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露天矿排土工作介绍
2013-10-25
露天矿排土工作介绍。
第四章 排土工作 露天矿主要生产环节。金属矿剥离量一般比 采矿量大数倍。 排土效率很大程度上取决于:排土场位置、 排土方法、排土工艺的合理选择。 设计的排土场应满足以下基本要求: 1 2 3 )排土场总容量要求; )接受能力与年采剥计划适应; )良好状况,保证作业安全。 确定排土场位置和规划排土工作要考虑: 少占农田、填海造田、利用采空区、避开 山洪河流、离采场近、居民区下风向(最小风 频的上风侧)、注意有害成分影响、今后回收 利用的可能。 根据排土场位置分为内、外排土。 排土工艺与露天矿运输方式密切相关。 我国主要排土方式: 排土犁、电铲、推土机、带式排土机、铲 运机、水力排土。 第1节 准轨铁路运输排土工艺 常用排土方式:排土犁、电铲、铲运机。 一、排土犁排土 行走在轨道上,靠机车牵引。一侧或两侧 有大、小犁板,翅板可靠汽缸推动张开(图5- 1 )。 排土工序:列车翻卸-排土犁推排岩土-整修 平台和边坡-移道。 1 —操纵室;2—前鼻保护犁板;3—主翅板;4—小翅板;5— 挂钩;6—前鼻保护犁板升降汽缸;7、8—犁板控制汽缸;9、 0—拉杆 1 排土犁示意图 1 —前鼻保护犁板;2—主翅板;3—小翅板;4—操纵室;5— 犁板控制汽缸;6—轨道 排土犁示意图 ( a) (b) (c) ( a)开始; (b)抬起铁轨; (c)终了 移道机工作示意图 ( a) c) (b) (c) ( (d) 排土犁排土工序示意图 (e) 排土犁排土移道步距a: a=d-b,米 式中: d —由线路中心算起,排土犁翅板最大悬距, 米; b —线路移设后,线路中心距排土台阶坡顶线 的距离,一般b=1.5~2.5米。 移道机:卡子、齿轮、齿条、铁鞋、发动机(图 5 -3)。 二、电铲排土 广泛采用。上、下两个台阶,分别为车辆 和电铲位置。列车进入排土线后,逐辆对位翻 卸到受土坑。电铲分上、下两个台阶堆垒,上 部台阶高度取决于电铲最大卸载高度 ( 0.9HXM)。 挖掘机排土,挖掘机站在排土台阶的中间 平台上,将列车卸下的废石向前、后和外侧转 排、堆垒,见图[挖掘机排土] 。 排土高度最大 可达 40~50m。排土带宽度接近挖掘机的卸载 半径与挖掘半径之和。该法移道步距大,线路 质量好,堆置高度大,雨季生产有保证,但设 备费用高。 排土场沉降系数: 式中: KS = 1+ H1 − H2 H1 H1 —排土台阶未下沉时高度,米; H2 —下沉稳定后的高度,米。 各种岩土的沉降系数可参考有关设计资料选取。 h1 H h2 电铲三种堆垒方法: 1 )分层堆垒,电铲一往一返完成一个移道 步距a的排土量,多走一倍路程,移道和 排土能平行作业(从终端逐段移设)。 )一次堆垒,前进、后退交替进行,电铲 移动最小。 2 3 )分区堆垒,一般50~150米,电铲电缆长 度2倍,每个分区按分层堆垒 。 为提高效率,应使排土带宽度A最大。 移道步距a =A=0.8Rmax挖+Rmax卸 对于4 米3电铲,移道步距a=23~25米。 三、前装机排土 适于多雨的南方。设车挡,灵活,适合高 台阶排土,线路长期不动,效率高,但轮胎磨 损严重。 侧卸装载机 四、排土场的堆置要素及生产能力 1 .排土场的堆置要素 排土台阶高度H、排土线长度L、排土平台 宽度B。 排土台阶高度取决于岩土性质、排土场基 底地质、地形、水文、气候。坚硬的块石排土 台阶高度15~50米;松软土岩,或土占30%以 上时为8~15米。 多阶梯排土场,平台最小宽度B: B=A+C+D+F 式中:A —上台阶坡底线至内侧线路中心线安 全距离,一般A≥H,米; C—为保证上水平移道超前宽度,C>a,米; D —双线中心距,米; F —外侧中心线至坡顶线安全距离,米。 