Proceso de producción de minas a cielo abierto

En el proceso de producción de minas metálicas a cielo abierto, el proceso de producción minera incluye principalmente perforación y voladura, extracción y carga, transporte y drenaje.

(1) Trabajos de perforación

Los minerales y rocas en las minas de metal son generalmente relativamente duros. Se deben realizar perforaciones en los minerales y rocas antes de que se puedan usar explosivos para explotarlos y aflojarlos. y romper las rocas Crear buenas condiciones para el trabajo de minería y transporte.

En el pasado, las minas nacionales utilizaban principalmente punzones de impacto (comúnmente conocidos como taladros) para la perforación. Debido al equipo atrasado y la baja eficiencia de la perforación, el trabajo de perforación se ha convertido en un eslabón débil en el proceso de minería a cielo abierto, afectando seriamente otros trabajos de producción. En los últimos años, las minas han adoptado maquinaria y equipos de perforación avanzados, como perforadoras de cono de rodillo y perforadoras de fondo, que han cambiado la situación pasiva del trabajo de perforación en las minas. Las minas de metales extranjeros grandes y medianas utilizan principalmente brocas de cono giratorio, que tienen la mayor eficiencia de perforación. Las minas pequeñas y medianas utilizan principalmente perforación de fondo. Los taladros contra incendios son adecuados para rocas muy duras, pero su perforación es costosa.

(2) Voladuras

La calidad de los trabajos de voladura en minas a cielo abierto tiene un gran impacto en el trabajo minero. Se requiere que las pilas de voladura estén concentradas después de la voladura, y el trabajo de voladura. La roca mineral volada debe cumplir con los requisitos del equipo de minería. Los bloques de raíz y las piezas grandes deben reducirse tanto como sea posible para garantizar que la superficie plana de la superficie de trabajo sea plana. También se deben hacer esfuerzos para reducir el consumo de materiales de voladura. costo de la voladura.

Figura 5-8-9 Diseño de perforación y referencia de voladuras para voladuras en minas a cielo abierto

Los métodos de voladura comúnmente utilizados en minas a cielo abierto incluyen voladuras en pozos profundos y voladuras en cámara. Sólo se utiliza para infraestructura o necesidades especiales. La voladura en pozos profundos es el principal método de voladura en minas a cielo abierto grandes y medianas. La perforación con voladura de pozos profundos se organiza con orificios verticales y orificios inclinados, como se muestra en la Figura 5-8-9. También se puede utilizar el método de voladura de una o varias filas de orificios, según sea necesario. Para obtener mejores efectos de voladura, los parámetros de voladura deben determinarse razonablemente y se deben utilizar múltiples filas de orificios para la voladura diferencial.

1. Parámetros de penetración y voladura de minas a cielo abierto

Incluyendo diámetro del orificio (d), línea de resistencia del chasis (W inferior), espacio entre orificios (a), espacio entre filas (b). , y profundidad de sobreperforación (h super), longitud de llenado (llenado L) y consumo de explosivo unitario (q).

El diámetro del pozo (d) se determina en función de las propiedades de la roca mineral y la capacidad de producción minera del equipo de perforación seleccionado.

La línea de resistencia del chasis (W inferior) es la distancia horizontal desde la línea central del orificio de perforación hasta la línea inferior de la pendiente del escalón. Según la experiencia práctica, la línea de resistencia del chasis se puede seleccionar de acuerdo con la siguiente fórmula:

Introducción a la selección de exploración y minería de minerales sólidos

En la fórmula, altura del paso h ( m), generalmente de 10 a 12 m.

Para los agujeros verticales, la línea de resistencia del chasis es grande y la resistencia en el fondo de la roca es mayor durante la voladura. A menudo quedan más discos planos en la raíz. Además, aumenta la fuerza de retroceso y aumenta el grado de agrietamiento escalonado, lo que afecta los trabajos de minería y perforación. La Figura 5-8-10 muestra el fondo restante después de la voladura.

Figura 5-8-10 Diagrama esquemático del fondo restante del escalón después de la voladura.

Se utiliza la voladura con orificio inclinado ya que la dirección de inclinación del orificio de perforación es consistente con la pendiente. del escalón, la línea de resistencia del chasis es pequeña y uniforme, lo que puede ahorrar explosivos. Después de la voladura, los bloques de roca son uniformes, con menos fondo residual, menor juego y menos grietas en el escalón. Sin embargo, en la actualidad, sólo las plataformas de perforación de fondo con diámetros de orificio más pequeños pueden desempeñar el papel de perforación inclinada al perforar orificios.

