达茂东源铁矿年产170万吨毕业设计说明书 矿物资源设计

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书题目达茂东源铁矿年产170万吨初步设计学生姓名张丽学号200540603138专业矿物资源工程班级矿物资源工程05级（1）班指导教师郝全明教授摘要本设计是达茂东源铁矿露天开采的工艺与开拓设计。年产量170万吨,最低标高1470米，台阶高度10米。设计包括露天矿合理帮坡角确定，采用境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则圈定露天开采境界，并进行可采储量及平均剥采比的计算，用矿山延深速度验证生产能力。编制露天矿采掘进度计划时，用平均剥采比乘以系数的方法初定生产剥采比，电铲效率根据类似矿山确定。本矿采用汽车螺旋坑线开拓。工艺部分包括穿孔设备选型及其数量的计算、电铲设备的选型及其数量的计算、汽车数量的计算及选型、推土机选型及数量计算、辅助设备的选型及数量的计算等。爆破方法的选择及药量计算，运输调车方式的选择，排土方法的选择及排土计算。关键词露天开采开拓工艺采掘进度计划ABSTRACTTHISOPENPITEXPLOITATIONANDDEVELOPMENTDESIGNISAPPLIEDTODAMAODONGYUANIRONMINE,WITHANANNUALOUTPUTOFAPPROXIMATELY17MILLIONTONS,THELOWESTLEVELOFMININGIS1470METERS,THEHIGHTOFSTEPIS10METERSOPENPITBOUNDARYISCONTOUREDWITHTHEAPPLICATIONOFTHERULEOFBOUNDARYSTRIPPINGRATIOLESSTHANOREQUALTOECONOMICSTRIPPINGRATIOANDMAKEACALCULATIONOFPROVEDRESERVESANDAVERAGESTRIPPINGRATIOTHROUGHPUTISVERIFIEDBYEXTENSIONRATEOFTHEMINEWHENWORKINGOUTTHEOPENPITEXCAVATIONPROGRESSSCHEDULE,PRODUCTIONSTRIPPINGRATIOISINITIALLYDECIDEDBYTHEAPPROACHOFAVERAGESTRIPPINGRATIOMULTIPLIEDBYCOEFFICIENTWHILEEFFICIENCYOFELECTRICSHOVELSELECTEDONTHEBASISOFSIMILARMINESTHEMINEISEXPLOITEDBYVEHICLESALONGTHESLOPEOFTHESPIRALPITLINETECHNIQUESINCLUDETHESELECTIONANDCALCULATIONOFDRILLINGEQUIPMENTS,ELECTRICSHOVELS,VEHICLES,BULLDOZERASWELLASASSISTANTAUXILIARYEQUIPMENTSBLASTINGMETHODISTHESELECTIONOFDOSAGEANDCALCULATIONSHUNTINGMETHODISTHESELECTIONASWELLASTHESELECTIONOFDUMPINGANDDUMPINGCALCULATIONKEYWORDSOPENPITMININGDEVELOPMENTTECHNOLOGYEXCAVATIONPROGRESSSCHEDULE目录摘要IABSTRACTII第一章矿区概况111矿区地理交通位置112矿区水文、地文1第二章矿床地质特征221区域地质特征2211地层2212构造2213火成岩222矿体赋存条件2221矿体规模、形态、产状2222矿石结构构造323矿体地质特征3221矿体分布特征324矿石类型、品位及有用成分425矿岩物理力学性质526矿床水文地质条件5第三章露天矿合理帮坡角确定631概述632影响边坡稳定性的因素633矿区工程地质特征634矿岩物理力学性质735合理帮坡角确定7第四章露天开采境界841露天开采境界确定的因素及原则8411影响露天开采境界的主要因素8412露天开采境界设计的主要原则8413露天开采境界剥采比的确定的原则和方法942确定露天矿最小底宽943确定露天矿开采深度10431在各地质横剖面图上初步确定露天开采深度10432露天矿底部标高的调整1144露天开采境界的参数12441露天矿底部周界12442采场的最终要素12443境界内的矿岩量及开采年限13第五章矿田开拓1651开拓方式选择16511开拓方法选择的原则1652开拓系统方案比较与确定17521技术方案比较1753汽车运输开拓方式的选择17531汽车开拓方式方案比较17532移动坑线开拓1854确定开拓坑道及开段沟的规格、计算掘进速度19541各沟道的规格19542新水平准备时间20543计算最大可能的矿山工程延深速度22第六章开采参数与开采程序2361选择开采方法、确定开采参数23611阶段高度及工作阶段坡面角23612最小工作平台宽度23613挖掘机工作线长度2462矿山开采发展程序24第七章露天矿生产能力2571露天矿工作制度及主要机械设备的工作制度2572矿山工程延深速度2573验证露