采矿工程露天矿课程设计说明书.doc

1、辽 宁工程技术大学本科生课程设计 目录 1 煤田地质概况 . 1 1.1 矿区地质条件 . 1 1.2 矿区地形条件 . 1 1.3 煤质 . 1 1.4 设计生产能力 . 1 2 露天矿合理帮坡角确定 . 2 2.1 影响边坡稳定性的因素 . 2 2.2 露天矿工程地质条件 . 2 2.3 边坡稳定性分析 . 3 3 露天开采境界 . 5 3.1 露天矿底宽的确定 . 5 3.2 合理开采深度的确定 . 6 3.3 露天矿境界 . 8 4 开采工艺选择及设备选型 . 9 4.1 开采工艺选择 . 9 4.1.1 表土层 . 9 4.1.2 岩石 . 9 4.1.3 煤层 . 9 4.2 开采

2、工艺确定 . 9 4.3 采运设备规格匹配 . 10 辽 宁工程技术大学本科生课程设计 4.3.1 从高度上匹配 . 10 4.3.2 从车体承载能力上考虑 . 10 4.4 设备选型 . 10 4.4.1 电铲的型号 .11 4.4.2 汽车的型号 .11 5 开采参数和开采程序确定 . 12 5.1 概述 . 12 5.2 确定开采参数 . 12 5.2.1 台阶高度 . 12 5.2.2 开段沟沟底宽 . 13 5.2.3 采掘带宽度 . 13 5.2.4 工作平盘宽度 . 14 5.3 矿 山工程发展程序 . 15 6 v=f（ p）曲线绘制及生产剥采比均衡 . 18 6.1 绘制 v

3、=f（ p）曲线 . 18 6.1.1 确定最小工作平盘宽度 Bmin，露天矿底宽 b . 18 6.1.2 按台阶划分画出工程延深每个水平的工程位置 . 18 6.1.3 根据最终平面图绘制纵剖面图 . 19 6.1.4 计算矿山工程延深到一定位置的矿石量和剥离量 . 19 6.1.5 绘制 v=f（ p）曲线 . 19 6.2 均衡生产剥采比 . 17 7 开拓运输系统 . 20 辽 宁工程技术大学本科生课程设计 7.1 概述 . 20 7.2 外部沟与内部沟的选取 . 20 7.3 固定坑线与移动坑线的选取 . 20 8 主要设备数量计算 . 22 8.1 挖掘机生产能力 . 22 8.

4、1.1 单斗挖掘机台班能力 . 22 8.1.2 单斗挖掘机台年能力 . 22 8.2 挖掘机数量计算 . 22 8.2.1 剥离用挖掘机 . 22 8.2.2 采煤用挖掘机 . 23 8.3 汽车运输能力 . 23 8.3.1 汽车台班运输能力 . 23 8.3.2 汽车年运输能力 . 27 8.4 汽车数量确定 . 27 8.4.1 运岩汽车数 . 27 8.4.2 运煤汽车数 . 27 8.5 钻机数量的确定 . 28 8.5.1 钻机 型号的确定 . 28 8.5.2 爆破参数的确定 . 28 8.5.3 钻机数量的确定 . 29 致谢 . 26 参考文献 . 28 辽 宁工程技术大学

5、本科生课程设计 1 1 煤田地质概况 1.1 矿区地质条件 某煤田矿位于内蒙西部地区，煤层呈单斜赋存，煤层倾角 40，平均水平厚度为 47m，剥物 上部为沙土层平均厚度 7m，顶板岩层由两层构成，上部为砂页岩，下部为砂岩，底板岩层自上而下由泥页岩和砂页岩构成。 1.2 矿区地形条件 矿区内地表地形为北高南低的鞍形山坡。地形图如附图 I 所示，比例为 1： 2000。矿区内有 6 条勘探线，其横剖面图 I-I， -， -， -， -， -，比例为 1： 1000； 1.3 煤质 煤的容重为 1.45t/m，回采率为 95%，废石混入率 4%，设计中采用的经济合理剥采比 6m/m。 1.4 设计生

