1、摘要按照畢業設計任務書的要求，進行了經山寺鐵礦磁選6000t/d的選礦廠設計，產品為鐵精礦。 經山寺鐵礦位于河南省平頂山市境內，為舞鋼重要的原料基地。在老師的幫助下，經過一段時間的資料收集，確定了其工藝流程：破碎采用三段一閉路流程，磨礦采用兩段全閉路的流程，選別采用三段磁選一段掃選的流程，精礦采用直接過濾的脫水流程。對設計工藝流程進行了工藝指標計算，包括破碎、篩分、磨礦、分級、磁選（包括礦漿流程）和脫水流程。對破碎、篩分、磨礦、分級、磁選及脫水設備進行了選擇和計算以及輔助設備的選擇和計算，確定了工藝所需的工藝設備。進行了廠房總體布置，并進行了廠房內的設備配置。根據選礦廠的地形條件，進行等高線布

2、置。其中，粗碎、中細碎(篩分)廠房分開布置，粗碎車間、中細碎(篩分)車間平行等高線配置。磨礦和磁選共廠房配置，其中磨礦采用縱向配置，磁選機也采用縱向配置。過濾機與精礦倉配置在精礦廠房內。完成了粗碎、中轉站、中細碎(篩分)、磨礦分級磁選、脫水車間的三視圖、數質量及礦漿流程圖和設備聯系圖以及建筑物聯系圖共8張。關鍵詞：選礦廠設計 鐵礦 磁選 經山寺AbstractAccording to the request of the intruction of plant design for undergraduated, the design of Jingshansiiron Mine magnet

3、ic separation with the capacity of 6000t/d, and the products is iron concentrate.The Jingshansiiron Mine is located in Pingdingshan City in Henan provience, an important raw material for the Wugang.Withthe help of the teachers and the collection of data, The work institutions of each workshop were d

4、etermined, The process of crushing is three sections with one close circuit, the grinding process is two sections with all closed circuit,Sorting by three-stage magnetic separation process of a sweeping election,the concentrates isdirect filtration dehydration process.Technologicalparameters of crus

5、hing,screening, grinding ,classificatio- n ,magnetic separation (include the circuit of pulp)and dewatering were computed, respectively. Then the technological parameters of equipments and the auxiliary equipments were compared ,and the optimal equipments were determined. The general arrangement of

6、concentrator plant and the allocation of equipments in diferent workshop were presented. According to the topography of plant site, plants were arranged along the contour line . The workshops of coarse crushing, middle and fine crushing(screening) were aloted independent. Arrangment with parallel co

7、ntour line of coarse crushing workshop、middle and fine crushing ( screening) workshops were used.Grinding and magnetic separation of plant configuration, the grinding used vertical configuration, magnetic separator is also used vertical configuration . Filter and concentrate storage configuration in

8、 the concentrate plant. Completed a coarse crushing, transit stations, the crushing (screening), grinding and classification, magnetic separation, dehydration plant three views, the number of flow charts and equipment quality and pulp contact map and construction contact map a total of eightmaps .Ke

9、ywords: concentrator design, iron ores,magnetic separation Jingshansi摘要IAbstractII第一章總論11.1概述11.2設計依據21.3設計范圍31.4設計原則31.5設計主要內容5第二章地質62.1設計依據地質資料及評述6地質勘探工作62.2礦區地質7礦區地層7礦區構造7區域變質作用82.3礦體地質特征92.4礦石質量10礦石礦物成分10礦石結構構造10礦石類型10礦石化學成分11設計對礦石質量的研究112.5巖石力學12設計依據12礦區工程地質條件12礦區巖組物理力學性質13礦區巖石力學分析14結論及建議17第三章選

10、礦工藝183.1礦床與礦石類型18礦床的地質特點18礦石類型18礦石礦物組成18礦石結構構造19礦石化學成分19礦石物理特性193.2礦山供礦條件19礦樣的配制20原礦物理化學分析20相對可磨度試驗21磁性分析22工藝流程試驗24尾礦物相分析29試驗評述293.3設計流程與技術指標303.4工作制度與生產能力313.5主要設備選擇與計算32設備選擇原則32設備計算的原則32第四章工藝流程和工藝設備334.1破碎流程和破碎設備的選擇和計算33破碎流程的計算33破碎、篩分設備的選擇和計算354.2磨礦流程的計算414.3選別流程的計算42確定原始指標數42選取原始指標43流程計算43回收率的計算4

11、44.4礦漿流程的計算45磨礦中礦漿流程的計算45選別流程中礦漿流程的計算474.5磨礦、分級機的選擇與計算49磨機的選擇與計算49分機設備的選擇和計算534.6磁選工藝流程的計算及設備選擇55磁選設備的選擇55選礦工藝主要設備554.7主要輔助設備的選擇和計算56檢修吊車的選擇56皮帶寬度的計算57砂泵的選擇和計算59真空過濾機的計算63礦倉的選擇與計算63給料設備的選擇和計算65廠房高度的計算66第五章總體布置和設備配置685.1 廠房總體布置685. 2廠內設備配置68選礦車間組成、廠房布置與車間配置68選礦工藝過程簡述69參考文獻71附錄A：選礦廠設備選擇和計算附表72附錄B：英文論文

