露天礦課程設(shè)計(jì)

1、河北聯(lián)合大學(xué)露天礦山開(kāi)采課程設(shè)計(jì)姓名：于江坤專業(yè)：采礦工程學(xué)號(hào)：201005050113 目錄1 綜述- 1 -1.1概況- 1 -1.1.1地理位置及交通情況- 1 -1.1.2自然地理及經(jīng)濟(jì)地理情況- 1 -1.1.3設(shè)計(jì)范圍- 2 -1.2設(shè)計(jì)基本原則- 2 -1.3礦山生產(chǎn)規(guī)模及服務(wù)年限- 2 -1.4主要設(shè)計(jì)方案- 3 -1.4.1開(kāi)采方式- 3 -1.4.2露天開(kāi)采最終境界- 4 -1.4.3礦床開(kāi)拓- 4 -1.4.4采剝工藝- 4 -2.地質(zhì)- 4 -2.1礦區(qū)及礦床地質(zhì)- 4 -2.1.1礦區(qū)地質(zhì)- 4 -2.1.2礦床地質(zhì)特征- 5 -2.2 礦石儲(chǔ)量- 7 -2.2.1工

2、業(yè)指標(biāo)- 7 -2.2.2境界內(nèi)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量- 7 -2.3 水文地質(zhì)- 7 -2.4 礦區(qū)工程地質(zhì)- 8 -3采礦- 9 -3.1露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)- 9 -3.1.1露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)的主要原則- 9 -3.1.2經(jīng)濟(jì)合理剝采比- 9 -3.1.3露天采場(chǎng)邊幫的構(gòu)成要素- 9 -3.1.4儲(chǔ)量估算- 10 -3.1.5礦山年產(chǎn)量、服務(wù)年限和工作制度- 10 -3.1.6最終露天境界參數(shù)- 10 -露天境界參數(shù)表- 10 -3.2礦床開(kāi)拓- 10 -3.2.1礦區(qū)地形特征- 10 -3.2.2開(kāi)拓運(yùn)輸方案- 10 -1 綜述1.1概況1.1.1地理位置及交通情況礦區(qū)位于某縣城257°

3、方向，直距5公里，運(yùn)距6.5公里。現(xiàn)屬于某縣某鎮(zhèn)管轄。區(qū)內(nèi)有一便道與101國(guó)道相連，交通較為方便。圖1 礦區(qū)交通位置圖1.1.2自然地理及經(jīng)濟(jì)地理情況本區(qū)地處承德東部，屬于侵蝕低山區(qū)，地勢(shì)西高東低，最高海拔716m,最低海拔510m,相對(duì)高差206m，溝谷多呈近南北向。該區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，據(jù)氣象部門(mén)資料，年平均溫度10±，最高氣溫37，最低氣溫-20，夏季炎熱、冬季寒冷，溫差變化較大。年降水量在500700mm，多集中在7、8、9月份，霜凍期自當(dāng)年11月至翌年3月，凍土深度1.2m。山地植被覆蓋面積較大，主要有棉槐、刺槐、松樹(shù)、蘋(píng)果、山楂等林木。該區(qū)經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)作物為玉米、大

4、豆、高粱、谷子等，林果主要為蘋(píng)果、山楂和少量板粟。隨著礦業(yè)的發(fā)展，礦山已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，并帶動(dòng)了運(yùn)輸、服務(wù)行業(yè)的發(fā)展。電力、水資源相對(duì)充足，剩余勞動(dòng)力較多，可滿足礦山建設(shè)的需要。1.1.3設(shè)計(jì)范圍礦區(qū)所在區(qū)塊編號(hào)為：K50E018019（某縣幅），其中心地理坐標(biāo)為：東經(jīng)118°3822，北緯41°0014。礦區(qū)范圍由4點(diǎn)控制，采礦證面積1.6535km2，開(kāi)采深度：700米至430米標(biāo)高。表1 采礦證范圍各拐點(diǎn)坐標(biāo)表拐點(diǎn)XY礦區(qū)面積（km2）14542316.5240383807.351.6535km2開(kāi)采深度：716米至530米24542232.3740386

