样本——某铝土矿露天开采设计.doc

中中 南南 大大 学学 CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科毕业论文本科毕业论文 设计设计 论文题目 学生姓名 指导老师 李杰林 学 院 中南大学继续教育学院 专业班级 完成时间 年 月 日 1 中中 南南 大大 学学 毕毕 业业 论论 文 设文 设 计 任计 任 务务 书书 函授站函授站 点点 甘肃函授站甘肃函授站 专业专业 采矿工程采矿工程 年级 年级 20142014 级级 学生姓名 学生姓名 XXXXXX 毕业设计 论文 题目 毕业设计 论文 题目 起止日期 起止日期 指导教师 指导教师 李杰林 毕业设计 论文 要求 包括日程安排和进度 毕业设计 论文 要求 包括日程安排和进度 一 日程安排和进度一 日程安排和进度 二 论文要求二 论文要求 毕业论文由题目 标题 摘要 引言 前言 正文 结论 参考文献和附录等几部 分构成 整篇论文页数不少于 25 页 书写方式必须为计算机打印 要求数据正确 思路清晰 观点正确 逻辑合理 语句通顺 文本格式符合规范要求 阶段阶 段 内 容起止时间 总体设 计 设计内容的主要构架章节和重点难点内 容 资料收 集 通过现场调研 文献查阅 网上搜集等 收集资料 初稿撰 写 根据总体设计和有关要求撰写并完成设 计初稿 修改补 充 根据导师意见对初稿进行修改补充 文档整 理 按毕业设计格式要求整理文档 准备答 辩 答辩 注 本任务书由指导教师填写并经审查后 一份由学生装订在毕业设计 论文 的封面之 后 原件存函授站 2 中 南 大 学 毕 业 设 计 论文 成 绩 单 函授站函授站 点点 甘肃函授站甘肃函授站 专业专业 采矿工程采矿工程 年级 年级 20132013 级级 学生姓名学生姓名 XXXXXXXX 毕业设计 论文 题目 指导老师评语 指导老师建议成绩 指导老师签名 年 月 日 评审意见 评审人签名 年 月 日 3 毕业设计 论文 答辩评语及成绩 成绩 专业毕业设计 论文 答辩委员会主任签名 年 月 日 审查意见 院 系 负责人签名 年 月 日 注 此成绩单一式三份 一份装入学生学籍档案 一份成教学院备存 另一份由各函授站备存 目目 录录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 总论 1 1 1 采区概况 1 1 2 地理位置及交通 1 1 3 建设条件 2 1 4 设计原则及指导思想 2 1 5 项目设计范围 2 1 6 主要设计方案 2 1 6 1 产品方案 2 1 6 2 生产规模 服务年限及工作制度 2 1 6 3 开采范围 2 1 6 4 矿区地质资源 储量 3 1 6 5 开采方式 3 1 6 6 采矿工艺方案 3 第二章 地质资源 6 2 1 地质构造和矿床产状 6 2 1 1 地质构造 6 2 1 2 矿床产状特征 6 2 1 3 矿石质量特征 7 2 1 4 岩石特征 9 2 1 5 矿岩物理力学性质 9 2 2 水文地质特征 9 2 3 工程地质特征 10 2 4 环境地质特征 10 2 4 1 地震 10 2 4 2 污染 11 2 4 3 放射性 11 2 4 4 不良地质现象 11 2 4 5 采区采空区情况 11 2 5 地质储量工作及质量评述 11 2 5 1 勘查类型 11 2 5 2 工程网度 11 2 5 3 勘查工作质量评述 12 2 6 矿区工业指标 12 2 7 存在问题及建议 12 第三章 矿山开采 13 3 1 开采范围和开采方式 13 3 1 1 开采范围 13 3 1 2 开采方式 14 3 2 露天开采境界的确定 14 3 2 1 开采技术条件 14 3 2 2 矿岩物理力学性质 14 3 2 3 露采境界的圈定原则 15 3 2 4 露天开采境界的确定 15 3 3 工作制度 生产规模及服务年限 17 3 3 1 采场服务年限 17 3 3 2 矿山的工作制度 17 3 4 开拓运输系统 17 3 4 1 开拓运输条件 17 3 4 2 开拓运输方式选择 17 3 4 3 开拓运输系统 17 3 4 4 采场公路标准 18 3 5 采剥方法与采剥工程 18 3 5 1 采剥方法 18 3 5 2 采剥工程 18 3 5 3 采矿贫化 损失 18 3 6 运输设备选型 18 3 6 1 设备数量计算 19 3 6 2 采剥工作和设备 19 3 6 3 辅助作业 20 3 7 矿山防排水 20 3 8 排土场设计与土地复垦 21 3 8 1 排土场设计 21 3 8 2 土地复垦 21 第四章 施工技术经济分析 23 4 1 成本估算 23 4 1 1 占地 外协费用 23 4 1 2 线路搬迁 23 4 1 3 采矿成本 23 4 1 4 土地复垦费用 23 4 1 5 相关税费 24 4 1 6 利润 24 4 1 7 总成本费用 24 4 2 经济评价 25 致 谢 26 参考文献 27 1 摘摘 要要 露天铝土矿采区由于民采及盗采历史久远 已不具备大规模开发利用价值 区内民采井遍布 地表塌陷严重 地表农田无法耕种 存在很大的安全隐患 为 消除该区内的不安全因素 计划对地形进行整理整治 本文从矿区实际出发 通 过对地质情况分析 周边环境分析 同时根据技术与经济合理的原则 结合学习 