运输工艺

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采矿学教学课件,露天开采,8 露天矿运输,概述 公路汽车运输 铁路机车运输 带式输送机运输 溜槽、溜井运输 联合运输与转运、转载设施 运输方式选择 露天矿生产调度管理,8.1 概述,一、露天矿运输的任务 露天矿运输工作的任务,是将采场采出的矿石运送到选矿厂、破碎站或贮矿场,把剥离土岩运送到排土场,将生成过程中所需人员、设备和材料运送到作业地点。此外,还承担着露天生产中的辅助运输任务,即将生产过程中所需的人员、设备和材料运送到工作地点。 运输工作在露天矿各生产环节中起着“动脉”和“纽带”的作用,生产环节和管理工作中的各种问题,往往在运输环节中得到集中反映。,8.1 概述,二、露天矿运输的特点 露天矿运输的特点主要有: 矿岩运输的物流单向性;运输强度高、运量大;矿岩硬度大、大块矿岩装卸油冲击作用;装卸地点变动频繁;运输线路移动多、坡度大,路面条件差,随采深加深,运输费用加大明显。 根据特点,确定露天矿运输方案时应考虑: 露天矿的运距不要太长 线路尽可能固定 运输与采装设备配套 设备停歇时间短 运输成本低 统一的运输设备类型,8.1 概述,三、露天矿的运输方式 1、独立式(单一式)运输 间断作业式运输铁路运输、自卸卡车运输 连续作业式运输带式输送机运输、水利运输 2、联合式运输 几种运输方式的联合,如:自卸汽车铁路联合运输、自卸汽车胶带运输机联合运输、自卸汽车(或 铁路机车)斜坡箕斗联合运输。,8.3 铁路机车运输,铁道按轨距分为标准轨和窄轨。标准轨距为1435mm;小于标准轨距的铁道统称窄轨,一般为轨距600、700、900mm,在露天煤矿中使用较少。 矿山铁路的特殊性其线路坡度设计与公用铁路有很大区别,坡度可高达4%或4.5%,最高可达8%或9%。,8.3 铁路机车运输,一、铁路运输的特点、适用条件及发展趋势 1、铁路运输的特点和适用条件 优点:运力大,成本低,适应力强,线路固定。 缺点:建设困难,坡度小,线路长灵活性差,管 理复杂。 适用于产量大,线路长的露天矿。 2、铁路运输发展趋势,8.3 铁路机车运输,二、列车和线路的技术特征 铁路分为标准规和窄轨。 列车牵引有蒸汽机牵引、电力机车牵引和 内燃机车牵引。 露天矿铁路线路的主要特点有: 线路区长度短 移动线路多,列车速度慢 杂业车较多 车流密度高,车站作业简单 露天铁路线路有固定线、移动线等。,8.3 铁路机车运输,三、铁路站场 四、通过能力与运输能力 1、线路通过能力 2、列车运输能力 五、铁路运输调度管理 列车的等进(集中、连锁),8.4 带式输送机运输,一、带式输送机运输的特点及应用现状 1、有可能保证挖掘机连续作业 2、运送量大,爬坡能力强 3、易于自动控制,费用低,效率高 4、能耗小,运距长 5、对矿石块度有要求 带式输送机又称输送机是一种连续运输设备,8.4 带式输送机运输,二、带式输送机运输类型与技术特征 三、装载工作面的辅助设备 四、带式输送机主要技术参数 五、带式输送机生产能力,8.2 汽车运输,实践证明铁路运输由于爬坡能力低、运输线路的工程量大,线路通过的平面尺寸大、比较适用于深度较小且平面尺寸很大的露天矿山。,8.2 汽车运输,一、汽车运输的优缺点及适用条件 优点:1、机动灵活,调运方便;2、建矿 规模大;3、爬坡能力强;4、运输 组织简单;5、可实现高段排土,提 高排土效率;6、采深较大时,易于 向其他运输方式过渡。,8.2 汽车运输,一、汽车运输的优缺点及适用条件 缺点: 1、吨公里运费高,运距易受限; 2、设备保养、维修复杂; 3、易受气候影响,行车困难; 4、矿坑内空气易受污染;,8.2 汽车运输,一、汽车运输的优缺点及适用条件 适用条件: 地形复杂。