毕业设计（论文）-关门山铁矿年产150万吨工艺及开采设计.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书 内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题 目：关门山铁矿年产150万吨工艺及开采设计学生姓名：学 号：专 业：矿物资源工程班 级：矿物05-2班指导教师：53摘 要本设计是关门山露天铁矿设计，年产150万吨。主要设计露天矿的最终境界、上部开拓系统、露天采矿工艺以及进度计划等内容。该矿山在2010年开始基建，2015年达产，总服务年限为78年。露天矿的最底部标高为150m，最高标高为+180m。采场上盘最终边坡角44，采场下盘最终边坡角33，台阶高度10m，台阶坡面角65，出入沟宽度13m。每布置三个安全平台就布置一个清扫平台，安全平台宽度4m，清扫平台宽度10.9m。上部开拓采用斜坡汽车运输开拓山坡露天矿，封闭圈以下采用斜坡汽车固定坑线开拓。在采矿工艺方面，采用KY-250型牙轮钻机钻孔，利用“V”形起爆方式多排孔微差爆破。选用BJ-371型载重20吨汽车运输，配套选用WK-2型2m3电铲采装。在排土场，采用汽车运输，选择黄河T-180型推土机排土。关键词：露天采矿最终境界、上部开拓系统、采矿工艺、采掘进度计划。全套图纸加扣 3012250582内蒙古科技大学毕业设计说明书AbstractThis is the design of Guanmenshan open-air iron ore, The annual capacity of production is 150,0000 tons. It mainly involves the ultimate realm of open pit, the upper part of the system, the open pit mining process as well as the contents of the progress of projects. The mine prepares the construction of infrastructure in 2010, and will reach production capacity in 2015, the total length of service in the mine will last 78 years.The end of the elevation in the Open-pit mine is 150m, the highest elevation is +180m, The final slope anglein the top is 62.5, and the other side is 53，The height of the step is 12m, the angle of height slope is 65 , the width of the out of groove is 13m. Each of the three security platform arranged on a cleaning platform, the width of security platform is 4m, that of the cleaning platform is 10.9m.The upper part of pioneering uses the hillside slopes to open up the motor transport open-pit mine,and the closed loop using the following line slope pit open up car fixed.In the mining process, the use of KY-250 Down-hole drilling rig, the way the use of detonation wave-shaped multi-millisecond delay detonator. BJ371 selected load 20 tons of automobile-based transport, supporting selection of type WK-2 Excavator backhoe loaded 2m3. In the dump, we uses motor to transport, selecting T-180 Dump bulldozers.Key words：The ultimate realm of open pit mining, The upper part of the system, Mining technology, Mining schedule。