內蒙古科技大學本科生畢業設計說明書題目達茂東源鐵礦年產170萬噸初步設計學生姓名張麗學號200540603138專業礦物資源工程班級礦物資源工程05級（1）班指導教師郝全明教授摘要本設計是達茂東源鐵礦露天開采的工藝與開拓設計。年產量170萬噸,最低標高1470米，臺階高度10米。設計包括露天礦合理幫坡角確定，采用境界剝采比不大于經濟合理剝采比的原則圈定露天開采境界，并進行可采儲量及平均剝采比的計算，用礦山延深速度驗證生產能力。編制露天礦采掘進度計劃時，用平均剝采比乘以系數的方法初定生產剝采比，電鏟效率根據類似礦山確定。本礦采用汽車螺旋坑線開拓。工藝部分包括穿孔設備選型及其數量的計算、電鏟設備的選型及其數量的計算、汽車數量的計算及選型、推土機選型及數量計算、輔助設備的選型及數量的計算等。爆破方法的選擇及藥量計算，運輸調車方式的選擇，排土方法的選擇及排土計算。關鍵詞露天開采開拓工藝采掘進度計劃ABSTRACTTHISOPENPITEXPLOITATIONANDDEVELOPMENTDESIGNISAPPLIEDTODAMAODONGYUANIRONMINE,WITHANANNUALOUTPUTOFAPPROXIMATELY17MILLIONTONS,THELOWESTLEVELOFMININGIS1470METERS,THEHIGHTOFSTEPIS10METERSOPENPITBOUNDARYISCONTOUREDWITHTHEAPPLICATIONOFTHERULEOFBOUNDARYSTRIPPINGRATIOLESSTHANOREQUALTOECONOMICSTRIPPINGRATIOANDMAKEACALCULATIONOFPROVEDRESERVESANDAVERAGESTRIPPINGRATIOTHROUGHPUTISVERIFIEDBYEXTENSIONRATEOFTHEMINEWHENWORKINGOUTTHEOPENPITEXCAVATIONPROGRESSSCHEDULE,PRODUCTIONSTRIPPINGRATIOISINITIALLYDECIDEDBYTHEAPPROACHOFAVERAGESTRIPPINGRATIOMULTIPLIEDBYCOEFFICIENTWHILEEFFICIENCYOFELECTRICSHOVELSELECTEDONTHEBASISOFSIMILARMINESTHEMINEISEXPLOITEDBYVEHICLESALONGTHESLOPEOFTHESPIRALPITLINETECHNIQUESINCLUDETHESELECTIONANDCALCULATIONOFDRILLINGEQUIPMENTS,ELECTRICSHOVELS,VEHICLES,BULLDOZERASWELLASASSISTANTAUXILIARYEQUIPMENTSBLASTINGMETHODISTHESELECTIONOFDOSAGEANDCALCULATIONSHUNTINGMETHODISTHESELECTIONASWELLASTHESELECTIONOFDUMPINGANDDUMPINGCALCULATIONKEYWORDSOPENPITMININGDEVELOPMENTTECHNOLOGYEXCAVATIONPROGRESSSCHEDULE目錄摘要IABSTRACTII第一章礦區概況111礦區地理交通位置112礦區水文、地文1第二章礦床地質特征221區域地質特征2211地層2212構造2213火成巖222礦體賦存條件2221礦體規模、形態、產狀2222礦石結構構造323礦體地質特征3221礦體分布特征324礦石類型、品位及有用成分425礦巖物理力學性質526礦床水文地質條件5第三章露天礦合理幫坡角確定631概述632影響邊坡穩定性的因素633礦區工程地質特征634礦巖物理力學性質735合理幫坡角確定7第四章露天開采境界841露天開采境界確定的因素及原則8411影響露天開采境界的主要因素8412露天開采境界設計的主要原則8413露天開采境界剝采比的確定的原則和方法942確定露天礦最小底寬943確定露天礦開采深度10431在各地質橫剖面圖上初步確定露天開采深度10432露天礦底部標高的調整1144露天開采境界的參數12441露天礦底部周界12442采場的最終要素12443境界內的礦巖量及開采年限13第五章礦田開拓1651開拓方式選擇16511開拓方法選擇的原則1652開拓系統方案比較與確定17521技術方案比較1753汽車運輸開拓方式的選擇17531汽車開拓方式方案比較17532移動坑線開拓1854確定開拓坑道及開段溝的規格、計算掘進速度19541各溝道的規格19542新水平準備時間20543計算最大可能的礦山工程延深速度22第六章開采參數與開采程序2361選擇開采方法、確定開采參數23611階段高度及工作階段坡面角23612最小工作平臺寬度23613挖掘機工作線長度2462礦山開采發展程序24第七章露天礦生產能力2571露天礦工作制度及主要機械設備的工作制度2572礦山工程延深速度2573驗證露天礦生產能力2574均衡生產剝采比的確定25741均衡生產剝采比的原則25742均衡生產剝采比的確定2675采掘進度計劃的編制26751編制采掘進度計劃的依據資料26752