矿区论文.doc

中国矿业大学2014届本科生毕业设计第IV页 1 矿区概况和地质特征1 1.1 矿区概况1 1.1.1 矿区地理位置和交通1 1.1.2 矿区自然地理条件1 1.1.3 矿区的开发历史和现状2 1.1.4 水、电供应状况2 1.2 地质构造和矿床产状3 1.2.1 矿区地质3 1.2.2 资源储量6 1.3 矿石质量和围岩特征7 1.4 水文地质9 1.4.1 概况9 1.4.2 矿区水文地质条件9 1.5 勘探程度评价11 1.5.1 矿床地质勘探工作11 1.5.2 对矿床地质勘探程度的评述11 2 露天矿边坡设计12 2.1 边坡地质条件12 2.1.1 矿田工程地质13 2.1.2 岩石力学14 2.1.3 工程地质评价15 2.2 边坡稳定分析及稳定角的确定16 2.2.1 边坡计算方法的选择16 2.2.2 周边矿山条件17 2.2.3工程地质对比18 2.2.4刚体极限平衡法18 2.2.5 边坡维护22 2.3 露天排土场边坡稳定角度确定22 3 露天开采境界23 3.1 经济合理剥采比23 3.1.1 露天开采境界确定原则23 3.1.2 经济合理剥采比的计算24 3.2 露天境界圈定26 3.2.1 圈定依据26 3.2.2 最终台阶坡面角26 3.2.3 露天矿境界剥采比26 3.2.4 露天矿底宽27 3.2.5 露天矿深度和地表境界27 3.3 储量估算29 4 生产工艺和开采程序29 4.1 生产工艺方案29 4.1.1 生产工艺系统选择的重要性30 4.1.2 生产工艺系统选择原则30 4.1.3 开采工艺方案30 4.1.4 各工艺方案比选30 4.2 开采程序方案32 4.2.1 开采程序方案的选择32 4.2.2 三种开采程序的比选35 4.3 工艺设备选型36 4.3.1 穿爆设备的确定36 4.3.2 采装设备的选型38 4.3.3 破碎站40 4.3.4 胶带运输机41 4.3.5 辅助作业41 4.4 台阶要素与穿爆采装41 4.4.1 台阶要素41 4.4.2 穿孔参数44 4.4.3 平盘配线及运输方式47 4.5 掘沟和延深48 4.5.1 沟道几何尺寸48 4.5.2 沟道工程量计算51 4.5.3 矿山工程延深程序51 4.5.4矿石贫化损失53 5 开拓系统55 5.1 开拓系统方案55 5.1.1 影响开拓方式的主要因素55 5.1.2 选择开拓方案的主要原则55 5.1.3 开拓系统方案的确定55 5.2 出入沟位置的选择59 5.3 开拓沟道定线60 5.3.1 定线原则60 5.3.2 定线所需要资料及参数60 5.3.3 定线方法及步骤61 6 运输和排土61 6.1 运输61 6.1.1 运输方式和运输系统61 6.1.2 矿山运输道路62 6.1.3 行车密度和通过能力64 6.2 排土65 6.2.1 排弃的岩石种类65 6.2.2 排土场位置的选择65 6.2.3 排土工艺方式的选择66 6.2.4 排土场的建设68 6.2.5 维护排土场稳定技术措施及工程68 7 生产能力69 7.1 工作制度及设备69 7.1.1 工作制度69 7.1.2 矿山主要设备工作制度70 7.2 生产剥采比70 7.2.1 矿岩量计算70 7.2.2 生产剥采比的均衡72 7.3 生产能力和服务年限74 7.3.1 年产量74 7.3.2 日、班生产能力74 7.3.3 露天矿的服务年限74 7.3.4 采掘进度计划编制74 7.3.5 采掘进度计划结果75 8 矿山设备76 8.1 设备数量计算76 8.1.1 穿孔设备数量76 8.1.2 采掘设备数量77 8.1.3 自卸卡车数量78 8.1.4 破碎站数量和排土机数量79 8.1.5 其它设备数量79 8.2 设备检修79 8.2.1 概述79 8.2.2 采、运、排主要设备的检修79 9总平面布置80 