露天矿山课程设计.doc

1、设计条件本次课程设计对大木冲水泥石灰岩矿0、1、3、5勘探线内的矿石进行露天开采设计。提供的原始资料（电子版）有：矿床地质地形平面图、矿矿床地质地形剖面图、大木冲水泥石灰岩矿开发利用方案。2、设计要求（1）矿山日生产能力如表1单位：t/d。设计控制参数如表2学号日产量学号日产量学号日产量110001521003032002110017220031330031200182300323400513001924003335006140020250034360091500212600353700101600222700363800111700242800373900121800252900384000131900263000404100142000283100414200表2名 称移动角 /度移动角 /度移动角 /度移动角 /度移动角 /度上盘下盘上盘下盘上盘下盘上盘下盘上盘下盘35354040454550505555学号1-1011-1819-2628-3435-41（2）矿山工作制度：年工作日330天，三班工作制。3、设计内容和步骤3.1 露天开采境界设计3.2 露天生产能力的确定3.3 露天开拓方法设计（1）开拓方法选择；（2）开拓系统主要参数设计；（3）新水平开拓方法设计；3.4 露天主要开采工艺设计（1）穿爆工作设备选型与工艺设计；（2）采装工作设备选型与工艺设计；（3）运输工作设备选型与工艺设计；（4）排岩工作设备选型与工艺设计；4、设计成果（1）课程设计说明书：按毕业设计格式要求打印，按时提交课程设计成果。（2）开采境界最终平面图，a2图纸1张。5、设计要求严格按科研论文的排版格式；页面设置：页边距：上2厘米，下2厘米，左2.5厘米，右2厘米，页眉1.5厘米，页脚1.75厘米 间距：段前0行，段后0行 行距：固定值，15.6磅（题目行、公式行采用单倍行距）；字体和字号一级标题：四号，宋体和times new roman字体，加粗，靠左顶格； 二级或三级标题：小四号，宋体和times new roman字体，加粗，靠左顶格； 正文部分：五号，宋体和times new roman字体；希腊字母用symbol字体 ；图题、表题：小五号，加粗，宋体和times new roman字体；图、表中文字用小；五号times new roman字体，量与单位之间用“/”间隔 ；图注与说明、表注与说明：小五号times new roman字体。图用cad出图，所有的图纸都要图签，图签格式统一。- 2 -1 总 论- 1 -1.1 概 况- 1 -1.1.1项目名称- 1 -1.1.2项目概况- 1 -1.1.3项目建设背景- 1 -1.1.3.1矿产资源- 1 -1.2矿区交通、自然地理和区域经济概况- 2 -1.2.1矿区位置与交通- 2 -1.2.2自然地理与经济状况- 2 -1.2.3矿山规模及矿区范围- 3 -1.3 矿山现状、特点及存在的主要问题- 4 -1.4主要编制依据- 4 -2.该设计项目的资源概况- 4 -2.1矿床地质及构造特征- 4 -2.1.1 区域地质背景- 4 -2.1.2 矿区地层特征- 5 -2.1.3构造- 5 -2.1.4覆盖层特征- 6 -2.1.5岩溶特征- 6 -2.2 矿层特征- 6 -2.3 矿石质量特征- 7 -2.4矿山开采技术条件及水文地质条件- 8 -2.4.1水文地质条件现状评价- 8 -2.4.2水文地质条件预测评价- 10 -2.4.3工程地质条件现状评价- 10 -2.4.4工程地质条件预测评价- 11 -3露天开采境界设计- 12 -3.1确定露天矿最小底宽- 12 -3.2选取露天矿最终边坡角- 12 -3.3确定露天矿开采深度- 15 -3.3.1长露天矿开采深度的确定- 15 -3.3.2短露天矿开采深度的确定- 16 -3.4绘制露天矿底部周界- 17 -3.5绘制露天矿开采终了平面图- 18 -3.6露天矿开采境界合理确定与安全的关系- 18 -4.露天开拓方法设计- 19 -4.1开拓方法- 19 -4.1.1开拓方法选择的主要原则- 19 -4.1.2影响本矿开拓方法选择的主要因素- 19 -4.1.3开拓方案的选择- 19 -4.2.开拓坑线的布置- 19 -4.2.1出入沟的布置- 19 -4.2.2移动坑线的形成- 20 -4.2.3开段沟初始位置确定- 20 -5.开采程序- 20 -5.1开采台阶划分- 20 -5.1.1台阶形式- 20 -5.2工作帮构成- 20 -5.3工作帮推进- 21 -5.4开采程序分类及特征- 21 -5.4.1全境界开采- 21 -5.4.2分期开采- 22 -6.矿山的生产能力与生产剥采比- 22 -7.