露天开采技术习题及答案.doc
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1、露天开采技术习题及答案目录第一章 露天开采的基础知识2第二章 露天矿床开拓3第三章 穿孔工作4第四章 露天深孔爆破5第五章 露天矿采装技术6第六章 露天矿运输8第七章 露天矿排土技术9第八章 露天开采新水平准备10第九章 露天开采安全与环保11第十章 露天矿防水13第十一章 露天采场破碎14第十二章 露天开采供配电系统15第十三章 露天开采设备修理16第十四章 砂矿床开采17第一章 露天开采的基础知识1.1简述矿石、废石的概念。地壳中的矿物自然聚合体,在现代经济技术条件下,能以工业规模从中提取国民经济所必须的金属或矿物产品的,叫做矿石;矿体围岩及矿体中的岩石(夹石),不含有用成分或含量过小,从
2、经济角度无开采价值的,称为废石。1.2简述矿石、废石的关系。边界品位是划分矿石与废石(围岩或夹石)的有用组分最低含量的标准。矿山计算矿石储量分为表内储量与表外储量。表内储量划分的标准是按最低可采平均品位,又名最低工业品位,统称工业品位,高于边界品位的就是矿石,低于的就是废石。1.3简述露天开采境界、露天采场的概念。露天开采境界:指露天开采终了时某一时期形成的露天矿场。露天采场:采用露天开采方法开采矿石,在空间上形成矿坑,露天开采、采装运输设备、人员工作的场所。1.4简述台阶的概念及其构成要素。台阶:露天开采过程中,露天矿场被划分为若干具有一定高度的水平分层,这些分层称为台阶,分层高度称为台阶高
3、度。台阶的上平面-上部平台;台阶的下平面-下部平台;上下台阶间的坡面-台阶坡面;坡面与上部与水平面的夹角-坡面角;台阶坡面与上部平台的交线-坡顶线;台阶坡面与下部平台的交线-坡底线。(简单地讲,露天开采是从地表开始逐层向下进行的,每一水平分层称为一个台阶。一个台阶的开采使其下面的台阶被揭露出来,当揭露面积足够大时,就可开始下一个台阶的开采即掘沟。)1.5简述露天开采的步骤及主要工作。1准备阶段:地质勘探部门确定储量-矿床开采可行性研究(矿石品位、储量、埋藏条件、矿石综合处理难以程度、市场需求状况、开采方法)-确定开采方法-初步设计(确定露天开采境界、验证露天生产能力、确定露天开采的开拓方法、矿
4、石废石的运输方法、线路布置、选择穿孔、爆破、采装、运输、排土、机械的数量类型)-布置工业场地(确定购地范围和时间、道路土建工程数量、工期、电力-水源和主要材料的用量)-施工-开采2基本建设阶段:排除开采范围内的障碍(拆除建筑物、障碍物,改道河流,疏干湖泊,拆迁房屋,处理文物,道路改线,排除地下水,处理地表水)-矿山前期建设(输电线、变电所、矿石-废石-人员-材料的运输路线,生产辅助建设:照明、通讯)3正常生产阶段:在垂直延伸方向时准备薪水平的过程,首先掘进出入沟,然后开挖开段沟4生态恢复阶段1.6简述露天开采台阶的推进方式。A垂直推进采掘:电铲的采掘方向垂直于台阶工作线走向,与台阶的推进方向平