H=10~15米,B=40~50米; H=20~25米,B=50~60米。 排土线长度L,排土线短,减少列车入 换时间,增加移设次数,线路两段无效长度 增加;过长,排土线生产能力降低。 一般排土犁排土,L ≥500~600米; 电铲排土, L ≥700~800米。两种方法的最小 值不宜小于3列车长度。 2 .排土场的生产能力 由排土线接受能力Qy和条数决定。 Qy=N · n · q,米3/班 式中:N—每班发往排土场列车数; n —列车中自翻车数; q —自翻车装载容积,米3。 N还取决于线路通过能力。电铲排土要根 据电铲生产能力QWP: QWP = 6 0ETηKH 3 ,米 /班 KPt 式中:T—每班工作时间,小时; η —电铲时间利用系数, η =0.6~0.7; E —电铲铲斗容积,米3 KH—铲斗满斗系数 ,硬岩0.9~1.0; KP —岩土松胀系数; t —电铲工作循环时间, 0.5~0.7,分。 需要排土线条数NS f •W NS = KS Q S 式中:W—要求排土场每班排岩量,米3/班; f —排土场不均衡系数,f =1.2~1.3; QS—每条排土线生产能力,米3/班; KS—排土线在藉系数,考虑平土、移道、故障, 排土犁排土KS=1.8~2.0;电铲排土KS= 1.2~1.3。 上述计算只考虑排土线自身生产能力,实 际上还应考虑采场供车情况,即线铲比(排土 线:采掘铲)的平衡。 线铲比概念与车铲比类似,即当日(或班) 排土线与采掘铲出动数量之比。 排土与采掘相适应的平衡状态: NS · QS=NW · QW N QW S y = = 即合理的线铲比 N QS W 式中: NW —采掘铲实际出动数量; NS —排土线实际出动数量; QW —采掘铲效率; QS —排土线效率。 应使线铲比有所富裕,保证正常采掘。 第2节 汽车运输排土工艺 大多采用推土机排土。作业包括:汽车翻 卸岩土、推土机推土、平整场地、整修排土场 公路。 行车带(A)、调车 带(B) 、卸车带(C) 。 为保证行车安全, 防止雨水冲刷坡面, 排土场保持2%以上 反向坡度,汽车后 退卸车时,由专设 调车员指挥。 应根据推土量,选用适宜的推土机。工作 量包括两部分,推排汽车残留平台上废石,整 修公路。 排土台阶高度大,可达100米以上。通常 只设一个排土台阶。需多层排土时,平台宽度 应能保证汽车顺利掉头卸车和有一定的安全距 离。一般不宜小于25~30米。 同时翻卸的汽车数量nx为 t nx = Na T Z 式中: Na —运岩汽车出动数量; t —卸车和调车时间,分; TZ —汽车的运行周期时间,分。 QS —排土线效率。 考虑到推土、平整、备用,排土线总长3Lmin。 推土机排土线长度Lmin应按同时翻卸的汽 车数量确定,即 Lmin= nx · b,米 式中: nx —同时翻卸的汽车数量; b —相邻汽车正常作业间距,一般 1 5~20米。 所需推土机数量Nt Nt = Vt • KP • Kt Qt 式中: Vt —需推土机推的土岩石方,米3/班; KP —土岩松胀系数,1.3~1.5; Kt —设备检修系数, 1.2~1.25; Qt —推土机生产能力(松方),米3/班。 应按各排土场分别计算。工序简单,堆置 高度大。 第3节 窄轨铁路运输排土工艺 人工自溜排土、人造山排土、推土机排土 和窄轨排土犁排土。 一、人工自溜排土 翻车器 环形式 折返式 二、人造山排土 卷扬机斜坡提升,在翻车架翻卸。广泛 应用于煤矿。倾角一般在30o以下。采用矿车 倾角18 ~22o,采用箕斗倾角20~30o 。 翻车架在最高处,设避雷器,前方地面 设拉紧绞车装置。 人造山排土场应设在工业场地和居民区 下风向,不宜离露天采场太近。 