露天开采课程设计

西南科技大学采矿工程课

程设计

说

明

书

课程名称：露天开采课程设计

学生姓名：

学生班级：

学生学号：

指导老师：

目录

第一章：设计任务与要求

第二章：露天开采境界的确定

2.1露天开采境界的主要参数的确定

2.2开采深度的确定

2.3最小底宽

2.4露天矿台阶要素

2.5绘制露天矿底部周界

2.6绘制露天矿开采终了平面

第三章：露天矿主要开采工艺设计

3.1穿孔工作

3.2穿孔设备的选择

3.3穿孔设备数量计算

3.4爆破工作

3.5爆破方法的选择

3.6钻孔形式和布孔方式

3.7爆破参数的确定

3.8装药、填塞、起爆方法

3.9爆破网络设计

3.10一次爆破量的计算

第四章：采装工作

4.1 挖掘机及运输设备的选择

4.2挖掘机数量的确定

第五章：储量计算

第一章：设计任务与要求

一、设计任务与内容

设计题目：江油国大集团乌龙洞石灰石矿开采初步设计

依据所给矿山地质资料、地质地形图及勘探线剖面图，确定露天矿开采的运输方式、设备型号和数量、台阶组成要素、最终边坡角大小，露天矿开采境界，并绘制露天开采终了平面图。

二、已知条件

1、矿床地质勘探线剖面图4、8、

2、6、0、1、3勘探线；

2、矿床设计最低开采深度为670m；

3、设计范围为2、0、1、3勘探线；

4、矿山生产能力为200万吨；

5、n jh=0.2：1 m3/m3；

6、物料（矿石、废石）平均运距为3.5km。

三、设计后应提交的设计文件

1、设计说明书：有目录和正文，要求12页以上。并附中深孔炮孔布置平面图及装药结构图；

2、图纸：手工绘制露天开采终了平面图（1#图纸）。 四、要求与注意事项

1. 设计参数选取要求参照《采矿设计手册》；

2. 图幅要求1#图纸，手工用铅笔或上墨绘图笔绘制图纸；

3. 根据圈定矿体计算圈定矿体储量，根据生产能力计算服务年限；

4. 说明书交A4纸打印稿；

5. 时间要求：3周内完成(2013.9.16－10.11)。

第二章：露天开采境界的确定

露天开采境界主要参数的确定

开采深度的确定

设计任务中已经给出最低开采深度为670m 设计开采范围是2,0,1,3号勘探线 最小底宽

露天矿最小底宽：采用回返式调车时，最小底宽为

)5.0(2min min e b R B c

c ++=

式中：min c R ——汽车最小转弯半径，m ；

c b ——汽车宽度，m ；

e ——汽车距边坡的安全距离，m 。

代入数据，得：

min B m

219.20)14.25.025.8(2==+?+?=m 露天矿台阶要素 台阶高度设计为15m ， 清扫平台宽度为10m ，

安全平台宽为5m，连接平台60m，

选择的汽车是佩尔利尼T20，车宽2.9m，

查表8-24（现代采矿手册）采矿场内运输平台宽度表，选取双线运输平台宽为15m；出入沟坡度为8%，选取台阶坡面角取为70°，最终边坡角定为60°。

绘制露天矿底部周界

依据任务书的要求，地质勘探线2,0,1,3勘探线的剖面图为基础确定底部周界和上部境界的范围。将调整后各地质断面图上露天矿底部宽度投影到平面图上，连接所有点成闭合曲线，并按满足采掘运输条件进行修整，即为露天矿底部周界；

绘制露天矿开采终了平面图

根据设计所确定的出入沟方位(依据图纸情况指定)、参数(包括联络平台参数)、运输设备规格，进行开拓坑道定线。

底部标高为670m，最高一个台阶标高为834m。从底部周界开始，开采深度164m，按设计的边坡组成要素，在图纸上绘制具有各水平台阶坡底线的开采终了平面图。

第三章：露天矿主要开采工艺设计

1穿孔工作

穿孔设备选择

本矿山属石灰石矿山，年产量200万吨，属于小型露天矿，查教材《采掘机械》69页，矿山采用KQ-150型露天潜孔钻机，冲击器为J-150B，该潜孔钻机的特征参数如下