目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 地质部分区域及矿区地质概况11.1 区域及矿区地质概况11.2 矿石地质特征11.3 水文地质概况1第二章 露天开采境界22.1 露天开采境界确定的原则和方法22.2 确定境界所需的技术经济指标22.2.1 经济合理剥采比的确定22.2.2 最终边坡角的确定32.3 最终开采深度的确定32.3.1 露天矿开采深度的初步确定32.3.2 露天矿底部标高的调整62.4 露天开采境界的参数72.4.1 露天矿的底部周界72.4.2 露天采场的构成要素72.4.3 境界内的矿岩量及开采年限8第三章 矿床开拓运输103.1 概述103.2 开拓方式的选择103.2.1 开拓方法选择的原则103.2.2 影响本矿开拓方法的因素：103.2.3 开拓方案的选择103.3 运输线路的技术条件123.4 运输线路布置方式123.5 设备选型及有关计算133.5.1 时间利用系数133.5.2 不均衡系数133.5.3 装车时间133.5.4 卸载时间143.5.5 调头及停留时间143.5.6 自卸汽车出车率143.5.7 汽车数量计算143.6 运输线路布置方式17第四章 掘沟工程及新水平准备184.1 掘沟方法184.1.1 沟底宽度184.1.2 沟深度194.1.3 沟帮坡面角194.1.4 沟的纵向坡度204.1.5 沟的长度204.2 掘沟工程量及扩帮工程量204.2.1 掘沟工程量204.2.2 扩帮工程量224.2.3 掘沟速度224.3 新水平准备工作234.3.1 确定各项工程所需时间234.4 矿山工作计划23第五章 矿岩采剥工程245.1 概述245.2 装车工作245.2.1 采装设备的选择245.2.2 采装工作面参数及工作平盘的配线方式255.2.3 挖掘机生产能力的确定25第六章 开采参数与开采程序276.1 开采参数的确定276.1.1 开采方法的选择276.1.2 开采参数的确定276.2 矿山工程的发展程序28第七章 穿孔爆破307.1 穿孔工作307.1.1 穿孔设备的选择307.1.2 设备生产能力的确定307.1.3 设备数量的计算317.2 爆破工作317.2.1 爆破方法及爆破器材317.2.2 二次破碎方法和所需设备数量327.2.3 爆破参数的确定33第八章 排土工作368.1 排土场位置的选择及排土容积的计算368.1.1 排土场位置的选择368.1.2 排土场的容积368.2 排土方法的选择及堆置要素的确定368.2.1 选择排土场的方法368.2.2 排土工序368.2.3 确定排土场参数378.3 排土线生产能力38第九章 采掘季度计划的编制399.1 采掘进度计划的依据资料399.2 采掘进度计划399.3 矿山工作制度39第十章 要技术经济指标40参考文献41附 录42致 谢53第一章 地质部分区域及矿区地质概况1.1 区域及矿区地质概况矿层出露的地层以鞍山为主，地质构造较为简单，属单斜构造。安山群按岩性分为千枚岩、夹含铁石英岩。矿体为厚层状，铁矿床产于千枚岩和混合岩之间，沿走向和倾向，产状和矿石品位变化不大。1.2 矿石地质特征矿体走向270300，倾向NE，倾角7085。该矿属沉积变质矿床，矿床由多条矿体组成，即、 号矿出露于地表, 号矿体控制线长度有9线到24线,全长3080米，地表出露长度约1400米左右，矿层平均厚度约109米，延深超过800米；号矿体分布在号矿体东北部的11线到12线几其附近。F4F5号断层之间长度约为400米，水平厚度约为60米左右，延深超过500米，由于受断层影响，矿厚度由两端逐渐减小至尖灭。矿床矿石平均品位29.76%，矿石普氏硬度系数f=1216，上盘混合岩普氏硬度系数f=1012，下盘千枚岩普氏硬度系数f=810。矿石容重为3.3t/，岩石容重为2.72t/，矿岩松散系数为1.5。1.3 水文地质概况矿体本身是含水层，大气降水是矿体充水的主要因素。第二章 露天开采境界2.1 露天开采境界确定的原则和方法根据设计提供的地质资料知关门山铁矿地质构造较为简单，属于单斜构造。安山群按岩性分为千枚岩、夹含铁石英岩。矿体为厚层状，铁矿床产于千枚岩和混合岩之间，沿走向和倾向，产状和矿石品位变化不大。此矿开采设计的主要原则如下：（1）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；（3）所圈定的露天开采矿场的帮坡应等于露天边坡所允许的角度；（4）下列情况可缩小露天矿境界：开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物、河流等需要保护。本矿由于位于矿床上部为山丘地形，并有季节性河流通过，在确定境界时还要考虑地表因素。