矿区地质特征(开采方案设计).doc

矿区地质特征 矿区地形地貌及气候 矿区地处云贵高原中山地，丘陵浅切割地貌，区内海拔标高1355-1490米，相对高差115米。本区属亚热带高原季风湿润性气候范围，气候变化无常，季节性区分不明显，气压较低，温度较大。根据气象局资料年平均温度为12.6o，年平均降雨量1300mm，年平均相对湿度为80。 地质构造及矿石层特征 一、构造及地层 ㈠构造 清镇市铝矿厂矿段位于区域次级构造龙头山背斜西翼南端，北北东向条子场-金盆山逆断裂西侧，北北东向红枫湖-龙头山逆断层东侧。矿区内断层较发育，主要有F1、F2、F3、F1断层位于矿体的东南部，倾向110o-125o，倾角450-850，斜断距150-310m，为逆断层；F2断层位于矿体东南部，倾向与岩层体面向一致，70 o -80 o，断距不大，为逆断层；F3位于矿体内，断层倾向与岩层倾向一致，倾角较陡，断距不大，但对矿体有一定的破坏作用。褶皱不发育，以单斜地层为主，地层走向NE2032 o，倾向南东东，倾角2040 o。 ㈡地层 矿区出露地层由老到新有有寒武系金顶山组、清虚洞组、高台组、下石炭系九架炉组、摆佐组，下二叠系梁山组、栖霞组、茅口组及第四系的残坡积物。其中含矿岩系为九架炉组。 二、含矿岩系、矿体特征 ㈠铝铁岩系特征 铝铁岩（矿）系之底板为岩溶地貌，凸起时，常构成缺失铝铁岩（矿）系之“天窗”，或者因沉积隆起或后期剥蚀，也常引起铝铁岩（矿）系之缺失。 铝铁岩（矿）系下部为铁矿系，稳定性较差，厚度一般13m，夹赤铁矿或硫铁矿，局部构成工业矿体。为近滨沼泽相和临滨泻湖相至沼泽相沉积铁矿，简称“清镇市式铁矿”；上部为铝系，稳定性较好，铝矿中的粘土岩，一般符合硬质耐火粘土材料的要求，常位于铝土矿之顶、底板，当无铝土矿出产时，铝矿系中的一部分或大部分均可构成硬质粘土原料。另外铝矿系中常夹炭质粘土岩或炭质页岩。现将九架炉组铝铁岩系层序列述如下 上覆地层摆佐组（C1b）灰色一中厚层灰岩夹角厚灰岩，层间普通夹灰色薄层粘土岩或页岩。 薄层铁质粘土岩，夹铝土质粘土岩透镜体，沿走向上相变为炭质粘土岩，顶面起伏不平。厚约0.150.50m 灰色厚层致密硬质粘土岩，具水平纹层。厚约2.40m 黄灰黄绿高岭石粘土岩，中厚层状。厚1520cm 灰色致密铝土矿，见条带状构造，见黑色炭质结核。一般0.2cm厚 1.5m 浅灰色致密铝土质岩粘土质。厚0.8m 浅灰色土状、块状铝土矿，具层理，顶部见2040cm深的冲刷坑，坑内为黄灰色高岭西粘土岩，并含铝土矿细砾岩，砾岩12mm。上部见较多直径35mm的淋滤管，垂直顶面向下延伸。长15mm不等。下部夹黄铁矿结核，形状不规则。厚1.5m 灰色致密铝土矿，质硬，断口平整。厚0.6 浅灰色铝土质粘土质，性脆质硬，层性好，并具纹层构造。 厚1.5m 深灰色铝土质粘土岩，性脆，破碎状，略具层理，局部见小透镜状碎屑粘土岩时含炭质而显灰黑色。厚0.8m 黑色炭质粘土岩、页岩夹煤线。厚0.6m 紫红色薄层含铁粘土岩、铁质页岩、夹薄层透镜状及结核状致密赤铁矿。厚0.8m 紫红色含量铁粘土岩、铁质页岩绿泥石粘土岩、菱铁矿、黄铁矿透镜体。厚0.6m 黑色炭质粘土岩，灰至浅灰色粘岩，底部常见粘土岩、灰岩、白云岩等小砾石。厚约0.25m 下伏地层高台组厚层块状白云岩 ㈡矿体产出特征 铝土矿产于九架炉组铝铁岩系上部的铝矿系中、下部，呈似透镜体产出。矿体长1200m，宽150400m，矿体厚0.829.97m，平均厚3.59m，矿体倾角1844 o，铝硅比3.818.5，平均8.3。矿体内有5个无矿天窗。矿石分低铁铝土矿和高铁铝土矿两类，低铁铝土矿A12O3平均为71.02、SiO2为7.87、铝硅比9；高铁铝土矿A12O3平均为60.41、SiO2为8.9、Fe2O3为7.15、铝硅比6.7。 矿体内部结构较为复杂，当高台组白云岩为岩突起时，易形成无矿天窗，夹石易出现于边缘部位。 ㈢矿床开采技术条件及水文地质条件 1、水文地质条件 矿区内地势整体中间低，两边高，一般海拔13371490m，矿区中部当地最低侵蚀基准面标高1337m，白泥坝河由北向南流入地下河，其两侧有数条冲沟汇入白泥坝河。 含水层有高台组白云岩裂隙含水层、摆佐灰岩、栖霞灰岩、茅口灰岩层压水等。矿区内水文地质条件较复杂，深部开采宜预防突水事故。 综上所述，矿山水文地质条件属于复杂类型。 2、工程地质条件 矿工内矿层走向NE2032 o，倾向南东东，倾角2040 o，矿体为似透镜状，厚度较薄，属缓一中等倾斜矿体，矿体埋深80180m，最大垂深220m，部分矿体出露于当地侵蚀基准面以上，开采时应以坑采为主，露天开采为铺。 铝土矿直接顶底板为铝土矿、铝土页岩、铁质页岩、杂色粘土岩等，机械强度差，稳固性差，易造成冒顶事故，开采时应注意加强顶板管理。 综上所述，矿山工程地质条件属于中等复杂类型。 3、环境地质条件 清镇市铝矿厂矿山矿区地表多为荒坡，未见民房及重要建筑物，在自然条件下，基本没有崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等不良地质环境条件存在。但矿区采矿时间长久，地表及浅部老硐较多，随着地下开采空间的形成并不断扩大，地表开裂及小范围塌陷可能会出现，矿山井下开采时要预留足够的保安矿柱、严格控制单个采空区面积，加强采空区顶板管理工作。采矿废渣要定点排放，预防水土流失及环境污染。采区局部有小型岩溶存在，要预防产生小范围塌陷的可能。 综上所述，矿山环境地质条件属于中等类型。 矿山开采 矿山境界及储量 1、矿山境界（范围） 矿区范围拐点坐标表 拐点号 X Y 1 2944826 35639930 2 2944960 35639520 3 2945320 35639630 4 2945082 35640091 矿区面积0.1593平方公里，开采标高为1460m1300m。 2、储量 根据矿山面积、矿层厚度、倾角、比重，考虑近期开采消耗储量，截止目前本矿山铝土矿保有储量为32.29万吨。 矿山生产能力及服务年限 1、矿山工作制度 矿山设计按年工作晶300d计算，每天二班作业，每班8h，每天净运输时间为1214h。 2、设计生产能力及服务年限 （1）生产能力 根据采矿许可证，矿山生产能力为2万t/a。 （2）设计利用储量 矿山保有资源量（333）为32.29万吨。 设计利用储量（333）32.29万吨 （3）可采储量 可采储量（设计利用储量-永久矿柱损失）回采率 经计算，本矿井永久性矿石柱损失4.84万t，回采率取80，可采储量为21.96万t。 （4）服务年限 T矿井可采储量/[矿井年产量（1-贫化率）] 21.96/[2（1-10）] 12.2≈12（年）。 根据计算结果，矿井服务年限12年。 地下开采部分 （一）开采范围、保有储量、开采规模和服务年限 1、开采范围 矿山采矿证采标高为41601300m，本次设计中露天开采14461374m之间矿体，为保障矿山开采安全，在地采与露采之间留20m左右的隔离矿柱。根据矿山实际开采过程中地下开采矿体的赋存情况，该部分矿体主要分别于1358m1300m，所以本次开采设计确定地下开采矿体的范围为1358m1300m。 2、保有储量 整个矿山，根据矿山面积、矿层厚度、倾角、比重，考虑近期开采消耗储量，截止目前本矿山铝土矿保有储量为32.29万吨。地采部分（不含露采与地采间隔矿柱），根据地采所占面积，比例算出。地采部分的储量约为16.15万吨。 开采规模 矿山整体规模为2万吨/年，前文中已叙述，设计露采规模为1万吨/年，所以设计地采规模为1万吨/年。 服务年限 地下开采，由于地采和露采间隔矿柱已去除，所以永久矿柱按10计算，回采率取0.8 可采储量（设计利用储量-永久矿柱损失）回采率 （16.15-1.61）0.811.63万吨 服务年限可采储量/[年产量（1-贫化率）] 11.63/[（1-10）]12.9≈13年。 综上所述，根据储量和经济效益得实际情况，矿山地下生产能力确定为1万吨/年，有效服务年限为13年。 （二）矿井开拓及采掘巷道布置方式 根据矿区地形地质条件、开拓现状和矿层赋存情况。考虑采用主平硐暗斜井开拓方式，风井为平硐。 从较低部开掘主平硐，到位后掘进暗斜井与各个中段平巷相连，矿体侧端由回风上山，回风上山通过总回风巷、回风斜井与风井连通，完成矿井的开拓任务。 矿山主平硐们于矿区东南部洼地缓坡1356m水平标高，坡高3‰，方位角270 o；暗斜井起坡点位于矿区中部1328m水平标高，矿体底板内，坡度33 o，方位角112 o；风井位于矿区中南部1390m水平标高，坡度3‰，方位角50 o。 矿山设计采用房柱式采矿法进行采矿，中段高度取2025m，则矿房工作面斜长为4050m，以一阶段一个工作面同时生产，达到年产1万吨规模。 （三）井筒装备与布置 1、主平硐主要用于运矿石、进风、排水、铺设管线、提升，主平硐20米采用砌碹，井口标高为1356m。 2、风井主要用于排风和进出人员，井口20米采用砌碹，井口标高为1390m。 井筒名称 井口坐标 井 口 标 高 方位角（度） 倾角（度） 井筒长度 X Y 主井 2944845.95 35639921.40 1356.6 270 3‰ 350 风井 2994917.59 35639779.92 1391.5 50 3‰ 350 （四）采矿方法 铝圭矿直接顶底板为铝土矿、铝土页岩、铁质页岩、杂色粘土岩等，机械强度差，稳固性差，易造成冒顶事故，开采时应注意加强顶板管理。工程地质条件属中等复杂类型。 根据上述条件，经可用采矿方法的比较，选择采用浅孔落矿房柱式采矿法采矿。 主平硐断面、暗斜井断面及支护图说明书 序号 名称 规格及型号 序号 名称 规格及型号 1 断面积 7.8m2 5 砂 f10-12φ7mm 2 水泥 C25硅酸盐水泥 6 水灰比 0.400.50 3 砌碹厚度 250mm 7 砼配合比 水泥沙14 4 水沟 300300mm 中段井巷断面及支护说明书 序号 名称 规格及型号 序号 名称 规格及型号 1 断面积 7.0m2 5 砂 f10-12φ7mm 2 水泥 C25硅酸盐水泥 6 水灰比 0.400.50 3 砌碹厚度 100mm 7 砼配合比 水泥沙14 4 水沟 300300mm 1、采场布置及构成要素 依据矿体平缓产状和矿岩和稳固程度，中段运输平巷沿矿体走向布置，中段高度取2025m，中段斜长为4050m；中段运输平巷内沿走向布置矿块。矿房长轴垂直走向布置，矿房长度即为中段间隔斜长，矿房跨取15m，矿柱的边长或直径取35m，间距取1020m；34个矿房间留连续条带状矿柱，矿柱宽度一般取46m，开采深度加大取大值。 2、采准切割工作布置 采准工作包括掘进中段运输平巷、电耙绞车硐室、放矿溜井、人行通风道、切害巷。 中段运巷布置在矿体靠近底板处；由其一侧向每个矿房的中心线位置掘进放矿溜井；对应放矿溜井在矿房下部矿柱内开掘电耙绞车硐室；沿矿房中心线并紧贴底板掘进行人通风道，回采时就以此作为自由面；行人通风道未端用联络平巷连通，联络平巷又作为回风平巷使用，当矿体厚度较大时开向靠近顶板，与行人通风道之宰采用短天井连接；在矿房下部边界处掘进切割平巷，作为矿房下部起采自由面及相邻矿房间的通道。 3、回采工作 （1）回采方式及顺序 矿房的回采方式，随矿体的厚度不同而不同。矿体厚度小于2.53m时，整层回采，一次采完全厚；厚度大于2.53m时以2.5高为一分层，分层回采。 拉底从切割巷与行人通风道交口处开始，从切割巷沿垂直矿房长轴方向推进。拉底层高度取2.53m。拉底工作面布成直线型或阶梯型，孔深2.43m。随拉底工作面向前摔倒进，按规定尺寸和间距切出矿房两侧的规则矿柱。整个矿房底面应一次拉完。 挑顶是在拉底工作全部完成后开始，其顺序也从切割巷沿垂直矿房长轴方向推进。矿体厚度在5m以内，采用YSP45型凿岩机向上一次挑完，孔深2m左右做到不损顶板；当矿体厚度为510m时改用向上梯段工作面分层挑顶，每分层2.5m，工人须站在留矿堆上作业。 （2）回采工艺 凿岩用YSP45