第二篇 露天开采工艺系统

约束条件：
x
j 1
n i 1
m
ij
ai bj
m
( i 1, 2 , , n )
采区产量约束
xij

( j 1, 2, , m) 排弃量约束
j
a
i 1
n
i

b
j 1
采排量相等
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xij 0
第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
本篇重点内容： 1. 工艺系统选择的影响因素； a. 矿床自然条件； b. 可供选择的设备； c. 产量规模； d. 资金。 2. 工艺参数的匹配： a. 参数选择； b. 参数优化； c. 系统优化。
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第二篇 露天开采工艺系统 SURFACE MINING SYSTEMS
系统优化目标：
技术可行； 经济合理； 系统最优； 效益最大。
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
Sec. III. 铁道运输工艺参数
Fig. 8-3. 列车重量对各工艺环节的影响
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. III. 铁道运输工艺参数
lc ≤
Where
Q V h
，m
8-8
V — 工作线年推进速度，m/a； Q— 矿山年生产能力，m3/a； h
— 台阶高度；
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我国铁道运输工作线推进速度一般为75 ~ 100m/a，不超过150m/a。
第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. III. 铁道运输工艺参数
Lh
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
II. 开采参数
working bench parameters
2. 采掘带宽度A 松软岩石：A由挖掘机规格确定； 坚硬岩石：Amin ≥ hctg a + e， m e = 2.5 ~ 3.0m
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. V. 露天矿车流方向规划 露天矿车流方向规划指确定各采区或工作平盘 来往车流的运行方向，使矿山总体经济效 益达到最优化。 优化目标：总费用最小或系统总能力最大。 优化方法：线性规划、非线性规划、动态规划、 计算机模拟等。
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. VII. 机械铲铁道工艺系统的计算机模拟
Sec. VIII. 生产调度 以上两节自学。
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2. 3. 4. 5.
单斗铁道工艺系统；
单斗汽车工艺系统； 半连续工艺系统；
}间断式开采工艺系统
轮斗胶带工艺系统； 连续开采工艺系统 排土桥和悬臂排土机工艺系统；
6.
7.
无运输倒堆工艺系统；
水力开采工艺系统。
}
连续开采工艺系统
6
第二篇 露天开采工艺系统 SURFACE MINING SYSTEMS
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. III. 铁道运输工艺参数
三、经济合理的铁道运输工艺参数
铁道运输工艺参数优化准则：使完成每车 运输量所需要的采运排费用之和最低。 求出合理的牵引车辆数n、限制坡度 ip和所需要的机车粘着重量P 。
A. 独立式 II.连续工艺 B. 合并式
1.多斗挖掘机+运输排土桥 2.带排土臂的轮斗挖掘机
1.单斗挖掘机+汽车+半固定破碎机+胶带 2.单斗挖掘机+移动破碎机+胶带 3.多斗挖掘机+汽车或铁路 4.上述间断/连续工艺的不同组合 4
III. 半连续工艺
第二篇 露天开采工艺系统 SURFACE MINING SYSTEMS
1950-1980年 小龙潭 1980-2000年 可保
2000年以后
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
II. 开采参数
working bench parameters
基本参数： 台阶高度h，采掘带宽度A，采区长度lc，工作平盘宽度B。 1. 台阶高度的确定 h： 挖掘机的挖掘高度; 线路布置： h ≤ (L – 2l)i，m 8-1 延深速度： m Q 工作线推进速度. ，m/a 8-2 V
— 露天矿采矿工作线长度， m； — 台阶高度；
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
Sec. II. 开采参数 working bench parameters 4. 采区长度 lc: 采区是台阶工作线的一部分或全部，设有独立的采掘设备
和工作线。铁道运输采区长度一般不小于列车长度的3倍， 800~1500m。同一台阶采区数目一般不超过3个。 为保证矿山工程推进速度，采区长度应满足以下条件：
Sec. VI. 各环节生产能力的综合均衡 露天矿环节i的生产能力 Mi = Ni· Si· Q i ， m 3（ t ） 其中Ni· Si· Qi 分别为环节i的设备数、一台设备的平均工作时 间及单位时间的生产能力。 查明各环节能力之后，系统的综合生产能力为 M0 = min {M1， M2， …，Mn } 其中生产能力最小的环节称为关键环节或限制环节。均衡生 产能力的目的就是提高关键环节的能力以满足全矿生产 能力的要求。
二、技术可行的列车重量（total weight of the train）
1. 运行阻力：rolling resistance; 2. 坡道阻力：grade resistance; 3. 曲线阻力：curve resistance; 4. 加速度：acceleration; 5. 粘着力：adhesion; 6. 机车牵引力：net tractive effort; 7. 机车均衡速度：balancing speed; 8. 制动力：braking; 9. 停车距离与时间：stopping distance and time
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
I. 应用与发展
二战以前，铁路运输是露天矿山的主要运 输设备；二者以后，卡车运输比例逐步增大， 带式输送机逐步崛起； 1950-1980年代，我国建设的14座露天煤 矿，有12座采用単斗铁道工艺。
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS I. 应用与发展
INTRUDUCTION Surface mining systems can be classified into the following categories
5
第二篇 露天开采工艺系统 SURFACE MINING SYSTEMS
本篇重点介绍目前在露天开采中应用较多的典型生产工艺系统：
1.
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS Sec. V. 露天矿车流方向规划
车流线性规划模型： n m c xij m in 目标函数：总运输成本最低 i 1 j 1 其中 xij 第i个采区向第j个卸载点每列车的运量；c为单位运 输成本。
）a
γFBiblioteka EDC B min
b
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
Sec. II. 开采参数
3. 工作平盘宽度B
正常工作 平盘宽度
working bench parameters
M * Ak ，m 12 Lk * h
8-6
B min ≥
Where M — 可采储量指标，月； Ak — 矿石计划年产量，m3/a； Lk h
铁道运输工艺参数主要指列车重量（total weight of the train）、牵引车辆数（the number of cars that can be hauled）、机车粘着重量(locomotive adhesion weight )、 限制坡度(grade)。 一、 列车重量对各工艺环节的影响： 1. 对挖掘机生产能力的影响； 2. 对列车生产能力的影响； 3. 对车辆生产能力的影响； 4. 对排土线生产能力的影响。
第二篇 露天开采工艺系统 SURFACE MINING SYSTEMS
工 艺 分 类 采 用 设 备
A. 独立式 I. 间断工艺 B. 合并式
1.单斗挖掘机+铁道运输+推土犁(挖掘机) 2.单斗挖掘机+汽车+推土机 3.单斗挖掘机+联合运输(汽车+铁道;汽车+箕斗;汽车+溜井平峒+ 排土设备) 1.单斗挖掘机倒堆 2.拖拉铲运机开采 1.多斗挖掘机+胶带+排土机 2.水枪+水力运输+水利排土 3.挖泥船+水力运输+水力排土
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第八章 间断工艺系统—机械铲铁道工艺 SHOVEL-TRAIN MINING SYSTEMS
Sec. IV. 采运设备的数量匹配 采运设备的数量匹配指列车数量与挖掘机数 量的比值，即车铲比：
Ny Yz Nz
Ny，Nz 一般取实动台数。 简单计算可由列车运行周期时间与挖掘机 装载一列车所需时间的比值求得。也可通过统计 分析法和系统模拟方法求得。
42 30 15-20 30