露天开采内排初探.pdf

露天开采内排初探 第六图书馆 露天矿 采矿 排土 煤矿煤矿设计许吉明不详1992第六图书馆 第六图书馆 内容提要 ；本文着重介 绍露走矿在开 采过程 中其 内排量 w 、剥 离量 V与矿量 P 之 间的时空关 系由 线w 暑f P ff Vf P ，并 围绕着这 两 条关 系曲 线，探 讨 了露 走 开 采 内部排 土 的规律 、 特 ． ， 同时 引 出了排 采比 的概 念，提 出了排 采比、生产 剥采 比 统一 均衡 的基 本方法 。 。 排土工程是露 天开采主要生 产 环 节 之 一 。合理地选择排土场位置， 不仅可以提高露 天矿 的经济效 益， 而 且还 能增加社会效 益。 外 部排土场 与内部排土场相比 ， 具 有运 距远 一 般 大 于2 3 k m 、占 用 土地多 是采场 占 地面积 的 1～ 3倍 ，对 周 围生态环境有较 大影 响等缺点 外部排土场的大量 占地 ，还 影响了工农之间的关系，给搬迁 征 地 带 来 困难。 位于露天采场境界 内的排 土场 ， ． 印内部 排土场，它无论从运距、还是从 占 地 的 多 少，都优于外排土场。因此，露天矿的设计 应优先考虑并重视对内部排土工程 可行性的 研究 。下 面针对 某个露 天矿 能否内排 ，内、 外排的比例应多少，韧始外排量的确定以及 内排的规律 、特 点等 进行 初步 探讨。 一 、一天矿 内摊量与采出矿量之问的关 幕● 鳗w l P 的确定 根据确定的开采境界、开采程序、开拓 运输系统及开采工艺等条件 ，可绘 制出露天 矿采出矿量 P和剥离量 v之间的关系 曲线 v l P 。同样 ，根据 已确定的 上述条件 ，也 可绘 制出露天矿采 出矿量 P和内排量w 理 论 内排量 ，未考虑剥离量大小 之间的关系 曲线w f P 。 图 1为某 露天 矿沿推进方 向 的剖 面图，图中L t 为采场最低水平 和 内排 土场最低 水平 之间的最小 安垒 距 离 ，B t l为采坜最小工作平纛窟廖，B 舾- 为内徘土 场最小工作平盘宽度。 剥采、 内排工程按B 。 B l m I n 、BB矗 m LL m i n推进 一个 距离 即工作 线 由 x推进到 X十△x位 置 ， 则 I AP dL X z L ⋯ ’ XL c t L ⋯ ’ X 1 △W ALxHxxL 。 xKJ ／ Kz 2 式 中 y矿 石的容重，t ／ m I △P 剿采 工作线推 进 △L距离 所 对应 的采 出矿 量， t； Ⅳ 内排工作线推 进 距 离所 对 应的内排理论容量 ，m。 ； H L m i m 采矿台阶计算高度， ’ H 内排 台阶计算 高度 ， ； L “ L ⋯ ，采 矿台阶计算长度，m； L 内排台阶计算长度，m； ． K 内排土 场空间利用系数； K 帚l 离物松散系数。 根据式 1、 2可绘制出矿量 P 和内排理 论量w的发展 曲线W f P ， 同时 也可绘 制出矿岩量 Vf P 曲线 ，见 图 2， 厝 1 呆场捌面圈 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 从W f P 曲线可得出露天矿的内排特性及 发展规 律、内排最大 容量 、初 始外 摊量以厦 某一时期内外排量之比。该曲拨的起点必定 在 P轴上 。 ’ 图 2 V P 及W f P 曲线 Pl 一露天矿韧始内排时来出矿■} PI 一露天矿可采堞 ■}Vl 一露天矿基建射离■}Vt 一露天矿总剥离■f V。 一初始外捧■}W o 一露天矿内排理论容量 图 3是在研究 云南省 西部某露天 矿内排 时绘制 出的 Vf P 及W f P 曲线圈 ，该 矿达产时 i 9 o 年已部分内排，达产后第 2 0 年可垒部转入内排，内排总容量 理论最 大容量为 I 8 4 8 万 ，剥离总量为 2 8 9 8万 m| ，即一半以上剥离物可为内部排土。 不 同的露天 矿具 有不 同 的 W ；f P曲 线，同一露天矿，根据不同的开采境界、开 采程序、开拓运输系统及工艺参数、采区划 分等可得出不同的W f P ．