【導(dǎo)讀】開(kāi)采煤層為2—2上，3—2中，3—2下，其中2—2上和3—2下號(hào)煤層為長(zhǎng)焰煤。，3—2中為不粘煤。開(kāi)采保有儲(chǔ)量為萬(wàn)噸，可采儲(chǔ)量為。本設(shè)計(jì)包括露天礦合理幫坡角的確定、開(kāi)采境界的確定、露天礦生產(chǎn)能力、穿孔。爆破、采裝、運(yùn)輸、排土、總平面布置和復(fù)墾。采掘場(chǎng)的最終幫坡角為35°，排土場(chǎng)最終幫坡角為33°。采用公路開(kāi)拓中的移動(dòng)?？泳€的開(kāi)拓方式，拉溝位置設(shè)在礦區(qū)西北部，首采區(qū)工作線為“L”型，沿傾向推進(jìn)。煤、巖的采掘帶寬度均為10m。型自卸卡車(chē)運(yùn)輸，7臺(tái)T1—100型推土機(jī)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(kāi)采，此時(shí)宜采用露天開(kāi)采。 對(duì)于 3― 2 下 煤層： 3― 2 下 煤層賦存于整個(gè)境界內(nèi) 。 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(jīng)濟(jì)合理剝采比，故可以采用露天開(kāi)采。 根據(jù)上述計(jì)算得知，露天礦的 上部 境界拐點(diǎn)如下 表 ： 表 露天礦 上部 境界 坐標(biāo) 點(diǎn)號(hào) X Y A B C D E 內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 2 3 4 上述拐點(diǎn)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(jù)地質(zhì)地形圖與最下層煤的地板等高線可知每一點(diǎn)的開(kāi)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(cè)》，對(duì)于中小型露天礦采用單斗卡車(chē)開(kāi)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(kāi)采深度為 18m，山坡部分高度最高為 47m。 露天采場(chǎng)內(nèi)剝離量與煤 工業(yè) 儲(chǔ)量的 計(jì)算 剝離量 的計(jì)算 境界內(nèi)煤層傾角平緩，僅在 3176。以內(nèi)，構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層層位穩(wěn)定，厚度、煤質(zhì)及水文地質(zhì)條件變化小， 所有 塊段 面積計(jì)算均由計(jì)算機(jī)完成，采用 autoCAD20xx 軟件，且各塊面積分別計(jì)算后，之和與整個(gè)可采區(qū)面積計(jì)算后檢驗(yàn)，誤差率 較 小，計(jì)算結(jié)果 比較內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 準(zhǔn)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(jù)以上公式計(jì)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(kāi)采境界內(nèi) 煤 量 計(jì)算 煤 的工業(yè)儲(chǔ)量可按公式（ 43）計(jì)算： Q=M Sγ K （ 43） 式中 ： Q— 煤的工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn) 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(shù)。 則 境界內(nèi) 各煤層 的工業(yè)儲(chǔ)量 計(jì)算如下： 2― 2 上 煤層 ： 106 =894 萬(wàn) t 3― 2 中 煤層 ： 106 50%= 萬(wàn) t 3― 2 下 煤層 ： 106 50%= 萬(wàn) t 煤的損失包括邊坡壓煤，其次是在運(yùn)輸時(shí)的浪費(fèi)，可以忽略不計(jì)。因此主要計(jì)算邊坡壓煤量，計(jì)算結(jié)果如下： 露天礦壓煤量： 2― 2 上 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? ? ? 322 0 8 ?????????? 萬(wàn) 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(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 h— 煤層 平均 厚度； l— 邊坡長(zhǎng)度； γ — 煤的容重； 3― 2 中 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? 602 %506 0 2 ?????? 萬(wàn) t 3― 2 下 煤層壓煤量 ： Q 壓煤 =? ? %505 7 1 ?????? 