山高坡陡,走向长度短 小。矿体分散和不规则,矿石需分 采以及要求加速矿山建设和加大开 采规模等条件下,采用自卸汽车运 输是适宜的。,8.2 汽车运输,汽车具有爬坡能力大、运输线路通过的平面尺寸小、运输周期相对较短、运输机动灵活、运输线路的修筑与养护简单,适于强化开采等特点,在现代露天矿山得到了广泛的应用,但相比于铁路运输,汽车运输的吨公里运费高,且设备维修较为复杂,占用的熟练工人数量多,油料能源消耗量大,运行过程中产生的废气和扬尘污染大气。,8.2 汽车运输,增大汽车的载重量。 改进汽车结构,研制开发双能源的电动轮汽车。 改善道路质量以减轻轮胎磨损和机件的破损; 强化汽车的维护与检修; 改善汽车的组织调度以提高汽车的有效作业率; 汽车与其它运输方式相联合的联合运输方式。,8.2 汽车运输,二、设备类型 1、汽车形式 后卸式汽车,拖拉牵引的半拖车,拖车汽车等 后卸、侧卸、底卸和推卸等 2、载重 10360t 3、传动 机械传动 液压传动 电力传动 4、发动机 汽油机 柴油机 燃气机,8.2 汽车运输,三、汽车运行周期的组成及其计算 运行周期tzq,由装载时tz,卸载时间tx,运 行时间ty,调车等进时间td,其他时间tg; tzq=tz+tx+ty+td+tg (min),8.2 汽车运输,四、露天矿山道路分类与技术等级 生产干线、生产支线、联络线、辅助线 1、道路平面要素 2、道路纵断面要素,8.2 汽车运输,五、联合运输 发挥汽车运输的效率,通常采用汽车与其它运输设备联合的运输方式,最新的联合运输发展趋势是汽车与胶带运输机相联合。 胶带运输机在露天矿的应用方兴未艾,国内的大孤山铁矿即采用了汽车半固定式破碎站斜井胶带运输系统。由于胶带运输机的爬坡能力大,能够实现连续或半连续作业,自动化水平高,运输生产能力大、运输费用低,所以在国内外深露天矿的应用日愈广泛。,8.2 汽车运输,矿用汽车的性能评价 汽车运输计算,8.2 汽车运输,六、 矿用汽车的性能评价 重量利用系数 比功率和比扭矩 最大动力因数 车辆的动力特性曲线 性能限制因数,自卸汽车牵引平衡图,8.2 汽车运输,七、 汽车运输计算 自卸汽车运输能力计算 自卸汽车需求量的计算 道路通过能力计算,自卸汽车运输能力计算,式中:QB 自卸汽车的台班生产能力,t/台班; q 自卸汽车的载重量,t; T 自卸汽车的班工作时间,h; t 自卸汽车的运输周期,min; k1 自卸汽车的载重系数; 自卸汽车的班工作时间利用系数。,自卸汽车的台班生产能力的计算公式为:,自卸汽车需求量的计算,式中:N 全矿自卸汽车的在册数量,台; k2 自卸汽车运输不均衡系数,k=1.11.15; Q 全矿的设计班产量,t/班; A 自卸汽车的台班生产能力,t/台班; k3 自卸汽车的出车率。,自卸汽车需求量的计算,式中:N 自卸汽车需求台数,台; Qy 露天矿年运输量,t/年; m 矿山年工作日总数,d; Nb 每日工作班数; A,k2,k3含义如前述。,道路通过能力计算,式中:Nd 道路通过能力,辆/h; v 自卸汽车在计算区段的平均行车速度,Km/h; n 线路数目,单车道时n=0.5,双车道时n=1; k 车辆行驶的不均衡系数,一般k=0.50.7; s 安全行车间距,即两辆自卸车追踪行驶时的最小安全距离,m;,道路通过能力计算,式中:MD 道路通过能力,t/班; Nd 以车辆数表示的线路通过能力,辆/h; T 班工作时间,h; q 自卸汽车的载重量,t; 自卸汽车工作时间利用系数。