露天采礦邊境的確定畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　采礦工程專業(yè)露天開采課程設計是采礦工程專業(yè)學習的一個重要環(huán)節(jié)，是教學計劃的一個重要組成部分，也是提高學生的綜合能力的有機組成部分，具有實踐性和綜合性。</p><p><b>　　此課程設計目的有：</b></p><p>　　1.課程設計是采礦學II理論課

2、程教學的延續(xù)，通過課程設計使學生進一步學習掌握采礦學II的內容，并熟悉露天礦山初步設計的一般過程和方法；</p><p>　　2.培養(yǎng)學生對露天礦開采境界的如何確定和境界的穩(wěn)固性及其相關知識。</p><p>　　3.通過課程設計培養(yǎng)學生學會使用采礦設計手冊、設計標準和規(guī)范的能力；</p><p>　　4.提高技術總結和編制技術文件的能力；</p>&

3、lt;p>　　本次設計主要進行鐵礦床露天開采邊境的初步設計，根據相關地質資料和開采技術條件，按照《采礦設計手冊》中的方法進行開采設計。</p><p><b>　　第1章 總論</b></p><p>　　1.1 設計任務與內容</p><p>　　設計題目: 露天采礦邊境的確定</p><p>　　依據所給礦山地

4、質資料、地質地形圖及勘探線剖面圖，確定露天礦開采境界。</p><p><b>　　1.2 原始資料</b></p><p>　　塔東鐵礦礦區(qū)內礦體有零星初露，礦體不規(guī)則分布于上元古界塔東群的朱敦店組和拉拉溝組之中。礦體傾角從50o到80o不等，與圍巖傾向基本一致。礦體母巖主要為黑云斜長片麻巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖、二云石英片巖夾透輝大理巖透鏡體、黑云變粒巖夾黑云斜

5、長角閃巖磁鐵斜長角閃巖、透輝斜長片麻巖以及透輝巖、透輝斜長片麻巖夾黑云斜長片麻巖，此外還有花崗閃長巖、留輝石，成礦礦物主要是脈條狀的磁鐵礦，礦體厚度0－20m不等，礦體具體產狀與分布參見地形地質圖和剖面圖。最上層為第四系殘坡積層，可分為兩類：沖積層，由礫石、砂、粘土組成；殘坡積層零星分布于地勢低凹及平坦處，由褐黃、褐紅色粘土組成；區(qū)內無構造，但是存在有夾層，夾層最小剔除厚度為1m，礦區(qū)范圍內延伸長度約2000m，出露寬度約100m，厚度

6、<30m；本礦床主要礦石類型為黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖、黑云變粒巖夾黑云斜長角閃巖磁鐵斜長角閃巖、透輝斜長片麻巖夾黑云斜長片麻；礦巖容重γ=3.2 t/m3，礦巖硬度系數(shù)f=9～11。</p><p>　　設計范圍：最低開采設計標高460 m，2－7勘探線之間，njh=5:1m3/m3，控制生產能力250萬t，以開采主礦體為設計依據。</p><p>　　第2章 露天開采境界的

7、確定</p><p>　　2.1露天開采境界概述</p><p>　　在金屬礦開采設計過程中，可能遇到以下三種情況：</p><p>　　(1).礦床全部適合用地下開采；</p><p>　　(2).礦床全部適合用露天開采；</p><p>　　(3).礦床上部適合用露天開采而下部用地下開采。</p>&

8、lt;p>　　對于后兩種情況，都要求合理確定露天開采的最終界線，即露天開采境界。露天開采境界由露天采礦場的底部周界、最終邊坡及開采深度三個要素組成。確定露天開采的境界，就是合理確定開采深度、底部周界和露天礦最終邊坡角。</p><p>　　確定合理的露天開采境界，是露天礦設計的一項重要工作。她不僅關系到露天礦的可采礦量、剝離巖量、生產能力、開采年限等主要技術指標，而且也影響到礦床開拓及總圖運輸，從而對整個礦