5、255.7434541557.8240386232.5544541641.9640383784.161.2設(shè)計(jì)基本原則根據(jù)礦山資源條件、有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范及生產(chǎn)實(shí)際，確定本次設(shè)計(jì)的基本原則如下：(1)認(rèn)真貫徹國(guó)家各項(xiàng)政策法規(guī)，嚴(yán)格按照冶金礦山行業(yè)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；(2)生產(chǎn)工藝先進(jìn)合理，設(shè)備選型立足國(guó)內(nèi)，充分利用現(xiàn)有設(shè)備和設(shè)施，在滿足生產(chǎn)要求的前提下盡可能減少建設(shè)周期和工程建設(shè)投資；(3)積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，加強(qiáng)排棄物的綜合利用，減少?gòu)U石排放，提高資源回收率。（4）正確處理好當(dāng)前開(kāi)采與遠(yuǎn)景礦區(qū)擴(kuò)建的銜接關(guān)系。1.3礦山生產(chǎn)規(guī)模及服務(wù)年限1.3.1 礦山生產(chǎn)規(guī)模該礦山擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模后擬年生產(chǎn)4

6、0萬(wàn)噸鐵精粉，年處理400萬(wàn)噸鐵礦石。1.3.2 礦山服務(wù)年限。本次經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的對(duì)象為全區(qū)400m標(biāo)高以上mFe4%的超貧磁鐵礦石。根據(jù)該礦體的賦存情況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的合理性，122b類礦產(chǎn)資源可利用系數(shù)0.8，332類礦產(chǎn)資源可利用系數(shù)0.7，333類礦產(chǎn)資源可利用系數(shù)0.6,確定可采礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量（122b+332+333）為113869kt。礦損失率按5%，貧化率按15%，依下列公式：T=Q×（1-）/A×（1-） =113869×0.95/4000×0.85 23年式中：T礦山服務(wù)年限； Q可采礦石量； A年產(chǎn)礦石量；按照擴(kuò)產(chǎn)后4000kt /年組織

7、生產(chǎn)，礦山服務(wù)年限可以達(dá)到23年。1.4主要設(shè)計(jì)方案1.4.1開(kāi)采方式目前礦山開(kāi)采主要集中在21線16線之間的部分，礦體在地表長(zhǎng)度約為2km，平均厚度80.02m，平均品位TFe11.04%，mFe6.14%。礦體為超貧磁鐵礦，礦體厚度較大，開(kāi)采標(biāo)高未超過(guò)侵蝕基準(zhǔn)面，表面有4-5m厚的第四紀(jì)表土，現(xiàn)礦體開(kāi)采方式為地表露采。本次設(shè)計(jì)將開(kāi)采范圍確定為2116線。1.4.2露天開(kāi)采最終境界1.4.3礦床開(kāi)拓因本礦山運(yùn)距較短，故采用公路開(kāi)拓。原有道路已至+520m水平，西區(qū)地形為單側(cè)山坡，高差較大，公路折返次數(shù)多，基建工程量大，擔(dān)負(fù)各水平的礦巖運(yùn)輸，其中巖石部分運(yùn)至排土場(chǎng)。礦石沿原有運(yùn)輸公路運(yùn)至破碎站

8、。道路規(guī)格為露天礦山一級(jí)公路，雙車道，道路寬度為20m。1.4.4采剝工藝采用穿孔、爆破、采裝、運(yùn)輸、排土的間斷采剝工藝。在作業(yè)平臺(tái)上，采用310mm牙輪鉆機(jī)穿孔，爆破后的礦巖，用8m3 和6 m3電鏟裝入100t和40t自卸汽車分別運(yùn)到破碎站和排土場(chǎng)。2.地質(zhì)2.1礦區(qū)及礦床地質(zhì)2.1.1礦區(qū)地質(zhì)2.1.1.1地層產(chǎn)狀區(qū)內(nèi)所見(jiàn)地層，從老至新主要有太古界單塔子群變質(zhì)巖、中生界白堊系大北溝組火山沉積巖、新生界第四系全新統(tǒng)松散層。a. 單塔子群變質(zhì)巖(Ardn)分布于礦區(qū)的南西北三面包圍黑云角閃輝長(zhǎng)巖體，在區(qū)內(nèi)出露面積較小。地層北傾，屬同斜向斜構(gòu)造，這一向斜構(gòu)造從西往東側(cè)伏。在紅石砬一帶形成馬蹄狀

