【導讀】開采煤層為2—2上，3—2中，3—2下，其中2—2上和3—2下號煤層為長焰煤。，3—2中為不粘煤。開采保有儲量為萬噸，可采儲量為。本設計包括露天礦合理幫坡角的確定、開采境界的確定、露天礦生產能力、穿孔。爆破、采裝、運輸、排土、總平面布置和復墾。采掘場的最終幫坡角為35°，排土場最終幫坡角為33°。采用公路開拓中的移動?？泳€的開拓方式，拉溝位置設在礦區(qū)西北部，首采區(qū)工作線為“L”型，沿傾向推進。煤、巖的采掘帶寬度均為10m。型自卸卡車運輸，7臺T1—100型推土機排土。mineseam2—2上，3—2中，3—2下aretobeexploit,thecoal2—2上and3—2下arelong

　　

【正文】 優(yōu)于地下開采，此時宜采用露天開采。 對于 3― 2 下 煤層： 3― 2 下 煤層賦存于整個境界內 。 3― 2 下 煤層與 3― 2 中 煤層間距僅為 m，煤層平均厚度為 m。 所以 nj ≤ njh。 綜上所述，各煤層均 滿足境界剝采比不大于經濟合理剝采比，故可以采用露天開采。 根據上述計算得知，露天礦的 上部 境界拐點如下 表 ： 表 露天礦 上部 境界 坐標 點號 X Y A B C D E 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 12 2 3 4 上述拐點圈定的范圍即是露天礦的 上部 境界。 由于露天礦的最終邊坡角為 35176。，根據地質地形圖與最下層煤的地板等高線可知每一點的開采深度，由此確定底部境界 。 所確定的境界 圖如 所示。 圖 張美厚煤礦境界圖 查《采礦手冊》，對于中小型露天礦采用單斗卡車開采工藝，最小底寬約為 20m。此露天礦分為深凹部分和山坡部分，封閉圈以下的開采深度為 18m，山坡部分高度最高為 47m。 露天采場內剝離量與煤 工業(yè) 儲量的 計算 剝離量 的計算 境界內煤層傾角平緩，僅在 3176。以內，構造簡單，煤層層位穩(wěn)定，厚度、煤質及水文地質條件變化小， 所有 塊段 面積計算均由計算機完成，采用 autoCAD20xx 軟件，且各塊面積分別計算后，之和與整個可采區(qū)面積計算后檢驗，誤差率 較 小，計算結果 比較內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 13 準確。 剝離量 估算公式為： Q=S M （ 42） 其中： Q— 剝離 量（單位： m3） ； S— 塊段面積（單位： m2） ； M— 剝離層 平均 厚度（單位： m） ； 根據以上公式計算得 ： 2― 2 上 煤層以上巖層巖量 Q 巖 = 106 16= 107 m3； 2― 2 上 與 3― 2 中 煤層之間巖石巖量 Q 巖 = 106 25=6 107m3； 3― 2 中 與 3― 2 下 煤層之間巖石巖量 Q 巖 = 106 = 106 m3。 所以總的剝離量為： Q=?107 +6?107+?106 =?108 m3。 露天開采境界內 煤 量 計算 煤 的工業(yè)儲量可按公式（ 43）計算： Q=M Sγ K （ 43） 式中 ： Q— 煤的工業(yè)儲量，萬 t； M— 煤層 平均 厚度， m； S— 賦存面積， m2； γ — 煤層容重， t/m3； K— 可信度系數。 則 境界內 各煤層 的工業(yè)儲量 計算如下： 2― 2 上 煤層 ： 106 =894 萬 t 3― 2 中 煤層 ： 106 50%= 萬 t 3― 2 下 煤層 ： 106 50%= 萬 t 煤的損失包括邊坡壓煤，其次是在運輸時的浪費，可以忽略不計。