6、产能力 根据矿区煤炭地质储量和本露天矿范围，以及当今煤炭市场需求，确定该 矿设计生产能力为 60 万 t 原煤。 *：课程设计说明书 2 2 露天矿合理帮坡角确定 2.1 影响边坡稳定性的因素 （ 1） 岩性的影响 包括岩石的矿物组成、物理化学性质及岩石的结构等，这些因素的不同导致岩体承受地应力的能力有所差异，直接影响着边坡的稳定性。 （ 2） 岩体结构面、结构体、岩体结构的影响 岩体中存在的弱层、断层以及一些节理、裂隙等使得岩体的强度与岩石的强度比大为减弱。 （ 3） 构造应力的影响 随着露天采场的开发，使边坡岩体初始应力重新分布，以水平方向为特征的构造应力的不均匀释放会引起岩体向采空区 回

7、弹和膨胀，使原有的裂隙进一步扩大，或者造成新的卸荷裂隙，从而降低了岩体强度，边坡稳定性下降；构造应力容易在坡角处产生应力集中，降低了边坡稳定性。 （ 4） 水的影响 水对边坡的不利影响主要表现在：软化岩石，降低其强度，以及对边坡的静水压力与动水压力作用。 （ 5） 爆破作业、震动的影响 露天矿爆破作业对边坡稳定性的影响，一是爆破震动力增加了边坡的滑动力，二是爆破作用破坏边坡岩体，降低了岩体的强度 。 2.2 露天矿工程地质条件 露天矿区主要岩层物理力学指标如表 1-1。 表 1-1 各岩层力学指标 岩性 容重（ t/m3） 内摩擦角（） 凝聚力 C （ Kpa） 煤层 1.45 30.5 15

8、1.37 沙土 1.95 29.50 45.13 泥页岩 2.40 27.0 166.51 砂页岩 2.37 28.0 190.65 砂岩 2.22 32.0 175.10 辽 宁工程技术大学本科生课程设计 3 2.3 边坡稳定性分析 （ 1） 估算境界内的储量 根据已知的煤层赋存条件，煤层厚度为 47m，煤层倾角 40 ，煤层走向长度 1200m，煤层容重为 1.45t/m3，假设开采深度为 90m。所以估算的境界内储量 Q 为： Q=47 12001.459010000=736 万 t （ 2） 计算境界内的服务年限 已知该矿设计生产能力为 60 万 t，境界内储量为 736 万 t，所以

9、服务年限 A 为： A=695 60=13 年 （ 3） 安全储备系数 Fs 确定 根据估算的服务年限和边坡的性质，对照煤炭工业露天矿设计规范 确定边坡安全储备系数， Fs 应选择在 1.21.3。 （ 4） 应用软件按不同边坡角试算稳定系数，使最终假设的帮坡角满足安全储备系数的要求 。 根据已知条件，煤层顶板岩层由两层构成，上部为砂页岩，下部为砂岩， 底板岩层由上而下由泥页岩和砂页岩构成。泥页岩的容重为 2.40t/m3，内摩擦角为 27 ，凝聚力166.51kPa；砂页岩的容重为 2.37 t/m3，内摩擦角为 28 ，凝聚力为 190.65kPa；砂岩容重为 2.22 t/m3，内摩擦角

10、为 32 ，凝聚力为 175.10kPa。 在计算帮坡角时更具经验验算，计算顶板时相应岩层内聚力折减为 1/3，底板折减为 2/3。 （以 IV 断面为例 ） 假设底板帮坡角为 27，并将已知数据输入软件得： 图 2-1 slide 软件数据输入 *：课程设计说明书 4 图 2-2底帮帮坡角稳定性分析 假设满足 安全要求 。 假设顶板帮坡角为 32，并将已知数据输入软件得： 图 2-3 slide 软件数据输入 辽 宁工程技术大学本科生课程设计 5 图 2-4顶帮帮坡角稳定性分析 假设满足安全 要求 。 3 露天开采境界 露天开采境界是技术上可能，经济上合理的露天开采范围或空间轮廓。 露 天开