适用于无堆积场地中小矿,排土高度可 达40~50米,占地少,容积大,运距短,设备 简单等优点。 三、推土机排土 工序:首先在排土台阶运输水平1.2~1.5米 以下处,建立推土机工作平台,平台宽度6~7 米,排土列车侧卸式翻卸,推土机向侧面和端 面推排。 为保证工作安全,翻卸和推排错开一段距 离,卸土线应大于3倍列车长度。分为卸土区 段、推土区段、准备阶段。 推土机推送距离10米左右为宜。卸土线移 道时,无需专用移道设备,生产能力较高。 三、推土机排土 推土机作业最大允许坡度:上坡25o; 下坡为30o;横坡为6o。 推土机作业时,推土板不得超过平台边缘。 如果平台边缘出现裂缝,应采取安全措施。推 土机距离平台边缘小于5米,须低速运行。禁 止推土机退向平台边缘。 推土机牵引其他设备, 被牵引车辆或设 备应有制动措施,并有人操纵;时速不超过5 公里;下坡禁用缆绳牵引;须指定专人指挥。 第4节 带式排土机排土 连续式排土方法,由于胶带运输机和移 动式破碎机发展,使得连续式和半连续式生 产工艺为大型金属露天矿所采用。 悬臂带式排土机安装在回转平台上,有 履带能自行,分别伸出受土和排土悬臂,悬 架上安装有胶带运输机。 带式排土机的受料悬臂与横移式运输机 相接。带式排土机从横移式运输机始端向终 端下向排土;至尽头后,再上向排土返回始 端。然后移设运输机。 横移式 运输机 悬臂带式 排土机 延伸式运输机 胶带排岩机 1 -排岩机底座;2-回旋盘;3-铁塔;4-接收臂(装有接收 运输机);5-卸载臂(装有卸载运输机) 胶带排土机结构示意图 悬臂排土机排土,带式输送机设在可走行 的桁架悬臂上,进行上排或下排,排土带的宽 度和高度取决于悬臂长和倾角。本法广泛用于 连续和半连续开采工艺。 第5节 排土线的建立与扩展 一、排土线原始路堤的修筑 主要工程,同时需不断改造和发展。沿山 坡修筑原始路堤(半挖半填),用电铲、推土 机。 横跨山谷 9 9 1 1 0 5 00 05 人工修筑原始路基 排土犁修筑原始路基 平地排土线原始路堤的修筑:分层堆垒、 逐渐涨道。 .人工修筑 每次起道0.2~0.4米。 .排土犁修筑 交错堆垒,每次涨道0.4~0.5米。 .电铲修筑 1 2 3 单(双)侧取土,形成初始路堤,然后列车翻 卸。 每次涨道4~5米。 5.推土机修筑 一般用两台推土机,从两侧将土推向路堤。 二、排土平盘配线及扩展方式 铁路运输,单线、多线排土场。 扩展方式:平行、扇形、曲线、环形。 平行扩展,移道步距固定,排土线不断缩 短。 扇形扩展 平行扩展 电铲尽头区堆垒:从线路尽头,分层堆垒 至线路水平,然后向外扩展排土平盘并进入, 掉头将通道和受土坑填满。 曲线扩展,移道步距不等,轨道不断加长。 列车从一端进入排土线,常采用双线。 列车从两端进入排土线,采用环形、半环 形。采用半环形,可消除相邻排土线的“豁 口”。 消除相邻排土线“豁口”方法:暂时截断、 临区超前土堤、内移。 三、覆土造田 列入矿山企业基建计划,实施。几种方式: )基建和开采过程中,随时恢复种植; 1 2 3 )排土场平整、覆土(0.5~0.6米厚表土)。 )填海造田,筑坝围田。 排土场上部治理前 1 #排土场消坡前 1 #排土场上部治理后 2 号排土场坡面治理前 2 号排土场坡面治理后 承德铜兴铁矿治理后 内蒙古林河煤矿排土场治理区 • • • • 唐山三友矿山石灰石矿 东采区北边坡综合治理及绿化方案 1、清除北边坡及台阶上危石、废渣。 2、在台阶上间距2.0m人工爆破树坑,利用片 石在台阶外边缘砌筑拦渣堤。 • • 3、人工客土回填树坑,台阶及坡面植树绿化。 4、安装自动浇灌设施,给水护林。 • • • • • • • • • 施工步骤: 1、将各台阶边坡上不稳定危石从上至下清除。 