5、行。B平行推进采掘,电铲的采掘方向与台阶工作线方向平行,与台阶推进方向垂直。垂直采掘示意图1.7简述露天开采新水平准备方式。汽车运输掘沟、铁路运输掘沟、无运输掘沟1.8简述采区、采掘、平盘的概念及三者关系。采区宽度是爆破带的实体宽度,采掘带宽度是挖掘机一次采掘的宽度。当矿岩松软无需爆破时,采区宽度等于采掘带宽度,绝大多数金属矿山都需要爆破,故采掘带宽度一般是指一次采掘的爆堆宽度。最小工作平盘宽度是刚好满足采运设备正常作业要求的工作平盘宽度,其取值需依据采运设备的作业技术规格、采掘方式和供车方式确定。(补充)1.9出入沟、开段沟新水平准备首先向下开挖一段倾斜的梯形沟段,称为出入沟;到达一定深度(
6、台阶高度)再开挖一定长度的梯形开段沟。深凹露天矿形成完整的梯形开段沟,山坡露天矿形成不完整的开段沟。第二章 露天矿床开拓2.1简述露天开采开拓的概念。开拓就是建立地面与露天采场内各个工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通路。2.2简述露天开采常用运输设备。火车、汽车、胶带 箕斗、串车、溜井2.3简述露天开采常用运输方式。火车运输(铁路运输):采用机头牵引矿车行走在轨道上的一种运输方法,其特点是运量大,爬坡能力小,调车困难。汽车运输(公路运输):采用自卸汽车运输矿石和岩石,特点是运输灵活,爬坡能力大。胶带运输(皮带运输):皮带行走在固定的滚轮上来传送矿岩的一种方法,其特点是运输连续但爬坡能力小,
7、矿岩需破碎,还需其他转载设备。箕斗和串车运输:在露天开采境界边帮上开掘斜坡陡沟,在其上采用箕斗或串车提升矿岩,其特点是运输距离短,需要其他转载设备和破碎矿岩。溜井(溜槽):将采场内的矿石通过溜井(溜槽)溜放到地表水平,然后用平硐运输到选矿厂,其特点是需要转载。2.4简述铁路运输开拓法的特点。开拓坑道是一些铺设铁路干线的露天沟道,这些沟道在平面上的布置形式有:直进式、折返式和螺旋式三种。由于铁路干线的限制坡度较缓,曲线半径很大,而大多数金属矿的平面尺寸都有限,且地形陡高差较大,因而采用铁路开拓的矿山,铁路干线的布置多呈折返式或折返直进的联合方式。2.5简述公路运输开拓法的特点。机动灵活、调运方便
8、爬坡能力大、要求线路技术条件较低,从而使开拓坑线较短,可减少开拓工程量和基建投资,缩短基建期限,有利于加速新水平准备。2.6简述固定坑线开拓法与移动坑线开拓法的优缺点。固定坑线:优点-全部折返沟均设在露天矿场的一帮,故开拓剥岩量小;在开采过程中,各水平的工作线长度基本固定,并且推进方向一致,生产工艺和生产管理都比较简单;可多水平同时工作,有利于均衡和调节生产采剥比。缺点-列车需在折返站停车换向或会让,故运行速度降低,使线路通行能力下降;必须设置一定长度的折返站,造成端帮剥岩量过多,而两端剥岩又比较困难。移动坑线:优点-可以靠近矿体掘进出入沟和开段沟,能较快地建立起采矿工作线,减少基建剥岩量,
9、加快矿山建设速度,是矿山早日投产。移动坑线一开始并不设在固定的非工作帮上,因此当矿体和工程水文地质情况未完全探清时,采用移动坑线开拓可在开采过程中加深了解和掌握,以便合理地确定露天采场的最终边坡角和开采境界,这就有可能避免由于边坡角过大或者过小而造成资源和经济上的损失,以及由于改变开采境界二造成技术上的困难。可以自由的选择开拓坑线的位置,有利于根据选择开采的要求,确定工作线推进方向,以减少开采过程中的矿石损失和贫化。由于移动坑线铺设在工作帮上,当露天矿上底部平盘宽度较小时,采用移动坑线能够避免为露天矿场底保持2倍最小半径而引起的扩帮量,并且可以省掉两端帮得联络线路工程量,缩短运输距离。缺点-在
