露天开采设计说明书

华北理工大学华北理工大学 露天采矿学课程设计说明书 学 院 矿业工程学院 专 业 采矿工程 姓 名 班 级 学 号 指导教师 陈超 张亚宾 1 目录 1 1 矿区概况矿区概况 3 3 1 11 1 位置与交通位置与交通 3 3 1 21 2 自然地理及经济地理概况自然地理及经济地理概况 3 3 1 31 3 矿床地质矿床地质 3 3 1 3 11 3 1 矿体特征矿体特征 4 4 1 3 21 3 2 矿石质量矿石质量 4 4 1 3 31 3 3 矿石容重矿石容重 4 4 1 3 41 3 4 资源储量估算结果资源储量估算结果 4 4 1 41 4 工程地质情况工程地质情况 5 5 1 51 5 水文地质情况水文地质情况 5 5 2 2 露天开采主要矿岩指标 露天开采主要矿岩指标 6 6 2 12 1 设计规模设计规模 6 6 2 22 2 矿床开拓矿床开拓 6 6 2 32 3 采剥工艺采剥工艺 6 6 3 3 露天开采境界设计露天开采境界设计 7 7 3 13 1 矿床设计初始参数矿床设计初始参数 7 7 3 23 2 设计任务设计任务 7 7 3 33 3 露天矿开采境界的设计原则露天矿开采境界的设计原则 8 8 3 43 4 露天矿开采境界要素露天矿开采境界要素 8 8 3 4 13 4 1 开采境界最终边坡角及边坡结构开采境界最终边坡角及边坡结构 8 8 3 4 23 4 2 开采境界底部宽度及底部位置开采境界底部宽度及底部位置 8 8 3 4 33 4 3 露天开采境界深度及纵向底部设计露天开采境界深度及纵向底部设计 9 9 3 53 5 圈定露天开采境界圈定露天开采境界 10 10 3 5 13 5 1 绘制露天矿底部周界绘制露天矿底部周界 10 10 3 5 23 5 2 绘制露天矿开采境界绘制露天矿开采境界 11 11 3 5 33 5 3 绘制露天矿开采终了平面图绘制露天矿开采终了平面图 11 11 3 5 43 5 4 最终露天境界参数最终露天境界参数 13 13 3 63 6 道路技术等级道路技术等级 14 14 2 3 3 7 7 开拓运输方案开拓运输方案 14 14 4 4 参考文献参考文献 15 15 3 1 1 矿区概况 矿区概况 1 11 1 位置与交通位置与交通 矿区位于平泉县城 257 方向 直距 5 公里 运距 6 5 公里 现属于平泉 县平泉镇管辖 区内有一便道与 101 国道相连 交通较为方便 矿区中心地理坐标为 东经 118 38 22 北纬 41 00 14 拐点XY矿区面积 km2 1 4542316 5240383807 35 2 4542232 3740386255 74 3 4541557 8240386232 55 4 4541641 9640383784 16 1 6535km2 开采深度 700 米至 400 米 1 21 2 自然地理及经济地理概况自然地理及经济地理概况 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 500 700mm 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 31 3 矿床地质矿床地质 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 4 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 1 3 11 3 1 矿体特征矿体特征 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 mFe 6 和 Fe2 4 mFe 6 矿体均赋存于黑云角闪辉长岩中 分 布于勘查区中北部 地表呈条带状脉体 延长约 2000m 厚度变化较大 现对 矿带 mFe 4 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 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 200m 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 1 3 21 3 2 矿石质量矿石质量 矿体为含磁铁黑云角闪辉长岩 金属矿物主要有磁铁矿 4 12 钛铁矿 2 3 其次有少量赤铁矿 脉石矿物有斜长石 辉石 含量 80 85 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 03 0 51mm 1 3 31 3 3 矿石容重矿石容重 经计算 Fe1 号 mFe 6 矿体取平均体重值 3 04t m3 Fe2 号 4 mFe 6 矿体取平均体重值 2 87t m3 1 3 41 3 4 资源储量估算结果资源储量估算结果 截止 2011 年 1 月 31 日 承德某铁矿保有资源储量结果下表 5 全区资源全区资源 储量汇总表储量汇总表 平均品位 C 矿区 名称 矿体号 资源 储量 编码 矿石量 Q kt TFemFe 平均厚 度 m 备注 