2、在台阶上按间距每2m人工爆破出一个树坑,树 坑规格为1.0×1.0×1.0m,将坑内岩土清除。 3、树坑内放耕植土,在台阶边缘砌筑片石挡墙。 4、运客土,在台阶面上铺一层0.8m厚土层。 5、坑内栽种火炬树苗,台阶栽植扶芳藤、爬山虎 及十姐妹。 6、安装浇灌水管及后期管理。 火炬树(鹿角漆) 生态习性:适应性强,耐寒,耐干旱瘠薄,耐盐碱土壤。根系 发达,生长快,寿命短,萌蘖力强。 十姊妹(七姊妹) 科属:蔷薇科 蔷薇属 野蔷薇栽培品种,落叶灌木 生态习性:喜光,喜温暖气候,耐寒。不择土壤,耐干旱,也 耐水湿。生长快。适生于我国华北、华东。 爬山虎(爬墙虎) 生态习性:喜光,较耐荫,耐寒,耐旱,耐湿,对土壤条件 要求不严。 扶芳藤 生态习性:喜光,稍耐荫。喜温暖气候,耐寒性差。不择土壤, 耐干旱瘠薄。 四、露天矿排土场治理措施 • • 排土场变形破坏,产生滑坡和泥石流的影响因素主 要是基底的软弱岩层、排弃物料中含大量表土和风 化岩石,以及地表汇水和雨水的作用。其治理措施: ⑴改进排土工艺。铁路运输时采用轻便高效的排 土设备(如推土机、前装机等)进行排土,可增大 移道步距,提高排土场稳定性。合理控制排土顺序, 避免形成软弱夹层(即潜在滑动面)。同时将坚 硬大块岩石堆置在底层以稳固基底,或大块岩石 堆置在最低一个台阶反压坡脚。对于覆盖式多台 阶排土场,底层第一层高度不宜太大,以有利于 基底的压实和固结,也有助于上部后续台阶稳定。 四、露天矿排土场治理措施 • • ⑵软岩基底的处理。若表土或软岩较薄,可在排土 前开挖掉,若在3~5m以上,挖掉不经济,则要控 制排土强度和一次堆置高度,使基底得到压实和逐 渐分散基底承载压力。也可用爆破法将基底软岩破 碎,这不仅增大抗滑能力,还可在底层形成排水层。 ⑶疏干排水。地表水和雨水对于排土场滑坡和泥石 流起着重要作用,需采取工程措施进行治理和疏排。 首先对排土场上方山坡汇水截流,将水排至外围的 低洼处。其次是排土场平台本身汇水不致浸蚀和冲 刷边坡,而将平台修成3°左右的反坡,使水流向坡 根处的排水沟而排出界外。然后在排土场下游沟谷 的收口部位修筑不同形式的拦挡坝(片石过水坝、 竹笼坝、铁丝笼坝以及拦洪坝等),起到拦挡排土 场泥石流、防止污染农田的作用。 四、露天矿排土场治理措施 • • ⑷为稳固坡脚,防止排土场滑坡。可采用不同形 式护坡挡墙。坚硬块石堆置成块石重力坝,透水性 好,施工简单,造价便宜,能阻挡泥沙和滑坡。 ⑸排土场植被。在已结束施工的排土场平台和斜 坡上普遍进行植被(植树和种草),可起固坡和防 止雨水对排土场表面浸蚀和冲刷,尤其堆置的是表 土和风化岩石时,这种植被效果较明显。植被的根 系可以加固排土场表面岩土,阻止雨水往内部渗透, 植物本身也吸收大量水分。 五、排土场监测内容和方法 • • • 监测内容包括: ⑴监测排土场沉降压缩变形以及它与时间的相关性。 ⑵监测排土场某点在三维坐标上的变形与位移量, 以及它的影响因素。 • ⑶研究排土场产生滑坡和泥石流的边界条件;并对 排土场滑坡和泥石流进行预报。 • • ⑷监测排土场内部不同深度的变形特征和位移。 ⑸对基底和排土场内部孔隙水压力和降雨量、地表 径流量等进行观测。 五、排土场监测内容和方法 • • 排土场监测方法包括: ⑴应用几何测量方法进行排土场变形与位移观测; 在排土场平台及边坡上埋设观测点,采用经纬仪和 水准仪分别对观测点的水平位移和垂直位移进行定 期观测。这种常规测量方法的精度较高,但是外业 和内业工作量较复杂。 • ⑵应用红外线测距仪代替常规的量距和三角网测量, 可以提高观测精度和工作效率。 五、排土场监测内容和方法 • ⑶应用立体摄影经纬仪监测排土场大面积位移,当 排土场位移量大时,摄影测量可能达到实用的精度。 同时它的外业工作量大量减少,内业计算和成图可 以自动化(应用计算机、自动绘图仪)。