摘 要

本设计以湖北省宜昌市某石灰石露天矿山工程地质资料为背景，依据露天矿山设计规范和矿床赋存条件，充分考虑矿山安全和环保等要求，并参考国内外相似规模的矿山采矿现状选择和确定适当的采矿参数，从而按照要求设计出一套经济上合理、技术上可行的结合实际情况利于开采的最优方案。

本设计的内容包括：设计矿床开采方案、经济合理开采境界、开拓运输系统、矿山生产能力、矿山总平面布置、开采工艺、采剥进度计划、排土场和设备选型、矿山安全和环境保护措施等。

本设计矿山年产200万吨矿石，选用公路运输开拓方式。设计的经济合理剥采比为0.5 m ³/m ³，台阶高度10m，台阶坡面角为70°。安全平台宽度为4m，清扫平台宽度为8m。露天矿境界内可采储量14206.6万吨，开采年限64.6年。

运输设备选取SH-380型自卸汽车和H101型液压挖掘机。均衡剥采比为0.11t/t。采用KQ-250型潜孔钻机进行穿孔，排间顺序起爆。

关键词：石灰石矿；开采境界；可采储量；采剥方法

Abstract

This design is based on the engineering geological data of a limestone open-pit mine in yichang city, hubei province. According to the open-pit mine design specifications and deposit occurrence conditions, the mine safety and environmental protection requirements are fully considered. In addition, appropriate mining parameters are selected and determined by referring to the mining status of similar scale mines at home and abroad. Therefore, according to the requirements, a set of economically reasonable and technically feasible optimal scheme which is beneficial to mining is designed.

The content of the design includes: design of mineral deposit mining scheme, economic and reasonable mining boundary, development and transportation system, mine production capacity, general layout of mine, mining technology, mining and stripping schedule plan, dump and equipment selection, mine safety and environmental protection measures.

The mine has a designed annual production capacity of 200 million tons of ore. Design economical stripping ratio of 0.5m³/m³,pioneering the way for the road transport development, bench slope angle of 70°,the step height of 10m; security platform width of 4m,sweeping platform width 8m. Within the realm of open pit mineable reserves of 142,066,000 tons, recoverable life of 64.6 years.

The transportation equipment is SH-380 dump truck and H101 hydraulic excavator. The balanced stripping ratio is 0.11t/t. The KQ-250 Down-the-Hole Drill is used for drilling, row by row detonation.

Key Words：Limestone mine；open pit mining realm；mining reserves；mining and stripping method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计的目的及意义 1

