浅析缓倾斜铝土矿露天采矿方法的结构参数.pdf

f 一 有色叠属设计 9 9 4 年第 4期 浅析缓倾斜铝土矿露天采矿方法的结构参数 李跃红 昆明有色 冶金 设计 研究 院 摘要本文论连 7缓倾斜薄矿体、中厚矿体的采矿工艺、 同厚 度、不 同倾 角的矿床开 采中采扬 结构参数进行 T探 索。 关曩 词缓倾斜铝土矿 1 概述 ， ／ 目前，我 国缓倾斜铝土 矿露 天采 矿方 法 的工艺过程主要是穿孔爆破电铲铲装 自卸汽车运输 采矿铲装设备 以电铲为 主，少数矿 山应甩前装机，本文结合麦格铝 土矿探 讨前装机作为铲装设备时采矿方法 的 结 构参 数。 麦格铝 土矿是贵州铝 厂三期氧化铝的配 套 矿山，采用露天开采，设计规模2 O 万t ／ a 。 麦格铝土 矿属浅海相 沉积型矿床，矿体 主要生成在铝土 岩含 矿系中。 由于沉 积基底 受剥蚀的程度不 同， 瞎斯特面 极不平整 ，在 凹 陷较 深处， 矿体沉 积较 厚 设计开采的 I 号 矿体厚度为0 ． 8 7 ～ 1 3 ． 6 5 m， 平均3 ． 2 7 m 矿体四周受 自然地形 的风化剥蚀作 用，呈不 规则的 “ 港湾”状。矿体沿走 向方 向长3 O ～ 5 3 0 m，沿 倾斜 方向长1 3 0 0 m 矿体倾角 6 ～3 0 。 ，平均1 1 。 ，多 呈 缓 倾斜 似层 状， 局部 有凸透镜体和漏斗矿 矿石 由土状 矿、碎 屑状 矿和致密状矿 3 种矿石组 成，稳周性较好，普 氏 硬 度 系 数 啦 稿 日期 『 蚰 4 0 3 1 8 - T 孽 6 2． - r口 L } 铲装设 备， 并对不 f1 0 ～ 1 4 ， 自然安 息角 3 0 。 ，容重2 ． 8 t ／ m 3 o 矿体 的直接顶 、底 板多为铝土 岩，其次 为杂色页 岩和铁质 粘土岩，少数为铝质灰岩 和 白云岩。间接顶板 为摆佐组灰岩。 电铲 采矿方法在缓 倾斜铝土矿 山进行过 工业 试验 ，并在生产中使甩了2 0 多年，是一 种成 熟的采装方法，但存在铲装效率低，集 堆工 作量大等 缺点 。前装机在铝 土矿山使甩 的时间虽不长，但 由于 它具 有灵 活性 大、爬 坡能力强等优点，越来越受 到矿山生产部 门 的重 视和欢迎。 结合麦格 铝土 矿矿体变化大、走 向短， 设备移动频繁 的特点，推荐采 甩前装 机铲 装 方 式 。 2 前装机采矿方法 前装 机采 矿方 法的工艺过程 是 穿孔爆 破 前装机铲装 自卸 汽车 运输，推土 机辅助清理、集堆。 从前装机实际使用的情况看 ， 它 可 在 5。 ～1 8 。 的倾斜工 作面作业。因此，根据矿 体 倾角 的大 小， 可采 用两种不 同 的 铲 装 方 向。 维普资讯 蚰4 年笫 4期 有色盎J 爵设计 当矿 体倾角小-y1 8 。 时， 沿倾斜方 向 铲 装。 沿矿 体倾斜方向 自上而下把矿体分为若 干个爆破条带，在 总体 上， 工作面 自上而下 沿矿体倾斜方向推进}在条带上，前装机在 矿 体底板上措倾 斜方向铲装，沿走向推进， 见 图 1。 壶 至圭亟王 ． 图 1 前 装机 沿 倾 斜 方 向 铲 装 采矿 方 法示 意 图 当矿 体倾角大于1 8 。 时， 沿走向方 向 铲 装。 沿矿 体倾斜方 向 自上而下把矿体分为若 干个采矿 台阶，在 总体 上， 工作面 自上而下 沿矿体倾斜方向推进；在 台阶上，前装机采 掘矿 石沿走向推 进。前装 机在矿体三角平 台 上作业 不能直接 铲挖 的三 角残矿用推士机集 堆荐铲装， 见图 2。 