9、床開采的經濟效果生產深遠的影響。</p><p>　　在確定露天開采境界時，往往要受到下列因素的影響：</p><p>　　(1).自然因素，包括礦床埋藏條件、礦巖物理力學性質、工程水文地質等；</p><p>　　(2).經濟因素，包括基建期限和投資、礦石成本、損失和貧化、達產情況；</p><p>　　(3).組織技術因素，包括地面建筑物

10、、鐵路、河流等對劃定開采境界限制等。</p><p>　　對這些因素的影響，應該針對不同礦床條件，進行具體分析，分清主次、時間和條件，并作綜合全面考慮。還應該看到，隨著科學技術發(fā)展和露天開采經濟效果的改善，已經確定的露天開采境界也不是一成不變的，也有擴大的可能。</p><p>　　在設計露天開采境界時，主要是按經濟因素來確定。反映露天開采經濟條件的重要指標是剝采比。剝采比的含義是指露天開

11、采中每采出一定單位的有用礦物所需要剝離的巖石量。隨著露天開采境界的變化，可采出的礦石和所需剝離巖石量也相應變化。因此，可以通過剝采比與開采境界的相互關系，來合理確定露天開采境界。</p><p>　　2.2 確定露天開采境界的原則</p><p>　　露天開采境界確定的原則有以下幾點：</p><p>　　(1).圈定的露天開采境界要保證露天采場內采出的礦石有盈利，

12、即采用的境界剝采比不大于經濟合理剝采比；</p><p>　　(2).要充分利用資源，盡可能把較多的礦石圈定在露天開采境界內，發(fā)揮露天開采的優(yōu)越性；</p><p>　　(3).所圈定的露天采礦場的幫坡應等于露天邊坡穩(wěn)定所允許的角度，以保證露天采礦場的安全生產；</p><p>　　(4).用經濟合理剝采比圈定的露天開采范圍很大，服務年限太長時，應按礦山一般服務年限

13、確定初期露天開采的深度；</p><p>　　(5).下列情況可適當擴大露天開采境界：</p><p>　　按境界剝采比不大于經濟合理剝采比圈定露天開采境界后，境界外余下的工業(yè)礦量不多，經濟上不宜再用地下開采；</p><p>　　礦石和圍巖穩(wěn)固性差，水文地質條件復雜，水量大，礦石和圍巖有自燃危險等，在安全上和技術上不適合于地下開采；</p><

14、p>　　(6).下列情況可適當縮小露天開采境界</p><p>　　開采境界邊緣附近有重要建筑物、構筑物、河流和鐵路干線等需要保護或難于遷移至露天采場影響范圍之外；</p><p>　　(7).當?shù)V體極不規(guī)則，沿傾向厚度變化大，礦體上部覆蓋層較厚或地形復雜(如境界內有孤立山頭等)時，用境界剝采比不大于經濟合理剝采比初步確定境界后，再用平均剝采比進行校核；</p><

15、;p>　　(8).如果基建剝離量大，初期生產剝采比大，則需進行綜合技術經濟比較，以確定用露天或地下開采；</p><p>　　(9).對于特厚的剝采比很小的礦床，有時要根據勘探程度及服務年限確定露天開采境界，而不應該按境界剝采比確定開采境界。如硅石、白云石、石灰石及特厚巨大的鐵礦床，主要是根據服務年限和勘探程度確定合理的開采深度</p><p>　　2.3影響露天開采境界的主要因素&

16、lt;/p><p>　　影響露天開采境界的主要因素有：</p><p>　　(1).自然因素。包括礦床埋藏情況、礦巖性質、地形、工程地質和水文地質以及礦石品位；</p><p>　　(2).技術組織因素。包括技術水平、裝備水平及道路情況；</p><p>　　(3).經濟因素。包括基建投資、基建時間和達產時間、礦石的開采成本和銷售價格，開采過程中