露天矿主要开采工艺设计- 23 -7.1穿爆工作- 23 -7.1.1穿孔设备选择及爆破法- 23 -7.1.2爆破参数的确定- 23 -7.1.3每次爆破量的确定- 24 -7.2采装工作- 24 -7.2.1采装设备的选择- 24 -7.2.2采装工作面参数及工作平盘的配线方式- 25 -7.2.3挖掘机生产能力的确定- 25 -8.排土工作- 26 -8.1排土场位置的选择及排土容积的计算- 26 -8.1.1排土场位置的选择- 26 -8.1.2排土场的容积- 26 -8.2排土方法的选择及堆置要素的确定- 27 -8.2.1选择排土场方法- 27 -8.2.2排土工序- 27 -8.3确定排土场参数- 27 -8.3.1排土段高- 27 -8.3.2岩堆安息角- 27 -8.3.3最小平台宽度- 27 -8.3.4排土线长度- 27 -8.4排土线生产能力- 27 -金属矿床露天开采课程设计1 总 论1.1 概 况1.1.1项目名称双峰海螺水泥有限公司大木冲水泥石灰岩矿矿产资源开发利用方案。1.1.2项目概况大木冲水泥石灰岩矿为双峰海螺水泥生产的原料基地，为露天开采，采用自上而下分水平开采法，截止2006年9月矿山开采按两个山头开采了四个平台，开采平台标高+240m、+230m、+220m、+210m。开采面积152696m2。采损石灰岩基础储量493万t，其中水泥生产用矿量492万t，矿山修筑公路处置矿石量1万t。现矿山分三个平台开采，开采平台标高已降至+223m、+210m、+195m。开采面积263836m2。采损石灰岩资源储量514.3万t，其中水泥生产用矿石量467.4465万t，矿山已采剥仍置于采场矿石量12.8535万t，修筑矿山生产公路处置矿石量2万t，生产碎石用矿石量32万t。矿石运输为汽车运送到矿山破碎漏斗口，经破碎后由输送带运送至3km外的水泥生产原料库。为完成矿业权的变更、转移手续，合理开发利用矿产资源，提高矿产资源的开采利用率，保持生态环境，维护矿产资源所有权人和采矿权人的合法权益，合理开发矿产资源，于是双峰海螺水泥有限公司提出开发大木冲石灰岩矿矿产资源。1.1.3项目建设背景1.1.3.1矿产资源1972年、1988年湖南省地质局区域地质矿产测量队先后进行了包括矿区在内的120万、15万区域地质调查，提交了120万涟源幅区域地质矿产报告、15万界岭幅区调地质报告，对该区地层、构造、矿产进行了研究。2002年9月至12月，四一八队应双峰县政府要求，对大木冲石灰岩、砂岩矿先后进行了预查及普查（图2），于2002年10月提交预查地质报告，提交水泥灰岩d+e+f级储量 4.55亿t，砂岩矿f级储量 1.05亿t； 于2002年12月提交普查地质报告，提交水泥灰岩d+e级储量23926万t，砂岩矿e级储量5478.36万t。2002年12月19日，省国土资源厅以“湘国土资储认字2002034号湖南省双峰县大木冲矿区石灰岩砂岩矿普查报告矿产资源储量认定书” 形式对报告予以认定，批准石灰岩矿d+e级（333+334）资源储量23926万t、其中d级（333）11920万t，砂岩矿e级（334）资源量5478.36万t。2003年5月至8月，四一八队在以往普查工作的基础上对矿区石灰岩矿进行了勘探工作，提交了湖南省双峰县大木冲矿区水泥石灰岩矿勘探报告，省国土资源厅以“湘国土资储备字2003015号湖南省双峰县大木冲矿区水泥石灰岩矿勘探报告矿产资源储量评审备案书”形式对报告予以认定，探明或控制石灰岩矿基础储量（121b+122b）7560万t，其中（121b）2055万t，（122b）5505万t。2006年9月至2007年1月，四一八队对双峰海螺水泥有限公司大木冲石灰岩矿进行了资源储量检测，在原勘探报告估算资源储量范围两侧外推100m范围新增了333资源量764万t，提交了双峰海螺水泥有限公司大木冲石灰岩矿2006年度资源储量检测报告，娄底市国土资源局以“娄检备字20074号双峰海螺水泥有限公司大木冲石灰岩矿2006年度资源储量检测报告备案书”的形式对报告予以备案，检测报告累计探明资源储量为8499万t，其中121b基础储量2067万t，122b基础储量5668万t，333为764万t。矿山建矿投产至2006年9月累计采损资源储量493万t，保有资源储量8006万t。矿山截止2008年7月底，累计探明资源储量（111b+122b+333）矿石量：16045.8 万t，其中：111b矿石量：1744.1万t ，（122b）矿石量：7405.8万t，资源量（333）矿石量：6895.9万t。1.2矿区交通、自然地理和区域经济概况1.2.1矿区位置与交通大木冲矿区位于双峰县城（永丰镇）259方向直距25km处，行政区划属三塘铺镇管辖。地理座标：东经11156401115807，北纬272414272457，1.1871km2，准采标高+286+140m。洛湛铁路经过矿区东侧，矿区距三塘铺火车站约3km；上海云南瑞丽高速公路于矿区南东侧通过，距甘棠铺、三塘铺入口4km，北通娄底市45km，南接邵阳市54km。