2023年开题报告.doc

开题报告 西南科技大学毕业设计〔论文〕开题报告 学 院 环境与资源学院 专业班级 采矿1402 姓 名 李玛杨泽 学 号 5120236894 题 目 乌龙洞石灰石矿床245万t/a开采设计 题目类型 设计型 一、 选题背景及依据 1、 国内外研究现状及生产需求状况〔设计局部〕1.1 国内外研究现状 石灰石是常见的一种非金属矿产，是用途极广的珍贵资源。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化装品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。石灰石不仅是水泥和钢铁工业不可缺少的重要原料，随着科学技术的开展，还广泛应用于水灰、冶炼、水泥、化工、发电厂脱硫和造纸等行业，并且可以替代塑料制成管村、包装材料，是一种新型环保原料，市场需求量正逐年增加，是21世纪最具活力的环保、绿色矿产资源之一。近几年，水泥矿山采矿技术的开展有了长足的进步，其中数字化矿山技术的开展已逐步成为未来开展的方向，而相对应采矿设备的开展更加迅速，最终目的是实现采矿生产的经济性。对于诸多技术和先进设备，不同的矿山各有自身的特点，如何实现采矿生产的实用、高效，而非盲目求先进、求大，也就成为水泥矿山的开展新潮流。针对节能降耗的大环境趋势，从矿山采矿生产各工艺逐步分析研究。 1〕资源开采上的优化 矿石资源不可再生，提高矿区的回采率，减少排弃，实现资源的综合利用，是矿山企业开展的必然，贯穿于勘探、设计、开采全阶段。①勘探阶段：在指定区域内，尽量查明可利用资源种类和成分，并划入较多的低品级石作为生产搭配使用。②设计阶段：生产系统尽量最大程度利用圈定矿区范围内的资源。对于可利用的覆盖层局部或矿体顶板低品级石，采用内排堆存，合理规划采矿生产，后期逐年消化，实现采矿生产的可持续开展。③开采阶段：矿山企业对于开采过程出现的一时无法搭配消化的低品级石等，可采用于采区工作平台临时堆存，后期逐步消化的内排置换方式，进而实现生产过程中的零排弃，提高资源的回采率。 2〕开拓运输系统、采剥方法与台段高度方面的优化 在采区内各块段岩性和矿石品位确定的前提下，开拓运输系统的选定，直接影响不同台段矿块的分割方法和采剥推进方向，而台段高度的选定又决定了单位作业线长度备采矿量的大小，同样因采区生产能力的保证又反作用于台段采剥推进方向的选择。①开拓运输系统优化：系统力争布置于不影响矿山未来矿量开展的方向或区域，亦可布置不影响中长期开展，而为后期系统调整形成条件的方向或区域。布置方法：单向布置、单向折返道路布置、循环道路布置。②采剥推进方向的优化：采区作业线长度满足采区备采矿量的要求。作业线的推进方向与矿岩结构面的倾向、走向的交叉角度，尽量使推进方向同已成坡面的最大应力方向一致或交叉角度较小的方向，增加矿岩的易爆性。③台阶高度的优化：岩体稳定性满足对应高度的台阶边坡安全稳定性的要求。设备的配置满足台阶高度对应的安全处理要求。爆破技术的进步，进而确保爆堆高度的控制在铲装设备最大挖掘高度的1.3倍范围内。 3〕设备配置与采矿工艺的相适应 国内外露天矿技术开展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化，采矿技术正向液压化、联动化、自动化开展。应用高效节能的矿山开采和运输设备，是实现矿山可持续开展的有力保证。①穿孔设备：目前，我国水泥矿山企业开始应用移动式空压机，“空压机跟着钻机跑〞，淘汰钻速低、排渣难、送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。中风压潜孔钻机(1．0—1．4MPa)、高风压潜孔钻机(1．7～2．4MPa)和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。②铲装设备：矿山铲装设备液压化，与传统的机械铲如电铲相比，液压挖掘机具有自重轻、节能的特点。