露天矿工艺和地下采矿方法
近些年来,由于大孔径钻机和高威力炸药的使用, 使垂直深孔的爆破质量进一步提高。
孔距(a)排内钻孔中心线之间的距离。一般 可用下式计算:
a=m.W底(m)
(8-1)
式中: m—钻孔密集系数,一般为0 .7—1.3。
排距(b)是多排孔爆破时钻孔排间距离。其 值为:
b=a.sin 60° (m)
③适于开采地形复杂,矿体走向长度短, 分散和多品种矿体。
④基建时期短,又因公路坡度大,修建公 路比铁路的线路长度可以短30-50%。建— 座年产300万吨以上露天矿的基建时间比用 铁路运输可以缩短1~2年。
⑤基建投资较少,不仅需要修建的公路短, 投资少,而且每公里修建费为修铁路的1/ 4,所以修建公路的总投资少。
露天矿生产过程中,为了保证挖掘机的工作 安全和提高采掘效率,必须合理确定采掘工 作面参数。工作面参数包括工作面高度、采 掘带宽度和采区长度。
1) 露天矿工作面高度:在不需爆破的软岩中即是 台阶高度,需要爆破的岩石中是指爆堆高度。工作 面高度受矿岩性质及埋藏条件、穿爆方法、挖掘机 规格等限制,但主要决定于挖掘机规格,要求既能 保证挖掘机的工作安全,又能提高其工作效率。
A=(1.0—1.5)R站(m)
(8—5)
式中:R站是挖掘机站立水平的挖掘半径(m)。
当采掘爆堆时,根据一次爆破量多少和采 掘带宽度可分为“一爆一采”、“—爆两 采”和“一爆多采”(多排孔微差爆破)。 “一爆一采”即爆破后挖掘机一次采完爆 堆全宽,此种方式每次爆破量少,致使爆 破次数增加,挖掘机避炮和移道时间增多, 纯工作时间减少。“—爆两采”是在爆堆 全宽上分两次采掘,如图8—18b。
Q =q h a W底 (Kg)
(8-4)
式中: q—单位炸药消耗量,Kg/m3。
2) 爆破方法:近年来,露天矿使用的爆破方 法,由单排孔向多排孔微差爆破发展,并在 金属露天矿得到普遍应用。微差爆破是将炮 孔分组起爆,各组之间间隔延迟若干亳秒 (千分之—秒),先爆部分为后爆部分岩石创 造自由面,而且,先爆部分对后爆部分产生 挤压作用。因此,多排孔微差爆破增加了每 次爆破的矿岩量,爆破时,在相邻钻孔的爆 破波相互挤压下,使岩石破碎均匀,产生的 根底和大块少,地震作用减少,爆堆比较集 中,从而有利于提高采装效率、减少爆破次 数,并提高了挖掘机纯工作时间及效率。
(8-2)
超钻深度(h超)是钻孔超出台阶底部的深度。 作用是降低装药中心,克服底盘岩石的阻力, 以减少根底。一般,
h超=(0.15—0.35)·W底
(m )
(8-3)
单位炸药消耗量(q)即爆破每米3或吨矿 (岩)所消耗的炸药量。该值一般按照和本矿 岩石性质类似矿山选取,并结合本矿的矿 岩性质加以调整。每个钻孔的装药量(Q) 可用下式计算:
第—次采掘带宽度A1是:
A1=f(R站十R卸大)一C—O.5b
(m)
(8-6)
式中:f—挖掘机工作规格利用系数,一般 f≤0.9;
C—爆堆坡底线至运输设备边缘距离,一般 C=l—1.5m;
b—运输设备宽度(m)。
第二次采掘带宽度A2是:
A2=B-A1(m)
(8-7)
采掘带宽度不应大于挖掘机工作规格可能的 采掘宽度。所以,应合理地确定爆破参数, 控制爆堆宽度,使之有利于提高挖掘机效率。