1.2 设计任务和原则 1

1.2.1 设计任务 1

1.2.2 设计原则 1

第2章 矿山地质条件 2

2.1 矿区地理位置和地形 2

2.2 矿床地质条件 2

2.2.1 地层条件 2

2.2.2 矿体赋存条件及围岩特征 2

2.3 矿区水文地质条件 3

2.4 矿区构造 4

2.5 矿石储量 4

第3章 露天采矿场境界设计 6

3.1 矿床开采方法的选择 6

3.2 露天采场境界的确定 6

3.2.1 露天开采境界的组成 6

3.2.2 影响露天开采境界的主要因素 6

3.2.3 开采境界设计原则 6

3.2.4 确定境界的经济指标 7

3.2.5 露天开采境界边帮参数 7

3.2.6 台阶参数 7

3.2.7 开采深度确定 7

3.2.8 平均剥采比和开采储量计算 8

第4章 露天矿床开拓运输 9

4.1 开拓运输方案选择 9

4.2 开拓方案技术经济比较 9

4.3 公路开拓运输的设计 9

4.3.1 运输线路的技术条件 9

4.3.2 运输线路布置方式 10

4.3.3 运输设备的选型 10

4.3.4 汽车数量计算 10

第5章 矿山生产能力 13

5.1 矿山生产工作制度 13

5.2 按技术条件验证矿山生产能力 13

5.3 按经济合理性条件验证矿山生产能力 14

第6章 采矿和剥离 15

6.1 采矿和剥离方法的确定 15

6.2 穿孔 15

6.3 钻机数量的确定 16

6.4 爆破作业 16

6.5 采装作业 19

6.5.1 采装设备的选择 19

6.5.2 采装工作面参数及工作平盘的配线方式 20

6.5.3 挖掘机生产能力的确定 20

第7章 露天矿废石排弃设计 22

7.1 排土场的选择 22

7.2 排土场的设计要素 22

7.2.1 地基坡度 22

7.2.2 阶段高度 22

7.2.3 平台宽度 22

7.2.4 排土场容积 23

7.3 排土工艺设计 23

第8章 环境保护 24

8.1 矿区环境地质现状评价 24

8.2 矿山开采对环境的影响及防治措施 24

8.2.1 废石、废渣的排放和处理 24

8.2.2 粉尘、废气排入治理 24

8.2.3 污水的处理和排放 24

8.2.4 土地复垦与绿化 24

参考文献 25

致 谢 26

第1章 绪论

1.1 设计的目的及意义

考虑到露天石灰石矿山的特点，在开采过程中，为了保证露天石灰石矿山开采的有效性，我们不但要注重生产效率和生产安全，还要对矿山周边的生态环境进行合理保护，避免因为露天石灰石矿山的开采给周边环境带来较大的污染。为了满足这些要求，在露天石灰石矿山开采过程中，就要正确利用开采规划技术，要在矿山开采过程中对开采过程中的所有环节和因素进行全盘考虑，保证开采的有效进行。所以，在露天石灰石矿山的开采中，应对开采规划技术有全面深入的了解，积极利用矿山开采规划技术，对整个露天石灰石矿山的开采进行全面准确的规划，保证矿山开采的高效性，采用符合现场实际的开采方法，在提高生产效率的同时，减小对周边环境的污染，提高露天石灰石矿山的整体生产效率。

1.2 设计任务和原则

1.2.1 设计任务

以湖北省宜昌市某石灰石露天矿山工程及地质资料为背景，依据露天矿山设计规范和矿床赋存条件，考虑矿山安全和环保要求，设计经济合理开采境界、开拓运输系统、开采工艺和设备选型等，得到满足技术可行、经济合理的基本要求的矿山设计方案。

1.2.2 设计原则

（1）注重经济效益，尽可能采用先进的技术；

（2）保证安全生产；

（3）重视环境保护；

（4）强调资源综合开发利用；

（5）尽量节约能源。

第2章 矿山地质条件

2.1 矿区地理位置和地形

和尚堡矿区位于秭归县以西约55公里，行政区属秭归县郭家坝镇郭家坝村管辖。

矿区距长江郭家坝码头约12公里，距长江支流童庄河约2.9公里。矿区北侧有省级公路通过，有简易公路可通至矿区北侧兰家湾，交通尚便利。

矿区地处西陵峡区，属于中山区地形地貌，山脉大体呈北西—南东走向，海拔336.8～1225.58米。矿区地势陡峭，包括许多几十米的陡崖。矿区内植被不甚发育，局部分布有少量松树林，其余地段以灌木为主。矿区西部及东部均为切割较深的冲沟，两岸多形成数十米深的峭壁，冲沟内有季节性小溪，夏季流水清冽。