3 前装机采矿方法的结构参数 由于铲装方向不同，工柞面的布置形式 也不一样，故构成 两种采矿方法的结 构参数 略有差异。沿倾斜方向铲装采矿方法的结构 参数 包括爆破条带宽度．采掘带宽度和工作 刮 厂 覃 维普资讯 有色金属设计 9 9 4 年第 4搠 1 I 。_ I I 上厕 囝 2 前 装机 沿走 向方向铲 装采矿方法示 意图 线长度 见 图 1I沿 走向方向铲装 采矿方 法的结构参数包括 采矿台阶高度、工 作平 台 宽度和工 作线 长度 见 图 2 。 在缓 倾斜 铝土 矿 中，一般矿体底板起伏 较大，倾 角变化也 大， 因此，工 作面要适 应 两种 不同 的铲装方 向，提高铲装效率 。根 据 麦格铝土 矿矿体倾 角的变化 情况 和 赋 存 条 件，把矿体划分 为 8个 回采区段，各 区段矿 体 倾角、厚 度和 铲装 方向布置见 表 1。 影响结 构参 数变 化的主要 因素除矿体倾 角 外，还有 矿体厚度 。因矿体 厚度 在 2～ 5 H 1 的矿量 占8 0 以上，本 文就 以此范 围探讨 采矿方法的结 构参数。 5 ． 1沿倾斟 方向铲 饕的结构 参数 1爆破条带宽度 A 爆破条带宽度受运输条件和爆破技术的 ． 匿 瓣 固 职 维普资讯 蚰4 年第 4期 有色金属设计 各区 段 矿体 倾角、厚度 和 铲装方向 裹 1 限 制 。 第一，从 运输 条件 来看，对 于一定的矿 山， 剥离台阶高度是 确定的，开拓运输线路 通 常是 沿 台阶布置。在矿体底 板， 布置移 动 线路连 通外部， 一个 台阶 布置 两条支线，一 条往上，一 条往下， 这样线路坡度最小，易 于布置。也就是说把一个 台阶的矿石分为两 个 条带回采， 上条带经上剥 离台 阶 运 出 采 场，下条带经本 剥离 台阶运 出采场。 爆 破条带宽度与倾角 有关，计 算式 为 A 2 S i n 式中 A 爆破 条带宽 度， m H 剥离 台阶高度 ， m； 一一 矿体倾角，度 第二，从爆破 技术条件 来看，为 了不影 响生产，穿孔 区与铲装 区之 间要保持不小于 2 0 m的超前距离，并且已爆区段的矿石应满 足 5～ 1 0 d的产量要求。 爆破条带宽度还与 矿休厚度有关，计 算 式 为 A≤ 『_ 0d 式中 13 ． 前装机每天工作班数，班， Q 前装 机班 生产 能 力， m。 实 方 ； N 已爆破 区段 的可采 天数， 5～ 1 0d | d～ 一矿体真厚 度，m。 对于一定 的矿 山， 1 1 、 Q和N值 都是确 定的，麦格 铝土 矿分别 为 2 班、 2 4 6 m。和 6 d。表 2是各 区段 的爆破条带宽度。 爆破条带宽度衰 单位 m 衰 2 爆破条带宽度与矿体倾角、 厚 度 成 反 比，为了实际生产的方便，我们可以把某一 回采区段或某 一台阶标 高的范 囝视 为不变， 取 其平均值。 爆破条带宽度应先按运输条件计 算，再 按爆破皋件校核 从表2中可看出，按运精 维普资讯 r色盘属吐什 日 9 4 年 4期 条件计算 得f , j s F 均烘破 条带 宽度 均满 足爆 破 条件 的要求。 当按 运输条件计算 的爆 破条 带 宽度不能 满足爆破条件 时，就必须缩 小爆破 条带 宽度 ，或者适 当加大已爆破 医段 矿石 的 可 采 天数 。 图 3是爆破条带宽度与矿体倾 角的关 系 曲线。 当矿体厚度 d5 m时， 最大爆破条 带宽度是2 9 ． 5 m， 矿体的倾角大于1 0 。 都能 满 足爆破要求。当矿体倾角 a6。 时， 擦破条 带宽度是4 7 ． 