9.1 矿石外运80 9.2 总平面布置80 9.2.1 地面生产区81 9.2.2 辅助生产服务区81 9.2.3 行政生活服务区82 9.2.4 运输道路82 9.2.5 绿化82 10 经济83 10.1 投资83 10.1.1 基建投资83 10.1.2 总投资83 10.1.3 设备购置投资84 10.1.4 土建工程投资84 10.1.5 工程安装投资84 10.1.6 其它投资84 10.2 矿石成本84 10.3 人员配备85 10.3.1 定员85 10.3.2 劳动生产率计算87 10.4技术经济分析88 南泥湖露天矿工作面参数的优化90 1 问题的提出90 1.1 南泥湖露天矿概况90 1.2 问题提出90 1.3 专题研究内容91 1.4 专题研究思路91 2 台阶高度的分析92 2.1 设备参数决定的台阶高度92 2.2 台阶高度对剥离量影响93 2.3台阶高度对工作帮坡角和水平推进速度的影响94 2.4 台阶高度对贫化损失的影响95 2.5 多因素统一分析96 2.5.1 多目标模糊综合评判的数学模型96 2.5.2 模糊评判南泥湖台阶高度97 3 采掘带宽度的优化选择100 3.1 一般经验公式下的采掘带宽度100 3.2 为了达到最大挖掘机效率下的采掘带宽度101 4 工作平盘宽度的确定105 4.1 爆堆宽度b105 5 工作线长度的优化107 5.1 工作线长度对内排运距的影响107 5.2 工作线长度对采排费用的影响108 5.2.1 理论推导与分析108 5.3 工作线长度对运费的影响109 5.3.1 理论推导与分析109 5.4 最优工作线长度110 6 结论112 英文原文114 汉语翻译122 一 般 部 分 中国矿业大学2014届本科生毕业设计第72页 2 露天矿边坡设计 2.1 边坡地质条件 2.1.1 矿田工程地质 矿区工程地质特征根据岩（土）石成因、岩性、结构特征、结构面发育程度和分布特点，以及岩石物理力学性质和对未来矿山开采的影响程度等，矿区岩石可划分为如下工程地质岩组 （1）人工松散堆积物岩组该岩组由人工地质作用形成，在矿区零星分布，规模有限，堆积厚度大，数米到几百米。工程地质特征为松散堆积，缺乏防护或防护不足以阻挡其滑移、垮塌等，整体稳固性差，在一定条件下易于形成地质灾害，如滑坡、泥石流等。是次要工程岩组。 （2）第四系坡残积～洪积堆积物岩组该岩组由风化、坡积、崩塌、河流冲洪积作用形成，主要沿坡脚、沟谷呈线形分布，分布厚度不均，随地形而变，厚度一般在5～10m之间，最大厚度为23.5 m。由于处于矿区相对平坦处，矿山开采时不会形成边坡，该岩组对矿山建设没有影响，是区内次要工程岩组。 （3）构造破碎带岩组该岩组由构造应力对地层的破坏作用形成，并受其控制。区内大地构造多呈多期活动特性，以NWW、NE方向为主导，构造破碎带宽度大小各异，较大破碎带宽一般为2～10 m，最宽30 m，最窄1 m。力学性质多呈压性-张性-压扭性的多期应力活动特征。破碎带内不同程度的有变细晶正长岩脉或花岗岩脉、石英脉充填，充填物结构较疏松，工程强度低，遇水后易于泥化，对工程建设不利，是次要工程岩组。 （4）变质岩类岩组该岩组由变质作用形成，矿区内变质岩种类繁多，是主要工程岩组。总体可归纳以下类型，即 1长英角岩（石英岩）类如长英角岩和黑云母长英角岩等。 2透辉石斜长角岩类如透辉石斜长角岩、斜长石透辉角岩、透辉石长英角岩等。 该岩组风化程度弱，风化深度小于40 m，风化岩石未脱离母岩形成岩块，无软弱夹层，岩石含水量小、透水性差。虽然区内断裂构造较发育，破坏了岩石的完整性，但岩石的整体强度、硬度较高。 （5）岩浆岩类岩组该岩组由岩浆侵入活动形成，是区内主要工程岩组。 1变辉长岩类包括变辉长岩和变辉长辉绿岩。 2花岗岩类岩体为由斑状二长花岗岩-斑状黑云母花岗闪长岩组成的复式岩体。 