露天矿课程设计讲解.doc

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1、河北联合大学露天矿山开采课程设计姓名：于江坤专业：采矿工程学号：201005050113 目录1 综述- 1 -1.1概况- 1 -1.1.1地理位置及交通情况- 1 -1.1.2自然地理及经济地理情况- 1 -1.1.3设计范围- 2 -1.2设计基本原则- 2 -1.3矿山生产规模及服务年限- 2 -1.4主要设计方案- 3 -1.4.1开采方式- 3 -1.4.2露天开采最终境界- 4 -1.4.3矿床开拓- 4 -1.4.4采剥工艺- 4 -2.地质- 4 -2.1矿区及矿床地质- 4 -2.1.1矿区地质- 4 -2.1.2矿床地质特征- 5 -2.2 矿石储量- 7 -2.2.1工

2、业指标- 7 -2.2.2境界内的矿产资源储量- 7 -2.3 水文地质- 7 -2.4 矿区工程地质- 8 -3采矿- 9 -3.1露天开采境界设计- 9 -3.1.1露天开采境界设计的主要原则- 9 -3.1.2经济合理剥采比- 9 -3.1.3露天采场边帮的构成要素- 9 -3.1.4储量估算- 10 -3.1.5矿山年产量、服务年限和工作制度- 10 -3.1.6最终露天境界参数- 10 -露天境界参数表- 10 -3.2矿床开拓- 10 -3.2.1矿区地形特征- 10 -3.2.2开拓运输方案- 10 -1 综述1.1概况1.1.1地理位置及交通情况矿区位于某县城257方向，直距5

3、公里，运距6.5公里。现属于某县某镇管辖。区内有一便道与101国道相连，交通较为方便。图1 矿区交通位置图1.1.2自然地理及经济地理情况本区地处承德东部，属于侵蚀低山区，地势西高东低，最高海拔716m,最低海拔510m,相对高差206m，沟谷多呈近南北向。该区属大陆性季风气候，据气象部门资料，年平均温度10，最高气温37，最低气温-20，夏季炎热、冬季寒冷，温差变化较大。年降水量在500700mm，多集中在7、8、9月份，霜冻期自当年11月至翌年3月，冻土深度1.2m。山地植被覆盖面积较大，主要有棉槐、刺槐、松树、苹果、山楂等林木。该区经济以农业为主，农作物为玉米、大豆、高粱、谷子等，林果主

4、要为苹果、山楂和少量板粟。随着矿业的发展，矿山已成为当地经济发展的支柱产业，并带动了运输、服务行业的发展。电力、水资源相对充足，剩余劳动力较多，可满足矿山建设的需要。1.1.3设计范围矿区所在区块编号为：K50E018019（某县幅），其中心地理坐标为：东经1183822，北纬410014。矿区范围由4点控制，采矿证面积1.6535km2，开采深度：700米至430米标高。表1 采矿证范围各拐点坐标表拐点XY矿区面积（km2）14542316.5240383807.351.6535km2开采深度：716米至530米24542232.3740386255.7434541557.824038623

5、2.5544541641.9640383784.161.2设计基本原则根据矿山资源条件、有关设计规范及生产实际，确定本次设计的基本原则如下：(1)认真贯彻国家各项政策法规，严格按照冶金矿山行业的有关规程、规范和标准进行设计；(2)生产工艺先进合理，设备选型立足国内，充分利用现有设备和设施，在满足生产要求的前提下尽可能减少建设周期和工程建设投资；(3)积极开发新产品，加强排弃物的综合利用，减少废石排放，提高资源回收率。（4）正确处理好当前开采与远景矿区扩建的衔接关系。1.3矿山生产规模及服务年限1.3.1 矿山生产规模该矿山扩大生产规模后拟年生产40万吨铁精粉，年处理400万吨铁矿石。1.3.2

6、 矿山服务年限。本次经济评价的对象为全区400m标高以上mFe4%的超贫磁铁矿石。根据该矿体的赋存情况和经济技术指标的合理性，122b类矿产资源可利用系数0.8，332类矿产资源可利用系数0.7，333类矿产资源可利用系数0.6,确定可采矿产资源储量（122b+332+333）为113869kt。矿损失率按5%，贫化率按15%，依下列公式：T=Q（1-）/A（1-） =1138690.95/40000.85 23年式中：T矿山服务年限； Q可采矿石量； A年产矿石量；按照扩产后4000kt /年组织生产，矿山服务年限可以达到23年。1.4主要设计方案1.4.1开采方式目前矿山开采主要集中在21