17、礦石的貧化和損失，以及國民經濟發(fā)展需要等。</p><p>　　2.4 露天開采境界確定的主要程序及主要參數(shù)的確定</p><p>　　2.4.1 開采深度的確定</p><p>　　在地質剖面圖上，按境界剝采比不大于經濟合理剝采比(即)的原則確定合理開采深度，其步驟為：</p><p>　　(1).在各橫剖面圖上初步確定露天開采深度<

18、/p><p>　　1).根據礦巖硬度系數(shù)f=9～11，初選最終邊坡角為45°[2]；</p><p>　　2).在各橫剖面圖上作出若干個深度的開采境界方案；</p><p>　　3).針對各個方案，用面積法計算其境界剝采比；</p><p>　　4).將各方案的境界剝采比與開采深度H繪成關系曲線，再畫出代表經濟合理剝采比的水平線，兩線交

19、點的橫坐標H，就是所要求的開采深度，見圖3-1。</p><p>　　圖3-1 開采深度確定</p><p>　　(2).在地質縱剖面圖上調整露天礦底部標高</p><p>　　在各個地質橫剖面圖上初步確定了開采深度后，由于各剖面的礦體厚度和地形變化不等，所得開采深度不一。將各剖面圖上的深度投影到地質縱剖面圖上，連接各點，得出一條不規(guī)則的折線。然后按照使少采出的礦石

20、量與多采出的礦石量基本平衡，并且讓剝采比盡可能小的原則把地平面調整到同一標高。</p><p>　　經過比較各個勘探線剖面圖的礦體分布數(shù)據，按照設計任務書，確定開采最低標高為460m，根據地形地質圖，確定最大開采深度為290m。</p><p>　　2.4.2露天礦最小底寬的確定</p><p>　　露天礦最小底寬應該按照采裝和運輸設備的規(guī)格確定，一般不得小于開段溝

21、的寬度，以保證礦山才工程正常發(fā)展。</p><p>　　露天采場最小底寬可以取決于用設計推存值（見表18-1），或按下列公式計算。</p><p>　　表18-1 露天采場底部最小寬度</p><p>　　鐵路運輸時（參考圖17-25、圖17-26），計算式為：</p><p>　　Bmin=2RWH + T+3e - h1cot(平裝車時

22、)</p><p>　　Bmin=2RWH + 2e – 2h1cot(上裝車時)</p><p>　　式中Bmin-----露天礦最小底寬，m；</p><p>　　RWH------挖掘機尾部回轉半徑，m；</p><p>　　T-------運輸設備最大寬度，m；</p><p>　　e-------挖掘機、車輛

23、和臺階坡面三者之間的安全距離，m；</p><p>　　h1--------挖掘機的底盤高度，m；</p><p>　　------臺階坡面角，（。）。</p><p>　　應當指出；在露天礦底，當?shù)V體水平厚度小于最小底寬時，露天礦底平面按最小底寬繪制；當?shù)V體水平厚度遠大于最小底寬時，也以最小寬繪制底平面。因為按露天開采經濟效果最大原則，這樣選定可使采礦量可靠，并減

24、少誤差影響。</p><p>　　2.4.3 最小底寬</p><p>　　露天礦最小底寬：采用回返式調車時，最小底寬為</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　式中： ——汽車最小轉彎半徑，m；</p><p><b>　　——汽車寬度，m；</b&g

25、t;</p><p>　　——汽車距邊坡的安全距離，m。</p><p><b>　　代入數(shù)據，得：</b></p><p>　　<30m,取30m。</p><p>　　2.4.4 儲量計算及服務年限的確定</p><p>　　(1).根據最小底寬和選取的最終邊坡角計算所圈定的礦石儲量，儲

26、量計算公式為：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中：——礦石體積，m3；</p><p>　　——礦巖容重，t/ m3。</p><p>　　(2).采用垂直斷面法計算儲量</p><p>　　1).計算原則為[1]：</p><p>