采掘進度計劃26753礦山工作計劃27第八章穿孔爆破2881概述2882穿孔工作28821穿孔設備的選擇28822設備生產能力的確定29823設備數量的計算2983二次破碎方法和所需的設備數量2984爆破工作30841爆破方法的選擇30842爆破方法及爆破器材30第九章采裝工作3491采裝設備的選型3492電鏟的生產能力及數量的計算3493采裝工作面參數及工作平盤的配線方式35931工作面參數35932平盤配線方式36第十章露天礦運輸37101運輸線路的技術條件37102運輸線路布置方式37103運輸設備選型及有關計算37第十一章排土工作42111選擇排土場的基本要求42112排土場位置的選擇及排土容積的計算421121排土場位置的選擇421122排土場的容積42113排土方法的選擇及堆置要素的確定431131選擇排土方法431132確定排土場參數43114推土機的能力、數量和選型441141推土機選型441142推土機生產能力的計算441143推土機數量45第十二章企業總平面布置46121總平面布置原則46122庫區規劃46123生產區內部的平面布置46124廠區的道路及運輸46125總平面布置47第十三章露天礦主要技術經濟指標48參考文獻49附錄50致謝60第一章礦區概況11礦區地理交通位置內蒙古達茂旗東源鐵礦位于內蒙古背斜北緣，區域內出露的主要地層為太古界五臺群一套古地槽相沉積中淺區域變質巖和第三系、第四系地層；區域內構造活動較為發育；巖漿巖大多呈脈狀產出，規模很小，多侵入于五臺群地層中。三合明東部鐵礦區位于達茂旗東南60公里，行政區劃屬達茂旗希拉穆仁鎮管轄，地理坐標為東經11100301110300北緯412030412200礦區內有呼百線公路穿過，距達茂旗政府所在地百靈廟鎮700KM，礦區南西距石寶鄉3公里，百靈廟武川的柏油公路從礦區南側4公里處通過，區內有簡易公路可通行汽車，交通方便。12礦區水文、地文工作區位于內蒙古高原的南緣，海拔16451665米，屬丘低山陵區，相對高差20米，區內水系不發育，多為干谷，第四系覆蓋廣泛，基巖露頭較差。植被不發育，覆蓋厚。本區為典型的大陸性氣候，春季多風，夏季炎熱，冬季嚴寒，年最高溫度35C，最低溫度零下345C，年平均氣溫0C；每年七、八月為雨季，且多為暴雨，平均降水量為2566MM，年均蒸發量2100MM，無霜期為106天，冰凍期由10月至翌年4月，最大凍土層厚度239米，冬春季節多見西北風，平均風速15M/S，最大風速可達26M/S。本區為地震多發區，根據GB183062001圖中國地震動峰值加速度區劃圖得知，該地區動峰值加速度為02，對照烈度為8度以上設防區。區內居民為蒙汗雜居，以漢族為主。區內現有水源很少，溝谷中有間歇性流水，水位隨雨季升降。本區為牧區，以牧業為主，人口稀少，經濟不發達，附近的三合明鐵礦是最大的工業基地，近年來隨著鋼鐵工業的發展，對鐵精粉的需求量劇增，故新建了許多小型鐵礦廠，電力條件比較便利。礦區已有高壓輸電線路，為礦山建設提供了方便。第二章礦床地質特征21區域地質特征內蒙古達茂旗東源鐵礦位于內蒙古背斜北緣，區域內出露的主要地層為太古界五臺群一套古地槽相沉積中淺區域變質巖和第三系、第四系地層；區域內構造活動較為發育；巖漿巖大多呈脈狀產出，規模很小，多侵入于五臺群地層中。211地層地層區劃為華北地層區陰山地層分區大青山小區，出露地層由新至老有第四系（QHALPL）沖洪積，殘破積砂礫層，第三系上新統（N2）磚紅色泥巖加泥灰巖、玄武巖。白堊系下統（K1H）后白銀不浪溝砂礫巖，頁巖含煤；侏羅系中上統（J23D）大青山組雜色含礫砂巖，砂巖，粉砂巖夾頁巖及泥灰巖透鏡體；元古界白云鄂博群（PT2BY）結晶灰巖夾石英巖及變質含礫砂巖；上太古界色爾騰山群（AR3S）角閃巖夾石英巖及透閃巖，磁鐵石英巖，片巖，斜長角閃巖。212構造內蒙古達茂旗東源鐵礦區位于內蒙古背斜北緣，區內地層由于受基地褶皺及構造運動的影響，褶皺和斷裂活動較為發育。東源礦區斷裂活動比較劇烈，較大的斷層有二條，分布于東源礦區之南北兩側，斷層均具逆掩性質。此外，還有礦區西側的斷層和兩條規模較小的層間逆斷層等。213火成巖礦區內火成巖主要有閃長巖、閃長玢巖、輝長巖，云斜煌斑巖。閃斜煌斑巖、正長斑巖等。這些火成巖都侵入五臺群地層中，呈脈狀產出，規模很小，對礦體一般影響不大。22礦體賦存條件221礦體規模、形態、產狀內蒙古達茂旗東源鐵礦產于五臺群下列三個巖層中下角閃巖段上部（磁鐵透閃片巖，透閃片巖及黑云透閃片巖）；下磁鐵石英巖段（磁鐵透閃片巖及石英巖）；片巖段第一、二、三巖層（石榴透閃片巖及磁鐵透閃片巖）。三合明東部礦區鐵礦的成因類型為沉積變質鐵礦之變質鐵硅建造鐵礦，賦存于上太古界色爾騰山群第三巖段（AR3S3）磁鐵透閃片巖中，礦體走向近南北向。頂底板圍巖為石英透閃片巖，而含礦層位及礦體中的夾層為含磁鐵透閃石英巖，個別地段夾斜長角閃巖薄層，并含有少量石榴石。礦體地表平均水平厚度122米，礦體延深20200米之間有膨大縮小現象，200米以下礦體有膨大現象。礦體走向北東20,向南東傾斜，傾角7680,局部有直角和倒立現象。礦體呈似層狀產出。222礦石結構構造褶皺構造礦區內地質構造簡單，總體為陡立的單斜，地層走向10度，傾向東傾角85度左右，因多次構造運動的影響，巖層沿走向有所扭曲，與三合明中部露頭構成一個寬闊的正常背斜，本區為背斜之東翼。