天矿生产能力2574均衡生产剥采比的确定25741均衡生产剥采比的原则25742均衡生产剥采比的确定2675采掘进度计划的编制26751编制采掘进度计划的依据资料26752采掘进度计划26753矿山工作计划27第八章穿孔爆破2881概述2882穿孔工作28821穿孔设备的选择28822设备生产能力的确定29823设备数量的计算2983二次破碎方法和所需的设备数量2984爆破工作30841爆破方法的选择30842爆破方法及爆破器材30第九章采装工作3491采装设备的选型3492电铲的生产能力及数量的计算3493采装工作面参数及工作平盘的配线方式35931工作面参数35932平盘配线方式36第十章露天矿运输37101运输线路的技术条件37102运输线路布置方式37103运输设备选型及有关计算37第十一章排土工作42111选择排土场的基本要求42112排土场位置的选择及排土容积的计算421121排土场位置的选择421122排土场的容积42113排土方法的选择及堆置要素的确定431131选择排土方法431132确定排土场参数43114推土机的能力、数量和选型441141推土机选型441142推土机生产能力的计算441143推土机数量45第十二章企业总平面布置46121总平面布置原则46122库区规划46123生产区内部的平面布置46124厂区的道路及运输46125总平面布置47第十三章露天矿主要技术经济指标48参考文献49附录50致谢60第一章矿区概况11矿区地理交通位置内蒙古达茂旗东源铁矿位于内蒙古背斜北缘，区域内出露的主要地层为太古界五台群一套古地槽相沉积中浅区域变质岩和第三系、第四系地层；区域内构造活动较为发育；岩浆岩大多呈脉状产出，规模很小，多侵入于五台群地层中。三合明东部铁矿区位于达茂旗东南60公里，行政区划属达茂旗希拉穆仁镇管辖，地理坐标为东经11100301110300北纬412030412200矿区内有呼百线公路穿过，距达茂旗政府所在地百灵庙镇700KM，矿区南西距石宝乡3公里，百灵庙武川的柏油公路从矿区南侧4公里处通过，区内有简易公路可通行汽车，交通方便。12矿区水文、地文工作区位于内蒙古高原的南缘，海拔16451665米，属丘低山陵区，相对高差20米，区内水系不发育，多为干谷，第四系覆盖广泛，基岩露头较差。植被不发育，覆盖厚。本区为典型的大陆性气候，春季多风，夏季炎热，冬季严寒，年最高温度35C，最低温度零下345C，年平均气温0C；每年七、八月为雨季，且多为暴雨，平均降水量为2566MM，年均蒸发量2100MM，无霜期为106天，冰冻期由10月至翌年4月，最大冻土层厚度239米，冬春季节多见西北风，平均风速15M/S，最大风速可达26M/S。本区为地震多发区，根据GB183062001图中国地震动峰值加速度区划图得知，该地区动峰值加速度为02，对照烈度为8度以上设防区。区内居民为蒙汗杂居，以汉族为主。区内现有水源很少，沟谷中有间歇性流水，水位随雨季升降。本区为牧区，以牧业为主，人口稀少，经济不发达，附近的三合明铁矿是最大的工业基地，近年来随着钢铁工业的发展，对铁精粉的需求量剧增，故新建了许多小型铁矿厂，电力条件比较便利。矿区已有高压输电线路，为矿山建设提供了方便。第二章矿床地质特征21区域地质特征内蒙古达茂旗东源铁矿位于内蒙古背斜北缘，区域内出露的主要地层为太古界五台群一套古地槽相沉积中浅区域变质岩和第三系、第四系地层；区域内构造活动较为发育；岩浆岩大多呈脉状产出，规模很小，多侵入于五台群地层中。211地层地层区划为华北地层区阴山地层分区大青山小区，出露地层由新至老有第四系（QHALPL）冲洪积，残破积砂砾层，第三系上新统（N2）砖红色泥岩加泥灰岩、玄武岩。白垩系下统（K1H）后白银不浪沟砂砾岩，页岩含煤；侏罗系中上统（J23D）大青山组杂色含砾砂岩，砂岩，粉砂岩夹页岩及泥灰岩透镜体；元古界白云鄂博群（PT2BY）结晶灰岩夹石英岩及变质含砾砂岩；上太古界色尔腾山群（AR3S）角闪岩夹石英岩及透闪岩，磁铁石英岩，片岩，斜长角闪岩。212构造内蒙古达茂旗东源铁矿区位于内蒙古背斜北缘，区内地层由于受基地褶皱及构造运动的影响，褶皱和断裂活动较为发育。东源矿区断裂活动比较剧烈，较大的断层有二条，分布于东源矿区之南北两侧，断层均具逆掩性质。此外，还有矿区西侧的断层和两条规模较小的层间逆断层等。213火成岩矿区内火成岩主要有闪长岩、闪长玢岩、辉长岩，云斜煌斑岩。闪斜煌斑岩、正长斑岩等。这些火成岩都侵入五台群地层中，呈脉状产出，规模很小，对矿体一般影响不大。22矿体赋存条件221矿体规模、形态、产状内蒙古达茂旗东源铁矿产于五台群下列三个岩层中下角闪岩段上部（磁铁透闪片岩，透闪片岩及黑云透闪片岩）；下磁铁石英岩段（磁铁透闪片岩及石英岩）；片岩段第一、二、三岩层（石榴透闪片岩及磁铁透闪片岩）。三合明东部矿区铁矿的成因类型为沉积变质铁矿之变质铁硅建造铁矿，赋存于上太古界色尔腾山群第三岩段（AR3S3）磁铁透闪片岩中，矿体走向近南北向。顶底板围岩为石英透闪片岩，而含矿层位及矿体中的夹层为含磁铁透闪石英岩，个别地段夹斜长角闪岩薄层，并含有少量石榴石。矿体地表平均水平厚度122米，矿体延深20200米之间有膨大缩小现象，200米以下矿体有膨大现象。矿体走向北东20,向南东倾斜，倾角7680,局部有直角和倒立现象。矿体呈似层状产出。