露天和地下开采的先进工艺技术.pdf

辛 1 ’ 露 天 彩／ F 钬 ， { 露天和地下开采的先进王苹技术 多4 4 {德 近 1 O 年来， 乌拉 尔地 区黑色金属 矿床 的 开 采深度在不断 加 大 。现 在该 地区 露天 铁 矿 、石 棉矿、铬 矿的设计深度 已 分别 迭2 2 0 ～ 4 3 O 米 、4 0 0 6 3 0 米 和3 0 0 米}地下 铁矿的 开采深度 巳达 7 0 0 ～8 O 0 米}现 已编制 了1 2 0 0 1 4 0 0 米 深水平的开拓设计 。提高露 天矿深 水平 开采效 率 的决定 性因素，是在对 比各种 运 输方式 、分 析技术经济指标后选择最 优的 工 艺方案 。 大量 汽车和柴 油架 线汽 车遣 输 的 应用 国立 乌拉 尔铁锰铬 荧石 采矿企业设计院 在选择最 优采矿工 艺方案 时， 优先考 虑汽车 铁路联谯运输和i o 9 l 5 4 吨汽车运输。 顿靳克采 选公 司 各露 天矿 巳掌握 美制 M1 1 2 0 和R l 7 O 型自卸汽车的运输工艺 两者 载重 量分别为1 O 9 和 1 5 4 吨。 在试 用期 间为 确保 汽车安 全高 效运行采取 了以下措施 加 宽了汽车 道， 研究了加 固路面层 的筑路工 艺 和设 计及 修建了重型汽车 的维 修车 库。 在 均运张为2 公 里的条件下， R- 1 7 o 型 自卸 汽车在册 台敦的 1吨载重 量的 年生产效 吖9 2 | 率为 1 ． 5 万吨，而使用4 0 吨B e t A 3 5 4 8 型 自 卸 j 气车 时只 有6 0 0 0 吨。每 吨公 里的运输成本 降低 到7 戈 比 Ee ． A3- 5 4 8 型车为1 4 戈 比 。 1 9 8 5 年完成 了索 科洛夫一 萨 尔拜 矿 业生 产 联合公 司库尔 容库利斯克 露天 矿 柴 油一 架 线运输工 业试验 区段的工 程设计。该区段的 设计 目的是试验车辆 的 工 作 性能 和确 定用 B e ． A3 7 5 1 9 型 自卸汽车 底盘 制造 的1 1 0 吨 柴油 架线样车 以及 架线设备和供电系统的工 怍 参数 。 由于 以下 原 因该矿 采用柴 油 一 架 线 汽车运输方式取得了良好的经济效益柴油 架线汽车的生产能力高，可减少车辆台数， 精减 部分 操作维修人员，可减少柴油 消耗量 迭3 O ％，在提高发动机的变速装置使用期的 条件下，可提高汽车运输的可靠性I可改善 劳动卫生 条件，降低露天矿大气污 染。 架线 段总长2 ． 2 公里 ，其中1 ． 3 公里为地 表水平线路，O ． 8 公 里为7 的坡道 。 1 9 8 7 年苏 联黑色冶垒部矿 山科 学研 究所 会 同索科洛夫嘈目 尔拜矿 业生产联 合公 司在 该矿试验 区段 试验了柴油架线 汽车运输 ，试 家铀生产量的估计数字， 包括 中国和苏 联， 数据很不可靠，但 资料仍 然有 用。 展望 如 丧5 所示 ，核化学 和冶 金预 测1 口 9 1 年市 场经济国家 铀生 产 量 将 继续 滑 坡，不过，其速度较1 9 8 9 1 9 9 0 年更馒。预 计 生产在1 9 9 0 年下 降l 6 ， 同时预计1 9 9 1 年 再 继续下 降。 1 9 9 1 年铀生产 继续 滑坡 。现 货交易价 格 低，它影 响平 均的和长期的 贸易价格， 巳导 致副产品厂家 倒闭 或增加每年的库存 量。 、1 9 9 2 年国际铀生产 能力 将会提高 。1 9 9 2 年以后， 市场 经济 国家铀交易量将超过供 应 4 量。据估 计，1 9 9 1年 铀需 要 量短 缺约4 8 0 0 吨，而寓 由生产量达到3 4 0 0 吨。该空额 必须 从库 存加以3 1、 充。1 9 9 2 年差额将 由副产 品生 产来弥补。 1 9 9 7 年，市 场经 济 国家 由于公 用事业 现 有合同结束而不能满足要术的差额将增大 。 