27、　?、佼攦上噜弻獢嗝婷娣e之差與大面積之比小于40%時，即時，采用梯形公式計算體積：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　②當兩相鄰對應斷面面積之差與大面積之比大于40%時，即時，采用截錐體積：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　?、郛?/p>

28、一個斷面向一端作楔形時，采用楔形公式計算體積：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　④當一個斷面向一端作點時，采用錐形公式計算體積：</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　以上各式中：－礦體體積；</p><p>

29、　　S1－面積大者的面積；</p><p>　　S2－面積小者的面積；</p><p>　?。蹋碧骄€之間的距離；從地形地質圖中量得L=100m。</p><p>　　2).各勘探線間分段體積及礦量計算</p><p>　　上邊界—7：則=860199m3；</p><p>　　7－5：因，則=2598496.8m3；

30、</p><p>　　5－3：因，則=2524020.0 m3；</p><p>　　3－1：因，則2316649.5 m3；</p><p>　　1－0：因，則=1983568.8 m3；</p><p>　　0－2：因，則665799.5 m3；</p><p>　　2－下邊界：則=233332.7 m3。<

31、/p><p>　　=11182066 m3；</p><p>　　=35782611t。</p><p>　　各勘探線范圍礦石體積及礦石重量見表3-1。</p><p>　　表3-1 各勘探線范圍礦石體積及礦石重量</p><p>　　該礦山生產能力為250萬t/a，故服務年限N=357826112500000=14.31

32、年，最終確定服務年限為15年。</p><p>　　2.4.5露天礦的邊坡結構和最終邊坡角的確定</p><p>　　露天礦的最終邊坡角，對剝離采比有很大的影響。如果其他條件不變，邊坡角度每增加1度，則沿邊坡每米長度的剝離量相應要減少很多。所以邊坡角盡可能大一些，但不能超過安全技術條件的允許范圍，否則會造成滑坡或塌方等事故。</p><p>　　確定露天礦邊坡角時，

33、應全面考慮各種因素對邊坡幫穩(wěn)定性影響。從安全條件考慮，就是要能保證邊坡的穩(wěn)定。從技術條件考慮，就要滿足礦山的開采和運輸?shù)男枰?lt;/p><p>　　根據正常的生產需要，露天礦邊坡通常由安全平臺、清掃平臺、運輸平臺及相應的坡面組成。</p><p>　　安全平臺是保證工作安全而設定的，其寬度一般不小于2~3m；清掃平臺每隔2~3個臺階設一個，其寬度以保證清掃設備正常工作而定，一般大于6m；至

34、于運輸平臺的寬度，則取決于運輸設備規(guī)格和線路數(shù)目。當運輸平臺與安全平臺或清掃平臺重合時，其寬度主要增加1~2m。</p><p>　　進年來，不少礦山取消安全平臺，將兩個臺階合并在一起，然后設一個寬為8~12m的清掃平臺，以利于大型設備工作。</p><p>　　2.4.6露天礦臺階要素與最終邊坡角驗算</p><p>　　臺階高度設計為15m，選擇的汽車車寬4.8

35、5m，清掃平臺寬度為10m，每隔兩個安全平臺設置一個清掃平臺，安全平臺寬為5m，查表1-2-38采礦場內運輸平臺寬度表[1]，選取運輸平臺寬為19.5m；出入溝坡度為8%；查表5-7臺階坡面角參考資料[3] ，選取臺階坡面角取為75°。</p><p>　　露天礦最終邊坡角按下式進行驗算：</p><p><b>　　(3-7)</b></p>

36、<p>　　式中：——最終邊坡角，度；</p><p><b>　　——臺階數(shù)目；</b></p><p><b>　　——臺階高度，m；</b></p><p>　　——臺階坡面角，度；</p><p>　　——安全平臺的寬度，m；</p><p>　　——清