W底=(0.6—0.9)h
式中:h—台阶高度(m)。一般为10~12m。
采用垂直孔时,底盘抵抗线大,爆破时底部岩体阻 力较大,往往平盘上残留根底较多。并且后冲力加 大,增加台阶的龟裂程度,影响采装和穿孔工作。 图5-8-10为爆破后残留的根底。
采用倾斜孔爆破时,因钻孔的倾斜方向与台阶坡面 一致,所以底盘抵抗线小并且均匀,故可节省炸药, 爆破后岩石块度均匀,残留根底少,后冲力小,可 减少台阶的龟裂程度。但目前只有用孔径较小的潜 孔钻机穿孔时,才能打倾斜钻孔。
(2)爆破工作:露天矿爆破工作的好坏,对 采装工作影响很大,要求爆破后的爆堆集中, 爆破的矿岩块度应满足采装设备的要求,尽 量减少根底和大块保证工作平盘平整,还必 须努力降低爆破材料消耗和穿爆费用。
露天矿使用的爆破方法有深孔爆破和硐室爆 破,硐室爆破只在基建或特殊需要时使用。 而深孔爆破是大、中型露天矿主要爆破方法。 深孔爆破钻孔布置有垂直孔和倾斜孔两种, 如图5-8-9,根据需要还可采用单排或多排孔 爆破方法。为了获得较好的爆破效果,应合 理地确定爆破参数,采用多排孔微差爆破
(5)排土工作:露天采矿往往需要剥离大量 岩石,并运往排土场进行堆置。当采用不同 运输方式所用排土机械也不同,铁路运输常 用推土犁排土法,挖掘机排土法。汽车运输 时主要用推土机排土法。小型露天矿可用小 型机械和人工排土。
地下采矿方法
采矿方法就是根据矿床的赋存要素和矿石与 围岩的物理力学性质等因素,所确定的矿石 开采方法。它包括采区的地压控制、结构参 数、回采工艺等。
1)公路运输:由于公路运输与铁路运输相 比具有很大的优越性,所以在现代露天矿中 发展很快,国外巳成为主要运输方式,如美 国除个别几个矿山外,大部分矿山都用汽车 运输。在公路运输中广泛采用矿用自卸汽车。 近年来,为了降低成本,提高劳动生产率, 公路运输正在迅速向大吨位电动轮汽车发展。 露天矿使用公路运输具有很多优点:
3) 采掘长度:指挖掘机工作线长度,它是沿 工作台阶划归一台挖掘机采掘的那部分长度。 当工作台阶较长时可分为几个采区同时工作。
(4)运输工作:露天矿运输是把露天采矿场 的矿石和岩石分别运至选矿厂和排土场;并 将炸药和有关设备材料远至采矿场。目前, 我国金属露天矿常用运输方式主要有:公路 运输、铁路运输、带式输送机、平峒溜井和 斜坡卷扬等。
标准轨运输的车辆载重量为60和100吨的自卸翻 斗车。窄轨运输的矿车容积—般在4m3以下,最 大可达10m3。
3)带式输送机道运输:主要有单一带式输送 机道,汽车-半固定破碎机-带式输送机道,汽 车-固定破碎机-带式输送机道,移动式破碎机 -带式输送机道开拓4种类型。
带式输送机道运输是国外露天矿已广泛采用的开拓 方法,与公路、铁路相比,其运输能力较大。如美 国西雅里塔桐钼矿的一条贷款1840mm,长2.4Km, 倾角13°的带式输送机,其运输能力达8000t/h;升 坡能力可达16°-18°,当采用特殊构造的“夹持式” 大陡角带式输送机时,其升坡能力可达45°,大大 降低了运输成本,提高了矿山生产能力。因此特别 适合于开采深度大、运距长的露天矿山。在带式输 送机的设备和安装费用中,机头和机尾所占比重很 大,因而当露天开采深度不大或运距不长时,这种 开拓方法的经济效益差,甚至是不经济的。