222矿石结构构造褶皱构造矿区内地质构造简单，总体为陡立的单斜，地层走向10度，倾向东倾角85度左右，因多次构造运动的影响，岩层沿走向有所扭曲，与三合明中部露头构成一个宽阔的正常背斜，本区为背斜之东翼。断裂构造三合明勘探报告中的F12，F16逆断层延伸至矿区中，矿区北侧的逆断层（F16）出露长380米，向东被第四系覆盖，倾向北，倾角84度，由于这两条断层的影响，地层有地垒式构造及层间破碎。矿石呈花岗变晶结构，条带状构造及星散状构造。23矿体地质特征221矿体分布特征三合明东部矿区铁矿由两个主矿体构成。编号为号矿体和号矿体。另有五个小矿体，编号分别为1、2、1、2、3，现对两个主要矿体作如下叙述1号矿体分布在矿区东侧，地形平缓，地表标高最高1618米，最低标高1228米，矿体南端在7线南被第四系残坡积层覆盖。覆盖层厚近10米。在8勘探线之北矿体尖灭在地层中。矿区内控制长度为495米，矿体形态为层状、似层状，走向为180度，倾向90度，总体倾角为80度，个别处达83度。矿体全铁最高品位为4340，最低品位为2320，平均品位3290，品位变化系数1318属变化均匀型。矿体最大真厚度为8395米，最小真厚度为2925米，平均真厚度4449米，厚度变化系数5058属简单型。矿体磁性铁品位最高3085，最低195，平均1449，品位变化系数4715为均匀型。2号矿体号矿体位于矿区西侧，因正在挖掘矿石，故地表较平缓，在地表与矿体相距60100米。矿体总体呈层状至似层状，在南端7线处变的宽大，在第7勘探线南被第四系残坡积层覆盖。覆盖层厚10米。矿体控制长度475米，走向为南北向，向东倾斜，倾角80度85度。矿体控制深度最高在4线处为1631米，最低在0号勘探线1215米高度处。矿体全铁最高品位4150，最低为2030，平均品位3286，品位变化系数989属均匀型。磁性铁最高品位2765，最低055，平均1322，品位变化系数3262属均匀型。号矿体最大真厚度为9941米，最小真厚度为1680米，平均厚度4521米，厚度变化系数为5332属中等变化厚度。、号矿体从地表到地下深处品位变化不大，属中低品位的弱磁性磁铁矿矿石。24矿石类型、品位及有用成分矿石类型主要是石英型磁铁矿石和闪石型磁铁矿石。根据物相分析和镜下鉴定，金属矿物主要为磁铁矿，呈灰白微带棕色，他形粒状，呈集合体或分散状嵌布在脉石中，部分磁铁矿中包裹有黄铁矿。磁铁矿粒度在025001MM间。黄铁矿呈淡白黄色，他形粒状，均质，与磁铁矿连生或呈包裹体嵌于磁铁矿中，粒度在02002MM，呈分散状嵌布在脉石中。磁铁矿含量为520，黄铁矿含量23，偶见黄铜矿，粒度在015001MM，零星分布在脉石中，含量小于01。脉石矿物主要有石英、透闪石、黑云母。矿石中的有用组分除铁以外，还尚未发现可供综合利用的其他有用矿物元素。矿石的品味（TFE）含量一般在25093003之间，最高达3807，磁性铁（MFE）含量一般在616之间，最高达2447，平均为907，含铁矿物主要为磁铁矿，其次为少量的假象赤铁矿、褐铁矿。全铁和磁铁的差值很大；一般在1608以上，最高达2369。矿石中主要有益元素（FE）分布较均匀，矿区全铁平均品位3288，磁性铁平均品位1386。25矿岩物理力学性质鉴于地质资料储量计算（体重）已经采用三合明铁矿西部异常区工程地质资料，所以本次方案设计在本区没有工程地质资料的情况下采用三合明西部区工程地质资料，具体为矿石硬度系数F817岩石硬度系数F410矿石体重340T/M3岩石体重26T/M3矿石松散系数16岩石松散系数15526矿床水文地质条件东源矿区含水层主要为第四系潜水含水层，第三系砂岩潜水含水层及基岩风化裂隙潜水含水层等。第四系潜水含水层含水层呈多层结构，下部为砂砾石层，是主要含水带。中部为中细砂夹砂质粘土，并构成局部粘土透镜体。顶部主要是细砂岩。含水带厚度2763505米，水位埋深203704米。自北西至南东水位由深变浅，涌水量00080038L/S。第三系砂砾岩潜水含水层含水层主要由砾岩泥质砂岩及粘土岩组成。厚度545515643米。水位埋深239米，涌水量0038L/S。基岩风化裂隙潜水含水层本区基岩风化裂隙发育，经地下水作用，裂隙面褐铁矿化较强，局部裂隙充填有碳酸盐及泥类物质。含水层平均厚度11951419米。水位埋深4813919米，涌水量0079045L/S。第三章露天矿合理帮坡角确定31概述露天矿最终帮坡角是采场最下一个阶段的坡底线和最上一个阶段的坡顶线构成的假想平面与水平面的夹角。达茂矿区地质构造比较复杂，位于内蒙古背斜北缘，褶皱和断裂活动较发育。较大的断层有二条，分布于达茂矿区的南北两侧，断层均具有逆掩性质。矿石呈花岗变晶结构，条带状构造及星散状构造。含铁矿物主要为磁铁矿，其次为少量的假象赤铁矿和褐铁矿。矿体走向北东20,向南东倾斜，倾角7680,局部有直角和倒立现象，矿体呈似层状产出。矿石中有害杂质S、P含量较低，矿区含水层主要为第四系潜水含水层，第三系砂岩潜水含水层及基岩风化裂隙潜水含水层等，水系不发育。32影响边坡稳定性的因素内蒙古影响露天矿边坡稳定性的因素很多，估计各种因素的影响程度都是一个复杂的过程。这些影响因素如下矿石矿物组成的影响，包括矿石的坚硬程度和构造；岩体结构面，结构体及岩体结构的影响；水的影响，露天矿滑坡，大量发生在雨后，雨季和解冻时期，因此水是边坡稳定性的极为有害的因素；结构应力的影响，其包括自重应力，残余应力，水应力，震动应力，温差应力等；其他影响因素，包括露天矿服务年限和边坡形状等。