2.2 确定境界所需的技术经济指标经济合理剥采比的确定本矿设计的年产量为150万吨，属于中小型矿山。经济合理剥采比为njh=4.5 m3/m3。露天矿的最小底宽的初步确定：初步选定本矿采用20吨汽车运输，2单斗挖掘机装载，在掘沟工作面采用回返式调车。回返式调车见图2.1图2.1回返式调车则最小底宽为 （式2.1）式中：汽车最小转弯半径，9m；T汽车的宽度，2.5m；E安全距离，0.5m；=21.5m，最小底宽取22米。最终边坡角的确定关门山矿区地质构造比较简单，矿石普氏硬度系数f=1216，上盘为混合岩，普氏硬度系数f=1012，下盘为千枚岩，普氏硬度系数f=810。由于矿体本身是含水层，矿区年降水量较大，大气降水是矿体充水的主要原因，加上冬季气温较低，可能有一定厚度的冻土，矿区西侧有一季节性河流，若在基建期将河流圈入境界，河流要大范围的改道或开挖涵洞，初期投资太大，预计开采深度为240米以内。根据采矿设计手册选取上盘最终边坡角为45，下盘最终边坡角为45，端帮最终边坡角为45。2.3 最终开采深度的确定露天矿开采深度的初步确定按矿体厚度确定境界剥采比，然后以最小底宽为标准向下无剥离开采。首先在各地质横剖面图上根据经济合理剥采比确定各自合理开采深度，然后在纵投影图上调整露天矿底部标高。在各地质横剖面图上绘出开采深度与境界剥采比的关系曲线。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图2.2 图2.2 剖面图上开采深度与境界剥采比关系图Hj=134.62米。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图2.3。图2.3 +100剖面图上开采深度与境界剥采比关系图 Hj=262.14米。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图2.4。图2.4 剖面图上开采深度与境界剥采比关系图Hj=160.84米。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图2.5。图2.5 剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图Hj=163.58米。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见下图2.6。图2.6 剖面图上开采深度与境界剥采比曲线Hj=272.9米。剖面图上开采深度与境界剥采比关系见图2.7。 图2.7 剖面图上开采深度与境界剥采比关系图Hj=215.921米露天矿底部标高的调整由于各地质勘探线上矿体的形态、厚度不均，导致确定的理论开采深度不一致，因而有必要对深度进行调整，使底部平面处于同一水平面上，这样有利生产活动的正常开展。将各剖面图上确定的开采深度投影到地质纵投影图上，连接各点，可得到一条不规则的折线。为了便于开采和布置运输线路，露天矿底平面宜调整至同一标高，调整的原则是使调整后少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并保证剥采比尽可能小。=图2.8 露天最终开采深度确定图经调整后，关门山露天矿的最低标高-210。但是由于地形条件的限制，例如，季节河流的影响。我们要尽可能的避免开岩凿洞，使季节河流改道。这样的话，就必须要抬高露天矿的底部标高，所以最终将露天矿的底部标高定为-150。2.4 露天开采境界的参数露天矿的底部周界根据上面确定的露天矿底平面标高，在各地质剖面图上确定露天开采境界，并将各地质剖面图的底部周界位置反映在地质地形图上，用光滑的曲线连接各点，可得到露天矿底部周界。露天采场的构成要素根据本矿山的规模和地质条件，确定采矿场的构成要素见表2.1。表2.1 露天采场构成要素表采场最大长度1628米采场平均宽度627米采场上盘最终边坡角44采场下盘最终边坡角33最高开采标高+180米底部标高-150米采场封闭圈标高+70米台阶高度10米台阶坡面角65安全平台宽度4米清扫平台宽度10.9米运输平台宽度13米境界内的矿岩量及开采年限根据矿山具体情况初步确定矿石回采率为97%，废石混入率为3%。根据勘探线控制的矿岩面积得出矿石及岩石的量如下:（表2.2）表2.2勘探线号1/2两勘探线间的距离（m）控制的矿石面积（m2）控制的总面积（m2）XI-XIII+10248.5628211.4429903.2XIII+10-XIV50.7828423.8XIV-XV98.7922026.2XV-XVIII296.0223068.4XVIII-XIX74.2124659.8矿石总体积（万m3）3858岩石总体积（万m3）5685.85由上表知：境界内的矿石量为38583.3=12731.4万吨 境界内的岩石量为5685.852.72=15465.5万吨平均生产剥采比np=15465.512731.4=1.21吨/吨=1.47 m3/ m3均衡生产剥采比ns=np=1.91 m3/ m3 =1.57 吨/吨 取1.3本矿山的开采年限为：T= 式中： P露天矿境界内矿石的可采矿量，12731.4万吨；Ak露天矿矿石年生产能力，150万吨/年；k1富裕系数，取1.1。