摘 要

本设计是根据南昌白云石矿矿区的相关资料最终完成的对白云石矿的露天开采设计。

本次设计的主要内容有：矿区概况和矿床地质，露天开采境界的确定，露天矿床开拓，露天矿床的采剥工作，露天矿的生产能力，露天矿床运输，露天矿排土工作，露天矿供水与排水，矿山环境保护与土地复垦等。在设计过程中，运用类比、分析等方法，以矿山安全生产为第一任务，根据以往的设计经验，结合现在矿山行业的发展状况，以投入少、成本低为主要设计原则，通过多种方案的比较，最终选出最优的开采方案。

设计的重点在于开拓方法的选择，采掘运输系统的布置，环境保护与土地复垦等等。设计题目来源于实际工程，因此，在设计过程中，必须从多方面对比，选择合适的采矿方法，并对各个系统的设备进行选型和计算，确定设备生产能力，并对各个系统的生产能力进行校验，选择合理的设备数量，拟定一个矿山开采的最优方案。

关键词：露天开采；开采境界；开拓与采剥；采装运输；爆破

Abstract

This design is based on the relevant data of Nanchang dolomite mine, and finally completes the open pit mining design for dolomite mine.

The main contents of the design include the general situation of mining area and deposit geology, the determination of the boundary of open pit mining, open pit mining, mining and stripping of open-pit deposits, the production capacity of open-pit mines, the transportation of open-pit mines, the water supply and drainage of open-pit mine drainage, mine environmental protection and soil reclamation, etc. In the process of design, use of analogy, analysis and other methods, taking mine safety production as the primary task, according to the previous design experience, combined with the development of the building materials industry, with less investment and low cost as the main design principle, through a variety of schemes comparison, the final selection of the optimal mining scheme.

The key points of the design are the selection of development methods, layout of mining and transportation system, environmental protection and land reclamation. The design topic comes from the actual project, therefore, in the process of design, it must be contrasted in many ways, select the appropriate mining method, select and calculate the equipment of each system, determine the production capacity of the equipment, check the production capacity of each system, select the reasonable number of equipment, and draw up a mine. The optimal scheme for mining.

Key words: open-pit mining, mining limit, exploitation and exploitation, mining transportation, blasting