因此主要計算邊坡壓煤量，計算結果如下： 露天礦壓煤量： 2― 2 上 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? ? ? 322 0 8 ?????????? 萬 t 式中 ： a— 煤層頂板距境界的距離； b— 煤層 底 板距境界的距離； 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 14 h— 煤層 平均 厚度； l— 邊坡長度； γ — 煤的容重； 3― 2 中 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? 602 %506 0 2 ?????? 萬 t 3― 2 下 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? %505 7 1 ?????? 萬 t 表 各煤層的工業(yè)儲量 表 煤層編號 工業(yè)儲量（萬噸） 邊坡壓煤量 （萬噸） 2― 2 上 894 32 3― 2 中 60 3― 2 下 合計 2054 在露天開采境界內， 可采儲量 =（工業(yè)儲量 － 邊坡壓煤量） 回采率 。 所以煤的 可采 儲量為： （ ） 98%= 萬 t 計算平均剝采比 平均剝采比指露天開采境界內總的巖石量 VP 與總的煤量 AP 之比。即 ： 55 48PPp ????? m3/ t （ 44） 服務年限 影響露天煤礦設計服務年限的 因素主要包括 ： 資源條件、礦 區(qū)服務年限因素、社會因素、經濟因素、探礦權、采礦權 等 因素。如果服務年限太短，會造成基本建設設施過早報廢，導致礦山總體效益不佳，甚至不能全部收回投資。服務年限 T 可按下式計算： KAQT P?? （ 45） 式中： Q— 露天礦開采境界內的工業(yè)儲量， t； AP— 露天礦原礦生產能力， t/a； 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 15 η — 露天開采的回采率 ， %； K— 煤巖儲量利用系數，一般取 ～ ，張美厚煤礦的地質構造 簡單 ，故選 。 經計算張美厚煤礦的服務年限為：KAQT P??= %98102 0 5 4 44 ??? ?? a 。 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 16 第五章 礦田開拓 露天礦生產工藝的選擇 露天生產工藝是指完成采掘、運輸和排卸這三個環(huán)節(jié)的機械設備和作業(yè)方法的組合。因此，按三大環(huán)節(jié)中使用的設備類型或作業(yè)過程中礦巖流的特征，露天生產工藝可分為以下三大類別： （ 1）間斷開采工藝； （ 2）連續(xù)開采工藝； （ 3）半連續(xù)開 采 工藝。 由于本礦區(qū)內地形比較復雜，經濟及技術水平較落后，綜合考慮各方面因素，決定采用間斷 式生產工藝。 開拓系統(tǒng)方案比較與確定 開拓方法選擇的 主要原則及其影響 因素 選擇開拓方法的主要原則是： 礦山建設速度必須滿足國家要求，保證投產早，達產快；基建投資少， 尤其是初期投資要小。早投產，早達產。 生產經營費低；生產工藝簡單可靠，設備選擇因地制宜；充分利用資源，工程量少，施工方便，不占或少占農田。 初期剝采比小，提高初期生產效益。距離排土場較近，便于建立采場與工業(yè)廣場的運輸聯系。 影響開拓方法選擇的因素主要有 ： ： 即地形、礦床地質、水文地質、氣候等。 