露天矿矿山工程和设计原理 16章

b''
α ¦Β ' C2
h
C2 hctg b hctg
b’’要满足运输干线线路宽度要求(单线,双线及站场要求),并保证所组成的 总体边帮角小于稳定帮坡角 固定坑线：(β’≤β),具体数值要结合平面图进行。 移动坑线：(β’≤γ)
三、定线方法及步骤
1、初步定线 ①在已确定的开采境界平面图上，确定地表境界的出入沟数量,位置及 方向,设外部沟时,要考虑外部沟的降深。 ②根据斜坡道长度、站坪长度,确定下降一个水平时所达到的线路长度, 以此自地表至采场底部各水平,逐一确定各水平出入沟口的位置。 2、在平面图上逐一画出沟道的准确位置 ①根据初步定线时确定的采场底部水平的沟口位置,自采场下补至地表, 逐一完善坑线布置及坑道形态绘制; ②用平滑曲线连接各水平台阶的坡底线,坡顶线及坡面线。完成图纸绘 制→开采终了平面图（露天矿最终平面图）
第16章 露天矿开拓
第一节 概 述
开拓:即掘沟或拉沟,有出入沟和开段沟,这里主要指的是 出入沟,掘沟的目的是运送矿岩。 开拓系统:露天矿采常内运送矿岩的干线、沟道系统的总 称，即出入沟系统的总称。开拓系统与运输有关，所以也将开 拓系统叫做开拓运输系统。
一、研究内容
1、出口位置方向及数量的选择：受排土场，地面生产系统等因素的影响。 2、深部运输系统的选择：受工艺系统、开采程序等因素的影响。
二、开拓运输系统的确定原则
1、运输距离短； 2、联系方便； 3、开拓坑道工程量减少； 4、生产剥采比变化小；
三、开拓坑道的分类
缓沟开拓 1、根据坡度分
铁道 公路
胶带机道 陡沟开拓 提升机道 溜道 露天坑道 2、根据坑道的形式分 地下坑道-井巷、隧道 3、根据与开采境界的相对位置分 直进 折返（回返） 内部沟、外部沟 顶帮沟道、底帮沟道、端帮沟道
图16-7 外部单沟
图16-8 组沟系统 图16-9 对沟开拓运输系统
3、坑线的平面布置形式 开拓坑线在平面图上的投影形式。 有:直进、折返、回返、螺旋等。
图16-10 直进和折返坑线 1-3水平是直进 其他是折返
4、坑线的固定性 ①固定坑线：坑线系统设置在外工作帮上的开拓系统叫固定坑线。 ②移动坑线：坑线系统设置在工作帮上的开拓系统叫固定坑线。
运煤采用准轨机车:顶帮移动坑线,底帮固定 坑线。 运煤采用窄轨机车:用箕斗提升至地面，然后 经胶带机运送至地面。
图16-36 抚顺西露天矿开拓运输示意图
第六节 溜道开拓系统
适用于生产能力小，地形高差大的山坡露天开采。 南京白云石矿，辽宁南芬铁矿。
图16-41 溜道-平硐开拓运输系统
图16-42 采场内部集中布置的溜井-平 硐开拓运输系统
图16-51 端帮固定铁道开拓坑线
2、汽车运输（P81 图16-53） 纵向工作线,横向推进,剥离物采用等标高排弃,不设沟道系统。 运煤沟道系统则设在端帮。
(P81 图16-53)
第九节 开拓系统的确定
1、初步确定技术上可行的开拓运输系统方案； 2、定性淘汰明显不合格的方案； 3、对保留的开拓系统方案逐一进行技术经济对比分析(运距 运费 n等); 4、综合比选,确定最优的开拓系统方案。
2、技术参数 ①限坡i:取于运输设备类型及牵引力; ②坑道的使用宽度:取于干线的数目; ③露天采场底宽及长度:宽:宽≥开段沟宽; 长:铁道:长≥2lc+h/i-hcotα 汽车:长≥基坑长(80m左右)
