露天开采设计说明书全解

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1、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：陈超张亚宾目录1 .矿区概况31.1 位置与交通31.2 自然地理及经济地理概况 31.3 矿床地质31.3.1 矿体特征41.3.2 矿石质量41.3.3 矿石容重41.3.4 资源储量估算结果41.4 工程地质情况51.5 水文地质情况52、露天开采主要矿岩指标 61.1 设计规模61.2 矿床开拓61.3 采剥工艺63 .露天开采境界设计73.1 矿床设计初始参数73.2 设计任务73.3 露天矿开采境界的设计原则 83.4 露天矿开采境界要素 83.4.1 开采境界最终边坡角及边坡

2、结构 83.4.2 开采境界底部宽度及底部位置 83.4.3 露天开采境界深度及纵向底部设计 93.5 圈定露天开采境界 103.5.1 绘制露天矿底部周界 103.5.2 绘制露天矿开采境界 113.5.3 绘制露天矿开采终了平面图 113.5.4 最终露天境界参数133.6 道路技术等级 14714153.7 开拓运输方案4 .参考文献1、矿区概况1.1 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矿区囿积（km2）145423

3、16.5240383807.3521.6535km2开冰深度：700米至400米24542232.3740386255.7434541557.8240386232.5544541641.9640383784.161.2 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206nl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10C,最高气温37 C,最低气温-20 C,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

4、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。1.3 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I 号矿带（永辉）和北区R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

5、体与围岩为渐变关系，依据 mFe分析结果来界定。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。1.1.1 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 （mF66% 和Fe2 （4%c mFec6% ,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（mF64%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

6、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

7、划 分，呈渐变接触关系。1.1.2 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412%,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 8085%,其次有角 闪石、黑云母、磷灰石及楣石等。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0.030.51mm1.1.3 矿石容重经计算，Fe1号（mF6 6% 矿体取平均体重值 3.04t/m 3,Fe2号（4%c mFe6%矿体取平均体重值2.87t/m 3。1.1.4 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。全区资源/储量汇总表矿区 名

8、称矿体号资源/储量 编码矿石量Q （kt）平均品位C （%平均厚 度（m备注TFemFe承 德 某 铁 矿Fe1(mF6 6%)122b1570812.197.2764.93界内+界外3325318012.357.2777.45333325111.236.47115.26122b+332+37213912.267.2376.43Fe2(4%c mFec6%122b2998910.005.1886.08界内+界外332530009.995.2281.14333172510.175.3990.99122b+332+3847149.995.2183.09全区总计Fe1+Fe2(mF6 4%122b4

9、569710.755.9078.81界内+界外33210618011.176.2579.29333497610.866.10106.85122b+332+315685311.046.1480.02注：“界内”一 指矿区最低开采标高530米以上资源储量;“界外” 一指标高530米以下至标高400米以上资源储量；1.4 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 250Mp必问，普氏硬度系数（f） 1520,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 45ml 且产状较陡，对矿体露天开采影响不大。经

10、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。1.5 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

11、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、露天开采主要矿岩指标2.1 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/to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

12、率5%计算，可由下式计算矿山正常服务年限。P（1 ：）T 二A其中：T露天矿正常服务年限，a；“F 石回 U率，95%;P-M天矿境界内矿石的工业储量，15685.3万吨；P竣石混入率，5%;Ak-T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。2.2 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

13、格为露 大矿山一级公路，双车道，道路宽度为 20m2.3 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、露天开采境界设计3.1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=3n3/m3(3)最终边坡角P 50(4)最终台阶坡面角a 4n)(7)清扫平台b2=18m (可根据实际t#况减小，但b26n)(8)开拓运输道路采用I级公路，道路宽20ml i=

14、6%3.2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，按门6m3.4.2 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公路运输1n37t16m4n310-32t20m6-12m310

15、0-150t30m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。25号勘查线资源储量估算地质剖面图LLLLLLLL LLLLLLLLj LLLLLLLUtiLLLLLLUL tLLLLLLLLJ LLLLLLLLffHLLLLLLLI tLLLLLLLILLLLLLLL LLLLLLLL LULLLLMLLULLUj剥采比为L22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）