工作经验 从理论上和现状综合分析 选择了露天开采 汽车公路运输的方式 关键词 铝土矿 露天开采 汽车公路运输 2 ABSTRACT open air bauxite working area has not had the value of large scale development and make use of worth because of the long history of the local people s illegal mining The people inside the zone adopts well and spreads all over the earth s surface collapse seriously the surface farmland is unable to cultivate which may cause dangerous consequences In order to eliminate the unsafe factors in this region we are planning to carry out measures to improve the current situation This reality from the mining area through the analysis of geological conditions the surrounding environment analysis but also with technical and economic rationality combined with a learning experience comprehensive analysis of theory and the status quo choose the open pit mining Auto highway transportation methods Keywords bauxite Open pit mining Auto highway transportation 3 第一章第一章 总总论论 1 1 采区概况 露天采区是中铝中州矿业有限公司在强化资源保护和加快矿山生产建设形 势下所启动的土地整理项目 为适应生产所需 完成的本开采施工方案 露天采区地质储量 18 万 t 考虑到民采破坏比较严重 设计损失率为 34 设计利用储量为 12 万 t 地质品位 Al2O371 2 A S11 09 生产规模 12 万 t 年 采场剥离量 48 34 万 m3 平均剥采比 12 04 m3 m3 4 02 m3 t 出矿品位 Al2O367 64 SiO26 42 Fe2O33 48 A S10 53 服务年限为一年 本次方案设计主要依据郑州豫源地矿勘查技术服务有限公司 2007 年 10 月份 提交的 段村 雷沟矿区铝土矿加密勘探报告 通过多次现场踏勘了解的现场 实际情况基础上 由矿相关技术人员完成 1 2 地理位置及交通 露天采区位于段村 雷沟地区的中部 行政隶属仁村乡管辖 位于仁村乡政 府东南部小南沟村 总体地势较平坦 地面标高 493 499m 左右 邻近采区有 310 国道和较多乡间公路经过 交通比较方便 4 图 1 1 段村 雷沟矿区交通位置图 1 3 建设条件 露采区位于仁村乡政府东南面 1 公里处 东临仁村乡变电所 电源比较可 靠 能保证采区正常生产及安全用电 北临仁村 采区南部距小南沟民房较近 西部 450 米还有正在使用的供水井 可满足施工人员的生产 生活用水 北部 100 米就有公路 临近采区有多条乡村道路 交通较方便 在露采区西北部有民采竖井 10 多个 西部还存在一个露采坑 矿体已造成 严重破坏 区内黄土覆盖层较厚 北面邻近采场有一冲沟 为涧河支流 雨季有少量水 旱季无水干涸 西面有一民采坑 采坑境界为 130 60m 根据 河南省渑池县段村 雷沟矿区加密勘查区铝土矿资源 储量估算说明 书 采区 00 02 勘探线 纵勘探线 01 以北 范围内 勘探网度达到 50m 50m 储量级别为 122b 达到了设计要求 1 4 设计原则及指导思想 1 遵照国家和行业的有关政策 法规 规程 规范 2 充分利用企业已有的设施 3 精心设计 使本方案达到安全可靠 建设周期短 投资省 成本低 经济效益好的目的 1 5 项目设计范围 本次设计只对 采区露天采场进行设计 其余工业场地由施工方自己解决 1 6 主要设计方案 1 6 1 产品方案 单一铝土矿石 1 6 2 生产规模 服务年限及工作制度 根据矿体赋存条件和设计确定的开采范围内资源储量 本设计生产规模为 12 万 t 年 服务年限为 1 年 年工作 300 天 每天工作 2 班 每班 8 小时 1 6 3 开采范围 本次设计开采对象位于段村 雷沟矿区中段 开采范围北部以矿体的露头为 5 界 南部以纵 02 勘探线为界 东西以 00 02 勘探线为界 1 6 4 矿区地质资源 储量 根据 河南省渑池县段村 雷沟矿区铝土矿 2007 年度补充勘探报告 采区 范围内 122b 储量为 18 万 t 地质品位为 Al2O371 2 SiO26 42 Fe2O33 48 A S11 09 考虑到采区西北部发现 10 多口民采井分布 资源破坏较严重 资源利用系 数取 