萬(wàn) t 表 各煤層的工業(yè)儲(chǔ)量 表 煤層編號(hào) 工業(yè)儲(chǔ)量（萬(wàn)噸） 邊坡壓煤量 （萬(wàn)噸） 2― 2 上 894 32 3― 2 中 60 3― 2 下 合計(jì) 2054 在露天開(kāi)采境界內(nèi)， 可采儲(chǔ)量 =（工業(yè)儲(chǔ)量 － 邊坡壓煤量） 回采率 。 所以煤的 可采 儲(chǔ)量為： （ ） 98%= 萬(wàn) t 計(jì)算平均剝采比 平均剝采比指露天開(kāi)采境界內(nèi)總的巖石量 VP 與總的煤量 AP 之比。即 ： 55 48PPp ????? m3/ t （ 44） 服務(wù)年限 影響露天煤礦設(shè)計(jì)服務(wù)年限的 因素主要包括 ： 資源條件、礦 區(qū)服務(wù)年限因素、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)因素、探礦權(quán)、采礦權(quán) 等 因素。如果服務(wù)年限太短，會(huì)造成基本建設(shè)設(shè)施過(guò)早報(bào)廢，導(dǎo)致礦山總體效益不佳，甚至不能全部收回投資。服務(wù)年限 T 可按下式計(jì)算： KAQT P?? （ 45） 式中： Q— 露天礦開(kāi)采境界內(nèi)的工業(yè)儲(chǔ)量， t； AP— 露天礦原礦生產(chǎn)能力， t/a； 內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 η — 露天開(kāi)采的回采率 ， %； K— 煤巖儲(chǔ)量利用系數(shù)，一般取 ～ ，張美厚煤礦的地質(zhì)構(gòu)造 簡(jiǎn)單 ，故選 。 經(jīng)計(jì)算張美厚煤礦的服務(wù)年限為：KAQT P??= %98102 0 5 4 44 ??? ?? a 。 內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 第五章 礦田開(kāi)拓 露天礦生產(chǎn)工藝的選擇 露天生產(chǎn)工藝是指完成采掘、運(yùn)輸和排卸這三個(gè)環(huán)節(jié)的機(jī)械設(shè)備和作業(yè)方法的組合。因此，按三大環(huán)節(jié)中使用的設(shè)備類(lèi)型或作業(yè)過(guò)程中礦巖流的特征，露天生產(chǎn)工藝可分為以下三大類(lèi)別： （ 1）間斷開(kāi)采工藝； （ 2）連續(xù)開(kāi)采工藝； （ 3）半連續(xù)開(kāi) 采 工藝。 由于本礦區(qū)內(nèi)地形比較復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)及技術(shù)水平較落后，綜合考慮各方面因素，決定采用間斷 式生產(chǎn)工藝。 開(kāi)拓系統(tǒng)方案比較與確定 開(kāi)拓方法選擇的 主要原則及其影響 因素 選擇開(kāi)拓方法的主要原則是： 礦山建設(shè)速度必須滿足國(guó)家要求，保證投產(chǎn)早，達(dá)產(chǎn)快；基建投資少， 尤其是初期投資要小。早投產(chǎn)，早達(dá)產(chǎn)。 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)低；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單可靠，設(shè)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(nóng)田。 初期剝采比小，提高初期生產(chǎn)效益。距離排土場(chǎng)較近，便于建立采場(chǎng)與工業(yè)廣場(chǎng)的運(yùn)輸聯(lián)系。 影響開(kāi)拓方法選擇的因素主要有 ： ： 即地形、礦床地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣候等。 礦體埋藏的地質(zhì)地形條件是 影響開(kāi)拓方法選擇的主要因素。 ： 即礦山規(guī)模，礦區(qū)開(kāi)發(fā)程序，露天采場(chǎng)尺寸，生產(chǎn)工藝流程，選用設(shè)備的類(lèi)型、規(guī)格和數(shù)量等。 露天礦生產(chǎn)能力的大小，直接影響運(yùn)輸設(shè)備的選型。 ： 即礦山建設(shè)投資，資金來(lái)源及數(shù)量，礦山生產(chǎn)成本及勞動(dòng)生產(chǎn)率等。 確定技術(shù)上可行的開(kāi)拓方案 開(kāi)拓方式的初步確定： 露天礦床的開(kāi)拓方法主要有：鐵路開(kāi)拓、公路開(kāi)拓兩種開(kāi)拓方式。這兩種開(kāi)拓方式的評(píng)價(jià)如下： 公路開(kāi)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(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 凹陷露天礦，采礦場(chǎng)可設(shè)置多出入溝進(jìn)行分散 運(yùn)輸，分散排巖，便于多品級(jí)礦石選擇開(kāi)采，便于改變工作線推進(jìn)方向，新水平準(zhǔn)備速度快，能達(dá)到較高的開(kāi)采強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距短，便于采用高、近分散的排土場(chǎng)。 