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1、2023/8/3,1,第3章 露天矿运输,Chapter 3 Surface Transportation,露天矿(内部)运输(系统)的任务：矿石选矿厂，破碎站，储矿场 岩土排土场 人员/设备/材料作业地点露天矿采用的运输方式：(自卸)汽车运输：国内外广泛应用 铁路运输：国内占较大比重,用于凹矿浅部/地面 胶带运输 斜坡道提升机运输 重力运输 联合运输汽车/铁路，汽车/胶带，汽车/溜井(槽),2023/8/3,2,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,本章内容：1.汽车运输；2.铁路运输；3.胶带运输；4.联合运输,2023/8/3,3,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,露天矿运输从管辖范
2、围上分为：露天矿内部运输系统 矿岩受料地点，辅助物料露天采场 矿山管辖的运输线路 露天矿外部运输系统 选矿厂/储矿仓用户 国家行政部门管辖的运输线路露天矿运输的特点(见P61)露天矿运输的基本要求：(1)运距最短；(2)运输线路尽量固定，移动设备重量最小；(3)采用简单的运输方式和较少的运输设备类型；(4)运输设备容积/强度要与采装卸设备、矿岩适应;(5)所选用的运输方式工作可靠、连续性好；(6)运输方式应保证工作安全且采矿成本最低,2023/8/3,4,第一节汽车运输,汽车运输：即可单一运输，又可组成联合运输露天方式汽车运输的优点：(1)机动灵活，调运方便，特别适于复杂地形条件(2)爬坡能力
3、强，缩短运距，基建速度快/工程量小(3)运输组织简单，可简化开采工艺，提高采掘效率(4)便于采用近距离分散排土场/高段排土场，减少排土用地或提高排土效率(5)道路修筑和养护简单汽车运输的缺点：(1)吨公路运费高，汽车维修和养护工作量大(2)受气候影响较大，雨雾冰雪天气行车困难(3)对于深凹露天矿，易造成坑内空气污染,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,5,1.矿用汽车类型 汽车类型：载重汽车：牵引功率大，爬坡能力强，机动灵活 自卸式汽车，电动轮汽车 汽车载重：运距11.5km，合理,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,6,1.矿用汽车类型,金属矿床露天开
4、采 第3章 露天矿运输,P73,2023/8/3,7,2.矿山公路分类及技术等级 矿山运输公路的特点：断面形状复杂；线路坡度大；曲线半径小；运量和行使车辆载重量大；相对服务年限短 对矿山公路的基本要求：结构简单；具有相当的坚固性和耐磨性 矿山公路分类：按用途分为：运营型：辅助公路 生产型：开采过程中用作矿岩运输的公路,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,8,2.矿山公路分类及技术等级 按公路性质/所在位置分为：运输干线：出入沟卸矿点，排土场的公路 运输支线：各开采水平运输干线连接公路，各排土水平运输干线连接公路 辅助公路：通往分散布置的辅助性设施的路 按服务年限分为：固定公
5、路：出入沟地表永久性公路，3a 半固定公路：通往工作面/排土场作业线的公路 13a 临时/移动公路：采掘工作面/排土线的公路，1a,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,9,2.矿山公路分类及技术等级 按行车密度和速度可分为三个技术等级：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,10,半填半挖方路基,3.矿山公路路基与路面结构 三种路基：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,填方路基,挖方路基,2023/8/3,11,3.矿山公路路基与路面结构 路基横断面主要参数：路基宽度 路肩 路面宽度：行车部分宽度，与汽车参数、速度有关,金属矿床露天开采 第3章 露天矿
6、运输,路基宽度=路面宽度+2路肩宽度(b=1.01.5m),单车道：B=3.5，4，4.5，5 m 双车道：B=6，6.5，7.0 m,2023/8/3,12,3.矿山公路路基与路面结构 路基横断面主要参数：路面与路肩横坡 路面形状：镰刀形，槽形，半槽形 路面横坡：水泥路面 11.5%碎石路面 1.54%路肩横坡：比路面横坡大 12%,少雨区 0.5%或与路面同坡,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,13,3.矿山公路路基与路面结构 路基横断面主要参数：路基边坡 基坡一般：1:1.51:1.25 路堑边坡：1:0.51:1.75,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,路基排
7、水 排水设施：边沟，截水沟，排水沟，盲沟 坡度要求：纵坡0.2%,2023/8/3,14,3.矿山公路路基与路面结构 路基横断面主要参数：路面结构 路面类型：柔性路面，刚性路面 路面结构：单层，两层，多层,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,15,3.矿山公路路基与路面结构 路基横断面主要参数：路面结构 从路面结构可将矿山公路分为四级：高级公路：水泥砼路面，条石/块石路面 次高路面：碎石路面，沥青贯入碎石路面，沥青表面处理路面 中级路面：碎石路面 低级路面：粒料加固土路面 依据矿岩运量路面类型的选择：水泥砼路面：1000104t/a 黑色碎石砾石路面：(2001000)10
8、4t/a 碎石砾石路面：(50200)104t/a 碎石/简易土路面：50104t/a,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,16,4.矿山公路平面要素 平曲线参数：半径，转角，切线，弧长，外矢矩 平曲线半径(P50)确定根据：汽车结构参数 横坡，行车速度 要 求：R minR min,che；对应于公路等级取值；越大越好；平原区取大值，山区取小值,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,17,4.矿山公路平面要素 切线长度与曲线长度 定义：公路转角交点JD1至曲线与直线连接点的长度 外矢矩 转角交点至圆曲线中心的距离,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2
