露天矿道路设计.docx

1、露天矿道路设计露天矿开采的特点:1、采矿生产的对象是天然赋存于地壳中的矿体和岩层;2、矿山中采矿场所随着时间推移不断改变其空间位置,从而引起生产对象和作业条件的经常变化;3、采矿生产时多环节进行,从矿岩准备、采装、运输到排卸,构成先后有序、彼此联系的生产总体,而且还要有机修、疏干排水的辅助环节予以保证。露天开采的主要优点:1、矿山生产能力大;2、劳动生产率高;3、成本较低;4、安全程度高;5、建设速度快;6、木材消耗少。缺点:1、往往需要剥去比矿石量多几倍乃至十几倍的表土和废岩;2、占地面积大,且对环境有深远的影响;3、受气候影响大;4、需引进大型设备,投资较大。露天矿山工程:露天采矿的目的,

2、是从地面把地壳中的有用矿物开采出来,为此按一定工艺过程,把岩石从整体中开采出来的全部工作,称成有用矿物:在地壳的构成物“岩石”中,含有对人类有用的成分,有用成分含量高或品质优良,适于工业应用的岩石,称为有用矿物。剥离物:不含有用成分或含量不足以工业应用的岩石,称为剥离物。有用矿物在地壳中的集聚体称为矿体。层状的矿体称为矿层。矿体的赋存地称为矿床。煤矿床常称煤田。露天矿田:划归一个露天矿开采的煤田或其一部分。露天矿场:用矿山设备进行露天矿山工程的场所,常称采场、掘场、采石场等。露天矿:从事露天采矿的矿山企业。台阶(阶段、梯段:在开采过程中,露天矿场被划分为若干具有一定高度的水平分层或有某些倾斜的

3、分层。这些分层称为台阶。台阶要素:台阶上部平台、台阶下部平台、台阶坡面、台阶坡顶线、台阶坡底线、台阶高度、台阶坡面角。采掘带:台阶开采中通常顺序的划分为具有一定宽度的条带。采区:如果采掘带长度足够且有必要,可沿全长划成若干区段,各配以采掘设备进行开采,这样的区段称采掘区,简称采区。工作面:在采掘区中,把矿岩从整体或爆堆中挖掘出来的地方称为工作面。建立在端面的称为端工作面,平行台阶长轴建立在坡面的称坡面工作面。工作线:已做好采掘准备,即配有采掘设备、运输路线、动力供应等的采区称为工作线。露天矿场的主要要素:露天矿场(边帮、底、上部境界线、下部境界线、工作帮、非工作帮、工作平台、露天矿工作帮坡角。

4、露天矿场开采结束后,每个台阶的坡底线都形成一条平面曲线,这种曲线可能闭合也可能不闭合。矿场中标高最低的这种闭合曲线就是最下部平台的坡底线。标高最高的这种闭合曲线即所谓的“闭封圈”。露天矿位于闭封圈以上的部分称山坡采场,以下的称凹陷采场。剥采比:剥离量和有用矿物量之比。露天开采一般程序:必要前提是有适宜的矿床。矿床是否适于露天开采,最好在地质勘探的初期就作出评价。适宜露天开采的矿床,经过进一步勘探提出来满足露天矿设计的要求的地质报告;经批准后,才可由设计部门进行设计。经过详尽设计,设计书经主管部门审查批准后,才可进行建设。建设生产的一般步骤:1、地面准备;2、矿区隔水和疏干;3、矿山基建工程;4

5、、日常生产。开采工艺环节:1、矿岩准备;2、矿岩采掘和装载;3、矿岩移运;4、排卸。考虑矿床的埋藏条件有:矿体形状、厚度、层数、矿岩性质、地形等。合适露天开采的矿床分类:1、按地面基准水平的关系分:基准水平以上的矿床和基准水平以下的矿床;2、矿体形状分为:规则和不规则矿体;3、按角度分为:水平和微倾斜矿床、缓倾斜矿床、倾斜矿床、急倾斜矿床;4、按矿层厚度分:极薄、薄、中厚、厚、级厚;(此外还可按照矿层数目分单层和多层矿床;按照围岩性质分为软岩矿床、中硬矿床、硬岩矿床。露天矿运输的任务: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,将生产过程中所需的人员、设备和材料运送