8 m，矿体厚度必须小于3 ． 0 9 m 才能满 足爆 破要 求。 50 4 手0 f Af 辨 图 3 爆破 条带宽度与矿体 倾 角关 系曲线目 2采掘带宽度 B 采掘 带宽度就是前 装机一次 采 掘 的 宽 度。 最小 采掘 带宽 度是 由前装机 的 铲 斗 宽 度、前装机与爆堆下部 边线 的 距 离 0 ． 4 ～ 0 ． 6 m相加而得。 Z L一5 0 型前装机的铲斗宽度 为 2 ． 9 4 m， 故最小采掘带宽度为3 ． 5 m。 3工作线 长度 L 工作线长度 由穿孔区、爆破 区和铲装区 组 成 。 一 次穿爆的矿石至少应保证前装机有 5 ～ 1 0d以上 的采 装量，计 算式为 T ＼ n QN ，／ ． 式中L。 穿孔区长度， m； 其 它符号 意义同前。 为 了保证作业安全， 穿孔 区要 超前铲装 区的距离不小于 2 0 1 i “1 ，即爆破 区长度 L z ≥ 20m 。 铲 装区的长度主要取决于前装 机的铲运 距 离和 汽车运输条件 运输条件好，铲运距 离就短 ，铲 运距离一般不官超过2 0 2 5 m， 即铲装 区长度 L s 2 0 2 5 m。 工作线长度 LL L L。 。 各 回采 区段 的工作 线长 度见 表 3。对 于 一 定的矿 山， 工作线长度是受 矿体厚 度和 爆 破条 带宽度的影响，而爆破条 带宽度 主要是 由矿体倾角来决定的。因此，实质上，工作 线长 度取 决于 矿体倾 角和 厚度。 工作线长度裹 单位；m 裹 5 区受号 最小 最太 平均 5 2 4 5 2 ；2 5 4 1 31 J l1 1 6 9 1 41 】 4 6 6 5 6 9 6 0 7 3 7 8 图 4工 作 线 长 度 与 矿体 厚 度 关 系 由线 圈 6。 ～ 1 8。 图 4 为矿体倾角在 6。 ～1 8 。 时工作线长 维普资讯 9 9 1 年 第 4翔 有色金属设计 l 9 度与矿体厚度 的关 系曲线图，圈中阴影部 份 为变化的范围。工作线长度随倾 角的增加 而 增加，随 厚度 的增加而减小。 5 ． 2沿走 向方 向铲装 的结构参数 1 采矿 台阶高度 h 采矿 台阶高度受前 装机工 作参 数、 矿体 倾 角、矿石 性质 、穿孔爆破工 作 要 求 的 影 响。 采矿 台阶 高度 受前 装机最大挖掘高度 的 限制。ZL 一 5 0 型 前装机的最大挖掘 高 度 为 5． 3 5I l l 。 当矿体 倾角 一定 时，三角残矿 的清理量 随采矿 台阶高度的 增加而 增加，推 土机集矿 量和 运距 也就 加大 因此，采矿 台阶高度不 宜过 大。其计 算公 式为 △ V h ．K． d 01 11t y ～uJ 式 中△ v 单位长度 三角 残矿 量， m。 Y 矿石 的 自然安 息角，度； h 采矿 台阶高度， I K 三角残矿率j 其 它符号 意义 同前 。 三角残矿率就是本采矿 台阶前 装机不能 直接 铲挖 的三角残矿与本采矿 台 阶 矿 量 之 比， 一般 不宜 超 过 1 5 。 当K 1 5 ， Y3 0 。 时，不 同厚 度 的 采矿 台阶高度 见表 4。 不同覃度的采矿台阶高度 单位m 寰 4 倾 角 2 ． O 3 ． 0 4 ． 0 5 ． 0 采矿 台阶高霞过小，将影响前装机铲装 效 率和穿爆 效果 。 综台上述 因素， 为了既保 证铲 装效 率和 穿爆效 果， 又使三角残矿 的清理量 较少，麦 格铝土矿的 采矿 台阶 高度推荐 为2 ． 5 H I 。 