露天开采设计说明书解析.docx
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露天开采设计说明书解析.docx
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露天开采设计说明书解析
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.矿区概况-------------------------------------------------------3
1.1位置与交通------------------------------------------------3
1.2自然地理及经济地理概况------------------------------------3
1.3矿床地质--------------------------------------------------3
1.3.1矿体特征----------------------------------------------4
1.3.2矿石质量----------------------------------------------4
1.3.3矿石容重----------------------------------------------4
1.3.4资源储量估算结果--------------------------------------4
1.4工程地质情况----------------------------------------------5
1.5水文地质情况----------------------------------------------5
2、露天开采主要矿岩指标------------------------------------------6
2.1设计规模--------------------------------------------------6
2.2矿床开拓--------------------------------------------------6
2.3采剥工艺--------------------------------------------------6
3.露天开采境界设计----------------------------------------------7
3.1矿床设计初始参数------------------------------------------7
3.2设计任务--------------------------------------------------7
3.3露天矿开采境界的设计原则----------------------------------8
3.4露天矿开采境界要素--------------------------------------8
3.4.1开采境界最终边坡角及边坡结构-------------------------8
3.4.2开采境界底部宽度及底部位置 --------------------------8
3.4.3露天开采境界深度及纵向底部设计------------------------9
3.5圈定露天开采境界-----------------------------------------10
3.5.1绘制露天矿底部周界----------------------------------10
3.5.2绘制露天矿开采境界----------------------------------11
3.5.3绘制露天矿开采终了平面图-----------------------------11
3.5.4最终露天境界参数-------------------------------------13
3.6道路技术等级--------------------------------------------14
3.7开拓运输方案--------------------------------------------14
4.参考文献----------------------------------------------------15
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
X
Y
矿区面积(km2)
1
4542316.52
40383807.35
1.6535km2
开采深度:
700米至400米
2
4542232.37
40386255.74
3
4541557.82
40386232.55
4
4541641.96
40383784.16
1.2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。
1.3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Ⅱ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。
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。
1.3.1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(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:
①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。
②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。
1.3.2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。
1.3.3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。
1.3.4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
TFe
mFe
承
德
某
铁
矿
Fe1
(mFe≥6%)
122b
15708
12.19
7.27
64.93
界内
+
界外
332
53180
12.35
7.27
77.45
333
3251
11.23
6.47
115.26
122b+332+333
72139
12.26
7.23
76.43
Fe2
(4%≤mFe<6%)
122b
29989
10.00
5.18
86.08
界内
+
界外
332
53000
9.99
5.22
81.14
333
1725
10.17
5.39
90.99
122b+332+333
84714
9.99
5.21
83.09
全区总计
Fe1+Fe2
(mFe≥4%)
122b
45697
10.75
5.90
78.81
界内
+
界外
332
106180
11.17
6.25
79.29
333
4976
10.86
6.10
106.85
122b+332+333
156853
11.04
6.14
80.02
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;
1.4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—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。
1.5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/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。
其中:
T─露天矿正常服务年限,a;
η─矿石回收率,95%;
P─露天矿境界内矿石的工业储量,15685.3万吨;
ρ─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。
2.2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。
道路规格为露天矿山一级公路,双车道,道路宽度为20m。
2.3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Φ250mm-Φ310mm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BZQ3147086.2t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=3m³/m³
(3)最终边坡角β≤50°
(4)最终台阶坡面角α≤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
级公路,道路宽20m,i=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n (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Ⅰ线以西及Ⅲ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; (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; 3.3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。 3.4露天矿开采境界要素 3.4.1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。 3.4.2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 1m³ 7t 16m 4m³ 10-32t 20m 6-12m³ 100-150t 30m 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=3m³/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 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 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
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