En los últimos años, el uso de equipos de perforación de gran diámetro y explosivos de alta potencia ha mejorado aún más la calidad de la voladura de los pozos verticales profundos.

Espaciamiento entre orificios (a) La distancia entre las líneas centrales de los orificios de perforación. Generalmente, se puede utilizar la siguiente fórmula para calcular:

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En la fórmula, m: el coeficiente de densidad de perforación, generalmente de 0,7 a 1,3.

El espacio entre filas (b) se refiere a la distancia entre cada fila de orificios de perforación en voladuras de varias filas. Su valor es:

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La profundidad de perforación adicional (h super) se refiere a la profundidad del pozo perforado más allá del fondo del escalón. Su función es bajar el centro de la carga, vencer la resistencia de la roca del fondo y reducir la cimentación. En términos generales,

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El consumo unitario de explosivos (q) es la cantidad de explosivo consumido por metro cúbico o por tonelada de mineral (roca). Este valor generalmente se selecciona en función de las propiedades de la mina y de las rocas minerales similares a la mina, y se ajusta en función de las propiedades de la roca mineral de la mina.

La cantidad de carga (Q) de cada pozo se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula:

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Consumo de explosivos por unidad Q, kg/m3.

2. Métodos de voladura

En los últimos años, los métodos de voladura utilizados en minas a cielo abierto se han desarrollado desde barrenos de una sola hilera hasta voladuras diferenciales con barrenos de varias hileras, y el Métodos de voladura utilizados en minas metálicas a cielo abierto, y desarrollados desde una sola fila de pozos hasta una voladura diferencial de múltiples filas. En los últimos años, los métodos de voladura utilizados han evolucionado desde barrenos de una sola hilera hasta voladuras microdiferenciales con barrenos de varias hileras, y se han utilizado ampliamente en minas metálicas a cielo abierto. La voladura diferencial es un grupo de agujeros detonados, y el intervalo entre cada grupo se retrasa varios milisegundos (milésimas de segundo). La explosión en la sección frontal produce una superficie libre en la roca en la sección posterior, y la explosión en la sección posterior. La sección delantera produce un efecto de compresión en la sección trasera. Por lo tanto, la voladura diferencial con múltiples filas de pozos aumenta la cantidad de roca mineral volada cada vez. Durante la voladura, las ondas de voladura se comprimen entre sí debajo de los agujeros adyacentes, lo que hace que la roca se rompa de manera uniforme, lo que resulta en menos raíces y bloques grandes, y menos terremotos. Efectos, las pilas de voladuras están relativamente concentradas, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia de extracción y carga, reducir la cantidad de voladuras y mejorar el tiempo de trabajo puro y la eficiencia de la excavadora. Las minas de metal a cielo abierto generalmente explotan de 4 a 6 filas al mismo tiempo, a veces hasta de 8 a 10 filas. Una explosión requiere alrededor de 300.000 a 400.000 toneladas de mineral y roca, y algunas en el extranjero requieren de 1 a 2 millones de toneladas. Debido al uso de barrenos de múltiples filas, voladuras diferenciales de gran área y explosivos de alta potencia, el efecto de voladura mejora considerablemente y la tasa de producción de bloques se reduce considerablemente, creando condiciones de trabajo favorables para el trabajo minero.

(3) Trabajos de extracción

Los trabajos de extracción son el uso de maquinaria de carga para cargar mineral en contenedores de transporte o excavadoras para descargarlo directamente en un lugar determinado. El equipo de minería en las minas domésticas a cielo abierto son principalmente excavadoras eléctricas de un solo cucharón. En el extranjero se utilizan excavadoras de ruedas o de varios cucharones para extraer rocas blandas y tierra vegetal. En los últimos años, los cargadores frontales se han utilizado ampliamente en las minas a cielo abierto.

En el proceso de producción de minas a cielo abierto, para garantizar la seguridad laboral de la excavadora y mejorar la eficiencia minera, los parámetros del frente de trabajo minero deben determinarse razonablemente. Los parámetros de la cara de trabajo incluyen la altura de la cara de trabajo, el ancho de la zona minera y la longitud del área minera.