66 采区设计利用资源储量为 12 万吨 出矿品位为 Al2O367 64 SiO26 42 Fe2O33 48 A S10 53 1 6 5 开采方式 设计选用露天开采方式 1 6 6 采矿工艺方案 1 露天境界 设计露天境界 本采区全部采用凹陷露天开采 北部以矿体的露头为界 南 部以 02 线为界 东西以 00 02 勘探线为界 开采范围 200 100 150 m 开 采标高为 499 460m 开采深度为 39m 台阶高度 10m 底部坑境界 40 30m 采 区境界平面范围见开采终了平面图 露天开采境界内剥离岩土石总量 48 4 万 m3 出矿量 12 万 t Al2O367 64 SiO26 42 Fe2O33 48 A S10 53 平均剥采比 4 02m3 t 12 06 m3 m3 平均剥采比小于一般的经济合理剥采比 2 露采采剥工艺 采剥方法 由于受外部条件限制 本采区不采用穿爆工艺 采矿和剥离中如遇见硬度较 大的岩石使用液压碎石机直接破碎后装载 矿石较为坚硬 矿体薄 倾角缓 采 矿采用液压碎石机直接破碎 推土机积堆 液压铲装载的采矿工艺 剥离量中大 部分覆盖层为第四系黄土 卵石层和粘土页岩 不需穿孔爆破 采用 10m 台阶高 度 黄土层倾角 450 其他倾角 650 3 开拓运输方案 根据上述开拓运输条件 而且矿岩运输量不大 服务年限短等特点 因此 设计选择公路开拓 汽车运输方式 4 要技术经济指标 本项目的主要技术经济指标见表 1 1 表 1 1 主要技术经济指标 序号指 标 名 称单位数 量备 注 一 6 序号指 标 名 称单位数 量备 注 1矿床类型 矿床成因类型沉积型铝土矿床 矿床勘探类型第 勘探类型 2采区地质储量 121b 矿石量万 t18 万 t 地质平均品位 Al2O3 71 2 SiO2 6 42 Fe2O3 3 48 A S11 09 3露天采坑内设计利用资源储量 121b 矿石量万 t12 万 t 平均品位 Al2O3 67 64 SiO2 6 42 Fe2O3 3 48 A S10 53 4小南沟备采矿段矿体特征 走向长度m100 倾向宽m100 150 厚度 范围m2 79 7 77 平均m4 84 倾角 19 280 矿体埋深m0 39 5水文地质条件简单 6工程地质条件简单类型 二矿床开采 1开采方式凹陷露天 2露天采场构成要素 露天境界投影面积m227554 最大边坡高度m39 最大开采高度m39 最大开采深度m39 最终帮坡角 顶帮 55 底帮 20 8 7 序号指 标 名 称单位数 量备 注 坑底最小宽度m30 台阶高度m10 台阶坡面角 黄土 45 其他 65 安全平台宽度m3 3剥离量m3483990 4采矿量t120200 5出矿品位 Al2O3 67 64 SiO2 6 42 Fe2O3 3 48 Al Si10 53 6 7平均剥采比 m3 t34 02 m3 m312 06 8开采贫化率 5 9开采损失率 5 10生产能力t a120000 t d400 11生产服务年限a1 12工作制度300d 2 班 8 小时 13开拓运输系统 开拓运输方式公路 汽车 矿石平均运距km21 0 废石平均运距km0 6 最大纵坡 9 0 公路宽度m 9 0 8 第二章第二章 地质资源地质资源 2 1 地质构造和矿床产状 2 1 1 地质构造 本采区 00 02 勘探线 处在渑池向斜北翼 地层呈单斜产出 倾角 19 280 左右 其变化严格受古地形控制 本采区无明显较大的褶皱 未发现断裂构造的存在 没有岩浆岩出露 2 1 2 矿床产状特征 1 地层 00 02 线范围内大部分由黄土覆盖 区内出露的主要地层有 中奥陶统马家 沟组 O2m 石炭系上统本溪组 C2b 石炭系上统太原组 C2t 二叠系下统 山西组 P1s 二叠系下统下石盒子组 P1x 第四系 Q 石炭系上统本溪组 C2b 是铝土矿层的赋存地层 为一套不太稳定的海湾 湖沼相铝 粘 土矿岩石建造 为本次设计开采的含矿岩系 可分为三个岩性段 下段 C2b1 为铝矿层的直接底板岩石 岩性为铁质粘土岩和铁质页岩 颜色有紫红 黄褐 灰及灰黄色 泥质结构 多为块状 局部页理较发育 一般 厚 3 5m 平均厚度 4 84m 中段 C2b2 为铝土矿层和粘土矿层 主要由铝土矿 硬质和高铝粘土 矿组成 局部铝土矿层中夹层为 粘土矿及其级外品 粘土页岩 炭质页岩或煤 层 铝矿层主要呈层状 似层状 透镜状 个别呈漏斗状 铝土矿为灰色 灰白 色 有的呈深灰色 有碎屑状 稀豆鲕状 砂状 蜂窝状 致密状结构 块状构 造 主要矿物为一水硬铝石 次为高岭石 水云母和其它粘土类矿物等 铝土矿 厚 2 79 7 77m 一般厚 3 5m 平均厚 4 84m 粘土矿分布于铝土矿层上部或下部 通常下部较多 局部夹在铝土矿层中 粘土矿中常含有少量铁质矿物 使其变为各类粘土矿级外品 高铝粘土和硬质粘 土变化较大 在纵 横剖面上不对应 连不成矿体 呈零星分布 上段 C2b3 为铝矿层顶板 岩性为粘土页岩 炭质页岩或煤 粘土页岩 呈灰白色 灰黑色 有的因铁质污染呈土黄色 紫红色等 泥质结构 岩性较软 显页理 微层构造 矿物成分以水云母为主 次为高岭石及其它粘土类矿物 含 铁质氧化物 炭质页岩 呈黑色 泥质结构 页理发育 微层构造 据统计 直 接顶板为煤和炭质页岩占 53 粘土页岩和高铝粘土占 