122b1570812 197 2764 93 3325318012 357 2777 45 333325111 236 47115 26 Fe1 mFe 6 122b 332 3 33 7213912 267 2376 43 界内 界外 122b2998910 005 1886 08 332530009 995 2281 14 333172510 175 3990 99 Fe2 4 mFe 6 122b 332 3 33 847149 995 2183 09 界内 界外 122b4569710 755 9078 81 33210618011 176 2579 29 333497610 866 10106 85 承 德 某 铁 矿 全区总计 Fe1 Fe2 mFe 4 122b 332 3 33 15685311 046 1480 02 界内 界外 注 界内 指矿区最低开采标高 530 米以上资源储量 界外 指标高 530 米以下至标高 400 米以上资源储量 1 41 4 工程地质情况工程地质情况 矿体与围岩为一体 整体性好 矿体上下盘均为黑云角闪辉长岩 该种岩 石抗压强度 R 在 200 250Mpa 之间 普氏硬度系数 f 15 20 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 1 51 5 水文地质情况水文地质情况 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 6 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 地表无有径流 由此可以看出地下水的迳流方向主要是从南往北 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 2 2 露天开采主要矿岩指标 露天开采主要矿岩指标 2 12 1 设计规模设计规模 本次设计按照业主要求 考虑矿区的资源条件 从技术可行 经济合理 积极稳妥的原则出发 确定矿山正常生产期矿山生产能力达到 1000 万 t a 矿 山生产剥采比为 3t t 设计利用的铁矿石资源储量为 15685 3 万吨 按采矿回收率 95 废石混 入率 5 计算 可由下式计算矿山正常服务年限 AK P T 1 其中 T 露天矿正常服务年限 a 矿石回收率 95 P 露天矿境界内矿石的工业储量 15685 3 万吨 废石混入率 5 AK 矿石生产能力 1000 万 t a 经计算 T 15 6 年 考虑投产期产量上升段及闭坑前的产量下降段因素 确定矿山计算服务年限为 16 年 在经济上满足中型矿山合理服务年限的要求 2 22 2 矿床开拓矿床开拓 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 7 格为露天矿山一级公路 双车道 道路宽度为 20m 2 32 3 采剥工艺采剥工艺 采用穿孔 爆破 采装 运输 排土的间断采剥工艺 在作业平台上 采 用 250mm 310mm 牙轮 KY 250B 钻机穿孔 爆破后的矿岩 用 10m3单斗 WK 10 装载机装入 150t 和 BZQ31470 86 2t 自卸汽车分别运到破碎站和排土场 3 3 露天开采境界设计 露天开采境界设计 3 13 1 矿床设计初始参数矿床设计初始参数 1 年生产能力为 1000 万 t a 矿石 2 经济合理剥采比 njh 3m m 3 最终边坡角 50 4 最终台阶坡面角 70 5 台阶高度 h 18m 6 安全平台 b1 12m 可根据实际情况减小 但 b1 4m 7 清扫平台 b2 18m 可根据实际情况减小 但 b2 6m 8 开拓运输道路采用 I 级公路 道路宽 20m i 6 3 23 2 设计任务设计任务 确定露天矿开采境界深度 底部位置及周界 确定露天采场最终边帮结构 并绘制开采境界平面图 露天矿开拓运输道路定线 绘制露天矿开采终了平面 图 绘制露天矿开采境界横纵面图 编写课程设计计算说明书 具体内容如下 1 用横坡面面积比法计算各水平境界剥采比 绘成曲线 按 n njh的原则分 别确定三个横剖面的合理开采深度 2 纵剖面上调整露天矿底平面标高 3 绘制露天矿底部周界 由于未给出各水平分层平面图 底部周界在 线以 西及 线以东均按该水平矿体水平厚度的一半估计走向延续长度 以圈定两端 的底部周界 4 按前述边坡角和段坡角的限制 设计边坡组成及最终平台宽度 5 初步圈定露天开采终了平面图 8 6 选择出入沟口位置并布置开拓运输系统 这里假定工业厂场位于平面图幅 的左上方 标高 510 米 7 绘制终了平面图 并将境界投影到三个横剖面图上 3 33 3 露天矿开采境界的设计原则露天矿开采境界的设计原则 露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少 随着露天开采境 界的延深和扩展 在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加 从而导致剥采比 不断增大 因此 露天开采境界的确定 实质上是对剥采比的大小加以控制 