6、到作业地点。完成上述任务的运输网络,构成露天矿运输系统。运输方式分为:1、独立式运输:1间断作业式运输铁道运输、自卸卡车运输;2连续作业式运输带式输送机运输、水力运输;2、联合式运输几种运输方式的联合。铁道运输的优点:运输能力较大,每年可达20003000万m(50008000万t;设备和路线比较坚固,备件供应可靠;运输成本低;对矿岩性质、块度以及气候的适应性强;在生产管理上积累了丰富经验。缺点:基建工程量和投资大,基建速度慢;受地形及矿体赋存条件影响较大,线路坡度小,曲线半径大,灵活性较差;路线系统和运输组织工作复杂。适用条件:一般适用于运量较大、面积广、运距长的露天矿。铁道运输的牵引方式有

7、:蒸汽机牵引、电力机车牵引、内燃机车牵引等。蒸汽机车的优点:作业独立性强,不需液体燃料和电力;投资低。缺点:爬坡能力低,不能超过25%。;效率低,起动慢,特别是严寒地区更为突出;运营费和修理费较大;工人劳动强度大,劳动条件差。适用条件:产量不大或开采年限不长的中型露天矿。大型露天矿的建设时期和辅助作业也常常采用。电力机车分直流工矿架线电机车和交流工矿架线电机车。直流电机车应用广泛,优点:牵引性能好,牵引力大,在同样路线条件下运行速度较蒸汽机车高;爬坡能力大,可达3540%。;运营费用低,维修方便;司机劳动条件好。缺点:需牵引电网,独立性较差;有色金属需要量大,基建投资大。交流电力机车除了拥有直

8、流电力机车的优点外,起动时电能损失小、制动性能好。缺点:对通讯干扰较大,价格昂贵。牵引机组优点:1、电动自翻车的牵引能力于同轴数的电力机车相同,但粘着重量大部分由所运矿岩产生,每牵引吨位所需设备重量比同轴数的电力机车小;2、电动自翻车除反向器和制动转换开关外,其余主要电器均装在主控机车上,成本较电力机车低、约仅为1/3;3、限制坡度可提高到60%。,甚至80%。,从而可缩短运输距离,降低运输成本。内燃机车的传动方式有机械传动、液压传动和电力传动三种。大型露天矿主要采用电力传动内燃机车。内燃机车优点:1、不受外界动力供应影响,工作独立性强,机动灵活;2、热效率高,一般可达2530%,而蒸汽机车仅

9、达68%,电力机车也不到20%;3、工人劳动条件好;4、机车整备设施较蒸汽机车简单;缺点:1、过载能力差,不大适应露天矿长大坡道的运行路线;2、运输成本高,价格贵;3、消耗大量液体燃料;4、与其它机车相比,内燃发动机维修、保养比较复杂,专用设备多,技术要求高。缩短运距采用措施:1、在可能条件下,设置近距离局部排土场;2、对运输系统进行局部改造。列车等进特点:集中性、连锁性。减少等进时间措施:1、分析线路系统的布置是否合理,路线的通过能力是否做够;改善车站即区间的路线布置,加大通过能力和调整货流方向。2、合理调配车流,力求车流在线路系统上分布均匀;3、设置足够容量的储矿设施,避免因破碎和选矿设备

10、故障造成矿石列车的集中等卸;4、改善交接班制度,减少交接班对车流密度不均的影响。提高列车运输能力途径:1、压缩列车运行周期时间(缩短运输距离和运行速度;2、合理提高列车载重量(提高装载质量,充分利用车容;充分利用机车的牵引力,提高列车载重量。露天矿运输系统的主要技术指标:运量、运距、吨-公里数、通过能力等。线路移设的方式:目前多采用吊车移道。一般分原地移设和远距离移设。远距离移设:是将轨道节从原来的线路上拆下,用平板车运到另一地点重新铺设。吊车原地移设工作方式分为:前进式、后退式。汽车运输的优点:1、机动灵活,调运方便,特别适于各种复杂的地形条件和多种矿岩的分采;在矿山工程发展上,可优先开采矿

