露天矿生产能力与采掘进度计划采矿.ppt
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1、2023/10/5,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,1,第8章 露天矿生产能力及采掘进度计划编制,8.1 露天矿生产能力8.2 露天矿生产剥采比及其均衡8.3 采掘进度计划编制,2023/10/5,2,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,8.1 露天矿生产能力,在具体矿床地质条件、工艺设备、开拓方法和开采方式条件下,露天矿生产能力指单位时间(一般以年为单位)内采出的最大矿石量Ap或剥采总量A。包括矿岩生产能力A和矿石生产能力Ap,关系如下:式中:ns露天矿生产剥采比,m3/m3、m3/t或t/t。露天矿的生产能力分为设计生产能力和实际生产能力。实际生产能力主要取决于露天矿的矿床赋存条件、现
2、有工艺系统、开拓方式和开采方法。,2023/10/5,3,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,影响露天矿生产能力的主要因素有:(1)矿体自然条件,即矿物在矿床中的分布、品位和储量;(2)开采技术条件,即开采程序、装备水平、生产组织与管理水平等;(3)市场,即矿产品的市场需求及产品价格;(4)经济效益,即矿山企业在市场经济环境中所追求的主要目标。,生产能力的确定直接影响到矿山设备的选型、设备数量、劳动力配置及材料需求等。从经济角度讲,它直接影响到矿山的投资与生产经营成本。因此,生产能力是露天开采的一个重要参数。,2023/10/5,4,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,确定露天矿生产能力的方法
3、:根据储量估算生产能力 按开采技术条件确定生产能力 按采场中可能布置的挖掘机台数确定生产能力 按采矿工程水平推进速度确定生产能力 按采矿工程延深速度确定生产能力 按经济因素确定生产能力 按市场需求量确定生产能力,2023/10/5,5,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,一、根据储量估算生产能力 储量大的矿床,其生产能力也高;低品位矿床只有达到足够的规模才能实现可接受的利润,即大规模化开采。在粗略估算露天矿生产能力时,常采用经验公式泰勒公式计算。,式中:T-矿山服务年限,a;R-矿床可采矿石储量,Mt;Pa-矿石年产量,Mt/a。,由下表可见,部分矿山设计生产能力与上述公式计算的结果相对误差不
4、大,因此,可以用该公式进行矿山的初步生产能力的拟定。,2023/10/5,6,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,一些矿山设计生产能力与泰勒公式计算结果对比,2023/10/5,7,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,二、按开采技术条件确定生产能力 露天矿生产能力常常受到矿床赋存条件和开采技术水平的限制,在确定生产能力时,可以从以下几个方面进行试算:(1)按采场中可能布置的挖掘机台数确定生产能力根据矿体的赋存条件及开采参数等确定可能布置的挖掘机台数(即每个台阶布置的挖掘机台数与同时工作的台阶数)。一个采矿台阶可能布置的挖掘机台数Nw为:,式中:Lg一个采矿台阶的工作线长度,m;Lc 一台挖掘机
5、所需的采掘线长度,m。,2023/10/5,8,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,露天矿同时开采的台阶个数NB:对水平与近水平矿体,有:,式中:H矿体厚度,m;h采矿台阶高度,h=B/(cot-cot1),m;B采矿台阶的最小工作平盘宽度,m;采矿台阶的工作帮坡角,度;1采矿台阶的坡面角,度。,2023/10/5,9,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,对倾斜与急倾斜矿体,有:,当采矿方向从矿体下盘向上盘推进时取“”号;当采矿方向从矿体上盘向下盘推进时取“”号。,2023/10/5,10,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,第9页备注:,由图可知,同时开采的台阶数:,由图可知,HS与H有如下
6、关系:,将其代入上式即:,2023/10/5,11,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,露天矿可能的生产能力为:,式中:QW挖掘机平均年生产能力,t/a。,2023/10/5,12,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,(2)按采矿工程水平推进速度确定生产能力 对于水平与近水平矿体的矿石生产能力Ap,主要取决于工作线水平推进速度vH,即单位时间内剥采台阶沿工作帮推进方向的水平推进距离。,式中:H矿体厚度,m;Lg采矿台阶工作线平均长度,m;矿石容重,t/m3;矿石回采率,%;废石混入率,%。,2023/10/5,13,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,(3)按采矿工程延深速度确定生产能力 采矿