37、掃平臺的寬度，m。</p><p><b>　　代入數(shù)據，得：</b></p><p><b>　　=1.35，即</b></p><p>　　因=53.48°>48°，即選取的最終邊坡角48°是合理的。</p><p>　　2.4.7 繪制露天礦底部周界<

38、/p><p>　　依據任務書的要求，以勘探線的剖面圖為基礎確定底部周界和上部境界的范圍。將調整后各地質斷面圖上露天礦底部寬度投影到平面圖上，連接所有點成閉合曲線，并按滿足采掘運輸條件進行修整，即為露天礦底部周界；</p><p>　　2.4.8 繪制露天礦開采終了平面圖</p><p>　　根據設計所確定的出入溝方位(依據圖紙情況指定)、參數(shù)(包括聯(lián)絡平臺參數(shù))、運輸設

39、備規(guī)格，進行開拓坑道定線。本礦山屬于凹陷露天礦，由于礦山外部公路未知，所以，出入溝方位在圖中任選以合理位置進入采礦場，選用直進折返式開拓坑線布置到達各開采水平，采剝作業(yè)是從采場的最高水平開始進行，逐層向下。隨著開采水平下降，礦巖運輸距離逐漸增加，汽車運輸效率相應降低，運輸費用隨之增加，所以管理者應在這方面加強管理，提高效率。</p><p>　　底部標高為460m，最高一個臺階標高為760m。從底部周界開始，開采

40、深度300m，按設計的邊坡組成要素，在1#圖紙上繪制具有各水平臺階坡底線的開采終了平面圖。</p><p>　　2.4.9計算平均剝采比</p><p>　　根據圈定的巖石量和礦石量，巖石量如下表3-2所示：</p><p>　　表3-2 各勘探線范圍礦石體積及礦石重量</p><p>　　所以，平均剝采比為： =46152360111820

41、66=4.127 m3/m3，=5 m3/m3，所以設計合理，不需修改設計方案。</p><p>　　第3章 課程設計總結</p><p>　　通過這次采礦學Ⅱ課程設計，我收獲頗豐，對露天礦山開采設計的過程有了更進一步的掌握，重新系統(tǒng)地構架了自己的專業(yè)知識網。</p><p>　　但同時，我也深刻地認識到，自己的專業(yè)知識還是不夠扎實，在設計過程中，遇到了許多問題，花

42、費的時間也比較多?？偨Y起來，問題主要是對一些概念的理解不夠透徹以及對露天開采缺乏整體和系統(tǒng)的總結。這次課程設計對我來說也起了查漏補缺的作用，在今后的學習中，自己要根據發(fā)現(xiàn)的這些問題加強專業(yè)知識的構架。</p><p>　　在此次課程設計中，得到了老師的大力幫助和指導，非常感謝老師！本文是在**（老師）的精心指導下完成的。在論文的選題和研究方法及思路方面，都得到了老師的悉心指導，使我受益匪淺，在論文的寫作過程中遇到

43、了很多困難與障礙，都在老師的幫助下解決了。借此機會，謹向老師表達我真摯的謝意，感謝老師對我進行無私的指導和幫助。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富的知識、誨人不倦的精神都給我留下了深刻的印象，是我學習的榜樣。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 采礦設計手冊編委會﹒采礦設計手冊(2)[M]﹒中國建筑工業(yè)出版社，1987﹒</p>

44、<p>　　[2] 寧恩漸﹒采掘機械[M]﹒冶金工業(yè)出版社，2008﹒</p><p>　　[3] 李寶祥﹒金屬礦床露天開采[M]﹒西南科技大學三江印務公司，2009﹒</p><p>　　[4] 郭學彬，張繼春主編﹒爆破工程[M]﹒人民交通出版社，2007﹒</p><p>　　[5] 韋愛勇主編﹒控制爆破技術[M]﹒電子科技大學出版社﹒2009，8