斷裂構造三合明勘探報告中的F12，F16逆斷層延伸至礦區中，礦區北側的逆斷層（F16）出露長380米，向東被第四系覆蓋，傾向北，傾角84度，由于這兩條斷層的影響，地層有地壘式構造及層間破碎。礦石呈花崗變晶結構，條帶狀構造及星散狀構造。23礦體地質特征221礦體分布特征三合明東部礦區鐵礦由兩個主礦體構成。編號為號礦體和號礦體。另有五個小礦體，編號分別為1、2、1、2、3，現對兩個主要礦體作如下敘述1號礦體分布在礦區東側，地形平緩，地表標高最高1618米，最低標高1228米，礦體南端在7線南被第四系殘坡積層覆蓋。覆蓋層厚近10米。在8勘探線之北礦體尖滅在地層中。礦區內控制長度為495米，礦體形態為層狀、似層狀，走向為180度，傾向90度，總體傾角為80度，個別處達83度。礦體全鐵最高品位為4340，最低品位為2320，平均品位3290，品位變化系數1318屬變化均勻型。礦體最大真厚度為8395米，最小真厚度為2925米，平均真厚度4449米，厚度變化系數5058屬簡單型。礦體磁性鐵品位最高3085，最低195，平均1449，品位變化系數4715為均勻型。2號礦體號礦體位于礦區西側，因正在挖掘礦石，故地表較平緩，在地表與礦體相距60100米。礦體總體呈層狀至似層狀，在南端7線處變的寬大，在第7勘探線南被第四系殘坡積層覆蓋。覆蓋層厚10米。礦體控制長度475米，走向為南北向，向東傾斜，傾角80度85度。礦體控制深度最高在4線處為1631米，最低在0號勘探線1215米高度處。礦體全鐵最高品位4150，最低為2030，平均品位3286，品位變化系數989屬均勻型。磁性鐵最高品位2765，最低055，平均1322，品位變化系數3262屬均勻型。號礦體最大真厚度為9941米，最小真厚度為1680米，平均厚度4521米，厚度變化系數為5332屬中等變化厚度。、號礦體從地表到地下深處品位變化不大，屬中低品位的弱磁性磁鐵礦礦石。24礦石類型、品位及有用成分礦石類型主要是石英型磁鐵礦石和閃石型磁鐵礦石。根據物相分析和鏡下鑒定，金屬礦物主要為磁鐵礦，呈灰白微帶棕色，他形粒狀，呈集合體或分散狀嵌布在脈石中，部分磁鐵礦中包裹有黃鐵礦。磁鐵礦粒度在025001MM間。黃鐵礦呈淡白黃色，他形粒狀，均質，與磁鐵礦連生或呈包裹體嵌于磁鐵礦中，粒度在02002MM，呈分散狀嵌布在脈石中。磁鐵礦含量為520，黃鐵礦含量23，偶見黃銅礦，粒度在015001MM，零星分布在脈石中，含量小于01。脈石礦物主要有石英、透閃石、黑云母。礦石中的有用組分除鐵以外，還尚未發現可供綜合利用的其他有用礦物元素。礦石的品味（TFE）含量一般在25093003之間，最高達3807，磁性鐵（MFE）含量一般在616之間，最高達2447，平均為907，含鐵礦物主要為磁鐵礦，其次為少量的假象赤鐵礦、褐鐵礦。全鐵和磁鐵的差值很大；一般在1608以上，最高達2369。礦石中主要有益元素（FE）分布較均勻，礦區全鐵平均品位3288，磁性鐵平均品位1386。25礦巖物理力學性質鑒于地質資料儲量計算（體重）已經采用三合明鐵礦西部異常區工程地質資料，所以本次方案設計在本區沒有工程地質資料的情況下采用三合明西部區工程地質資料，具體為礦石硬度系數F817巖石硬度系數F410礦石體重340T/M3巖石體重26T/M3礦石松散系數16巖石松散系數15526礦床水文地質條件東源礦區含水層主要為第四系潛水含水層，第三系砂巖潛水含水層及基巖風化裂隙潛水含水層等。第四系潛水含水層含水層呈多層結構，下部為砂礫石層，是主要含水帶。中部為中細砂夾砂質粘土，并構成局部粘土透鏡體。頂部主要是細砂巖。含水帶厚度2763505米，水位埋深203704米。自北西至南東水位由深變淺，涌水量00080038L/S。第三系砂礫巖潛水含水層含水層主要由礫巖泥質砂巖及粘土巖組成。厚度545515643米。水位埋深239米，涌水量0038L/S。基巖風化裂隙潛水含水層本區基巖風化裂隙發育，經地下水作用，裂隙面褐鐵礦化較強，局部裂隙充填有碳酸鹽及泥類物質。含水層平均厚度11951419米。水位埋深4813919米，涌水量0079045L/S。第三章露天礦合理幫坡角確定31概述露天礦最終幫坡角是采場最下一個階段的坡底線和最上一個階段的坡頂線構成的假想平面與水平面的夾角。達茂礦區地質構造比較復雜，位于內蒙古背斜北緣，褶皺和斷裂活動較發育。較大的斷層有二條，分布于達茂礦區的南北兩側，斷層均具有逆掩性質。礦石呈花崗變晶結構，條帶狀構造及星散狀構造。含鐵礦物主要為磁鐵礦，其次為少量的假象赤鐵礦和褐鐵礦。礦體走向北東20,向南東傾斜，傾角7680,局部有直角和倒立現象，礦體呈似層狀產出。礦石中有害雜質S、P含量較低，礦區含水層主要為第四系潛水含水層，第三系砂巖潛水含水層及基巖風化裂隙潛水含水層等，水系不發育。32影響邊坡穩定性的因素內蒙古影響露天礦邊坡穩定性的因素很多，估計各種因素的影響程度都是一個復雜的過程。這些影響因素如下礦石礦物組成的影響，包括礦石的堅硬程度和構造；巖體結構面，結構體及巖體結構的影響；水的影響，露天礦滑坡，大量發生在雨后，雨季和解凍時期，因此水是邊坡穩定性的極為有害的因素；結構應力的影響，其包括自重應力，殘余應力，水應力，震動應力，溫差應力等；其他影響因素，包括露天礦服務年限和邊坡形狀等。