11、体的有利部分和采用组合台阶,加速矿山工程的延深和推进;便于采用近距、分散排土场,以缩短运距和减少排土场占地。2、只要矿床资源条件许可,采用重型汽车,课建设年能力达10002000万t矿石,甚至更大规模的露天矿山。3、爬坡能力强,在高差相同条件下,汽车运距较铁路短,基建工程量小,建设速度快。4、运输组织简单,可简化开采工艺和提高挖掘机效率。5、露天矿深度较大时,易于向其他运输方式过渡。6、可实现高段排土,提高排土效率。自卸汽车运输缺点:1、吨公里运费高,运距受限,一般运距不超过2.53.0km。2、自卸卡车的保养和维修比较复杂,需设置装备良好的保养修理基地。3、受气候影响较大,在雨季、大雾和冰雪

12、条件下,行车困难。4、深凹露天矿采用汽车运输时,会造成坑内的空气污染。汽车运输适用条件: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。汽车设备选型考虑方面:汽车型式、载重、传动、发动机、轮胎、车箱。汽车运行周期的组成:装载时间、卸载时间、运行时间、调车等进时间及其他时间。汽车能否正常高效作业,很大程度上与矿山道路的状态有关。在正确的道路定线和路基设计的条件下,汽车运输的技术经济指标,主要取决于道路路面的类型及其养护水平。良好的汽车道路可以降低燃料消耗和汽车的维修费用,减少设备停顿,提高运行速度,延长轮胎寿命。国内外搞好道路养护方面经验:

13、 1、必须根据矿山规模、汽车类型、道路长度和地质自然条件,配备数量足够和类型齐全的养路设备;2、必须建立道路养护专业队伍,并辅以行之有效的管理制度;3、严格保证穿爆、采装正规作业,以保持道路的良好状态;4、用洒水车是湿润路面,活用有机粘合剂喷洒路面,以有效控制尘土飞扬,并使路面坚实;5、大雨后应停止作业,以免损路面;6、为克服冬季路面冻滑,可在路面上撒盐水,以减轻冰冻程度。国外有的矿山采用了防滑轮胎,即在普通越野花纹上,增加细沟槽,甚至在细沟槽上再镶上金属钉;7、采掘和排土工作面道路应用三班制养护,确保道路经常处在良好状态。露天矿用汽车道路分类:可按其不同用途分为干线、支线、联络线和通往辅助设

14、施的辅助线;也按其是否移动分为固定道路和临时道路。露天矿固定道路可按行车密度、行车速度、使用期限、选用车型和地形地质条件分为三个等级:单向行车密度100车/小时,设计行车速度40公里/小时,适用条件:生产干线;:单向行车密度20100车/小时,设计行车速度30公里/小时,适用条件:生产干线和生产干线为级道路时的生产支线;:单向行车密度20车/小时,设计行车速度20公里/小时,适用条件:大型露天矿生产支线,中、小型露天矿生产干线和支线,联络线和辅助线。路基:是按照一定要求,在天然地面或露天矿场内填高挖平,为车辆行驶铺平道路的结构物。路基位于地面之下,也是路面的基础。路基工程包括:路基本体、路基防

15、护和加固建筑物、地面与地下排水设施。路基满足要求:1、在任何情况下具有足够的强度;2、在任何季节中,具有抵抗自然破坏力(包括风、雨、冰冻、冲刷、温度变化的足够能力,保持强度的稳定性;3、具有足够的整体稳定性。露天矿道路路基横断面的基本形式:路堤横断面、山坡路堤横断面、均质路堑横断面、非均质路堑横断面、陡坡路堤横断面、半隧道、运输平台断面。道路平面设计需要解决的问题:曲线、曲线加宽、视距、超高、超高缓和长度、两相邻平曲线的连接等。道路纵断面:是通过线路中的竖向刨面。每一条线路经过的地段都有高低起伏,所以纵断面是由上坡段、下坡段和平道所组成。上下坡段的连接,一般用圆弧曲线,即竖曲线。竖曲线又可分为