经计算T=12731.4/（1501.1）77.16年,取整后为78年。根据矿石的生产能力可知矿岩生产能力为：A=Ak（1+ns）式中：A矿岩年生产能力，万立方米/年；Ak矿石年生产能力，45.5万立方米/年，150万吨/年；ns均衡生产剥采比，1.91m3/ m3；经计算得A=132.4万立方米/年。第三章 矿床开拓运输3.1 概述矿床开拓是开辟地面与露天各开采台阶以及各开采水平之间的矿岩运输通道，以保证露天采矿场与受矿点、废石场 和工业厂区的运输联系，及时准备出新的工作水平。它研究的具体内容是开拓坑线的布置形式,建立合理开发的运输系统,也是研究和解决开发矿床总体规划和矿山工程合理发展的重要课题。露天矿分山坡露天矿和凹陷露天矿,其开拓布线和方式不一定相同。该矿包括山坡露天矿和凹陷露天矿,分为上部开拓和下部开拓。3.2 开拓方式的选择开拓方法选择的原则矿山建设速度必须满足国家的要求，保证投产早，达产快；生产工艺简单可靠，设备选择应因地制宜，中小型矿山尽量采用本地区能制造的设备；工程量少，施工方便；不占良田，少占耕地，并有利于改地造田；基建投资少，特别是初期投资少；生产经营费用低。影响本矿开拓方法的因素：生产技术条件；（本矿的生产规模为150万吨，矿体勘探程度较高，露天采场的尺寸和高差见表2.1）；自然地质条件（本矿的地质、水文地质、地形、工程地质及气候条件等）；经济技术条件；（即矿山的建设投资，矿石生产成本及劳动生产率等）。开拓方案的选择 根据关门山铁矿的实际条件，地形东高西低，地形复杂，在地表上下都有矿体赋存。因此对于露天矿的山坡部分初步选取的开拓方式有:（1）汽车公路运输开拓系统；适用条件：地形条件和矿体产状复杂，矿点多且分散的矿床； 矿体薄、倾角缓，需要分采分运的矿床；用陡帮开采工艺；运距不长，一般在3km内，对采用电动轮自卸汽车的大型露天矿，其合理运距可适当加大；不适用于泥质，多水和全松散沙层的露天矿，也不适于多或水文地质条件复杂，且疏干效果不好，含泥量高的露天矿。主要特点：线路坡度大，转弯半径小，因而线路工程量少，基建时间短，基建投资少；便于采用高、近、分散排弃场；机动灵活，适应性强，可提高挖掘机效率2030%（与机车运输相比）；深凹露天矿可减少基建剥离量和扩帮工程量； 燃油和轮胎消耗量大，设备利用率低，运输成本高，经济运距短；汽车排出废气污染环境（比铁路运输）较严重。（2）平峒溜井开拓；适用条件：矿石应为不结块的块状矿石，不宜溜放粉矿，且每个溜井只能溜放一种品级的矿石；溜井应在坚硬稳固的矿体或围岩中开凿，避免在松软破碎矿岩中开凿；为确保矿山生产，一般应设置备用溜井。主要特点：利用溜放矿（岩）的自重克服地形高差，它缩短了运距，减少了线路工程量和运输设备数量，降低了矿石成本。（3）铁路运输开拓系统；适用条件：准轨铁路适用于地形和矿体产状简单的大型露天矿；山坡露天矿比高可达200m左右；深凹露天矿比高在160m以内，如果用牵引机组运输，可达300m深；窄轨铁路适用于地形简单，比高较小的中、小型露天矿。主要特点：运输量大；线路工程量大，基建投资多，基建时间长；采场和剥离物排弃移道工作量大；线路坡度小（比汽车公路），因此采深受限制，一般为200250m；经济合理的运距长，一般在4km以上。技术方案比较：对于方案（1），汽车公路开拓系统适用各种地形条件的山坡露天矿和矿坑为各种不规则形状、尺寸的凹陷露天矿；采矿场可设置多出入沟口进行分散运输和分散排岩；便于多品级矿石选别开采；便于改变工作线推进方向，新水平准备速度快，能达到较高的开采强度。对于方案（2），采用平峒溜井开拓，投资省、运输设备少、节省能源、经营费用低、生产能力大，适用于相对高差大于100米的山坡露天矿。但溜井宜堵塞和跑矿，放矿时，空气中的粉尘影响作业人员的健康，对矿石的块度也有所限制。对于方案（3），铁路开拓的运营费用低，铁路运输吨/公里费用约为汽车运输的1/41/3；运输能力大；运输设备坚固耐用；运输工作可靠，受气候条件影响较小。但开拓坑线将受到铁路的平面曲线半径大和纵向坡度小的影响，开拓坑线展线长度大，使露天采矿场的附加剥岩量增加，基建工程量大，基建时间长；在日常生产中的线路移设和线路维修工作量大；开拓系统和工作组织复杂；新水平开拓延深工程缓慢。结合关门山铁矿的实际地形及气候条件，由于该地区大气降水是矿坑积水的主要原因，并且有两个山头开采，山头之间地势平坦，地形高差较小，不宜用溜井。