10、设有移动坑线的台阶上,生产作业比较困难,从而使设备使用率、劳动生产率、采剥成本等生产技术指标比固定坑线开拓都要差些。移动坑线占用的台阶工作平盘大。在移动坑线上,除铺设运输干线外,还要铺设装车线和堆置爆堆的宽度。由于干线经常移设,线路维修和移设的工程量很大,一般移道工作量增加1-1.4倍。2.7简述铁路运输开拓法常用坑线的布置形式。直进式坑线开拓:直进式干线是沟道设置在采矿场的一帮或一翼列车在干线上运行不必改变运行方向;回返式坑线开拓:折返式也是沟道设置的采矿场的一帮,但列车在干线上运行时,需经折返站停车换向开至各个工作水平;螺旋式坑线开拓:螺旋式干线则是围绕采矿场四周布置开拓沟道,呈空间螺旋状
11、2.8简述公路运输开拓法常用坑线的的布置形式。直进式坑线开拓:矿区地形简单、高差不大时,可把运输干线布置在山坡的一侧,使之不回弯便开拓全部矿体(深凹露天矿,矿床埋藏较浅又有足够的走向长度)。回返式坑线开拓:当开采深度较大的深凹露天矿或比较高大的山坡露天矿时,为使公路开拓坑线达到所要的深度或高度,需要使坑线改变方向布置,通常是每隔一个或几个水平回返一次,从而形成回返式坑线。螺旋式坑线开拓:当开采深凹露天矿时,为了避免采用困难的曲率半径,可使坑线从采场的一帮绕道另一帮,在空间呈螺旋状,故称螺旋坑线。2.9简述平硐溜井开拓法的适用条件及优点。平硐和溜井所用的开拓巷道均为均为地下井巷。平硐溜井开拓是
12、借助开拓溜井和平硐来建立采矿场与地面之间的运输联系的。矿岩的运输不许任何动力,而只靠自重沿溜井下至平硐再转运到卸载地点。2.10简述井筒提升开拓法在露天矿的应用条件。在深露天矿采用斜坡卷扬或斜坡运输机开拓时,需要设置移动的转载破碎站,转载站的移设和斜坡道的延伸,以及采场内运输与提升作业的相互干扰,都会给生产带来不利影响,而且设置斜坡道的露天边帮也常常存在边坡稳定的问题。第三章 穿孔工作3.1简述穿孔对露天开采的重要性。穿孔工作是露天矿生产工艺的重要环节之一,穿孔速度与炮孔质量对爆破、采装以及破碎等各项作业都有影响。3.2简述露天开采常用的穿孔设备。手持凿岩机、凿岩台车、潜孔钻机、牙轮钻机、吊绳
13、钻机、旋转钻机、火钻3.3简述我国露天开采穿孔设备的先进程度。50年代广泛采用吊绳钻机,目前穿孔效率高,孔径大的牙轮钻机所占的比重约为60%;牙轮钻机所占的比重约为12.2%。3.4简述潜孔钻机的凿岩原理及在露天开采中的应用。潜孔钻机使用风动冲击凿岩,穿孔过程中风动冲击器随钻头一起潜入孔内。广泛应用于矿山、采石场、水电建设、道路、和其他建筑工地,在露天开采中由于开采各种硬度的矿岩,钻孔直径在100200mm之间、孔深30m以内。3.5简述牙轮钻机的凿岩原理及在露天开采中的应用。牙轮钻机通过推压和回转机构给钻头以高钻压和扭矩,将岩石在静压、少量冲击和剪切作用下破碎。牙轮钻机主要应用在大型露天金属
14、矿采场,其穿孔效率高,适用于各种硬度的矿岩。3.6如何提高潜孔钻机的效率?v=4ank/DE,式中、k为定值、要想提高潜孔钻的效率就需要提高a与n的值,而a与n是一对相互制约的工作参数,冲击功a增大就必然导致冲击频率n减小,结合岩石在足够大的冲击力下才能破碎的事实,我们应采用大冲击功小冲击频率的策略。3.7如何提高牙轮钻机的效率?v=3.75Pn/Df,式中P与v成正比,但实际上比不严格,在P/F小于等于临界值时,增大轴压可以提高破碎效率,在P/F=达到极限,在增大轴压齿轮将整个被压入岩石,穿孔效率不再提高,在极限转速之前随着转速的增大钻速也增大,超过极限钻速之后,转速增大钻速反而减小,另外轴