2.1.2 岩石力学 （1）地层 地层矿区内出露地层由老至新为 巡检司组分布于矿田东北角，岩性为不均匀硅质条带大理岩，厚度741 m； 杜关组分布于炉场沟口西沟口一带，主要岩性为白云石绢云千枚岩、二云母片岩及大理岩，厚度92 m～150 m； 冯家湾组主要为白云石大理岩，厚度336 m～378 m； 白术沟组主要为板状碳质千枚岩；三川组主要岩性为长英角岩、石英岩；南泥湖组主要岩性为白云石大理岩。三川组主要岩性为长英角岩、石英岩； 南泥湖组主要岩性为白云石大理岩。 （2）褶皱 矿区内褶皱以清和堂庄科背斜为主，褶皱紧闭；南部褶皱分布于南泥湖矿区一带，是南泥湖钼矿床的主要赋存部位。 （3）断层 区内北西西北西向断裂极为发育，规模较大的分布于矿田北东部马圈及北西部骆驼 山一带。F1断层走向275～305，倾向南西，倾角60～70，断裂带宽3 m～10 m，对露天边坡岩体稳定性有一定影响；另有F2、F14、F6等断层对边坡岩体稳定性影响不大。 （4）岩浆岩 矿区内出露的岩浆岩有变细晶正长岩、变辉长岩、斑状二长花岗岩、花岗斑岩，上述岩石致密坚硬，岩体稳定性好。 （5）水文地质 区内第四纪坡积物最大厚度15.9 m，其下部风化岩石厚度40 m。坡积层及风化岩裂隙潜水水量不大。其上部裂隙潜水与基岩裂隙潜水无水力联系，矿区位于长江水系与黄河水系的分水岭，大气降水形成的地表迳流是影响矿山充水的主要水源。三道庄矿区1258 m、1160 m地采坑道已掘进至南泥湖矿区下部，南泥湖矿区该标高以上的地下水已基本上被疏干，矿区水文地质条件简单。 （6）矿岩物理力学性质 表2-1 岩石物理性质表 岩石名称 比重 风干容重 （g/cm3） 总孔隙率 体积吸水率 透辉石长英角岩 2.81 2.79 0.71 1.37 透辉石长英角岩 2.69 2.67 0.74 0.67 黑云母长英角岩 2.69 2.62 2.6 2.73 石英岩 2.66 2.61 1.88 1.62 表2-2 岩石力学性质 岩石名称 平均抗压强度 kg/cm2 抗拉强度 kg/cm2 抗剪切强度 （kg/cm2） 抗剪断强度 内摩擦角（tg） kg/cm2 透辉石长英角岩 2248 66 155 0.797 233.28 透辉石长英角岩 1658 94 331 0.748 263.18 黑云母长英角岩 1260 26 113 0.789 137.39 石英岩 1701 43 166 0.833 203.52 2.1.3 工程地质评价 （一）岩体质量评价 从岩石力学指标可以看出，各类岩石在饱水状态下的抗压强度均不小于65 MPa，干燥状态下的抗压强度不小于125 MPa，软化系数均不小于0.85，平行裂隙施压的点荷载强度最小值为Is3.2 MPa，相应的抗压强度值为60.8 MPa，垂直裂隙施压的点荷载强度值Is5 MPa，相应的抗压强度值为112.48 MPa，表明区内各类主要岩石强度属中等-较高的坚硬岩石。岩体质量评价见下表6-7。 表2-3 岩体质量评价表 岩性名称 平 均RQD（） RC （MPa） M 岩石强 度评价 岩体完 整 性 岩体质 量级别 黑云母长英角岩 57 65 0.124 坚硬 中等 中等 透辉石斜长角岩 65 112 0.243 坚硬 中等 中等 矽卡岩 60 88.2 0.176 坚硬 中等 中等 花岗闪长岩 72 105.6* 0.253 坚硬 中等 中等 长英角岩 38 98.4* 0.125 坚硬 差 中等 透辉石长英角岩 47 88.3 0.138 坚硬 差 中等 石英岩 43 87.7 0.126 坚硬 差 中等 注*为点荷载试验强度中值 （二）岩体稳固性评价 经过对矿区和上房沟、三道庄露天采场实际边坡的调查，没有发现大规模的边坡失稳现象，一般边坡高度为20 m左右，边坡角介于70-80之间，主要岩性为黑云母长英角岩。