30 顶板为第四系占 9 10 该层厚度 2 79 7 77m 一般厚 3 5m 平均厚 4 84m 2 矿层特征 段村 雷沟矿区开采范围北部以矿体的露头为界 南部以纵 01 线为界 东西 以横向 00 02 勘探线为界 铝土矿层赋存于石炭系上统本溪组内 矿体倾向 170 225 总体倾向 200 倾角 20 左右 矿体形态沿走向与倾向均有膨缩 变化的特点 其变化严格受古地形控制 矿体顶底板围岩与矿体呈整合或假整合 接触 产状基本一致 矿体顶面相对平缓 北东高南西低 底面总体趋势与顶面 相似 不同的是在局部地段因古地貌的影响出现凹陷 采区内施工钻孔 6 个 全 部工程见矿 矿层平均厚 4 84 米 大厚度工程 1 个 厚度为 7 77 米 其余 5 个 孔厚度为 2 79 5 84 米 矿体东西长 250 多米 南北宽 100 150m 矿层内部结 构较简单 矿层埋深 20 9 29 48m 平均埋深 25 85m 2 1 3 矿石质量特征 铝土矿矿石呈灰色 深灰色 风化后呈灰白色 黄褐色 以碎屑状 稀豆鲕 状 致密状和蜂窝状结构为主 块状构造 主要矿物成份一水硬铝石 其次为高 岭石等粘土类矿物及铁质 化学成份主要为 Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 S Loss 等 1 矿石的矿物成份 据相邻矿区的光谱分析 结合采区的野外观察和岩矿鉴定 组成铝土矿矿石 的主要矿物有一水硬铝石 次为高岭石等粘土类矿物 并含有少量的赤铁矿 褐 铁矿 菱铁矿等 微量矿物有锐钛矿 锆石 独居石 金红石等 一水硬铝石 为矿石中的主要矿物 含量 50 90 10 2 多呈结晶粒状 鳞 片状 小柱状的集合体存在于铝土矿石的碎屑 鲕粒 豆鲕及胶结物中 一水硬 铝石的直径 0 02 0 05 mm 有时被铁质和有机质污染 高岭石 为铝矿石的次要矿物 含量 5 10 10 2 与水铝石互为消长 矿物 呈细小鳞片状 集合体呈团块状 蠕虫状存在与豆鲕状 碎屑状铝土矿的胶结物 中 或分布于水铝石颗粒间隙中 也有少量存在鲕粒的核心呈蠕虫状产出 或与 水云母交织在一起 构成毡状结构和泥质结构 水云母 含量从微量到 10 10 2左右 呈显微鳞片状 片度大小与一水硬铝 石晶粒相似 与一水硬铝石 高岭石共同存在于豆鲕状 碎屑状铝土矿的胶结物 中 铁质矿物 浅部多见到褐铁矿 赤铁矿 含量 10 10 2 多数 2 10 2左右 多呈侵染状 薄膜状或小团块状分布于铝土矿石的胶结物中或淋滤于节理裂隙中 深部多见赤铁矿 菱铁矿及黄铁矿等 黄铁矿呈侵染状 结核状分布于矿层中 菱铁矿常呈鲕状 粒状 细条状分布于矿层中或铁质岩中 钛质矿物 主要为锐钛矿 金红石等 多呈浑圆状 短柱状或针状 赋存于 水铝石的晶粒间或存在于水铝石的胶结物中 10 2 矿石结构 碎屑状结构 碎屑由显微晶粒状 隐晶状 一水硬铝石及少量粘土类矿物组 成 碎屑多呈棱角状 次浑圆状形态 分选性差 具不太规则的排列 碎屑粒径 1 5mm 个别 10mm 左右 为采区常见的矿石类型 砂状结构 由晶粒状一水硬铝石和少量粘土矿物组成 铝矿石外观呈细砂状 晶粒径 0 1 0 3 mm 豆鲕状结构 鲕粒内由晶粒状 隐晶状一水硬铝石以及少量的高岭石和铁质 组成 鲕粒呈球状 椭圆状 鲕内呈同心圆构造 鲕径 0 5 2 mm 常含有少量 豆粒 豆粒直径 3 5 mm 呈椭圆状 平行层理定向排列 有的豆粒内由粘土类 矿物构成 具同心圆构造 致密结构 由隐晶质状一水硬铝石和高岭石 粘土类矿物及少量的铁质组成 矿物粒径细小 肉眼不易分辨 外观较致密细腻 断口平坦呈块状 含少量水铝 石晶屑 3 矿石的构造 平行定向构造 碎屑长轴方向 扁圆状豆粒与层面定向排列的特征 区内常 见的构造类型分布于豆鲕状 碎屑状矿石中 块状构造 矿石具有均一致密的特征 矿石成份结构无明显差异 致密状 豆鲕状和晶粒状铝土矿石常具此种构造 蜂窝状构造 矿石中常常具有大小不规则的空洞 大小与豆鲕相似 呈圆形 椭圆形 推测矿石长期风化 受地表水或地下水淋滤侵蚀 豆鲕内粘土类矿物 铁质被淋失所致 有的孔洞尚保留部分高岭石和铁质 蜂窝直径 1 5 mm 最大 达 8 mm 有的人将较小的蜂窝铝矿石称为蜂窝状结构 层状构造 铝土矿在整体上呈层状构造产出 单厚层 1 2 m 少量铝矿层 具薄层状构造 4 矿石的自然类型 根据矿石的结构 构造可分为以下几种类型 1 砾屑状铝土矿 呈浅灰 灰白 灰 黄褐色等 碎屑结构 层状构造 由晶粒状 隐晶状一水硬铝石及少量粘土类矿物组成 为中高品位矿石 是采区 的主要矿石类型 该类矿石占矿石总量的 20 左右 2 砂砾状铝土矿 呈灰白 灰 黄褐色等 由晶粒状 柱状一水硬铝石组 成 有少量高岭石分布于一水硬铝石之间 经成岩重结晶作用 矿物颗粒增大 镶嵌致密 矿石外观呈砂状 为高品位矿石 该类矿石占矿石总量的 10 左右 3 豆鲕状铝土矿 呈浅灰色 灰色 灰黄褐色 豆鲕状结构 块状 似层 状构造 由晶粒状 隐晶状一水硬铝石及少量高岭石等组成 为中等品位矿石 该类矿石占矿石总量的 25 4 蜂窝状铝土矿 呈浅灰 灰白 黄褐色 蜂窝状结构 块状厚层构造 矿物成分以一水硬铝石为主 次为粘土类矿物及少量铁质 为采区中高品位矿石 11 该类矿石占矿石总量的 20 左右 5 致密状铝土矿 呈浅灰 灰 黄褐色 