露天矿设计.doc

露天开采课程设计 题 目 大古坑高岭土露天矿V5号矿体露采设计 学院名称 核资源与核燃料工程学院 指导教师 杨 仕 教 班 级 矿物资源工程061班 学 号 20064520159 学生姓名 李 朋 峰 2009年12月 露天开采课程设计任务书 一、设计题目 大古坑高岭土露天矿V5号矿体开采课程设计 二、基本资料（见附件） 三、设计内容及要求 （1）露天开采境界设计，熟练掌握具体露天矿山开采境界确定的方法和原则，确定开采深度，台阶高度。经济剥采比的确定， （2）露天矿生产能力的设计 （3）开拓设计，出入沟设计 （4）最终平面图设计。 四 设计期限两周（12月20日12月26日） ① 下达设计任务及查找资料1天； ② 设计计算和整理计算书5天； ③ 答辩及设计成绩评定1天。 五 参考资料 1．矿山采矿设计手册. 矿床开采卷 上； 2．铀矿床开采； 3．爆破工程； 4．矿山采矿设计手册. 矿山机械卷 ； 5．矿山提供的地质地形资料。 六 计算书格式要求 ①严格按科研论文的排版格式； ②页面设置页边距上2厘米，下2厘米，左2.5厘米，右2厘米，页眉1.5厘米，页脚1.75厘米 间距段前0行，段后0行 行距固定值，15.6磅（题目行、公式行采用单倍行距）； ③字体和字号 一级标题四号，宋体和Times New Roman字体，加粗，靠左顶格； 二级或三级标题小四号，宋体和Times New Roman字体，加粗，靠左顶格； 正文部分五号，宋体和Times New Roman字体；希腊字母用Symbol字体 ；图题、表题小五号，加粗，宋体和Times New Roman字体；图、表中文字用小；五号Times New Roman字体，量与单位之间用“/”间隔 ；图注与说明、表注与说明小五号Times New Roman字体。 ④图用CAD出图，所有的图纸都要图签，图签格式如下。 七 题目 题目参考附件。 附件1矿物资源工程061班题目 题目大古坑矿区高岭土矿V5号矿体露天矿开采课程设计 湖南省茶陵县大古坑矿区高岭土矿露天开采 名 称 移动角 /度 移动角 /度 移动角 /度 移动角 /度 上盘 下盘 上盘 下盘 上盘 下盘 上盘 下盘 上盘 下盘 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 年 产 量 4.5万吨/年 3.5万吨/年 2.5万吨/年 1.5万吨/年 1.0万吨/年 矿体编号V1 9、10 （学号） 12、13 16、17 18、19 66、67 矿体编号V2 20、27 31、35 37、38 40、41 68 矿体编号V3 42、43 44、45 46、47 48、49 69、54 矿体编号V4 50、51 52、53 57 55、56 70、71 矿体编号V5 58、59 60、61 62、63 64、65 72、73 任务下达杨仕教 2009年12月14日 1 矿区基本情况 2 矿产品市场与需求预测 3 矿产资源概况 3.1 矿体概况 3.1.1 矿体规划情况 湖南省茶陵县大古坑高岭土矿区位于茶陵县城南东约25公里，属桃坑乡管辖。湖南省地质矿产勘查开发局四一六队2007年2月提交的湖南省茶陵县大古坑矿区高岭土矿资源储量报告，全矿区共发现三个含矿层，编号为S1、S2、S3，圈定五个矿体，分别编号为V1、V2、V3、V4、V5，矿区V1-V5矿体均属同一种矿石类型，即白色土状至土块状高岭石，由凝灰质长石石英砂岩强烈风化所形成。矿石为泥质结构，土状至土块状构造，质地松软，遇水膨胀崩解，可塑性中等。 