目前所形成的边坡高度约270 m，自边坡形成以来的二十多年，一直较为稳固，既使在暴雨冲击情况下也未发生破坏现象。 矿区工程地质岩组以块状结构的结晶变质岩类、岩浆岩类为主，风化程度弱，最大风化深度40 m；岩矿石属坚硬类、抗压强度较高、稳固性好；岩体完整性和岩体质量级别为中等；断裂发育主导方向为NWW、NE向；经历多期应力释放过程，多呈压性、压扭性；不存在Ⅱ级以上的结构面，结构面对边坡稳定性影响不大，只在边坡跨越较大断裂破碎带地段，因破碎带工程岩组松散、强度低，会导致边坡局部小范围失稳；第四系及人工松散堆积物对边坡无影响；矿区工程地质勘探类型为第二类，其复杂程度为简单-中等型。 由于该矿地质资料的约束，剖面靠近端帮处没有钻孔图，而且靠近端帮，原矿赋存有尖灭现象，结构复杂，无法表达细微的地层关系，因此本设计选用具有代表性的zk604和zk910的岩层结构表示端帮岩层关系。 2.2 边坡稳定分析及稳定角的确定 2.2.1 边坡计算方法的选择 2.2.2 周边矿山条件 （1）三道庄钼矿三道庄钼矿位于本次设计的南泥湖钼矿东部，两矿的矿体相连，属同一个矿田，只人为地根据地形地貌和矿体赋存情况以及矿石品位以勘探线分成两个矿区，即三道庄矿区和南泥湖矿区，两矿区的矿石、围岩情况类似，矿岩物理力学性质相差不大，仅品位偏低，矽卡岩类型矿石所占比例低。设计推荐的最终边坡角为53，实际生产按设计实施，从生产十多年来的实际及已形成的边坡情况看，属稳定边坡，边坡高度最高已达180m～200m。 （2）上房沟钼矿上房沟钼矿位于本次设计的南泥湖钼矿西部，最终境界之间距离最近处只500m，两矿区的矿体独立，成矿时期和矿石类型完全不同。从上房沟钼矿早期地采和后期露天开采情况看，上房沟矿区靠近南泥湖一侧矿岩随距离缩短而稳定性逐渐变好；远离南泥湖矿区往西随距离增加，滑石含量增大，矿岩稳定性变差。矿岩性质与三道庄、南泥湖矿区有明显区别。上房沟矿区设计中按最不利的地质条件选用的边坡角为45，从生产近十年的实际情况看，边坡最高已达100m左右，由于采场采剥严重失调，局部几十米高形成60以上高陡边坡，但边坡没有出现大的问题。从已形成的前期边破、临时边坡情况看，属稳定边破。 2.2.3 工程地质对比 根据地质资料，用CSIR岩体分类法对采场岩体大致分类，大理岩、辉长岩、花岗岩等属于好岩体类，金云母透闪阳起石岩、磁铁矿化透辉透闪石岩等属于差岩体类。前一类岩体粘结力约为25 MPa、内摩擦角42；后一类岩体粘结力约为12.5MPa，内摩擦角32。 （1）三道庄矿设计边坡 由于边坡上的岩体矽卡岩较多，当边坡角60时，边坡安全系数为1.3，当边坡角50时，边坡安全系数为1.7。边坡安全系数大于1.3即可认为是安全的。最终边坡角可达53～55。 （2）上房沟矿设计边坡 大理岩当边坡角为50时，安全系数为1.7；当边坡角为57时，安全系数为1.3。磁铁矿化透辉透闪石岩当边坡角为45时，安全系数为1.3。一般认为边坡角安全系数为1.3即可，所以好岩体类边坡角可达57，差岩体类边坡角也可达45。本次设计根据上述分析计算结合上房沟钼矿5000 t/d安全预评价结论，选取最终边坡角45。 （3）南泥湖露天矿边坡设计根据边坡上揭露的岩体，地质报告中的各类岩石物理力学性质等，参照三道庄矿、上房沟矿的设计及实际情况，本次设计露采终了边坡角按不大于50设计。露天边坡稳定性研究是一个较长期的过程。 2.2.4 刚体极限平衡法 极限平衡法是对边坡稳定性进行验算，从而获得最佳的帮坡角取值。计算时边坡的破坏形式可分为平面型、圆弧形、非圆曲面型、楔形，以及崩落及屈曲破坏等。由于地质资料的限制，加上瑞典条分法与Bishop法相比安全系数的计算结果偏小，为了安全起见，本设计采用瑞典条分法分析计算边坡稳定性。瑞典条分法计算方式如下 滑动力矩Md为各分条的重力Wi与重力线对圆心取矩xi的乘积之和，即 MdWi∙xi 式中xiRsinβi，βi为分条底滑面倾角。 