7、线16线之间的部分，矿体在地表长度约为2km，平均厚度80.02m，平均品位TFe11.04%，mFe6.14%。矿体为超贫磁铁矿，矿体厚度较大，开采标高未超过侵蚀基准面，表面有4-5m厚的第四纪表土，现矿体开采方式为地表露采。本次设计将开采范围确定为2116线。1.4.2露天开采最终境界1.4.3矿床开拓因本矿山运距较短，故采用公路开拓。原有道路已至+520m水平，西区地形为单侧山坡，高差较大，公路折返次数多，基建工程量大，担负各水平的矿岩运输，其中岩石部分运至排土场。矿石沿原有运输公路运至破碎站。道路规格为露天矿山一级公路，双车道，道路宽度为20m。1.4.4采剥工艺采用穿孔、爆破、采装、

8、运输、排土的间断采剥工艺。在作业平台上，采用310mm牙轮钻机穿孔，爆破后的矿岩，用8m3 和6 m3电铲装入100t和40t自卸汽车分别运到破碎站和排土场。2.地质2.1矿区及矿床地质2.1.1矿区地质2.1.1.1地层产状区内所见地层，从老至新主要有太古界单塔子群变质岩、中生界白垩系大北沟组火山沉积岩、新生界第四系全新统松散层。a. 单塔子群变质岩(Ardn)分布于矿区的南西北三面包围黑云角闪辉长岩体，在区内出露面积较小。地层北倾，属同斜向斜构造，这一向斜构造从西往东侧伏。在红石砬一带形成马蹄状（可能属于同斜向斜的侧伏底），目前所见到的黑云二长岩和黑云角闪辉长岩，原来可能为层状侵入体，后与

9、单塔子群地层同遭区域变质和混合岩化及褶曲形成。b. 白垩系大北沟组(K1d)主要分布于矿区的东侧、南侧，覆盖于黑云角闪辉长岩体，不整合于单塔子群之上。主要岩石下部为灰紫色砂砾岩，上部为安山岩，地层走向北东东，倾向120150，倾角2025，呈单斜构造。c. 第四系（Q4）分布于沟谷两侧，由残坡积、冲洪积砂砾和粘土组成，分布面积狭窄，厚度在35m。2.1.1.2构造a.区域构造，古北口平泉深断裂在矿区通过，本区基性黑云角闪二长岩及黑云角闪辉长岩体受该构造控制。b.据区测资料，本区单塔子群地层为一个呈东西走向，向北倾斜的同斜向斜构造。c.黑云二长岩体中的黑云角闪辉长岩体呈马蹄形构造。属于同斜向斜的

10、侧伏底。d.其它的线形构造也较发育，以北西向的断裂为主。 F1号断层：分布于矿区的西部，呈346方向延长约1.5公里，宽30m左右，倾向北东，倾角在6065，属正断层。对本区矿体有破坏作用，但断距很小。F2号断层：分布于矿区的北部，呈293方向延展，长1.45公里，宽1020m。断裂带倾向南西，倾角在80左右，断层性质属逆断层。2.1.2矿床地质特征2.1.2.1矿床特征本区矿体赋存于早元古代时期层状侵入的黑云角闪辉长岩中，层状岩体与单塔子群地层同遭区域变质和混合岩化及褶曲，导致岩体呈马蹄形，由于分异作用致含铁量有差异，整个岩体中部形成一条连续的马蹄形矿带，因矿权分为南区号矿带（永辉）和北区号

11、矿带（即某矿区），矿体即赋存于黑云角闪辉长岩体矿带之中，矿体与围岩为渐变关系，依据mFe分析结果来界定。2009年12月的核实工作圈出的矿体编号为-8、-6-1、-6-2、-6-3号4条矿体。该矿带位于岩体中部，其西部（7号勘查线以西）走向北东，近东西向，倾向北；由于后期受到褶曲的影响，在矿体东部（7号勘查线以东）走向变化为北西70，倾向北东；造成矿体两端产状不同，应是受区域褶皱影响而致。2.1.2.2矿体特征本次工作按不同矿石品级共圈出2条超贫磁铁矿体，分别为Fe1（mFe6%）和Fe2（4%mFe6%），矿体均赋存于黑云角闪辉长岩中,分布于勘查区中北部，榆树林沟至南沟沟一带，地表呈条带状脉

