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露天矿山是如何开采的?

煤炭是如何从地下挖出来的?

涂山令狐冲,向善求真|唯美有容|基金操盘手|专利代理师|土木工程

首先很感谢星球研究所的回答,十分生动易懂,图片质量也很高,值得收藏。煤矿从开采方式总体上分为了露天开采和地下开采,星球研究所已经阐述的差不多了,我不再赘述,这里补充一下其他非煤矿的开采方式,例如石灰石矿(建材矿山)、铁矿、铜矿、铅锌矿等等。

露天矿山的主要开采流程:1、穿孔爆破:

穿孔作业是露天矿山开采的第一道工序,其作业内容是采用某种穿孔设备在计划开采的台阶区域内穿凿炮孔,为其后的爆破工作提供装药空间。穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工序的生产效率与爆破质量。在整个露天开采过程中,穿孔作业的成本约占矿石开采总生产成本的 10%~15%。

目前露天矿矿山使用的穿孔方法有两种:热力破碎法与机械破碎法,其相应的穿孔设备有火钻、钢绳式冲击钻、潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车,其中以牙轮钻的使用最为广泛,露天矿穿孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性、开采规模要求及设计的炮孔直径。在露天矿生产中曾广泛使用过的各种类型钻机的穿孔原理、可穿孔直径、生产能力及适用条件。

湖北黄冈某石灰石矿山钻孔工作图

穿孔是为后面的爆破作业打基础的,用来盛放炸药。在露天爆破开采中,使用的爆破方法有浅孔爆破法、深孔爆破法、硐室爆破法。其它爆破法如药壶爆破法、裸露爆破法等,在金属露天矿一般应用较少。在露天矿生产过程中,大量使用的是生产台阶的深孔爆破。在最常用的台阶深孔爆破中,根据起爆顺序和起爆时间的不同,又分为齐发爆破、秒差迟发爆破和微差爆破等,其中微差爆破应用最多。

装药结构图

这张图是装药结构图,简单来说就是解决工作面上的炮孔怎么盛放炸药的问题,其中涉及到炮孔的深度、装炸药的长度、炮孔堵塞的长度等等参数。

起爆网络图

这张图是起爆网络图,通俗来讲就是解决了如何起爆那么多炮孔的问题。本设计采用的是逐孔起爆网路,每个工作面每次爆破 24 个孔,分三排,每排爆破 8 个孔,采用三角形布置。

2、采装工作

液压挖掘机采装流程一般为:工作面准备——挖掘机举斗就位——车辆入位——装车——车辆装满驶出(推土机辅助进行工作面维护)。

采装示意图

从实际的调度上来看,这个挖掘机(单斗挖掘机较多)要把矿石铲装到矿车上,就会涉及到一个矿车和挖掘机配合的问题,如何使得他们能合理的配合,一个矿车装载完毕,另一个矿车就准备就绪,提高采装效率?以下是一些矿车和挖掘机的相互配合示意图,这是几种常见的调车方式。

3、运输工作

露天矿运输作业是采装作业的后续工序,其基本任务是将已装载到运输设备中的矿石运送到破碎站或堆浸场,其中的废石运往废石场。露天矿山可采用的运输方式有自卸汽车运输、铁路运输、胶带运输机运输、斜坡箕斗提升运输以及由各种方式组合成的联合运输,如:自卸汽车 ¾ 铁路联合运输、自卸汽车 ¾ 胶带运输机联合运输、自卸汽车(或铁路机车)¾ 斜坡箕斗联合运输。

可以确定的是,铁路运输已经越来越少采用了,主要是经济上已经不划算了。很多的矿山将运输这一块分包了出去,当然大部分也在自己承包运输。

两辆矿车的相遇

4、排岩工作

排岩工作,或者说排土,目前越来越受到重视,也是国家在安全和环保检查的重点。采用露天开采的方法进行采矿,必须首先将覆盖在矿床上部的表土或岩石剥离,才能使矿石暴露出来,因此排土工作是露天矿必不可少的生产环节。为保证露天矿山能够安全、持续的进行矿石的开采,必须将剥离下来的表土或岩石采集、运输到指定场所并按一定方式及要求堆弃,这种容纳排弃岩土的场所就是排土场

合理的选择排土场位置、改进排土工艺和提高排土工作效率,不仅关系着运输和排土的技术经济效果,而且还涉及占用农田和环境保护问题。

但是在实际中,对于露天矿山的排土场,很多时候的临时的排土场,其废土可以参配到品味较高的矿石中,进行中和,使得品味较高的矿石品味下降到需要的品味,这就使得「矿石总量」提高了,就可以获得更多的经济效益,这是一种常用的模式。

以上是露天矿山的主要开采流程,希望对大家理解采矿工程有帮助。