东部地形比西部要高的多，采用铁路运输时线路布置困难，故采用公路运输。对于露天矿深凹部分，根据关门山的实际情况，露天矿的深凹部分采场尺寸较小，采场开采深度较小，运距不大，采用公路开拓运输能够满足生产需要，为了尽快达产，减少基建时间和基建投资，充分发挥电铲的效率，选用汽车公路开拓系统。3.3 运输线路的技术条件根据公路开拓运输的特点，汽车具有爬坡能力大和通过较小的曲线半径的特点， 采场、排土场内的公路按级公路设计，最大纵坡选8%，一般为6%，出入沟纵向坡度为6%，纵坡限制长度取为200m。辅助半径为40米，最小回头曲线半径为30米，路面宽度根据线路等级和汽车宽度确定，按双线布置，路基宽度等于路面宽度与路肩宽度之和，为10米，运输平台宽度为13米。3.4 运输线路布置方式关门山露天铁矿山坡部分运输线路采用直进式布线，从封闭圈30米35米的矿体下盘开始布线，逐渐沿向封闭圈以上每个水平保证每个水平都能够与主线路相通。在比较平坦的地势部分可以增加曲率半径较大的拐弯段。线路直线部分坡度不大于6%8，由于公路等级为II级公路，当线路长度超过400m时，在拐弯处设缓坡段，缓坡段长度不小于80m。深凹部分运输线路布线采用螺旋式，考虑到重车上坡，空车下坡，发动机发热量大，出入沟坡度不大于8，并在每个出入沟底部设一定坡度的连接平台,以满足自然排水的要求。为了缩短基建期，早日达产，本矿采用移动坑线开拓，露天山坡部分从山坡一侧向最终边坡方向推进，深凹部分从矿岩分界处向最终边坡方向推进。3.5 设备选型及有关计算为了充分发挥汽车运输的经济效益，并考虑到实际年产量150万吨，为便于维修，采用同一型号、同一生产厂家的汽车，决定选用车型BJ371型汽车，载重20吨。BJ371汽车技术参数见表3.1。表3.1 BJ-371型汽车技术参数表驱动形式载重(t)自重(t)发动机功率(马力)422015238轴距（m)轮距前(m)轮距后(m)后悬(m)3.62.352.071.685最小离地高度(m)最小转弯半径(m)货箱最大倾斜角()最大爬坡能力(%)0.38595028最大速度(km/h)外形尺寸(mm)车厢举升离地最小高度（m）367.212.9093.1450.83车厢举升离地最大高度（m）6.7时间利用系数时间利用系数与电铲，汽车的良好状况及工种制度有关，矿山采用三班制，查表1-3-38取0.75。不均衡系数根据矿山具体的情况确定，一般取1.051.15。因为生产规模较大，取1.1。装车时间电铲装卸汽车的时间主要与电铲作业循环时间及装载斗数有关，按下式计算：=式中 -挖掘机装车时间 ， min；n-装载斗数 ，矿石n取5，岩石n取6；-汽车入换时间，一般取20s；-挖掘机作业循环时间，按 =20+1.2E计算；-矿石容重3.3t/m3；岩石容重2.72 t/ m3；E-铲斗标准容，4m3；经计算矿石时，=41s；岩石时，=37.8s；故矿石的=3.75min，岩石为=4min。卸载时间主要取决于卸载物料的性质，一般取1.0min。调头及停留时间调头时间主要与汽车和电铲的相对位置及装卸车平台的布置形式，场地大小有关，一般取1.0min；停留时间包括待装待卸及运行中的耽搁时间，它随汽车类型和运距而变化，查采矿设计手册表1-3-41得二者总时间为4.3min。自卸汽车出车率它指平均每班开动的汽车台数与在籍汽车台数之比。而开动与在籍汽车台数又和汽车大修理程和大修周期中汽车保修里程时间有关，查表1-3-42。按下式计算：式中：自卸汽车出车率 ，%；汽车大修间隔，2600h；a每日工作班数，3；b大修周期中汽车保修工日及其它停驶工日，取146d；e班运时间，80.75=6h；0.75为时间利用系数；经计算=49.7%,即自卸汽车出车率不得小于49.7%，本设计中取75%。汽车数量计算1）汽车台班运输能力自卸汽车台班运输能力可按下式计算：式中：A自卸汽车台班运输能力，t；G自卸汽车额定重量，20t；汽车载重利用系数，矿石取0.94，岩石取0.92；查表1-3-33；汽车时间利用系数，0.75；T自卸汽车周转一次所需时间，min；T=tz+ty+tx+tt式中：tz挖掘机装满一辆汽车的时间；矿石为3.75min，岩石为4min；ty自卸汽车往返时间，ty =120L/v，矿石为21.2min；岩石为20.9min；v自卸汽车平均运行速度，矿石17 km/h，岩石17.2km/h；L自卸汽车平均运距，3km；tx自卸汽车卸载时间 ，1.0min；tt-自卸汽车调头和停留时间，取 4.3min；计算得 运矿石时T=30.25min；运岩石时T=30.2min。经计算 汽车的台班运输能力中，若运矿石则A为224t，若运岩石则A为219t。2）自卸汽车所需数量计算：可按下式计算：N= 式中：N自卸汽车需要台数，台；露天矿年运输量，矿石为150万吨，岩石为235.5万吨；运输不均衡系数，1.1；C每日工作班数，3班；H年工作日数，300天；自卸汽车出车率，75%； 经计算，运输矿石 6台；运输岩石 15台，共计31台。