33礦區工程地質特征內蒙古達茂旗東源鐵礦產于五臺群下列三個巖層中下角閃巖段上部（磁鐵透閃片巖、透閃片巖及黑云透閃片巖）；下磁鐵石英巖段（磁鐵透閃片巖及石英巖）；片巖段第一、二、三巖層（石榴透閃片巖及磁鐵透閃片巖）。34礦巖物理力學性質根據地質資料礦區工程地質條件與達茂旗三合明鐵礦西部區相類似，具體特征參照三合明鐵礦西部區工程地質特征。鑒于地質資料儲量計算（體重）已經采用三合明鐵礦西部異常區工程地質資料，所以本次方案設計在本區沒有工程地質資料的情況下采用三合明西部區工程地質資料，具體為礦石硬度系數F817巖石硬度系數F410礦石體重340T/M3巖石體重26T/M3礦石松散系數16巖石松散系數15535合理幫坡角確定隨著采場開采深度的增加和邊坡角的減緩，剝巖量將急劇增加，從經濟效果看，邊坡角應盡可能加大。然而，陡邊坡雖然可以帶來較好的經濟效益，但往往會導致嚴重的滑坡事故，乃至破壞生產。從安全角度來考慮，應盡可能減緩邊坡角。因此，綜合考慮經濟與安全因素，是合理選取邊坡角的基本原則。選擇最終邊坡角時，應該充分考慮組成邊坡的巖石物理力學性質、地質構造和水文地質等因素。用類比法來選取露天采場的最終邊坡角，查采礦手冊3表123，確定上盤總體邊坡角為45，下盤總體邊坡角為45。第四章露天開采境界41露天開采境界確定的因素及原則411影響露天開采境界的主要因素（1）自然因素包括礦床賦存條件，如礦體形態、大小、厚度、傾角等，礦石種類及品位，礦石和圍巖性質、地形、礦區附近的河流、工程和水文地質等。（2）技術組織因素包括露天開采技術水平、裝備水平、礦山附近的鐵路、主要建筑物和構筑物。（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，開采過程礦石的貧化和損失，以及國民經濟發展需要等。412露天開采境界設計的主要原則（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，即采用的境界剝采比不大于經濟合理剝采比；（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，發揮露天開采的優越性；（3）所圈定的露天采礦場的幫坡角應等于露天邊坡穩定容許的角度，以保證露天采礦場的安全生產；（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確定初期露天開采的深度；（5）下列情況，可適當擴大露天開采境界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，境界外余下的工業礦量不多，經濟上不宜再用地下開采；礦石和圍巖穩固性差，水溫地質條件復雜，水量大，礦石和圍巖有自燃危險等，在安全上和技術上不適于用地下開采；（6）下列情況，可適當縮小露天開采境界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范圍以外；排土場占用大量農田，征地困難；由于地形條件（如采場最終邊幫上有較高的山頭），造成基建剝離量大和初期生產剝采比大；為了避開嚴重影響邊坡穩定的不穩定巖層；（7）當礦體極不規則，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；（8）如果基建剝離量大，初期生產剝采比大，則需要進行綜合技術經濟比較，以確定用露天或地下開采；（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。413露天開采境界剝采比的確定的原則和方法根據設計提供的地質資料知達茂鐵礦地質構造較為復雜，為了使露天開采的總體經濟效果最佳，在確定開采境界時，盡量控制境界剝采比不大于經濟合理剝采比，這是當前普遍使用的原則，其第一層含義是使緊鄰露天開采境界的那層礦巖的開采成本不大于地下開采的成本，其另一層含義是為了確保整個礦床的開采經濟效益最優。根據設計資料提供的信息，設計采用境界剝采比小于或等于經濟合理剝采比的方法圈定露天開采境界，經濟合理剝采比經測算為3/。42確定露天礦最小底寬露天礦最小底寬應滿足采裝運輸設備的要求，保證礦山工程正常發展。根據地形條件，達茂鐵礦明顯適宜于公路汽車開拓運輸。設計達茂東源鐵礦年生產能力為170萬噸，屬于中型礦山。參考設計設計資料露天礦設備選型配套計算，查表411選自卸汽車型號為BZKD20，載重20噸，WK16M3單斗挖掘機裝載，在掘溝工作面采用回轉式調車。BMIN2RMIN05TE（41）式中RMIN汽車最小回轉半徑，85M；T汽車的寬度，29M；E安全距離，05M；經計算最小底部寬度為209米，根據達茂鐵礦的實際賦存條件，及盡可能多的采礦原則，確定最小底寬為25米。圖41掘溝工作面布置圖按下列因素確定露天礦底的位置（1）使境界內的可采礦量最大而剝巖量最小；（2）使可采礦量最可靠，通常露天礦底宜置于礦體中間，以避免地質作圖誤差所造成的影響。（3）根據礦石品位分布，使采出的礦石質量最高；（4）根據巖石的物理力學性質調整露天礦底部位置，使邊坡穩固且穿爆方便。43確定露天礦開采深度431在各地質橫剖面圖上初步確定露天開采深度根據境界剝采比不大于經濟合理剝采比的原則以及各種地質限制條件確定開采深度。