张丽的毕业设计说明书

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

Abstract

This open-pit exploitation and development design is applied to Damao Dong Yuan Iron Mine, with an annual output of approximately 1.7 million tons, the lowest level of mining is 1470 meters,the hight of step is 10 meters. Open-pit boundary is contoured with the application of the rule of boundary stripping ratio less than or equal to economic stripping ratio. And make a calculation of proved reserves and average stripping ratio. Throughput is verified by extension rate of the mine. When working out the open-pit excavation progress schedule, production stripping ratio is initially decided by the approach of average stripping ratio multiplied by coefficient while efficiency of electric shovel selected on the basis of similar mines.

The mine is exploited by vehicles along the slope of the spiral pit-line.

Techniques include the selection and calculation of drilling equipments, electric shovels, vehicles, bulldozer as well as assistant auxiliary equipments. Blasting method is the selection of dosage and calculation; shunting method is the selection as well as the selection of dumping and dumping calculation.

Keywords: open-pit mining; development; technology; excavation progress schedule

目 录

摘 要 ........................................................................................................................................ I Abstract .................................................................................................................................... II 第一章 矿区概况 ...................................................................................................................... 1

1.1 矿区地理交通位置 ...................................................................................................... 1 1.2 矿区水文、地文 .......................................................................................................... 1 第二章 矿床地质特征 .............................................................................................................. 2

2.1 区域地质特征 .............................................................................................................. 2

2.1.1 地层 .................................................................................................................... 2 2.1.2 构造 .................................................................................................................... 2 2.1.3 火成岩 ................................................................................................................ 2 2.2 矿体赋存条件 .............................................................................................................. 2

2.2.1 矿体规模、形态、产状 .................................................................................... 2 2.2.2 矿石结构构造 .................................................................................................... 3 2.3 矿体地质特征 .............................................................................................................. 3

2.2.1矿体分布特征 ..................................................................................................... 3 2.4 矿石类型、品位及有用成分 ...................................................................................... 4 2.5 矿岩物理力学性质 ...................................................................................................... 5 2.6 矿床水文地质条件 ...................................................................................................... 5 第三章 露天矿合理帮坡角确定 .............................................................................................. 6

3.1 概述 .............................................................................................................................. 6 3.2 影响边坡稳定性的因素 .............................................................................................. 6 3.3 矿区工程地质特征 ...................................................................................................... 6 3.4 矿岩物理力学性质 ...................................................................................................... 7 3.5 合理帮坡角确定 .......................................................................................................... 7 第四章 露天开采境界 .............................................................................................................. 8

4.1露天开采境界确定的因素及原则 ............................................................................... 8

4.1.1影响露天开采境界的主要因素 ......................................................................... 8 4.1.2露天开采境界设计的主要原则 ......................................................................... 8 4.1.3露天开采境界剥采比的确定的原则和方法 ..................................................... 9 4.2 确定露天矿最小底宽 .................................................................................................. 9 4.3 确定露天矿开采深度 ................................................................................................ 10

4.3.1 在各地质横剖面图上初步确定露天开采深度 .............................................. 10 4.3.2 露天矿底部标高的调整 .................................................................................. 11 4.4 露天开采境界的参数 ................................................................................................ 12

4.4.1露天矿底部周界 ............................................................................................... 12 4.4.2 采场的最终要素 .............................................................................................. 12 4.4.3 境界内的矿岩量及开采年限 .......................................................................... 13

第五章 矿田开拓 .................................................................................................................... 16

5.1开拓方式选择 ............................................................................................................. 16

5.1.1 开拓方法选择的原则 ...................................................................................... 16 5.2 开拓系统方案比较与确定 ........................................................................................ 17

5.2.1 技术方案比较 .................................................................................................. 17 5.3 汽车运输开拓方式的选择 ........................................................................................ 17

5.3.1 汽车开拓方式方案比较 .................................................................................. 17 5.3.2移动坑线开拓 ................................................................................................... 18 5.4 确定开拓坑道及开段沟的规格、计算掘进速度 .................................................... 19

5.4.1 各沟道的规格 .................................................................................................. 19 5.4.2 新水平准备时间 .............................................................................................. 20 5.4.3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 ................................................................................................ 23

