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【露天礦山專題】二:干露天礦山,這些基礎知識和開采工藝必須了解

作者:admin 發布日期: 2018-12-07 二維碼分享

天礦山基礎知識

 

露天采礦就是從敞露的采礦場采掘有用礦物。


機械開采:開采堅硬礦巖,以深孔爆破,機械采掘為獲取礦石的主要手段。


人工開采:安委辦【2010】17號文明令禁止。

露天采礦場模擬面貌

1、封閉圈及露天礦山分類


封閉圈:露天采礦場地表的平面閉合曲線。


根據礦床埋藏的地形條件,依據露天開采境界地表封閉圈,可分為山坡露天礦和凹陷露天礦。


山坡露天礦----地表封閉圈以上;


凹陷露天礦----地表封閉圈以下。


山坡露天礦和凹陷露天礦示意圖

A——山坡露天礦,B——凹陷露天礦,1——地表封閉圈標高


2、露天礦山構成三要素


臺階:把礦巖劃分成一定厚度的水平分層,在開采過程中各工作水平在空間上構成了階梯狀。每個階梯稱為臺階,其高度成為臺階高度。

 

臺階坡面:臺階朝向采空區一側的傾斜面。傾斜面與水平面所夾角稱為臺階坡面角。

 

平臺(平盤):臺階的坡底線與坡頂線之間水平面上的空間。坡底線與坡頂線之間的寬度稱為平臺寬度,處在爆破、鏟裝和運輸作業的平臺稱為工作平臺;爆堆邊沿至坡頂線之間的寬度稱為工作平臺高度;用于阻截滑落的巖石的平臺稱為安全(清掃)平臺。




3、露天礦山的開采工藝


露天礦山的開采工藝相對簡單,主要包括穿孔、爆破、采裝運輸、排巖。



接下來,我們就具體講講露天礦山的開采工藝。


一、穿孔工作

穿孔工作是露天礦山開采的首要工序,在整個露天開采過程中,穿孔費用約占其生產總費用的10%-15%。


1

潛孔鉆機

潛孔鉆機鉆孔角度變化范圍大,機械化程度高,減少了輔助作業時間,提高了鉆機的作業率,而且潛孔鉆機機動靈活,設備重量輕,投資費用低,特別是可以通過鉆鑿各種斜孔來控制礦石品位,能消除根底、減少大塊,提高爆破質量。因此,潛孔鉆機目前在國內外中小型礦山廣泛使用,適用于中硬礦巖穿孔。



2

牙輪鉆機

牙輪鉆機是在旋轉鉆機的基礎上發展起來的一種近代新型鉆孔設備,具有穿孔效率高、作業成本低、機械化、自動化程度高等特點,適用于各種硬度的礦巖穿孔作業,目前,已成為世界各國露天礦普遍使用的穿孔設備。



3

鑿巖臺車

鑿巖臺車是隨著采礦工業的發展而出現的一種新型鑿巖作業設備。它是將一臺或幾臺鑿巖機連同自動推進器一起安裝在特制的鉆臂或臺架上,并且有行走機構,使鑿巖機作業實現機械化。




二、爆破工作

爆破工作的目的是破碎堅硬的實體礦巖,為采裝工作提供塊度適宜的挖掘物。在露天開采的總費用中,爆破費約占15%-20%。


爆破質量的好壞,不僅直接影響采裝、運輸、粗碎等設備效率,而且影響礦山總成本。


1

淺孔爆破

淺孔爆破采用的炮孔直徑較小,一般為30-75毫米左右,炮孔深度一般在5米以下,有時可達8米左右,如用鑿巖臺車鉆孔,孔深還可增加。

 

淺孔爆破主要用于生產規模不大的露天礦或采石場、硐石、隧道掘鑿、二次爆碎、新建露天礦山包處理、山坡露天單壁溝運輸通路的形成及其它一些特殊爆破。


2

深孔爆破

深孔爆破就是用鉆孔設備鉆鑿較深的鉆孔,作為礦用炸藥的裝藥空間的爆破方法。露天礦的深孔爆破主要以臺階的生產爆破為主。

 

深孔爆破的鉆孔設備主要應用潛孔鉆和牙輪鉆。其鉆孔可鉆垂直深孔,也可鉆傾斜炮孔。傾斜炮孔的裝藥較均勻,礦巖的爆破質量較好,為采裝工作創造好的條件。

 

為減少地震效應和提高爆破質量,在一定條件下可采取大區微差爆破,炮孔中間隔裝藥或底部空氣間隔裝藥等措施,以便降低爆破成本,取得較好的經濟效益。


3

硐室爆破

硐室爆破是將比較多或大量炸藥,裝在爆破硐室巷道內進行爆破的方法。露天礦僅在基本建設時期和在特定條件下使用,采石場在有條件且在采礦需求量很大時采用。


4

多排孔微差爆破法

近年來,隨著挖掘機斗容量和露天礦生產能力的急劇增加,要求露天礦的正常采掘爆破每次的爆破量也越來越多,為此,國內外的露天開采中廣泛使用多排孔微差爆破、多排孔微差擠壓爆破等大規模的爆破方法。