8號勘探線，最低標高選取為1530，確定開采深度為118米；4號勘探線，最低標高選取為1470，確定開采深度為176米；0號勘探線，最低標高選取為1470，確定開采深度為187米；3號勘探線，最低標高選取為1470，確定開采深度為163米；7號勘探線，最低標高選取為1470，確定開采深度為219米；在各地質剖面圖上繪制的開采深度和境界剝采比的關系曲線圖如下圖42各勘探線開采深度和境界剝采比的關系曲線圖432露天礦底部標高的調整由于各地質勘探線上礦體的形態、厚度不均，導致確定的理論開采深度不一致，因而有必要對深度進行調整，使底部平面處于同一水平面上，這樣有利生產活動的正常開展。將各剖面圖上確定的開采深度投影到地質縱投影圖上，連接各點，可得到一條不規則的折線。為了便于開采和布置運輸線路，露天礦底平面宜調整至同一標高，調整的原則是使調整后少采出的礦石量與多采出的礦石量基本平衡，并保證剝采比盡可能小。經調整后，4，0，3，7號勘探線處的理論最低標高為1470米，最終開采深度為180米；8號勘探線處的理論最低標高為1530米，最終開采深度為120米。在各剖面圖的該水平上調整分析最小底寬的位置，使其在所劃定的境界內含有礦量最大。各勘探線開采深度的調整如下圖圖43各勘探線開采深度調整曲線圖44露天開采境界的參數441露天礦底部周界根據上面確定的露天礦底平面標高，在各地質剖面圖上確定露天開采境界，并將各地質剖面圖的底部周界位置反映在礦山現狀圖上，用光滑的曲線連接各點，可得到露天礦底部周界。442采場的最終要素根據本礦山的規模和地質條件，確定采礦場的構成要素見表41表表41采場最終要素指標名稱單位指標備注開采最高臺階標高M1650封閉圈標高M1640露天底標高M1470地表最大尺寸（長寬）M75693985底部最大尺寸（長寬）M35625上盤度4315下盤度45004672北端幫上部4597北端幫下部北端幫度3955北端幫總體最終邊幫角南端幫度43境界內礦石量萬M505境界內巖土量萬M1284境界內礦巖土合計萬M1789平均剝采比M/M254符合規定的與設計角相差12度的要求。443境界內的礦巖量及開采年限由于本礦中有多個小礦體，對礦體的儲量計算有很大影響，但是在地質剖面圖上很多小礦體均未表現出來，所以本礦直接先作出露天礦終了平面圖，然后在各水平分層圖上計算出礦巖量境界內各水平的礦巖量如表42。表42境界內各水平礦巖量單位（萬M）水平號礦體號礦體礦石巖石礦巖總量1470521668621301480682391871781490107381451793241500133571901953851510192792712795501520205852903075971530234154388455843154026418142551493915502212254466861132156023023946976412331570232247479968144715802322624941059155315902332624951287178216002182394571438189516101421242661906217216202339621591165316300000169419571640000000123123總量50512841789由上表可知境界內的礦石量5053401717萬噸開采年限的計算平均生產剝采比NP境界內巖石量/境界內礦石量1284/505254M3/M3均衡生產剝采比NSNP2541333M3/M3系數取13本礦山的開采年限為T1PAK式中P露天礦境界內礦石的可采礦量，505萬M；A露天礦礦石年生產能力，50萬M/年；富裕系數，取111K經計算T505/5011918取整后為10年根據設計給定的礦石生產能力可知礦巖的生產能力（43）1KSAN式中礦巖年生產能力，萬M/年；A礦石生產能力，50萬M/年；K生產剝采比，M/M；SN經計算礦巖年生產能力為A50（133）215萬M/年。第五章礦田開拓51開拓方式選擇礦床開拓是露天礦設計中帶有全局性的一個重要問題，對礦山建設和生產具有重大影響。一方面受露天開采境界的影響，另一方面還影響基建工程量、基建投資和基建時間，影響礦山的生產能力、礦石損失和貧化、生產的可靠性和均衡性以及生產成本等。開拓系統一旦形成，則不易改變。否則會嚴重影響生產，還會造成經濟上的重大損失。因此，正確選定開拓方法是一項深入細致的工作。確定礦床開拓方法，必須依據礦床賦存的地形地質條件，綜合考慮各方面的因素，經全面分析比較后方能選定合理的開拓方案。511開拓方法選擇的原則（1）礦山建設速度必須滿足國家的要求，保證投產早，達產快；（2）生產工藝簡單可靠，設備選擇應因地制宜，中小型礦山盡量采用本地區能制造的設備；（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）基建投資少，特別是初期投資少；（6）生產經營費用低。