表1 资源储量估算结果 单位（万吨） 资源储 量类型 矿体编号 332 333 小计 合计 V1 5.0 2.37 7.37 V2 2.74 5.67 8.41 V3 4.0 3.98 7.98 V4 6.0 5.47 11.47 V5 8.0 4.50 12.50 合计 矿区范围大，但是矿脉厚薄不等， S3含矿层位于矿山北东部，共圈定一个矿体（V5）厚度12.31-18.84米，平均厚15.58米。 按照矿山总体规划的原则，考虑矿区周边的环境和矿区占有、压覆的资源分布情况，在矿区总体规划中首先要认真处理好矿山生产与周围村庄和其他单位的关系，同时做到文明生产、安全生产，在矿山生产中应注意加强环境保护工作，对生产中可能出现的污染物和污染源都要采取切实可行的应对措施。矿区的总体规划，需要认真处理好资源开发与保护的关系，对于由于压覆、技术、安全等方面原因暂时无法开发利用的矿段，应作好保护工作。矿山生产中产生的表土、夹石在生产中尽量考虑全部搭配利用。在矿山生产中，合理安排好开采顺序，实行贫富兼采以增加可利用的矿产资源从而延长矿山服务年限。 矿山生产包括剥离、采矿、矿石运输、破碎及输送等，主要原矿基本对外销售。根据已有的生产条件，矿山辅助生产设施、行政管理设施等均利用原有。 3.1.2该设计与矿区总体发展的关系 本开发利用方案设计需充分体现矿区总体开发规划目标的设想，在设计过程中，对矿山总体规划设想加以体现。充分、合理地利用矿产资源，全面贯彻“生产可靠、技术先进、降低投资、提高效益”的设计指导思想。认真贯彻执行国家和地方对环保、劳动安全、工业卫生、计量及消防等方面的有关规定和标准。 湖南省茶陵县大古坑高岭土矿拥有独立矿山开采权，株洲市国土资源局和茶陵县国土部门均对其编制有矿产资源发展规划，与邻近矿山无任何边界争议和资源纠纷。 该开发利用方案根据已有的地质资料和资源情况进行设计，采矿许可证核定的开采范围及开采标高，即是本次方案的设计范围，本方案亦是本矿区总体开发方案。 3.2该设计项目的资源概况 3.2.1矿床地质及构造特征 3.2.1.1 地层 矿区位于酃（县）桂（东）南北向隆起带北端，与湘东新华夏系茶（陵）永（兴）断陷盆地东交合部位。 区内广泛出露奥陶系、泥盆系及白垩系地层。奥陶系为一套浅海相浅变质砂泥质岩层，厚度大于2000米；泥盆系以砂岩，砂页岩，灰岩为主，厚度大于1000米；白垩系主要为紫红色厚层状砂岩及砂岩砾岩组成，厚度大于1500米 矿区出露地层主要有第四系全新统（Q）残破积层、冲积层和上奥陶统（O3）岩层。 上奥陶统（O3）岩层根据区域地质资料，相当于五峰期天马山组，为一套厚度巨大的浅海相碎屑岩，岩层内普遍产有笔石化石，岩性以中层至厚层状浅变质粉砂岩、砂质板岩为主，夹浅变质细砂岩，绢云母板岩，局部夹似层状，透镜状凝灰质、长石石英砂岩。常见粉砂岩、砂质板岩、板岩构成复理式韵律。岩石一般呈青灰色，但遭受风化后变成黄褐色、紫红色，总厚度大于700米。凝灰质长石石英砂岩风化后变为高岭土矿层，呈白色。 3.2.1.2 构造 区域构造以褶皱为主，断裂次之，主要有双江口桃坑北东向背斜及北西向和北东向两组断裂。矿区构造简单，总体上为一倒转背斜构造，背斜轴部位于矿区中部，总体走向近东西，东段转向南东；南翼为正常翼，地层产状为130-140∠30-40，北翼为倒转翼，地层产状为170-200∠44-75，转折端向东偏南倾伏，产状变化较大。 断裂构造较简单，仅矿区西部见有一条断裂（F1），该断裂长大于900米，产状40∠63，破碎带宽7-15米，由具挤压揉皱的碎裂板岩，砂质板岩及块状脉石英组成，北西端具硅化现象，南东端见褐铁矿化。 