④直进坑线的连接长度; 铁道运输 汽车运输:L=50～80m ⑤折返站坪长度:取决站型及设计要求; ⑥线路曲线半径:公路、铁路;
图16-30 胶带机坑线在边帮上的布置 1-正倾斜;2-伪倾斜;3-单折交;4-多折交(之)
图16-30 胶带输送机斜井开拓图
二、分流方式-由于各台阶既有煤又有岩,所以需要分流。 1、分流方式
集中分流:一个分流站为全部开采水平服务(图16-32) 分散分流:一个分流站为部分台阶服务
2、分流站位置选择:距内,外部排土场及储矿场较近,并使采掘重心至排土重 心距离最小的位置上,且使胶带机数量少和便于矿山工程发展的位置
图16-32 连续开采的胶带机分流站
第五节 斜坡提升机道开拓(补充)
露天矿所使用的提升设备(包括有箕斗,串车及重力卷扬等),实际上是 联合运输方式的中间环节 利用较陡的提升机道克服高差,以缩短工作面和地面之间的联系。 提升机道的坡度：可达30-40度。 设置位置:一般设置在固定的非工作帮,端帮上。对山坡露天,一般设 置在开采境界以外的附近山坡上。 此种开拓方式过去在小龙潭露天矿,安太堡,抚顺西露天矿等有所应用。 但由于其适应的生产能力小,及转载环节复杂,现已全部取消（图16-36）。
第七节 联合开拓系统
一、公路-铁路联合开拓运输系统
对凹陷露天,由于采场深部的空间尺寸小,采用铁道布线有困难时,则 深部水平采用汽车开拓系统,上部采用铁道系统,中间设转载环节(图16-45)。
图16-45 铁路-公路联合运输系统平面示意图 马鞍山钢铁公司凹山铁矿
二、公路-胶带运输机道联合开拓运输系统(半连续工艺)
4、根据坑道的平面形状分
5、根据坑道的固定性分
固定沟（坑线） 移动沟（坑线）
第二节 铁路开拓
一、平坦地形露天矿的铁道开拓
1、坑线与开采境界的相对位置（即内部沟和外部沟，图16-3） ①内部沟 分析：设境界外的卸载点位为d，距离为L，沟长为l 往复行驶：l内空=l内重=0.5l+B+2l+L1 ②外部沟 往复行驶：L =l =0.5l+B+L 外空 外重 1 内部沟与外部沟求比:ΔL=L内-L外=2L 可见采用内部沟的运距长,在有条件的情况下,尽可能采用外部沟。
(P78 图16-48)
a:剥离由吊斗铲倒堆,矿石经开拓系统坑道系统运出; b:剥离由轮斗铲(链斗铲)挖掘,经自身悬臂或排土桥直接排弃,矿石经 开拓坑道系统运出。
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二、剥离物纵向移运至内排土场
1、铁道运输（图16-51） 纵向工作线,横向推进,剥离开拓系统设在左端帮;运煤开拓系统在右端帮。 （若设在同侧则出现交叉）
图16-25 直进-回返-螺旋坑线
二、山坡露天的公路开拓系统的特点
坑线常用回返式,设于开采境界之外。（图16-29）
图16-29 汽车回返坑线（山坡地形）
第四节 输送机道开拓
一、开拓坑道的特征
1、设置位置：一般比较固定。主要是由于胶带机的安装,调试及拆卸 转移工程量大,费时,影响生产。所以，一般设置在非工作帮或端帮上。 2、布置形式：正倾斜、伪倾斜、单折交、多折交。取决于露天矿的 边帮角，岩性及交代机的单机长度等（图16-30）。 3、布置方式：露天、地下（图16-31）。
固定坑线 移动坑线
矿建工程量
初期生产剥采比 内排适应性 适应境界变化
大
小 不 差
小(可以位于矿体附近掘沟)
大(由于工作帮坡角缓) 可(非工作帮没有干线,可以内排) 好(客观上干线就是动的)