15、压增大也会引起特定转速下钻速的减小,因此要综合考虑转速和轴压的关系,以确保最大的钻速。3.8简述露天开采穿孔机械的发展方向。采用各种传感器收集岩层条件,配合程序控制来达到最佳的钻速的牙轮钻机将是未来的穿孔机械的发展方向。第四章 露天深孔爆破4.1简述露天开采爆破的特点。4.2简述露天开采爆破炮孔的常用布置方式。垂直深孔和倾斜深孔4.3简述露天开采的爆破方法。1多排孔微差爆破,多排孔各排之间以毫秒级微差间隔时间起爆的爆破;2多排孔微差挤压爆破,露天台阶深孔微差爆破时,有时需要在台阶坡面留有一定厚度的碴堆作为挤压材料,进行挤压爆破。3预裂爆破,预裂爆破就是沿设计开挖轮廓打一排小孔距的平行深孔,减少
16、装药量,采用不耦合装药结构在开挖区主爆破孔爆破之前同时起爆,在这一排预裂孔间连线的方向形成一条平整的预裂缝。预裂缝形成后,在起爆主炮孔和缓冲炮孔预裂缝能在一定范围内减轻开挖区主炮孔爆破时对边坡产生的震动和破坏作用;4光面爆破 在轮廓线处多打眼密集布孔、少装药同时起爆的方式;5缓冲爆破 缓冲爆破主炮孔和缓冲炮孔同时起爆,以达到减震的目的。4.4简述混装炸药车在露天开采爆破中的应用。露天深孔爆破所需炸药量大,一般在几吨几十吨以上,采用混装炸药车促进了露天矿爆破工艺的改革,降低了装药的劳动强度,提高了露天矿的机械化水平。同台混装车可以生产几种类型的炸药,密度也可以随意调节。4.5简述常用提高爆破质量
17、的方法。根据不同的矿体,选择则合适的爆破方法,采用微差爆破的方法。4.6简述临近边坡常用的爆破方法。采用预裂爆破,预裂爆破就是沿设计开挖轮廓打一排小孔距的平行深孔,减少装药量,采用不耦合装药结构在开挖区主爆破孔爆破之前同时起爆,在这一排预裂孔间连线的方向形成一条平整的预裂缝。预裂缝形成后,在起爆主炮孔和缓冲炮孔预裂缝能在一定范围内减轻开挖区主炮孔爆破时对边坡产生的震动和破坏作用4.7简述挤压爆破原理及特点。原理:(1)利用碴堆阻力延缓岩体的运动和内部裂隙张开的时间,从而延长爆炸气体的静压作用时间;(2)利用运动岩块的碰撞作用,使动能转化为破碎功,进行辅助破碎。特点:爆堆集中整齐,根底很少块度较
18、小,爆破质量好,个别飞石飞散距离小,能储存大量已爆矿岩,以利于均衡生产,尤其对工作线较短的露天矿更有意义。4.8如何提高爆破效果?正确的选择爆破参数、选择合适的炸药量和装药结构,正确确定起爆方法和起爆顺序,并加强施工管理。4.9简述露天开采爆破常见不良现象及避免措施。(1)爆破后缓冲现象,爆破后矿岩在向工作面后方的冲击力的作用下,产生矿岩向最小抵抗线相反的后方翻起并使后方未爆岩体产生裂隙的现象;避免:加强爆破前清底工作,减少第一排孔的根部阻力,使底盘抵抗线不超过台阶高度;合理布孔,控制装药结构和后排孔装药高度,保证足够的填塞高度和良好的填塞质量;采用微差爆破时,针对不同矿岩,选择最优排间和微差