33矿区工程地质特征内蒙古达茂旗东源铁矿产于五台群下列三个岩层中下角闪岩段上部（磁铁透闪片岩、透闪片岩及黑云透闪片岩）；下磁铁石英岩段（磁铁透闪片岩及石英岩）；片岩段第一、二、三岩层（石榴透闪片岩及磁铁透闪片岩）。34矿岩物理力学性质根据地质资料矿区工程地质条件与达茂旗三合明铁矿西部区相类似，具体特征参照三合明铁矿西部区工程地质特征。鉴于地质资料储量计算（体重）已经采用三合明铁矿西部异常区工程地质资料，所以本次方案设计在本区没有工程地质资料的情况下采用三合明西部区工程地质资料，具体为矿石硬度系数F817岩石硬度系数F410矿石体重340T/M3岩石体重26T/M3矿石松散系数16岩石松散系数15535合理帮坡角确定随着采场开采深度的增加和边坡角的减缓，剥岩量将急剧增加，从经济效果看，边坡角应尽可能加大。然而，陡边坡虽然可以带来较好的经济效益，但往往会导致严重的滑坡事故，乃至破坏生产。从安全角度来考虑，应尽可能减缓边坡角。因此，综合考虑经济与安全因素，是合理选取边坡角的基本原则。选择最终边坡角时，应该充分考虑组成边坡的岩石物理力学性质、地质构造和水文地质等因素。用类比法来选取露天采场的最终边坡角，查采矿手册3表123，确定上盘总体边坡角为45，下盘总体边坡角为45。第四章露天开采境界41露天开采境界确定的因素及原则411影响露天开采境界的主要因素（1）自然因素包括矿床赋存条件，如矿体形态、大小、厚度、倾角等，矿石种类及品位，矿石和围岩性质、地形、矿区附近的河流、工程和水文地质等。（2）技术组织因素包括露天开采技术水平、装备水平、矿山附近的铁路、主要建筑物和构筑物。（3）经济因素包括基建投资、基建时间和达产时间、矿石的开采成本和销售价格，开采过程矿石的贫化和损失，以及国民经济发展需要等。412露天开采境界设计的主要原则（1）圈定的露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比；（2）要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采境界内，发挥露天开采的优越性；（3）所圈定的露天采矿场的帮坡角应等于露天边坡稳定容许的角度，以保证露天采矿场的安全生产；（4）用经济合理剥采比圈定的露天开采范围很大，服务年限太长时，应按矿山一般服务年限确定初期露天开采的深度；（5）下列情况，可适当扩大露天开采境界按境界剥采比不大于经济合理剥采比圈定露天开采境界后，境界外余下的工业矿量不多，经济上不宜再用地下开采；矿石和围岩稳固性差，水温地质条件复杂，水量大，矿石和围岩有自燃危险等，在安全上和技术上不适于用地下开采；（6）下列情况，可适当缩小露天开采境界开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物、河流、和铁路干线等需要保护，或难于迁移至露天采场范围以外；排土场占用大量农田，征地困难；由于地形条件（如采场最终边帮上有较高的山头），造成基建剥离量大和初期生产剥采比大；为了避开严重影响边坡稳定的不稳定岩层；（7）当矿体极不规则，沿倾向厚度变化大，矿体上部覆盖层较厚或地形复杂（如境界内有孤立山头等）时，用境界剥采比不大于经济合理剥采比初步确定境界后，再用平均剥采比进行校核；（8）如果基建剥离量大，初期生产剥采比大，则需要进行综合技术经济比较，以确定用露天或地下开采；（9）对于特厚的剥采比很小的矿床，有时要根据勘探程度及服务年限确定露天开采境界，而不应按境界剥采比确定开采境界。如硅石、白云石、石灰石、及特厚巨大的铁矿床，主要是根据服务年限和勘探程度确定合理的开采深度。413露天开采境界剥采比的确定的原则和方法根据设计提供的地质资料知达茂铁矿地质构造较为复杂，为了使露天开采的总体经济效果最佳，在确定开采境界时，尽量控制境界剥采比不大于经济合理剥采比，这是当前普遍使用的原则，其第一层含义是使紧邻露天开采境界的那层矿岩的开采成本不大于地下开采的成本，其另一层含义是为了确保整个矿床的开采经济效益最优。根据设计资料提供的信息，设计采用境界剥采比小于或等于经济合理剥采比的方法圈定露天开采境界，经济合理剥采比经测算为3/。42确定露天矿最小底宽露天矿最小底宽应满足采装运输设备的要求，保证矿山工程正常发展。根据地形条件，达茂铁矿明显适宜于公路汽车开拓运输。设计达茂东源铁矿年生产能力为170万吨，属于中型矿山。参考设计设计资料露天矿设备选型配套计算，查表411选自卸汽车型号为BZKD20，载重20吨，WK16M3单斗挖掘机装载，在掘沟工作面采用回转式调车。BMIN2RMIN05TE（41）式中RMIN汽车最小回转半径，85M；T汽车的宽度，29M；E安全距离，05M；经计算最小底部宽度为209米，根据达茂铁矿的实际赋存条件，及尽可能多的采矿原则，确定最小底宽为25米。图41掘沟工作面布置图按下列因素确定露天矿底的位置（1）使境界内的可采矿量最大而剥岩量最小；（2）使可采矿量最可靠，通常露天矿底宜置于矿体中间，以避免地质作图误差所造成的影响。（3）根据矿石品位分布，使采出的矿石质量最高；（4）根据岩石的物理力学性质调整露天矿底部位置，使边坡稳固且穿爆方便。