隐晶状一水硬铝石和较多粘土类 矿物组成 外观细腻 断口平坦 此类矿石较贫 该类矿石占矿石总量的 10 左 右 6 薄层状铝土矿 呈灰色 浅灰色 黄褐色 致密结构 薄层状构造 由 细晶粒状 隐晶状一水硬铝石和较多的高岭石等组成 为较低品位矿石 该矿石 占矿石总量的 7 左右 7 土状铝土矿 呈灰白色 浅黄褐色 致密结构 土状构造 质地较软 手碾易碎呈土状 矿石由隐晶质一水硬铝石和粘土类矿物组成 含少量铁质 为 中等品位矿石 该类矿石占矿石总量的 10 左右 以上各种矿石自然类型 在走向上和倾向上没有明显的分界线 多呈过渡型 与混合型产出 而在剖面上 在单工程矿石中有明显的界线 在矿层下部以碎屑 状 土状 蜂窝状矿石为主 中部以晶粒状 蜂窝状矿石为主 上部大都为致密 状 豆鲕状矿石 当矿层变薄时 一般为致密状 薄层状 豆鲕状矿石 按主要的铝矿物成分划分 属一水硬铝石型沉积铝土矿石 5 矿石工业类型 采区铝土矿石按工业用途与提取氧化铝的方法划分 属联合法生产氧化铝矿 石 根据铝土矿品级标准 GB3497 83 矿石类型划分为低铁 3 10 2 含 铁 3 6 10 2 中铁 6 15 10 2 及高铁型 15 10 2 铝土矿石 采区 在 6 个单工程中 低铁 28 个占 90 含铁 3 个占 10 属低铁 含铁型矿石 硫在矿石中分布很不均匀 多呈粒状和团块状黄铁矿产出 中深部较浅部高 按矿石中 S 的含量 可划分为低硫 0 3 10 2 中硫 0 3 0 8 10 2 及高 硫型 0 8 10 2 铝土矿石 在 31 个单工程中低硫 0 3 10 2 30 个工程 占 97 中硫 0 3 0 8 10 2 1 个工程占 3 属低硫型铝土矿石 2 1 4 岩石特征 矿体顶板多为第四系黄土层 卵石层及粘土页岩 其厚度从 20 9m ZK0101 29 48m ZK01N01 2 1 5 矿岩物理力学性质 抗压强度 矿层 48 7 52 5 Mpa 平均 50 8 Mpa 粘土页岩 0 11 0 18 Mpa 平均 0 18 Mpa 炭质页岩 3 6 5 21 Mpa 平均 4 48 Mpa 铁质页岩 0 896 71 7 Mpa 平均 25 66 Mpa 体重 铝土矿 2 99 t m3 岩石 岩石平均 2 56 t m3 12 松散系数 铝土矿 1 5 岩石 1 4 2 2 水文地质特征 本采区开采标高位于当地的侵蚀基准面以上 该区段主要为第四系 Q 松 散沉积物较发育 厚薄不均 主要岩性为黄土状粉质粘土及其下部的粘性土夹碎 石 卵石 砾石层 在沟床处 沉积有砂卵石层 含孔隙潜水 但富水性不强 对矿床开采影响不大 采区内有一冲沟 四季中只有在夏季才有流水 经过计算其汇水面积为 10 平方公里左右 该沟夏季一般流量 0 3 0 5m3 s 一般洪峰流量 5 10m3 s 2004 年洪峰流量 6 8m3 s 历年最大洪峰流量可达 30m3 s 冲沟再往东 300m 就流入北涧河 采区南沟下游 大雨后 北涧河流量猛增 一般洪峰流量 10 18m3 s 2004 年洪峰流量 10 15m3 s 历年最大洪峰流量可达 100m3 s 1982 年 7 月 31 日 2 3 天恢复常量 北涧河常年有水 但流量很小 该河一 般流量 0 5m3 s 左右 采区西起 00 勘探线 东到 02 勘探线 它位于段村 雷沟矿区的中部 在 北涧河支流的下游 该区段山高谷深 沟系发育 受南 北部各有一座近东西的 山脊夹持 谷底比降较大 地表迳流条件良好 该区段民采铝土矿井较多 经调 查 绝大多数矿井无排水设备 仅个别井中有水 但水量很小 泵间歇排水即可 安全生产 然而 由于有这些矿井存在 它不但破坏了各岩层的自然状态 导致 地下水混合 而且利于降水及地表迳流水的流入 增加了渗入量 同时在今后开 矿时 对露采场边坡稳定性将产生不利影响 2 3 工程地质特征 本区段主要岩组为第四系 Q 松散层岩组 风化带破裂层岩组 砂岩页岩 互层岩组 灰岩砂岩页岩互层岩组 炭质页岩岩组 铝土矿岩组 铁质页岩岩组 和灰岩岩组 其中松散层岩组及风化带碎裂层岩组易垮落坍塌 故稳定性不好 砂岩页岩互层岩组和灰岩页岩砂岩互层岩组厚度大 是本区段的主体 并构成南 北部山体 露采时将形成高大边坡 并且它易于风化剥落 有产生滑坡和泥石流 的可能 值得警惕 但由于南部是逆向坡而增强了边坡的稳定性 北部顺向坡十 分不稳定 铝土矿层顶板多为炭质页岩和铁质页岩岩组 岩石软弱 岩体完整性 不好 易引起滑坡 灰岩和铝土矿岩组岩石坚硬 岩体较完整 岩体质量等级一 般 岩体质量中等 是本区段较稳定的岩组 露采时灰岩岩组将构成南部较稳定 的边坡 但是 由于北部是顺向坡 给边坡稳定性带来不利影响 若裂隙发育 在降水 渗流的影响下 有可能产生块体滑落或滚落 应防之 露采场东西两端边坡的稳定性及特征介于上述两种之间 由于民采矿井 坑 的存在 又给边坡稳定带来不利影响 应加注意 2 4 环境地质特征 13 2 4 1 地震 据国际 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 义马 新安等地抗震设 防烈度为 6 度 设计基本地震加速度为 0 05 g 并且区内新构造运动不强 应属 比较稳定地区 2 4 2 污染 经水样分析 本区地表水 第四系地层中水和石炭 二叠系地层中水都有 不同程度的污染 