鐵路開(kāi)拓運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低，運(yùn)輸能力大，運(yùn)輸設(shè)備堅(jiān)固耐用，運(yùn)輸工作可靠，受氣候條件影響小，但由于開(kāi)拓坑線受鐵路的平面曲線半徑大和縱向坡度小的影響，開(kāi)拓坑線展線長(zhǎng)度大，使露天采礦場(chǎng)的附加剝巖量增加，基建工程量大， 基 建時(shí)間長(zhǎng)，在日常生產(chǎn)中的線路移設(shè)和維修工作量大，開(kāi)拓系統(tǒng)和工作組織較復(fù)雜，新水平開(kāi)拓延伸工程緩慢。且鐵路開(kāi)拓多為折返式坑線，隨著開(kāi)采深度的增大，折返次數(shù)增加，列車(chē) 運(yùn)行周期增長(zhǎng)，運(yùn)輸效率明顯下降。此外，鐵路運(yùn)輸還有采掘工作面的空車(chē)供應(yīng)率和采掘機(jī) 械 效率低，線路移設(shè)工作量大和各采區(qū)的死角處理較復(fù)雜，采場(chǎng)和剝離物排棄場(chǎng)移道工作量大等缺點(diǎn)。 對(duì)這兩種開(kāi)拓方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的比較如下： 露天礦公路開(kāi)拓與鐵路開(kāi)拓比較，具有以下特點(diǎn)：線路坡度大，轉(zhuǎn)彎多，曲率半徑小，車(chē)輛靈活性大。露天礦用汽車(chē)駛向工作面裝載點(diǎn)和廢石場(chǎng)卸載點(diǎn)時(shí)的速度不 能夠 超過(guò) 8～ 10km/h，雨季行車(chē)速度下降 23～ 28%。夜班行車(chē)速度：重車(chē)下降 8～ 10%，空車(chē)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(chē)運(yùn)輸?shù)囊蟆? 鐵路開(kāi)拓適用于生產(chǎn)規(guī)模大、運(yùn)距長(zhǎng)的露天礦。具有回轉(zhuǎn)半徑大，初期投資大的缺點(diǎn)。 由于該區(qū)地貌類(lèi)型屬崗狀丘陵溝壑區(qū)。礦區(qū)內(nèi)無(wú)河流，只有季節(jié)性溝，由東向西流出區(qū)外，平日無(wú)水，大雨后山洪瀑發(fā)，流入柳溝，向北注入庫(kù)布其沙漠。根據(jù)此地形特點(diǎn)結(jié)合周?chē)I(yè)情況，可初步估算運(yùn)輸距離為運(yùn)巖土為 2 km，運(yùn)煤為 2 km。 通過(guò)上述分析，初定采用公路開(kāi)拓方案。 不采用鐵路開(kāi)拓方案的理由如下： ，基建工程量大，營(yíng)建時(shí)間長(zhǎng)。 大，開(kāi)拓系統(tǒng)和工作組織較復(fù)雜，新水平開(kāi)拓延伸工程緩慢。 ，隨著開(kāi)采深度的增大，折返次數(shù)增加，列車(chē)運(yùn)行周期增長(zhǎng)，運(yùn)輸效率明顯下降。由于該區(qū)地貌類(lèi)型屬崗狀丘陵溝壑區(qū)，不易于布線。 確定選用公路開(kāi)拓的方案：移動(dòng)坑線具有生產(chǎn)能力大，基建速度快，運(yùn)距短的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 且更適宜汽車(chē)運(yùn)輸，故確定選用公路開(kāi)拓中的移動(dòng)坑線開(kāi)拓方案。 設(shè)備選型 設(shè)備選擇總的原則是：技術(shù)上先進(jìn)，生產(chǎn)上實(shí)用，經(jīng)濟(jì)上合理。滿足建設(shè)規(guī)模及生產(chǎn)工藝的要求；滿足高產(chǎn)高效的要求；采運(yùn)設(shè)備之間匹配合理；設(shè)備質(zhì)量可靠、性能成熟、保證生產(chǎn) 的穩(wěn)定性。 穿孔設(shè)備選型： 國(guó)內(nèi)露天礦使用的穿孔設(shè)備，主要有牙輪鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)和鋼繩沖擊式鉆機(jī)。因鋼繩沖擊式鉆機(jī)技術(shù)落后，效率低，對(duì)礦巖適應(yīng)性差，操作笨重且成本較高，已逐步淘汰。 牙輪鉆機(jī)鉆壓高，鉆機(jī)重，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用高。在炮孔直徑小于 150mm 時(shí)，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(jī)成本高。 潛孔鉆機(jī)與牙輪鉆機(jī)比較具有機(jī)動(dòng)靈活，設(shè)備重量輕 ， 價(jià)格低 ， 穿孔角度變化范圍大等優(yōu)點(diǎn)。另外，潛孔鉆機(jī)工作時(shí)，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(nèi)工作，噪音較小。