目 录

第一章 绪论 1

1.1设计要求和目的 1

1.2露天开采技术发展现状 1

1.3我国露天开采存在的问题 2

1.4露天矿山发展方向 2

第二章 地质 3

2.1矿区地理位置和气候 3

2.1.1矿区地理位置 3

2.1.2矿区气候条件 3

2.2矿体地质 3

2.2.1地层 3

2.2.2构造 4

2.2.3岩浆岩 4

2.2.4变质作用及围岩作用 4

2.2.5矿体地质特征 5

2.3矿山开采方案选择 5

2.4工程地质、水文地质及环境地质 6

2.4.1工程地质 6

2.4.2水文地质 6

2.4.3环境地质 6

第三章 露天开采境界 8

3.1影响露天开采境界的主要因素 8

3.2确定露天开采境界的原则和方法依据 8

3.2.1露天开采境界设计的考虑原则 8

3.2.2确定露天矿境界的主要原则 8

3.2.3露天矿境界确定的方法与原则 9

3.3露天开采境界主要参数的确定 9

3.3.1开采深度的确定 9

3.3.2最小底宽 9

3.3.3采场最终边坡角 10

第四章 露天开拓方案设计 14

4.1开拓方法 14

4.1.1矿床露天开拓的影响因素 14

4.1.2开拓方法选择原则 14

4.1.3开拓方案分类 14

4.1.4开拓方案选择 15

4.2开拓坑线布置 16

4.2.1出入沟的布置 16

4.2.2开段沟定线 16

4.2.3出入沟、开段沟工程量 16

第五章 采剥方法 17

5.1开采方式 17

5.2采剥方法 17

5.3穿孔工作 20

5.3.1设备选型 20

5.3.2穿孔设备计算 20

第六章 爆破工作 22

6.1爆破方法 22

6.2布孔方式和钻孔形式 22

6.3爆破器材选择 22

6.4爆破参数 22

6.5装药、填塞、起爆方法 26

6.5.1装药 26

6.5.1.1装药结构 26

6.5.2堵塞 27

6.5.3起爆方法 27

6.5.3.1起爆网络 27

6.6爆破规模 28

6.7爆破安全允许距离 28

6.7.1爆破振动安全允许距离 28

6.7.2爆破冲击波安全允许距离 29

6.7.3个别飞散物安全允许距离 29

第七章 采装工作 30

7.1采装设备选择 30

7.2最小工作平盘宽度及工作平盘宽度 30

7.3挖掘机生产能力的确定 31

第八章 运输工作 33

8.1运输方法及设备选择 33

8.2汽车运输能力 33

8.3运输设备计算 33

第九章 排土与排水工作 35

9.1排土量 35

9.2 排土场位置选择 35

9.2.1排土场选择原则 35

9.2.2排土场位置 35

9.3排土方法及发展方式 36

9.4排土设备生产能力及数量 36

9.5供水 36

9.6排水 36

第十章 环境保护及土地复垦 37

10.1环境保护设计原则依据和排放标准 37

10.2主要污染源及其控制措施 37

10.2.1大气污染及其控制措施 37

10.2.2噪声及其防治措施 37

参考文献 38

附录 40

致谢 41

第一章 绪论

1.1设计要求和目的

1. 努力学习，培养自身自学能力。培养严肃认真、刻苦钻研、独立思考、勇于创新的学习态度。树立一切从实际出发、理性认真、独立解决科学问题的严谨学风。
2. 根据矿床地质资料、露天开采设计手册、矿山生产数据及露天开采毕业设计指导书的要求，完成南昌白云石矿矿区开采设计方案。设计条件：矿石，矿石密度2.7~2.9。其主要工作有：露天开采境界的确定、露天开拓方案设计、采剥方法、爆破工作、采装工作、运输工作、排土工作、供水与排水、环境保护及土地复垦等。

1.2露天开采技术发展现状

开采规模大型化、生产连续化、设备现代化是目前国内外露天矿开采技术发展的新趋势。露天矿科技进步的发展方向是智能矿山的研究与开发，采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。

1、石材矿山开采规模大型化。

2、选用大型、高效、耐用的采矿工艺设备。主要是钻孔设备（中、高风压露天潜孔钻机，全液压露天钻机）和装载设备的更新换代，应用更加稳定高效的设备提高矿山生产能力。

3、走矿产资源开发利用和地质生态环境协调发展的绿色矿业道路。

为了实现无废料、少废料、零排放，就必须建立低生态危害的采矿工艺系统。在矿山开采中坚持能耗低、流程短、效率高、废物少、少污染，注重自然景物的原貌，保持矿区周围的自然景观。

4、将新科技不断融入矿山生产

不断增加采矿生产环节中高科技的比例，优化各个环节。通过对自动控制技术、网络技术的充分应用，在整体上提升设备的生产能力，提高自动生产水平，更好的实现智能控制、自动连续的生产过程、管理信息化和系统化。

5、多种多样的开拓方式、采矿方法

为了提升工作线的推进速度，为矿石的均化搭配提供条件，矿山的开采顺序逐渐由单一的纵向布置向横向布置方式发展。因为要均衡生产剥采比，所以开始采用组合台阶、分期限开采、陡帮开采。

6、近年来发展的高效运输技术主要是汽车—带式半连续运输系统

该系统主要的优势是发挥了汽车运输机动灵活、适应能力强、经济，同时又体现了运力大、成本低的带式运输机的优点，两种运输方式刚好可以优势互补。

7、矿山辅助作机械机化

当下，矿山生产的薄弱环节主要体现在矿山辅助作业单独运行、机械化程度还不够高。随着开采规模的增加，为保证主机正常作业，提高设备效率，必须提高矿山辅助作业水平。在清理工作平台、分采分运矿体内夹石、准备的采装工作面、维护运输道路、管理边坡，二次破碎大块岩石、炮孔装药和炮孔填塞工作中，配备必要的前端式装载机、推土机、平道机、压路机、洒水车、装载车，炮孔填塞机等辅助矿山机械，从整体上实现矿山设备效能的提升。

1.3我国露天开采存在的问题

1. 开采规模小；
2. 装备水平及开采工艺技术落后；
3. 露天采场逐渐进入深凹后，开采环境变差；
4. 资源综合利用总体水平低；
5. 矿山安全隐患多；
6. 科学技术落后；
7. 人才流失严重。