2工作平 台宽度 B 铲装、运输在矿体三角 平台上作业，故 采矿工作平 台宽度 即为矿体 水平厚度，计算 式 为 B 式 中 B 工 作平 台宽度， 1T I } 其它符号 意义同前。 工 作平 台宽度随矿 体倾角、 厚度 的变 化 而变化 当矿体倾 角较 大、 厚 度较小 时， 工 作平 台的宽度较小； 当矿 体倾角 较小、 厚度 较大时，工 作平 台的宽度 较大。 前装机作采装运时的 最小工作 平 台宽度 为 见 图 4 B m r C R L Z 式中 B⋯ 最小工作平 台宽度， I ll ； K。 前 装 机 宽 度， f n j C阶 段坡 底线至 前装机的间隙， 取 1 E l i ； R 。 前装机最小 转弯半径， m j L 前装机长度， 1 2 ] ， Z 前 装机至下一 阶段坡顶 线的安 全距离，取 3 m。 Z L一5 0 型前装机的 晟小工 作平 台 宽 度 为1 8 1 2 ] 当口1 8 。 时， d≥5 ． 5 6 m，口3 0 。 时， d≥ 9 m才能 满足前装机作铲装运正常 作业。麦格铝土矿采矿 工作平台宽度一般为 4 ～ 1 6 E l i ，不能满 足正 常作业， 因此，在 平 台上设调车平 台，前装机铲 装后倒行至词 车 平 台调头运 行或 卸载。 3工作 线长 度 L 与铅倾 斜方 向铲装一样， 由穿孔区、爆 破区和铲装区组成。各区嚣的技术条件要求 维普资讯 2 0 有色盘眉设计 一 样，在此 不再 重述 因此 ，爆破 区和铲装 区 的 长 度 不 变， 即 L 2 ≥2 0 1 3 1 ， L 3 2 0 ～ 2 5 Z 13 。穿孔 区的 长度 为 L 旦 s i n 一 面一 ⋯ 对 于一定的矿 山，工作线长度随矿体倾 角 增加 而增加， 随厚度增加而减小。 当矿体 倾 角较小、厚度较 大 时， 工作线 长度较短} 倾角 较大、 厚度较小 时，工作线长 度较 长。 在 麦格 铝土 矿， 当q3 ． 8 。 ． d5 m时， L1 ] 3 m； 当 a3 0 。 、 d2 d时， I 3 35n 1 图 5 工 作 线 长度 与 矿体 厚 度关 系 曲线 凰 Y 8。 ～ 30 。 冈 5为矿体倾角在3 ． 8 。 ～3 0 。 时 工作线长 9 9 -t 年第 4朝 度随矿体厚度变化 的关 系曲线图 图中阴影 部份为变化的范 围。工作线 长度 一般 为 1 2 0 ～ 200m 。 4 结束语 在缓倾斜铝土矿露天采矿方法中，采用 前装机铲装时，应根据矿体倾 角的大小，可 以采用两种不同的铲装方向，其 工作 面的布 置形 式也 不一样，因此，采矿方 法的结构参 数也 不 同 。 本文 以麦格 铝土矿 为例，分析 了各种结 构参数 的变化情 况，结合 我国缓倾斜铝 土矿 矿体倾角及厚度 的变化 一般 为 6。 ～3 0 及 2～ 5 m。因此，缓倾斜铝土矿 中小型露 天矿 采矿方法的结 构参数推荐为 1 沿倾斜方向铲装 爆 破条 带宽 度2 0 4 0 Z 1 3 J 最小 采掘带宽 度3 ． 5 ～5 ． 0 } 工作线 长度 6 0 ～ 1 0 0 m。 2措走 向方 向铲 装 采矿 台 阶高度 2 ． 5 ～ 5 ． O j 工作平 台宽度 ； 4～ 1 6 j 工作线长度 1 0 0 C 2 0 0 ； 对 于不同的矿山，结构参数应随矿体倾 角 、厚度 的不同而变 化， 若矿体倾 角变 化较 大 时，可根据矿体的赋存条件 划分 为若 干个 回采 区段，各个 区段采 甩不 同的结构参数。 参考文献 略 维普资讯