12、74附錄C 英文翻譯83致謝90第一章 總論1.1概述 舞鋼中加礦業發展有限公司的經山寺鐵礦區是舞鋼中加鋼鐵發展有限公司重要的鐵礦石原料基地。該公司是平頂山市新建的最大的一家民營鐵礦企業，法人代表李保軍。中加礦業發展有限公司和中加鋼鐵發展有限公司為同屬一家公司的具有獨立法人資格的二級子公司。中加礦業發展有限公司主要產品為鐵精礦粉，經舞鋼中加鋼鐵發展有限公司高爐轉化成生鐵，直接熱送舞陽鋼鐵公司90t電爐。公司下屬經山寺鐵礦、扁擔山、尚廟3個露天礦；冷崗鐵礦、小韓莊鐵礦2個地下礦。礦區位于舞鋼市和葉縣境內。距市區寺坡（鎮）15km，自市區向北西至平頂山市區75km。向東北至京廣線漯河市（站）65k

13、m。均有準軌鐵路，高等級公路相通，交通十分便利（見舞鋼中加礦業發展有限公司經山寺鐵礦交通位置圖）。舞鋼中加礦業發展有限公司是按照國家產業優化政策，充分利用本地得天獨厚的豐富的鐵礦石資源而興建的。2004年3月，在省市兩級政府的關懷和支持下，河南省國土資源廳進行資源整合，將經山寺礦床、尚廟礦床劃歸給實力強勁，產銷一體化的舞鋼中加礦業發展有限公司統一開發。經山寺礦床是舞陽礦區三大鐵礦床之一，尚廟礦床也是儲量近千萬噸的大型礦床，2004年9月，該礦區資源范圍已經獲得省礦產資源儲量評審中心審查批準，河南省國土資源廳頒發了采礦許可證，批準的礦區面積為6.8006km2，礦區范圍拐點坐標如下：點號 X：

14、Y： 1、3694545.00 38447655.002、3694533.00 38449680.003、3694800.00 38449981.004、3695000.00 38450000.005、3695003.00 38448433.006、3695466.00 38448435.007、3695463.00 38448823.008、3695926.00 38448825.009、3695930.00 38446850.0010、3696300.00 38446850.0011、3697400.00 38447000.0012、3697400.00 38447600.0013、369

15、6500.00 38448200.0014、3696500.00 38450000.0015、3695295.00 38450770.0016、3694570.00 38451010.0017、3694208.00 38450585.0018、3693700.00 38449000.0019、3694180.00 38447930.00標高：從138米到-505米舞鋼中加礦業發展有限公司實行規模開采，合理開發，充分利用和保護礦產資源。礦山采、選工程初步設計由河南省冶金規劃設計研究院承擔設計，采選規模100萬噸/年。按照公司的發展指導思想，礦山今后按照總體規劃，分段設計，分步實施，留有余地的原則

16、，通過滾動發展，最終形成采選總規模300萬噸/年鐵礦石，年產鐵精粉70多萬噸的采選綜合能力。礦山建設不僅為煉鐵解決了原料不足的困難，使之有一個穩定的原料供應基地，同時，消除了原料采購環節中價格、質量、運輸、資金等方面的不利因素，而且對煉鐵今后生產發展和穩定及長期生存，迅速發展、增強后勁，擴大規模、提高經濟效益將發揮重要作用。礦山建設還將帶動地方經濟發展，推動機械、運輸、服務等相關產業的開發，并可解決就業崗位800人以上，為舞鋼市經濟建設和社會穩定做出積極貢獻，具有良好的經濟效益和社會效益。1.2設計依據1）舞鋼中加礦業發展有限公司2005年4月1日提交的工程咨詢設計委托書；2）我院與舞鋼中加礦

17、業發展有限公司2005年4月2日簽訂的舞鋼中加礦業發展有限公司經山寺采選工程初步設計合同書；3）平頂山市發展和改革委員會文件（平發改外經200541號）關于舞鋼中加礦業發展有限公司經山寺鐵礦床（部分）、尚廟、小韓莊礦段資源/儲量預可行性研究報告的批復；4）河南省國土資源廳豫國土資備字（2004）36號關于舞陽鐵礦經山寺（部分）尚廟、小韓莊礦床資源儲量核查報告礦產資源儲量評審備案證明；5）舞陽鐵礦經山寺（部分）尚廟、小韓莊礦床資源儲量核查報告；6）我院編制的舞鋼中加礦業發展有限公司經山寺鐵礦床（部分）、尚廟、小韓莊礦段資源/儲量預可行性研究報告；7）2005年4月16日和2005年5月23日兩次