县、乡级公路可直通矿区，交通方便（图1）。1.2.2自然地理与经济状况矿区境域地貌形态呈四周山丘崛起、中部岗平相间的立体轮廓，区内地貌为丘陵缓坡溶蚀、剥蚀地貌。四周山丘环绕，中部岗盆宽广。县境东部、东南及东北群山连绵起伏，西部有猪婆山及山斗的台升地带，北部丘岗起伏。海拔较低，地势平缓，属侵蚀溶蚀地貌，由泥灰岩、泥质灰岩，花岗岩、页岩组成。大木冲石灰岩矿层分布区最高海拔标高293.8m，最低海拔标高136.7m，相对高差157.1m。地形总体走向呈东西向，中部高，向南、北两边逐渐降低，自然坡度1025。矿区属中亚热带季风气候，四季分明，春季寒潮频繁，气温变化剧烈；夏季暑热期长，伏旱明显；前秋干旱频繁，后秋天气多变；冬季严寒期短，阴睛少雨天多。本区年平均气温17.5，夏季日最高气温一般37.5-40.0，冬季日最低气温一般-1.5-6.7。年平均降水量1325.5mm，最大年降水量1952.9mm，降水量较为充沛，多集中于春夏季，占全年降水量的72%，冬、春两季多为连绵细雨，而夏、秋两季多为阵雨，日最大降水量185.7mm。历年月平均相对湿度75%82%，月平均绝对湿度6.8毫巴。常年蒸发量1157.5mm1700mm。历年出现初霜日期为12月2日，终霜日期为翌年2月22日，无霜期283.2天。历年平均累计冰冻日6.7天，最长23天。风向受季节控制，以北风、北北东风占优势，年平均风速2.4m/s，瞬时最大风速为28m/s。境内矿产资源种类较多，分布广。已查明的有27个矿种，99个矿点，其中金属矿有黄金、铅锌、钨钼、锑钼、铁、矾、铜等；非金属矿有煤、石膏、黄铁、大理石、花岗岩、陶瓷土、耐火粘土、碳、磷、钾、重晶石、硅石等。位于全省前10位的矿产有：石膏、大理石、黄铁、煤、耐火粘土、黄铁矿等。区内经济活跃，劳动力充裕。农业以稻为主，兼产甘薯、小麦等，自给有余。商业以国营商业为主体，有比较完整的商业服务系统，市场繁荣，供应充沛。1.2.3矿山规模及矿区范围根据2007年5月全面开工建设第二条日产5000t水泥熟料新型干法生产线，建成后，熟料生产能力达300万t/a。按生产1t熟料需要消耗石灰石矿石量1.35t计算，该矿山石灰石矿年产量设计为3001.35=405万t。本方案以此规模作为设计的生产规模，采矿许可证核准的矿区范围及开采深度如下表1-1：表1-1 大木冲石灰岩矿范围坐标表拐点号坐 标拐点号坐 标xyxy130338903759410423033977375942093303327637594306430332173759410053033372375935956303373837593520矿山面积：1.1515（km2）准采标高：+294+140m- 3 -露天开采设计 南华大学 矿物资源工程071班 1.3 矿山现状、特点及存在的主要问题大木冲水泥石灰岩矿为双峰海螺水泥生产的原料基地，为露天开采，采用自上而下分水平开采法，截止2006年9月矿山开采按两个山头开采了四个平台，开采平台标高+240m、+230m、+220m、+210m。开采面积152696m2。采损石灰岩基础储量493万t，其中水泥生产用矿量492万t，矿山修筑公路处置矿石量1万t。2007年5月全面开工建设第二条新型干法生产线建成后，现矿山分三个平台开采，开采平台标高已降至+223m、+210m、+195m。开采面积263836m2。采损石灰岩资源储量514.3万t，其中水泥生产用矿石量467.4465万t，矿山已采剥仍置于采场矿石量12.8535万t，修筑矿山生产公路处置矿石量2万t，生产碎石用矿石量32万t。该露天矿虽然开采水文地质条件和工程地质条件都简单，矿石易于开采。但是因该矿开采范围大，再加上方案设计范围内已经有多处开采的小采坑，地表环境已经造成不同程度的破坏，如矿体东部的露天开采边坡、高速公路采石场采坑、双峰县水泥二厂采石场采坑等等。这些地表的破坏对下步开采造成一定的影响。该矿南边、西南边有大量的民房，开采爆破时要注意加强安全保障工作，离矿体开采范围200m的居民需要搬迁，这将带来开采成本增大。矿区附近有条高速公路，应确保公路安全，建议离公路500m的矿体不能开采。另外，以前开采的露天采坑与边坡给下步开采带来的步安全隐患要加强管理，并必要时牺牲矿石留足安全距离。1.4主要编制依据中华人民共和国矿产资源法；中华人民共和国矿山安全法；中华人民共和国矿山安全法实施条例；中华人民共和国安全生产法；中华人民共和国劳动法；中华人民共和国消防法；中华人民共和国职业病防治法；矿产资源开发利用方案编写内容要求；国土资源部关于加强矿产资源开发利用方案审查的通知；金属非金属矿山安全规程；爆破安全规程；工作场所有害因素职业接触限值；建材工业劳动保护工作暂行条例； 工业企业设计卫生标准；湖南省地质矿产勘查开发局四一八队2003年8月编写的湖南省双峰县大木冲矿区水泥石灰岩矿勘探报告；湖南省地质矿产勘查开发局四一八队2008年8月编写的双峰海螺水泥有限公司大木冲水泥石灰岩矿资源储量核实报告；关于湖南省双峰县大木冲矿区海螺水泥石灰岩矿资源储量核实报告矿产资源储量评审备案证明（湘国土资储备字2009013号）；双峰海螺水泥有限公司提供的有关设计基础资料；双峰海螺水泥有限公司提供的委托书。