潛孔沖擊器排出的廢氣可用來(lái)排渣，特別是對(duì)于下向炮孔，可節(jié)省動(dòng)力。由于沖擊力的傳遞不經(jīng)過(guò)鉆桿和聯(lián)接套，鉆桿使用壽命長(zhǎng)，可達(dá) 1～ 萬(wàn)米。而且潛孔鉆機(jī)可用于各種硬度的礦巖，鉆孔直徑一般為 100～ 200mm、孔深 30m 以內(nèi)。潛孔沖擊器的動(dòng)力是壓縮空氣，風(fēng)壓一般為 5～ 7 公斤 /厘米 2，高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)的風(fēng)壓達(dá)到 17～ 公斤 /厘米 2，穿孔速度提高 3～ 5 倍。因?yàn)閺埫篮衩旱V礦區(qū)內(nèi)巖石除鈣質(zhì)砂巖為堅(jiān)硬類(lèi)外，其它巖石多數(shù)屬于軟弱類(lèi)別，極個(gè)別為半堅(jiān)硬類(lèi)。在軟巖 中 潛 孔鉆具的壽命，沖擊器的壽命達(dá) 10000～ 15000 米，鉆頭壽命達(dá) 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(jī)。 采裝設(shè)備選型： 我國(guó)露天礦所使用的采裝設(shè)備主要有：?jiǎn)味吠诰驒C(jī)（柴油、液壓、電動(dòng)三種）。 其中柴油挖掘機(jī)主要用于小型礦山和缺少外部電源的場(chǎng)地。但是它 的 動(dòng)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(jī)啟動(dòng)困難。 液壓挖掘機(jī)由于采取多油缸工作來(lái)控制鏟取過(guò)程，鏟斗可以上下轉(zhuǎn)動(dòng)，能更有效的運(yùn)用動(dòng)力，在鏟取較困難的情況下，其滿斗系數(shù)大于電鏟，但是它的制造工藝比較復(fù)雜 ，使用壽命短，現(xiàn)場(chǎng)維修比較困難。 內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 電鏟是露天礦最廣泛采用的采裝設(shè)備，它所具有的許多優(yōu)點(diǎn)是其它采裝設(shè)備無(wú)法與之相比的。其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，可靠性程度高，由于采用電動(dòng)機(jī)和可控硅電氣控制，工作效率高。 主要電氣設(shè)備位于司機(jī)室內(nèi)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(jiān)硬的礦巖采裝作業(yè)，具有很好的適應(yīng)性。設(shè)備結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗沖擊，耐磨損；操作和維修簡(jiǎn)便。工作穩(wěn)定可靠，大修間隔期較長(zhǎng)，出勤率高，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低。 綜上所述，采裝設(shè)備采用電鏟。 運(yùn)輸設(shè)備選型： 公路開(kāi)拓汽車(chē)運(yùn)輸，運(yùn)輸 設(shè)備選擇自卸載重汽車(chē)，它能適應(yīng)露天采場(chǎng)的復(fù)雜變化，可通過(guò)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(chē)調(diào)度靈活，可縮短挖掘機(jī)停歇時(shí)間和作業(yè)循環(huán)時(shí)間，能充分發(fā)揮挖掘機(jī)的生產(chǎn)能力。主要性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)有比功率和比扭矩、最大動(dòng)力因數(shù)等。選擇運(yùn)輸設(shè)備時(shí)要注意既要滿足運(yùn)輸要求，又要合理分配車(chē)鏟比。 輔助設(shè)備選型： 輔助設(shè)備不僅協(xié)調(diào)、補(bǔ)充主體設(shè)備的不足，并能完成主體設(shè)備難以勝任的工作，協(xié)調(diào)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。 根據(jù)張美厚煤礦的具體 情況并 查《露天礦設(shè)備選型配套》 與《中國(guó)采礦設(shè)備手冊(cè)》 ， 主要設(shè)備選型如下 ： 穿孔設(shè)備：鉆孔直徑為 150mm的潛孔鉆機(jī) 采裝設(shè)備：鏟斗容積為 2m3 的電鏟 運(yùn)輸設(shè)備：載重量為 15t 的自卸汽車(chē) 輔助設(shè)備： 表 設(shè)備選型 表 設(shè)備類(lèi)型 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 生產(chǎn)廠家 穿孔設(shè)備 潛孔鉆機(jī) KQ― 150 宣化 采掘 機(jī)械廠 內(nèi)蒙古科技大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 采裝設(shè)備 電鏟 WD― 200A 杭