18、甲方提交的資料清單各項內容；8）甲方提交的由中冶集團鞍山冶金設計研究總院完成的經山寺鐵礦石實驗室選礦流程試驗報告；9）2005年4月16-17日我院主要設計人員與舞鋼中加礦業發展有限公司主要負責與技術人員就本設計的座談會紀要；10）我院設計人員現場收集的有關設計資料。1.3設計范圍本次設計項目的設計范圍，根據設計委托書要求，擬在河南省國土資源廳劃定的舞鋼中加礦業發展有限公司經山寺鐵礦礦權（界）范圍內的全部礦體進行采選設計；設計內容包括采礦工程、選礦廠、尾礦設施及相關總圖運輸、水電設施、土建及工程經濟評價；對生產輔助設施、生活及福利設施僅進行規劃、投資估算；外部供電，道路由甲方自行解決。1.4設

19、計原則基本上按照甲乙雙方座談形成的會議紀要，提交的委托書，簽訂的主要設計原則；1）廠址選擇經現場踏勘后，選廠有和嶺廠址與山孟崗廠址可供選擇，經比較后推薦確定和嶺廠址，其比較資料如表。 磁選廠址比較表 表1-1 廠址項目和嶺（南）廠址山孟崗（北）廠址環境與礦石運輸均為荒坡與崗地，無基本農田，直接與提升主井相連，地下礦無運距。有崗地、耕地和基本農田，運距22.5km，尾礦庫址及環境條件李家西溝尾礦庫、距選廠1.5km，多為山坡與坡地，少占耕地，不占耕地，無移民工程。市區內，初期工程量小。東溝山孟崗尾庫距選廠1.5km，農田偏多，有移民，在葉縣境內，初期工程量偏大水源條件 紅衛水庫水源300萬m3，

20、距選廠1km深井水源山孟崗水源120萬m3深井水源工程地質較簡單較復雜其它供電，道路條件基本相同，無可比性。2）選礦方案問題五個礦點原礦品位低，TFe25%左右，MFe20%左右，而且扁擔山、經山寺礦有部分紅礦，按照工業礦量處理，選礦試驗做了三個流程方案，最終方案根據實驗結果確定。3）關于選礦設備問題甲方建議，主要選礦設備要盡量引進國外先進設備，設計根據這一原則，進行選礦設備選型。4）露天開采設計經濟合理剝采比依據礦山開采規模和有關規定確定，并加以論述；5）經山寺、扁擔山聯合開拓是否可行經技術經濟比較后確定；6）投資概算，要本著以實際發生為主，本工程以強化主體、美化廠容、節儉投資為原則；7）甲

21、方意向在和嶺廠區先建幾座別墅式辦公樓，總之整個礦區礦容礦貌、綠地都要一流；8）機修設施應充分利用本地區現有維修能力，但也要考慮如油庫、空壓機站和必要的設備維修和保養能力；9）粗破碎附近考慮一個10萬噸的原礦堆場。1.5設計主要內容本次設計內容包括：總論、地質、選礦工藝（破碎，篩分，磨礦，分級，選別）、選別流程和礦漿流程的計算以及各種工藝設備和輔助設備的計算和選擇、廠房配置和設備配置，詳見下面具體內容。第二章 地 質2.1設計依據地質資料及評述地質勘探工作該礦床于1957年發現露頭，1960年由河南省地質局豫06隊對其主要礦段進行普查勘探，提交相應地質評價報告（不含尚廟、小韓莊）。最終提交表外礦

22、C1+C2級2643.5萬t。19661970年河南省地質局地質九隊對經山寺礦床進行地質勘探工作，施工鉆孔72個，并于1974年提交河南省舞陽鐵礦經山寺礦床地質勘探報告。報告提交扁擔山、經山寺及冷崗礦段地質儲量C1+C2級18592.4萬t，其中C1級6696.7萬t，C211895.7萬t。1972年7月河南省地質局地質九隊對小韓莊礦段進行詳查至1974年8月共施工鉆孔25個，但因故沒有編制詳勘報告，僅編制了鉆孔柱狀圖。1975年4月1979年1月，原可南省冶金局第四地質隊在扁擔山投入詳勘工作，施工鉆孔57個，也因故只編制了鉆孔柱狀圖，未進行儲量計算和詳勘報告的編制。1978年112月，河南

23、省冶金局第四地質隊對經山寺鐵礦床冷崗礦段進行了地質勘探，并提交了河南省舞鋼區經山寺鐵礦床冷崗礦段地質勘探報告。報告經河南省革委冶金局以“（78）豫革冶地字第501號”文審批，批準儲量如下：表外礦C+D級6002.27萬t，其中C級2520.72萬t，D級3481.55萬t。2004年3-4月，河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊對經山寺礦床進行資源儲量核查，并編寫河南省舞陽鐵礦經山寺礦床（部分）、尚廟、小韓莊資源儲量核查報告，提交扁擔山、經山寺、冷崗及小韓莊四個礦段在中加公司礦界范圍內保有儲量（332）+(333)+(334)？13772.4萬t，其中（332）1527.5萬t，(333)72