KQ-150潜孔钻机技术特征参数

钻孔直径150-170mm 机重8t

钻具速度21.7，29.2，42.9r/min 孔向60°，75°，90°

最大扭矩2883N.m 爬坡能力14°

孔深17.5m 功率7.5，8.5，13kW

钻杆直径133mm 适用岩种f=6—18 穿孔设备数量计算

(1).该钻机的台班生产能力按以下公式计算：

ηb 6.0vT A =

v='24K D Enk ?απ =min /91.1078.940151514.38

.09001504cm =???????? v —钻机钻进速度，/m i n c

m ； b T —钻机班时间，min

η —钻台班时间利用系数，取0.9；

E —冲击功，J ；取E=150

z n —冲击频率，1min -；取n z =900

k —冲击能利用系数，取0.6～0.8；取k=0.8

D —钻孔直径，15cm ；

α—矿岩的凿碎比功，3

/cm

J ;取a=40?9.8 k '-修正系数3~7.5，取7

f-岩石坚固性系数，石灰石矿取7-11,取9

班台/27.289.060891.016.0=????=A m

钻机工作台数

)

1(e qp Q

N -=

式中Q-设计的矿山规模，t/a

P-钻机台年穿孔效率,m/a, p=A*200*3=16962m/a

q-每米炮孔的爆破量,t/m ,

q=abhr/L=2.69*7.2*6.5*15/12=39.03t/m e-废孔率% 取0.05

代入数据，得：

1789.005.0103.39*16962900000

==-=

）

（N 台 钻机台数

3

K N N =

'

式中：N ——钻机工作台数

K 3——钻机作业率，潜孔钻机为0.45~0.65，取0.5

代入数据，得：

25

.01

==

'N 台 2爆破工作

爆破材料

炸药：采用乳化炸药，其抗水性能强，爆炸威力高。 起爆器材：采用导爆管雷管。 钻孔形式和布孔方式 钻孔形式：选用垂直孔。 布孔方式：多排孔矩形布置。 爆破参数的确定 (1) 炮孔直径D

根据钻孔设备取D=160mm ； (2).垂直孔抵抗线W ①按炮孔直径计算：

W=（20-50）D

式中：W ——底盘抵抗线，m ；

D ——炮孔直径，m

=7.2 m

(2). 孔距a 、排距b 和临近系数m 孔距：

mW a =

式中：m ——炮孔邻近系数，根据教材24页，在0.5—1.4之间，取m =1

m

a 2.72.7*1==

排距：b=

m m a 2.71

2.7== 由于后排孔夹制作用大，b 适当减小，取6.5m (3).钻孔超深L ′：

L ′=(0.13~0.35)W

8.12.725.0=?='L m

(4).充填长度

D L ）（25~201=

2.316.0201=?=L m

(5). 炸药单位消耗量q 和每孔装药量Q

根据此类型矿山的爆破参数，选取炸药的单耗k=0.36 kg/m 3

每孔装药量Q 的确定：

前排孔： Wh ka Q =

1 后排孔：

kabh k Q `

2=

式中：`k ——后排孔药量增加系数，`k =1.1～1.3。

kg Q 94.279152.72.736.01=???= kg Q 99.2771.1155.62.736.02=????=

3一次爆破量

根据载重汽车、台阶高度和矿山的年产量，年生产能力200万t ，剥采比为0.2:1为保证挖掘设备能够正常连续工作，要求工作面每次爆破的矿岩量，至少保证挖掘

设备5~10个昼夜的采装要求。

t

k

2A Q =

式中：

A ——年采年采剥量2400000t/a ； t ——每年工作天数，200天；

k ——采装昼夜数，取7昼夜 ，即一周一爆；

32m 8.31226200

7

69.22400000=?÷=

Q

所以一次爆破方量为331226.8m 。

第四章：采装工作

1 挖掘机及运输设备类型的选择

根据载重汽车、台阶高度和矿山的年产量，年生产能力90万t ，剥采比为0.2:1，所以年运输总量为240万t 。选取R942国产液压单斗挖掘机，R942的性能参数如下。根据中国的斗容与厢容的配比为1：3～1：5,选用型号为黄河JN150型自卸汽车与其配套。黄河JN150载重8t ，最小转弯半径为8.25m ，汽车长为7600mm ，宽为2400mm ，高为2600mm ，最高车速71km/h ，最大爬坡度40%，设该矿运距为3.5km 。