均不适合饮用 可供饮用的水 唯独寒武 奥陶系灰岩中水 但是它也受细菌不同程度的污染 2 4 3 放射性 放射性 r 辐射测量的结果表明 铝土矿 矿体 矿石堆 矿渣 的放射性为 100 150 微伦 小时 坑道中的矿体辐射强度在 200 微伦 小时以上 除此以外 其它岩石 黄土 砂岩 灰岩 炭质页岩及煤等 的放射性均低于 100 微伦 小 时 按国家规定人体可以接受的安全计量为 0 05 伦琴 24 小时 这一标准高于铝 土矿采矿现场 这就是说 施工人员在铝土矿采场或坑道中连续 滞留 310 小时 和 165 小时所接受的放射性才接近于该计量 并且当人们离开铝土矿 矿堆 采 场及坑道 5 m 之距后 就不会受其影响了 2 4 4 不良地质现象 本区段仅在南山脚下及山坡地带见有小型 倒石堆 和崩塌物堆积之外 地 表未见大的不良物理地质现象 但是本区段民采矿井较多 对开采影响较大 应 警惕 综述上 本区段环境地质条件较为简单 进行有针对性的设防即可 2 4 5 采区采空区情况 采场范围内目前发现有 10 多个民采井 现已全部回填 采场北面矿体露头已 被局部盗采 采场东面有一个露天采坑 采坑范围 100 70m 左右 平均深 15m 在坑东面底部能看见少量矿体露出 坑内矿体已被全部开采 2 5 地质储量工作及质量评述 2 5 1 勘查类型 采区地质因数类型系数之和为 1 9 类比以往勘查区情况 结合本区的实际 勘查类型可为第 勘查类型 复杂程度中等类型 14 2 5 2 工程网度 2006 2007 年间 由中国铝业股份有限公司矿业分公司完成了加密勘查 开采范围北部以矿体的露头为界 南部以纵 01 线为界 东西以横向 00 02 勘探 线为界 按 50 50m 网度施工钻孔 提交地质储量为 122b 达到了探明矿体的目 的 2 5 3 勘查工作质量评述 采区铝土矿层黄土覆盖较厚 勘查工作的手段以垂直钻探工程来获取地质资 料 钻孔位置的布设是根据设计座标实测定位 用木桩标上孔号 开钻前需经地 质 探矿和工程监理检查孔位 机台地盘平稳角度 各种钻具齐全 班报表及岩 矿心箱备全等 达到要求下达施工通知书和设计柱状图 钻进中地质人员严格按 钻探六大指标及时编录 遇到与设计不一致时及时修正 钻进达到地质设计要求 时 终孔层位要求为奥陶系灰岩 由地质人员与甲方代表签发终孔通知书 并 按要求测孔斜 封孔 进行工程验收 终孔结钻后 必须定测钻孔实际坐标和高 程 总的来说 勘查工程质量符合有关规范的要求 2 6 矿区工业指标 矿区勘查报告的工业指标根据 DZ T 0202 2002 铝土矿 冶镁菱镁矿地质 勘查规范 沉积型铝土矿一般指标 结合矿区实际情况 按照有关要求确定 其 内容如下 边界品位 Al2O3 40 A S 2 1 块段最低工业品位 露天 Al2O3 55 A S 3 5 地下 Al2O3 55 A S 3 8 可采厚度 露天 0 5 m 地下 0 8 m 夹石剔除厚度 露天 0 5 m 地下 0 8 m 剥采比 15 m3 m3 2 7 存在问题及建议 根据矿体埋藏情况及现场采动情况 确定东面 00 02 勘探线处设计采坑境 界面积为 2 7 104m2 43 亩 设计底部标高 460m 具体情况可参考开采终了平 面图 由于范围内属于严重塌陷区 民采破坏严重 资源损失无法估算 经初步 估算资源量为 12 万 t A S 11 09 剥离量为 48 4 万 m3 其中黄土 30 万 m3 岩 石 18 4 万 m3 剥采比为 4 02m3 t 但是其现场情况较为复杂 民采井较多 资 源破坏比较严重 具体的资源量无法具体核实 施工时可根据现场具体情况对施 工方案进行调整 15 第三章第三章 矿山开采矿山开采 3 1 开采范围和开采方式 3 1 1 开采范围 本次设计开采范围位于雷沟矿区西段 北部以矿体的露头为界 南部以纵 01 线为界 东西以 00 02 勘探线为界 图 3 1 采区开采范围图 16 3 1 2 开采方式 采区内矿体埋深较浅 一般为 20 9 29 84m 平均埋深 25 84m 地表为大 面积的第四系黄土覆盖 直接顶板为卵石层和粘土页岩 矿体连续性较好 厚度 变化不大 范围在 2 79 7 77 之间 平均厚度为 4 84 矿体倾角较缓 范围在 19 28 度之间 段村 雷沟矿区 00 02 勘探线矿体连续性较好 倾角较缓 埋藏较浅 适用 露天开采 3 2 露天开采境界的确定 3 2 1 开采技术条件 段村 雷沟矿区范围位于义马 渑池 向斜北 西 南三方高向东 低 开口的狭长而近椭圆形盆地的西端 在盆地北边缘为中低山地形 山顶多呈尖顶 状 鱼脊状 山脊呈东西向展布 西部及南部多为低山丘陵地形 盆地中部为涧 河河谷地形 发育有一 二级阶地 河谷宽 800m 左右 阶地以外为山前斜地 冲沟发育 近南北向冲沟最为明显 本设计露采范围为段村 雷沟矿区矿体 00 02 勘探线之间赋存和出露矿体的地段 其地形最高标高 499m 最低标高 493 6m 露采坑底标高 460m 矿体形态较简单 主要呈层状 似层状 少量为漏 斗状 矿体倾向 170 225 总体倾向 200 倾角 20 左右 其变化严格受古 地形控制 矿体顶底板围岩与矿体呈不整合接触 产状基本一致 矿体顶面相对 平缓 北东高南西低 底面总体趋势与顶面相似 不同的是在局部地段因古地貌 的影响出现北东凹陷 