3）计算限制区间通过能力双车道通过能力的计算露天矿山道路通过能力是指在安全条件下，道路允许通过的最大汽车数量或运输量。双车道通过能力按下式计算：N=式中：N双车道每小时通过的能力，辆；v汽车平均运行速度，矿石17km/h，岩石17.2km/h；这里取平均速度17.1km/h；与挖掘机数量有关的运行不均衡系数 查表1-3-21,初步选择使用3台挖掘机，取=0.67；考虑会车，交叉口及制动等因素的安全系数，取0.36； 同一方向上汽车之间安全行车间距，m；=L1+L2+L0式中：L1司机观察反应时间内所行驶的距离，L1=vt/3.6=8.55m；t司机观察反应时间，1.8s；L2汽车开始制动到完全停住所行驶的距离，L2= K制动使用系数，取1.35；b计算粘着系数，0.3；滚动阻力系数，取0.035；i道路纵坡，8%；经计算L2=米；L0停车安全距离，取汽车全长，取7.21米；= 19.51米，N=辆。3.6 运输线路布置方式关门山露天铁矿山坡部分运输线路采用树枝直进式方式，为了减少展线长度，可在山坡道路的开始部分加高路基，虽然能产生一定的道路修筑工程量，但总工程却能很大程度的减少。线路直线部分坡度不大于8%，当线路长度超过500m时，在拐弯处设缓坡段，缓坡段长度不小于100m。深凹部分运输线路布线采用直进回返式，考虑到重车上坡，空车下坡，发动机发热量大，出入沟坡度为6，并在每个出入沟底部设坡度为0%的连接平台。为了减少基建工程量尽早见矿，本矿采用移动坑线开拓，露天上坡部分从山坡一侧向最终边坡方向推进，深凹部分从矿岩分界处向最终边坡方向推进。第四章 掘沟工程及新水平准备4.1 掘沟方法在露天开采中，为保持持续正常生产，需及时准备出新的工作水平，而新水平的准备工作包括掘进出入沟，开段沟和为下一水平掘沟进行的扩帮工程。不同掘进方法的选择,取决于它所采用的运输和装载方式。本露天矿采用汽车运输，所以采用汽车运输掘沟，采用平装车全段高掘沟方法，即在沟的全段高一次穿孔爆破，汽车驶入沟内全段高一次装运。采场分为山坡部分和深凹部分，因此沟道类型有单壁沟和双壁沟。由实际需要，考虑到沟道的类型及采用的运输设备类型和电铲类型及掘沟速度的要求，决定采用汽车运输掘沟。汽车掘沟比铁路运输掘沟速度高，掘沟工程量小，新水平准备时间短。露天矿堑沟有出入沟和段沟。沟的主要要素包括沟底宽度、沟深度、沟帮坡面角、沟的纵向坡度和沟的长度。沟底宽度它取决于掘沟的运输方式，沟内线路数目，岩石物理力学性质和采掘设备的规格等因素。（1）出入沟沟底最小底宽汽车运输掘沟时,为了提高挖掘机的效率，采用回返式调车，最小底宽按下式计算，见下图4.1。图4.1回返式调车=2（+0.5T+E） （式4.1）式中：汽车最小转弯半径，9m；T汽车的宽度，2.5m；E安全距离，0.5m。=2（Rmin+0.5T+E）=21.5m。则沟底最小宽度为22米。（2）开段沟沟底宽度它与掘沟方式,采掘运输设备规格,线路数目和布置及扩帮爆破的爆堆宽度有关,其沟底最小宽度为22m。沟深度山坡露天矿的出入沟和开段沟均为单壁堑沟，凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟，出入沟深度值为零至台阶高度，即010m，开段沟深度等于台阶全高度，即10m。沟帮坡面角考虑本矿岩石的物理力学性质，沟帮坡面角保留时间长度，沟帮两侧坡面角均为65。沟的纵向坡度根据掘沟的运输设备类型、堑沟的用途确定，出入沟主要为运输矿岩的通道，出入沟的纵向坡度取6%。开段沟一般为水平的，但为了排水需要而采用3的纵向坡度。沟的长度出入沟是联系上、下水平的通路，其长度取决于台阶高度和出入沟的纵向坡度，即L=H/i （式4.2）式中：L出入沟的长度 ，m；H台阶高度，10m；i出入沟的纵向坡度，6%；经计算露天矿的出入沟为166.7m 。4.2 掘沟工程量及扩帮工程量掘沟工程量（1）双壁出入沟工程量对于露天矿的深凹部分，当地形平坦时，出入沟双壁沟的体积可分为六个简单的几何体，沟的纵向坡度不大，端部三个体积很小可以忽略不计，工程量按下式计算V1=式中 :V1出入沟工程量,m3；h延深一个新水平的深度，10m；i出入沟平均坡度，6%；b1出入沟沟底宽度，22m；沟帮坡面角 取65；经计算V1=21574.16m3。开段沟截面积：S2=（b2+hctg）h经计算S2=（22+10ctg65）10267m2。双壁沟见图4.2。图4.2 双壁沟横断面图（2）单壁出入沟工程量山坡上的单壁出入沟，若上部与平坦地面相接，工程量按下式计算V3=式中 V3出入沟工程量；=0.5；地形坡度，15 ；b1出入沟沟底宽度，22m；i出入沟平均坡度，6%；沟帮坡面角 取65；经计算V3=26122.6 m3。