6.1 选择开采方法、确定开采参数 ................................................................................ 23

6.1.1 阶段高度及工作阶段坡面角 .......................................................................... 23 6.1.2 最小工作平台宽度 .......................................................................................... 23 6.1.3 挖掘机工作线长度 .......................................................................................... 24 6.2 矿山开采发展程序 .................................................................................................... 24 第七章 露天矿生产能力 ........................................................................................................ 25

7.1 露天矿工作制度及主要机械设备的工作制度 ........................................................ 25 7.2 矿山工程延深速度 .................................................................................................... 25 7.3 验证露天矿生产能力 ................................................................................................ 25 7.4均衡生产剥采比的确定 ............................................................................................. 25

7.4.1 均衡生产剥采比的原则 .................................................................................. 25 7.4.2 均衡生产剥采比的确定 .................................................................................. 26 7.5 采掘进度计划的编制 ................................................................................................ 26

7.5.1编制采掘进度计划的依据资料 ....................................................................... 26 7.5.2采掘进度计划 ................................................................................................... 26 7.5.3 矿山工作计划 .................................................................................................. 27

第八章 穿孔爆破 .................................................................................................................... 28

8.1 概述 ............................................................................................................................ 28 8.2 穿孔工作 .................................................................................................................... 28

8.2.1 穿孔设备的选择 .............................................................................................. 28 8.2.2 设备生产能力的确定 ...................................................................................... 29 8.2.3 设备数量的计算 .............................................................................................. 29 8.3 二次破碎方法和所需的设备数量 ............................................................................ 29 8.4 爆破工作 .................................................................................................................... 30

8.4.1 爆破方法的选择 .............................................................................................. 30 8.4.2 爆破方法及爆破器材 ...................................................................................... 30

第九章 采装工作 .................................................................................................................... 34

9.1 采装设备的选型 ........................................................................................................ 34 9.2 电铲的生产能力及数量的计算 ................................................................................ 34 9.3 采装工作面参数及工作平盘的配线方式 ................................................................ 35

9.3.1 工作面参数 ...................................................................................................... 35 9.3.2 平盘配线方式 .................................................................................................. 36

第十章 露天矿运输 ................................................................................................................ 37

10.1运输线路的技术条件 ............................................................................................... 37 10.2运输线路布置方式 ................................................................................................... 37

10.3运输设备选型及有关计算 ....................................................................................... 37 第十一章 排土工作 ................................................................................................................ 42

11.1 选择排土场的基本要求 .......................................................................................... 42 11.2 排土场位置的选择及排土容积的计算 .................................................................. 42

11.2.1 排土场位置的选择......................................................................................... 42 11.2.2 排土场的容积................................................................................................. 42 11.3 排土方法的选择及堆置要素的确定 ...................................................................... 43

11.3.1 选择排土方法................................................................................................. 43 11.3.2 确定排土场参数............................................................................................. 43 11.4 推土机的能力、数量和选型 .................................................................................. 44

11.4.1 推土机选型 .................................................................................................... 44 11.4.2 推土机生产能力的计算 ................................................................................ 44 11.4.3 推土机数量..................................................................................................... 45

第十二章 企业总平面布置 .................................................................................................. 46

12.1总平面布置原则 ....................................................................................................... 46 12.2库区规划 ................................................................................................................... 46 12.3生产区内部的平面布置 ........................................................................................... 46 12.4厂区的道路及运输 ................................................................................................... 46 12.5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

1.1 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：111Ｏ00‘30＇—111Ｏ03‘00＇

北纬：412030—412200

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。

Ｏ‘＇＇Ｏ‘＇＇

1.2 矿区水文、地文

工作区位于内蒙古高原的南缘，海拔1645—1665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34.5ＯC，年平均气温0ＯC；每年七、八月为雨季，且多为暴雨，平均降水量为256.6mm，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2.39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GB18306—2001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0.2，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。

Ｏ

第二章 矿床地质特征

2.1 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。 2.1.1 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（Qhal+pl）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（J2－3d）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。 2.1.2 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。 2.1.3 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。

2.2 矿体赋存条件

2.2.1 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20—200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76°～80°,局部有直角和倒立现象。 矿体呈似层状产出。 2.2.2 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。