3.2.2 矿床特征 3.2.2.1 矿体形态、产状、规模 含矿层（S3） 位于矿区北东部，圈定一个矿体（V5）。该矿体位于S3含矿层的NW段，有TC4、PD4等工程控制，矿体呈似层状产出。矿体出露标高306-392米，控制长度大于230米，厚度12.31-18.84米，平均厚15.58米，倾向170-203度，倾角49度，往南东产状变陡，倾向190-200度，倾角60-76度，其总体特征是膨大尖灭现象少见，厚度较稳定，但相变明显，往西相变为浅变质粉砂岩，而南东端则表现为硅质成分增加，岩石抗风化能力增强，多为弱风化高岭石化凝灰质长石石英砂岩。矿体顶板为浅变质粉砂岩夹细粒长石石英砂岩，底板为浅变质粉砂岩。但南东段硅质成份含量较高，岩石呈显微晶质结构，从而多表现为硬度较大的瓷石。矿体顶底板均为浅变质粉砂岩，直接底板为一厚度不大的绢云母板岩，局部地段在底板附近可见石英脉。 3.2.2.2 矿石类型及矿石质量特征 矿石类型 V5矿体为白色土状至土块状高岭石，由凝灰质长石石英砂岩强烈风化所形成。矿石为泥质结构，土状至土块状构造，质地松软，遇水膨胀崩解，可塑性中等。 矿物成份 矿石矿物成分主要为高岭石50～65，石英20～30，绢（白）云母10～20。高岭石多呈疏松磷片状和显微片状集合体，单体为不规则多边形，假六边形，集合体呈手风琴状，约占6，其粒度组成为-2μm20，2～10μm60，10～20μm20，大于20μm者极少。 石英多为不规则粒状，粒径0.001～0.06毫米；其次为自形至半自形粒状，约占5～10，粒径0.1～1.6毫米，其边缘常见溶蚀港湾，多充填于高岭石与绢（白）云母之间。 绢（白）云母多为细鳞片状，片径多在0.04～0.5毫米之间，高岭石紧密伴生，也有部分分布在石英颗粒之间。 化学成份 矿体的化学成份见下表2 表2 矿体的化学成份 矿体 编号 Al2O3（） Fe2O3（） TiO2（） SiO2（） K2O（） Na2O CaO（） MgO 烧失 小-大 小-大 小-大 小-大 平均 平均 平均 平均 19.30 1.20 0.06 70.34 V5 18.04-20.21 1.02-1.31 0.03-0.04 68.51-71.66 2.9 0.07 0 0.05 4.34 18.56 1.10 0.032 70.63 从上表可以看出，Al2O3含量中等，Fe2O3 TiO2含量介于日用陶瓷，建筑卫生陶瓷对高岭土Ⅰ～Ⅱ级品要求之间。 3.2.3 矿山开采技术条件及水文地质条件 3.2.3.1 水文地质条件 含水层特征 ①四系残坡积孔隙含水层由亚粘土、亚砂土块石组成，一般0.5～3.0米，主要分布在沟谷及溪流的两侧，其孔隙发育，有利于大气降水的渗入，含孔隙潜水，一般在地形低洼处排出地表，本矿区已发现有6个泉水点，流量为0.054～0.374升/秒。 ②上奥陶统裂隙含水层主要由变质粉砂岩，砂质板岩和高岭土矿层所组成，厚度大于1000米。该岩层浅部裂隙较发育但含水性差，据坑道水文地质编录，矿体内无潮湿渗水现象，仅在第四系接触带上有轻微的滴水和渗水，对矿山开采无碍。据对该岩层段27个泉点调查，其流量仅为0.027～1.20升/秒。 水文地质特征 本区构造简单，区内仅见一条北西压扭性断裂（F1），沿断裂带无明显泉水点出露，说明该断裂导水性能差。 地形地貌，气象与水文 矿区属低山区，剥蚀作用较强，地形切割一般，坡角在30～40度，地势东高西低，最高海拔标高460米，最低200米，其地形地貌有利于大气降水与地表迳流的排泄，而不利于地下水的补给。区内气候湿润，四季分明，雨量充沛，年平均雨量1400毫米，蒸发量1518毫米，年平均气温17.9℃。 