43确定露天矿开采深度431在各地质横剖面图上初步确定露天开采深度根据境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则以及各种地质限制条件确定开采深度。8号勘探线，最低标高选取为1530，确定开采深度为118米；4号勘探线，最低标高选取为1470，确定开采深度为176米；0号勘探线，最低标高选取为1470，确定开采深度为187米；3号勘探线，最低标高选取为1470，确定开采深度为163米；7号勘探线，最低标高选取为1470，确定开采深度为219米；在各地质剖面图上绘制的开采深度和境界剥采比的关系曲线图如下图42各勘探线开采深度和境界剥采比的关系曲线图432露天矿底部标高的调整由于各地质勘探线上矿体的形态、厚度不均，导致确定的理论开采深度不一致，因而有必要对深度进行调整，使底部平面处于同一水平面上，这样有利生产活动的正常开展。将各剖面图上确定的开采深度投影到地质纵投影图上，连接各点，可得到一条不规则的折线。为了便于开采和布置运输线路，露天矿底平面宜调整至同一标高，调整的原则是使调整后少采出的矿石量与多采出的矿石量基本平衡，并保证剥采比尽可能小。经调整后，4，0，3，7号勘探线处的理论最低标高为1470米，最终开采深度为180米；8号勘探线处的理论最低标高为1530米，最终开采深度为120米。在各剖面图的该水平上调整分析最小底宽的位置，使其在所划定的境界内含有矿量最大。各勘探线开采深度的调整如下图图43各勘探线开采深度调整曲线图44露天开采境界的参数441露天矿底部周界根据上面确定的露天矿底平面标高，在各地质剖面图上确定露天开采境界，并将各地质剖面图的底部周界位置反映在矿山现状图上，用光滑的曲线连接各点，可得到露天矿底部周界。442采场的最终要素根据本矿山的规模和地质条件，确定采矿场的构成要素见表41表表41采场最终要素指标名称单位指标备注开采最高台阶标高M1650封闭圈标高M1640露天底标高M1470地表最大尺寸（长宽）M75693985底部最大尺寸（长宽）M35625上盘度4315下盘度45004672北端帮上部4597北端帮下部北端帮度3955北端帮总体最终边帮角南端帮度43境界内矿石量万M505境界内岩土量万M1284境界内矿岩土合计万M1789平均剥采比M/M254符合规定的与设计角相差12度的要求。443境界内的矿岩量及开采年限由于本矿中有多个小矿体，对矿体的储量计算有很大影响，但是在地质剖面图上很多小矿体均未表现出来，所以本矿直接先作出露天矿终了平面图，然后在各水平分层图上计算出矿岩量境界内各水平的矿岩量如表42。表42境界内各水平矿岩量单位（万M）水平号矿体号矿体矿石岩石矿岩总量1470521668621301480682391871781490107381451793241500133571901953851510192792712795501520205852903075971530234154388455843154026418142551493915502212254466861132156023023946976412331570232247479968144715802322624941059155315902332624951287178216002182394571438189516101421242661906217216202339621591165316300000169419571640000000123123总量50512841789由上表可知境界内的矿石量5053401717万吨开采年限的计算平均生产剥采比NP境界内岩石量/境界内矿石量1284/505254M3/M3均衡生产剥采比NSNP2541333M3/M3系数取13本矿山的开采年限为T1PAK式中P露天矿境界内矿石的可采矿量，505万M；A露天矿矿石年生产能力，50万M/年；富裕系数，取111K经计算T505/5011918取整后为10年根据设计给定的矿石生产能力可知矿岩的生产能力（43）1KSAN式中矿岩年生产能力，万M/年；A矿石生产能力，50万M/年；K生产剥采比，M/M；SN经计算矿岩年生产能力为A50（133）215万M/年。第五章矿田开拓51开拓方式选择矿床开拓是露天矿设计中带有全局性的一个重要问题，对矿山建设和生产具有重大影响。一方面受露天开采境界的影响，另一方面还影响基建工程量、基建投资和基建时间，影响矿山的生产能力、矿石损失和贫化、生产的可靠性和均衡性以及生产成本等。开拓系统一旦形成，则不易改变。否则会严重影响生产，还会造成经济上的重大损失。因此，正确选定开拓方法是一项深入细致的工作。确定矿床开拓方法，必须依据矿床赋存的地形地质条件，综合考虑各方面的因素，经全面分析比较后方能选定合理的开拓方案。511开拓方法选择的原则（1）矿山建设速度必须满足国家的要求，保证投产早，达产快；（2）生产工艺简单可靠，设备选择应因地制宜，中小型矿山尽量采用本地区能制造的设备；（3）工程量少，施工方便；（4）不占良田，少占耕地，并有利于改地造田；（5）基建投资少，特别是初期投资少；（6）生产经营费用低。