16、,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 =3n3/m3,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。3.4.3 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17h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

17、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3.5 圈定露天开采境界3.5.1 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)。3.5.2 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

18、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。3.5.3 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

19、后，按投影关系绘制工程境界的剖面。L匚LL.ULLUyLLLLLLLLL- ttLULLLI LL LLLLLLL1 LLLLLLLLL- LLULLtLL.LLLULL LLLLLL LLLLLLL ELLLLLLrL LLLLLLL LLULLULLL- LULULULUU LLLLLLLLL- L_ULLLL LLLLLLLJEL LLLLLL LLLLUtLLL LLLLLLLLL. llllqllllllllk JLJ-L图名芹丁开程境押 MNKEMit A二 5二；二二二茫汪:工；兰结:*HL二终了开采境界图横剖面线1LLLLLL.LLLLLL.LLLLLLlLLLLLLL LLL

20、LLLL LLLLLLL LLLLLLLrtTLLLtLLLLLLI LLLLLL. LLLLLL.LLLLLL1尸韭1三普JT阴 fl导集图定那了寻亲境界至事式即*二它计理事飞就1*1；校核后的剥采比为。一阴终了开采境界图横剖面线2字FxH*第团名有7科妥聿界前，遽二第案8克嫌L一日新EtlS.l：校核后的剥采比为仇港终了开采境界图横剖面线3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。3.5.4 最终露天境界参数露天境界参数表在舁 厅P主要参数名称单位数量备注1米切取图标同m7162米场底部标图m4003开采最大深度m3164台阶高度m185出入沟口标图m510

21、6台阶坡面角度707上盘最终边坡角度45-508下盘最终边坡角度45-509最小底宽m5810安全平台宽度m124m11清扫平台宽度m186m12运输平台宽度m2013采场内公路纵坡度%6%3.6 道路技术等级根据双向行车密度，结合矿山的实际情况，确定主运矿道路的技术等级为一级。3.7 开拓运输方案根据矿内已有的道路条件、选厂位置，结合矿体赋存条件和开采计划，设计确 定矿山采用公路开拓汽车运输方式，主要运输线路布置在露天境界内。+510水平以上的山坡露天矿沿地形布置主运输线路，并与各个开采水平相连。+510水平以下的凹陷露天矿开拓系统采取直进+折返式布置。运输线路等级为露天矿一级公路，最大允许

22、纵坡6%。由于每小时单向汽车行车密度为 85-25辆，主运矿道路按照矿山二级道路标 准进行设计，计算行车速度低于 30km/h。山坡露天矿矿岩由山坡公路负责运输，随着采剥进行山坡公路也将逐渐消失，山坡部分公路服务年限约为六年。山坡露天开采时，采用移动坑线开拓，各水平直接在相应标高于公路相接； 凹陷开采时，采用固定坑线开拓。1 .李宝祥等编，金属矿床露天开采，冶金工业出版社，1992.5.2 .杨万根主编，金属矿床露天开采，冶金工业出版社，1998.3 .采矿手册编辑委员会编，采矿手册Vol.3,冶金工业出版社，1991.5.4 .王青等主编，采矿学第三篇，冶金工业出版社，2001.1.5 .王运敏主编，中国采矿设备手册上册，科学出版社，2007.9.6 .焦玉书主编.金属矿山露天开采.冶金工业出版社,1989.7 .北京有色冶金设计研究总院等.采矿设计手册.中国建筑工业出版社,1987.8 .彭世济主编.露天采矿手册.煤炭工业出版社,1987.9 .陈遵.露天矿设计原理.中南工业大学出版社,1991.10 .牛成俊.现代露天开采理论与实践.冶金工业出版社1990.11 .云庆夏主编.露天开采设计原理.冶金工业出版社1995.12 .采矿手册编辑委员会.采矿手册：第1卷，第3卷，第7卷.冶金工业出版 社，2005.