24、57.8萬t，該報告于2004年5月30日經河南省礦產資源儲量評審中心以豫儲評字2004034號文審批。各礦段勘探網度如下：經山寺礦段：200m75150m；扁擔山礦段：100m50100m；小韓莊礦段：200m150m；冷崗礦段：200100m100m；尚廟礦段：20015080m2.2礦區地質河南舞陽鐵礦區座落在華北板塊南緣秦嶺造山碰撞帶內的岡性推覆體上。礦區地層礦區內地層主要為新太古界太華群鐵山廟組區域變質巖系、中元古界汝陽群海相碎屑沉積及第四系地層。現將礦區地層及其巖性自下而上簡述如下：1）新太古界太華群鐵山廟組（Ar3th）自下而上分為7個“巖組”：a.條帶狀混合巖巖組，厚度最大可達

25、83m以上，平均43.8mb. 角閃片麻巖巖組，厚度最小11，最大達436 以上，平均3378m。c.上大理巖巖組，厚度最小11，最大102 m。平均51 m。d.石英輝石磁鐵礦礦組（C礦組），厚度最小23，最大253 m，平均108 m。e.下大理巖巖組，局部缺失，最大厚度64 m，平均19 m。f.白粒巖混合巖巖組，鉆探厚283463 m以上。g.條帶狀混合巖巖組，鉆探厚316.12948.42 m以上。2）中元古界汝陽群（Pt2r）以石英巖為主，夾肝紅、綠色頁巖，出露厚300 m以上。與下伏地層呈角度不整合接觸。3）第四系（Q）上部為黃土及粉土，中下部為泥礫層，厚度051.5 m，平均1

26、8.5 m。與下伏地層呈角度不整合接觸。礦區構造褶曲構造以復背斜為主，軸向近東西，且多形成弧形彎曲，扁擔山礦段出現倒轉向斜構造。礦區被F30、F31、F33、F34、F35、F36、F6七條斷層截割為條塊狀。1）褶曲構造a.經山北坡向斜：軸向SE94，軸長2000m以上，向東傾伏角26，傾角南翼3865，北翼1827。b.經山南坡北斜：軸向NE75，軸長1000m以上，向東傾伏，傾伏角10，傾角南翼1224，北翼1130。c.冷崗小韓莊背斜：冷崗礦段走向SE107左右，傾向南翼SW197，北翼NE17，傾角南翼2224，北翼1537；小韓莊礦段走向NE70左右，傾向南翼SE160，北翼NW34

27、0，傾角南翼1927，北翼2933，背斜軸長3400m以上。2）斷層構造礦區范圍內發現F30、F31、F33、F34、F35、F36、F6七條走向斷層，各斷層主要特征如下：F30：走向SW245NW285，傾向NNENNW，傾角85左右，長約3600m，垂直斷距500m，為逆斷層。F31：走向SW235NW300，傾向NWNE，傾角5576，為逆斷層。長約1800m，垂直斷距120300m。經山寺礦段與冷崗礦段以此斷層為界。F33：走向SE110140，傾向NE，傾角85左右，為正斷層，長約1000 m，垂直斷距100200m。該斷層將 F34與F31切斷，是扁擔山礦段與經山寺礦段的分界線。F

28、34：走向NE7080，傾向NW，傾角8085，為逆斷層,長約1050m，垂直斷距300500m。F35：走向SE135，傾向SW，近直立，為正斷層，垂直斷距200 m左右。 F36：走向SE30，傾向NW，近直立，為正斷層，垂直斷距500 m。 F6：走向SE140，傾向SW，傾角70，為逆斷層，垂直斷距500m。 區域變質作用形成于較深的區域變質作用至超變質作用的高級變質巖區的新太古界含鐵礦變質巖系。區域變質作用普遍形成了具有中粒變晶結構的變質磁鐵礦礦石。礦床成因類型為沉積變質礦床。2.3礦體地質特征經山寺礦床分為扁擔山、經山寺、冷崗、小韓莊、尚廟5個礦段。本次設計范圍為舞鋼中加礦業發展有

29、限公司礦界內的扁擔山、經山寺、冷崗、小韓莊、尚廟5個礦段。各礦段地質特征見表2-1。經山寺礦床各礦段地表地質特征表 表2-1礦段名稱扁擔山礦段經山寺礦段冷崗礦段小韓莊礦段尚廟礦段長寬13001100m12001100m1100900m2300900m135330主要礦段C12、C13C12、C13C14、C12C14、C12C13 C12次要礦段C14C14C13C13局部C12層產狀走向近EW傾向N傾角45走向NE75北翼傾向NE17傾角1130南翼傾向SE165傾角1224走向NW287北翼傾向NE17傾角1537南翼傾向SW197傾角2224走向NE70北翼傾向NE340傾角2933南翼

30、傾向SE160傾角1927走向SN至NE傾角61710橫跨尚廟向斜賦存標高+115 m-610 m+132-300m+55m-290m+56m-156m+140-252經山寺礦床各礦段又分為C14層、C13層及C12層3層礦，每層礦一般由3-5個小分層組成。全礦床共有20多個分層，單層厚1.0631.68m，平均5.91m，總厚度23253m以上，平均108m。C14層：厚度3.3428.40m，平均13.03m，單層礦平均厚4.22m，主要分布在冷崗礦段，其次在小韓莊礦段。C13層：厚度1.2046.59m同，平均20.46m，單層礦平均厚6.57m。各礦段都有分布。C12層：厚1.0645

