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大型深凹露天礦高效運輸系統(tǒng)及強(qiáng)化開采技術(shù)研究

1.項目的簡單概述我國冶金礦山80％礦石量來自于露天開采。目前，我國大多數(shù)大中型露天礦已進(jìn)入深凹開采，礦山生產(chǎn)遇到兩個突出問題：第一，運輸距離加長，運輸效率降低，導(dǎo)致生產(chǎn)成本急劇上升。只有研究和采用新的運輸系統(tǒng)，才能維持礦山的正常生產(chǎn)。第二，隨著開采深度的增加和邊坡的加高加陡，一方面，開采難度越來越大，開采安全性越來越差；另一方面，對大型露天礦，提高邊坡角又是充分回收資源、減少剝離量、降低生產(chǎn)成本的重要手段。因此，必須研究邊坡設(shè)計優(yōu)化和深部強(qiáng)化開采技術(shù)，在保證生產(chǎn)安全的前提下，提高邊坡角，減少剝離成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。同時，大型露天礦生產(chǎn)設(shè)備品種多、數(shù)量大，生產(chǎn)和管理環(huán)節(jié)多，提高生產(chǎn)和管理技術(shù)水平，對企業(yè)降耗增效意義重大。本項目以水廠鐵礦為依托工程，完成了下列主要研究內(nèi)容：（1）采用國際上最先進(jìn)的汽車－膠帶半連續(xù)運輸技術(shù)，在水廠鐵礦建立了一條礦石運輸和兩條排巖運輸系統(tǒng)，通過研究解決了系統(tǒng)設(shè)計和運行過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題，單條排巖運輸系統(tǒng)和礦石運輸系統(tǒng)的生產(chǎn)能力分別達(dá)到2100萬噸/年和1100萬噸/年。（2）在大量系統(tǒng)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘查、礦區(qū)地應(yīng)力場測量和礦巖物理力學(xué)特性試驗基礎(chǔ)上，采用大型非線性三維有限差分法、離散單元法和基于GIS的三維極限平衡法進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定分析和設(shè)計優(yōu)化，使各區(qū)的總體邊坡角分別提高了1°～6°。（3）研制了礦車自動調(diào)度及管理系統(tǒng)和地測及采掘進(jìn)度計劃編制與實施系統(tǒng)，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的露天礦自動化調(diào)度模型和軟件系統(tǒng)，并在水廠鐵礦建立了基于GPS定位系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備自動調(diào)度和管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)調(diào)度自動化。 2. 項目來源本項目是“十五”國家科技攻關(guān)重大項目課題（編號：2001BA609A-08）。 3. 項目的最新進(jìn)展、所達(dá)到的水平通過本項目研究，解決了大型露天礦深部開采中的關(guān)鍵技術(shù)問題，不但為水廠鐵礦創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1.27億元/年，使水廠鐵礦的生產(chǎn)和管理達(dá)到國際同期先進(jìn)水平，而且項目研究成果對露天礦山具有普遍意義，具有廣泛的市場應(yīng)用前景和極大的推廣應(yīng)用價值。2004年6月經(jīng)教育部組織鑒定，研究成果總體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。 4. 項目的關(guān)鍵數(shù)據(jù) 水廠鐵礦總體邊坡角提高1°～6°；運輸成本下降50％；生產(chǎn)效率提高15%；生產(chǎn)成本下降15%；水廠鐵礦西部排巖系統(tǒng)運輸能力達(dá)到1800萬噸/年，東部排巖系統(tǒng)達(dá)到2100萬噸/年，礦石運輸能力達(dá)到1100萬噸/年。在攀鋼朱家包包鐵礦建立了國內(nèi)首條坡度為40‰～45‰的陡坡鐵路試驗線；朱－蘭鐵礦運輸效率提高14.28%，延長礦山服務(wù)年限7年；在朱－蘭鐵礦建成了國內(nèi)第一條陡坡鐵路工業(yè)生產(chǎn)試驗生產(chǎn)線,全長880米；定制了一臺224t工況電機(jī)車，用于工業(yè)試驗；完成了40‰陡坡鐵路系統(tǒng)施工圖。應(yīng)用范圍：本項目四個專題的研究成果已在水廠鐵礦和朱家包包鐵礦得到成功應(yīng)用，做到了邊研究、邊開發(fā)、邊應(yīng)用。本項目研究解決的是露天礦深部開采中具有共性的關(guān)鍵技術(shù)問題，因此對全國同類礦山具有普遍適用意義，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

北京科技大學(xué) 2021-04-13

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