12、体，延长约2000m，厚度变化较大，现对矿带（mFe4%）分东西两段分别阐述如下：西段矿体：即矿体西端至7号勘查线之间部分，该段矿体呈似透镜体状，走向北东近东西向，向北倾，倾角在70左右，地表出露延长约1000m，厚度在120-360m之间，中部（15号勘查线）最宽，达360m厚。西段矿带全铁品位5.15%-16.54%，磁性铁品位4.01%-12.29%。矿体上下盘均为黑云角闪辉长岩，与矿体的界线以磁性铁含量划分，呈渐变接触关系。东段矿体：该段矿体呈脉状体，受区域构造影响，在7号勘查线以东走向变为北西70，北东倾，由西向东矿体倾角逐渐由70变陡至82左右，地表出露长约1100m，厚度60-2

13、00m之间。矿体全铁品位7.80%-13.93%，磁性铁品位4.01%-9.81%。矿体上下盘亦为黑云角闪辉长岩，与矿体的界线以磁性铁含量划分，呈渐变接触关系。2.1.2.3矿石特征矿体为含磁铁黑云角闪辉长岩。金属矿物主要有磁铁矿412，钛铁矿23，其次有少量赤铁矿。脉石矿物有斜长石、辉石，含量8085,其次有角闪石、黑云母、磷灰石及榍石等。磁铁矿呈半自形它形粒状结构,浸染状构造，以晶隙铁的形式嵌布于脉石矿物间隙或其中,其粒径一般在0.030.51mm。本区铁矿床成因类型属基性岩型超贫磁铁矿矿床。矿体赋存于黑云角闪辉长岩之中，矿石自然类型按矿石组成的主要矿物份为黑云角闪辉长岩型超贫磁铁矿石。工

14、业类型属需选矿石。2.1.2.4顶、底板围岩及夹层该区矿体与围岩界线不清楚，矿体与上下盘围岩岩性均为黑云角闪辉长岩，两者呈渐变关系。本次资源储量估算将含mFe4%、厚度4米的即圈为矿体；mFe4%的、厚度4米的则划为夹石。2.2 矿石储量2.2.1工业指标本区矿床类型为基性岩型超贫磁铁矿床，根据超贫磁铁矿勘查技术规程（暂行）和矿方圈矿指标确定本区的工业指标如下：（1）边界品位 mFe4；（2）最低可采厚度4m ；（3）夹石剔除厚度4m ；（4）露天平均剥采比0.64：1 ；（5）采场最终边坡角50；（6）采场最终底盘宽度35m ；（7）资源储量估算最低开采标高400m。2.2.2境界内的矿产资

15、源储量 利用分层平面图估算矿石储量，见附表.经境界圈定，该工程境界内的矿岩总量14364.96万t，其中矿石量8780.78万t，岩石量5584.18万t。2.3 水文地质该区水文地质分区属燕山山地水文地质区（），兴隆平泉中低山峡谷裂隙岩溶水亚区（5）。由于矿区属中低山丘陵，地形南高北低，地势起伏较大，利于大气降水的排泄，而不利于聚集和入渗，因此地下水的来源并不充分，区内各个含水岩层及含水构造与地下水存在较密切的水力联系，其中第四系孔隙含水层主要接受大气降水的补给，沿沟谷向下形成径流；基岩裂隙水也主要靠大气降水的补给，沟谷地带部分接受第四系孔隙水补给，其径流方向受地形控制，自高处向低洼处，除部