7、工程延深速度是指在露天采场内最底部的采矿台阶在单位时间内的垂直下降深度。对于倾斜矿体与急倾斜矿体,采矿工程延深速度影响露天矿生产能力,延深速度快意味着采矿量大,这时工作线水平推进速度vH与采矿延深速度vT和剥离工程延深速度vTB之间必须满足一定的协调关系。,2023/10/5,14,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,15,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,露天矿采矿工程延深时,由于延深方向不同,使采矿工程延深速度 与剥离工程延深速度 不一致,如图(a)所示。当剥采工程沿露天矿底帮延深时,与 之间除满足式上述关系外,还应满足如下关系。,2023/10/5,16,第八章露天
8、矿生产能力与采掘进度计划,当剥采工程沿露天矿矿层底板或顶板延深时,、与 之间满足如下关系(如图(b)、(c)所示)。,式中:顶帮工作帮推进速度取“”号;底帮工作帮推进速度取“”号。,2023/10/5,17,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,当剥采工程沿山坡延深时,、与 之间满足如下关系(如图(d)所示)。,2023/10/5,18,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,(4)按经济因素确定生产能力 对不同的生产能力方案进行比较分析以确定经济效益最佳的生产能力;也可建立露天矿开采的经济模型,求出合理的生产能力。对矿石储量不太大的露天矿,确定生产能力时,还应考虑服务年限。服务年限太短,会造成基本
9、建设设施过早报废,致使矿山总体效益不佳,甚至不能全部回收投资。露天矿服务年限T可按下式计算:,式中:Q露天矿开采境界内的工业储量,t;AP露天矿原矿生产能力,t/a;露天开采的回采率,%;K矿石储量备用系数,一般取K=1.11.2。,2023/10/5,19,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,露天矿山规模类型划分表,2023/10/5,20,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,露天矿山合理服务年限,2023/10/5,21,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,三、按市场需求量确定生产能力 由矿石成品的市场需求量确定原矿产量Ap,即:,式中:KC成品矿石的品位,%;AC市场或用户每年需求的成品
10、矿石量,t/a;KP原矿矿石品位,%;采矿损失率,%;选矿回收率,%。,2023/10/5,22,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,四、露天矿两级矿量 两级矿量的贮备包括:开拓矿量和备采矿量。开拓矿量 指开拓工程和主要运输枢纽已经完成,并具备了采准工作的条件。如凹陷露天矿己完成了出入沟延深,用斜坡提升开拓的矿山已完成了提升机道的延深工程,并形成了完整运愉系统的最下个台阶底部标高以上的矿量。备采矿量 是开拓矿量的一部分,指台阶上矿体的上面和侧面已被揭露出来的最小工作平盘宽度的台阶矿量的总和。我国一般露天矿山基建投产的贮备矿量保有时间如下:,开拓矿量12年;,备采矿量13个月,2023/10/5
11、,23,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,8.2 露天矿生产剥采比及其均衡,一、生产采剥比的变化规律 生产剥采比指在某一生产时期内所采出来的岩石量与矿石量之比,即:,ns=Vs/As,露天开采过程中,工作帮的范围和位置随矿山工程的进度不断变化,剥离岩石量和采出矿石量也相应发生变化,从而使生产剥采比发生变化。露天矿工作帮及其帮坡角与生产剥采比的变化密切相关。工作帮坡角大,生产剥采比小。如下图所示,工作帮坡角 可用下式计算:,2023/10/5,24,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,25,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,(1)开采程序和开采参数不变情况下的变化规律 如