礦體埋藏的地質地形條件是 影響開拓方法選擇的主要因素。 ： 即礦山規(guī)模，礦區(qū)開發(fā)程序，露天采場尺寸，生產工藝流程，選用設備的類型、規(guī)格和數量等。 露天礦生產能力的大小，直接影響運輸設備的選型。 ： 即礦山建設投資，資金來源及數量，礦山生產成本及勞動生產率等。 確定技術上可行的開拓方案 開拓方式的初步確定： 露天礦床的開拓方法主要有：鐵路開拓、公路開拓兩種開拓方式。這兩種開拓方式的評價如下： 公路開拓主要適用于各種地形條件的山坡露天礦和礦坑呈各種不規(guī)則形狀，尺寸的內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 17 凹陷露天礦，采礦場可設置多出入溝進行分散 運輸，分散排巖，便于多品級礦石選擇開采，便于改變工作線推進方向，新水平準備速度快，能達到較高的開采強度，經濟運距短，便于采用高、近分散的排土場。 鐵路開拓運營費用低，運輸能力大，運輸設備堅固耐用，運輸工作可靠，受氣候條件影響小，但由于開拓坑線受鐵路的平面曲線半徑大和縱向坡度小的影響，開拓坑線展線長度大，使露天采礦場的附加剝巖量增加，基建工程量大， 基 建時間長，在日常生產中的線路移設和維修工作量大，開拓系統(tǒng)和工作組織較復雜，新水平開拓延伸工程緩慢。且鐵路開拓多為折返式坑線，隨著開采深度的增大，折返次數增加，列車 運行周期增長，運輸效率明顯下降。此外，鐵路運輸還有采掘工作面的空車供應率和采掘機 械 效率低，線路移設工作量大和各采區(qū)的死角處理較復雜，采場和剝離物排棄場移道工作量大等缺點。 對這兩種開拓方案進行技術經濟上的比較如下： 露天礦公路開拓與鐵路開拓比較，具有以下特點：線路坡度大，轉彎多，曲率半徑小，車輛靈活性大。露天礦用汽車駛向工作面裝載點和廢石場卸載點時的速度不 能夠 超過 8～ 10km/h，雨季行車速度下降 23～ 28%。夜班行車速度：重車下降 8～ 10%，空車下降 16～ 17%。張美厚露天煤礦，煤層近水平賦存，坡度能夠滿 足汽車運輸的要求。 鐵路開拓適用于生產規(guī)模大、運距長的露天礦。具有回轉半徑大，初期投資大的缺點。 由于該區(qū)地貌類型屬崗狀丘陵溝壑區(qū)。礦區(qū)內無河流，只有季節(jié)性溝，由東向西流出區(qū)外，平日無水，大雨后山洪瀑發(fā)，流入柳溝，向北注入庫布其沙漠。根據此地形特點結合周圍工業(yè)情況，可初步估算運輸距離為運巖土為 2 km，運煤為 2 km。 通過上述分析，初定采用公路開拓方案。 不采用鐵路開拓方案的理由如下： ，基建工程量大，營建時間長。 大，開拓系統(tǒng)和工作組織較復雜，新水平開拓延伸工程緩慢。 ，隨著開采深度的增大，折返次數增加，列車運行周期增長，運輸效率明顯下降。由于該區(qū)地貌類型屬崗狀丘陵溝壑區(qū)，不易于布線。 確定選用公路開拓的方案：移動坑線具有生產能力大，基建速度快，運距短的優(yōu)點，內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 18 且更適宜汽車運輸，故確定選用公路開拓中的移動坑線開拓方案。 設備選型 設備選擇總的原則是：技術上先進，生產上實用，經濟上合理。滿足建設規(guī)模及生產工藝的要求；滿足高產高效的要求；采運設備之間匹配合理；設備質量可靠、性能成熟、保證生產 的穩(wěn)定性。 穿孔設備選型： 國內露天礦使用的穿孔設備，主要有牙輪鉆機、潛孔鉆機和鋼繩沖擊式鉆機。