可以在陡坡上挖掘，便于选别开采。装载机机动灵活，操作简单，但对爆破效果及高度要求较高，爆堆爆破效果好且爆堆高度在0．5倍左右台阶高度时装载效率高，如爆堆爆破效果差、爆堆高度较高且有根底时装载效率差；挖掘机适合处理爆破效果不太理想且有根底的爆堆，但爆堆高度较低时装载效率差。③运输设备：水泥矿山装载设备，宜选用4～8 m³液压挖掘机和30—60t的矿用汽车。汽车运输适应性强、机动灵活，具有短途运输经济的优势，有利于强化开采，同时相对于小吨位汽车，更易于管理，能耗、废气排放低。④破碎系统设备：水泥原料矿山开采规模大型化，建设大型矿山，采用大型设备，将进一步提高劳动生产率，降低矿山开采本钱，是我国石灰石矿山的开展方向。随着日产5000—10000t新型干法水泥生产线在我国各地陆续建成投产，涌现出一批年产100万～500万t级矿石的大型矿山，而年产50万一100万t矿石已属中型矿山。目前，矿石年产量大于1 000万t级的超大型矿山已开始显现。大型矿山必须要求有先进的破碎系统设备，大产能、高功率的单段锤式破碎机仍是首选机型。 4〕爆破作业方面的优化 对于水泥矿山，爆破作业是整个采矿工艺的首要环节，其效果的好与坏直接决定后续生产工艺的投入本钱。爆破作业的开展方向为在保证生产所需爆破效果的前提下，通过提高炸药爆炸能的有效利用率，降低炸药单耗，实现爆破作业的高效、低耗。目前已采取降耗方式主要有：配置先进的钻机，确保所成炮孔尽量接近爆破设计所需的孔径、倾角、及横向分布距离，保证炸药能的于各爆破体分布均匀，进而提高爆破成块能力、减少地脚或地根的出现；应用炸药混装车进行现场炮孔的全耦合装药，以炮孔爆速的增加，适当加大孔网参数，减少地脚或地根的出现，进而实现全爆破作业工艺的经济性；炮孔装药环节上灵活应用以空气或水等介质的顶部、中部或底部间隔的不耦合装药方式，提高爆破成块均匀度，同时降低炸药单耗；根据各爆破体岩性采用适宜大孔距、小排距的排间起爆孔网布置，或应用高精度雷管，采用逐孔爆破的方式进而爆破作业，通过提高各炮孔逐次爆破产生纵泼的贯穿度，为后起爆炮孔纵横坡提供良好的贯穿、成块条件。 5〕数字化矿山，集成化管理化 把矿山生产管理划分为矿量管理、边坡控制、设备管理、自动化控制、现场视频监视指挥五大系统，利用市面上已应用成熟的三维采矿软件作为运营平台并进行功能扩展，把五大系统整合融入该运行平台，并通过矿山内部通讯网络，建立集控中心，集成化管理，对矿量管理、边坡安全、采矿生产、破碎生产各环节的运行信息的数字化，并通过对应组态分析，最终实现全生产工艺的在线实时分析预警控制。采矿技术开展的最终目标：在安全、环保的前提下，用最小的投入，开采出给定范围内的最多的矿，创造最大的效益。各矿山企业本身情况总有不同，采矿技术不在于先进与否，而最终体现于是否实用、高效。 6〕水泥矿山企业安全现状 水泥矿山企业大多为露天开采，但是不少矿山含有溜井平硐开拓系统；有的地方水泥矿山还采用地下开采。 在矿山施工与开采中，生产工作空间狭窄，爆破作业不断进行；爆破飞散物、爆破冲击波、爆破地震、有毒有害气体、矿尘、冒顶片帮、塌方、泥石流、火灾、水灾及机电设备故障等危险都在直接威胁着矿工的生命安全和健康。事故致因理论认为：矿山安全事故的发生主要是由人的不安全行为和物的不安全状态造成的。 人往往是事故的肇事者，在事故致因中人的不安全行为占有很大比重。 即使是来自物的方面的原因，在物的不安全状态之后也往往隐藏着人的不安全行为。 同时，据相关事故案例统计，事故的发生 80% 以上都与人的不安全行为有关。 因此，理论和现实共同说明，人的不安全行为是事故发生的主导因素。 矿山企业安全文化建设一般应做到以下工作，形成独具特色的安全文化气氛，从而提高职工安全文化意识和素质，增强企业凝聚力，实现安全文化的目标：①树立企业安全文化目标；②塑造企业安全精神；③树立企业安全形象；④建立企业安全风气和道德标准；⑤提高职工文化素质、增强自我保护意识；⑥安全心理和安全行为教育；⑦企业安全保障网络；⑧班组安全生产教育；⑨安全工作技术教育；⑩职业卫生工作技术推广；⑪ 安全生产规章制度教育；⑫安全隐患评估与整改；⑬安全事故应急保安措施与教育；⑭防“三违〞根本素质训练与教育；⑮事故防范与抢救；⑯安全生产信息数据处理。 