抗滑力矩Mr为各分条在滑面上所能提供的最大抗剪力Si与滑面半径的乘积之和，即 MrSi∙RRCliNitanφ 式中li为条分底滑面长。该法中不考虑竖分条界面间的相互作用力，此为其简化，故法向力Ni取为NiWicosβi。 滑体的稳定系数为Fs FsRCliWicosβitanφRWisinβiCliWicosβitanφWisinβi 欲求最危险的圆弧滑面位置需要经过多次试算，求出其中稳定系数Fs最小者。由于现在边坡软件比较成型，本次利用SlopeEx边坡软件进行建模计算。 钻孔各类岩石物理力学性质如下 表2-4 岩石物理力学试验成果表 指标项目 岩石名称 比重 干容重（g/cm3） 总孔隙率（） 体积 吸水率（） 平均抗压强度 （MPa） 抗拉 强度（MPa） 抗剪切强度（MPa） 抗剪断强度 Φ（） C（MPa） 透辉石长英角岩 2.81 2.79 0.71 1.37 224.8 6.6 15.5 38.6 23.33 透辉石长英角岩 2.69 2.67 0.74 0.67 165.8 9.4 33.1 36.8 26.32 黑云母长英角岩 2.69 2.62 2.6 2.73 126.0 2.6 11.3 38.3 13.74 石英岩 2.66 2.61 1.88 1.62 170.1 4.3 16.6 39.8 20.35 大理岩 * 2.82 2.79 1.1 0.82 84.6 2.2 9.0 34.1 16.0 矽卡岩 * 3.61 3.45 4.8 1.93 195.3 8.9 19.5 37.7 25.4 变晶正长岩 * 2.70 2.60 4.5 2.86 195.8 8.0 13.3 37.6 28.4 硅灰石角岩 * 3.28 3.09 6.1 2.32 218.2 6.0 24.7 39.4 32.1 黑云母长英角岩* 2.70 2.67 1.5 1.13 154.2 5.2 20.7 38.3 20.0 石英岩 * 2.69 2.58 4.1 2.72 184.4 4.4 14.9 29.1 40.3 注1、样品在干燥状态下，垂直层面方向施压； 2、带*者为引用三道庄矿区资料。3、湖北省地矿局中心实验室（1984年）提供。 由于钻孔较深，简化了部分岩层，主要分为第四系黄土，南泥湖中段，南泥湖下段，三川组上段，中段和下段，对第11纵剖面边帮稳定角计算结果如下 表2-5 边坡角与稳定系数对应关系 边坡角 稳定系数 48 1.445 50 1.327 52 1.149 54 0.958 56 0.734 当坡角为54时，西北边帮出现滑面破坏，如下图 图2-1 西北边帮破坏图 导入cad如下图 图2-2 西北边帮破坏图 按照煤炭工业露天矿设计规范中规定，采场最终边帮服务年限大于20年的其稳定系数在1.31.5之间，为了尽可能的提高才出率，边坡角度要在保证安全的前提下要尽量大一些，结合工程地质对比法，本次选用边坡角为50 2.2.5 边坡维护 本设计采用以下主要安全措施 （1）加强地面防治水工作。 （2）进行必要的补充地质勘探工作。 （3）在露天边坡四周设立观察点，进行经常性的观测，雨季尤应加强观察，并作好相应的预报工作。 （4）及时清理边坡上的松石、浮石，边坡有表土的地段，应种植草皮，防止水土流失。 （5）临近露天边坡的中深孔爆破，应在终了境界边坡坡面上采用预裂爆破。以减少爆破振动对边坡岩体的影响并形成平整的终了边坡坡面。 2.3 露天排土场边坡稳定角度确定 该露天矿山的排土场有两个，分别为秋木沟对久沟排土场、王家庄排土场，均为山坡排土场。南泥湖露天矿岩性属于中硬岩石，稳定安息角为35。外排土场由黄土和岩石混合物料排弃而成，松散体经压实已产生再生凝聚力。滑坡破坏模式是上部垂直裂缝，下部呈圆弧面滑落，如果基底不稳定，还将牵动基底隆起或基底顺层滑坡，边坡潜在的滑移模式为圆弧形。 露天矿边坡稳定 结合现场勘察，和猜想的滑坡形式一致，计算仍采用瑞典条分法。 