,利用关键行车路段每班所能通过的最大运输量来表示的道路通过能力:,8.2 汽车运输,八、 采运设备的合理选型与科学配比 挖掘机的选型 矿用自卸汽车选型 采装与运输设备的合理配比,8.2 汽车运输,1 、挖掘机的选型 单斗挖掘机的选型要根据矿山生产规模、矿岩年采剥总量、开采工艺、矿岩的物理力学性质、设备的供应情况等因素来决定 国内矿山的开采实践表明,特大型露天矿应选择810M3或更大型挖掘机;大型矿山一般应选用斗容为410M3;中型矿山一般应选用斗容为24M3的挖掘机;而小型矿山宜选择12M3的挖掘机。,8.2 汽车运输,2 、矿用自卸汽车选型 矿用自卸汽车的选取与矿岩运量、装载设备的容积、矿岩运距及道路的技术条件等因素有关,在矿山设计时一般是从车箱容积、汽车的比功率及车箱强度三方面来考虑。 车箱容积应与铲斗容积、矿岩比重及矿岩块度相适应,以充分利用铲斗和车箱容积,发挥采运作业的最大综合生产效率。 汽车比功率的大小反映了汽车的动力特性,生产实践证明,比功率过小的车型,在深凹露天矿重车上坡时表现为车速低,达不到额定载荷,因此大型车的比功率宜在6马力/吨。 车箱的强度应能适应装载大块矿岩时所产生的冲砸。,8.2 汽车运输,3 、采装与运输设备的合理配比 车铲比:平均分配给每台挖掘设备的汽车数量。 理论车铲比:运输设备的运输周期与装载设备的平均装车间隔时间之比。 露天矿生产汽车统一调度实时控制系统,通过计算机统一生产调度系统,实现了运输设备行车路线的最佳选择,减少了汽车排队、待装、待卸、空车运行以及电铲等车时间,最大限度地发挥了采运设备的生产效率。,8.5 溜槽、溜井运输,一、溜井堵塞及其预防 1、保证溜井尺寸的合理性 2、生产中尽量做到溜井贮满矿 3、严谨不合格的大块矿石入井 4、矿粉和水的管理,8.6 联合运输,汽车铁路联合运输 汽车带式输送机联合运输 溜井(槽)平硐、斜井运输 汽车斜坡提升联合运输,4 排岩作业,概述 废石场的位置及要素 废石排弃工艺 废石场的危害防治及复田,4.1 概述,通常将运输剥离下的废石到废石场进行排弃称作排岩工程; 排岩工程的经济效率主要取决于废石场的位置、排岩方法和排岩工艺的合理选择; 排岩工程是一项系统工程,其内容涉及废石的排弃工艺、废石场的建立与发展规划、废石场的稳固性、废石场污染的防治、废石场的复田等方面。,排岩技术与废石场治理方面的发展趋势,采用高效率的排岩工艺与排岩设备,提高排岩强度; 提高堆置高度,增加废石场单位面积的排岩容量,提高废石场的利用率,减少废石场的占地面积; 适时进行废石场的复垦,减少废石场对生态环境的污染。,4.2 废石场的位置及要素,废石场的位置选择 废石场的堆置要素,4.2.1 废石场的位置选择,废石场地选择时应遵循下列原则: 不占良田、少占耕地,尽量利用山坡、山谷的荒地,避免村庄的迁移 。 在不影响矿山工程发展的前提下,尽可能靠近采场布置废石场,以便缩短岩石运距。 尽可能采用内部排岩,通过二次转排的技术经济合理性的论证,积极采用内部临时废石场。 废石场应设置在居民区或工业场地的下风侧或最小风侧以及生活水源的下游,以免对居民或工厂造成危害。 废石场不应截断山洪和河流,避免设置在水文地质复杂的地段,以保证废石场的稳定,避免废石场发生滑坡和泥石流事故。 剥离下的废石中可利用的部分要单独堆置以便日后二次回收利用。 有条件的地区靠近采场的废石场宜分散布置,以利于多出口运输,疏散排岩道路的通过能力,缓和废石排弃高峰。 废石场地的选择要有利于征用土地的复垦。