11、采境界的要素：露天矿底周界、地表境界、合理开采深度、最终帮坡角。 合理的露天矿开采境界极为重要。露天开采境界大小影响矿场内的矿岩量，露天矿的规模及服务年限，基建工程量，建设年限及达产年限，设备选型配套，劳动定员和效率 ,产品成本和赢利，基建投资及合理利用，投资经济效益等 。 影响露天矿开采境界的因素 ： （ 1）社会主义建设的方针政策。如劳动保护，经济政策，综合利用及环境保护法等。 （ 2）自然因素。包括矿床埋藏条件，矿石及围岩性质，地形，河流，冲沟等。 （ 3）技术经济因素。包括开采工艺及设备，矿岩质量 ，设备供应情况及国民经济发展水平等。 （ 4）其他因素 。 包括：地面主要建筑物，城市，

12、铁路等。其中促进露天开采的有：矿体易发火的高硫矿床，含泥多的或矿岩和围岩松软的矿床，应用地下开采在安全和技术上有较大的困难，这时尽可能扩大露天矿开采境界。 3.1 露天矿底宽的确定 露天矿的底宽与运输设备和调车方式有关，由于选用单斗电铲汽车运输工艺，并采用*：课程设计说明书 6 折 返式调车，因此 Bmin=Rmin+0.5(B+L)+2e Rmin 汽车 道路 的 最小 回转半径 ，取汽车最小曲线半径的 1.2 倍， m； B 汽车宽度 ， 3m； L 汽车 长 度 ， 7.4m； e 安全距离，一般 0.51.0m； Bmin=1.28.5+0.5(3+7.4)+21=18m 由于 Bmi

13、n m(煤层厚度 )，为了保证经济合理，露天矿底宽，按露采、井工开采盈利相得求底宽： M(dD-CD)=Bt(dc-a) dD 井工采煤售价，元 /t； CD 井工开采成本，元 /t； dc 露天采煤售价，元 /t； a 露天纯采煤成本，元 /t； 露天矿底宽 B=max Bt， Bmin 因此，该矿露天 矿底宽 B=18m。 图 3-1 折返式调车示意图 3.2 合理开采深度的确定 确定合理开采深度的方法有三种，分析法、方案分析法、图解法。 方案分析法就是根据露天矿底宽和最终帮坡角确定不同深度的边帮，计算不同深度的境界剥采比 nk，建立境界剥采比与开采深度的函数关系， nk=f（ H），建立

14、直角坐标系，函数与经济合理剥采比 nj 交点的深度就合理开采深度。 我们选用图解法确定合理开采深度，图解法就是直接在横断面图上，依据 nj，确定合理开辽 宁工程技术大学本科生课程设计 7 采深度。 步骤： 、分别 在地表先上取 A1A i 个点。 、过 顶帮一侧取 A1个点，以 顶帮 最终帮坡角 30作边帮线，与其顶板的交点分别为 B1B i。 、分别延长 AiBi 到 Oi 使 AiBi/BiOi*nyl=nj。 （ nyl为原矿的采出系数， nyl=n/(1- ),n为原矿的工业储量回采率， 95%，为原矿的贫化率，计算的 nyl为 0.99） 、 同时同顶帮一次去 C1Ci 个点，以底帮最终帮坡角 29做边帮线，与其底板的交点分别为 D1Di 、分别延长 CiDi 到 Mi 使 CiDi/DiMi*nyl=nj。 、连接 Oi 个点与 Mi 相交于 O 点，由 O 点向上取 H=B/(cot+cot )， 这样过 H做水平线，与最终的帮坡线的交点就是最小底宽 ，此时的深度就是合理开采深度。 图 3-2 IV-IV 剖面合理开采深度确定示意图 因此 IV-IV 断面的经济合理的开采高度为 92m。 图 3-7 VI-VI 剖面合理开采深度确定示意图