1. La altura del frente de trabajo de la mina a cielo abierto

En roca blanda sin voladura, es la altura del escalón, y la roca que necesita ser volada es el pilote de voladura. altura. La altura de la superficie de trabajo está limitada por las propiedades de la roca y las condiciones de enterramiento, los métodos de voladura, las especificaciones de la excavadora, etc., pero está determinada principalmente por las especificaciones de la excavadora. Los requisitos son para garantizar la seguridad laboral de la excavadora y mejorarla. su eficiencia de trabajo.

De acuerdo con la altura de la superficie de trabajo requerida para la seguridad en el trabajo de la excavadora, al excavar rocas sueltas que no requieren voladuras, generalmente no debe ser mayor que la altura máxima de excavación de la excavadora H. Si el volumen de excavación después de la voladura no es grande, la altura del pilote de voladura no debe exceder de 1,2 a 1,3 veces la altura máxima de excavación. De acuerdo con los requisitos de la altura total del cucharón de la superficie de trabajo, generalmente no debe ser inferior a 2/3 de la altura del eje de empuje de la excavadora. El ancho del área de perforación es para dividir los escalones o la pila de voladura en varias franjas con un cierto ancho para mejorar la eficiencia de trabajo de la excavadora y el ángulo de giro de la excavadora hacia el interior de la excavación. no debe ser superior a 90 °, la dirección hacia afuera no debe ser superior a 30 °, de lo contrario no será fácil llenar el balde. Por lo tanto, el ancho de la goaf es:

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La estación R es el radio de excavación de la excavadora en posición horizontal, m.

Cuando se extraen pilotes de voladura, según el número de voladuras y el ancho de la chiva, se puede dividir en "una voladura y una minería", "una voladura y dos minerías" y "una voladura y "Minería múltiple" (múltiples filas de pozos). Microvoladura). "Una voladura, una extracción" significa que la excavadora recoge la pila de voladuras por completo después de la voladura. Este método tiene un volumen de voladura pequeño cada vez, lo que resulta en un aumento en el número de voladuras, un aumento en el tiempo de evasión y movimiento de la excavadora. y una reducción del tiempo de trabajo puro. "Primera voladura y dos minado" significa minado dos veces dentro de todo el ancho de la pila de voladura, como se muestra en la Figura 8-18b.

El primer ancho de banda de minería A1 es:

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En la fórmula, f - la utilización de las especificaciones de trabajo de la excavadora coeficiente, generalmente f≤0,9;

C: la distancia desde la línea inferior de la pendiente de explosión hasta el borde del equipo de transporte, generalmente C=1~1,5 m;

b--El ancho del equipo de transporte (m).

El ancho de la segunda chiva A2 es:

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El ancho de la chiva no debe ser mayor que el posible Goaf según las especificaciones de trabajo del ancho de la excavadora. Por lo tanto, los parámetros de voladura deben determinarse razonablemente y el ancho de la pila de voladura debe controlarse para mejorar la eficiencia de trabajo de la excavadora.

3. Longitud de minería

La longitud de la línea de trabajo de la excavadora se refiere a la longitud de la excavadora asignada a un determinado sitio minero a lo largo de los pasos de trabajo. Cuando el paso de trabajo es largo, se puede dividir en varias áreas mineras para trabajo simultáneo (Figura 5-8-11).

Figura 5-8-11 Esquema de trabajo simultáneo de varias áreas mineras

(4) Transporte

El transporte en mina a cielo abierto se refiere al transporte de minerales y Las rocas se transportan a la planta de procesamiento de minerales y al sitio de vertido, respectivamente, y los explosivos y los equipos y materiales relacionados se transportan al sitio de extracción. En la actualidad, los métodos de transporte comúnmente utilizados en las minas metálicas a cielo abierto de mi país incluyen: transporte por carretera, transporte ferroviario, cintas transportadoras, pozos de mina planos y cabrestantes de eje inclinado, etc.

1. Transporte por carretera

Debido a las grandes ventajas del transporte por carretera en comparación con el transporte ferroviario, las modernas minas a cielo abierto se han desarrollado rápidamente y se han convertido en el principal medio de transporte en el extranjero, como as Excepto por unas pocas minas en los Estados Unidos, la mayoría de las minas en los Estados Unidos utilizan transporte por automóvil. Los camiones volquete mineros se utilizan ampliamente en el transporte por carretera. En los últimos años, con el fin de reducir costos y mejorar la productividad laboral, el transporte por carretera se está desarrollando rápidamente hacia vehículos eléctricos de ruedas de gran tonelaje. El uso del transporte por carretera en minas a cielo abierto tiene muchas ventajas:

(1) El transporte en automóvil puede cooperar eficazmente con las excavadoras y ser flexible, lo que mejora la eficiencia de trabajo del equipo de minería si se trata de una excavadora con cucharón. La capacidad de 4m3 está equipada con una capacidad de carga. Cuando se combina con camiones volquete mineros adecuados, la producción anual se puede aumentar entre un 20% y un 40% en comparación con el transporte ferroviario. Al mismo tiempo se puede aumentar el número de excavadoras que trabajan en los escalones, aumentando así la capacidad minera de la mina.