影响开拓方法选择的因素很多，主要的有自然地质条件，即地形、矿床地质、水文地质、工程地质及气候条件等；生产技术条件，即矿山规模、矿区开采程序、露天采场尺寸、高差等；经济因素，即矿山建设投资、矿石成本及劳动生产率等；内蒙古达茂旗东源铁矿地表地形较平坦，根据地形条件，初步选取的的开拓方式有（1）公路运输开拓（2）铁路运输开拓（3）公路铁路联合开拓系统；52开拓系统方案比较与确定521技术方案比较对于方案（1），公路运输开拓系统适用各种地形条件的山坡露天矿和矿坑呈各种不规则形状、尺寸的凹陷露天矿；汽车机动灵活，转弯半径小，爬坡能力大；线路工程量小，基建时间短，基建投资少；便于采用分期、分区开采；有利于采用移动坑线开拓和分散的排土场掘沟方法，较铁路运输掘沟方法简单，掘沟速度及延深速度快。对于方案（2），铁路开拓的运营费用低，铁路运输吨一公里费用约为汽车运输的1/41/3；运输能力大；运输设备坚固耐用；运输工作可靠，受气候条件影响较小。但开拓坑线受铁路的平面曲线半径大和纵向坡度小的影响，开拓坑线展线长度大，使露天采矿场的附加剥岩量增加，基建工程量大，基建时间长；在日常生产中的线路移设和维修工作量大；开拓系统和工作组织复杂；新水平开拓延深工程缓慢。对于方案（3），公路铁路联合开拓适用于走向长、宽度和垂深均较大的大中型露天矿。其浅部用铁路运输，深部用公路运输；上部露天地形复杂，比高较大，中部露天采场较宽广，地形容许布置准轨铁路线，深部露天矿采场尺寸较窄小且高差大的露天矿。其上部及深部用公路运输，中部用铁路运输；地表地形平缓、平面尺寸很大的大型深凹露天矿，如山坡部分比高在200M以内，可优先考虑用外部堑沟的公路铁路联合运输；充分发挥公路运输和铁路运输各自的优点，如汽车公路爬坡能力大，机动灵活，铁路运量大等；除小型矿山直接转载外，多数矿上一般均设置转载站（或转载矿仓）。达茂铁矿的区内气候为典型的大陆性特性，多风少雨，故在该矿山采用公路运输开拓，受气候条件影响小。由于矿区内采场尺寸小，铁路运输难以布线，采场开采深度小，采用公路铁路联合开拓不能发挥其优越性，而且该开拓方式也不满足基建投资少的原则，综合考虑，确定该矿山采用公路运输开拓方案。53汽车运输开拓方式的选择531汽车开拓方式方案比较汽车运输开拓，坑线的主要布线形式有直进式，回返坑线和螺旋坑线。直进式和回返开拓坑线一般多布置在采矿场最终边帮得底帮上，使采剥工作线能较快推进到块体，以减少基建剥岩量和基建投资，缩短基建时间。坑线设置在顶帮时，必须剥离大量的上盘岩石才能达到矿体，使基建时间和基建投资增加。因此，只在特殊情况下，如底帮岩石不够稳固，或为了减少开采矿岩接触带的矿石损失贫化时，才能将开拓坑线设在最终边帮的顶帮。直进开拓坑线展线最短，建立的运输线路条件好；回返开拓坑线因需设置回头曲线，汽车通过该路段要降低运行速度，影响汽车运输效率。设置回头曲线需增加该区段平台的宽度，致使设置开拓坑线一侧的最终边坡角减缓而增加露天矿的附加剥岩量。因此，只要条件允许，尽量采用直进坑线与回返坑线联合布线，以减少线路的回头曲线数目。螺旋坑线开拓是开拓坑线沿采矿场四周边帮盘旋布置。汽车在坑线上直进行驶，不需要经常改变运行速度；螺旋坑线转弯半径大，司机通视条件好。螺旋坑线开拓适用于长宽相差不大，同时开采台阶数少的凹陷露天矿，坑线沿四周边帮布置；通过以上三种布线形式的比较，由于该矿圈定的境界长宽相差不大，且开采深度为180米，因此选用螺旋坑线布置形式。为了缩短运距，减少基建剥岩量和新水平准备工作量，尽快达产，采用移动坑线开拓。532移动坑线开拓（1）定义出入沟不是从设计的最终位置上掘进，而是在采场其他地点掘进。这时，掘完沟扩帮时，工作台阶上要保留出入沟，以保证上、下水平的运输联系，随着台阶的推进，出入沟向前移动到设计位置，出入沟才固定下来。因为是汽车运输，所以运输比较灵活，只要给汽车留出足够的运输宽度，开采过程中需要并段的台阶，为了汽车出入，要推迟并段。（2）开拓程序A满足超前关系的地方，尽可能靠近矿体的位置掘进出入沟和开段沟，掘沟后，扩帮工程从中间向两帮挤进。B在向下盘方向推进的工作台阶上设有出入沟，台阶被出入沟分割成两个倾斜分台阶称“上、下三角掌”。为了保护出入沟内的运输干线不被切断，进行开采时，应先推进出入沟侧帮，即开采“上三角掌子”，扩大出入沟的宽度。出入沟宽度达到一定程度，把运输干线移过去后，再进行原来被运输干线压住的部分，即开采“下三角掌子”C移动坑线随着台阶推移到设计的最终境界时，出入沟及运输干线就固定在最终边帮上，从而变成固定坑线。结合该露天矿的开采现状以及所画的终了平面图，在1650水平上选一段足够长下1640的地方，掘一个出入沟，无需再掘开段沟和扩帮，直接对1640水平还未采剥的矿岩进行开采，1630及1620水平也是如此，由1620下1610水平及以后，矿山均采用螺旋坑线开拓。沿采场最终边帮按所确定的出入沟的位置、方向和坡度从上水平向下水平掘进出入沟，自出入沟末端沿采矿场边帮掘进开段沟，再从出入沟末端开始，以扇形推进方式扩帮形成采剥工作线。当工作线扩展推进到一定距离，满足下部台阶掘沟进行新水平准备的条件时，在连接平台的末端，再沿采矿场边帮向新水平掘进出入沟、开段沟，随后进行扩帮工作。54确定开拓坑道及开段沟的规格、计算掘进速度541各沟道的规格1、沟底宽度它取决于掘沟的运输方式,沟内线路数目,岩石物理力学性质和采掘设备的规格等因素。（1）出入沟沟底最小底宽汽车运输掘沟时,为了减少新水平的准备时间，采用单折返式调车，经计算得该矿出入沟沟底最小宽度为25米。