论文总字数：21805字

摘 要

本文根据芒头岭石灰石矿床实际，对芒头岭露天石灰石矿山进行了露天开采方案设计。芒头岭石灰石露天矿山为预计年产量300万t的大型露天矿山，本文从开采境界设计，开拓系统设计，开采方法设计，采剥进度计划编制，排土场设计，设备选型设计等几个方面进行了详细的设计方案比较，最终对芒头岭石灰石矿山的各项参数，包括开采境界参数，台阶参数，开拓系统参数，采剥进度规划等等进行了设计。本矿山选取的生产底部标高为400m，边坡最高为120m。台阶坡面角取65°，最终边坡角取40°，清扫平台宽8m，安全平台宽7m，台阶高为15m。露天采矿机配置2台，矿车配置4台，带式输送机配置2台，泵站配置3台。所得结果对于芒头岭露天石灰石矿山的建设具有重要的意义。

本文的特色：本设计创新性的使用了露天采矿机进行露天石灰石矿山的开采工作，对以露天采矿机开采为开采方法的石灰石矿山进行了完整的设计，考虑了各项系统的配套变化。

关键词：露天矿；石灰石矿山；露天采矿机；开采方法

Abstract

According to the reality of Mangtoulingtou limestone deposit, this paper designs the opencast mining scheme of Mangtouling limestone mine. Mangtouling limestone open-pit mine is expects to produce 3 million t large open-pit mines, from mining state design, this paper develops the system design, mining method design, stripping schedule planning, site design, equipment type selection design and so on several aspects has carried on the detailed design scheme comparison, the final parameters of Mangtouling limestone mine, mining boundary parameters, including the steps parameter, and expand the system parameters, stripping progress planning and so on has carried on the design. The production bottom elevation selected by this mine is 400m, and the highest slope is 120m. The slope Angle of the step is 65°, and the final slope Angle is 40°. The cleaning platform is 8m wide, the safety platform is 7m wide, and the step height is 15m. There are 2 open-pit mining machines, 4 harvesters, 2 belt conveyors and 3 pump stations. The results obtained are of great significance for the construction of the open limestone mine in Mangtouling.

Characteristics of this paper: the design of the innovative use of open-pit mining machine for open limestone mine mining work, the open-pit mining machine mining method of limestone mine for a complete design, considering the supporting changes of the system.

Key Words： Open-pit mine; Limestone mines; Open-pit mining machine; Mining methods