2.该设计项目的资源概况2.1矿床地质及构造特征2.1.1 区域地质背景矿区大地构造位置处白马山龙山东西向隆起带猪婆大山短轴背斜南东翼。区域内出露有奥陶系下统、泥盆系中上统、石炭系下统及第四系等地层。早古生代奥陶纪早世，本区域以一套巨厚的浅海相细粒碎屑岩沉积为主；在晚古生代至中生代早期，本区表现为强烈沉降带，泥盆系、石炭系等地层发育，广泛分布于猪婆大山背斜四周，属浅海相碳酸盐岩沉积和滨海相碎屑岩沉积；第四系零星分布于河、沟两侧及地势低洼处。区域构造较简单，主要表现为呈北东走向的猪婆大山隆起（短轴背斜）及其两侧（两翼）的走向冲断层。猪婆大山背斜核部由奥陶系组成，泥盆系不整合于奥陶系之上，分布于背斜两翼。该背斜向北东、南西两端倾伏，长约18km。核部岩层倾角40-60，两翼岩层倾角20-40，呈一拱形短轴背斜。两翼所伴生的冲断层，造成一系列地层重复及形成直立挤压带，使两翼出露宽度极不对称。大木冲矿区处背斜南东翼北段，构造简单。区域内变质作用较弱，围岩蚀变主要表现为绢云母化、绿泥石化、方解石化和白云石化。区域内较近的花岗岩距矿区数公里。区域内矿产丰富，种类较多，以燃料和水泥灰岩等非金属矿产为主，金属矿产次之，主要有锑、金、铅锌、铁、锰、铜、钨等。2.1.2 矿区地层特征矿区出露地层主要为泥盆系中统棋梓桥组及上统佘田桥组，此外尚有第四系零星分布。由老至新分述如下：（1）中统棋梓桥组（d2q）按其岩性组合特征可分为上、下两段。下段（d2q1）：仅于矿区钻孔中见及，岩性主要为泥灰岩、页岩夹瘤状灰岩。钻孔揭露厚度6.08m，但据矿区外围资料，该层厚2066 m。上段（d2q2 ）：分为二个岩性亚段第一亚段（d2q2-1）：岩性主要为浅灰至深灰色厚至巨厚层灰岩夹厚层状白云质灰岩、灰质白云岩，白云质灰岩呈团块状分布，富含藻类化石，为石灰岩矿赋矿层位。厚约90 m。第二亚段（d2q2-2）：岩性主要为浅灰至深灰色厚至巨厚层状泥晶-微晶灰岩，富含层孔虫及藻类化石。偶夹含白云质团块灰岩及条带状白云质灰岩，单层厚一般0.72.0m，局部10m左右。为石灰岩矿主要赋矿层位。厚165200m。 （2）上统佘田桥组(d3s)分布于矿区南东部，岩性为灰色泥质灰岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩，底部夹有灰色薄层状泥灰岩，产腕足类化石。为石灰岩矿体的顶板。厚度不详，但据矿区外围资料，该层厚110137m。上述各地层均呈整合接触。（3）第四系（q）主要为河流冲积层，具二元结构，分布于矿区北西、南东两侧；其次为残坡积层，零星分布于山坡、冲沟和田垅之中，岩性为黄褐色粘土、亚粘土。厚012.1m。不整合于前述各地层之上。2.1.3构造 矿区构造简单，总体为一倾向南东的单斜。岩层总体走向65左右、倾向南东、倾角846，一般2535，局部地段岩层产状有较大的变化，形成呈北东向展布的宽缓褶皱，褶幅一般小于10m，最大15m，不影响总体构造形态。断层不发育，仅有f1及f3，均表现为北东向正断层性质，为脆性岩石因褶皱挤压和重力变形在近轴部位置形成的张性楔形断裂，一般规模较小，断距525m，现分述如下： f1：分布于矿区中部，北东起于4线，往南西延出图幅外，区内长1.6km。走向60、倾向北西、倾角6885，总体倾角 75左右。破碎带厚45m，主要由张性角砾状灰岩及方解石脉组成。上、下构造面所构成的破碎带呈楔形向下延深，往深部具尖灭趋势，断距约525m。断裂上盘岩层产状平缓（1025），下盘岩层产状相对较陡（2732）。据相邻剖面对比、采场观察，断层通过位置两侧岩性变化不大，但标志层清楚，显示上盘下降。f3：分布于f1南侧，北东起于晃成堂（10线西侧），往南西延出图幅外，沿走向与f1呈由南西向北东撒开的趋势，相距60300m，区内走向长2.1km。总体走向70左右，倾向北西，倾角4582，总体倾角55左右。破碎带厚3.56m，2线达16m。断裂上盘岩层产状相对变化较大（1835），下盘岩层产状平缓（1018），断距约515m。据地表及深部工程（zk301）控制，其构造破碎带特征和成因与f1极为相似。上述两条断层破碎带岩石经取样分析，本身均为工业矿体。断层走向规模虽较大，但延伸不大、断距小。因此，对矿层的破坏作用甚微。2.1.4覆盖层特征矿层之覆盖层主要为零星分布在矿区低洼地带的第四系残坡积粘土，粘土呈褐色、黄褐色，含少量黑色铁锰质，厚012.1m。其次为高速公路人工堆积废石堆和少量佘田桥组覆盖层。据取样化验分析结果，残坡积粘土（样品数18个）的主要化学成分含量见储量报告表2-5。