1.4露天矿山发展方向

未来的矿山，在设备方向还将继续走着设备大型化发展，在工艺方面将向着作业连续、高效开采发展，在环保方向向着绿色无害开采、恢复生态环境的可持续发展模式发展，人工智能管理将是以后的管理发展方向。21世纪是采矿逐步走向智能化的时代。由于现在全世界的科技进步的推动，也因为当下矿产资源的急剧消耗和开采，使得开采矿产资源难度日益提高，矿山数字化是不可避免的发展方向。未来对于数字化矿山的诠释也将以矿山数字化信息系统、反应真实情况的虚拟矿山、远程遥控的无人矿井和自动化采矿三个层次来概括。这一切正是未来矿山的发展方向。

第二章 地质

2.1矿区地理位置和气候

2.1.1矿区地理位置

矿区地处大冶市殷祖南昌村，位于大冶市市区南西（225°方位）约18千米，殷祖镇西北约2千米处，矿区中心点地理坐标为：北纬29°59′08″，东经114°52′55″，平面直角坐标为：X：3318800~3319080，Y：38584960~38585280，行政区隶属大冶市殷祖镇管辖，矿区内在简易公路与大冶—殷祖主干公路相连接，可通往大冶、黄石等地，并与武（昌）—九（江）铁路和黄石港码头相通，交通便利。矿区属低山丘陵地貌，地势中部高四周低，区内最高点海拔标高为353.0米，最低标高约为100.0米，相对最大高差约253米，总体地势较为平缓。矿区内植被覆盖面积小，没有农田、树林和经济林地。

2.1.2矿区气候条件

本矿区属亚热带季风气候，冬冷夏热，四季分明，雨量充沛，冰冻期短。春季天气变化较大，多阴雨，夏季湿热，秋季比较凉爽，冬季干冷，一年中以7-8月份最热，有高温，12月份至次年2月最冷，有霜冻和降雪，年平均气温16.8℃，年平均降雨量为1200毫米，年平均气压为1100毫巴。区靠近殷祖镇，水电及物质供应较充足，劳动力资源丰富。

2.2矿体地质

2.2.1地层

区内地层主要出露有志留系中统坟头组、石炭系中统黄龙组、二叠系下统枉霞组及第四系地层。其中黄龙组下段为区内白云石矿的主要含矿层位。现将区内地层自老而新分述如下：

1、志留系中统坟头组（S2f）

为黄绿色、灰绿色粘土质粉砂岩、粉砂质粘土岩，局部夹细砂岩。岩石主要由石英、云母及岩石碎屑组成，含少量赤铁矿，普遍具轻微铁染。由于受岩浆侵入作用的影响，多变质为含粘土的堇青石云母石英角岩。地层总体走向为北东，倾向南东，倾角50-60度。与上覆地层平行不整合接触。

2、石炭系中统黄龙组（C2h）

（1）第一岩性段（C2h1）：为浅灰、白、米黄色厚——中厚层微晶白云岩，经热变质已成白云石大理岩，岩石由大量的白云石及微量石英、袍铁矿组成，含MgO16-20%左右。此层上部为白云质大理岩，底部为底砾石。表面风化呈“刀砍状”俗称“太婆脸”，厚度20-30米左右。倾向60-115度，倾角65-84度。

（2）第二岩性段（C2h2）：灰白色巨厚层灰岩，质纯，CaO含量等大于54%，MgO＜0.1%，经热变质已形成白色粗晶大理岩，与上覆地层呈平行不整合接触。

3、二叠系下统枉霞组（P1q）

按岩性出露特征划分二段。

（1）第一岩性段（P1q1）：为深灰——灰黑色中厚层含炭质灰岩，厚层含炭质大理岩。地层倾向南东，倾角45-60度，由于受热变质作用影响，普遍具有退色现象。

（2）第二岩性段（P1q2）：下部为深灰色含燧石条带薄层结晶灰岩，中上部为厚层含燧石结核灰岩。在靠近岩体附近，普遍具大理岩化，还见有强弱不等的硅灰石化和矽卡岩化。地层倾向南东，倾角30-50度。

