大古坑高岭土露天矿V5号矿体露采设计.docx

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

《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；

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；
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 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》，S1、S2、S3V1、V2、V3、V4V5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

合计

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
，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3.2该设计项目的资源概况

3.2.3 矿山开采技术条件及水文地质条件
4 经济合理剥采比计算
经济合理剥采比计算公式：

Nj=(t/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： Nj===8(t/t)

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：
nj==<6，阶段高度h=6m，H(开采深度)随着矿体的开采不断加深。对各条勘探线计算不同开采深度的境界剥采比，得到以下表格：

表3 5勘探线剖面图境界剥采比计算 单位：（t/t）
开采底部标高
（m）
开采深度
（m）
矿体厚度
（m）
矿体倾角
（度）
矿体底盘帮破角
（度）
境界剥采比
nj（t/t）
385
5.55
2.31
49
35
5.2
380
10.55
2.31
49
35
9.8
360
30.55
2.31
49
35
28.5
由表中计算结果，结合地质资料图可以确定矿体在5勘探线，采掘底部标高+385m。

表4 6勘探线剖面图境界剥采比计算 单位：（t/t）
开采底部标高
（m）
开采深度
（m）
矿体矿厚
（m）
矿体倾角
（度）
矿体底盘帮破角
（度）
境界剥采比
nj（t/t）
320
35.64
10.84
49
35
7,1
300
55.64
10.84
49
35
11.1
由表中计算结果，结合地质资料图可以确定矿体在6勘探线，采掘底部标高+320m。

表5 7勘探线剖面图境界剥采比计算 单位：（t/t）
开采底部标高
（m）
开采深度
（m）
矿体矿厚
（m）
矿体倾角
（度）
矿体底盘帮破角
（度）
境界剥采比
nj（t/t）fd
310
9.70
4.26
49
35
4.9
305
14,70
4,26
49
35
7.4
300
19.70
4.26
49
35
10
由表中计算结果，结合地质资料图可以确定矿体在7勘探线，采掘底部标高+305m。
由表中计算结果，结合地质资料图可以确定矿体在2勘探线SE方向上矿体厚度没有变化，采掘底部标高为+276m。

图2 计算公式简图

4.3 装备水平
1 穿孔设备采用国产KQD80型潜孔钻机，建议工程数量为至少2台。

表5 技术参数
钻孔直径
（mm）
钻孔深度
（m）
爬坡能力
（度）
矿体倾角
（度）
钻杆直径
（mm）
参考价格

80
20
25
49
60
7.5万元

2 铲装设备采用0.5~1.0m3的挖掘机，
3 采用20 t以下的的自卸式汽车运输，直接运送到客户地址，其车型、数量根据当的生产水平来决定。
表6 参考设备参数
车型
QD351
BJ371
载重（t）
7
20
年运量（t/a）
45万~180万
80万~500万

