金属矿采矿学露天讲义开采课件
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精品
金属矿采矿学露天开采课件
露天开采
绪论 矿床品位与储量计算 岩石的力学性质及分级 最终开采境界的确定 露天开采程序 露天矿生产计划 露天矿床开拓 露天开采的生产工艺 矿山技术经济
第十八章 露天开采工艺
金属矿床露天开采一般要经过以下四道生产工序：穿孔、 爆破、铲装及运输和排岩，以上各工序环节相互衔接、 相互影响、相互制约，共同构成了露天开采的最基本生 产周期，本章将介绍以上各生产工序中的主要问题。
26057
27172
29352
钻机的台年综合效率 是钻机台班工作效率 与钻机年工作时间利 用率的函数。影响钻 机工作时间利用率的 主要因素有两方面： 一是因组织管理不科 学造成的外因停钻时 间；另一方面是钻机 本身故障所引起的内 因停钻时间。
1.3.5 牙轮钻机设备需求数量的确定
N
Q
L.q1 e
式中： N 所需钻机设备的数量，台； Q 矿山设计年采剥总量，吨； L 每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/年； q 每米炮孔的爆破量，t/m； e 废孔率，%；
东鞍山铁矿 f=8~20
31780 29491
28688 22650
34320 29220
水厂铁矿
f=8~14
35877
31705
35220
眼前山铁矿 矿：f=16~20 岩： f=8~12
齐大山铁矿 f=12~18
25240 30738
22433 24012
28032 23160
歪头山铁矿 f=12~15
各类钻机及其相应特性一览表
钻机种类
火钻 手持式 凿岩
台车 凿岩台车 钢绳冲击钻 潜孔钻 旋转式钻机 牙轮钻机
钻孔直径(mm)
一般
最大
最小
200~ 250
38~ 42
wk.baidu.com
380~ 580
100~ 150
23~ 25
56~ 76
200~ 250
150~ 250
45~ 160 250~ 310
100~ 140 300
钻机
1.3.2 牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙 轮钻头四部分。
1 牙轮钻头；2 稳杆器；3 钻杆；4 减震器
三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构
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
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
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
V3.759.8P10 n3Df
式中：P 轴压，N；
n 钻具的转速，r/min；
D 钻头的直径，cm；
f 岩石的坚固性系数；
1.3.4.2 钻机的台年综合效率
矿山名称
矿岩硬度 (f)
矿岩穿孔单台平均综合效率(m/a)
1994年 1995年
1996年
南芬铁矿 矿：f=14~18 岩：f=8~12
508~ 762
380~ 445
38~ 42 150
65~ 80
90~ 100
用途
含石英高的极硬岩石
浅孔凿岩和二次破碎 等辅助作业
小型矿山的主要穿孔 作业或大型矿山辅助
作业 大中型露天矿山各种
硬度的岩石 主要用于中小型矿山
中硬以上的岩石 软至中硬矿岩
大中型矿山中硬至坚 硬的岩石
钻孔方法
热力破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 切削式机械破碎 滚压式机械破碎
穿孔作业 爆破作业 采装与运输 排岩作业
1 穿孔作业
概述 穿孔方法与穿孔设备 牙轮钻机
1.1 概述
穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序， 其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的 台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供 装药空间。
穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生 产效率与爆破质量。
国内部分矿山每米炮孔爆破量实际指标
矿山名称
段高 (m)
孔径 (mm)
年份
东鞍山铁矿
12
大孤山铁矿
12
齐大山铁矿
12
眼前山铁矿
12
南芬露天矿
12
250
1977~1981
250
250
1980~1984
250
250
1980~1983
1.3.4 牙轮钻机的生产能力
牙轮钻机的台班生产能力 钻机的台年综合效率
1.3.4.1 牙轮钻机的台班生产能力
Vb = 0.6 V Tb 式中： Vb 牙轮钻机台班生产能力，m/台班；
V 牙轮钻机机械钻进速度，cm/min； Tb 班工作时间，h； 班工作时间利用系数，一般情况下＝0.4~0.5。
在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占 矿石开采总生产成本的10％~15％ 。
1.2 穿孔方法与穿孔设备
穿孔方法：热力破碎法与机械破碎法，其相应 的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、 牙轮钻与凿岩台车。
露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的 可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。
目前露天矿山常用的穿孔设备：大型露天矿多 用牙轮钻；中小型露天矿常用潜孔钻。
牙轮钻头
1.3.3 牙轮钻机的工作参数
钻压的确定 取决于矿岩的物理机械性质（硬度系数）、钻头的承 载能力和钻机的技术性能。
钻速与钻具的转速 轴压和岩石硬度不同，钻速都有相应的合理取值范围， 如当f＝15－20时，宜采用重型钻机，转速取50－ 80r/min。
排渣风速和风量的确定 根据炮孔直径、钻杆直径和要求的排渣风速，在风量 诺模图上查取所需的风量。
1.3 牙轮钻机