影響開拓方法選擇的因素很多，主要的有自然地質條件，即地形、礦床地質、水文地質、工程地質及氣候條件等；生產技術條件，即礦山規模、礦區開采程序、露天采場尺寸、高差等；經濟因素，即礦山建設投資、礦石成本及勞動生產率等；內蒙古達茂旗東源鐵礦地表地形較平坦，根據地形條件，初步選取的的開拓方式有（1）公路運輸開拓（2）鐵路運輸開拓（3）公路鐵路聯合開拓系統；52開拓系統方案比較與確定521技術方案比較對于方案（1），公路運輸開拓系統適用各種地形條件的山坡露天礦和礦坑呈各種不規則形狀、尺寸的凹陷露天礦；汽車機動靈活，轉彎半徑小，爬坡能力大；線路工程量小，基建時間短，基建投資少；便于采用分期、分區開采；有利于采用移動坑線開拓和分散的排土場掘溝方法，較鐵路運輸掘溝方法簡單，掘溝速度及延深速度快。對于方案（2），鐵路開拓的運營費用低，鐵路運輸噸一公里費用約為汽車運輸的1/41/3；運輸能力大；運輸設備堅固耐用；運輸工作可靠，受氣候條件影響較小。但開拓坑線受鐵路的平面曲線半徑大和縱向坡度小的影響，開拓坑線展線長度大，使露天采礦場的附加剝巖量增加，基建工程量大，基建時間長；在日常生產中的線路移設和維修工作量大；開拓系統和工作組織復雜；新水平開拓延深工程緩慢。對于方案（3），公路鐵路聯合開拓適用于走向長、寬度和垂深均較大的大中型露天礦。其淺部用鐵路運輸，深部用公路運輸；上部露天地形復雜，比高較大，中部露天采場較寬廣，地形容許布置準軌鐵路線，深部露天礦采場尺寸較窄小且高差大的露天礦。其上部及深部用公路運輸，中部用鐵路運輸；地表地形平緩、平面尺寸很大的大型深凹露天礦，如山坡部分比高在200M以內，可優先考慮用外部塹溝的公路鐵路聯合運輸；充分發揮公路運輸和鐵路運輸各自的優點，如汽車公路爬坡能力大，機動靈活，鐵路運量大等；除小型礦山直接轉載外，多數礦上一般均設置轉載站（或轉載礦倉）。達茂鐵礦的區內氣候為典型的大陸性特性，多風少雨，故在該礦山采用公路運輸開拓，受氣候條件影響小。由于礦區內采場尺寸小，鐵路運輸難以布線，采場開采深度小，采用公路鐵路聯合開拓不能發揮其優越性，而且該開拓方式也不滿足基建投資少的原則，綜合考慮，確定該礦山采用公路運輸開拓方案。53汽車運輸開拓方式的選擇531汽車開拓方式方案比較汽車運輸開拓，坑線的主要布線形式有直進式，回返坑線和螺旋坑線。直進式和回返開拓坑線一般多布置在采礦場最終邊幫得底幫上，使采剝工作線能較快推進到塊體，以減少基建剝巖量和基建投資，縮短基建時間。坑線設置在頂幫時，必須剝離大量的上盤巖石才能達到礦體，使基建時間和基建投資增加。因此，只在特殊情況下，如底幫巖石不夠穩固，或為了減少開采礦巖接觸帶的礦石損失貧化時，才能將開拓坑線設在最終邊幫的頂幫。直進開拓坑線展線最短，建立的運輸線路條件好；回返開拓坑線因需設置回頭曲線，汽車通過該路段要降低運行速度，影響汽車運輸效率。設置回頭曲線需增加該區段平臺的寬度，致使設置開拓坑線一側的最終邊坡角減緩而增加露天礦的附加剝巖量。因此，只要條件允許，盡量采用直進坑線與回返坑線聯合布線，以減少線路的回頭曲線數目。螺旋坑線開拓是開拓坑線沿采礦場四周邊幫盤旋布置。汽車在坑線上直進行駛，不需要經常改變運行速度；螺旋坑線轉彎半徑大，司機通視條件好。螺旋坑線開拓適用于長寬相差不大，同時開采臺階數少的凹陷露天礦，坑線沿四周邊幫布置；通過以上三種布線形式的比較，由于該礦圈定的境界長寬相差不大，且開采深度為180米，因此選用螺旋坑線布置形式。為了縮短運距，減少基建剝巖量和新水平準備工作量，盡快達產，采用移動坑線開拓。532移動坑線開拓（1）定義出入溝不是從設計的最終位置上掘進，而是在采場其他地點掘進。這時，掘完溝擴幫時，工作臺階上要保留出入溝，以保證上、下水平的運輸聯系，隨著臺階的推進，出入溝向前移動到設計位置，出入溝才固定下來。因為是汽車運輸，所以運輸比較靈活，只要給汽車留出足夠的運輸寬度，開采過程中需要并段的臺階，為了汽車出入，要推遲并段。（2）開拓程序A滿足超前關系的地方，盡可能靠近礦體的位置掘進出入溝和開段溝，掘溝后，擴幫工程從中間向兩幫擠進。B在向下盤方向推進的工作臺階上設有出入溝，臺階被出入溝分割成兩個傾斜分臺階稱“上、下三角掌”。為了保護出入溝內的運輸干線不被切斷，進行開采時，應先推進出入溝側幫，即開采“上三角掌子”，擴大出入溝的寬度。出入溝寬度達到一定程度，把運輸干線移過去后，再進行原來被運輸干線壓住的部分，即開采“下三角掌子”C移動坑線隨著臺階推移到設計的最終境界時，出入溝及運輸干線就固定在最終邊幫上，從而變成固定坑線。結合該露天礦的開采現狀以及所畫的終了平面圖，在1650水平上選一段足夠長下1640的地方，掘一個出入溝，無需再掘開段溝和擴幫，直接對1640水平還未采剝的礦巖進行開采，1630及1620水平也是如此，由1620下1610水平及以后，礦山均采用螺旋坑線開拓。沿采場最終邊幫按所確定的出入溝的位置、方向和坡度從上水平向下水平掘進出入溝，自出入溝末端沿采礦場邊幫掘進開段溝，再從出入溝末端開始，以扇形推進方式擴幫形成采剝工作線。當工作線擴展推進到一定距離，滿足下部臺階掘溝進行新水平準備的條件時，在連接平臺的末端，再沿采礦場邊幫向新水平掘進出入溝、開段溝，隨后進行擴幫工作。54確定開拓坑道及開段溝的規格、計算掘進速度541各溝道的規格1、溝底寬度它取決于掘溝的運輸方式,溝內線路數目,巖石物理力學性質和采掘設備的規格等因素。（1）出入溝溝底最小底寬汽車運輸掘溝時,為了減少新水平的準備時間，采用單折返式調車，經計算得該礦出入溝溝底最小寬度為25米。（2）開段溝溝底寬度它與掘溝方式,采掘運輸設備規格,線路數目和布置及擴幫爆破的爆堆寬度有關,其最小底寬為同出入溝一樣為25米。