表3-2 R942的性能参数[2]

铲斗容积（m 3

）

理论生产能力（m 3

/h ）

最大挖掘半径（m ） 最大挖掘高度（m ）

2

310 10-11.5 8.7 最大挖掘深度（m ）

行走速度（km/h ） 最大卸载高度（m ）

最大爬坡能力%

6-8

2.6

6.3

80

2挖掘机数量确定

（1）单斗挖掘机的台班生产能力 Q c =

P

H tK T VK η

3600

Q C —年矿废石总量，t ；

V —挖掘机铲斗容积，m 3；

t —挖掘机铲斗循环时间，18-20s ；

K H —挖掘机铲斗满斗系数，0.8； K P —矿岩在铲斗中的松散系数，1.4； T —挖掘机班工作时间，8h ； η—班工作时间利用系数，0.5。 经计算Q c =

4

.1205

.088.023600?????＝822.86 m 3；

（2）单斗挖掘机的台年生产能力

Qa=Qc ×N ×n

式中： Qa —挖掘机的台年生产能力，m 3； N —挖掘机年工作日数，200天； n —日工作班数，3班。 经计算Qa=822.86×200×3＝493716m 3，

根据采剥年矿岩总量，确定挖掘机的年生产能力为49万m 3。 (3)单斗挖掘机的台数

根据矿山所需挖掘机台数公式：

a Q A

N =

式中：

A ——年采剥量，?104m 3/a ； N ——挖掘机台数，台；

a Q ——挖掘机台年效率， 104m 3/a 。

代入数据得:

8.110491069.22404

4

=??÷=N 台，取2台。

（4）.挖机工作台数

K

N N =

'

式中：N ——钻机工作台数 K ——钻机作业率，挖机为0.45~0.65，取0.5。

45

.02

==

'N 台 第五章：储量计算

1储量计算

1．计算公式 资源储量计算公式

γ?=V Q

式中 Q — 资源储量，万t ；

γ — 矿石容重，t/m 3。 2．体积—采用垂直断面法

本矿床呈单斜层状产生，倾角8～15°，较稳定，发育F1～F4四条断层，其中F1和F4对矿体连续性有一定影响，但矿床总体稳定性较好，矿石质量较好且稳定、变化幅度较小。该矿床勘探方法主要为垂直矿床走向勘探，只有C 、F 、G 勘探线为沿走向布置，由于本设计服务年限较小，故在圈定开采境界时G 线基本未使用，F 线使用一部分。根据上述条件，本设计采用垂直断面法计算储量。

(1) 当两相邻对应断面面积之差与大面积之比小于40%时，即

%401

2

1<-S S S 时，采用梯形公式计算体积：L

S S V ?+=)(212

1

(2)当两相邻对应断面面积之差与大面积之比大于40%时，即

%401

2

1>-S S S 时，采用截锥体积：L S S S S V ?++=)(2

1213

1

(3) 当一个断面向一端作楔形时，采用楔形公式计算体积：L S V ?=12

1

(4) 当一个断面向一端作点时，采用锥形公式计算体积：L S V ?=13

1

上述公式中 V — 矿块体积；

S 1 — 剖面图上较大矿块断面面积；

S2 —剖面图上较小矿块断面面积；

L —两矿块之间的距离。

勘探线岩石面积（㎡）矿石面积（㎡）两矿块间距岩石量（m3）矿石量（m3）左端点

0号

1号

2号

3号

右端点

小计：

注意：用垂直投影法计算储量时要加上两端的体积（即一个断面向一端作点）。