16、分补给含水构造及第四系孔隙水外，主要以地下径流的形式排泄；构造裂隙水的补给部分受构造走向控制，并主要以泉的形式排出，地表无有迳流。据访当地单井最大涌水量在3吨/日以下，该区属较干旱地区，补给主要靠大气降水，较集中于7、8、9月份。一般情况下，以渗水居多，不会出现涌水。在开采工程中防水以注意露天采场汇水和采场积水的自然排泄为主。第四系松散堆积物含水层分布于沟谷内，对开采无影响。矿区最低侵蚀基准面大致位于500m 左右，随地形起伏而变化。侵蚀基准面以上通过采场自流方式就可以完成排水。矿区水文地质条件属简单类型。矿山开采后没有对矿区水文地质条件产生明显影响。2.4 矿区工程地质矿体与围岩为一体，整体

17、性好。矿体上下盘均为黑云角闪辉长岩。该种岩石抗压强度（R）在200250Mpa之间，普氏硬度系数（f）1520，属于坚固的岩石。虽然矿体上盘出现F2号断层等不稳固构造，但其距离矿体边界最近为45m，且产状较陡，对矿体露天开采影响不大。经开采证实，矿石及围岩致密坚硬，稳固性、完整性好，工程地质为稳定类型，属工程地质条件简单矿床，具有较好的开采条件。3采矿3.1露天开采境界设计3.1.1露天开采境界设计的主要原则露天开采境界设计的主要原则如下：(1) 采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比；(2) 要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天矿山的优越性；(3) 所圈定的露天采场

18、的帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采场的安全生产；(4) 根据服务年限和勘探程度确定合理的开采深度；(5) 所圈定矿量要满足露天矿山合理服务年限的要求。3.1.2经济合理剥采比经济合理剥采比有教师统一给定，取0.63.1.3露天采场边帮的构成要素1）影响最终边帮稳定的因素露天矿最终边帮由阶段高度、阶段坡面角和清扫平台 、安全平台、运输平台等要素构成。影响最终边帮稳定的主要因素有：（1）岩石的物理力学性质：包括岩石硬度、凝聚力和内摩擦角等；（2）地质构造：包括由破碎带、断层、节理裂隙和层理面构成的弱面，不稳定的软岩夹层，以及遇水膨胀的软岩等；（3）水文地质条件：地下水的静压力和动压

19、力；地下水活动对岩层稳定性的影响；（4）强烈地震区地震的影响；（5）开采技术条件和边帮存在的时间。2）边帮角根据平泉柏泉铁矿深部勘查地质报告，其矿石及围岩致密坚硬，稳固性好，完整性好，工程地质稳定。其矿石的硬度系数为1419， 岩石硬度系数为1520，最终边帮角50，台阶坡面角非工作帮为70。3.1.4储量估算露天境界内的矿岩总量14364.96万t，其中矿石量8780.78万t，岩石量5584.18万t。3.1.5矿山年产量、服务年限和工作制度矿山年产矿石量为400万吨，年剥采总量640万吨，服务年限23年，采用日三班工作制，年工作日330天。3.1.6最终露天境界参数露天境界参数表序号主要

20、参数名称单位数量备注1采场最高标高m7102采场底部标高m4153开采最大深度m2954台阶高度m125出入沟口标高m5116台阶坡面角度707最终边坡角度508最小底宽m359安全平台宽度m610清扫平台宽度m1011运输平台宽度m1212采场内公路纵坡度%83.2矿床开拓3.2.1矿区地形特征本区地处承德东部，属于侵蚀低山区，地势南高北低，起伏较大。3.2.2开拓运输方案根据矿内已有的道路条件、选厂位置，结合矿体赋存条件和开采计划，设计确定矿山采用公路开拓汽车运输方式，主要运输线路布置在露天境界内。+511m水平以上的山坡露天矿沿地形布置主运输线路，并与各个开采水平相连。+511m水平以下的凹陷露天矿开拓系统采取直进-折返式布置。运输线路等级为露天矿二级公路，最大允许纵坡8%。由于每小时单向汽车行车密度低于25辆，主运矿道路按照矿山三级道路标准进行设计，计算行车速度低于20km/h。山坡露天矿矿岩由山坡公路负责运输，随着采剥进行山坡公路也将逐渐消失，山坡部分公路服务年限约为六年。山坡露天开采时，采用移动坑线开拓，各水平直接在相应标高于公路相接；凹陷开采时，采用固定坑线开拓。3.2.3道路技术等级根据双向行车密度，结合矿山的实际情况，确定主运矿道路的技术等级为一级。计算行车速度为40km/h。