（2）开段沟沟底宽度它与掘沟方式,采掘运输设备规格,线路数目和布置及扩帮爆破的爆堆宽度有关,其最小底宽为同出入沟一样为25米。2、沟深度凹陷露天矿的出入沟和开段沟均为双壁堑沟，出入沟的深度值为零至台阶全高度，即010M；开段沟深度等于台阶全高度，即10M。3、沟帮坡面角它取决于岩石的物理力学性质和沟帮坡面角保留时间长度，采用移动坑线开拓时，沟帮两侧坡面角均为75。4、沟的纵向坡度根据掘沟的运输设备类型、堑沟的用途确定，该露天矿汽车运输矿岩为重车上坡，空车下坡，出入沟主要为运输矿岩的通道，出入沟的纵向坡度为8。开段沟一般为水平的，但为了流水需要而采用3左右的纵向坡度。5、沟的长度出入沟联系上、下水平的通路，其长度取决于台阶高度和出入沟的纵向坡度，即LH/I。式中L出入沟的长度，米；H台阶高度，10米I出入沟的纵向坡度，米。经计算露天矿出入沟的长度为125米，实际开拓中保证其长度在125米到150米之间。开段沟长度与采用的采掘工艺开拓方法有关，应根据具体矿山条件确定。该设计根据挖掘机最小工作线长度及台数，确定开段沟长度为300米。出入沟和开段沟均为双壁沟，示意图如图51图51双壁沟横断面图542新水平准备时间1、掘沟工程量（1）出入沟和开段沟为双壁沟，出入沟的工程量V1TGHBTGHTBIH3232121式中V1出入沟工程量，M3；H延深一个新水平的深度，10米；I出入沟平均坡度，8；B1出入沟沟底宽度，25米；沟帮坡面角取75。经计算V110/00825/210/3TG6510/TG6525/2210/3TG6517124M。开段沟截面积S2（B2HCTG）H式中S2开段沟截面积量，M2；B2开段沟沟底宽度，25米；H延深一个新水平的深度，10米；沟帮坡面角取75；经计算S2（2510CTG65）10277。2、掘沟速度一台电铲的效率为36万M3/A，即每月3万M3，在出入沟工作时的效率下降15为每月255万M3，开段沟时效率下降10为每月27万M3。以1610水平为例，出入沟工程量17124立方米，开段沟的横截面积为277平方米，掘完出入沟需要17124/（25510000）067月，开断沟的掘沟速度为V2V/S2710000/27798米/月。3、新水平准备工作新水平准备包括掘出入沟、开断沟及新水平的准备所需的扩帮，首先计算扩帮工程量，它主要取决于扩帮宽度和采剥程序，扩帮宽度应保证下一水平正常掘进出入沟、开断沟的扩帮。取1610水平为例，扩帮工程量为3KVBLH式中扩帮工程量，M3；3V所需扩帮长度300M；扩帮宽度，40M；KLKH台阶高度，10M；经计算V34030010120000M34、各项工程所需的时间出入沟掘沟时间067月，开段沟掘沟时间300/98306月，扩帮所需时间1T2T120000/（310000）4月。3T故新水平准备所需总时间为TA0673064773月。543计算最大可能的矿山工程延深速度延深速度表示露天矿每一年可能延深的垂直高度，用HY表示，HY12H/T（64）式中H台阶高度，10M；T新水平准备时间，773月经计算HY1210/773155米/年所以HY155米/年。第六章开采参数与开采程序61选择开采方法、确定开采参数坚硬矿岩一般用凿岩、装药爆破的方法进行松散，然后用挖掘机进行铲装，将矿岩分别装车。达茂铁矿符合这种开采方法，故采用单斗挖掘机采剥法。所选挖掘机型号WK16，铲斗容积16M，最大挖掘高度101米。611阶段高度及工作阶段坡面角1、阶段高度阶段高度的高低主要受挖掘机工作参数、矿岩性质和运输条件所限制。采装选取平装车方式，对于需要爆破的矿岩，阶段高度为挖掘机的最大挖掘机高度的10125倍，考虑达茂铁矿的开采现状，确定阶段高度为10米。2、工作阶段坡面角查资料采矿设计手册2表143，选取坡面角为75度。612最小工作平台宽度采用缓工作帮，最小工作平台宽度由爆堆宽度、运输设备规格、动力管线配置方式以及采剥作业的安全宽度组成。FBCDTEG式中F最小工作平台宽度,M；B爆堆宽度，B2H24M（H为钻孔深度，12M）C爆堆坡底线至汽车边缘的距离，一般C3MD线路外侧至动力电杆的间距，汽车运输取D3ME动力至阶段稳定边界线的距离，一般取E34M，此矿山取E3MG安全宽度,G取3MT汽车运输时，取T4M；H阶段高度，10M。代入数据计算得F40M。汽车运输时最小工作平盘宽度，613挖掘机工作线长度查资料采矿设计手册2表1412，选取挖掘机工作线长度为300M。62矿山开采发展程序沿采矿场最终边帮按所确定的出入沟位置、方向和坡度从上水平向下水平掘进出入沟，自出入沟末端沿采矿场边帮掘进开段沟，再从出入沟末端开始，以扇形推进方式扩帮形成采剥工作线。当工作线扩展推进到一定距离，满足下部台阶掘沟进行新水平准备的条件时，在连接平台的末端，再沿采矿场边帮向新水平掘进出入沟、开段沟，随后进行扩帮工作。第七章露天矿生产能力71露天矿工作制度及主要机械设备的工作制度露天矿年工作日数为215天，每天3班，每班8小时。主要作业设备的工作制度。电铲工作天数为215天，牙轮钻为215天，每天3班，每班8小时。72矿山工程延深速度延深速度表示露天矿每一年可能延深的垂直高度，用HY表示，HY12T式中H台阶高度，10M；T新水平准备时间773月所以HY1210/802155M/年。73验证露天矿生产能力该设计矿体为急倾斜矿体，根据设计要求按矿山工程延深速度验算生产能力。