矿床充分因素分析 通过矿区水文地质调查，坑道水文地质编录等工作，初步认为该区基岩裂隙水为矿床充水的主要来源，其补给主要是大气降水；地表有一小溪迳矿体，但补给关系不明显；沔水河体距矿体甚远且落差较大，不可能对矿床充水。 总之，通过本次水文地质工作，已初步查明矿区水文地质条件，矿区水文地质条件属简单类型。 3.2.3.2 工程地质条件 本矿山地层主要为上奥陶统（O3）岩层，岩性以中层至厚层状浅变质粉砂岩、砂质板岩为主，岩石结构致密坚硬、难风化，岩石抗压强度大，均属坚硬岩类。岩石稳定性很好，未见滑坡、崩塌等外动力现象。 矿山最低开采标高200m，完全开采后将形成东、西、南、北四面边坡，各边坡稳定性如下 东、西边坡（倾向边坡）边坡长度较小，是一个平面破坏性边坡，该处边坡的稳定性完全取决与台阶的高度和岩体的物理力学性质。因此该处边坡很容控制，基本能保持边坡的稳定性。 北面边坡高度相对南面边坡要小，北面边坡为顺破，南面为反倾斜边坡，对于顺破的稳定性能很好解决，但对于反倾斜边坡要求其稳定性必须严格控制台阶的高度和安全平台的宽度。 综上所述矿区地层岩性较复杂，部分矿体出露地表，地质构造虽不甚发育，但有一大型的断裂构造带在1号矿体附近经过。对矿体在爆破等动力荷载下稳定性有一定影响，局部地段有发生矿山工程地质问题的可能。综合以上工程地质条件，工程地质条件属层状坚硬岩类的简单类型，适于露天开采。 3.2.3.3 环境地质条件 矿山属低山区，图区内标高为137～609m，植被较发育。 矿石开采无废气、废水，对周边环境影响不大。 矿山水文地质条件属简单的裂隙充水类型，矿山适合采用山坡露天方式或地下开采。矿坑水中有害杂质少，有害杂质主要为泥质，经沉淀池沉淀后，对人畜和农作物耕种无影响。 矿山工程地质条件属层状坚硬岩类简单类型，不会发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象，矿山附近居民点较少，矿山开采对附近居民的影响不大。 总体上，大古坑矿区高岭土矿的开采对周边环境无严重影响。 矿山环境地质条件属简单类型。 4 经济合理剥采比计算 经济合理剥采比计算公式 Njt/t 经济上允许的最大剥岩量与可采矿量之比 Nj经济合理剥采比； P每吨矿石价格元/ t； a露天开采纯采矿成本元/ t; b 露天开采剥岩成本元/ t; 根据现有市场价格和矿石质量，每吨矿石价格P可以为260元/t,且具有比较好的市场占有率。根据地质条件采矿和剥岩的成本可以控制在20元/t、30元/t。 计算 Nj8t/t 4.2 境界剥采比计算 境界剥采比必须小于经济合理剥采比，才能有效控制成本，用线段比法来控制。V5号矿体为倾斜矿体，其境界剥采比计算 nj40m，回头曲线半径技术指标25m，道路最大纵坡9,困难地段允许最大纵坡10，限制坡长250m,纵坡折减值1.5为。 已上是运输道路的主要设计参数，在采掘工作面推进中运输道路的推进要满足技术规范。 4.6.4 剥离物的排弃和治理 表土剥离物和废石的排弃场地点见矿区总地质平面图。 因为矿区的地质条件和本身矿石的无害性质，在剥离物的治理方面不需要费事，只需要注意排土场应该严格在划定的区域排土即可。 4.7 防水与排水设计 矿区水文条件较为简单，所开采的深度也不是很大，在采坑有因为降雨造成的积水的因素下，只需要做简单的底部集中排水即可。 但是由于在V1号矿体有一集水坡度，应该设计截水沟，来达到阻断地面降水对开采的影响，截水沟的设置见最终平面图。 附图 5号勘探线台阶布置剖面图 6号勘探线台阶布置剖面图 16 7勘探线台阶布置剖面图