(2) El radio de curvatura del transporte por automóvil es pequeño y el radio de curvatura mínimo puede alcanzar 9 ~ 10 m, que es 1/8 ~ 1/10 del estándar de transporte ferroviario. Tiene una gran capacidad de ascenso y la pendiente cuesta arriba para trabajos pesados ​​puede alcanzar del 10% al 15%, lo que puede aumentar la profundidad de extracción. Por ejemplo, la profundidad de extracción de la mina de cobre Pima en los Estados Unidos y la mina Robert Iron en Canadá. Puede alcanzar más de 200 m utilizando vehículos.

(3) Adecuado para minería de yacimientos con terreno complejo, longitud de rumbo corta, yacimientos dispersos y de múltiples variedades.

(4) El ciclo de construcción de infraestructura es corto Debido a la gran pendiente de la carretera, la longitud de la carretera se puede acortar entre un 30% y un 50% en comparación con la línea ferroviaria. El tiempo de construcción de infraestructura para una mina a cielo abierto con una producción anual de más de 3 millones de toneladas se puede acortar entre uno y dos años en comparación con el transporte por ferrocarril.

(5) La inversión en infraestructura es baja. No sólo la carretera a construir es corta y la inversión pequeña, sino que el costo de construcción de cada kilómetro de vía férrea es 1/4 del original, por lo que la inversión total en la construcción de carreteras es pequeña.

También existen algunas desventajas al utilizar automóviles para el transporte en minas a cielo abierto:

① El costo de transporte por tonelada-kilómetro de transporte en automóvil es relativamente alto. Debido al alto costo del transporte por automóvil, la distancia de transporte razonable actual es de 3 km. Sin embargo, a medida que aumenta el tonelaje de los camiones volquete, los costos de transporte disminuyen en consecuencia y la distancia razonable continúa ampliándose. La distancia razonable de algunas minas a cielo abierto extranjeras ha alcanzado unos 8 kilómetros.

②Requisitos más elevados de calidad de las carreteras. Si no se puede garantizar la calidad de la línea, el desgaste de los neumáticos será grave y se reducirá la vida útil del automóvil.

③ Los vehículos con diferentes capacidades de carga deben coincidir con la capacidad del cucharón correspondiente de la excavadora; de lo contrario, la eficiencia de trabajo de la excavadora se verá afectada. Según la experiencia minera, para mejorar la eficiencia de la excavadora y reducir la densidad de conducción, es más apropiado instalar de 3 a 5 cucharones por carro. Por lo tanto, la relación de coincidencia razonable entre automóviles y excavadoras se puede consultar en la Tabla 5-8-4.

Tabla 5-8-4 Tabla de datos de combinación razonable de automóviles y excavadoras

2 Transporte ferroviario

El transporte ferroviario representa una gran proporción del transporte a cielo abierto. minas en mi país: un medio de transporte. Se divide en transporte ferroviario de vía estándar y transporte ferroviario de vía estrecha. El primero tiene un ancho de vía de 1435 mm y es adecuado para minas a cielo abierto grandes y medianas; el segundo es adecuado para minas a cielo abierto de pequeña escala. Los anchos de vía estrechos comúnmente utilizados son 762, 750, 610 y 600 mm.