大部分粘土层成分含量变化大，无一定规律，平均：硅酸率为2.96，铝氧率为1.89。可作水泥原料的配料利用。人工堆积废石堆为上瑞高速公路临时堆放场，平均厚度5.92m，主要成分：cao 50.9253.58%，平均52.25%，mgo 1.271.99%，平均1.63%，可以作矿石利用。佘田桥组覆盖层仅在8线附近零星出露，主要岩性为泥灰岩夹少量砂岩，泥灰岩主要化学成分见表2-6。由于覆盖层很不发育，对石灰岩矿的开采影响较小，也无利用价值。2.1.5岩溶特征在估算资源储量范围内共施工13个钻孔，其中5个钻孔见到溶洞，本次施工的3个钻孔未见溶洞。全矿区钻孔遇溶率为38%。溶洞规模不大，溶洞高最大为6.53 m，最小为0.55m，均独立产出，空间延伸范围较小。大部分溶洞无充填物，仅zk401中见有少量泥、砂质物充填。岩溶率统计结果显示：全矿床平均线岩溶率为3.66%，属不发育类型，且多发育于160m开采标高以下，160m标高以上岩溶率仅0.90%。2.2 矿层特征大木冲石灰岩矿床赋存于泥盆系中统棋梓桥组上段，呈层状产出，含两个矿层，自下而上编号为、矿层，两者平行，总体倾向南东，沿倾向自地表向深部具舒缓波状延伸。矿床地面形态呈中间高、南北两侧低的低缓丘陵状，出露标高最高为293.8m、最低为142.8m，其底板露头线标高自西向东由214m逐渐降低为155m。已控制矿层走向长度大于1.2km，倾斜宽度1km左右，矿层总厚度53.70230.25m，平均118.12m。矿层含稳定及不稳定夹层各一层， 其中夹层为、矿层的分界标志，夹层位于矿层内，此外，矿层内尚有极不稳定夹层数层。矿层总体含矿率为96.4%，矿量主要富集于38线间。矿层赋存于中泥盆统棋梓桥组上段第一亚段上部和第二亚段下部，主要由灰白色至深灰色厚至巨厚层状泥晶微晶灰岩，偶夹团块状或透镜状含白云质灰岩组成。地表岩溶不发育，第四系残坡积浮土覆盖层较薄，一般小于5m。矿层出露标高：155259m。总体呈单斜产出，走向65左右、倾向南东、倾角1035。产状较稳定，但沿倾向有波状起伏。控制矿层厚度50.69143.65m，平均厚94.40m，变化系数34%。沿走向厚度有变化，从表2及图5中可看出，中部（14线）矿层厚度相对稳定，以6线最厚，为143.65m，往两侧厚度变小，分别为3线61.68m、8线62.79m。沿倾向厚度较稳定，总体上有由浅到深由厚逐渐变薄趋势，如0线剖面，北西端浅部厚126.73m、南东端深部（已露出地表）厚90.00m。矿层内含少量夹层，主要分布在3线地表。矿层顶板夹层为与矿层的分界标志，矿层底板界线处棋梓桥组上段第一亚段顶部灰岩与白云质灰岩或灰质白云岩的分界位置，标志明显、对比可靠。矿层赋存于中泥盆统棋梓桥组上段第二亚段上部，主要由浅灰色至灰黑色厚至巨厚层状泥晶、粉晶灰岩组成。地表溶沟、石芽较发育，1线至2线地形低洼处发育有直径小于1m的落水洞三处。地表地形低洼处局部有第四系残坡积浮土覆盖，厚012.1m。矿层出露标高173293.8m。其产状与“”矿层基本一致，但沿倾向起伏更加明显。控制矿层厚度15.7393.30m，平均厚59.14m，变化系数39%。沿走向自西向东总体上呈由薄变厚趋势，以4线最厚为93.30m，4线以东厚度相对稳定，为78.306.60m，沿走向4线往西厚度起伏较大，最小为3线27.44m，最大为0线73.81m。厚度变化主要是地面剥蚀程度不一所致。矿层内发育有号不稳定夹层和1个极不稳定夹层，其中夹层因地面剥蚀程度的差异，出露不全，地表不连续，距夹层14-46m。矿层底板界线以夹层为标志，顶板界线最高至d2q2-2与d3s分界处。、矿层中发育有f1及f3两条破矿断层，其断距小，且断裂破碎带处矿层内，破碎带岩石本身亦为矿石，故对矿层基本无影响。2.3 矿石质量特征矿石结构构造与矿物成分矿石结构主要为生物碎屑结构、隐晶结构、细晶结构、粉晶结构、泥晶结构、晶粒结构、碎裂结构等。具块状构造，角砾状构造、假角砾状构造。矿石主要矿物成分为方解石和白云石。大部分矿石方解石含量9799%，白云石含量13%；少量矿石方解石含量90%左右，白云石含量10%左右；次为石英、粘土矿物及氧化铁质。矿石化学组分矿层主要组分平均含量cao 51.64%，品位变化系数为4.96%，mgo 1.21%，品位变化系数为86%；矿层主要组分平均含量cao 52.62%，品位变化系数为3.25%，mgo 1.19%，品位变化系数为88.41%；矿床主要组分平均含量cao 52.02%，品位变化系数为4.12%，mgo 1.20%，品位变化系数为88%。次要组分平均含量sio2 2.09%，fsio2 0.173%，al2o3 0.5%，fe2o3 0.29%，k2o 0.23%，na2o 0.09%，so3 0.063%，cl 0.003%，loss 42.57%。统计结果表明：大木冲石灰岩矿床的矿石质量优良。