自由生产将稍有增长，从市场经济国家以外 的库存来填补，或者开发新生产基地 Me t a l s ＆ M i n e r M s A n au a l Re vi e w-- 1 9 9 1 } ． 1 3 2 ～ 1 3 4 夏增益杨峥蝾 维普资讯 验 结果证宴基本设计方案是 正确的，并揭示 了这种新 型运输方式 旧攮术 优越性。试验数 据可作为苏 联国内露天矿工业 应用柴油架线 汽章运输的设计基础。 ’ J ． 圈1 南■无矿边界矿■的开摄最鲮录■里 一 { 一矿石提升井 2 一通风机； g 一通风副 井} 4 一 回填物 ， ， 。 矿藤■矢开 采菪袋 翟矿石柏 画莱_ 一顿 斯党呆选公司南基姆被 赛格矿床1 9 3 e 年 开始 用露 天法开采 。现 在大 部分露天矿 已经 莱完。 只有3 座露天矿在开采，但 其采 矿量 也鞋逐渐减少。由于采 矿地 质条 件十 分复 杂 转入地下开采有很多困难，建井速度缓 慢，形 戎不 了生产 能力。 现在 该矿行将采完， 在2 0 0 米已报废的南 边帮下部尚有残留矿石。该院研究7用露天 耜 地 怯 开采 这部分残留矿石 的方案 。 用露 天法开采肘，露天矿南帮要 自上耐下相继 帮。 削帮量高 达5 7 0 0 万立方米 ，平均 射采比 嵩遮2 I 米 ／ 吨。露天矿年产矿石4 O 万吨，剥 离 。 万立方米；开采深度迭2 9 5 米， 服务年 限t 3 年。用地下法开采时，矿井韵年照矿生 产 能力 为0 O 万吨。服务年 限也是 1 3 年。‘ 。 共研究 了三种方案1 用两条侧_真 竖并 开拓，一条布置在露天矿东帮移动带以外， -男0 布置在露天矿坑底r 2 将两条竖井布 置在榫为工业广场的露天矿坑底；3 荆用熏 载运输坡道 6 。 由一台柴油设备运输和在露 天矿 迪帮土布置通风井 绝对标高 _3 3 0 、术 。 根据技术经济指耪； f 分析结果，建议采 用地下开采方案 图1 。 在这种情 况下 ，建 井期最短，只 有3 ． 6 年，矿 山基术投 资为5 7 0 万卢布 。南露天 铬矿边界矿量 的露天和 地下 开采的技术经济 指标 如下 开 采隽圣 地 下法 锌天 法 原 矿开 采 盈 ， j t ／ a 3 0,1 0 甄矿 二 氧化 铬 古 ， 4 3 4 7 ． 2 商品产品 的生产费用， 万 Ru b 9 8 8‘ 2 7 9 2 商品产品成木，万卢布 2 4 5 3 3 8 5 2 基本投资，万卢布 2 8 1 9 9 7 4 8 原矿 折 算成 1 吨二 氧化 铬的成 本，卢 布 9 2 2 0 9 ． 7 盈利，万卢布 i 4 5 4 I O O 基 本投 资 回收 期 ，a ’ 1 ． 9 9 ． 2 t ‘ 铁路运输用于采蒜酊D 米的一 天 矿 卡奇 卡纳尔采选 公司 现在有盎、 西，北三座 露天 铁矿， 其 中最大 的是主露天矿。 该矿 于 捞萌翠_授 l鞍翳橱遗界彝 袖曲蜂开采深 度为l 2 0 米； 碧考虑到山坡静 ’ 采深 已达 3 1 5 米。初期确定的露 天矿边_界 按封 j葡．边 界许深睦要达l 8 0 采 。 考|虑蓟l繇矿缣度和储 量的增加，主露天矿的荫都 l樽 鳓2 o O 米。 在这种情况节南矿体 和中 间矿 体将投 产开 采。 I - - ， 根据露荧矿的跋造设、计，拽定要采l佣以 下接术措懿 。 潦韶水平用龟冀化 铁路运输， 采用En l 0 和EY I 一 2 0 露型牵 引机 组，铁路鹱 度控制到3 5 ～种‰ ‘ 掘沟和下部水平采准用 汽幸运输， 。 用更呋 荦 譬i 髓 Ⅱ． 2 5 6 ． 5 5 型 牙轮 钻帆 、3Kr 1 0 耜3 砬r l 5 型 挖掘 机、 。 E e a A3 7 5 1 9 蜜 『 舒 j 车口 取 代 现 有的 采矿运输设备， 重新啊甩把 、 话 蒲 临时非 工作边帮， 健典高度达t 7 5 米， 。 