9、（可能屬于同斜向斜的側(cè)伏底），目前所見(jiàn)到的黑云二長(zhǎng)巖和黑云角閃輝長(zhǎng)巖，原來(lái)可能為層狀侵入體，后與單塔子群地層同遭區(qū)域變質(zhì)和混合巖化及褶曲形成。b. 白堊系大北溝組(K1d)主要分布于礦區(qū)的東側(cè)、南側(cè)，覆蓋于黑云角閃輝長(zhǎng)巖體，不整合于單塔子群之上。主要巖石下部為灰紫色砂礫巖，上部為安山巖，地層走向北東東，傾向120150°，傾角2025°，呈單斜構(gòu)造。c. 第四系（Q4）分布于溝谷兩側(cè)，由殘坡積、沖洪積砂礫和粘土組成，分布面積狹窄，厚度在35m。2.1.1.2構(gòu)造a.區(qū)域構(gòu)造，古北口平泉深斷裂在礦區(qū)通過(guò)，本區(qū)基性黑云角閃二長(zhǎng)巖及黑云角閃輝長(zhǎng)巖體受該構(gòu)造控制。b.據(jù)區(qū)測(cè)資料，本

10、區(qū)單塔子群地層為一個(gè)呈東西走向，向北傾斜的同斜向斜構(gòu)造。c.黑云二長(zhǎng)巖體中的黑云角閃輝長(zhǎng)巖體呈馬蹄形構(gòu)造。屬于同斜向斜的側(cè)伏底。d.其它的線形構(gòu)造也較發(fā)育，以北西向的斷裂為主。 F1號(hào)斷層：分布于礦區(qū)的西部，呈346°方向延長(zhǎng)約1.5公里，寬30m左右，傾向北東，傾角在6065°，屬正斷層。對(duì)本區(qū)礦體有破壞作用，但斷距很小。F2號(hào)斷層：分布于礦區(qū)的北部，呈293°方向延展，長(zhǎng)1.45公里，寬1020m。斷裂帶傾向南西，傾角在80°左右，斷層性質(zhì)屬逆斷層。2.1.2礦床地質(zhì)特征2.1.2.1礦床特征本區(qū)礦體賦存于早元古代時(shí)期層狀侵入的黑云角閃輝長(zhǎng)巖中，層狀

11、巖體與單塔子群地層同遭區(qū)域變質(zhì)和混合巖化及褶曲，導(dǎo)致巖體呈馬蹄形，由于分異作用致含鐵量有差異，整個(gè)巖體中部形成一條連續(xù)的馬蹄形礦帶，因礦權(quán)分為南區(qū)號(hào)礦帶（永輝）和北區(qū)號(hào)礦帶（即某礦區(qū)），礦體即賦存于黑云角閃輝長(zhǎng)巖體礦帶之中，礦體與圍巖為漸變關(guān)系，依據(jù)mFe分析結(jié)果來(lái)界定。2009年12月的核實(shí)工作圈出的礦體編號(hào)為-8、-6-1、-6-2、-6-3號(hào)4條礦體。該礦帶位于巖體中部，其西部（7號(hào)勘查線以西）走向北東，近東西向，傾向北；由于后期受到褶曲的影響，在礦體東部（7號(hào)勘查線以東）走向變化為北西70°，傾向北東；造成礦體兩端產(chǎn)狀不同，應(yīng)是受區(qū)域褶皺影響而致。2.1.2.2礦體特征本次工

12、作按不同礦石品級(jí)共圈出2條超貧磁鐵礦體，分別為Fe1（mFe6%）和Fe2（4%mFe6%），礦體均賦存于黑云角閃輝長(zhǎng)巖中,分布于勘查區(qū)中北部，榆樹(shù)林溝至南溝溝一帶，地表呈條帶狀脈體，延長(zhǎng)約2000m，厚度變化較大，現(xiàn)對(duì)礦帶（mFe4%）分東西兩段分別闡述如下：西段礦體：即礦體西端至7號(hào)勘查線之間部分，該段礦體呈似透鏡體狀，走向北東近東西向，向北傾，傾角在70°左右，地表出露延長(zhǎng)約1000m，厚度在120-360m之間，中部（15號(hào)勘查線）最寬，達(dá)360m厚。西段礦帶全鐵品位5.15%-16.54%，磁性鐵品位4.01%-12.29%。礦體上下盤(pán)均為黑云角閃輝長(zhǎng)巖，與礦體的界線以磁性