31、.20m，平均15.85m，單層礦平均厚5.78m，主要分布在各礦段的西部。尚廟礦段C13層平均厚12.89m，C12平均厚4.49m。2.4礦石質量礦石礦物成分礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦及假象赤鐵礦，其次為黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鉻鐵礦、黃銅礦、自然鉛及自然鋅等；非金屬礦物主要為鈣鐵輝石、紫蘇輝石、石英、方解石、白云石及透輝石，其次為蘭閃石、纖閃石、普通角閃石、蛇紋石石棉、透閃石、葉蛇紋石、綠泥石、綠簾石、石榴石、滑石、黑云母、金云母、更長石及微斜長石，另有微量橄欖石、磷灰石、鋯石、榍石及螢石等。下面將幾種主要的礦物作一簡要敘述：1）磁鐵礦：自形半自形晶，粒度一般在0.20.5mm左右，部分

32、13mm以上。與石英共生時多呈條紋狀連晶分布，當與輝石共生時可有細粒浸染狀和粗粒不規則團塊體兩種產出。2）石英：常以條帶狀、條紋狀集合體出現，帶寬一般25mm，多與輝石、磁鐵礦伴生，少數在地表露頭等氧化帶內與磁鐵礦共生。3）紫蘇輝石和鈣輝石：是礦石中較粗大礦物，粒徑13mm，部分45mm以上。紫蘇輝石常與鈣鐵輝石相伴產出，未發現紫蘇輝石單獨與磁鐵礦或與石英的共生組合關系。4）碳酸鹽礦物：多以寬條帶狀出現于礦石中，與輝石磁鐵礦有較密切共生關系。礦石結構構造礦石結構主要為中、細粒半自形與自形變晶結構，蘭閃石、纖閃石交代輝石的交代假象及交代殘留結構，其次為粗粒狀變晶結構、纖狀花崗變晶結構、不等粒花崗

33、變晶結構及少數篩狀變晶結構和交代穿孔結構等。礦石構造主要為條帶狀構造和塊狀構造兩種，此外，還有不規則條帶狀構造、條痕狀構造、條紋狀構造和花斑狀構造等。礦石類型礦石自然類型：根據礦石結構、構造特征及礦物共生組合可將該礦床鐵礦石劃分為條帶狀礦石和塊狀礦石兩種自然類型。其中條帶狀礦石約占67.82，塊狀礦石約占32.18。接TFe/Fe0比值，將礦石劃分為氧化礦石與原生礦石兩種自然類型。TFe/Fe03.5氧化礦石TFe/Fe03.5 原生礦石礦石工業類型：按照礦石含鐵量，本礦床礦石全部為貧礦。礦石化學成分鐵礦石中化學成分主要為Fe、SiO2，其次為CaO、MgO及CO2等，MnO、S、P等含量很低

34、。礦床全鐵（TFe）含量為16.5547.89，平均25.81。SFe14.3046.85，硅酸鐵含量為016.55，一般38，平均5.03。各礦段的TFe及SFe含量如下：1）扁擔山礦段：氧化礦TFe23.88%，SFe22.29，原生礦TFe24.17，SFe19.14。2）經山寺礦段：氧化礦TFe27.03，SFe26.02；原生礦TFe25.99，SFe21.10。3）小韓莊礦段：TFe26.59，SFe20.70。4）冷崗礦段：TFe26.40，SFe21.28。5）尚廟礦段：TFe26.00%，SFe23.20%。全礦床礦石平均化學成分含量詳見表2-2。設計對礦石質量的研究本次設計

35、對露天開采境界內礦石質量進行了詳細的統計分析。礦石平均化學成分表 表2-2組分名稱各組分含量（）氧化礦原生礦礦床總平均石英、碧玉磁赤鐵礦條帶狀石英輝石磁鐵礦塊狀輝石磁鐵礦平均TFe26.326.9825.2326.2725.81SFe23.2621.4118.6820.7820.78Fe2O320.8617.8219.5119.88FeO5.9516.9516.6316.9116.85AL2O30.560.860.730.66SiO245.9940.5343.8044.23TiO20.0430.0720.0530.052CaO7.4113.5010.409.37MgO4.786.015.475

36、.18MnO0.2650.3910.3130.306BaO0.010.020.020.013K2O0.1000.1730.1100.123Na2O0.4870.6530.6130.540S0.0330.0370.0090.0350.086P0.0250.0170.0240.0170.023CO21.252.391.67H2O+0.490.520.49H2O-0.160.090.18TFe含量在置信限95時，樣品的一般波動范圍扁擔山礦段為21.6330.45；經山寺礦段為21.9030.56。冷崗段為21.1231.92；小韓莊礦段為22.2432.42。在礦山開采過程中應采取礦石質量中和措施，