目录

绪 论 1

第1章 总体概论 2

1.1 项目概述 2

1.2 设计方针与基本原则 2

1.3 矿山主要设计方案 2

1.4 主要问题与建议 3

第2章 矿区地质条件 4

2.1概述 4

2.2 矿区及矿床地质 4

2.2.1 地层地质 4

2.2.2 地质构造 5

2.2.3 矿床地质 6

2.3 矿区水文地质 8

2.3.1 概况 8

2.3.2 地表地下水特征 8

2.3.3 岩层含水性 9

2.3.4 岩溶发育特征 9

2.3.5 断层的水文地质特征 10

2.3.6 地下水的补给、迳流、排泄条件 10

2.3.7 矿坑涌水量预测 11

2.4 矿区工程地质 11

2.4.1 概述 11

2.4.2 矿区岩、土体的工程地质特征 11

2.4.3 矿区构造的工程地质特征 12

2.4.4 岩溶 12

2.4.5 工程地质评价 12

2.4.6 矿床工程地质条件综合评价 13

2.5 矿区环境地质 13

2.5.1 矿区稳定性及地质环境现状 13

2.5.2 矿床开采对土地资源、土石环境的影响 14

2.5.3 矿床开采可能对水资源、水环境的影响 14

2.6 矿区资源储量 14

第3章 开采境界设计 15

3.1 概述 15

3.2 确定露天矿最小底宽 15

3.3 选取露天矿最终边坡 16

3.3.1 选取台阶坡面角 16

3.3.2 确定台阶宽度与高度 16

3.3.3 确定最终边坡角 17

3.4 确定露天矿开采深度 17

3.5 绘制露天矿开采终了平面 17

3.6 绘制露天矿最终开采境界剖面图 17

第4章 开拓运输系统设计 18

4.1概述 18

4.2 方案选择 18

4.2.1 方案初选 18

4.2.2 方案比较 18

4.3 汽车运输 18

4.3.1 工作方式 18

4.3.2 设备选型 19

4.3.3 设备参数 19

4.4 皮带机运输 20

4.4.1 工作方式 20

4.4.2 设备选型 20

4.4.3 设备参数 21

第5章 开采方法设计 22

5.1概述 22

5.2 方法选择 22

5.3 开采工艺 23

5.4 露天采矿机选型设计 23

5.4.1 设备选型 23

5.4.2 设备参数 23

第6章 采剥进度计划编制 24

6.1 基建期采剥计划 24

6.2 中期采剥计划 24

6.3 远期采剥计划 24

第7章 排土及防排水设计 25

7.1 排土场 25

7.1.1 排土场简介 25

7.1.2 推土机选型 25

7.2 排水设施 25

7.2.1 排水设施选型 25

7.2.2 泵机参数 25

第8章 结论 26

绪 论

在现今的国际经济下行的形势下，国家继续加大基础设施建设的力度，大力兴建道路，高速铁路，隧道和桥梁，可以预见，我国对建材的需求会进一步增长。而作为水泥等重要建筑材料的原材料，石灰石矿的需求也会不断增长，新的石灰石矿山的勘探和开采工作正在不断地进行。本次的设计对象芒头岭露天石灰石矿石为即将新建的年产300万t的大型矿山，所以本次设计非常具有现实意义。

本次设计就开采技术来说，虽然是国内外的大型石灰石露天矿目前主要的开采技术仍然主要是爆破法破岩，本身传统开采工艺有着不连续作业，爆破噪声，爆破安全等等无法克服的缺点，有违于绿色生产，绿色矿山的新时代环保生产建设要求。

因此本次设计采用了露天采矿机这一新技术，露天采矿机通过其滚筒周边的截齿破碎进而剥离石灰石矿岩，将破碎剥离后的矿岩收集入矿斗中，接着使用采矿机自身配有的皮带输送机装载入伴行的矿车中，其连续式的生产方式，解决了诸多传统爆破法的问题，对实现绿色矿山，绿色开采有着重大意义。

本次的设计对象芒头岭露天石灰石矿山还有着高边坡，夹石等重点难点，设计中采用的汽车与皮带机联合运输系统等系统有效的解决了这些问题，体现了设计的原则。

综上所述，在此次的石灰石露天矿设计中，将会注重于矿山设计的全面升级，包括推进使用先进的矿山开采方法，推动矿山开采设计规模大型化，选用大型、高效、耐用的采矿工艺设备，落实国家对绿色矿山的政策要求，促进矿山因地制宜，采取多种采矿方法结合的现代化水泥矿山发展道路。

第1章 总体概论

1.1 项目概述

本次设计项目为《芒头岭石灰石矿露天开采方案设计》，拟建立年产量300万t的露天石灰石矿山。芒头岭矿区位于湖南省郴州市北湖区保和乡和安和乡交界处，本矿区没有开采历史，除芒头岭石灰石露天矿外无其他矿权设置，矿权明晰且单一，利于设计。本矿为郴州华新水泥有限公司日产4500t水泥生产线原料基地，郴州华新水泥有限公司的成立，将促进落实郴州市落后水泥生产线的淘汰，弥补郴州市落后水泥生产线淘汰后的区域工程建设对水泥需求的市场空缺。

1.2 设计方针与基本原则

依据矿山总体规划的原则，并且实际考虑到整个石灰石矿区周围的生态环境，以及矿区占有、压覆的资源和土地分布情况，矿山与当地政府及居民已达成了有关开采生产的协议，矿山必须做到文明生产、安全生产，而且在矿山生产中应着重注意加强环境保护工作。

因此对矿区的总体规划需要认真处理好有关矿产资源开发与矿山环境保护这两者的关系，对于因为对压覆、技术、安全等方面考虑而暂时无法进行开采生产的矿段，应该做好相应的保护工作。矿山建设中剥离产生的表层土应该在生产建设中尽量考虑全部回收利用。在矿山生产开采工作时，应该合理安排好开采顺序，对不同品味，不同开采条件的矿段，应要实行贫富兼采的生产策略，从而增加可利用的矿产资源，进而延长本矿山的生产服务年限。

1.3 矿山主要设计方案

本次设计项目为石灰石矿露天开采设计，设计的主要内容有开采境界设计：依据矿体深度和剥岩量确定境界剥采比，从而确定开采深度，设计最终边坡角，依据设备选型确定露天矿最小底宽，最终绘制露天矿底部周界和开采终了平面图，完成开采境界设计。

2）开拓运输系统设计：依据配套工程，包括排土场，车站，相关工厂等位置，以及当地地质，气象等自然条件，灵活选择公路运输，铁路运输，联合运输等方式，完成开拓系统线路，设施的设计。

3）开采工艺设计：依据矿石围岩的岩性，生产规模，安全环保要求，合理选择开采工艺，必须考虑成本，开采计划，生产年限等限制因素。

4）采剥进度设计：依据剥采比变化，包括矿山建设初期净剥离量，分层剥采比，境界剥采比，以及矿体不同位置的矿石品味变化，设计出使得出矿量和矿石品位的稳定平均的采剥进度计划。