因鋼繩沖擊式鉆機技術落后，效率低，對礦巖適應性差，操作笨重且成本較高，已逐步淘汰。 牙輪鉆機鉆壓高，鉆機重，設備購置費用高。在炮孔直徑小于 150mm 時，由于牙輪鉆頭軸承尺寸受到炮孔直徑的限制，鉆頭使用壽命較低，每米炮孔鑿巖成本比潛孔鉆機成本高。 潛孔鉆機與牙輪鉆機比較具有機動靈活，設備重量輕 ， 價格低 ， 穿孔角度變化范圍大等優(yōu)點。另外，潛孔鉆機工作時，潛孔沖擊器的活塞直接撞擊在鉆頭上，能量損失少，穿孔速度受孔深影響小 ，因此能穿鑿直徑較大和較深的炮孔。沖擊器潛入孔內工作，噪音較小。潛孔沖擊器排出的廢氣可用來排渣，特別是對于下向炮孔，可節(jié)省動力。由于沖擊力的傳遞不經過鉆桿和聯接套，鉆桿使用壽命長，可達 1～ 萬米。而且潛孔鉆機可用于各種硬度的礦巖，鉆孔直徑一般為 100～ 200mm、孔深 30m 以內。潛孔沖擊器的動力是壓縮空氣，風壓一般為 5～ 7 公斤 /厘米 2，高風壓潛孔鉆機的風壓達到 17～ 公斤 /厘米 2，穿孔速度提高 3～ 5 倍。因為張美厚煤礦礦區(qū)內巖石除鈣質砂巖為堅硬類外，其它巖石多數屬于軟弱類別，極個別為半堅硬類。在軟巖 中 潛 孔鉆具的壽命，沖擊器的壽命達 10000～ 15000 米，鉆頭壽命達 1500～ 20xx 米。再考慮到張美厚煤礦的資金等各方面因素，因此選用潛孔鉆機。 采裝設備選型： 我國露天礦所使用的采裝設備主要有：單斗挖掘機（柴油、液壓、電動三種）。 其中柴油挖掘機主要用于小型礦山和缺少外部電源的場地。但是它 的 動力裝置故障多，維修工作量大，作業(yè)成本較高。在冬季柴油機啟動困難。 液壓挖掘機由于采取多油缸工作來控制鏟取過程，鏟斗可以上下轉動，能更有效的運用動力，在鏟取較困難的情況下，其滿斗系數大于電鏟，但是它的制造工藝比較復雜 ，使用壽命短，現場維修比較困難。 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 19 電鏟是露天礦最廣泛采用的采裝設備，它所具有的許多優(yōu)點是其它采裝設備無法與之相比的。其結構堅固耐用，可靠性程度高，由于采用電動機和可控硅電氣控制，工作效率高。 主要電氣設備位于司機室內操作條件較好。電鏟的重量、牽引力、提升力和推壓力都很大，因此具有很大的挖掘力，適用于各種堅硬的礦巖采裝作業(yè)，具有很好的適應性。設備結構堅固，抗沖擊，耐磨損；操作和維修簡便。工作穩(wěn)定可靠，大修間隔期較長，出勤率高，運營費用低。 綜上所述，采裝設備采用電鏟。 運輸設備選型： 公路開拓汽車運輸，運輸 設備選擇自卸載重汽車，它能適應露天采場的復雜變化，可通過較小的彎道半徑和較陡的坡度，具有很大的靈活性。自卸汽車調度靈活，可縮短挖掘機停歇時間和作業(yè)循環(huán)時間，能充分發(fā)揮挖掘機的生產能力。主要性能的評價指標有比功率和比扭矩、最大動力因數等。選擇運輸設備時要注意既要滿足運輸要求，又要合理分配車鏟比。 輔助設備選型： 輔助設備不僅協調、補充主體設備的不足，并能完成主體設備難以勝任的工作，協調各生產環(huán)節(jié)以保證生產的順利進行。 根據張美厚煤礦的具體 情況并 查《露天礦設備選型配套》 與《中國采礦設備手冊》 ， 主要設備選型如下 ： 穿孔設備：鉆孔直徑為 150mm的潛孔鉆機 采裝設備：鏟斗容積為 2m3 的電鏟 運輸設備：載重量為 15t 的自卸汽車 輔助設備： 表 設備選型 表 設備類型 設備名稱 設備型號 生產廠家 穿孔設備 潛孔鉆機 KQ― 150 宣化 采掘 機械廠 內蒙古科技大 學畢業(yè)設計說明書 20 采裝設備 電鏟 WD― 200A 杭