影响矿石质量的主要组分mgo平均为1.15%。其它有害组分均小于规范所规定的指标数，质量稳定。此外，据矿石多元素分析，p2o5、mn3o4、tio2的含量为p2o5 0.0060.007%、mn3o4 0.0010.005%、tio2为0。亦表明矿石质量甚佳。矿石类型和品级根据矿石的结构构造、化学组分等特征，矿石的自然类型可划分为灰岩矿石和含白云质灰岩矿石两类。（1）灰岩矿石：以浅灰至深灰色泥晶灰岩为主，夹少量微晶灰岩。厚至巨厚层状构造，主要矿物成分为方解石，其含量9899%，微量白云石、泥质、铁质。其颗粒组成：泥晶（微晶）8095%、球团10%左右、钙球少量，泥晶的粒径一般小于0.01mm。（2）含白云质灰岩矿石呈团块状、透镜状或薄层状产出，多以夹层的形式出现。微晶至细晶结构，风化面呈灰黑色，粗糙有刀砍纹，主要矿物成分方解石90%左右，白云石10%左右。上述两类型矿石质量好，均为级品矿石。 矿层顶、底板围岩及夹石（1）矿层顶板矿区、矿层分别处夹层以下及以上，故矿层顶板即矿层顶板。为泥盆系上统佘田桥组(d3s)岩石，仅在矿区东端8线附近有出露。该组底部以一层灰色薄层状泥灰岩与矿层分界，往上为灰色泥质灰岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩。泥质灰岩呈浅灰色，风化后呈灰黄色，单层厚5cm。其矿物成分：方解石6070%，泥质3040%，白云石微量。泥晶结构，其化学成分：cao 35.61%，mgo 0.69%，sio2 19.30%。（2）矿层底板即矿层底板。为泥盆系中统棋梓桥组上段第一亚段（d2q2-1）。直接底板为团块状白云质灰岩、灰岩与白云岩，呈互层产出。白云质灰岩，新鲜面略带浅红色，风化面粗糙呈灰黑色，刀砍状溶沟发育，呈中厚至巨厚层状构造，细晶结构。其矿物成分：白云石含量6070%，方解石3040%。白云石呈他形半自形粒状，个别以网脉状和细粗晶出现，粒径一般0.15mm至数毫米。其化学成分：cao 34.2548.61%，mgo 3.4517.50% 。（3）夹石矿层内主要有两个夹层。夹层：赋存于、矿层之间，走向长1.64km，产状与、矿层一致，岩性为浅灰色至深灰色中厚层状灰质白云岩夹白云质条带状灰岩。以粉晶结构为主、细晶结构次之，矿物成分以白云石为主，少量方解石、炭泥质。化学成分：cao 34.2552.56%，平均48.60%；mgo 1.6617.50%（表5），平均5.31%。厚度为1.3012.54m，平均厚5.80m（表2-1）。夹层：位于矿层中上部。沿走向断续分布，产状与矿层一致，岩性为浅灰色至深灰色中厚层状灰质白云岩、白云质灰岩、含白云质灰岩夹灰岩。以粉晶结构为主、泥晶结构次之，矿物成分以白云质、钙质为主，少量炭泥质。化学成分：cao 32.0753.27%，平均47.32%，mgo 1.2018.22% ，平均5.50%。厚度为4.0013.00m，平均厚7.07m。属矿层中不稳定夹层。在资源储量估算范围内矿层中，于2线、8线尚发育有3个极不稳定夹层，其中2线夹层化学成分cao 49.85%， mgo 4.65% ，平均厚度5.36m；2线中深部夹层地表未见出露，化学成分cao 49.30%，mgo 5.93%，平均厚度3.94m；8线夹层化学成分cao 46.89%， mgo 6.37%，平均厚度3.50m。夹层规模较小，沿走向及倾向延伸长度一般小于60m，仅夹层走向长为186m。极不稳定夹层相邻剖面间均不能相连和对比。2.4矿山开采技术条件及水文地质条件2.4.1水文地质条件现状评价大木冲石灰岩矿区，属湘江水系涟水流域。矿区主要为丘陵地貌，主要为碳酸盐岩溶蚀剥蚀丘陵，次为构造剥蚀丘陵，地形整体较平缓，地形最高点位于矿区西部，岗顶标高293.8m，地形最低点位于矿区东部，最低海拔标高136.7m，相对高差157.1m。矿区一般海拔150290m，相对高差一般小于100m。准采区地形总体西高东低，中部高、南北低，为碳酸盐岩溶蚀丘陵，地形标高142293.8m，最大相对高差143.2m，脊线整体为东西向，地形坡度1025，地表基岩裸露，植被覆盖率小于10%。区内无大的河流，主要地表水系有茶冲河、大木冲溪、长田河、飞跃水渠和三悟堂水渠。流量相对较大的是矿区南东的茶冲河。该河流属湘江水系三级支流。茶冲河发源于邵东县五龙岭，流经邵东县南冲村、双峰县全桥，在永丰镇犁头嘴汇入湘江二级支流测水河，总长69km，流域面积达734km2。茶冲河流量由南冲水库控制，年平均流量1000 l/s左右，最大流量5000 l/s，河水深度3m左右。茶冲河是本区地表水和地下水排泄的主要途径，最高洪水位标高（准采区东端附近小桥处）141m，河水未受污染。矿床北部边缘大木冲溪流量由大木冲水库控制，流量约53.8 l/s。自西向东流出矿区后注入涟水二级支流茶冲桥河，季节性明显，主要接受当地大气降雨补给，旱季常断流。