13、鐵含量劃分，呈漸變接觸關(guān)系。東段礦體：該段礦體呈脈狀體，受區(qū)域構(gòu)造影響，在7號(hào)勘查線以東走向變?yōu)楸蔽?0°，北東傾，由西向東礦體傾角逐漸由70°變陡至82°左右，地表出露長(zhǎng)約1100m，厚度60-200m之間。礦體全鐵品位7.80%-13.93%，磁性鐵品位4.01%-9.81%。礦體上下盤(pán)亦為黑云角閃輝長(zhǎng)巖，與礦體的界線以磁性鐵含量劃分，呈漸變接觸關(guān)系。2.1.2.3礦石特征礦體為含磁鐵黑云角閃輝長(zhǎng)巖。金屬礦物主要有磁鐵礦412，鈦鐵礦23，其次有少量赤鐵礦。脈石礦物有斜長(zhǎng)石、輝石，含量8085,其次有角閃石、黑云母、磷灰石及榍石等。磁鐵礦呈半自形它形粒狀結(jié)構(gòu),

14、浸染狀構(gòu)造，以晶隙鐵的形式嵌布于脈石礦物間隙或其中,其粒徑一般在0.030.51mm。本區(qū)鐵礦床成因類型屬基性巖型超貧磁鐵礦礦床。礦體賦存于黑云角閃輝長(zhǎng)巖之中，礦石自然類型按礦石組成的主要礦物份為黑云角閃輝長(zhǎng)巖型超貧磁鐵礦石。工業(yè)類型屬需選礦石。2.1.2.4頂、底板圍巖及夾層該區(qū)礦體與圍巖界線不清楚，礦體與上下盤(pán)圍巖巖性均為黑云角閃輝長(zhǎng)巖，兩者呈漸變關(guān)系。本次資源儲(chǔ)量估算將含mFe4%、厚度4米的即圈為礦體；mFe4%的、厚度4米的則劃為夾石。2.2 礦石儲(chǔ)量2.2.1工業(yè)指標(biāo)本區(qū)礦床類型為基性巖型超貧磁鐵礦床，根據(jù)超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程（暫行）和礦方圈礦指標(biāo)確定本區(qū)的工業(yè)指標(biāo)如下：（1）邊

15、界品位 mFe4；（2）最低可采厚度4m ；（3）夾石剔除厚度4m ；（4）露天平均剝采比0.64：1 ；（5）采場(chǎng)最終邊坡角50°；（6）采場(chǎng)最終底盤(pán)寬度35m ；（7）資源儲(chǔ)量估算最低開(kāi)采標(biāo)高400m。2.2.2境界內(nèi)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量 利用分層平面圖估算礦石儲(chǔ)量，見(jiàn)附表.經(jīng)境界圈定，該工程境界內(nèi)的礦巖總量14364.96萬(wàn)t，其中礦石量8780.78萬(wàn)t，巖石量5584.18萬(wàn)t。2.3 水文地質(zhì)該區(qū)水文地質(zhì)分區(qū)屬燕山山地水文地質(zhì)區(qū)（），興隆平泉中低山峽谷裂隙巖溶水亞區(qū)（5）。由于礦區(qū)屬中低山丘陵，地形南高北低，地勢(shì)起伏較大，利于大氣降水的排泄，而不利于聚集和入滲，因此地下水的來(lái)源

16、并不充分，區(qū)內(nèi)各個(gè)含水巖層及含水構(gòu)造與地下水存在較密切的水力聯(lián)系，其中第四系孔隙含水層主要接受大氣降水的補(bǔ)給，沿溝谷向下形成徑流；基巖裂隙水也主要靠大氣降水的補(bǔ)給，溝谷地帶部分接受第四系孔隙水補(bǔ)給，其徑流方向受地形控制，自高處向低洼處，除部分補(bǔ)給含水構(gòu)造及第四系孔隙水外，主要以地下徑流的形式排泄；構(gòu)造裂隙水的補(bǔ)給部分受構(gòu)造走向控制，并主要以泉的形式排出，地表無(wú)有逕流。據(jù)訪當(dāng)?shù)貑尉畲笥克吭?噸/日以下，該區(qū)屬較干旱地區(qū)，補(bǔ)給主要靠大氣降水，較集中于7、8、9月份。一般情況下，以滲水居多，不會(huì)出現(xiàn)涌水。在開(kāi)采工程中防水以注意露天采場(chǎng)匯水和采場(chǎng)積水的自然排泄為主。第四系松散堆積物含水層分布于溝谷