曲线。 在绘制 V f P 曲线的同时可绘制出w 圈 3 云南省某露天矿Vf P 及w f P 曲 缓 f P 曲线。具体做法是t根据剥离、 采矿、 内排 的 工 作 面参 数 ， 以一 定 的 工作 线 剥 离 、 采矿、内排推进长度，保持 B _ B _ m B B - mI n 即 m ． x 、,HA B i n 睇 。 、LL ⋯ 逐 个 位 置 计 算羽 离 、采矿 、内排的累计量，根据这些累计量 即可绘制出Vf P 和W f P 曲线。 、w t P 曲线的 均费 露天矿 在某 一时期 内 t t 的 内 排土量 dw 和采 出矿 量 之 比称 之为排 采 W 比，用公式表示为n 。当 一0时， w I A P -- 0 ，可写成如下式t n 一 刮 ‘ P． W 寺}，即W f P 曲线的斜率为排采比。由 W f P 曲线可得知，当某个露天矿的开采 境界、开采程序确定后，其排采比是随时间 矿 量开采进程 的 变化 而变 化的 。 同生产剥 采比一样，排采 比有其客观的 变化规律，它的数值取决于矿山开采技术条 件 和工艺 参数。开采境界 、开 采程序 、开拓 运输系统的不同，排采比的变化规律亦发生 相应 的变化 。排 采比及生产剥 采比的变化是 直接影响到露天矿的生产和经济效益的，因 此需统筹、综合考虑某一露天矿在整个生产 过程 中的生产 剥采比 、排采 比，以便 充分发 挥人力、物力，使矿山综合经济效益最佳， 这就是对Vf P 和 W f P 曲线 的均 衡。 均衡排采比的原剐是t 1 ．尽可能 利用 内排 空间，充 分利 用 内 排容量 。 2 ．Vf P与 W f P 曲线 的均 衡应 统筹、综合考虑，相互一致。 3 ．均衡后的排采 比 n 应 小 于或等于 均衡后的生产剥采比n - ，即 内排量小于或 等于剥离量 部分内排或全部内排。 4 ．均衡后的W f P 曲线应在原W f P 翔线的下方 当n 自然排采瑶≤“ - 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 时，则均衡后的排采比取 自然排采比。 图4为某一露天矿 均 衡 后 的 V f P 及 w f P 曲线，其中 D ．q l n I ，n 2 n i ， n 。 n ，对 Wf P 曲 线的均衡可 得知 初期外排量的大小 图 中 V 。 ，各种排采比 的生产 时 间为 多长 ，是 否充分 利用 了露天矿 内部排土 空间 如 图中 “ 未 利用 的 内 排 容 量” ， 内部排土的起始时同以及露天矿最终 外排 量的大小 等等 。 图 5 虚线部分为云南省西部某露天矿经 过均衡后 的Vf P 和W f P曲线 图。该 矿生产规模为 1 5万t ／ a ，其生产剥采比、排 采比是分期均衡的。第一期，生产剽采比为 4 ，． g m s ／ t ，排采比为 O ． 9 2 ma ／ t ，这时期的年 剽 离量为7 2 万ma ，年 内排量 为 1 3 ． 8 2 万ms ， 服务 年限2 O 年，初期 外排量为 1 4 0 万1 1 1 。 。第 二期的生产剥采比增加 到 6 ． I ma ／ t ，排采比 为 6 ． I mS ／ t ，骶 可以全部内排，因此，露天 矿的设备，人员、设施规模基本不变。由均 图 4 上 均衡后的Vf P 及W f P 曲线 圈 5 暑囊睿莱露天矿Vf P RW f P 胸 辑 街图还 可以看出，该矿内排空间 未 完 全 利 用 ，理论容量 比实际 内排 量 大 1 4 0 万Ⅱ 外 排土场容量为1 i t 0 万m。 。 三、矿音量Vf P 曲螺与内 量W f P 曲蛾 的关 系 不同的矿层赋存条件 以及不 同的开采境 界、开采程序 、开 拓运输系 统 可绘制 出不 同 的Vt P及 W f P 曲线，而不 同的V f P 及W f P 曲线则 代表着不 同的内排 特 征 ，就内排的难易程度 可概括为 一两 曲线 v f P 与W f P “ 相 近则 易 ，相离则难 。 