开段沟工程量：S4=式中 :S4开段沟工程量，m2；b 2开段沟沟底宽度，22m；经计算 S4=121m2。单壁沟见图4.3图4.3单壁沟横断面图扩帮工程量新水平准备包括掘出入沟、开断沟及新水平的准备所需的扩帮，首先计算扩帮工程量，它主要取决于扩帮宽度和采剥程序，扩帮宽度应保证下一水平正常掘进出入沟、开断沟的扩帮。扩帮工程量为：V3b3kL3kh式中 ：V3扩帮工程量，m3；L3k所需扩帮长度，300m；b3k扩帮宽度，40m；h台阶高度，10m；经计算V34030010=120000m3掘沟速度经计算正常条件下2m3的挖掘机效率为34万m3/a，即每月2.83万m3，在出入沟工作时的效率降低10%，为每月2.55万m3，开段沟时效率降低10%，为每月2.55万m3。以深凹双壁沟为例，出入沟工程量21574.16 m3，开段沟的横截面积为121m2，掘完出入沟需要21574.16/2/10000=1.08月，开段沟的掘沟速度为：v2V/s20000/121165米/月。4.3 新水平准备工作确定各项工程所需时间出入沟掘沟时间T11.08月，开段沟掘沟时间T2=300/165=1.82月，扩帮所需时间T5120000/2.83/10000=4.24月。故所需总时间为：Ta1.08+4.24+1.82=7.14月。计算最大可能的矿山工程延深速度延深速度表示露天矿每一年可能延深的垂直高度，以深凹部分为例用hy表示，即，hy 式中， H台阶高度，10 m； T新水平准备时间，7.14月；所以 hy16.8 m/年。4.4 矿山工作计划1.矿山年产量是150万吨，产量较大，矿山年工作天数定为300天，剥离工作天数为300天，日工作班数为3班，每班为8小时。2.主要作业设备的工作制度。电铲采矿工作天数为300天，牙轮钻为300天，每天3.班，每班8小时。矿山全年、昼夜及班岩产量计算：表4.1 矿山全年、昼夜及班岩产量类别年昼夜班矿量（万吨）1500.50.167岩量（万吨）2360.7870.262矿岩总量（万吨）3861.2870.429第五章 矿岩采剥工程5.1 概述露天矿采剥方法主要研究露天开采过程中采剥及采矿工程的开采顺序以及它们之间的时间关系问题，根据本矿的实际情况，主要采用纵向的剥采方法，但在保证剥采平衡的条件下，部分水平采用横向剥采。均利用平装车回返时式采装，工作线的方向与矿体走向平行，沿着矿体走向掘沟，垂直矿体走向扩帮的剥采方式是纵向剥采。工作线的方向与矿体走向垂直，垂直矿体走向掘沟，沿矿体走向扩帮的剥采方式为横向剥采。由于下盘较平坦，覆盖层浅，工作线由下盘向上盘推进。对本矿的山坡露天矿部分，工作线沿等高线布置，单壁沟沿等高线开挖，向最终边坡推进。5.2 装车工作采装设备的选择根据矿山的年生产能力，选用WK-2型电铲，BJ-371型汽车来完成采装任务。WK-2型电铲技术参数见表5.1。表5.1 WK-2型电铲技术参数表铲斗容积（m）2最大挖掘高度（m）9.5最大挖掘半径（m）11.5最大卸载高度时卸载半径（m）9最大卸载半径（m）10最大卸载高度（m）5.7动臂长度（m）9最大爬坡能力（）15机器工作重量（t）85行走速度（km/h）1.2主电动机功率（KW）150动臂倾角()45斗杆长度（m）4.15作业方式正采装工作面参数及工作平盘的配线方式 台阶高度根据选用的挖掘机最大挖掘高度，综合考虑挖掘机的性能及矿岩特性，参考邻近类似矿山，确定台阶高度为10米。 采区长度一台挖掘机采掘的台阶工作线长度叫做采区长度，查表知的工作线长度不小于150米，取工作线长度为150米。 采掘带宽度bc根据挖掘机最大挖掘半径11.5，采掘带宽度取（0.71）*11.5米,取11m。 最小工作平盘宽度及工作平盘宽度最小平盘宽度：Bmin=b+c+d+e+f+g式中：Bmin最小平盘宽度，m；b爆堆宽度，b2.5H25米；H台阶高度10m；c爆堆底线至汽车边缘的距离，3m；d车辆运行宽度，3m；e线路外侧到动力电杆的距离，3m；f动力电杆至台阶稳定边界线的距离，3m；g台阶边缘的安全距离， 3m；最小平台宽度Bmin25+3+3+3+3+3=40米，所以工作平台宽度40米。 平盘配线方式由于本矿运输矿岩的汽车较多，为了提高空车供应率，采用环形方式配线。5.2.1 挖掘机生产能力的确定 单斗挖掘机的台班生产能力 Qc=式中：Qc挖掘机的台班生产能力，m3；E挖掘机铲斗容积，2 m3；t挖掘机铲斗循环时间，40s；KH挖掘机铲斗满斗系数，0.8；KP矿岩在铲斗中的松散系数，1.5；T挖掘机班工作时间，8h；班工作时间利用系数，0.5；经计算Qc=384m3；根据该矿山实际情况，考虑其他因素影响，取Qc=380 m3 单斗挖掘机的台年生产能力Qa=QcNn式中：Qa挖掘机的台年生产能力，m3；N挖掘机年工作日数，300天；n日工作班数，3班；经计算Qa=380300334万m3，6.2.3.3单斗挖掘机的台数N=A/ Qa式中 N单斗挖掘机的台数，台；A矿山的年最大采剥总量，132.4万m3/年；经计算N=132.4/343.89，取4台。