9、023/8/3,18,4.矿山公路平面要素 曲线段超高 缓和曲线段：双向路面横坡单向倾斜的过渡路段 超高坡度iH：缓和段坡面与水平面的夹角,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,19,4.矿山公路平面要素 曲线段超高(P51)超高横坡：2%6%，max10%,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,20,4.矿山公路平面要素 曲线段加宽 从直线段或缓和曲线段开始，逐渐加宽到圆曲线部分 双车道曲线段加宽值为：双车道曲线段车道总宽度为：单车道曲线段加宽：双车道加宽值的一半 路面加宽1m时，路基不加宽；路面加宽1m时，按内侧路肩宽度不小于1m计算,金属矿床露天开采
10、第3章 露天矿运输,2023/8/3,21,4.矿山公路平面要素 曲线段加宽,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,22,4.矿山公路平面要素 曲线段加宽,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,23,4.矿山公路平面要素 线路连接：直线曲线，同向曲线，反向曲线 直线段与曲线段相连接插入缓和曲线段长度 两平曲线连接：i)两曲线超高横坡相同，两曲线直接连接 ii)超高横坡不同时，需要插入超高缓和段,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,24,4.矿山公路平面要素 视距：司机通视的最短距离 停车视距：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,会车视
11、距：,2023/8/3,25,4.矿山公路平面要素 视距：司机通视的最短距离 停车视距：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,回头曲线弯道锐角转折 对称回头曲线：主曲线+辅助曲线(+插入直线段)路基要求回头曲线：最窄宽度L1两线路最窄距离L,2023/8/3,26,4.矿山公路平面要素,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,回头曲线弯道锐角转折,2023/8/3,27,4.矿山公路平面要素,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,回头曲线弯道锐角转折,2023/8/3,28,4.矿山公路平面要素,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,回头曲线弯道锐角转折 矿山公路回头曲线的最大值,2023/8
12、/3,29,4.矿山公路平面要素,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,回头曲线弯道锐角转折,2023/8/3,30,4.矿山公路平面要素 平曲线参数：半径，转角，切线，弧长，外矢矩 矿山公路线路平面表示法,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,31,5.矿山公路纵断面要素 竖曲线参数：最大纵坡，坡长限值，纵断面图，竖曲线半径，竖曲线最小弧长，连接线 最大允许纵坡 级：6%级：8%级：10%最大可达13%，但必须插入缓和段，其最小长度=汽车长度 限制坡长：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,32,5.矿山公路纵断面要素 限制坡长：LH800m，设置缓和段
13、 4050 m，i3%纵坡折减 平曲线半径50 m，最大纵坡按下表折减：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,海拔5000m以上：折减3%40005000m：折减2%30004000m：折减1%折减后最大纵坡4%时仍取4%级-6%；级-8%；级-10%,2023/8/3,33,5.矿山公路纵断面要素 竖曲线 凹形竖曲线，凸形竖曲线 当凸形竖曲线，变坡度代数差2%凹形竖曲线，变坡度代数差3%竖曲线半径按下表选取：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,34,5.矿山公路纵断面要素 线路纵断面标示法,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,起终点标高，公路设计标高，平距，纵坡，里
14、程标，百米标，涵洞位置，竖曲线位置与要素，填挖方高度，各线路段长度，方向角，曲线段要素，纵横比例,2023/8/3,35,5.矿山公路纵断面要素 道路定线 定线原则：各参数要符合要求；线路要平直而短，尽量减少竖曲线；工程量要小，少占农田；要充分利用地形，避开高山；要考虑到各水平面的出入口 定线步骤与方法：拟定线路系统方案比较具体定线(零点自下而上)固定控制点是拟定线路系统的出发路基边缘线“零点法”定线：确定跨距分规定点,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,36,5.矿山公路纵断面要素 道路定线,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,37,5.矿山公路纵断面
15、要素 道路定线,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,38,5.矿山公路纵断面要素 道路定线,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,39,7.工作面汽车入换方式,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,A.同向行车工作平盘宽度较小必须有两个出入口,B.折返行车工作平盘宽度较宽单出口，双车道,C.回返倒车工作平盘宽度较宽单出口，双车道,2023/8/3,40,8.运输计算 道路通过能力（P68）,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,自卸汽车运输能力(P68),汽车运行周期=装载t+卸载t+运行t+调车t 自卸汽车工作台数NG与在册台数NZ：,2023/8/3,