该溪在4线东侧k1溶洞处分为两股水流，一股流入地下，另一股由溪沟往东南流去。经连通试验，自k1流入地下之水从顺溪沟下游50m处的溶洞k1-1流出，k1入口处流量8.2 l/s，出口处流量10.5 l/s。与3号泉无水力联系。矿床南侧长田河流量略大，为9301040 l/s。汇入茶冲河总流量为18302030 l/s。飞跃水渠：位于准采区西部，为邵东南冲水库向双峰县峡山塘水库的输水渠道，每年410月为主要过水期。飞跃隧道位于亭家屋至范家井之间，长约800m，拱顶结构，拱顶标高171m，隧道高度2.10m，跨度2.45m。正常水深1m左右。三悟堂水渠：位于评估区南部准采区外，为三塘铺镇新塘坪至沙子塘一带农田灌溉水渠。水渠路面标高158m左右，宽度约1m，过水水深一般0.51.0m。每年的410月为主要过水期。其它地表水体主要为水塘，全部分布于准采区外，对矿床开采无影响。矿床最低开采标高为140m，低于当地最高洪水位约1m，不受洪水影响。 据双峰县气象资料，评估区气象参数如下：年平均气温 17.0极端最低气温 9.8（1972.1.9）极端最高气温 40.1（1963.9.1）年平均蒸发量 1528.8mm年平均降水量 1312.8mm年最大降水量 1952.9mm （1990）月最大降水量（雨季集中于46月） 463.2mm （1990.6）日最大降水量 147.3mm (1963.6.1)时最大降水量 70.1mm (1963.6.1.13)年平均降雨日 156.5天（1）岩层含水性区内出露的地层较全，岩层、岩相、产状比较稳定。现将区内各岩层的含水性从新到老分别叙述如下：第四系（q）主要为河流冲积层，分布于矿区西北角。该层具二元结构，上部为腐植土、亚粘土及亚砂土，下部为松散的砾石层，厚03m，本层下部透水性较好。此外，尚有部分第四系残坡积层，零星分布于山坡、山麓地带和冲沟、田垅之中，岩性为黄褐色粘土、砂砾层，厚度012.1m左右。区内第四系分布区内未见泉水出露。据区域资料，该层为含水微弱的孔隙含水层。石炭系下统（c1）出露于矿区东南边缘地带。岩性上部主要为泥灰岩、泥质灰岩、巨厚层灰岩夹钙质砂岩透镜体；下部为泥灰岩、薄至中厚层状石英砂岩夹页岩。地表灰岩出露部位岩溶不太发育，仅见溶沟、溶槽及溶蚀洼地，规模不大。区内岩关阶厚度为351m。地表未见泉水点分布。泥盆系上统锡矿山组（d3x）该组上段岩性由细粒石英砂岩、砂质页岩、泥质粉砂岩、石英粉砂岩夹泥灰岩和灰岩透镜体组成，厚150174.2m；下段由页岩、泥灰岩夹豆状赤铁矿和厚层状灰岩组成，厚143.6446.6m。局部地段地表可见有溶沟、溶槽和小型溶孔发育，规模甚小。地表未见泉水点分布。据区域资料，该层为含岩溶孔隙、裂隙水的含水层。泥盆系上统佘田桥组（d3s）分布于矿区南部，为石灰岩矿层顶板。岩性为泥质灰岩夹泥质粉砂岩，底部还夹有薄层状泥灰岩，厚110137m。该组为一岩溶裂隙水含水层。地表见有1处泉水点分布（2号泉），流量仅为0.5 l/s。泥盆系中统棋梓桥组（d2q）上段为含矿层位，岩性主要为浅灰至深灰色厚至巨厚层状灰岩，单层厚0.74m，局部10m左右。在区内见有6处泉水点，均为下降泉，泉水点分布于石灰岩矿体的南侧沟谷之中，均为居民取水之处。其中3号泉流量最大，达36.23 l/s，旱季只有3.0 l/s左右；此外，出露于长车佬的5号泉流量达7.0 l/s，旱季仅为0.7 l/s，其余泉水点流量一般仅为0.10.2 l/s。因此区内棋梓桥组不仅是含矿层，而且又是含较丰富岩溶水的含水层。根据钻孔资料统计，终孔稳定水位标高166.18206.73m，平均181.70m，总体反映出地下水位北高南低，并以泉水的形式，排泄于茶冲河。下段为泥灰岩、页岩和瘤状灰岩，厚2066m。泥盆系中统跳马涧组（d2t）：上段为紫红色的泥质粉砂岩、砂质页岩夹石英砂岩，厚367m。下段为厚169m的砂砾岩层。据区域资料，属一隔水层。奥陶系下统宁国组（o1n）该组为一套灰绿、灰绿色板状页岩、粉砂质页岩，厚度大于900m，属一隔水层。上述各含水层，其分布自北西向南东总体上由老到新，且地势由高到低。除赋矿地层棋梓桥组富含岩溶裂隙水外，其它地层均为弱含水层，且因构造简单，无贯通断裂，各含水层之间无地下水力联系，一般不会影响未来矿山开采。（2）构造含水性矿区褶皱构造不发育，总体上为一单斜构造。大木冲石灰岩矿床内断裂主要有f1、f3，属走向北东的正断层，断距525m。对将来采矿有影响的断裂主要是f1。f1分布于矿区中部，北东起自4线，往西南延伸图幅至架子塘，长2km。走向60、倾向北西、倾角6885，总体倾角75左右；破碎带厚45m，角砾岩充填，方解石脉发育。在新塘冲北山沟之中的断裂带上见有一泉水点分布（4号泉水点），流量达5 l/s。该泉水为当地居民于上世纪90年代初大旱之时向f1掘进的深约80m平巷至f1破碎带时涌出的泉水。据访问：4号泉水施工贯通时，3号泉（流量达36.23 l/s、旱季流量为3 l/s）有大量浑水涌出。