使之不超过经济合理剥采比 1 境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 2 平均剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 3 生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则 3 43 4 露天矿开采境界要素露天矿开采境界要素 3 4 13 4 1 开采境界最终边坡角及边坡结构开采境界最终边坡角及边坡结构 露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响 从经济 效果来考虑 希望边坡角尽可能大些 过小的边坡角 将增加剥岩量 使剥采 比增大 然而 过大的边坡角 将导致边坡失稳 严重影响矿山安全生产 因 此 露天矿的最终边坡角 要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的双重要 求 本次设计的开采境界初定最终边坡角为 50 最终台阶坡面角 70 台阶 高度为 18m 从地面下降的第一个台阶高度为 20m 其余均为 18m 安全平台 宽度 b1 4m 清扫平台 b2 6m 3 4 23 4 2 开采境界底部宽度及底部位置开采境界底部宽度及底部位置 露天矿的最小底宽 应满足采装运输设备在底部正常运行与安全作业的要 求 一般不应小于开段沟的底宽 其最小宽度根据采装 运输设备规格及线路 布置的有关计算结果来确定 最小宽度参考数值 运输方式采装设备运输设备最小底宽 1m 7t16m 公路运输 4m 10 32t20m 9 6 12m 100 150t30m 当开采境界底部宽度为矿体厚度时 符合境界剥采比不大于经济合理剥采 比的设计准则 亦可采用矿体宽度作为开采境界底部宽度 当开采到最低标高 400m 时 以矿体宽度作为开采境界底宽时 各个横剖面 的剥采比分别为 1 36 25 号勘探线 2 40 21 号勘探线 1 25 17 号勘 探线 0 39 15 号勘探线 0 62 13 号勘探线 1 43 7 号勘探线 1 44 3 号勘探线 0 96 1 号勘探线 0 95 0 号勘探线 1 30 8 号勘探 线 2 23 16 号勘探线 以上各个剖面的剥采比大部分小于等于经济合理剥采比 njh 3m m 所以 可以用矿体宽度作为开采境界底宽且开采深度为标高为 400 米 3 4 33 4 3 露天开采境界深度及纵向底部设计露天开采境界深度及纵向底部设计 露天开采境界深度的确定分为两步 首先是在个地质横剖面图上分别确定 开采境界合理深度 然后在地质纵剖面图上整体调整开采境界底部标高 在地质剖面图上确定开采境界合理深度 开采境界深度方案 10 剥采比与深度的关系 在地质总剖面图上调整开采境界底部标高 开采最低标高为 400m 细线 调整前开采深度 粗线 调整后开采深度 11 3 53 5 圈定露天开采境界圈定露天开采境界 3 5 13 5 1 绘制露天矿底部周界绘制露天矿底部周界 1 按调整后的开采境界深度 在各地质横剖面及辅助剖面图上绘制或修正开 采境界 并在纵剖面上确定开采境界端帮的位置 2 将各横剖面图上开采境界侧帮底部位置和纵剖面上的开采境界端帮底部位 置分别投影到平面图上 得到原始底部周界 细线 3 按照采掘 运输工艺和设备的要求 将原始底部周界修正为圆滑平顺的设 计底部周界 粗线 3 5 23 5 2 绘制露天矿开采境界绘制露天矿开采境界 1 将露天开采境界的设计底部周界绘在地形平面图上 2 按最终边坡组成设计 按底部周界开始 有里向外依次绘制个台阶的坡底 线 露天矿凹陷部分 即封闭圈以下的各台阶坡底线在平面图上是闭合的 而 山坡部分 即封闭圈以上的台阶坡底线不能闭合 其末端应与同标高的地形等 高线交接 12 3 5 33 5 3 绘制露天矿开采终了平面图绘制露天矿开采终了平面图 1 按选择的开拓运输方案 在平面图上布置开拓运输线路 即图上定线 图 上定线要选择好开采境界上部出入沟口位置和下部盆底沟道端口位置 由于最 终边坡插入了倾斜运输沟道 该边坡上的最终台阶的位置会有不同程度外移 2 按最终边坡组成设计和开拓运输线路布置 从底部周界 由里向外依次重 新绘出各台阶的坡底线及坡顶线 形成台阶坡面和平台 绘制倾斜运输沟道时 要注意与相关台阶的连接及闭合 3 开采终了平面图绘制完成后 按投影关系绘制工程境界的剖面 13 终了开采境界图横剖面线 1 终了开采境界图横剖面线 2 终了开采境界图横剖面线 3 14 终了开采境界图纵剖面线 经校核 最终边坡角均小于 55 且不至于过小 符合要求 3 5 43 5 4 最终露天境界参数最终露天境界参数 露天境界参数表 序号主要参数名称单位数量备注 1采场最高标高m716 2采场底部标高m400 3开采最大深度m316 4台阶高度m18 5出入沟口标高m510 6台阶坡面角度70 7上盘最终边坡角度45 50 8下盘最终边坡角度45 50 9最小底宽m58 10安全平台宽度m12 4m 11清扫平台宽度m18 6m 12运输平台宽度m20 13采场内公路纵坡度 6 3