参考类似矿山的资料，引用到本矿排弃物料的力学指标如下表 表2-6 外排土场边坡稳定计算岩石强度参数表 岩石名称 粘聚力kPa 内摩擦角 容重t/m3 排弃物料 15 25 1.87 排土场基底 20 26 1.98 计算结果如下 外排土场边坡高度最大为180 m，边坡稳定计算结果见表2-4-2。 表2-7 外排土场稳定系数 边坡角 稳定系数 21 1.372 22 1.243 23 1.226 24 1.154 从以上计算结果知，外排土场边坡角度在21～23的情况下，稳定系数1.372～1.226，可以满足稳定要求。设计取外排土场边坡角度为23，满足露天矿设计规范外排土场服务年限大于20 a，稳定系数1.2～1.5的要求。 但由于做本设计时，缺乏相应进一步分析资料，不能进行深入的高台阶稳定边坡角的确定，具有一定的误差。因此，针对高台阶排土场的台阶坡面角度的详细确定，建议露天矿山公司补充相应资料并找专业的科研团队进行稳定性分析，同时采取相应措施，加强排土场的管理，在排土场基底排弃坚硬的、不易泥化的物料；修筑挡水墙，阻止平台径流汇入边坡等措施。 3 露天开采境界 3.1 经济合理剥采比 3.1.1 露天开采境界确定原则 设计露天矿时，一般要确定露天矿开采范围界限。境界内容包括地表境界，开采深度及底部周界，周边形态及位置等。 3.1.2 经济合理剥采比的计算 由于南泥湖矿区地表覆盖层薄，一些地区矿石直接敞露与地表，矿体厚度从2.00 m到420.12 m，平均厚144.62 m，属于巨厚矿体。根据现场资料，该矿的平均剥采比约为0.4左右，该矿床属于特厚剥采比很小的矿床，矿石资源丰富，由于市场钼矿价格下跌，境界以外的矿石采用地下开采成本过高，目前采用地下开采不合理。经济合理剥采比的确定按照露天矿开采成本等于矿石价格来计算。 计算公式如下 nj3dL-ab,m3m3 公式（3-1） 式中 a露天纯采矿成本，元m3； b剥离成本，元m3； dL原矿价格，元m3； 经济合理剥采比计算指标确定 （1）露天纯采矿成本 aabacatadaq元t 其中 ab穿爆成本，取1.233 元/ t； ac采装成本，取0.709 元t； at运输成本，取2.732 元/ kmt； ad排卸费用，取1.0 元t； aq其他辅助费用，1.8 元/t。 将各指标取值带入公式得纯采矿成本a7.474 元/ t。根据矿区矿石平均容重2.73 t/m3 。可得出a20.404 元/m3。 （2）露天剥离成本 bbbbcbtbdbqbp元t 其中 bb穿爆成本，取0.497 元/ t； bc采装成本，取0.302 元t； bt运输成本，取2.153 元/ kmt； bp排卸费用，取1.5 元t； bq其他辅助，取2.1 元t； 将各指标取值带入公式得b6.552 元/ t,矿区岩石平均容重 2.68 t/m3,露天剥离成本b17.56 元/ m3。 经济合理剥采比的确定 根据上述计算的指标值计算结果如下 nj3dL-ab87.22.73-20.40417.5612.39m3m3 3.2 露天境界圈定 3.2.1 圈定依据 1.以尽量不损失M1矿体为原则； 2.境界剥采比不大于经济合理剥采比； 3.考虑品位搭配，使生产不出现亏损； 4.减少和避免四周扩帮，减少上下台阶作业的互相干扰； 5.在经济因素影响下，尽可能使开采境界获得的矿石储量大； 6.露天矿正常开采时期的生产成本不应超过地下开采生产成本或允许成本。 3.2.2 最终台阶坡面角 南泥湖矿区矿石普氏硬度系数f12～16，岩石普氏硬度系数f8～14，矿石密度2.73t/m3，岩石密度2.68t/m3，松散系数1.6。平均倾角20。结合金属露天矿设计和第二章露天矿边坡设计确定最终台阶坡面角为75。 