由于采用下盘移动坑线开拓时VYVK，矿山工程延深程度，VY155M/A，按下式计算可能达到的生产能力AKHPV1式中P水平分层矿量，以1600水平为例155万吨；矿石回收率，97；废石混入率，3；H台阶高度，10米；所以AK155155097103/10240万吨170万吨/年，完全满足要求74均衡生产剥采比的确定741均衡生产剥采比的原则（1）开采年限较长的大中型露天矿按一期均衡，在开采技术上有困难时，可分期均衡。（2）露天矿发展时期，每期生产剥采比的差值不宜过大，一般不增加或不减少主要采装设备。（3）均衡生产剥采比，在矿山发展时期，一般初期小些，以后各期逐渐增大，中间不宜降低。（4）尽量缩短矿山投产到达产的时间。742均衡生产剥采比的确定采用按经验系数法初步确定均衡剥采比。整个境界内的矿石量为505万立方米，岩石量为1284万立方米，平均剥采比为254M3/M3，系数取13，均衡生产剥采比为33M3/M3。75采掘进度计划的编制751编制采掘进度计划的依据资料编制进度计划的资料包括矿石年产量为170万吨，初步均衡剥采比为33M3/M3，电铲正常的生产能力为36万M3/年，矿石回采率97，废石混入率3。752采掘进度计划该设计是在原矿山生产现状的基础上进行改造，因此，在实际采掘过程中要考虑矿山现状。在编制采掘进度计划时要综合考虑矿石和岩石生产能力，确保均衡剥采比变化不大。采掘进度计划编制结果见图表，矿岩逐年发展曲线如图71图71矿岩量逐年发展曲线753矿山工作计划（1）矿山年产量是170万吨，考虑法定假日，天气及设备检修等因素，把矿山年工作天数定为215天，剥离工作天数为215天，采矿215天，日工作班数为3班，每班8小时。2）主要作业设备的工作制度。采矿电铲工作天数为215天，剥岩电铲工作天数为215天，牙轮钻为215天，每天3班，每班8小时。第八章穿孔爆破81概述采剥方法是露天矿开采全部生产过程中的中心环节,主要研究露天开采过程中采准、剥离及采矿工程的开采顺序以及它们之间的时空关系问题，经分析比较，矿山采用移动式螺旋坑线开拓。它决定着露天矿的开采方式、技术装备、矿床的开采强度和经济效果。坚硬矿岩一般用凿岩、装药爆破的方法进行松散，然后用挖掘机进行铲装，将矿岩分别装车。82穿孔工作821穿孔设备的选择考虑本矿年生产能力较大，矿岩硬度较大，选用牙轮钻机完成主要的穿孔任务。它具有钻孔效率高，作业成本低，机械化程度高，适应各种硬度的矿岩钻孔等优点。根据矿山的规模选用KY250型牙轮钻机，具体参数见表81。表81KY250型牙轮钻机技术参数表钻孔直径（MM）钻孔深度（MM）钻孔方向（）最大轴压（KN）2202501790420钻具推进行程（M）钻具推进速度（M/MIN）钻具回转速度（R/MIN）钻具提升速度（M/MIN）9200808011510钻具回转扭矩（KNM）回转传动方式主空压机能（M3/MIN）排渣方式600直流电机30风水混合行走方式爬坡能力（）钻杆直径（MM）钻杆根数（根）履带12159，2032822设备生产能力的确定牙轮钻机的台班生产能力可按下式计算VB06VTK式中VB牙轮钻机台班生产能力，MV牙轮钻机的机械钻进速度，CM/MINV，计算得V15CM/MIN39810PNDFT班工作时间，T8HK工作时间利用系数，取045计算得VB324M/台班根据本矿山的矿岩性质，钻机年工作天数，参考临近矿山的实际情况。初步确定钻机的台年效率为25000米。823设备数量的计算露天矿所需牙轮钻机数量按下式计算确定。N1EQQ式中N所需设备数量，台；Q设计的矿山年采剥总量，5990000T采掘进度计划以后的均衡生产剥采比；Q1牙轮钻机的穿孔效率，25000M/年；E废孔率，6；Q每米炮孔的爆破量，110T/M；经计算N5990000/25000110（1006）232，取3台83二次破碎方法和所需的设备数量在生产爆破过程中，可能产生一定量的较大尺寸的岩石和矿石，不能满足挖掘机和汽车的装运工作，需要破碎成小的尺寸，这样的矿岩称为大块。大块尺寸的确定（1）按挖掘机铲斗容积E确定允许块度B119M3075（2）按汽车斗容V确定允许块度V7413553475914M3B225M305根据以上计算结果，将块度最大尺寸大于1200MM的矿岩作为大块，根据矿岩性质和采用的爆破方法，取大块的发生率为4。每天需要处理的大块量为2150000004/215400M3，二次破碎设备采用YT25型气腿式凿岩机，查表知，班工作能力为30M/班，炮孔装2号岩石炸药，工作的凿岩机台数为N，BVQQ式中N工作的凿岩机台数，台；Q平均每天二次爆破的矿岩量，400M3；Q爆破一立方米大块所需的炮孔长度，4T/M；VB二次破碎凿岩机的班工作能力，30M/班；经计算N33台由于二次破碎只在白天作业，凿岩机的备用量为50，故实际所需的凿岩机台数为15N3315495台，取5台。84爆破工作841爆破方法的选择由于本矿生产能力较大，一次爆破量大，因此生产爆破采用多排孔微差爆破，临近边坡时，采用预裂爆破，可以有效地保护边坡稳定。微差爆破的优点是（1）、微差爆破可实现多排孔爆破，扩大一次爆破的矿岩量；（2）、提高爆破质量，降低爆破成本。块度均匀，有利于提高装载设备的效率；（3）、减轻爆破地震波作用，防止对附近建筑物和采场边坡的破坏；842爆破方法及爆破器材采用导爆管雷管起爆系统