37、強化礦山生產地質管理，隨時掌握礦石質量變化情況，以保證礦石出礦品位的均衡。2.5巖石力學設計依據本次巖石力學設計主要依據如下資料：河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊2004年4月編制的河南省舞陽鐵礦經山寺（部分），尚廟、小韓莊礦床資源儲量核查報告。礦區工程地質條件經山寺礦區外在北西、南東向背孜出山區域背斜構造東段的核部基底高級變質巖系中。礦區內以東西向線性構造為主，構造線多弧形彎曲，向南凸出，總體褶曲為復背斜狀，主要由“三背兩向”褶曲構造組成，礦床被F30、F32、F33、F34、F36等六條主要斷層截割為塊段狀，形成了礦體各自不同賦存狀態的自然分區。根據礦區內地層、巖石建造、巖性特征、成層

38、條件、厚度大小、結構特點等原則，將礦區的巖石劃分為如下工程地質巖組：1）條帶狀混合巖巖組淺內紅色及灰黑色條帶相間的混合巖化構造，主要分布在小韓莊礦段。2）角閃片麻巖組主要由芝麻點狀更長角閃片麻巖組成，局部還將有輝石巖、角閃巖、角閃更長片麻巖、石英片麻巖以及混合巖化的薄層。本巖組構成礦體頂板主要巖層3）上大理巖巖組以厚層狀碳酸鹽巖為主，夾各種硅酸鹽巖薄層。包括粗粒白云石大理巖、蛇紋石化大理巖、輝石巖、磁鐵輝石巖等，常為礦組直接頂板，成層穩定。4）石英輝石磁鐵礦巖組以磁鐵礦礦體與各種斑花大理巖、含磁鐵輝石巖的交互重疊分布為特征，還有角閃片麻巖、輝石巖、角閃巖、白粒巖及石英片麻巖等。呈似層狀，分布穩

39、定。5）下大理巖巖組主要為各種斑花大理巖和輝石巖、磁鐵輝石巖、角閃片麻巖等互層分布。為礦組直接底板，局部缺失。6）白粒巖混合巖巖組主要由條帶狀混合巖與白粒巖組成，成層巨厚。花崗質混合巖化構造，中粒花崗變晶結構。多構成礦體頂板上部圍巖，局部出現在礦體下部。7）正長巖、石英納長斑巖等巖脈巖組呈肉紅色，粗粒花崗結構，塊狀構造。正長巖巖體構成冷崗及經山寺的自然邊界，而巖墻多呈脈狀穿插在礦層中。8）第四系沉積層由洪積及殘坡積的黃土狀土、粉質粘性土、砂、碎石及泥礫層等組成，分布于溝谷與平坦耕地中，厚1547m，一般厚2535m。礦區巖組物理力學性質經山寺礦區只在地質勘探階段進行了部分巖石的物理力學性質試驗

40、，并且試驗項目少。本次設計將地質報告所涉及的組成礦體頂底板巖組的物理力學性質參數試驗結果綜合于表2-3。本次設計采用工程巖體分級標準（GB50218-94）提供的巖體分級方法，對礦區的礦石及圍巖進行了分級。經山寺礦區巖石物理力學參數表 表2-3巖性容重（KN/m3）抗壓強度（Mpa）巖體級別垂直層理平行層理蛇紋石化磁鐵角閃大理巖29.0165.3176.9II大理巖28.7103.1130.1II更長角閃片麻巖30.7158.8187.9II白粒巖27.6182.3141.9II輝石磁鐵礦35.8197.7223.8I納長斑巖27.5151.5193.1II條帶狀石英磁鐵礦30.6157.51

41、61.0II蛇紋大理巖27.7200.7II從巖體級別可以看出，礦區內的巖石單軸抗壓強度高，屬于堅硬巖-較堅硬巖石，巖石堅固。礦區內巖體節理、裂隙不發育，結構致密，巖體完整程度好。在井巷開拓過程中礦體頂底板穩固性較好，井巷支護形式較簡單。根據礦巖的巖體級別，礦巖的可崩性較差。礦區內近地表部分巖石有明顯巖風化層存在，其間節理裂隙發育，巖石強度低，此部位形成的露天邊坡穩定性差，易產生滑動，豎井開鑿過程中易坍塌。礦區巖石力學分析本次設計的經山寺礦區由經山寺、扁擔山、尚廟、小韓莊及冷崗四個礦段組成，其中經山寺、扁擔山和尚廟采用露天進行開采，小韓莊及冷崗采用地下開采的方式。下面按開采方式對各礦段設計的巖

42、石力學問題分別論述如下。1）經山寺和扁擔山礦段露天開采部分經山寺礦段由經山北坡向斜和經山南坡背斜組成，礦體走向近東西，傾角1018。采用露天進行開采后，最終設計開采露天底標高0.00m，最終邊坡高度在100m左右。構成邊坡的巖組主要由白云石大理巖、磁鐵大理巖、磁鐵輝石巖、輝石大理巖、角閃巖等組成，并且邊坡中下部多由輝石磁鐵礦層直接構成邊坡。受褶皺構造控制經山寺礦段構成南北幫邊坡的巖組傾向與邊坡傾向相反，只在南幫局部邊坡的巖組與邊坡傾向相同，構成東西端幫的巖組則呈截切層狀結構，F31、F34斷層離設計的最終邊坡較遠，并且傾角較陡，構造結構面對邊坡穩定影響不大。扁擔山礦段主體為西陡東緩向北傾斜的單