2.3 矿体地质特征

2.2.1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①号矿体和②号矿体。另有五个小矿体，编号分别为①-1、①-2、②-1、②-2、②-3，现对两个主要矿体作如下叙述：

1) 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43.40%，最低品位为23.20%，平均品位32.90%，品位变化系数13.18%属变化均匀型。

矿体最大真厚度为83.95米，最小真厚度为29.25米，平均真厚度44.49米，厚度变化系数50.58%属简单型。

矿体磁性铁品位最高30.85%，最低1.95%，平均14.49%，品位变化系数47.15%为均匀型。

2) ②号矿体

②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①矿体相距60—100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41.50%，最低为20.30%，平均品位32.86%，品位变化系数9.89%属均匀型。

磁性铁最高品位27.65%，最低0.55%，平均13.22%，品位变化系数32.62%属均匀型。

②号矿体最大真厚度为99.41米，最小真厚度为16.80米，平均厚度45.21米，厚度变化系数为53.32%属中等变化厚度。

①、②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。

2.4 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0.25-0.01mm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0.2-0.02mm，呈分散状嵌布在脉石中。

磁铁矿含量为5-20%，黄铁矿含量2-3%，偶见黄铜矿，粒度在0.15-0.01mm，零星分布在脉石中，含量小于0.1%。

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25.09～30.03之间，最高达38.07%，磁性铁（MFe）含量一般在6～16%之间，最高达24.47%，平均为9.07%，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16.08%以上，最高达23.69%。

矿石中主要有益元素（Fe）分布较均匀，矿区全铁平均品位32.88%，磁性铁平均品位13.86%。

2.5 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：f=8~17 岩石硬度系数：f=4~10 矿石体重：3.40 t/ m3 岩石体重：2.6 t/ m3 矿石松散系数：1.6 岩石松散系数：1.55

2.6 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2.76~35.05米，水位埋深2.03~7.04米。自北西至南东水位由深变浅，涌水量0.008~0.038L/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54.55~156.43米。水位埋深2.39米，涌水量0.038L/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11.95~14.19米。水位埋深4.81~39.19米，涌水量0.079~0.45L/S。

第三章 露天矿合理帮坡角确定

3.1 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76°～80°,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。

3.2 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。

3.3 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）。

3.4 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：f=8~17 岩石硬度系数：f=4~10 矿石体重：3.40 t/m3 岩石体重：2.6 t/m3 矿石松散系数：1.6 岩石松散系数：1.55

3.5 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12-3，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

4.1露天开采境界确定的因素及原则

4.1.1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。 4.1.2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。 4.1.3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 / 。

4.2 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4-1-1选自卸汽车型号为BZKD-20，载重20吨，WK-1.6 m3单斗挖掘机装载，在掘沟工作面采用回转式调车。

Bmin=2(Rmin+0.5*T+E) （4-1） 式中：Rmin——汽车最小回转半径 ， 8.5 m；

T ——汽车的宽度 ，2.9m； E ——安全距离，0.5 m；

经计算最小底部宽度为20.9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4.1 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。

4.3 确定露天矿开采深度

4.3.1 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4-2 各勘探线开采深度和境界剥采比的关系曲线图

4.3.2 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4-3 各勘探线开采深度调整曲线图

4.4 露天开采境界的参数

4.4.1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。 4.4.2 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4.1表

表4-1 采场最终要素

符合规定的与设计角相差1～2度的要求。 4.4.3 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4-2。

表4-2 境界内各水平矿岩量

单位（万m³）

由上表可知：境界内的矿石量505×3.40=1717万吨 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=1284/505=2.54 m3/ m3 均衡生产剥采比ns=np×μ=2.54×1.3=3.3m3/ m3

系数μ取1.3

本矿山的开采年限为：

T=

PA×k1

式中：P——露天矿境界内矿石的可采矿量，505万m³；

A——露天矿矿石年生产能力，50万m³/年； k1——富裕系数，取1.1

经计算T=505/50×1.1=9.18 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：

A Ak(1 ns)

（4-3）

式中：A——矿岩年生产能力，万m³/年； Ak——矿石生产能力，50万m³/年； ns——生产剥采比，m³/m³；

经计算：矿岩年生产能力为A=50×（1+3.3）=215万m³/年。

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