2、溝深度凹陷露天礦的出入溝和開段溝均為雙壁塹溝，出入溝的深度值為零至臺階全高度，即010M；開段溝深度等于臺階全高度，即10M。3、溝幫坡面角它取決于巖石的物理力學性質和溝幫坡面角保留時間長度，采用移動坑線開拓時，溝幫兩側坡面角均為75。4、溝的縱向坡度根據掘溝的運輸設備類型、塹溝的用途確定，該露天礦汽車運輸礦巖為重車上坡，空車下坡，出入溝主要為運輸礦巖的通道，出入溝的縱向坡度為8。開段溝一般為水平的，但為了流水需要而采用3左右的縱向坡度。5、溝的長度出入溝聯系上、下水平的通路，其長度取決于臺階高度和出入溝的縱向坡度，即LH/I。式中L出入溝的長度，米；H臺階高度，10米I出入溝的縱向坡度，米。經計算露天礦出入溝的長度為125米，實際開拓中保證其長度在125米到150米之間。開段溝長度與采用的采掘工藝開拓方法有關，應根據具體礦山條件確定。該設計根據挖掘機最小工作線長度及臺數，確定開段溝長度為300米。出入溝和開段溝均為雙壁溝，示意圖如圖51圖51雙壁溝橫斷面圖542新水平準備時間1、掘溝工程量（1）出入溝和開段溝為雙壁溝，出入溝的工程量V1TGHBTGHTBIH3232121式中V1出入溝工程量，M3；H延深一個新水平的深度，10米；I出入溝平均坡度，8；B1出入溝溝底寬度，25米；溝幫坡面角取75。經計算V110/00825/210/3TG6510/TG6525/2210/3TG6517124M。開段溝截面積S2（B2HCTG）H式中S2開段溝截面積量，M2；B2開段溝溝底寬度，25米；H延深一個新水平的深度，10米；溝幫坡面角取75；經計算S2（2510CTG65）10277。2、掘溝速度一臺電鏟的效率為36萬M3/A，即每月3萬M3，在出入溝工作時的效率下降15為每月255萬M3，開段溝時效率下降10為每月27萬M3。以1610水平為例，出入溝工程量17124立方米，開段溝的橫截面積為277平方米，掘完出入溝需要17124/（25510000）067月，開斷溝的掘溝速度為V2V/S2710000/27798米/月。3、新水平準備工作新水平準備包括掘出入溝、開斷溝及新水平的準備所需的擴幫，首先計算擴幫工程量，它主要取決于擴幫寬度和采剝程序，擴幫寬度應保證下一水平正常掘進出入溝、開斷溝的擴幫。取1610水平為例，擴幫工程量為3KVBLH式中擴幫工程量，M3；3V所需擴幫長度300M；擴幫寬度，40M；KLKH臺階高度，10M；經計算V34030010120000M34、各項工程所需的時間出入溝掘溝時間067月，開段溝掘溝時間300/98306月，擴幫所需時間1T2T120000/（310000）4月。3T故新水平準備所需總時間為TA0673064773月。543計算最大可能的礦山工程延深速度延深速度表示露天礦每一年可能延深的垂直高度，用HY表示，HY12H/T（64）式中H臺階高度，10M；T新水平準備時間，773月經計算HY1210/773155米/年所以HY155米/年。第六章開采參數與開采程序61選擇開采方法、確定開采參數堅硬礦巖一般用鑿巖、裝藥爆破的方法進行松散，然后用挖掘機進行鏟裝，將礦巖分別裝車。達茂鐵礦符合這種開采方法，故采用單斗挖掘機采剝法。所選挖掘機型號WK16，鏟斗容積16M，最大挖掘高度101米。611階段高度及工作階段坡面角1、階段高度階段高度的高低主要受挖掘機工作參數、礦巖性質和運輸條件所限制。采裝選取平裝車方式，對于需要爆破的礦巖，階段高度為挖掘機的最大挖掘機高度的10125倍，考慮達茂鐵礦的開采現狀，確定階段高度為10米。2、工作階段坡面角查資料采礦設計手冊2表143，選取坡面角為75度。612最小工作平臺寬度采用緩工作幫，最小工作平臺寬度由爆堆寬度、運輸設備規格、動力管線配置方式以及采剝作業的安全寬度組成。FBCDTEG式中F最小工作平臺寬度,M；B爆堆寬度，B2H24M（H為鉆孔深度，12M）C爆堆坡底線至汽車邊緣的距離，一般C3MD線路外側至動力電桿的間距，汽車運輸取D3ME動力至階段穩定邊界線的距離，一般取E34M，此礦山取E3MG安全寬度,G取3MT汽車運輸時，取T4M；H階段高度，10M。代入數據計算得F40M。汽車運輸時最小工作平盤寬度，613挖掘機工作線長度查資料采礦設計手冊2表1412，選取挖掘機工作線長度為300M。62礦山開采發展程序沿采礦場最終邊幫按所確定的出入溝位置、方向和坡度從上水平向下水平掘進出入溝，自出入溝末端沿采礦場邊幫掘進開段溝，再從出入溝末端開始，以扇形推進方式擴幫形成采剝工作線。當工作線擴展推進到一定距離，滿足下部臺階掘溝進行新水平準備的條件時，在連接平臺的末端，再沿采礦場邊幫向新水平掘進出入溝、開段溝，隨后進行擴幫工作。第七章露天礦生產能力71露天礦工作制度及主要機械設備的工作制度露天礦年工作日數為215天，每天3班，每班8小時。主要作業設備的工作制度。電鏟工作天數為215天，牙輪鉆為215天，每天3班，每班8小時。72礦山工程延深速度延深速度表示露天礦每一年可能延深的垂直高度，用HY表示，HY12T式中H臺階高度，10M；T新水平準備時間773月所以HY1210/802155M/年。73驗證露天礦生產能力該設計礦體為急傾斜礦體，根據設計要求按礦山工程延深速度驗算生產能力。