43、斜構造，礦體傾角一般5065。采用露天進行開采后。最終設計開采露天底標高-40.00m，最終邊坡高度在140m左右。構成礦體上盤的巖組主要由白粒巖、石英片麻巖巖組和大理巖巖組組成，構成礦體下盤的巖組主要由白粒巖、條帶狀混合巖、角閃大理巖、輝石大理巖等組成，構成礦體東西端幫的巖組則呈截切層狀結構，巖層緩傾。2）尚廟礦段露天開采部分礦體走向近南北，傾角61710。采用露天開采后，開采露天底標高55m，最終邊坡高度在80m左右。構成邊坡的巖石組成與扁擔山礦段相同。根據各礦段的地質構造、巖性、巖體結構面類型、地下水特征、采場的幾何形態，可能的破壞模式，將露天采場劃分為上盤、下盤及兩端幫四個扇形區，在各

44、個扇形分區內分別選取了典型剖面進行了穩定性分析計算。通過計算分析表明，兩礦段上盤的邊坡由于邊坡傾向與巖層傾向相反，邊坡破壞模式以多臺階組合的楔型滑落為主，由于組成邊坡的巖組節理裂隙不發育，巖體結構完整，經計算分析總體邊坡基本穩定。經山寺礦段下盤邊坡由于巖組傾角很緩，設計開采時留設了很寬的平臺，總體邊坡角角度很緩，邊坡破壞模式以單臺階的片幫為主，總體邊坡穩定；扁擔山礦段下盤邊坡傾向與巖組傾向相同，邊坡破壞模式受層理面及節理面控制，易產生上部順層理面、下部沿節理面的平面一剪切破壞模式的滑坡，經計算分析整體邊坡穩定性稍差，需采取部分疏干措施保證整體邊坡的穩定，而階段邊坡易產生沿層理面的片幫滑落。兩礦

45、段端幫部位邊坡，巖組則呈截切狀結構，邊坡破壞模式以節理與層面組合的楔型滑落為主，經計算分析總體邊坡穩定性較好，但由于巖層緩傾，階段邊坡易發生楔型幫滑落。根據計算分析結果，并結合國內類似礦山邊坡結果，綜合推薦經山寺和扁擔山兩礦段總體邊坡角和階段坡面角如下表2-4。各礦段總體邊坡角和階段坡面角 表2-4設計參數經山寺礦段扁擔山礦段第四系及風化帶下盤總體邊坡角（）按礦體傾角按礦體傾角階段坡面角（）707045上盤總體邊坡角（）5555階段坡面角（）707045端幫總體邊坡角（）4545階段坡面角（）7070453）小韓莊和冷崗地下開采部分小韓莊礦段南部受斷層F30控制，北部傾伏于張國立莊向斜，東西部

46、自然尖滅。礦體頂板圍巖以角閃片麻巖、白粒巖、條帶狀混合巖、金云更長片麻巖等組成，底板圍巖以蛇紋石化大理巖、輝石大理巖等含礦大理巖組為主。冷崗礦段南部受斷層F30控制礦段西部受正長巖體控制，北部受F31控制東部自然尖滅。礦體底板以條帶狀混合巖及白粒巖組成，礦體頂板由含礦大理巖、更長角閃片麻巖巖組組成。礦體開采后圍巖的冒落，地表與巖體移動區的形成和圍巖崩塌的劇烈程度取決于礦體圍巖的力學性質，礦區的構造地應力特征、礦體的埋藏條件以及所采用的采礦方法等。冷崗和小韓莊兩礦段頂底板圍巖比較穩固，礦區的構造地應力特征以自重應力為主，礦體總厚度較大、夾石較多較厚、呈現多層狀，埋深在150300m。當采用無底柱

47、分段崩落法進行地下開采時，隨著礦體的分段切片主段進行，上覆巖石隨著礦石的開采，在較長時間里自下而上逐步崩落，在采區上方依次形成崩落帶、裂隙發育帶和彎曲移動帶的三帶分布，頂板圍巖表現為受巖體自重應力影響的塌落特征，其巖體崩落機理符合硬質巖體的崩落特征。由于局部礦體埋深較淺，其頂板崩落容易在短時間內達到地表。盡管礦體夾石較厚且較多，但隨礦體采出的量和范圍的加大，崩落程度逐漸加強，在地表也會逐漸產生較大的塌陷區。由于兩礦段南側受斷層F30控制，斷層的傾角較陡，斷層傾向與崩落的方向相同，控制了巖體向南的移動，對崩落起到控制作用。冷崗礦段西側的正長巖及北側F31斷層對崩落也有一定的控制作用。其余部位受層