多排孔微差爆破的優點:

 

一次爆破量大,減少爆破次數和避炮時間,提高采場設備的利用率


改善礦巖破碎質量,其大塊率比單排孔爆破少40%-50%


提高穿孔設備效率約10%-15%,這是由于工作時間利用系數增加和穿孔設備和爆破后充區作業次數減少的緣故


提高采裝、運輸設備效率約10%-15%。


5

多排孔微差擠壓爆破法 

指工作面殘留有爆堆情況下的多排孔微差爆破。碴堆的存在,為擠壓創造了條件,一方面能延長爆破的有效作用時間,改善炸藥能的利用和破碎效果;另一方面,能控制爆堆寬度,避免礦巖飛散。多排孔微差擠壓爆破微差間隔時間比普通微差爆破大30%~50%為宜,我國露天礦常常用50~100ms。

多排孔微差擠壓爆破的優點是:    

 

(1)礦巖破碎效果更好。這主要是由于前面有渣堆阻擋,包括第一排在內的各排鉆孔都可以增大裝藥量,并在渣堆的擠壓下充分破碎;     

 

(2)爆堆更集中。對于采用鐵路運輸的礦山,爆破前可以不拆道,從而提高采裝、運輸設備效率。     

 

多排孔微差擠壓爆破的缺點是:


炸藥消耗量較大; 

 

工作平臺要求更寬,以便容納碴堆; 

 

爆堆高度較大,可能影響挖掘機作業的安全。 



三、臨近邊坡的爆破措施

隨著露天礦向下延深,邊坡穩定問題日益突出。為了保護邊坡,臨近邊坡的爆破要嚴格控制。根據國內外的經驗,主要措施是采用微差爆破、預裂爆破和光面爆破。  


1

采用微差爆破減少震動 

微差爆破的主要作用之一是可以減少爆破的地震效應。為了充分發揮微差爆破的減震作用,關鍵是設法增加爆破的段數和控制微差間隔時間.


2

采用預裂爆破隔離邊坡  

臨近邊坡的預裂爆破,就是沿邊坡界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔,每孔裝入少量炸藥,在采掘帶未爆破之前先行起爆,從而獲得一條有一定寬度并貫穿各鉆孔的裂縫。由于有這條預裂縫將采掘帶和邊坡分離開來,隨后采掘爆破的地震波在裂縫面上將產生較強的反射,使透過它的地震波大為減弱,從而保護了邊坡。


3

采用光面爆破保護邊坡  

臨近邊坡的光面爆破,就是沿邊界線鉆鑿一排較密的平行鉆孔,孔內裝入少量炸藥,在采掘鉆孔爆破之后再進行爆破,從而沿密集鉆孔形成平行的巖壁。光面爆破不同于預裂爆破的地方主要在起爆時間上。光面炮孔的起爆要遲于前幾排采掘鉆孔,通常滯后50~75ms。  

      

除此之外,還有一種措施是,控制最后幾排鉆孔的爆破。臨近邊坡的最后幾排鉆孔的藥量、抵抗線都要減少,稱之為“緩沖爆破”,可以減少鉆孔爆破對邊坡的破壞。



四、采裝與運輸

采裝作業是使用裝載機械將礦巖直接從地下或爆堆中挖掘出來,并裝入運輸機械的車廂內或直接卸到指定的地點。它是露天開采過程的中心環節,其他生產工藝如穿爆、運輸等都是為采裝而服務的。 

 

主要采裝設備:挖掘機、索斗鏟、液壓鏟和輪胎式前裝機。



在露天礦開采過程中,礦山運輸的基本建設投資約占礦山基建總投資額的60%,運輸成本和勞動量分別占礦石總成本和總勞動量的一半以上,由此可見運輸在露天礦開采中的重要地位。

 

露天礦山運輸方式:汽車運輸、鐵路運輸、膠帶運輸、斜坡箕斗提升運輸以及聯合運輸方式,其中自卸汽車運輸最普遍。

 

采裝與運輸密不可分,兩者相互影響、相互制約。目前采裝運輸工藝的發展趨勢主要體現在采運設備的大型化,采裝與運輸環節的一體化與連續化,以及計算機自動化。



五、排巖

排巖是運輸終端的作業,將剝離下的表土和廢石運輸到廢石場進行排棄。

 

排巖工藝:鐵路運輸排巖、公路運輸排巖、膠帶運輸排巖




六、排土場

排土場(廢石場):堆放剝離物的場所,指礦山采礦排棄物集中排放的場所。

 

排土場根據堆置順序可分為:單臺階排土場、覆蓋式多臺階排土場、壓坡腳式多臺階排土場。


排土場根據排土工藝主要分為:公路運輸排土場、鐵路運輸排土場、膠帶運輸排土場和水力運輸排土場。

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