牙轮钻机的工作原理 牙轮钻机的钻具 牙轮钻机的工作参数 牙轮钻机的生产能力 牙轮钻机设备需求数量的确定 提高牙轮钻机穿孔效率的途径
1.3.1 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。
金属矿采矿学露天开采课件
露天开采
绪论 矿床品位与储量计算 岩石的力学性质及分级 最终开采境界的确定 露天开采程序 露天矿生产计划 露天矿床开拓 露天开采的生产工艺 矿山技术经济
第十八章 露天开采工艺
金属矿床露天开采一般要经过以下四道生产工序：穿孔、 爆破、铲装及运输和排岩，以上各工序环节相互衔接、 相互影响、相互制约，共同构成了露天开采的最基本生 产周期，本章将介绍以上各生产工序中的主要问题。
26057
27172
29352
钻机的台年综合效率 是钻机台班工作效率 与钻机年工作时间利 用率的函数。影响钻 机工作时间利用率的 主要因素有两方面： 一是因组织管理不科 学造成的外因停钻时 间；另一方面是钻机 本身故障所引起的内 因停钻时间。
1.3.5 牙轮钻机设备需求数量的确定
N
Q
L.q1 e
式中： N 所需钻机设备的数量，台； Q 矿山设计年采剥总量，吨； L 每台牙轮钻机的年穿孔效率，m/年； q 每米炮孔的爆破量，t/m； e 废孔率，%；
东鞍山铁矿 f=8~20
31780 29491
28688 22650
34320 29220
水厂铁矿
f=8~14
35877
31705
35220
眼前山铁矿 矿：f=16~20 岩： f=8~12
齐大山铁矿 f=12~18
25240 30738
22433 24012
28032 23160
歪头山铁矿 f=12~15
各类钻机及其相应特性一览表
钻机种类
火钻 手持式 凿岩
台车 凿岩台车 钢绳冲击钻 潜孔钻 旋转式钻机 牙轮钻机
钻孔直径(mm)
一般
最大
最小
200~ 250
38~ 42
wk.baidu.com
380~ 580
100~ 150
23~ 25
56~ 76
200~ 250
150~ 250
45~ 160 250~ 310
100~ 140 300
钻机
1.3.2 牙轮钻机的钻具
牙轮钻机的钻具包括钻杆、稳杆器、减震器和牙 轮钻头四部分。
1 牙轮钻头；2 稳杆器；3 钻杆；4 减震器
三牙轮钻头外形和三牙轮钻头结构
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
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
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
V3.759.8P10 n3Df
式中：P 轴压，N；
n 钻具的转速，r/min；
D 钻头的直径，cm；
f 岩石的坚固性系数；
1.3.4.2 钻机的台年综合效率
矿山名称
矿岩硬度 (f)
矿岩穿孔单台平均综合效率(m/a)
1994年 1995年
1996年
南芬铁矿 矿：f=14~18 岩：f=8~12
508~ 762
380~ 445
38~ 42 150
65~ 80
90~ 100
用途
含石英高的极硬岩石
浅孔凿岩和二次破碎 等辅助作业
小型矿山的主要穿孔 作业或大型矿山辅助
作业 大中型露天矿山各种
硬度的岩石 主要用于中小型矿山
中硬以上的岩石 软至中硬矿岩
大中型矿山中硬至坚 硬的岩石
钻孔方法
热力破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 冲击式机械破碎 切削式机械破碎 滚压式机械破碎
穿孔作业 爆破作业 采装与运输 排岩作业
1 穿孔作业
概述 穿孔方法与穿孔设备 牙轮钻机
1.1 概述
穿孔作业是矿床露天开采的第一道生产工序， 其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的 台阶区域内穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供 装药空间。
穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生 产效率与爆破质量。
国内部分矿山每米炮孔爆破量实际指标
矿山名称
段高 (m)
孔径 (mm)
年份
东鞍山铁矿
12
大孤山铁矿
12
齐大山铁矿
12
眼前山铁矿
12
南芬露天矿
12
250
1977~1981
250
250
1980~1984
250
250
1980~1983
1.3.4 牙轮钻机的生产能力
牙轮钻机的台班生产能力 钻机的台年综合效率
1.3.4.1 牙轮钻机的台班生产能力
Vb = 0.6 V Tb 式中： Vb 牙轮钻机台班生产能力，m/台班；
V 牙轮钻机机械钻进速度，cm/min； Tb 班工作时间，h； 班工作时间利用系数，一般情况下＝0.4~0.5。
在整个露天开采过程中，穿孔作业的成本约占 矿石开采总生产成本的10％~15％ 。
1.2 穿孔方法与穿孔设备
穿孔方法：热力破碎法与机械破碎法，其相应 的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、 牙轮钻与凿岩台车。
露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的 可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。
目前露天矿山常用的穿孔设备：大型露天矿多 用牙轮钻；中小型露天矿常用潜孔钻。
牙轮钻头
1.3.3 牙轮钻机的工作参数
钻压的确定 取决于矿岩的物理机械性质（硬度系数）、钻头的承 载能力和钻机的技术性能。
钻速与钻具的转速 轴压和岩石硬度不同，钻速都有相应的合理取值范围， 如当f＝15－20时，宜采用重型钻机，转速取50－ 80r/min。
排渣风速和风量的确定 根据炮孔直径、钻杆直径和要求的排渣风速，在风量 诺模图上查取所需的风量。
1.3 牙轮钻机
牙轮钻机的工作原理 牙轮钻机的钻具 牙轮钻机的工作参数 牙轮钻机的生产能力 牙轮钻机设备需求数量的确定 提高牙轮钻机穿孔效率的途径
1.3.1 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。