不同载重量的汽车应与相应斗容的挖掘机相 配合,否则将影响挖掘机效率。根据矿山使 用经验,为了提高挖掘机效率、减少行车密 度,每车装3—5斗比较合适。因此,汽车与 挖掘机合理的配合关系可参考表5-8-4。
表5-8-4 汽车与挖掘机合理数据表
挖掘机斗容 汽车载重量 挖掘机斗容 汽车载重量
(m3)
①汽车运输可以与挖掘机有效的配合,灵活 性大,使采装设备效率提高,若用斗容4m3 挖掘机与适当载重量矿用自卸汽车配合时, 完成的年产量可比铁路运输提高20—40%。 可使台阶上同时工作的挖掘机数增加,因此, 提高了矿山的采矿能力。
②汽车运输曲率半径小,最小曲率半径可达 9~10m,是标准轨铁路运输的1/8—1/10。 爬坡能力大,重载上坡的坡度达10-15%,可 加大开采深度,如美国碧玛铜矿、加拿大罗 伯特铁矿等,应用汽车开拓的开采深度均达 200m以上。
1)露天矿的穿爆参数包括:孔径(d)、底盘抵抗 线(W底)、孔距(a)、排距(b)、超钻深度 (h超)、填塞长度(L填)以及单位炸药消耗量 (q)。
孔径(d)是根据矿岩性质,矿山生产能力所选用 的穿孔设备而确定的。
底盘抵抗线(W底)是由钻孔中心线到台阶坡底线 的水平距离。根据实际经验,底盘抵抗线可按下式 选择:
4)平硐溜井:是利用地下井巷作为开拓坑道, 以建立山坡露天矿与地面间的运输联系,它 是高山型矿床的一种经济的有效的开拓方法。 山坡露天矿采剥的矿岩,用汽车、前端装载 机或铁路列车运至溜井上口翻斜入井,矿岩 靠自重向下溜放,经井下部放矿闸门或板式 给料机转载于放矿平硐内的运输设备中,再 通过平硐运至选矿厂或废石场。
露天矿使用汽车运输也存在一些缺点:
①汽车运输吨公里运输费较高,由于汽车运 输费用高,所以,目前合理运距在3公里以 内。但随自卸汽车吨位加大,运输费相应减 少,合理运距不断扩大,国外有的露天矿的 合理运距巳达8公里左右。
②对公路质量要求较高,若线路质量不能保 证,必使轮胎磨损严重,汽车寿命降低。
露天矿生产工艺 和地下采矿方法
露天矿生产工艺
在金属露天矿生产过程中,矿山生产工艺由 穿孔爆破、采装、运输和排土工作组成。
(1) 穿孔工作:金属矿山的矿石和岩石一般比 较坚硬,必须在矿石、岩石上进行穿孔,以 便用炸药进行爆破,达到疏松和破碎岩石的 目的,为采装、运输工作创造良好条件。
以前国内矿山主要使用冲击式穿孔机(俗称 磕头钻)进行穿孔。由于设备落后,穿孔效 率不高,使穿孔工作成为露天开采过程中的 薄弱坏节,从而严重的影响其他生产工作的 进行。近年来,各矿山采用了牙轮钻、潜孔 钻等先进的穿孔机械设备,使矿山的穿孔工 作改变了被动局面。国外大、中型金属矿山 多用牙轮钻,穿孔效率最高。中、小型矿山 多用潜孔钻。火钻适用于极坚硬岩石,但穿 孔成本很高。
大型露天矿宽轨运输主要使用电机车。中、小型 露天矿所用牵引机车为内燃机车、蒸汽机车、电 机车三种。由于电机车的粘着重量大,牵引力也 大,在同样功率条件下,具有运输能力较高,爬 坡能力大(可达40%)等优点。与其他机车比较,可 通过较小的曲率半径,运输费用低,制动性能和 劳动条件好。因此露天矿广泛采用粘着重量为80、 100,150吨的直流电机车。