铝土矿体直接顶板为卵石 粘土页岩 砂岩 矿体的直接底板为铁质页岩 粘土矿及粘土矿级外品组成 间接底板为白云质灰岩 泥质灰岩 角砾状灰岩等 铝土矿矿石呈灰色 深灰色 风化后呈黄褐色 灰黄色 以砾屑状 豆鲕状 和致密状结构为主 块状构造 矿物组成主要为一水硬铝石 化学成分主要为 Al2O3 SiO2 Fe2O3 Loss 等 次为高岭石 伊利石 水云母等 少量赤铁矿 黄铁矿等 微量矿物有锐钛矿 锆石 榍石 独居石 绿泥石 金红石 方解石 石英等 3 2 2 矿岩物理力学性质 抗压强度 矿层 48 7 52 5Mpa 平均 50 8Mpa 粘土页岩 0 11 0 18Mpa 平均 0 18Mpa 炭质页岩 3 6 5 21Mpa 平均 4 48Mpa 铁质页 岩 0 896 71 7Mpa 平均 25 66Mpa 体重 铝土矿 2 99t m3 围岩 粘土页岩 2 43t m3 炭质页岩 2 65t m3 铁质页岩 2 71t m3 围岩平均 2 56 t m3 近地表第四系砂卵石层体重 2 12 17 t m3 围岩和砂卵石层平均体重 2 39 t m3 松散系数 铝土矿 1 5 顶底板围岩 1 4 采场边坡参数 根据上述矿区边坡岩体稳定性分析 设计确定采场边坡参数如下 表 3 1 采区主要施工参数表 项 目单 位参 数 工作台阶高度m5 最终台阶高度m10 最终台阶坡面角度黄土层 45 基岩 65 安全平台宽度m2 项目区内运输道路宽度m单车道 6m 双车道 9m 最小工作平台宽度m20 最终边坡角度 50 图 3 2 采场边坡示意图 3 2 3 露采境界的圈定原则 1 以最大利用 00 02 勘探线地质储量为原则 2 选用的采场最终边坡角使其在服务年限内保证稳定 3 确保本设计露采范围对以后的地下开采没有影响 3 2 4 露天开采境界的确定 根据方案比较选择一个凹陷露天境界 由于矿体倾角较缓只有 200左右 并 且矿体形态为层状与似层状 所以将境界底部周界定为矿体底板 范围为 18 461 476m 鉴于铝土矿赋存的不稳定性 终了底板可根据实际揭露情况现场确 定 坑长 200m 坑宽 178m 坑底最小宽度 30m 最高标高 499m 平面投影面积 2 76hm2 采场最大深度 39m 图 3 3 开采境界示意图 19 图 3 4 开采境界剖面图 露天开采境界内剥离总量 48 万 m3 出矿量 12 万吨 出矿品位 Al2O371 2 SiO26 42 Fe2O33 48 A S11 09 平均剥采比 4 0m3 t 3 3 工作制度 生产规模及服务年限 3 3 1 采场服务年限 按下列公式计算矿山服务年限 年 1 1 tq keQt T 1 05 0 1 12 05 0 1 12 式中 T 服务年限 Qt 设计露采开采储量 12 万吨 q 设计年开采规模 12 万吨 Ke 露采损失率 5 t 贫化率 5 矿山服务年限为 1 年 3 3 2 矿山的工作制度 由于矿区距离居民区较近 为了不影响居民生活 确定工作制度如下 年工作天数 300 天 日工作班数 2 班 班工作时间 8 小时 3 4 开拓运输系统 3 4 1 开拓运输条件 本次设计开采的露天采场位于涧河河谷的南面 其范围内地形标高最高 499m 最低 490m 地形高差不大 采场开采深度不大 边坡最大高度为 39m 全 部为凹陷露天开采 开拓运输条件简单 采场北部有县级公路通过 可抵达破碎 站 采场附近乡村道路较发达 3 4 2 开拓运输方式选择 根据上述开拓运输条件 结合矿岩运输量不大 服务年限短等特点 设计选 择公路开拓 汽车运输方式 3 4 3 开拓运输系统 1 采场内部运输系统 20 总出入沟从采场最东端的 492m 标高处进入采场 采用螺旋坑线至露天采场 坑底 沿采场北部边帮下至露天采场坑底 2 采场外部运输系统 采场的矿岩均从 492m 总出入沟运出采场 100m 就可至乡村公里 矿石经 200m 场外运输公路至小南沟破碎 将破碎后矿石运至 18km 处义马火车站 发往 中州分公司 废石经 0 60km 的场外采场运输公路运至位于采场东部的废石场 3 4 4 采场公路标准 由于运量不大 服务年限短 设计采用 级矿山公路标准 双车道宽度 9m 单车道宽度 6m 最大限制坡度 9 最小转弯半径 15m 路面采用泥结碎石 3 5 采剥方法与采剥工程 3 5 1 采剥方法 项目区内主要施工对象为第四系黄土 卵石 页岩 铝土矿等 大部分剥离 物都可以采用挖掘机直接挖装 局部坚硬岩石采用汽锤破碎 无需爆破 工作台 阶推进到最终边坡时再进行并段 每二个分层合并为一个最终台阶 最终台阶高 度 10m 主要作业流程 开沟 平整 挖掘装车 汽锤破碎 运输 卸载堆存 3 5 2 采剥工程 由于项目区距离周围地表居民建筑物很近 爆破会影响到附近居民建筑物 设计采用非穿爆作业 剥离物大部分为第四系黄土及砂卵石层 不需要穿孔爆破 临近矿体顶板的应进行清顶 采矿在矿体上 缓倾斜 采用破碎锤直接破碎 用 反铲进行装载 采用台阶式剥离时 各个台阶西至东推进 及从矿体上盘向下盘推进 工作 台阶由南向北推进 工作台阶高度 5 米 由两个工作台阶并段为最终台阶 采剥 台阶工作面主要结构要素 台阶高度 10m 工作台阶坡面角 65 最小工作平台 宽 16m 非工作平台宽度 15m 挖掘机工作线长度一般为 30 50m 