2.2 矿床地质条件

2.2.1 地层条件

矿区分布地层主要有：

1、三叠系下统嘉陵江组（Tj）

据1/5万新滩西半幅区调报告，嘉陵江组（Tj）总厚度768米。按岩性可分为三段，矿区主要出露第二、三段，第一段仅在矿区南部有少量出露。其特征简述如下：

第一段（Tj¹）：分布于矿区南部。灰色，含黄色钙质页岩、白云质粒泥灰岩，以及粘土质生物屑灰岩。厚度313米。

第二段（Tj²）：分布于矿区中部和北部，为矿区主要矿层，工程控制最大厚度256.9米。

第三段（Tj³）：角砾状灰岩、白云质灰岩、白云岩。总厚度132米。

2、第四系（Q）

主要分布于山坡、山麓低洼处及岩溶洼地。为腐殖土、粉质粘土及含砾砂土等。厚度0.5-3米。

2.2.2 矿体赋存条件及围岩特征

矿体赋存于三叠系下统嘉陵江组第二段（Tj²），主要分布于矿区中部，总体呈东西走向，出露标高为336.8—1225.58米。

矿体呈层状产出，为单斜构造，产状与地层产状基本一致。总体呈近东西走向，倾向北至北偏西约340-10°；倾角达53-65°。

矿体按岩性特征划分为Tj^2-1、Tj^2-2、Tj^2-3及Tj^2-4四个矿层，划分原则基本与地层一致。矿体沿走向基本连续。矿层厚度变化不大，总厚度不小于250米。

矿区内无明显断裂构造，但构造节理较发育，多较平直，少量呈弯曲状，一般3-5米，少量大于10米。另外，矿区及外围10公里范围内未见岩浆岩和变质岩分布。

2.3 矿区水文地质条件

地下水主要由大气降水沿溶蚀裂隙渗入补给。矿区最低侵蚀基准面为336.80米，而矿层开采最低标高为700米，高于最低侵蚀基准面。

1、矿区含（隔水层）

矿区第四系（）主要分布于岩溶洼地及山坡、山麓低洼处，厚度0.5-3米，含孔隙水但透水性很弱。

2、溶蚀裂隙的发育程度

为了解矿区岩溶发育程度和分布规律，选择有代表性的勘探线作了线统计，并圈出了典型岩溶的分布范围。

（1）地表岩溶线统计

选择1勘探线进行岩溶裂隙统计，统计过程中按层位进行，10-40米为一统计单元长，岩溶裂隙宽度大于或等于40厘米的均参与了统计，有效统计总长436.09米（水文工程地质剖面图南、北方向延长部分属图切），基本上控制了全矿区所出露的岩（矿）层。三叠系下统嘉陵江组第一段（）与三叠系下统嘉陵江组第二段第一层（）分布于矿区南部，此地段多陡壁悬崖，因工作条件所限和安全因素的考虑，本次野外工作未对其作地表岩溶裂隙统计。岩溶裂隙统计结果见表2.1、2.2。

表2.1 地表岩溶裂隙统计

层位	水平长度（米）	累计 条数	宽 （米/条）	深 （米/条）	频率 （条/米）	线段岩溶裂隙率（%）
	34.10	10	2.07	0.44	0.3	26
	117.00	15	2.33	0.53	0.1	25
	251.79	32	4.81	0.71	0.1	32
	33.20	3	5.00	0.43	0.1	22

（2）地表岩溶面统计

此项工作与地质测量工作同时进行，圈出一处岩溶洼地（W1），其空间形态为似椭圆形，由粘土覆盖，深约1.00米。

依据地表岩溶洼地的面积（999米²）与矿石面积（26881米²）之比，矿区面岩溶率为0.04 %。

表2.2 地表岩溶裂隙充填情况一览表

层位	充填情况	个数	比例（%）
	无充填	1	10
	粘土半充填	7	70
	粘土全充填	2	20
	粘土半充填	15	100
	无充填	1	3
	粘土半充填	25	78
	粘土全充填	6	19
	粘土半充填	12	67
	粘土全充填	1	33

3、地下水补给径流和排泄条件

矿区内南部较高，自南向北高度逐渐降低，东西部为切割较深的冲沟。矿区内无地表水体。矿区北部靠近1线出露一处泉水，流量较小，据访问干旱季节无水，雨后泉水流量变化较快，浑浊含泥砂。矿区西部的沟谷中分布一条小溪，流量较大，地质人员野外工作期间于2008年4月1日测得流量为0.6米³/秒。

4、矿坑充水因素分析

区内大部分降水通过地表冲汇入溪沟，另一部分沿裂隙及落水洞渗流入地下。当地湿润多雨，降水量大，从而为地下水提供了充足的补给来源。矿区地形有利于自然排水，排泄到东部及西部的沟谷中，以泉的形式溢出地表。

5、小结