1.2 生产需求状况 从当前国内外石灰石需求情况看，全世界每年需求量约为12亿吨左右，但80%为普通用途。优质石灰因资源少，产量低，市场缺口较大。近几年，亚太地区各国因其国内石灰石资源缺乏，每年要从中国进口石灰石110万吨左右。据专家预测，对优质石灰石的需求量，国内将以每年25万吨、亚太地区将以每年30万吨的速度增加。从国内市场讲，在“十二五〞 期间，从中央到地方不断加快西部大开发、城市化建设以及新农村建设的步伐，对冶金建材行业的开展起了直接的推动作用，这必将刺激冶金建材业的开展，同时一大批国家重点项目都将陆续开工建设，与此同类的石灰石也是需求高涨。从国际市场讲，我国石灰石矿产资源丰富，占世界总储量的64 %以上,是一种具有优势的天然资源。由于西方大局部国家石灰石矿产有限，现已限制水泥生产和石灰石矿产资源的开采，因此其对中国石灰石的依赖性逐步加大，出口市场持续看好。 从资源状况看，目前全国比拟集中的较大型石灰石矿山，已根本上被大的水泥企业和冶金企业所垄断，新资源越来越少，从某种意义上讲，谁占有了石灰石资源，谁就占有了将来的水泥和钢铁市场。 2、专题局部 露天水泥石灰石矿山主要是台阶深孔爆破，台阶爆破就是工作面以台阶形式推进的爆破方法，而深孔台阶爆破就是孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔台阶爆破。水泥石灰石矿山开采中，露天爆破技术是完成任务的必须的重要环节，这对于后续的采矿工作具有决定性影响。爆破技术应用效果会影响到采矿的工作效率，爆破工作自身也具备很多缺点，其中包括爆破产生大块，爆破瞬间的震动带来的安全问题。从目前矿山爆破工作中存在的诸多问题来看，要想解决此类问题，就需要工程人员运用辅助措施对矿山爆破安全工作进行防范。设计者认为为提高矿山爆破工作效率，就要采用创新手段，对技术进行改革，制定防范措施，确保矿山爆破工作更有保障。 露天深孔台阶爆破技术在实践中是采用的是连续装药的方式，这一方式具有炸药消耗量大，增加矿山企业的开采本钱和安全性不高的问题，因为由于地质条件不同，容易引起岩石破碎后的安全威胁。采用间隔装药的技术方式能够改变过去的装药结构，在炸药的使用量上会有明显的减少，能够大幅降低爆破本钱，实践说明，一些应用该技术的矿山在爆破药物费用上能够比过去节省 20％以上，同时这样还能够减少高耗炸药所带来的污染和浪费问题。间隔装药技术主要利用的是空气的气体压力，以此来调节爆炸气体压力使得间隔段中的空气得到循环压缩和释放，延长爆破作用的时间，降低爆破粉碎影响区；同时间隔装药技术还能够使得爆破产生的碎石更加均匀，在震动强度上也会有所降低。空气间隔装药爆破机理：①降低应力波峰值压力，减少粉碎破坏岩石消耗的炸药能量；②延长爆生气体作用时间；③爆炸气体形成的压力波和来自炮孔底部反射波相互作用，使裂隙得到进一步扩展。 大块率过高的原因比拟多，每个矿山的地质条件和爆破参数不同，产生原因也不同。大致的原因有一下几个方面：〔1〕抵抗线的影响：每一排孔抵抗线都要到达爆破设计要求。最小抵抗线是爆破设计中的一个重要参数，最小抵抗线过大，会造成石灰石矿山爆破后大块率高，根底过多。这主要是由于抵抗线过大，前排炮孔的局部区域爆破作业发挥不到，致使局部后排炮孔的岩体受到一定的夹制和阻滞作用，使之得不到足够的爆破能量使其破碎。爆生气体对此岩石的有效作用时间过长，改变应力波传播方向，朝孔口相对薄弱处突破，产生大块。 〔2〕孔距和排距的影响：寻找最经济的孔网参数，使爆破能量可以得到充分利用，岩体到破碎较完全，大块率和根底控制在自身承受水平内。如果孔网参数选取稀疏，每个炮孔需要爆破的石灰石体积过大，就会产生大块。孔网参数过于密集，不仅会产生飞石而且采矿本钱居高不下，影响行业竞争力。所以选取经济的