17、內(nèi)，對(duì)開(kāi)采無(wú)影響。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面大致位于500m 左右，隨地形起伏而變化。侵蝕基準(zhǔn)面以上通過(guò)采場(chǎng)自流方式就可以完成排水。礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。礦山開(kāi)采后沒(méi)有對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件產(chǎn)生明顯影響。2.4 礦區(qū)工程地質(zhì)礦體與圍巖為一體，整體性好。礦體上下盤(pán)均為黑云角閃輝長(zhǎng)巖。該種巖石抗壓強(qiáng)度（R）在200250Mpa之間，普氏硬度系數(shù)（f）1520，屬于堅(jiān)固的巖石。雖然礦體上盤(pán)出現(xiàn)F2號(hào)斷層等不穩(wěn)固構(gòu)造，但其距離礦體邊界最近為45m，且產(chǎn)狀較陡，對(duì)礦體露天開(kāi)采影響不大。經(jīng)開(kāi)采證實(shí)，礦石及圍巖致密堅(jiān)硬，穩(wěn)固性、完整性好，工程地質(zhì)為穩(wěn)定類型，屬工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單礦床，具有較好的開(kāi)采條件。3采礦3.1

18、露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)3.1.1露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)的主要原則露天開(kāi)采境界設(shè)計(jì)的主要原則如下：(1) 采用的境界剝采比不大于經(jīng)濟(jì)合理剝采比；(2) 要充分利用資源，盡可能把較多的礦石圈定在露天開(kāi)采境界內(nèi)，發(fā)揮露天礦山的優(yōu)越性；(3) 所圈定的露天采場(chǎng)的幫坡應(yīng)等于露天邊坡穩(wěn)定所允許的角度，以保證露天采場(chǎng)的安全生產(chǎn)；(4) 根據(jù)服務(wù)年限和勘探程度確定合理的開(kāi)采深度；(5) 所圈定礦量要滿足露天礦山合理服務(wù)年限的要求。3.1.2經(jīng)濟(jì)合理剝采比經(jīng)濟(jì)合理剝采比有教師統(tǒng)一給定，取0.63.1.3露天采場(chǎng)邊幫的構(gòu)成要素1）影響最終邊幫穩(wěn)定的因素露天礦最終邊幫由階段高度、階段坡面角和清掃平臺(tái) 、安全平臺(tái)、運(yùn)輸平臺(tái)等要素

19、構(gòu)成。影響最終邊幫穩(wěn)定的主要因素有：（1）巖石的物理力學(xué)性質(zhì)：包括巖石硬度、凝聚力和內(nèi)摩擦角等；（2）地質(zhì)構(gòu)造：包括由破碎帶、斷層、節(jié)理裂隙和層理面構(gòu)成的弱面，不穩(wěn)定的軟巖夾層，以及遇水膨脹的軟巖等；（3）水文地質(zhì)條件：地下水的靜壓力和動(dòng)壓力；地下水活動(dòng)對(duì)巖層穩(wěn)定性的影響；（4）強(qiáng)烈地震區(qū)地震的影響；（5）開(kāi)采技術(shù)條件和邊幫存在的時(shí)間。2）邊幫角根據(jù)平泉柏泉鐵礦深部勘查地質(zhì)報(bào)告，其礦石及圍巖致密堅(jiān)硬，穩(wěn)固性好，完整性好，工程地質(zhì)穩(wěn)定。其礦石的硬度系數(shù)為1419， 巖石硬度系數(shù)為1520，最終邊幫角50°，臺(tái)階坡面角非工作幫為70°。3.1.4儲(chǔ)量估算露天境界內(nèi)的礦巖總量14364.96萬(wàn)t，其中礦石量8780.78萬(wàn)t，巖石量5584.18萬(wàn)t。3.1.5礦山年產(chǎn)量、服務(wù)