第六章 开采参数与开采程序6.1 开采参数的确定6.1.1 开采方法的选择开采方法是露天矿开采全部生产过程的中心环节，它决定着露天矿的开采方式、技术装备、矿床的开采强度和经济效果。坚硬矿岩一般用凿岩、装药爆破的方法松散，然后用挖掘机进行铲装，将矿岩分别装车。松软矿岩一般不需要凿岩爆破，而用挖掘机直接铲装，或用推土机配合铲运机对矿岩进行集堆和铲装运工作，也有用索斗铲挖掘机和轮斗铲挖掘机进行工作的。采剥主要有纵向采剥方法、横向采剥方法、扇形采剥方法及环行采剥方法。根据塔东铁矿的具体情况，采用横向采剥方法，采用单斗挖掘机缓帮开采。6.1.2 开采参数的确定 台阶高度台阶高度的高低主要受挖掘机工作参数、矿岩性质和运输条件的限制。平装车时，对于不需爆破的软岩，其台阶高度一般不应大于挖掘机的最大挖掘高度；对于需要爆破的矿岩，其台阶高度为最大挖掘高度的1.01.25倍（见采矿设计手册2270页）。关门山铁矿的岩性比较坚硬，硬度系数在812之间，需要爆破，且本次设计采用平装车，所以初步选定关门山铁矿的台阶高度为10m（见采矿设计手册2表1-4-1）。 最小工作平台宽度最小工作平台由爆堆宽度、运输设备规格、动力管线配置方式以及采剥作业的安全宽度所组成。根据实际情况，关门山铁矿的最小平台宽度选择为40m（见采矿设计手册2表1-4-6）。 挖掘机的采掘带宽度采用汽车运输时，挖掘机的工作参数与运输线路之间没有固定的联系，采掘带宽度可大可小。汽车位于挖掘机两侧装车，可采用敞通式纵向宽采掘带（bw=40m60m）和独头式横向采掘带（bh=0.71.0Rwz）。（见金属矿床露天开采44页）根据矿山的具体情况，确定采掘带宽度为bh=（0.71.0）Rwz=11m（Rwz为最大挖掘半径，11.5m）。 挖掘机工作线长度当工作面用挖掘机进行装载时，其最小的工作线长度应满足挖掘机的正常作业，使挖掘机有510昼夜的装载量，且要满足运输调车的要求。挖掘机工作线长度与挖掘机的斗容、运输方式以及矿床赋存条件有关。关门山铁矿设计为2m3的电铲，且为汽车运输，因此得出挖掘机的最小工作线长度为150m（见采矿设计手册2表1-4-12）。采用汽车运输时，每个阶段工作水平挖掘机的工作台数为12。 工作面布置和推进方向采、剥工作面的推进方向主要取决于矿体产状、地形条件、运输干线和掘沟位置的布置形式。采矿、剥岩工作面的布置形式有三种：（1）垂直矿体走向布置（2）斜交矿体走向布置（3）沿矿体走向布置一般露天矿，多采用沿矿体走向方向布置工作面。但对于露天采场尺寸宽度较窄而长度较长的中小型露天矿，为保证矿石质量中和，使多水平同时工作，便于采场配矿，可采用垂直矿体走向或斜交矿体走向布置采剥工作面。对于矿体厚度较薄、层数较多、品级复杂的露天矿，应尽量用沿走向方向布置工作面，其推进方向应自上盘向下盘推进，以降低矿石的损失与贫化。关门山铁矿正好是一个露天采场尺寸宽度较窄而长度较长的中小型露天矿，因此采用垂直矿体走向布置采剥工作面，沿矿体走向方向推进。6.2 矿山工程的发展程序采矿工程涉及穿孔、爆破、采装、运输及排土等诸多环节。各个环节相互依存，相互影响，所以必须认真加以对待。在时间上，整个采矿工程要顺利进行，必须先要掘沟（包括出入沟、开段沟）以便各种设备的运行，物料的输入或输出。掘沟工作达到一定阶段，开始扩帮，进入正式的采剥工作（主要是先穿孔爆破，再为采装运输，最后将矿石运往破碎站，将岩石运往排土场排弃）。在空间上，出入沟是连接上下两个水平的通道，开段沟是建立新水平的通道，有了这些通道，设备才能顺利进行。穿孔是爆破的前提，爆破使矿岩松动达到采装的顺利进行。运输是连接采场和破碎站、排土场的中间环节。第七章 穿孔爆破7.1 穿孔工作穿孔设备的选择考虑本矿年生产能力较大，矿岩硬度较大，选用牙轮钻机完成主要的穿孔任务。它具有钻孔效率高，作业成本低，机械化程度高，适应各种硬度的矿岩钻孔等优点。根据矿山的规模选用KY-250型牙轮钻机，具体参数见表7.1。表7.1 KY-250型牙轮钻机参数指标钻孔直径钻孔深度钻孔方向最大轴压250310 mm17 m9045吨钻具推进行程钻具推进速度钻具回转速度钻具提升速度9.4m0.06840.684 m/min103 r/min10.317.9 m/min钻具回转扭矩回转传动方式主空压机能排渣方式721 KN.m直流电机40m3/min风水混合行走方式爬坡能力钻杆直径钻杆根数履带12%273 mm，219 mm2根钻杆长度行走速度电机安装总容量工作钻机尺寸9.4 m0.6km/h415 KW13.675.70518 m行走钻机尺寸钻机总重量生产厂家18.255.7057.42 m122 t沈 链设备生产能力的确定根据本矿山