16、41,第二节 铁路运输,1.铁路运输特点(P80)优点：(1)运输能力大，可达50008000万t/a(2)设备和线路比较坚固耐用(3)运输成本低(4)对矿岩性质和气候条件的适应性强 缺点：(1)基建工程量和投资大，基建速度慢(2)对地形和矿体赋存条件适应性差(3)线路系统和运输组织工作复杂2.应用及其发展趋势 应用：储量大、面积广、运距长(56km)的露天矿 及矿山专用线路 趋势：粘重150t电机车和100200t自翻矿车 常用大载重准轨自翻矿车型号：KF-60、KF-65、KF-70、KF-100,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,42,2.应用及其发展趋势 趋势：粘
17、重150t电机车和100200t自翻矿车 10000V交流电机车和3000V/1500A直流电机车 电动轮自翻车牵引机组 内燃机车用燃气轮机代替柴油机 线路工程全盘机械化 实现机车遥控和运输系统自动化3.牵引方式电机车&内燃机车 电机车：直流工矿架线电机车，采用直流架线式电机车：ZG80-1500、ZG100-1500、ZG150-1500 交流工矿架线电机车(600010000V)内燃机车：三种传动方式(机械，液压，电力)常用电力传动内燃机车(柴油电力机车),金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,43,4.线路技术等级 线路分类：标准轨：1435mm，大型露天矿 窄 轨：小
18、型露天矿 600mm，750mm，762mm，900mm 三类矿用铁路：固定线路，半固定线路，移动线路 技术等级：依据单线重车方向年运量划分等级/标准 固定线路分为三级：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,44,4.铁路运输线路铺设(P83)道床的横断面：道床宽度，道床厚度，道床边坡,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,道床厚度,2023/8/3,45,4.铁路运输线路铺设 线路纵坡：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,限制坡度：在一定牵引重量条件下列车以最低速度运行所能爬过的最大坡度，纵断面设计要采用较长的坡段 准轨Lmin=140200m，窄轨Lmin Lmax
19、列车线路纵断面连接：变坡点要设置竖曲线 竖曲线半径：固定线路大于2000m 半固定和移动线路大于1000m,2023/8/3,46,4.铁路运输线路铺设 线路定线：在地形平面图上标出线路中心线位置 线路合理空间位置确定的原则：满足开采工艺要求 同总平面布置协调一致 平纵断面设计符合规范与规程规定 矿岩运距短，车站分布合理 土石方工程量少，综合经济效益高 定线方法和步骤见P90,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,47,4.铁路运输线路铺设,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,48,4.铁路运输线路铺设 山坡采场及地面干线的定线 自由导线地段：没有高程障碍
20、，要绕避平面障碍 紧坡导线地段：明显的高程障碍，需延长线路 定线方法绘制导向线,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,49,5.列车运输能力,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,列车运输能力计算:(P98),同时工作的列车数:,2023/8/3,50,第三节 胶带运输,1.胶带运输特点连续式运输方式 优点：(1)运输能力大：带宽1.82.0m准轨(2)爬坡能力强：i=(18o20o)(35o40o)，易于实现自动控制，提高劳动生产力(3)运距短：比汽车缩短70%，火车：82%(4)运输成本低，经济效益好：50%60%汽车 缺点：(1)投资较大(2)对运输物料的特性(硬度 磨
21、蚀性 粘结性)和块度要求严格(3)受到气候影响较大2.应用及其发展趋势 应用：单一运输，形成连续运输工艺疏松岩石 联合运输，形成半连续运输工艺坚硬岩石,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,51,2.应用及其发展趋势类型，规格，性能 趋势：带宽2m，带速3m/s，则1h运量10000t 带宽3.2m，带速5.2m/s，则1h运量30000t 夹心钢绳胶带抗拉强度达1000MPa以上 采用多驱动装置，单机长度达15km 大型运输机：可弯曲，运输大块硬岩 高倾角i=(18o20o)(35o40o)3.胶带运输机的主要类型 矿用胶带从结构上分为：普通胶带运输机：胶带，托辊，支架，驱
22、动装置，拉紧装置,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,52,3.胶带运输机的主要类型 矿用胶带从结构上分为：普通胶带运输机 胶带，托辊，支架，驱动装置，拉紧装置,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,53,3.胶带运输机的主要类型 矿用胶带从结构上分为：钢绳牵引式运输机 牵引钢丝绳(2根)承载胶带 托辊与支架，驱动拉近装载卸载装置 移置式带式运输机,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,摩擦力拖动胶带运行,2023/8/3,54,3.胶带运输机的主要类型 矿用胶带从结构上分为：钢绳牵引式运输机 牵引钢丝绳(2根)承载胶带 托辊与支架，驱动拉近装载卸载装置
23、移置式带式运输机 矿用胶带机从功能上分为：移动式：工作面废石场 半固定式：转载与集载 固定式：提升，运输，选矿厂，废石场,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,摩擦力拖动胶带运行,2023/8/3,55,4.胶带运输机参数和类型选择 矿用胶带运输机参数：胶带宽度：6003200mm，取决于生产能力，带速，矿岩块度 固定式运输机带宽：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,56,4.胶带运输机参数和类型选择 矿用胶带运输机参数：带速：0.77.2m/s，应考虑：物料特性，带宽，转载点设备条件 固定式运输机带速：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,57,4.