不过其适 用条件有一定的局限性,即倍摄平台向对应的位置 要有适合地形条件,需要设置与排土台阶平行的摄 影基线点。 • • ⑷应用多点位移计和长距离发送信号的位移传感器 ( 无线传送)可以高精度遥测排土场边坡内部测点 的变形,做到自动监测和预报滑坡。 ⑸安装水压计进行排土场及其基底空隙水压力的观 测,可以预测基底承载能力和稳定状态。 山西娄烦尖山铁矿特别重大排土场垮塌事故 • • 2008年8月1日0时45分,太原娄烦县太 钢尖山铁矿排土场发生一起特别重大事故, 位于尖山铁矿排土场下面马家庄乡寺沟村部 分房屋被埋,死亡失踪45人,财产损失4 9 2万元。有关部门对遇难者家属、失踪人 员家属及受伤者进行了经济补偿,共计补偿 009.6万元。 1 国务院调查组:娄烦尖山铁矿“8·1”事故是一 起重大责任事故 。 山西平朔安太堡露天煤矿,总面积达三百七十六平方公里,地 质储量约为126亿吨。煤矿全部采用美国CAT、日本小松、英国 P&H等欧美国家进口设备进行挖掘、实行全方位现代化管理。 煤矿开工初曾引起党和国家领导人邓小平的关心和重视,并一 时令世界范围内轰动,为当时世界最大露天煤矿。 平朔安太堡露天煤矿南排土场滑坡 体 •安太堡露天煤矿南排土场滑坡体2#剖面图 • • 平朔安太堡露天煤矿南排土场排弃高度达到 35.00m(标高+1315.00m~+1450.00m),边 1 坡角度为19゜~21゜。采用154t重型卡车运 输和重型推土机排土。排弃物料为岩石和表 层黄土混合物,含有少量煤矸石。其开采强 度很大,排土场水平推进速度和高度增长速 度也很大。排土场年平均抬高速度达2lm。 排土场基底为黄土,厚度3.0m~30.0m,其 下为粉质粘土与红色粘上互层,厚度约8.0m ~25.0m,再下为二迭系砂岩、砂页岩和泥 岩等组成。 • 露天煤矿南排土场位于该矿工业广场南侧。 991年10月29日零时5分,排土场靠工业广场 1 一侧发生大规模滑坡。滑坡体覆盖范围走向 长1050m~1095m,宽度420m,高差135m, 3 滑坡体积约1132万m ,滑舌长达200m,滑坡 体前地基土层被挤压而隆起。滑坡速度很快, 剧烈滑动时间仅20 s~30s。滑坡体冲向排土 场坡角处工业广场,破坏了平鲁公路约730m, 埋没了矿大门守卫室,洗车间,排水沟440m, 摧毁了灯桥及矿大门至办公楼段公路等工业 设施。 六、道路运输卸排作业应遵守规定 • • 1) 汽车排土作业时,应有专人指挥; 2) 排土场平台平整;排土线均衡推进, 坡顶线呈直线形或弧形,排土工作面向 坡顶线方向有2%~5%反坡; • 3) 排土卸载平台边缘,有固定挡车设施, 高度不小于轮胎直径1/2,车挡顶宽和底 宽分别不小于轮胎直径1/4和3/4; • • 4) 卸车和推土作业设备间保持足够安全距离; 5) 卸土时,汽车垂直于排土工作线;汽车倒车 速度小于5km/h,以免冲撞安全车挡; • • 6) 推土机不应沿边缘平行坡顶线方向推土; 7) 排土安全车挡或反坡不符合规定、坡顶线内 侧30m范围内有大面积裂缝(缝宽0.1m~0.25m) 或不正常下沉(0.1m~0.2m)时,汽车不应进 入该危险作业区,应查明原因及时处理,方可 恢复排土作业; • • 8) 烟雾、粉尘、照明等因素导致驾驶员视距小于 0m,或遇暴雨、大雪、大风等恶劣天气,停止推 3 土作业; 9) 汽车距排土工作面50m范围内时速度低于8km/h; 排土区设置限速牌等安全标志牌; • • 10) 排土区照明系统完好,夜间无照明不排土; 11) 排土作业区,应配备适合突发事故救援钢丝绳 ( 多于4根)、大卸扣(多于4个)等应急工具,配备指挥 工作间和通讯工具。
标签:  露天矿,排土 
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