延深速度
线路质量 设备效率 选采条件(矿石质量)
慢(有端帮环线影响)
好 高 差
快
差(因经常移设造成) 低(三角掌子造成) 好(X顶板露矿)
移动坑线的使用条件:
①对矿石选采条件要求高时; ②矿体的底版稳定性差,或考虑内排时; ③深露天矿的底部设置铁路环线有困难时,可在深部若干水平设置移动坑线;
二、山坡地形露天矿的铁道开拓
山坡露天的地形:①延展山坡(山脉形);②孤立山坡; ①延展山坡坑线布置:一般布置在开采境界之外,顺地势建立 联络坑线，开拓坑道多呈组沟方式。 P61 图16-21 ②孤立山坡的坑线布置:坑线系统一般设于非工作坡一侧,沿 等高线建立联络坑线,开拓沟道多呈”之”字形折返。 P62 图16-22
2、坑线数目较多。由于道路建设容易,坑线之间的相互干扰小,所以同水平 或坑线出口的坑线数目多,以便就近运输。 3、坑线系统的连接方式灵活：直进、回返、螺旋坑线等可灵活运用(图16-25)。
4、移动坑线的优越性更为明显,只要可以缩短运距,随时随处都可修建运输 坑道,但必须要与整个开拓系统相适应(图16-27) 。
第三节 公路开拓
公路开拓与铁路开拓坑线的布置性质基本相同,但由于公路的允许坡 度大,曲线半径小,道路建设容易,所以具有新的特点。
一、凹陷露天的公路开拓系统的特点
1、坑线位置灵活。根据运距短,联系方便的原则,坑线可灵活设置(图16-23)。
图16-23 急倾斜矿床露天矿、横向露天矿采取内排 土时的端帮半固定坑线
第十节 开拓坑道定线
一、定线原则
1、布置开拓运输系统的方案要与开采工艺,开采程序及总平面布置适应; 2、沟道技术参数要符合规定要求(包括限坡,宽度,站坪等); 3、运距短,避免反向运输; 4、沟道系统联系方便; 5、工程量少,线路总长度短; 6、综合经济效果好;
二、定线所需技术资料
1、技术决定 ①初步的平面布置:排土场的选择,选矿厂的选择,工艺广场的确定等。 ②开采的技术要求:开采境界,台阶高度及终了台阶坡面角,边帮设计 开采程度,坑线的特性等。
外部沟 运行条件 运输距离 补充扩帮量 沟道量 增加 平直 折返数少 短 增加 内部沟
∴在有条件的情况下，尽 可能设置外部沟，深度一般达 2-3个台阶。
外部沟与内部沟装卸点的比较
图16-3 外部沟与内部沟比较示意图
2、坑线服务水平数及每个水平沟道数 ①单沟—一个沟道只服务一个水平，外部单沟。(图16-7) ②总沟—一开拓坑线系统服务于露天矿全部开采水平。(P49图16-1) ③组沟—每个出入沟服务于部分台阶。(图16-8) ④对沟—坑道系统的一侧通空车,另一侧通重车。(图16-9)
工作面采用汽车移动坑线开拓运输系统,端帮位置设胶带机道,汽车运送 的矿岩经胶带机提升运送至排卸地点,但中间转载过程需竟破碎机(图16-46)。
图16-46 公路-胶带输送机道开拓系统
第八节 露天采场内部排土时的开拓特点
一、剥离物横向移运至内排土场
运岩没有坑道系统,作业过程由挖掘设备直接将剥离物倒向采空区,而 运矿有坑道系统(图16-48)。
⑦台阶坡底线的水平投影距离; a：未考虑运输道路系统时 (a)：顶帮及端帮
b h
γ (δ )
α
C1
C1 hctg b hctg
式中:b:保安平台或运输平台、清扫平台 (b)：顶帮及端帮
hctgα
b' h
C2 hctg b hctg
α
β
C2
hctgα
b：考虑运输道路系统时