表3-1 金属露天矿设计最终台阶坡面角资料 普氏系数f 20-25 14-8 7-3 2-1 台阶坡面角 85-75 75-70 65-60 60-45 3.2.3 露天矿境界剥采比 边坡线段法对于不需要剥离底板岩石的倾斜、缓倾斜、水平近水平矿床的露天矿，也就是一个顶帮的剥岩量，境界剥采比就是顶帮的边帮剥采比nk， nkabcdefnLbcdefg,m3/m3 公式（3-2） 式中ag边坡线；β边坡角度；nL取0.95 式中含义见下图（图3-1） 结合南泥湖矿区实际情况，采用在横剖面图上用边坡线段法确定境界剥采比。 图3-1 边坡线段法示意图 3.2.4 露天矿底宽 露天矿底宽不应小于开段沟宽度，露天矿最小底宽根据采装、运输设备规格及线路布置的有关计算结果确定。 露天矿最小底宽的计算公式如下 汽车运输时 回转式调车Bmin2Rmin0.5Bce 折返式调车BminRmin0.5Bc2e0.5Lc 露天采矿手册 式中 Bmin露天矿最小底宽，m Bc汽车宽度，m； e汽车与台阶坡面安全距离，m； Rmin汽车最小转弯半径，m； Lc汽车长度，m。 代入数据得 回转式调车Bmin21.896 m 折返式调车Bmin13.698 m 所以露天矿最小底宽为22米。 3.2.5 露天矿深度和地表境界 南泥湖露天钼矿开采对象主要是 M1 主矿体，矿体厚度大，矿体赋存标高891m～1462m，采场最终帮坡角为 50。利用矿床的横剖面图及纵剖面图采用边坡线段法确定开采境界。本设计取横1、横4、横10，横20、纵9、纵11剖面确定境界剥采比小于等于经济剥采比的位置，确定露天矿地表境界。确定露天矿开采合理深度有分析法、图解法，本设计选用图解法。 按露天矿底宽为B确定设计开采深度 HHK-B2cotφ 公式（3-3） 式中 H露天矿设计深度，m； HK矿底宽为0米时露天矿深度，m； B露天矿底宽，m； φ最终边坡角，50； 根据矿山地质条件，确定露天矿开采到标高为1070台阶，平均深度为380米。 结合公式（3-2）圈定的境界最终数值如下表 表3-2 境界圈定范围 剖面 钻孔 距离（m） 钻孔 距离（m） 9 Zk928 288.99 Zk913 193.42 11 Zk1128 346.49 Zk1113 224.73 1 Zk501 251.23 Zk1301 412.59 4 Zk504 231.28 Zk1304 290.78 10 Zk710 392.18 Zk1310 239.35 20 Zk720 383.89 Zk1920 211.86 说明距离为沿着勘探线方向，离开钻孔的长度。 最终露天矿境界图如下 图3-2 境界示意图 3.3 储量估算 本设计的总储量采用断面影响距离计算法，由矿岩量表得 矿石储量45435.211万m3； 总剥离量19902.513万m3； 平均剥采比约为0.438m3/m3 采矿贫化率2，采矿损失率2 原矿采出系数为回采率（1-贫化率） K981-296 可采储量45435.2119643617.802 万m3。 4 生产工艺和开采程序 4.1 生产工艺方案 露天矿开采工艺系统是完成采掘、运输和排卸这三个主要生产环节所选用的设备和作业方式的总称。露天开采工艺的选择是矿山开发的一项重要决策，其选择的合理与否将对其建设投资和日后的经济效益将产生重大影响。 影响露天开采生产工艺选择的因素众多，较重要的有以下几个方面 （1）矿床自然条件。包括矿岩性质、矿床埋藏条件和埋藏深度、地形特点、气候条件、工程水文地质等； （2）可供选用的设备类型、规格和数量； （3）产量规模； （4）资金条件。 4.1.1 生产工艺系统选择的重要性 （1）对露天矿的投资有重大影响。一般设备投资占露天矿总投资的50左右，故工艺系统选择将很大程度上影响到露天矿的投资额。 （2）所选工艺系统有效与否将显著影响到露天开采成本。 （3）工艺系统一经形成，再变较困难，从而将长期影响到露天矿的建设和生产 露天采矿学 。 