专利名称：L型条区工作面垂直定轴转向方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种露天采矿方法，更具体地说是一种在单斗铲一卡车露天采矿工艺情况下，露天煤矿L型条区工作面扇形转向方式。
近年来，我国新建成或拟建的几个大型露天煤矿均采用分区开采程序，其中有部分分区开采的矿山条区呈L形状，如准格尔黑岱沟矿、平朔安太堡矿、安家岭矿等，这些呈L型条区开采的露天矿山，在开采若干年后，工作面推进方向必然要发生改变，对于工作面推进到L型条区的转角处，如何实现工作面的合理转向问题，一直是人们正在研究的课题，总体认为L型条区的工作面转向方式中，扇形转向优于直角转向方式，但在L型条区工作面扇形转向方式中，仍有无数种转向方案，至今在正式公开发表的出版物中尚没有人从理论上和实践中证明哪一种具体的扇形转向方式在技术上可行，经济上更合理，并且易于实现。
本发明的目的就是通过分析露天煤矿L型条区工作面扇形转向诸多方案，从中得出技术上可行，经济上合理，便于实施的最佳L型条区工作面转向方式，以便在类似矿山L型条区开采过程中获得最佳经济效益。
本发明的发明方案如下露天矿L型条区开采时，改变工作面推进方向的最佳转向方式是扇形转向，并以固定垂直轴为轴心，该固定垂直轴位于距采场最上部一个台阶坡底线最小运输车辆转弯半径处。转向时，各工作水平绕同一垂直固定轴转动，形成一系列同心不同半径的圆弧，转向区内各平盘宽度与转向区外原平盘宽度相等，转向区内边坡角与转向区外原边坡角相等。
本发明的实施效果通过实例说明假设一露天矿山平均剥离物厚度150m，生产剥采比5.0m3/t，最底部台阶工作线长度1500m，端帮边坡角30°，则扇形垂直定轴转向方式与其它方式相比的直接经济效益如下表所示
物料容重γ＝2.2t/m3t-km运费1元 年产量1500万吨扇形垂直定轴转向方式以外的其它转向方式除上面表中所列因运距变化增加运费之外，还因剥采化增加造成设备数量的不足，因此要满足原年产量要求，就要增加采掘运输设备，以最低限度增加一台铲、5台车计，需增加投资5500万元，此外增加设备还需增加人员，由此引发工资总额、生活配套服务设施的增加等一系列问题。
图1是L型条区工作面直角缓帮转向方式示意图。
图2是L型条区工作面扇形转向方式示意图。
图3是L型条区扇形定工作线长度转向方式示意图。
图4是L型条区扇形变工作线长度转向方式示意图。
图5是L型条区扇形动轴转向方式示意图。
图6是L型条区扇形倾斜固定轴转向方式示意图。
图7是本发明的L型条区扇形垂直定轴转向方式示意图。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述，露天煤矿L型条区工作面转向方式从技术上可分为两种，一种是直角缓帮转向方式，参见图1；另一种是扇形转向方式，参见图2。在剥离采用以单头铲—卡车工艺为主，实现内部排土的条件下，直角缓帮转向方式由于每个工作面均需推进到L型条区转角尽头后，再转角90°，然后再逐个恢复工作面。若压帮开采，则造成二次剥离，若留沟开采，则内排不能双向运输，增大运距及外排量，且转向后工作面的恢复会影响生产的正常进行，甚至产量下降。扇形转向方式则可以克服直角缓帮转向方式所造成的二次剥离或留沟开采不能双向运输实现内部排土的缺陷。
L型条区扇形转向方式依据其工作面转向期间工作线的长度是否会发生变化又分为定工作线长度转向方式和变工作线长度转向方式，参见图3、图4。如图4所示，变工作线长度转向方式在工作面进入转向区后，上部剥离工作线长度逐渐变长，在转角到45°时达到最长，而下部采矿台阶工作线长度增幅很小，使生产剥采比加大，相对剥离总量增加，要完成同样的产量必须增加设备及人员，造成额外投资增加。当上部台阶由45°转至90°范围时，上部台阶工作线长度又逐渐变短，下部台阶工作线长度逐渐变长，矿山生产剥采比下降，增加的设备及人员又会造成闲置和浪费，使投资不能很好的发挥效益。
L型条区扇形转向定工作线长度方式，根据转向轴的位置及倾向又分为动轴转向方式(参见图5)和定轴转向方式。如附图5所示，动轴转向方式是工作面转向时不依某一定轴为轴心，随意转向，该方式从理论计算上虽然可行，但在实际应用过程中是很难实现的，由于其随意性很大，在安排生产计划、工作面放样、定线及生产管理上动轴转向方式无法按实际计划操作。
L型条区扇形定轴转向方式是工作面扇形转向时，依某一固定轴为转轴进行转向，依据定轴转向轴与水平面的夹角又分为倾斜固定轴转向方式和垂直固定轴转向方式。参见图6、图7。如图6所示，倾斜固定轴转向方式即固定转向轴倾角α1的变化范围在边坡角α至90°之间，转向轴可以与内侧端帮坡角同向(图6-1)，也可以与外侧端帮坡角同向(图6-2)，当固定转轴倾角α1与边坡角相等时，与转轴同向的端帮工作平盘宽度加大，与转轴异向的端帮工作平盘宽度变窄，无法保证正常行车，故倾斜轴转向时，一侧端技术上可行，另一侧端技术上不可行。
当转轴倾角逐步增加到90°时，即转向轴与水平面垂直，变为垂直固定轴转向方式，如附图7所示，转向时各工作水平绕同一定轴转动，形成一系列同心不同半径的圆弧，转向区内各平盘宽度与转向区外原平盘宽度相等，转向区内边坡角与转向区外原边坡角相等。垂直固定轴位于转向区内侧距最上部台阶坡底线大于等于卡车最小转弯半径处，在满足技术可行的条件下，该半径越小越好，半径越大，转向时内侧超出境界的剥离量就越多。
通过分析对比，露天矿L型条区开采时，改变工作面推进方向的最佳转向方式从技术、经济及易操作实施方面综合考虑是扇形垂直定轴转向方式，并以固定垂直轴为轴心，该固定垂直轴位于距采场最上部一个台阶坡底线最小运输车辆转弯半径处。
权利要求
1.一种露天采矿方法，即露天煤矿L型条区工作面垂直定轴转向方式，其特征在于露天矿L型条区开采，改变工作面推进方向时以固定垂直轴为轴心，转向时，各工作水平绕该同一垂直固定轴转动，形成一系列同心不同半径的圆弧，转向区内各平盘宽度与转向区外原平盘宽度相等，转向区内边坡角与转向区外原边坡角相等；该固定垂直轴位于距采场最上部一个台阶坡底线最小运输车辆转弯半径处。
全文摘要
本发明公开了一种露天采矿方法，具体地说是露天矿L型条区工作面垂直定轴扇形转向方式，露天煤矿L型条区开采时，改变工作面推进方向时，各工作水平绕同一固定垂直轴转动，形成一系列同心不同半径的圆弧，该转向方式是工作面扇形转向方式中技术可行，经济合理，便于实施的理想转向方式。
文档编号E21C47/00GK1162057SQ9611688
公开日1997年10月15日 申请日期1996年4月6日 优先权日1996年4月6日
发明者姬长生, 才庆祥 申请人:中国矿业大学