16、凸型竖曲线和凹形竖曲线。纵断面设计需要解决的问题有:确定最大允许纵坡、纵坡折减、坡段长及竖曲线。纵坡的折减有曲线折减和高原折减两方面。回头曲线:在山区或露天矿坑内布置线路时,由于地形条件或采场帮坡的限制,可用锐角转折迂回修筑公路,将弯道布置于夹角之外,这种弯道称为回头曲线。露天矿道路通过能力:是指在安全条件下道路允许通过的最大汽车数量或运输量。(计算时一般选择在车流最集中的区段进行露天矿道路定线:定线原则:1、必须满足开拓运输系统、剥采工程发展计划以及矿区总平面配置的要求,保证露天矿的各生产工艺过程成为一个有机的整体;2、符合矿山道路设计规范的规定,并保证要求的运输能力和行车安全;3、尽量避免

17、反向运输和减少空、重车的交叉。力求达到线路短、线型好、平面顺适、纵坡均衡、横面合理;4、尽量减少土石方、排水、防护设施的工程量,以降低造价;5、应尽可能采用挖方路基,避免填方,使道路有坚实、均匀及稳固的基础。定线步骤:拟定线路系统、方案比选、确定线位。路面:是用各种材料铺于路基顶面行车部分的层状结构物。其作用是承受车辆荷重和车轮转动的磨耗,以加固行车部分。(要有一定的坚实度、平整度、粗糙度露天矿道路路面按照路面载荷作用下的工作特征,分为柔性路面和刚性路面。露天矿道路路面类型选择,应综合考虑:1、根据道路等级、运量、使用年限及车型等因素选择路面等级;2、根据矿山生产特点、气候条件、土基状况以及施

18、工、养护条件等,选择与之想适应的路面类型。路面结构有单层和多层的型式。在路基上只铺一层的称为单层结构,多层路面包括面层、基层及垫层。面层:又铺砌层,是暴露于大自然和直接受行车影响的层次。其中磨耗层和保护层是面层上面的层次,起着保护路面免受磨耗和充补松散不平的作用。基层:又叫承重层,是路面承受行车载荷、保证路面力学强度和结构稳定性的主要层次。垫层:又称辅助基层,是在路基水、温条件不利的情况下,设于基层和土基间的层次。作用:防止或减少不均匀冻胀以及融冻时发生翻浆和不均匀沉陷;排除或积蓄有路面渗入或由土基积聚的过剩水分;防止路面材料被土基所污染;承受载荷并使其均匀分布于土基;平整作用等。常用的露天矿

19、道路路面有:水泥混凝土路面、整齐石块或条石路面、碎石路面、沥青表面处置碎石路面和沥青贯入式路面。柔性路面设计采用典型结构及经验厚度与弯沉计算相结合的方法进行。设计步骤:1、根据道路类型、等级、设计使用年限、车型及年运量的条件,参照表确定路面等级和类型;2、按矿山工程发展要求,考虑路面结构是否分期修建并拟定分期修建的方案;3、路基路面综合设计;4、拟定路面的结构组合,进行结构设计;5、决定路面各结构层的厚度。路面结构设计要按照“路基稳定、基层结实、路面耐用”的原则。刚性路面设计步骤:1、确定路面的结构层次;2、确定路面的设计参数;3、确定水泥混凝土路面板的厚度及平面尺寸;4、选定混凝土路面的涨缩

20、缝构造与间距。露天矿汽车运输道路的养护维修,按其工作性质、工作性质、工程量大小及繁简程度,可分为三类:1、小修、保修。经常保持道路平整、坚实,并及时修补道路,使之处于完好状态。2、大、中修。对损坏较大的道路进行修理、局部翻新或全部重建。3、改建与新建。如改建采矿场内的临时道路,新建水平支线等。搞好道路养护,除了养路作业机械化外,应注意:1、必须建立道路养护专业队伍,并建立有效地的管理制度。2、严格实行穿爆、采装正常作业,为道路创造良好条件。3、用洒水车洒水湿润路面。洒水可以有效控制尘土,以减轻发动机和轴承的磨损,并使路面坚实。4、大雨后应停止作业,否则路面会很快损坏。5、为克服冬季路面冻滑,可在路面上洒盐水,以减轻冰冻程度。国外有的矿山采用防雪机械轮胎,即在普通越野花纹上,增加细沟槽,进而可在细沟槽上再镶上金属钉。6、采掘和排水工作面道路养护应采用三班制,以确保道路经常处在良好状态。