并。使年 下罘 速度迭鳓4 沭 南部 发1 o 米 北都， ， 挚谇 年更新年生产 能【力 为6 万吨矿 石的 麓套设 5 维普资讯 备 }利 用瑶 直和 斜 炮孔 修整臼债 }在最终 边界上用3 O 、术高的 双台阶开 采，用单排倾斜 孔爆 破机 在弛头工 作面用汽车运 输矿岩 主露天 矿在采 完之前 分几个阶段进行开 拓 为 了开 拓主露天 矿的下部水平， 已将 铁 路运输 下延到 一I 4 0 米 水平，印 铁路 运输深 度 巳达3 7 0 米。下面列出 了卡奇 卡 纳尔 采选 公司主露天铁 矿的主要 技术经济指标。 至 1 9 9 0 年 1 月 1 日 BC1 Cj 缎储 量 ， 亿t 1 7 ． 1 1 2 2 1 9 9 5 年矿山的计算生产能力 矿石 ，百万 t 剥 离废石 ，百 万m 3 露 天矿 上 部长度 ，m 露天矿 上 部宽度 ，m 最终边坡角，。 露天矿沿封闭边界的深度 ，m 露天矿职工人数 ，人 年人均劳动生产率．t 原矿 原矿开采成本，卢布， t 剽离成本，卢布／ m， 膏■地墨的■云开鬻和燕续簟麓●强■ 开采优质晦青年石棉矿翩 f 发展 贝加尔 ol i t l , 干线区的经济具有 重要 意 义． 该矿 床拉于誊西奠站以 南2 O 公 里，山 地謦 岖不 平，绝对标． 商1 3 种～1 9 8 6 爿 e 。属大 陆性 气 候， 冬季最低气温一5 a ℃ 夏季高选 3 F ℃， 有雪崩的 和地震危险。石 棉矿体为椭 圆形。 矿体最太面积为5 4 5 x 7 e O 米，怔于1 1 7 0 米水 平。工盐矿物罩 巨 地表以 下 最大 埋藏深 度为 6 3 5 洙 。 在 设计 中考虑到 了露天矿开 采园雪崩 、 强石漉以及9 缓以上地震威胁所造 成的 复 杂 请况 。运常在路堑 申布置进 车线通迭 备工作 水平 规定 先用抛掷爆破 ， 再 蜃 皿31 4 1 型 推土帆 清除 岩渣的 方式 切 割 半 壁 堑 沟修 筑汽车道。掘进半壁堑沟对用 T C - 1 5 O 型钻 机 穿孔，而在 掘进辅助工艺路氰 时财用HI t - 5 O B 型手 持武凿岩机凿岩 和 Ⅱ3- 2 F登推 土 6 机 清除 岩碴。拒 l 7 l 0 米和1 5 6 0 米标高 水平形 成了防雪崩的集中平台，用以容纳爆破抛掷 的和挂士机推出的岩碴 图2 。 在l 5 明米 标高 以上形 成两个采 区， 每5 个 3 O 米 台 阶形 成一 个采 区l而在 该标高 以下则 每 5 4“ 1 5 米 台阶 形 成一 个采 区。在矿床的深部 用8 ‰的 控制 坡度 螺旋 进车 道开 拓 采用有 运输 采矿法开 采，外部排土，推土 机作 业， 矿内 汽车运 输，用漓槽溜放 废石 和矿石。 考虑 主要 剥离量是在露天矿顶 上部， 所 以采用 了国立乌拉尔 铁锰 铬萤石采矿企业 设计院设计的新 采矿 方法 苏联 专 J 9 2 9 8 7 0 号。根据这种采矿方法的要求，在1 7 1 0 和 1 5 6 0 米水平掘进了深1 5 米、底宽3 O 米的防雪 崩堑沟。在1 5 6 0 米标高以上露天矿作业区切 割3 O 米高的台阶，留2 0 、米宽的平台，坡面角 达6 O 。在1 9 6 0 和l 7 1 0 米标高各形 成一 个具 有集中平台的采区，每个采区由5 个 台 阶组 成，沿采区作业线长度划分 为3 个区 段。每 个区段相 应地配备钻机和挖掘 机作 业，主要 用4 CB山 - 2 0 4 O 型 钻机 穿孔 和 KF- 8 y型 挖掘机装载 。 备采区 自下而 上依次爆破。将岩石 爆 到 集率水平 的踌譬 崩堑沟 中。 上部 水平剩余 的 岩石依次用推土机 推到下部水 平 在集 中承 平 ， 用 9 Kr一 8 型 挖 掘 机 将 岩 石 装 入 S e A3 7 5 0 9 型z 5吨 自卸汽车， 运往外 部汽 车一 推 土机 排土场。 