3 5 3 采矿贫化 损失 由于矿体倾角缓 厚度薄 贫化损失指标较难控制 按本设计不采用穿孔爆 破工艺 由于矿体下部存在采空区 因此在矿体清顶和矿体上部剥离作业过程中 有可能产生坍塌 导致废石和矿石相混 无法控制 这样只有采取人工分检的办 法拾矿石 确保达到贫化率 5 损失率 5 的要求 3 6 运输设备选型 21 由于本设计露天采场采剥量小 服务年限短 中州铝业有限公司把采场作业 外包 矿石运输外包 有社会力量担任 运输设备选型不作要求 3 6 1 设备数量计算 根据设计计算生产年矿岩量和矿岩运距计算运输设备数量 计算年的剥离总 量为 48Km3 a 采矿量 12 万 t a 矿石平均运距 21 0km 废石平均运距 0 6km 经计算运矿需 3 台汽车 运废石需 4 台汽车 合计需 7 台汽车 详见下表 3 1 表 3 1 汽车数量计算表 序号 项目单位采矿剥离 1自卸汽车年运量 Q kt103484 2平均运距 L km210 6 3运行速度 V km h3220 4额定载重 G t2520 5周转一次所需时间 T min tz 装满一辆汽车的时间min55 ty 往返运行时间 ty 120 L vmin78 753 6 tq 卸载时间 min1 01 0 tt 调头及停留时间min4 04 0 T tz ty tq tt 88 814 6 6台班运载能力 A A 480G K1 K2 Tt 台班108514 载重利用系数 K1 0 940 92 时间利用系数 K2 0 850 85 7计算汽车台数 N Q K3 C H A K4台3 083 11 年工作天数 C 天300300 每天工作班数 H 班22 运输不均匀系数 K3 1 11 1 出车率 k4 0 550 55 8实际选取台数台34 3 6 2 采剥工作和设备 因本露天矿服务年限短 不考虑新购置铲装设备 由施工队选用 1 2m3 的液 22 压铲铲装 为了满足年产矿岩量和与运输设备匹配要求 计算需要 2 台 加上破 碎需要 1 台 共需要液压铲 3 台 所需台数计算见表 3 2 表 3 2 采剥设备表 序号计算项目及参数单位 采矿剥离备注 1液压挖掘机年作业量 A kt a103484 2物料体重t m32 992 39 3挖机台班作业能力 Qc Qc 3600 E KH h t Kpm3 台班444 3814 6 t 台班13291947 挖掘机铲斗容积 E m31 21 2 挖掘机铲斗循环时间 t s3525 挖掘机铲斗满斗系数 KH 0 91 1 矿岩在铲斗中的松散系数 KP 1 51 4 挖掘机班工作时间 h h88 班工作时间利用系数 0 750 75 4台年能力 Qa Qa Qc C H 1000km3 台年267489 kt 台年7981169 每年工作天数 C 300300 每天工作班数 H 22 5计算台数 N N A Qa台0 370 98破碎需要 1 台 6实际选取台数台 3 液压铲改装破碎机后 由于没有现成的设备破碎产能的参考 经过我们初步 估算岩石和矿石破碎需要 3 台液压设备 设备的台数可在生产中根据实际情况适 当增减 3 6 3 辅助作业 选用下列辅助设备 推土机 按挖掘液压铲机数目的 50 计算 需 2 台 T220 推土机 前端式装载机 选用 ZL 50 型斗容为 3 m3 前装机 1 台 洒水车 1 台 3 7 矿山防排水 23 露天境界范围内的地形较为平坦 露天采场坑底位于当地侵蚀基准面以上 且全部为凹陷露天 采用人工排水作业 由于降雨量小可选用移动式潜水泵临时 性排水 3 8 排土场设计与土地复垦 3 8 1 排土场设计 本项目排土采用内外排土相结合的排土工艺形式 小南沟露天备用采场服务 年期限为 1 年 外排总方量为 48 4 万 m3 民采坑 活土堆场 长 200m 左右 宽 100m 左右 平均深 15m 面积 18000m2 容积大概 28 万立方米 排土场利用原 有河道改道 可利用河滩面积 3 5 万 m2 设计平均堆放高度为 8m 可堆放 30 万 立方米 两地堆放容积满足矿渣堆放容积 但复垦所需黄土需要临时堆放 目前 考虑将黄土先排放在民采坑作为复垦材料暂时堆放 待排土场复垦时将其运出 再将剩余废渣排放至民采坑 采场生产时可先试探开采东面 00 02 勘探线露头的矿石 采完后才进行露 天采场的剥离工作 前期剥离出的土方先排至东面的活土存放地点 民采坑 以备以后覆土造田需要 大概可存放 28 万立方米 可满足需要 后期剥离石方 可直接运至东面 1 公里外的排土场 排土场最终边坡控制在 26 左右 接近山坡 的自然坡度 3 8 2 土地复垦 本工程应及时复垦还田 复垦还林 实现采矿 复垦一体化 达到采一垦的 目标 复垦方式主要为工程复垦 利用废石与剥离土一起回填 使采坑及废石场 恢复平整 当露天开采进行剥离时 采场开采前期的剥离黄土 上部的表土层 剥离后进行临时堆存 用于以后采场及排土场复垦的回填土层 按照边开采 边 覆土造田的原则和 土地复垦规定 对开采形成的采空区要及时进行回填和覆 土造田 1 排土场复垦 小南沟备用采场东部排土场排土容积很大 由于本排土场只作为临时使用 采场闭坑后 土石方要全部进行回填 在恢复原貌及进行采场复垦后可视实际情 况 最后进行排土场土地复垦 排土场 4 5 万 m2 大部分为原来遗留的民采坑 经过复垦后