5）设备选型设计：包括各项穿爆，采剥，排岩，装运以及一些辅助设备。依据生产条件生产计划，生产年限，成本控制等因素进行设计。

6）辅助设施设计：内容包括排土场位置，进场出场道路设计，排水系统设计，辅助设施维护和前期建设计划。在考虑运输成本，环保要求，堆放量，后期复垦等多方面的要求后，依照不影响开采但尽量靠近矿山的设计原则进行设计。依据矿山水位条件，及地表水与地下水量，和气候条件，及降水量和雨季分布，选择合适的排水系统。

1.4 主要问题与建议

本矿区的占地面积较大，为较大型的露天矿山。矿区的地质条件较为简单，但是，建筑和农田的情况较为复杂，且有道路穿过矿区。因此，如何做好居民的迁移和对周围的建筑农田进行保护是本次设计的重中之重，要从采矿方法，设备选型等等设计方面考虑，注意环保，安全等原则，在高效生产的同时，保护好周围群众的财产和安全。

第2章 矿区地质条件

2.1概述

依据专业地质报告可知，本矿区资源储量为中型规模，332 333资源储量达到了6111.8万吨。本水泥石灰石矿床分类属于沉积矿床，矿床大体赋存于石炭系下统岩关阶第四段（C1y4）地层中，本石灰石矿体呈层状产出，为一倒转的向斜构造方式。矿体由石炭系下统岩关阶第四段第一层（C1y4-1）构成。石灰石矿石质量在走向、倾向上变化较稳定，没有较大程度的品味波动，矿石整体质量较为均匀。

2.2 矿区及矿床地质

2.2.1 地层地质

位于工作区的地层有如下情况：

1）石炭系下统岩关阶第二段（C1y2）：上部为灰、深灰色厚至中厚层状泥晶灰岩、砂屑粉晶灰岩，夹云质灰岩。含少量燧石结核或条带；中下部灰色厚层状癞痢状条带或斑点粉晶灰岩，灰、浅灰色中至厚层状细-粉晶云质灰岩、灰质云岩、白云质团块灰岩局部含生物屑，厚272m。

2）石炭系下统岩关阶第三段（C1y3）：为灰白色、褐黄色石英粉砂岩、泥质粉砂岩，浅黄色、灰白及黑色页岩、粉砂质页岩，局部夹薄层泥灰岩、泥灰岩或灰岩透镜体。厚约14-45m。本层为矿体中的夹层。

3）石炭系下统岩关阶第四段第一层（C1y4-1）：为灰至深灰色厚至中厚层状粉-泥晶灰岩，砂屑粉晶灰岩，夹粉-泥含云质灰岩；中夹灰、灰白色厚至巨厚层状泥粉晶白云岩、灰质白云岩与灰至深灰色泥粉晶灰岩、含云质灰岩、含生物屑粉-泥晶灰岩互层，厚278～321m。本岩性层为矿体赋存层位。

4）石炭系下统岩关阶第四段第二层（C1y4-2）：以上各地层间均为整合接触。

5）第四系全新统（Qh）:分布于矿区中部及东部，主要由黄褐色、灰褐及黄色砂质粘土、粘土组成。厚度0～5m。

2.2.2 地质构造

1）褶皱

矿区位于笔架岭倒转复背斜（Ⅱ级）南东翼，发育有一系列北东走向的次级褶皱构造，其中包括笔架岭倒转背斜（Ⅲ级）、安和倒转背斜（Ⅲ级）、万华岩倒转背斜（Ⅲ级），在区域构造一节中已有介绍，此处不再赘述。

在以上三个倒转背斜之间，尚发育有四竹窝倒转向斜和栏牛岭倒转向斜。

四竹窝倒转向斜：核部自四竹窝起，向北东向延伸出图，南西端被断层F1所截断。此向斜发育于岩关阶第四段第一层灰岩中，南东翼产状正常，倾向北西，产状较缓，倾角40～50°,北西翼产状倒转，倾角50～67°。

栏牛岭倒转向斜：

鸾头岭倒转背斜的中部，两翼发育次级褶皱，岩层总体走向北东-南西，倾向北西，倾角一般33°～64°。

2）断层

矿区发育的断层有四条（F1、F2、F3、F4），均为压性断层。

F1：自矿区西南角笔架岭起，向北延伸至高旦王家后略向东偏转，延至四竹窝北西侧止，总长约2.5km。断层产状陡，倾向西，倾角70°以上。断层斜向错断笔架岭倒转背斜核部，表现为西盘上升且北移，东盘下降且南移，属扭性断层。断层角砾棱角清晰，胶结物为结晶粗大的方解石，由此判断此断层具一定的张性特征。

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