在l 5 6 0 米标高 以下各水平 用穿孔 爆破接 开采，白骱高 l 5 米，工作平台宽 垂 0 米r用 , ．- 2 5 0 5 型挖掘机 给2 暑 吨的 自卸 汽车 装车 。随 着 作业线 的推进和1 4 1 0 米 水平从矿带 内饷 出 露 形成新豹采医。在开采矿床 的山上部分 时，也科用两条矿石溜槽和三条岩石溉糖， 在溜槽下 部 给 Be A3 - 7 5 O 9型 自 卸 l汽 车装 车， 魔石运往 排 场，矿石运 往移 动武 破碎 转载站 肌破碎转 载站 用一 条长3 5 米 ．带 宽I 6 0 O 毫米的带式运输机将矿石转载给连续集转糟 的∞ 。。哪卅 ， 邮 埔 ； ； 蛐鲫轴∞盯 维普资讯 ， ，芬 1 ， 彳 寸 弋 7 一 静 水 矿 的 槐 械 化 开 拓 美国象大拿州静水矿是一崖开采铱，铝 的矿 山，为 促进矿 山生产， 需要延 { 申 下 盘开 拓平巷。该矿1 O 年规划 要求 掘进 巷道 总长 4 8 3 0 0 米 。 为确保矿山生产计划的实落，需要采用 快速掘进 法。 该矿 选用4 ． 1 米 直径 的罗 宾斯 巷道掘进机掘进下盘平巷，用罗 建斯瑶 B M一 6 S P 型天井钻机钻进天井。 矿山于1 9 8 8 年9 月投产，矿主 按屎 提 交 的铂和l钯的可采品位和储量规划开采 几年 来的开拓和生产实践表明，可以提高产量， 静水矿采用下盘平巷开拓系统。决定购 买一 台用过的掘进机，以减少风险。 静水矿采用自 掘进机为罗宾斯1 邸一l 9 2 型，掘进直径4 ． 1 米。该 掘进 机使用前谶行 过 全面维 修。迄 今，已 掘进 了三 条巷 道 t 弓 。／ 王夫健 交关 6 0 ∞ 东水平，掘进总长 1 1 5 6拳，5 7 0 0西水 平．掘进总长1 4 6 2 米5 9 0 0 西水平，摄瓣l蕊 长3 4 4 3 米 然后，将 谈掘进机运_5 6 9 0 西水 平，掘进第4 条巷道。 用隧疆掘进机掘进5 9 0 0 西水平巷遘格予 1 9 8 9 年8 月1 6 日， 1 9 9 0 孥5月3 1日全部 完 工。在此期间， 实际 开 工1 3 6天，总 进 尺 3 4 4 3 米，平均 日进尺2 5 ． 3 米 。 掘进时，曾发生过 几次 中断 或馒 遭推 进西开凿天井而停机，为安垒起见暂停开 挖，由于遇到极坚硬的岩层而糠速推进’由 于遏嘲软弱的蚀变岩层而慢速橱进。 计划速度与实际进_尺是有蓑掰的．计剿 进靡并来考虑上述固素的影响。 静水矿采用巷道掘进 机掘 进平 替取得 了 最 好 的 效 果，但 是 也 遇弱一些阍漂。 运 田2 青年石尊矿的开拓慕壤幂■啊 l 一5 个3 O 米台阶形成的 采区{ 2 一在 集 中水平的 防雪崩堑沟； 3 一露天矿 设计 边 界； 4 一 矿体l 5 一 岩石和r石溜槽 { 6 一移动式破碎转载站 ； ～连续 式 集装 箱运 输 系统 ； 8 一 汽车一 推土 机 排土 场 { 9 一 选 矿 。这种r I KC 系统乃是一种特制的扳捷窜 曲运输机，可运输最大块度 达3 0 O 毫米 的坚磋矿石 ．承载机构为横断面 呈U形 的直径0 ． 6 米 、长0 ． 5 米的箱件，各金属 箱件之间有橡胶整顿。全系统由装载机 构、线路部分、集装箱件、电磁摩擦牵 g I 传动装置，供电系统、电气设备、信 号和通讯装置、变电站和调度台组成 线路部分由上承载段和下窆载段构成． 整个n】K J c 运 输系 统由 两 个 分 系 统组 成；从移动式破碎转载系统鳓转载沾昀 长7 7 6 5 米的I KC - 1 分系统 和从 转载 站 到选厂受矿 仓的 长5 4 7 0 米 的ⅡKC- 2分 系统。全系统运输矿石的年生产能力为 2 Z O 万 吨 1 “o p m J ， 瞄 Ⅱ ， 1 9 9 1 ， 8 ， 6 ～ g 王维德 7 维普资讯