La ventaja del transporte ferroviario de vía ancha es que tiene una gran capacidad de transporte. Puede manejar los procedimientos de operación de línea directamente con los ferrocarriles estatales, simplificando la carga y descarga de carreteras y minas; Las líneas tienen estructuras fuertes, fácil mantenimiento y bajos costos de transporte. Disminuyen a medida que aumenta la distancia de transporte. Las desventajas son: debido a la gran pendiente de la línea y los estrictos requisitos sobre el radio de curvatura, es difícil tender y mover las líneas en tajeos y vertederos, y la organización del transporte es compleja, lo que afecta la eficiencia de trabajo de la excavadora; la inversión en infraestructura es grande y el tiempo de construcción es largo, por lo que los ferrocarriles de vía ancha son adecuados para minas a cielo abierto con gran escala de producción, amplio alcance y larga distancia en la industria minera a cielo abierto. Las minas a cielo abierto de gran escala utilizan principalmente automóviles para el transporte de vía ancha. Hay tres tipos de locomotoras de tracción utilizadas en minas a cielo abierto pequeñas y medianas: locomotoras diésel, locomotoras de vapor y locomotoras eléctricas.

Debido al gran peso adjunto y la gran fuerza de tracción de las locomotoras eléctricas, en las mismas condiciones de potencia, tienen las ventajas de una alta capacidad de transporte y una gran capacidad de ascenso (hasta un 40%). En comparación con otras locomotoras, puede circular con un radio de curvatura menor, tiene bajos costos de transporte, buen rendimiento de frenado y buenas condiciones de trabajo. Por lo tanto, las locomotoras de CC con pesos adhesivos de 80 t, 100 t y 150 t se utilizan ampliamente en minas a cielo abierto.

La capacidad de carga de vehículos del transporte ferroviario estándar es de 60t y volquetes de 100t.

3. Transporte por carretera con cinta transportadora

Incluye principalmente cinta transportadora por carretera, carretera con cinta transportadora trituradora semifija para automóviles y máquina trituradora fija para automóviles.

El transporte por cinta transportadora incluye principalmente una cinta transportadora simple, una cinta transportadora trituradora semifija para automóviles, una cinta transportadora trituradora fija para automóviles y una trituradora móvil: cuatro tipos de cintas transportadoras.

El transporte por carretera con cinta transportadora es un método pionero que se ha utilizado ampliamente en minas a cielo abierto extranjeras. En comparación con las carreteras y los ferrocarriles, su capacidad de transporte es mayor. Por ejemplo, una cinta transportadora con un ancho de 1840 mm, una longitud de 2,4 km y un ángulo de inclinación de 13° en la mina de molibdeno de Asia occidental en los Estados Unidos tiene una capacidad de transporte de 8000 t/h y la capacidad cuesta arriba puede llegar a 16; ° a 18° Cuando se utiliza una estructura especial, cuando se utiliza una cinta transportadora de "alta inclinación" tipo abrazadera, su capacidad cuesta arriba puede alcanzar los 45°, lo que reduce en gran medida los costos de transporte, mejora la calidad de vida en la mina y. reduce los costos de transporte. El costo de transporte se reduce considerablemente y se mejora la capacidad de producción de la mina. Por lo tanto, es particularmente adecuado para minas a cielo abierto con grandes profundidades de extracción y largas distancias de transporte. En los costos de equipo e instalación de las cintas transportadoras, la cabeza y la cola representan una proporción mayor. Por lo tanto, cuando la profundidad de la minería a cielo abierto no es grande o la distancia de transporte no es larga, los beneficios económicos de este método de desarrollo son pobres. , o incluso No es un buen negocio.

4. Pozos planos

Utilizar pozos subterráneos como túneles para establecer conexiones de transporte entre las minas a cielo abierto de las laderas y el suelo. Es un método económico y eficaz para desarrollar depósitos alpinos. Se trata de un método de desarrollo rentable para los yacimientos alpinos. La roca mineral en la mina a cielo abierto en la ladera se transporta a la parte superior del pozo mediante automóviles, cargadores frontales o trenes de ferrocarril, y ingresa al pozo en ángulo. La roca mineral se desliza hacia abajo por su propio peso y luego se desliza hacia abajo. transportado a través del eje hasta la cámara de descarga a través de la puerta de descarga o el equipo de transporte del alimentador plano, y luego transportado a la planta de procesamiento de minerales o al vertedero de roca estéril a través de la cámara.

(5) Vertimiento

La minería a cielo abierto generalmente requiere extraer grandes cantidades de roca y transportarla a un vertedero para su apilamiento. Se utilizan diferentes métodos de transporte y diferentes máquinas perforadoras: para el transporte por ferrocarril, se utilizan comúnmente arados y excavadoras para el transporte de tierras; para el transporte de automóviles, las topadoras se utilizan principalmente para el préstamo de tierras. Las minas a cielo abierto de pequeña escala pueden utilizar maquinaria pequeña y métodos manuales de remoción de tierra.