4、第四系（Q）

主要分布在区内低凹部位。岩性由褐红色、黄褐色砂质粘土、亚粘土、砂土、亚砂土及淤泥组成，常含有岩浆岩、角岩、燧石及大理岩碎块，厚2-5米。

2.2.2构造

普查区位于马岭山背斜东翼，区内主要为单斜构造，地层正常，走向北北西向—南南东向，倾向东—北东，倾角60-80度左右。

二叠系下统枉霞组与燕山早期石英闪长岩形成侵入接触构造。接触带构造产状极不规则，总体走向呈北东向展布，倾向北西，倾角40-55度左右。

2.2.3岩浆岩

区内东部一带有大面积的岩浆岩裸露出表面，岩石类型主要为石英闪长岩，属殷祖岩体的组成部分。地表普遍见高岭石化、绢云母化，与二叠系下统地层呈侵入接触关系。

2.2.4变质作用及围岩作用

（一）热接触变质作用

矿区由于距殷祖岩体较近，热接触变质作用强烈，使接触带附近岩石发生不同程度的重结晶，灰岩、白云岩、白云质灰岩变质为结晶灰岩、大理岩或白云石大理岩，泥质粉砂岩变质为堇青石角岩。

（二）接触交代变质作用

在矿区东部石英闪长岩与枉霞组第二岩性段的含燧石结核灰岩接触，发生明显的接触交代变质作用，形成石榴石矽卡岩、透辉石矽卡岩、透辉石榴石矽卡骨。向外接触带则为硅灰石化大理岩。

（三）围岩蚀变

区内热液作用引起的围岩蚀变有：矽卡岩化、碳酸盐化、角岩化，表面风化主要为高岭石化、绢云母化、褐铁矿化等。

2.2.5矿体地质特征

2.2.5.1矿体规模、形态、产状

南昌白云石矿位于马岭山背斜东翼中段，为石炭系中统黄龙组第一岩性段地层（C2h1）。矿体主要分布在大冶——中林场以北一带。初步控制勘查范围内矿体走向长300米；矿体出露最高标高为320米，最低标高200米，地表出露宽度为20-30米，沿走向延伸稳定。矿体大部分裸露地表，局部0.50-1.00米的浮土掩盖。矿体顶板为石炭系中统黄龙组第二岩性段厚层状粗晶大理岩，底板为志留系中统坟头组粉砂质粘土岩，均已蚀变成堇青石角岩。

矿体呈层状产出，其产状主要受马岭山背斜北翼地层产状的控制；矿体走向呈北北西向——南南东向的向西突出的弧形。倾向东——北东，倾角60-80度，矿体倾角为南缓北陡。

2.2.5.2矿石矿物成分，结构构造

1、矿石的矿物成份

矿石的矿物成份主要为白云石，次为少量方解石及铁泥质成份。

2、矿石的结构构造

矿石的结构为细粒变晶结构，矿石构造为中厚层——厚层状、块状构造。

2.2.5.3矿石质量

矿石由石炭系中统黄龙组第一岩性段（C2h1）中厚层——厚层状白云岩组成。

《地质报告》提供，由于本矿床主要用为一般冶金工业用的原料矿，对勘查范围内白云石矿未作系统化学成分及物理性能测试。

区内白云石矿石为白色，浅肉红色，沿裂隙面具铁染呈浅褐黄色，矿物成分主要为白云石，少量的方解石。矿石结构坚硬致密，局部地段沿裂隙面有少量铁泥质充填。

经连续拈块取样分析，其中MgO平均含量20.82%，CaO31.06-30.92%。

上述结果均超出相关冶金工业用白云石原料矿工业指标要求的MgO≥20%，CaO30-31%，可作为优质冶金工业用白云石矿开采利用。

2.3矿山开采方案选择

矿区属低山丘陵地形，最高山峰海拔标高为353米，地形最低标高约100米，相对高差253米左右，根据矿床埋藏条件、矿石性质、矿石用途、对非金属矿山开采的要求，本矿床不适宜用地下方法开采，只适宜用露天方法开采，所以设计采用山坡露天开采方法开采。

2.4工程地质、水文地质及环境地质

2.4.1工程地质

本矿规划开采范围位于山坡，地表为斜坡式地形，矿区体埋藏浅，出露地表，出露厚度大，《地质报告》提供矿体及围岩岩性致密致硬，稳固性能好，抗风化能力强，物理力学性能良好，矿体形态、产状较规则、出露稳定、岩性较均一、无夹石层、矿区内构造较简单，矿体及围岩岩溶不发育、岩体较完整，露天或井工开采，工程地质条件都属简单类型。

2.4.2水文地质

矿区属低山丘陵地形，最高海拔标高为353米，区内最低标高约为100米，相对高差253米左右。区内植被不甚发育，矿体及围岩大部分裸露地表。

区内无地表水体分布，大气降水沿山脊汇集径流于冲沟，排泄于外围小支流中，其水位标高低于矿山最低开采标高，不影响矿床开采。