12、下图所示,在固定的台阶高度和工作平盘宽度条件下进行发展,其生产剥采比变化规律见下页图所示。,2023/10/5,26,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,27,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,由图可以看出:开始是大量剥离,但采矿量为零,这个阶段为露天矿的矿建阶段。随后,开始采出矿石,生产剥采比则随着开采深度加深而不断增大,达到一个最大值后而逐渐减小。生产剥采比的这种变化规律是开采倾斜矿体的普遍规律,其中生产剥采比最大期间叫剥离洪峰期。水平与近水平矿体的生产剥采比的变化幅度较小。但是随着矿体厚度和地形条件的变化,生产剥采比也会产生波动。生产剥采比亦呈现出由小到大,再由大到
13、小的变化规律,但是生产剥采比高峰期比较平稳,且持续时间较长。,2023/10/5,28,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,(2)开采程序和开采参数变动对生产剥采比的影响若生产剥采比变化幅度较大,需对其进行适当调整,主要方法是调整开采参数或开采程序。改变工作平盘宽度对生产剥采比的影响如下图所示,为减小洪峰剥采比,可以将生产剥采比洪峰期的一部分剥离量提前或滞后。前者是通过加大工作平盘宽度,后者一般可通过采用组合台阶以减小工作平盘宽度来实现。,2023/10/5,29,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,30,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,剥采工程延深至6、7水平时为剥离
14、洪峰期。为降低这个时期的生产剥采比,在延深至第6水平时,其上各水平剥离台阶超前剥离量为V1;在延深至第7水平时,其上各水平剥离台阶采用两两组合,组合台阶中的下水平台阶平盘宽度变小为Bmin-A,其滞后剥离量为V2。当剥采工程越过洪峰剥离期后,逐渐取消组合台阶,恢复为单台阶开采。此时,由开采水平6延深至水平7的生产剥采比下降值为:,式中:P7剥采工程由水平6延深至水平7所采出的矿石量。,2023/10/5,31,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,改变开段沟长度对生产剥采比的影响开段沟的最大长度通常等于该水平的走向长度,最小长度一般不短于采掘设备要求的采段长度。在下图的条件下,最初形成的开段沟长
15、度等于走向长度的三分之一,约700m,然后在该水平就开始推帮,推帮与延长开段沟平行作业,这种开拓方式亦是露天矿剥采工程开发的普遍形式。该方式每下降一个水平采出的矿岩量和生产剥采比的变化如下图所示。图中13和13为剥采工程延深到13水平后,继续延长开段沟和相应在上部水平进行推帮过程中采出的矿石量。,2023/10/5,32,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,33,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,2023/10/5,34,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,对比上图可以看出,新水平开拓准备时,采取延长开段沟与推帮平行作业的方式开拓剥采工程,与掘完开段沟全长后再进行推帮方式
16、相比,具有以下特点:一是生产剥采比变化比较平缓,高峰值下降;二是有利于减少矿山基建剥离量。此外,在矿体沿走向厚度不同的情况下,当生产剥采比达到高峰时,适当减慢或停止矿体较薄部分工作帮推进,对于降低剥离高峰亦有作用。,2023/10/5,35,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,改变开段沟位置和工作线推进方向对生产剥采比的影响开段沟位置、工作线推进方向和延深方向等的改变,通常会使生产剥采比产生重大变化。在一定的地质埋藏条件下,露天矿可以采用不同的开采工艺,各种开采工艺又可采取多种不同的开段沟位置、工作线推进方向和延深方向,不同方案的生产剥采比变化规律是不同的。实际工作中,对每种开段沟位置和工作线
17、推进方向方案,要采用改变平盘宽度和开段沟长度等措施调整生产剥采比,对各种方案进行比较,从中选择最优方案。,2023/10/5,36,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,分区开采或分期开采对生产剥采比的影响分区开采或分期开采可使生产剥采比有较大的调整余地,其值接近于平均剥采比,或从小到大逐渐增加,且初始基建剥离量很小。当矿体覆盖层厚度、矿体厚度、品位等沿露天矿走向或平面上变化较大时,采取分区开采的效果是显著的。同时,还可以利用采空区进行内排土,以减少运距和外部排土场的占地面积。,2023/10/5,37,第八章露天矿生产能力与采掘进度计划,二、生产采剥比的初步确定与均衡 露天矿的生产剥采比一般是
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