19、间隔时间;采用倾斜深孔爆破。(2)爆破根底现象,避免:适当增加钻孔的超深值和深孔底部装入威力较高的炸药;控制台阶坡面角,使其保持在60-75,若边坡角小于50-55时,台阶底部可用浅眼法或药壶法进行拉根底处理,以增大坡面积,减少前排孔底盘抵抗线。(3)爆破大块和伞檐 避免:通常采用分段装药的方法,使炸药在炮孔内分布较均匀,充分利用每一分段炸药的能量。根据台阶高度和岩层赋存条件不同,通常分为两段和三段装药,每分段的装药中心应位于该分段最小抵抗线水平上。最上部分段的装药不能距孔口太近,以保证足够的堵塞长度,各分段之间可用砂、碎石等充填,或者采用空气间隔装药。各分段均应装有起爆药包,并尽量采用微差间
20、隔起爆。第五章 露天矿采装技术5.1 简述露天开采常用的采装设备。挖掘机:电铲、液压铲、柴油铲5.2说明液压挖掘机的主要优点。结构紧凑、质量轻,能在较大范围内实现无极调速,传动平稳,操作简单,易于实现标准化、系列化和通用化。5.3简述前端式装载机在露天开采中的用途。在露天矿山,前端式装载机是一种重要的辅助设备,用以清理岩堆,从工作面搬走大块岩石,建筑和搬运重型机器部件及材料等。在一定条件下代替挖掘机作为主要的生产设备。5.4简述单斗挖掘机的采装方式。动作:挖掘、回转、卸铲、铲斗返回工作面和车体行走5.5简述单斗挖掘机的工作程序。铁路运输时,铁路线位于爆堆的侧面,一般情况下电铲回转90在工作面铲
21、取矿岩,然后在提升的同时向卸载的方向旋转,一般,其旋转的角度与工作面的前进方向成30角。这样确定的采掘带宽度比较适宜,如果采掘带过窄,挖掘机异动频繁,作业时间少;移道次数增加,掘带过宽从铲取到卸载时间增加,采掘带边缘铲取困难,清理工作量大,电铲采装效果下降。汽车运输时,电铲可采用纵向采装,也可以采用横向采装,由于汽车调动机动灵活,采掘带宽度可大可小,汽车位于电铲一侧或者两侧装车,为提高电铲的采装效率,减少电铲卸载的回转角度,汽车应尽量靠近电铲的前端,汽车的调车方式有折返式和回返式以及折返式和回返式的联合应用等多种方式。5.6简述单斗挖掘机在露天开采中的应用。主要用于采装矿岩5.7简述单斗挖掘机
22、的工作参数。挖掘半径(Rw):挖掘时从机械回转中心线至铲齿边缘的水平距离。挖掘高度(Hw):挖掘时机械铲站立水平到铲齿切割的垂直距离。卸载半径(Rx):卸载时从机械铲回转中心线到铲斗中心的水平距离。卸载高度(Hx):卸载时从机械铲站立水平到铲斗打开的斗底下边缘的垂直距离。下挖深度(hw):在机械铲所在水平以下挖掘时,从站立水平到铲齿切割边缘的垂直距离。5.8简述单斗挖掘机工作面主要参数。1工作面高度:机械铲工作面高度直接决定露天矿场的台阶高度;2采区宽度与采掘带宽度:采区就是爆破带的实体宽度,采区宽度取决于挖掘机的工作参数,为保证满斗挖掘,提高挖掘机工作效率,采取宽度应保证使挖掘机向里回转角度
23、不大于90,向外回转不大于30;采掘带宽度就是挖掘机一次采掘的宽度;3采区长度:采区长度就是把工作台阶划归一台挖掘机的那部分长度;4工作平盘宽度:工作平盘时台阶的水平部分,其宽度应按照采掘、运输及动力管线等设备的安置和通行等条件加以确定。5.9简述小型露天矿常用的采装方式。(单斗挖掘机采装,剥离机械铲采装,索斗铲采装,多斗挖掘机采装,前端式装载机采装)A:装岩机采装,这种采装方式主要是采用井下用的装车线和窄轨铁路运输配合。装车线路垂直工作面布置,两条装车线路之间的距离为4-5m,工作面用人工车,干线用电机车运输或自溜运输。B:电耙装车,电耙是一种小型采运设备,它借耙斗自重切削岩石,在主钢绳的牵
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