表明3号泉与4号泉及f1有水力联系，因此，f1断层破碎带不仅含水且又导水。（3）生产采场水文地质条件矿山目前的开采水平已降至+223m、+210m、+195m，均为露天开采，开采总面积为263836m2，开采矿体为灰岩、白云质灰岩及少量粘土，岩层中厚至巨厚层状，岩石完整、稳定，含弱岩溶水，因矿山采用露天开采，矿层又为独立的小山丘，该矿床可视为一个独立的水文地质单元，现有采场标高均高于矿区所有井泉标高，矿体岩溶溶洞裂隙水暂对矿山采场无影响，补给水源主要来自大气降水，采场观察:矿山采场几乎呈干燥状。（4）水文地质条件现状评价综上所述，矿山在当地侵蚀基准面以上露天开采，地层含弱岩溶水，采场正常涌水量40.0m3/h，最大涌水量58.8m3/h，均可自流排放，现状条件下，矿山水文地质条件属简单类型。2.4.2水文地质条件预测评价未来开采矿种为水泥石灰岩，开采标高在+140m以上，主要开采灰岩、白云质灰岩及少量表层粘土。 当地侵蚀基面标高约+120m，矿山未来开采区最低标高为+140m，该石灰岩矿床最低开采边界位于当地侵蚀基准面+120m以上，采矿场可自然排水，但为了布置地面排水系统工程，本核实报告对+140m标高以上涌水量进行估算。大石冲石灰岩矿床属于岩溶充水矿床类型。矿床东部为茶冲，标高为120.5m，南东部为光冲，标高为136.7m，低于矿床最低开采标高，北部为大木冲，标高一般为150m至160m左右，西部标高达200m以上，但有跳马涧组隔水层可阻挡其他含水层的水进入矿床。因此，该矿床可视为一个独立的水文地质单元，其采矿场充水水源主要是大气降水和矿体岩溶溶洞裂隙水；所以对采矿场的雨水汇集量及来自矿床西部的岩溶裂隙水分别进行估算。经计算求得开采最低标高140m涌水量为：q1=3459m3/d；q2=3693m3/d；q3=5442 m3/d；q总1（正常涌水量）= q1+q2=7152m3/d；q总2（最大涌水量）= q1+q3=8901m3/d；以上估算的涌水量为矿床开采最低标高140m的涌水量。140m标高以上的区段地下水可随开采灰岩矿时自流排放，但其水量从地表往下将会逐渐增大。本次所估算的涌水量可视为矿区正常涌水量和最大涌水量之上限，仅供设计部门予以参考。矿山未来开采对飞跃隧道的影响，飞跃隧道位于准采区西部，拱顶标高约171m，当开采到171m标高以下时，必然对隧道拱顶产生破坏；开采到标高170m以下时，必然影响隧道的过水性能；开采到标高169m以下时，隧道将受到彻底破坏。因此，矿山开采对飞跃隧道的影响为严重。因此，矿山开采至+140m标高时，飞跃隧道由隧道改明渠，建成议以隧道中心线为准，隧道两侧各10m范围内标高171m标高以下禁止开采。综上所述，矿山石灰岩矿在当地侵蚀基准面以上开采，预测矿坑正常涌水量7152m3/d，最大涌水量8901m3/d，地形有利于采场自流排水，构造带含水丰富，地下水补给条件较差，矿区基岩裸露，水文地质边界较简单。综合认定，未来矿山水文地质条件为简单类型。2.4.3工程地质条件现状评价大木冲石灰岩矿层岩性主要为浅灰至深灰色厚至巨厚层状灰岩夹厚层白云质灰岩，单层厚0.72m，局部10m左右，矿体厚度达89.12230.25m。矿体走向北东，倾向南东，倾角846，一般2535，属缓倾斜的矿层。该矿位于孤立的山丘之上，三面为谷地。矿层及底板节理裂隙均不发育，且无软弱夹层，岩层之间的接触属刚性接触，不易产生层间滑动。矿石结构属块状层状结构，构成矿体的厚层灰岩垂直层面的抗压强度为166.84175.14mpa，平行层面的抗压强度为117.24123.47mpa，属稳定性较好的坚硬岩类。据zk402、zk001、zk801灰岩rqd值统计，分别为79%、76%和81%，均大于75%，但小于90%，岩体质量状况良好。矿体的底板为灰岩夹厚层团块状白云质灰岩、灰质白云岩，厚度90m左右，亦属坚硬岩类。构造破碎带工程地质特征矿床范围内，对未来矿床开采和工业场地布置有影响的断层主要为f1断层。该断层的分布及主要特征前已说明，现仅就其工程地质特征叙述如下：该断层以破碎带形式存在，破碎带厚45m，呈上宽下窄的契形延深，被张性角砾岩及方解石脉充填，方解石脉呈网状穿插，岩性较为破碎。钙、泥质胶结不紧密。根据该断裂带的岩性破碎程度分析，可能导致断裂带含水，对将来的开采可能会带来一定的影响，需在开采设计中予以充分考虑，但随着深度的增大，影响会越来越小。结构面特征及岩体稳定性评述区内的结构面主要有原生结构面和次生结构面两种。原生结构面是指岩层的层面，区内岩矿层层面平直，层间无软弱夹层，层间接触属刚性接触，岩层产状平缓，不易产生层间滑动。次生裂隙是指节理裂隙与风化裂隙两种。风化裂隙仅发育在岩层表面，呈刀砍状，其发育深度很小，一般为12m左右。节理裂隙据4线采矿场测量统计，按其走向展布，可分为北西向、近南北向及北东向等三组，倾向不定、倾角一般大于75，几