侧如图 6所示为 三种不 同的w P 曲线 ， 其 中 a为 内排 特性较好的 I b为 开采 中期 可内排 的， c为难于 内排的 。 圈 6 不 同的W f P 曲线 四 、提裔 内排量 的措 施 一 个露天矿能否实现 内排 ，以及年 内排 量为多少，除取决于矿层 自然赋存及工程地 质条件外，还与开采境界、开采程序、开采 工艺 、开拓运输系统等方 面有 关。前者 是 自 然形 成的，是 客观条件 ，而后 者是 主观 确定 的 ，即露 天矿的年 内排量是可 以通过后 者改 变的 。下 面介绍几 种提高 内排量 的措施 。 1 ．加强琉千和 防排 水。加强疏千 和 防 排水是为了提高内排土场稳定的边坡角，使 内排容量增加。 2 ．分 区开采。分区开采有 横 向、纵向 分区两种，这两种方式除第一区外排 或部 分外排外，其余各区可通过纵向 或横向 运至采空区内排，这样可以提高内排容量。 分期后的各采区其几何空间形状应尽可能规 ’ 下转第2 7 页 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 参考 ， 一 一 Q。 L 7 B g Am e ‘ 1 s i na 、 LJ 8 _m 1e n p 塔式B0 式中 Ll 、L r一 落 地式多绳提升机 上、下 钢丝绳弦长， ， 塔 式取 0I 落 地 式 多 绳 提 卉 机 上、 下 绳仰角正弦值} Q r～ 提升容器最小防滑配置质 量 ， k 窟 I ． Q 设计有效载荷质量，k g I r 超载系数 ， 取1 ． O 5 ～1 ． 1 I r 尾绳与首 主绳最大质 量差 ，k g } e 折算系教， 重尾绳系统e l I 轻 尾绳系统8 一O 。 7 3 5 e ”I平街系统e O t P首 主钢丝绳单位长度 质量，k g ／ ml G 导向轮 或落地式天轮 折算 质量， 塔式Gt e Gt } 落地式 Gt x 1e ” } t } 塔式单钩平衡锤 G t xG C j Gt _导 向轮 或落 地式天轮 变位 质量 I Q 。 矿 车总质量，k g ， 箕斗提丹时Q 。 0 1 T ． 首绳 主绳 悬 垂质量 ， T- H口 n PLJ 曲 1 Pl nI H。 悬垂 高度 ，r f t I n 首绳 主绳 撮教。 经过计算得 出 的 Q l 值，取略大的整数 作为提升容器的防滑配置质量。若提升容器 的结构质量Q 玎 小于 时，则防滑加配质皇 为 I Q QzQ甜 8 式中 Q z P 提升容器防滑加配质量, k s ， Q z 广 键 升容器结构 自身 质量， kg。 总 之，随着摩擦 轮式 提升机在矿 山使用 数量的增加，简化和统一防滑校验的必要性 也将为大家所接受 。尤其是在制造厂努力解 决高摩擦系数的衬垫和恒减速制动装置后， 摩擦提升防滑计算的工作量将太大减少。本 文所提意见仅供参考。 上接第1 0 页 剐，因不规则的几何空间，其W f P 曲线 的斜率 排采比也是不规则地变化，因而 导致内排能力的不稳定发展，从而不能充分 利用雨排空间。 3 ．开采程序。 开采 程序包括初始 拉 沟 位置及推进方向、工作线发展方式等。开采 程序对韧始外排量的大小、内排土场建设速 度、年内排量及内排能否持续进行、排采比 的大小及发展变化方式等都会产生重要的影 响。台理的推进方向 、工作线发展方式 平 行发展或扇形发展、初始拉淘位置等对排 采比有较大的影响。 4 ．开采工艺。嚣天矿开采工艺的 选 择 是 比较复杂的，除 了考虑露天 矿 地质 ， 自然 条件及生产能力等等外 ，还应考虑对内排的 影响。从内排角度来讲，连续工艺，单斗挖 掘机铁道工艺较之单斗挖掘机_汽车 工艺 困难。 5 ．内排土场高度。 内排土场的上 部 标 高可以高出 原 始 地 形，在条件允许的情况 下 ，增加内排土场的排弃高 度 可 增 大内排 土量。 ●I t ■ t} l bE F t ● I 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