由于采用下盤移動坑線開拓時VYVK，礦山工程延深程度，VY155M/A，按下式計算可能達到的生產能力AKHPV1式中P水平分層礦量，以1600水平為例155萬噸；礦石回收率，97；廢石混入率，3；H臺階高度，10米；所以AK155155097103/10240萬噸170萬噸/年，完全滿足要求74均衡生產剝采比的確定741均衡生產剝采比的原則（1）開采年限較長的大中型露天礦按一期均衡，在開采技術上有困難時，可分期均衡。（2）露天礦發展時期，每期生產剝采比的差值不宜過大，一般不增加或不減少主要采裝設備。（3）均衡生產剝采比，在礦山發展時期，一般初期小些，以后各期逐漸增大，中間不宜降低。（4）盡量縮短礦山投產到達產的時間。742均衡生產剝采比的確定采用按經驗系數法初步確定均衡剝采比。整個境界內的礦石量為505萬立方米，巖石量為1284萬立方米，平均剝采比為254M3/M3，系數取13，均衡生產剝采比為33M3/M3。75采掘進度計劃的編制751編制采掘進度計劃的依據資料編制進度計劃的資料包括礦石年產量為170萬噸，初步均衡剝采比為33M3/M3，電鏟正常的生產能力為36萬M3/年，礦石回采率97，廢石混入率3。752采掘進度計劃該設計是在原礦山生產現狀的基礎上進行改造，因此，在實際采掘過程中要考慮礦山現狀。在編制采掘進度計劃時要綜合考慮礦石和巖石生產能力，確保均衡剝采比變化不大。采掘進度計劃編制結果見圖表，礦巖逐年發展曲線如圖71圖71礦巖量逐年發展曲線753礦山工作計劃（1）礦山年產量是170萬噸，考慮法定假日，天氣及設備檢修等因素，把礦山年工作天數定為215天，剝離工作天數為215天，采礦215天，日工作班數為3班，每班8小時。2）主要作業設備的工作制度。采礦電鏟工作天數為215天，剝巖電鏟工作天數為215天，牙輪鉆為215天，每天3班，每班8小時。第八章穿孔爆破81概述采剝方法是露天礦開采全部生產過程中的中心環節,主要研究露天開采過程中采準、剝離及采礦工程的開采順序以及它們之間的時空關系問題，經分析比較，礦山采用移動式螺旋坑線開拓。它決定著露天礦的開采方式、技術裝備、礦床的開采強度和經濟效果。堅硬礦巖一般用鑿巖、裝藥爆破的方法進行松散，然后用挖掘機進行鏟裝，將礦巖分別裝車。82穿孔工作821穿孔設備的選擇考慮本礦年生產能力較大，礦巖硬度較大，選用牙輪鉆機完成主要的穿孔任務。它具有鉆孔效率高，作業成本低，機械化程度高，適應各種硬度的礦巖鉆孔等優點。根據礦山的規模選用KY250型牙輪鉆機，具體參數見表81。表81KY250型牙輪鉆機技術參數表鉆孔直徑（MM）鉆孔深度（MM）鉆孔方向（）最大軸壓（KN）2202501790420鉆具推進行程（M）鉆具推進速度（M/MIN）鉆具回轉速度（R/MIN）鉆具提升速度（M/MIN）9200808011510鉆具回轉扭矩（KNM）回轉傳動方式主空壓機能（M3/MIN）排渣方式600直流電機30風水混合行走方式爬坡能力（）鉆桿直徑（MM）鉆桿根數（根）履帶12159，2032822設備生產能力的確定牙輪鉆機的臺班生產能力可按下式計算VB06VTK式中VB牙輪鉆機臺班生產能力，MV牙輪鉆機的機械鉆進速度，CM/MINV，計算得V15CM/MIN39810PNDFT班工作時間，T8HK工作時間利用系數，取045計算得VB324M/臺班根據本礦山的礦巖性質，鉆機年工作天數，參考臨近礦山的實際情況。初步確定鉆機的臺年效率為25000米。823設備數量的計算露天礦所需牙輪鉆機數量按下式計算確定。N1EQQ式中N所需設備數量，臺；Q設計的礦山年采剝總量，5990000T采掘進度計劃以后的均衡生產剝采比；Q1牙輪鉆機的穿孔效率，25000M/年；E廢孔率，6；Q每米炮孔的爆破量，110T/M；經計算N5990000/25000110（1006）232，取3臺83二次破碎方法和所需的設備數量在生產爆破過程中，可能產生一定量的較大尺寸的巖石和礦石，不能滿足挖掘機和汽車的裝運工作，需要破碎成小的尺寸，這樣的礦巖稱為大塊。大塊尺寸的確定（1）按挖掘機鏟斗容積E確定允許塊度B119M3075（2）按汽車斗容V確定允許塊度V7413553475914M3B225M305根據以上計算結果，將塊度最大尺寸大于1200MM的礦巖作為大塊，根據礦巖性質和采用的爆破方法，取大塊的發生率為4。每天需要處理的大塊量為2150000004/215400M3，二次破碎設備采用YT25型氣腿式鑿巖機，查表知，班工作能力為30M/班，炮孔裝2號巖石炸藥，工作的鑿巖機臺數為N，BVQQ式中N工作的鑿巖機臺數，臺；Q平均每天二次爆破的礦巖量，400M3；Q爆破一立方米大塊所需的炮孔長度，4T/M；VB二次破碎鑿巖機的班工作能力，30M/班；經計算N33臺由于二次破碎只在白天作業，鑿巖機的備用量為50，故實際所需的鑿巖機臺數為15N3315495臺，取5臺。84爆破工作841爆破方法的選擇由于本礦生產能力較大，一次爆破量大，因此生產爆破采用多排孔微差爆破，臨近邊坡時，采用預裂爆破，可以有效地保護邊坡穩定。微差爆破的優點是（1）、微差爆破可實現多排孔爆破，擴大一次爆破的礦巖量；（2）、提高爆破質量，降低爆破成本。塊度均勻，有利于提高裝載設備的效率；（3）、減輕爆破地震波作用，防止對附近建筑物和采場邊坡的破壞；842爆破方法及爆破器材采用導爆管雷管起爆系統