,4.2.2 废石场的堆置要素,废石场的堆置高度 堆置阶段的平盘宽度 废石场容积的确定,废石场有效容积的确定,式中:Vy ____废石场的设计有效容积,m3; Vs ____剥离岩土的实方数,m3; Ks____岩土的松散系数,可参考下表; Kc ____岩土的下沉率,取值可参考下表。,岩土松散系数,下沉率参考值,废石场的设计总容积,V K1 Vy 式中:V 废石场的设计总容积,m3; K1 容积的富余系数,一般取1.021.05; Vy 废石场有效容积,m3。,4.3 废石排弃工艺,根据废石的运输与排弃方式及所使用设备的不同,外部废石场的排弃工艺可分为: 铁路运输排岩:根据废石场排岩设备的不同又分为挖掘机排岩、排 土犁排岩、铲运机排岩。 公路运输排岩:此种排岩工艺是利用汽车将废石直接运到废石场进行排卸,然后由推土机推排残留的废石及整理排卸平台。 胶带运输排岩:此种排岩工艺是利用胶带机将剥离下的废石直接从采场运到废石场进行排卸。,4.3.1 汽车排土机排岩工艺,汽车排土机排岩工艺具有一系列的优点: 汽车运输机动灵活、爬坡能力大、可在复杂的排岩场地作业,宜实行高台阶排土。 废石场内运输距离较短,排岩运输线路建设快、投资少,又易于维护,我国多数露天矿山都采用汽车排土机排岩工艺。,4.3.2 铁路运输的排岩,铁路运输的排岩工艺主要是由铁路机车将剥离下的废石运至废石场,翻卸到指定地点再应用其它的移动设备进行废石的转排工作。 可选用的转排设备有排土犁、挖掘机、推土机、前装机、索斗铲等。 目前,在国内采用铁路运输排岩工艺的矿山主要以挖掘机为主,排土犁为辅,而其它设备很少用。 铁路运输的排岩工艺的辅助设备有移道机、吊车等。,4.3.3 胶带运输机胶带排岩机排岩,露天矿采用胶带运输机胶带排岩机排岩是近十年来发展起来的一种多机械、连续排岩工艺。 工艺系统的工艺流程是:使用汽车将剥离下废石运至设置在采场最终边帮上的固定或移动式破碎站进行废石的粗破碎,破碎后的废石被卸入胶带运输机,由胶带运输机运至废石场再转入胶带排岩机进行排卸。当一个台阶高度排满后,用推土机平整场地,然后移动胶带排岩机。,4.4 废石场的危害防治及复田,废石场的危害及防治 废石场的污染 废石场的复垦,4.4.1 废石场的危害及防治,金属矿床露天开采过程中所建立的废石场不但占用了大量的土地而且也对生态景观与环境也造成了相当大的破坏和危害。概括说来,废石场的潜在危害主要来自两个方面, 由于废石场的稳定性差所引发的废石场变形、滑坡及废石场泥石流; 废石场所造成的环境污染。,4.4.1 废石场的危害及防治,治理措施应着眼以下几个方面: 改进排岩工艺,选择合理的排岩设备及工艺参数,合理控制排岩顺序,避免形成软弱夹层 ; 积极处理软岩基底; 采取必要措施进行废石场的疏干排水; 采用不同形式的护坡挡墙,稳定坡角,防止废石场滑坡; 进行废石场植被。,4.4.2 废石场的污染,废石场的污染有粉尘、毒气和酸雨三类。 从酸水形成机理中各个环节入手,采取积极措施抑制酸水的形成。其措施的要点: 尽量在气候干燥的季节剥离含有硫化物的岩石,控制岩石的破碎程度,采取集中堆放和及时掩埋等措施,缩短硫化物废石在大气中的暴露时间; 使废石堆和地下水和地表水隔绝; 截流废石场中产生的酸水,使其不漫溢,集中加以中和处理 。,4.4.3 废石场的复垦,土地复垦是指把被破坏和荒芜了的土地重新加以利用,以及不同于复原的其它任何形式的处理利用。土地复垦的目的,一方面保护了土地资源,实现了土地资源的二次开发和利用;另一方面,保护了生态环境。 废石场复垦工作的主要内容和要求如下: 废石场堆的形态整治; 表土的采集、存储和复田; 铺垫表土; 在整治好的废石堆上进行再种植
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