24、胶带运输机参数和类型选择 矿用胶带运输机参数：倾角：允许的提升与下放角度，取决于岩性 提升角 移动式运输机：imax=20o30o 运送破碎矿岩：imax=16o18o 圆形物料(砾石)：imax=13o15o 下放角 最大倾角比允许提升角小2o3o 运距和运量：取决于胶带类型 运量小&运距200300m：普通胶带 运量1500m3/h&运距1.5km&固定式：钢绳牵引胶带 运量大&运距长&物料坚硬：夹钢绳芯胶带,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,58,4.胶带运输机参数和类型选择 矿用胶带运输机选择：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,5.胶带运输机主要技术参数计算
25、 胶带宽度 牵引钢丝绳单位长度重量 牵引力及电机功率直/曲线段运行阻力,2023/8/3,59,6.胶带运输生产能力 取决因素：带宽，物料断面积形状，带速，物料运送难度，装载均匀程度,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,60,第四节 联合运输,1.联合运输的特点和使用条件 联合运输：采掘工作面卸载点/排土场内部运输系统 是指由两种及两种以上的运输方式分别完成不 同区段的运输，此外还包括不能独立完成运输任务的运输方 式，如溜井运输、斜坡道提升运输 分为三个阶段：工作面运输，克服高程的运输，地面运输 优点：根据矿体赋存状态、地形条件等，采用联合运输，可充分发挥各运输方式优势，获
26、取更大经济效益 缺点：增加运输环节，运输工艺复杂化,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,61,2.平硐溜井运输 应用：山坡露天矿，作用溜放矿石 运输工艺：,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,62,3.设有溜槽的平硐溜井结构图,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,63,3.设有溜槽的平硐溜井结构图 溜井结构要素 溜井倾角 垂直溜井：优先选用 斜溜井：避开软弱岩层 60o70o 溜槽倾角：42o55o 溜井深度 取决于矿岩性质，使用&施工方法 通过式溜井：300m 储矿式溜井：600m 溜槽落差：200m,金属矿床露天开采 第3章 露天
27、矿运输,2023/8/3,64,3.设有溜槽的平硐溜井结构图 溜井结构要素 溜井断面形状及尺寸 溜槽：梯形，上宽下窄 Bd,min=3Rmax2m 起始点槽深2.5m3m 槽深增加1m/延长1230m arctanf+(2o3o)45o，45o60o，60o80o 垂直溜井：断面圆形 斜溜井：断面拱形，矩形 溜井直径：(46)Rd,max 储矿仓：断面圆形/圆角矩形 8Rd,max，溜口设闸门,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,65,3.设有溜槽的平硐溜井结构图 露天矿溜槽,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,66,4.转载平台设置自学5.平硐溜井系统的生产能力 取决于三个方面：(1)溜槽/井上口卸矿能力依据工作面运输方式定(2)溜口连续放矿能力(3)平硐运输通过能力与地面运输方式有关 平硐溜井运输能力很大，南芬铁矿达400600万t,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,67,6.斜坡提升机运输 自学,金属矿床露天开采 第3章 露天矿运输,2023/8/3,68,本章作业,金属矿床露天开采 第2章 矿床开拓,2023/8/3,69,作业要求：,金属矿床露天开采 第2章 矿床开拓,2023/8/3,70,谢谢大家！,金属矿床露天开采 第1章 最终开采境界,