排土设备采用推土机联合汽车排土，或者装载机联合汽车排土，装载机工程数量为三台。
4.4 露天开采境界
4.4.1最小底宽及位置
根据装备水平和采矿设计规范要求，最小底宽为16m。
V5号矿体的最大水平厚度均小于16m，因此最低开采水平的底部宽度为16m。
4.4.2 最终边坡角、阶段高度、阶段坡面角、平台宽度
最终边坡角，上盘：35度，下盘35度。
台阶高度，台阶高度设计为6m。
阶段坡面角：5勘探线上盘50度，根据类似工程经验和岩石地质条件，结合矿体的倾角，下盘开采形成41度角的高边坡，在软弱地质结构面上可以结合喷锚
，
β—最终边坡角，α—阶段坡面角，h—阶段高度，
a—安全平台宽度，b—清扫平台宽度，c—运输平台宽度，
n—台阶总数，n1,n2,n3—分别为安全平台，清扫平台，运输平台的数目。
平台宽度：安全平台为2m，每3个平台设置一个清扫平台，各种平台的宽度，阶段坡面角和露天最终边坡角之间要互相配合，满足安全、高效生产。
根据类似工程施工经验和规范，清扫平台宽度设计为5m,运输平台宽度9m。
阶段运输平台设计在矿体的上盘。
4.4.3 开采深度
5 勘探线出露标高：390.53|m，开采底部标高：385m，开采深度5.53m。
6勘探线出露标高：355.64m，开采底部标高：320m，开采深度35.64m。
7勘探线出露标高：319.70m，开采底部标高：305m，开采深度14.70m。
对于5勘探线，由于开采深度不够一个台阶高度，矿体厚度又仅有2.31m，而按照设计要求最低开采水平的底部宽度为16m，这样使用露天开采是极不合理的，但此处仍采用露天开采，为了保证设备运行和合理的经济效益，将此处最低开采水平的底部宽度设为5m，上盘边坡角50°，下盘边坡角41°。
4.5 开拓设计
设计为螺旋式布线方式，运输线布置在最终边坡上盘。
汽车运输的灵活性大，在出入沟掘进的选择上面设计采用单折返线调车方式，出入沟的沟底宽度要满足运输要求，宽度为9m。
1 开采方式
露天矿的开采方式主要有全境界开采、分期开采这两种。
根据其各自的使用条件，结合V5矿体的条件，设计使用全境界开采方式。
2 采剥方法
归纳起来采剥方法有水平分层纵向采剥法、水平分层横向采剥法、徒帮开采方法这三种。结合矿体的实际情况。
设计使用水平纵向采剥法，自上盘向下盘推进。
3 生产能力
露天矿生产能力包括矿石生产能力A和矿岩生产能力As，通过生产剥采比n联系起来：
As=A(1+n)
需要说明的是，这个指标影响了企业本身的规模、年限、投资、成本等等，但它与生产
息相关而不能单独主观来定。
按可布置的挖掘机工作面数目确定可以达到的生产能力
A=NnQ N=
A—露天矿矿石的生产能力；
N—一个采矿阶段可布置的挖掘机数；
Q—挖掘机生产能力t/a；
L—一个阶段的矿石工作线长度，m；
n—同时工作的采矿阶段数；
—一台挖掘机占用的工作线长度，m。
按矿山工程或采矿工程延深速度确定可能达到的生产能力
A=

P—所选用有代表性的水平分层矿量，t；
V—矿山工程延深深度，m/m；h—阶段高度，m；
e—废石混入率，%；η—矿石回采率，%。

4.6.1 穿孔爆破
钻孔直径：80mm。
底盘抵抗线：W=（0.6~0.9）×H=3.6~5.4m，取5m。
炮孔间距a：前排间距3m，后排间距4m。
超深h：h=(0.15~0.35)W，取1.2m。
填塞长度L：L=(0.5~0.7)×W，取3m。
炸药单耗q：根据经验取值，在中硬岩以上的岩石为0.2~0.35kg/t，取0.25kg/t。
单孔装药量： Q=qaWH=0.25×3×5×6＝22.5kg
微差间隔时间：根据经验取值，微差爆破时间间隔为25ms。
布孔方式：采掘工作面采用三角形布孔方式，掘沟爆破使用矩形布孔方式。
起爆方式：使用排间顺序起爆。
临近开采最终境界线的爆破注意问题：
在靠近最终开采境界的边坡时候，应该才取如下措施维护边坡稳定：使用光面爆破方式，
加大炮孔密度，减少装药量，最后一排的爆破时间要延后前面几排50ms。
开段沟开拓注意问题：
微差起爆，靠近工作帮掘沟施为保护边坡稳定性，进行控制爆破。位于最终边帮平台部分的钻孔，使用小一些的孔网参数和孔径，钻孔少些超深，适当减少单孔装药量，沟帮坡面上加一行小的垂直钻孔。

图3 钻孔在沟的横断面上的布置

4.6.2 采装工作
根据预先设计使用的单斗挖掘机确定其生产能力：
1 影响因素法确定生产能力：
==269.05 m3/台班
年生产量：Q=269.05×365=98205.25 m3
经过初步计算满足生产需求。
4.6.3 运输工作
根据资料：选型运输设备预北京BJ—371型，载重量为20t，车宽2909mm。
设计道路行车速度为20km/h,道路宽度为8m，道路最小转弯半径为9m，道路坡度要小于汽车的爬坡能力29%，道路视距>40m，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。
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

7勘探线台阶布置剖面图