48、理、節理和裂隙等結構面的組合影響逐漸自然崩落。根據崩落機理和地表移動規律，結合國內類似條件下已有礦山的錯動參數，按照巖體的分級值推薦小韓莊和冷崗礦段的錯動角如下：見表2-5。小韓莊和冷崗礦段錯動角 表2-5礦段項目礦段南部礦段北部端幫第四級及近地表強風化巖帶小韓莊錯動角70657045冷崗錯動角70707045結論及建議經山寺礦區盡管經過了多階段較詳細的地質勘探，但由于側重點不同，提交的地質資料中缺少關于礦山巖石力學分析的基礎資料，尤其是對礦區內巖體中發育的節理、裂隙情況缺乏論述。本次設計只能在類比類似礦山資料并結合礦山地質構造，巖體結構等情況下，經計算分析，給出了精度較粗的露天開采邊坡角和地

49、下開采錯動角。為保證礦山生產的順利進行，提出如下建議：1）為保證礦山的邊坡既不發生大的滑坡，又能按最佳邊坡角進行設計，獲得最大經濟效益，地表錯動范圍合理和安全，建議礦山的建設初期開展基建勘探、井巷勘察等工程過程時，有目的地多開展一些巖石力學試驗工作，為設計提供準確性確的設計參數，以便于在此基礎上及時調整邊坡角和錯誤范圍，即使修改設計境界，使礦山開采更趨安全和經濟。2）經山寺和扁擔山露天開采初期，由于近地表巖石風化強烈，階段邊坡穩定性很差，易發生片幫等滑坡事故。生產過程中應注意防護，并對臺階上滑落的廢石及時進行清理，以保證深部邊坡的穩定，扁擔山礦段下盤邊坡穩定性受地下水影響程度大，必須建立一套有

50、效合理的防排水措施，避免地表水滲入邊坡。3）小韓莊和冷崗地下開采部分，盡管礦體夾石較厚且較多，但隨礦體采出的量和范圍的加大，在地表也會逐漸產生較大的塌陷區，因此礦山開采后必須建立起地表移動規律的監測和預報系統。第三章 選礦工藝3.1礦床與礦石類型礦床的地質特點經山寺礦床為沉積變質礦床，本礦床含礦帶總厚度23-253m以上，平均108m，礦體呈多層狀，全礦床可采礦層垂直分布單層數20多層，單層厚度1.06-31.68m，平均5.91m。按礦床被斷層分割情況和斷層尖滅、斷續分布情況以及開采技術條件不同，將經山寺礦床劃分為扁擔山、經山寺、冷崗、小韓莊、尚廟5個礦段。本次設計范圍為舞鋼中加礦業發展有限

51、責任公司礦界內的扁擔山、經山寺、冷崗、小韓莊4個礦段。礦床的地質儲量C+D級為18908.0萬t。礦石類型礦石類型包括礦石自然類型和礦石工業類型。根據礦石結構、構造特征及礦物共生組合可將該礦床鐵礦石劃分為條帶狀礦石（包括似條帶狀）和塊狀礦石兩種自然類型。其中條帶狀礦石約占67.82，塊狀礦石約占32.18。按TFe/FeO比值，將礦石劃分為氧化礦和原生礦兩種自然類型。TFe/FeO3.5 氧化礦TFe/FeO3.5 原生礦礦石工業類型按照礦石含鐵量，本礦床礦石全部屬“需選鐵礦石類型”。礦石礦物組成礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦及假象赤鐵礦，其次為黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、自然鉛及自然鋅等；非

52、金屬礦物主要為鈣鐵輝石、紫蘇輝石、石英、方解石、白云石及透輝石，其次為蘭閃石、纖閃石、普通角閃石、蛇紋石石棉、透閃石、葉蛇紋石、綠泥石、黑云母及微斜長石等，另有微量橄欖石、磷灰石、鋯石及螢石等。礦石結構構造礦石結構主要為中、細粒半自形與自形變晶結構，蘭閃石、纖閃石交代輝石的交代假象及交代殘留結構，次為粗粒狀變晶結構、纖狀花崗變晶結構、不等粒花崗變晶結構及少數篩狀變晶結構和交代穿孔結構等。礦石構造主要為條帶狀構造和塊狀構造兩種。礦石化學成分鐵礦石中化學成分主要為Fe、SiO2，其次為CaO、MgO等，MnO、S、P等含量很低。礦床全鐵含量（TFe）含量為16.5547.89，平均25.81。Sf

53、e14.3046.85，硅酸鐵含量為016.55，一般38，平均5.03。礦石平均化學成分含量（）見表3-1TfeSFeFe2O3FeOAl2O3SiO2TiO2CaOMgO25.8120.7819.8816.850.6644.230.0529.375.18MnOBaOK2ONa2OSPCO2H2O+H2O-0.3060.0130.1230.5400.0860.0231.670.490.18礦石物理特性礦石物理特性見表3-2礦巖名稱密度（t/m3）普氏硬度系數松散系數濕度（）氧化礦3.2512182.20.45原生礦3.4818242.2巖石2.712182.2表土2.003.2礦山供礦條件經山