4.1.2 生产工艺系统选择原则 生产工艺系统选择的原则包括如下 （1）符合矿岩赋存、物料性质及边坡情况要求； （2）选择的开采工艺要效益好和效率高，具有较高的可靠性； （3）工艺系统尽可能简单化，设备规格尽可能通用化，系列化便于生产管理； （4）符合排土场及周围地形情况要求运距、地形高差、起伏 （5）投资少，见效快，成本低； （6）满足 6.0Mt/a 生产规模要求； （7）选择的开采工艺能达到基建时间短，出矿快，见效快的效果； （8）工艺系统在时间和空间上满足设备布置的需求。 4.1.3 开采工艺方案 根据上述原则，提出南泥湖露天钼矿可行的工艺系统方案 方案 1间断工艺 剥离单斗挖掘机汽车工艺； 采矿单斗挖掘机汽车工艺。 方案 2采矿剥离全半连续工艺 剥离单斗挖掘机汽车半固定破碎站带式输送机排土机工艺； 采矿单斗挖掘机汽车半固定破碎站带式输送机工艺。 方案 3综合工艺 剥离浅层土岩单斗挖掘机汽车工艺； 采矿单斗挖掘机移动破碎站带式输送机工艺； 4.1.4 各工艺方案比选 方案 1采矿、剥离全单斗汽车工艺 优点 （1）本方案系统可靠性高，机动灵活，对岩性、选采等适应性强，调度灵活； （2）建设速度快，设备投资比连续工艺低； （3）开采强度大，有利于生产规模由小到大、多工作帮推进和工作帮间的配合。 （4）工作面采用汽车运输，便于选采。 缺点 （1）汽车运输的经济合理运距短（一般不超过4～5km），运输成本高； （2）由于矿山的设备大部分靠进口，配件供应和维修较为困难，维修成本高。 （3）消耗燃油多，轮胎磨损大，吨公里运费较高； （4）道路路面的质量要求高。 （5）调度管理工作量大，复杂性高。 （6）运输车辆数量多，尾气排放量大，空气污染严重。 方案 2采矿、剥离以半连续工艺为主（建矿初期采用单斗汽车工艺为半连续工艺做准备） 优点 （1）单斗挖掘机具有可靠性高，机动灵活，对岩性、选采等适应性强，便于管理； 使用带式输送机运输可提高单斗挖掘机利用率和生产能力； （2）大型单斗挖掘机配合带式输送机，可扩大露天矿开采规模； （3）工作面剥离、采矿采用汽车运输，可以充分发挥汽车运输机动灵活的特点； 缩短汽车运距，降低汽车运输费用； （4）带式输送机运输具有输送能力大，设备运行稳定，单位运输成本低，可靠性高，维修费用低等优点，适于长距离运输； （5）综合了间断工艺和连续工艺的优点，效率和成本兼顾性好； （6）气候对生产影响较小，便于灵活组织生产和管理。 缺点 （1）需增加中间的破碎环节，使得工艺系统变的复杂了； （2）带式输送机运输对岩石的块度有要求，一般不得大于400 mm； （3）剥离物的排弃多一个转载环节，需专用排土设备；系统可靠性降低； （4）初期投入大，初期经济效果欠佳； （5）采区过渡胶带的铺设及半固定破碎站移设对生产有一定影响； 方案 3综合工艺 剥离浅层土岩单斗挖掘机汽车工艺； 采矿单斗挖掘机移动破碎站带式输送机工艺； 优点 （1）剥离采用单斗汽车，充分利用了汽车的机动灵活，便于组织生产。 （2）以带式输送机代替汽车运输，减少汽车运距，使其保持在合理运距内，降低成本和大量燃油对环境的污染； （3）采矿用半连续工艺，充分运用单斗挖掘机采掘、汽车和带式输送机运输的优点，综合经济效益比较好，功效高，成本低。 缺点 （1）综合工艺管理复杂，设备种类多，维修成本高，增加了管理难度； （2）环节之间的衔接是关键可能会造成系统的互相干扰； （3）需增加中间的破碎环节，使得工艺系统变的复杂了 露天采矿手册 ； 经综合分析，本设计采用半连续工艺系统，剥离和采矿由电铲或前装机装载汽车，运至破碎站，破碎后经胶带分别运至排土场和选矿厂。 4.2 开采程序方案 开采程序的主要内容 开采台阶的划分； 采区划分及首采位置的选择； 开段沟位置选择，工作线布置及推进方向； 剥采工程的延深程度等。 在开采程序方案中，根据设计的年产量和境界的大小，通过初步计算和经验，来决定采用全区横采。选择