,运输费用随之增加,所以管理者应在这方面加强管理,提高效率。
第4章穿孔爆破
4.1穿孔工作-设备及其数量,孔径
根据岩石坚固性和矿山生产能力,本矿山岩石坚固性系数f=8~10,年产量200万t,属于小型矿山,查阅采矿手册可以选择KY-150型牙轮钻机。
表KY-150型牙轮钻机技术特征参数
钻孔直径
120~150mm
机重
32t
钻孔速度
45,60,90r/min
孔向
90.o
最大轴压
127KN
爬坡能力
14.o
孔深
21m
总功率
315.5KW
钻杆直径
104,114mm
适用岩种
f=0~12
设备数量的确定
该钻机的台班生产能力按以下公式计算:
矿山所需牙轮钻机的数量可以按照下式确定:
式中:
N——所需设备数量,台;
Q——设计矿山的年采剥总量,t;
Q1——每台牙轮钻机年穿孔效率,取30000m/a;
q——每米炮孔崩落量,t/m;
e——废孔率,取6%。
所需设备为1台KY-150,钻孔直径为150mm。
4.2爆破参数的确定
4.2.1孔深和孔径
孔径:
由于选择了KY-50钻机,所以孔径为150mm
孔深:
;
式中:
超钻深度
4.2.2底盘抵抗线WD
它是影响露天矿微差爆破效果的重要参数。
其值的大小,与钻孔直径、装药直径、炸药特性、装药密度、岩石可钻性、要求破碎程度以及台阶高度等因素有关。
它的确定,是在满足岩石破碎条件、安全条件以及装药条件的前提下按经验公式进行计算的。
按底盘抵抗线
与台阶高度h的关系确定:
式中:
——底盘抵抗线,m;
——台阶高度,m;
按
与钻孔直径d的关系确定:
式中:
k——钻孔直径为150mm,采用清渣爆破时,k值取40;
d——钻孔直径,m。
按钻孔装药条件计算:
式中:
D——炮孔直径,dm;
——装药密度,1.2
;
——装药系数,取0.8;
K——炸药单耗,取0.53
;
m——炮孔密集系数,取0.8;
——装药长度10.5m;
h——阶段高度,m。
代入数据得:
=5.3m取5.5m。
所以,按以上三种条件综合WD最终取6m。
按作业安全条件验算:
式中:
b——钻孔中心至台阶坡顶线的安全距离,一般
;
,不符合安全要求,所以调整
为7.5m。
4.2.3孔距a、排距b和临近系数m
孔距a和排距b是两个很重要的参数,它控制了钻孔间相互作用的效应。
它们之间的关系是:
孔距:
式中:
m——炮孔邻近系数,取m=0.8;
代入数据得:
m
排距:
,取5.5m
当采用斜线微差起爆时,钻孔排列、起爆顺序及抵抗线方向等发生变化,起爆孔排间距减小、孔距加大,从而提高了临近系数m
充填长度
充填长度对深孔爆破爆炸能量的利用有很大影响。
充填长度不足,炸药能量会从孔口直冲而出,造成岩块飞散,爆破质量降低;充填长度过大,不仅浪费钻孔,且在孔口充填段易产生大块。
当钻孔采用连续装药时,其充填长度可按下式计算
或
式中:
e——充填系数,e=0.7~0.8。
代入数据得:
。
4.2.4炸药单位消耗量q
由于岩石的坚固性f=8~10以及岩体结构和构造的差异,岩石的可爆性不同,则炸药单位消耗量也不相同。
查阅采矿手册,中硬岩石,k为0.53
4.3装药量计算
目前,国内外露天矿有增大炸药单位消耗量的趋势,借增大q值以求改善爆破效果。
降低露天矿总的生产成本。
每孔装药量Q的确定,国内外普遍采用体积公式计算,即
前排孔:
后排孔:
式中:
Q—每孔装药量,kg;
t—齐发爆破时后排孔药量增加系数,一般t=1.1~1.2;
所以前排孔为357.75Kg,后排孔288.585Kg。
4.4爆破器材与爆破网路设计-爆破安全与爆破警戒,附炮孔和爆破网路图
1)选用乳化炸药:
MGW高效低成本乳化炸药
2)选用雷管:
8#雷管和导爆管传爆
3)装药设备:
BCRH-15运送乳化炸药
4)炮孔图如图所示:
图4-3-1
5)爆破网络图:
第5章采装工艺
5.1工作线布置及矿山开采程序
工作线的布置:
采用工作线横向布置,早投产,早达产。
坑线布置:
采用固定坑线下盘布置,该方案见矿早,早投产,早达产,基建期短。
5.2采区长度与采取宽度
5.2.1采区长度
划归一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫采区长度。
采区长度的具体值视需要与可能,根据穿爆与采装的配合,各水平工作线的长度、矿岩分布和矿石品级变化,台阶计划开采强度以及运输方式等条件来确定。
采区的最小长度应满足挖掘机正常作业。
运输方式对采区长度有重大影响。
当采用汽车运输时,由于各生产工艺之间配合灵活,采区长度可以缩短,一般不小于150~200m,查阅采矿手册取300m。
5.2.2采掘带宽度
采用汽车运输时采掘设备在平面上沿采掘带长度移动的中心线经常变化,采掘设备的工作参数有时不能充分利用。
采用汽车运输时,挖掘机工作参数与运输线路之间没有固定联系,采掘带宽度可大可小。
汽车位于挖掘机两侧装车。
因为汽车运输:
=40~60m和
=(0.7~1.0)Rwz所以
取50m。
5.3汽车在工作面上的运行图
图5-4-1
第6章课程设计总结
通过这次设计,我充分感受到了方法的重要性,尤其在绘制露天开采终了平面图的时候,要求细心、仔细。
这次的课程设计增强了我的动手能力,让我深刻理解了设计的方法与过程,丰富和完善了我对课程的学习和理解。
但同时,我也深刻地认识到,自己的专业知识还是不够扎实,在设计过程中,遇到了许多问题,花费的时间也比较多。
总结起来,问题主要是对一些概念的理解不够透彻以及对露天开采缺乏整体和系统的总结。
这次课程设计对我来说也起了查漏补缺的作用,在今后的学习中,自己要根据发现的这些问题加强专业知识的构架。
在此次课程设计中,得到了老师的大力帮助和指导,非常感谢老师!
参考文献
[1]张梦麟责任编辑.采矿设计手册
(2).中国建筑工业出版社.1987年.
[2]宁恩渐主编.采掘机械.2008年.
[3]李宝祥主编.金属矿床露天开采.2009年
[4]于润沧主编.采矿工程师手册.冶金工业出版社.2009年
[5]郭学彬、张继春主编.爆破工程.人民交通出版社.2007年
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