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内容发布更新时间 : 2024/4/24 20:47:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

露天开采方案设计

一、矿区开采技术条件

矿区含矿岩石为致密坚硬,不易风化的磁铁石英岩,稳固性能好。矿体围岩及夹石主要为角闪片岩、绿泥石英片岩、斜长角闪岩等,其未经风化的新鲜岩石皆属致密坚硬的岩石,稳固性能好。上述各类岩石硬度为(10~12)度,极限抗压强度均大于1000kg/cm,按工程地质勘察规范可定为第二类块状岩石。据其地形、地貌,区内多形成陡坡、峭壁,且区内无大的断裂构造,矿体厚度大,连续性较好。故矿区工程地质条件属简单型。矿石及围岩机械物理性质见表1。

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二、方案设计

(一)露天开采境界圈定

露天采场最终边坡角的确定:设计参考类似矿山的资料并参考矿山开采技术条件、最终边坡高度、开采工艺后确定露天采场的最终边坡角按50°设计。

开采深度的确定:开采深度主要参考矿山经济合理剥采比、矿体的勘探程度和圈定的矿量多少后确定。由于矿山勘探程度低,所以圈定露天开采境界主要圈定122b、333级矿体,本次圈定的矿量在15左右年的开采矿量范围内。经计算矿山经济合理剥采比为5t/t(4.1m/m)。

经圈定后确定矿山3线至1线最低开采水平为1920m水平,0线至2线最低开采水平为l980m。4线最低开采水平为2000m水平。

采矿阶段高度为5m,到最终露天开采境界时二个采矿阶段并段,最终阶段高度为10m,安全平台宽度为5m,阶段坡面角为70°;最高采矿水平2120m阶段,最低采矿水平为1920m阶段,最高剥岩水平为2190m阶段,露天边坡最大高度为230m。

(二)开拓运输方式

据《设计委托书》要求,矿山生产规模为60万t/a,年采剥总量为95万t。露天开采矿石量1335.4007万t,按矿石回收率95%,贫化率5%,计算可采出矿石1335.4007万t。按生产规模60万/a计算,矿山服务年限为23年。其中稳产期22年,每年生产矿石60万t,减产期1年,年生产矿石15.4万t。

根据矿山目前的现有条件,矿山可采用的开拓方式有两种:公路开拓运输方式和平硐溜井与公路联合开拓运输方式。

公路开拓运输方式:运输线路布置在露天采场外,通过支线与采场工作面相连,运输公路按三级道路、双向行车设计,线路最大合成坡度值小于9%,连续1 km线路平均坡度不大于6.5%。

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平硐溜井与公路联合开拓运输方式:本方案平1900m标高,平硐长780m,平硐断面为5m×5m,溜井断面为φ3m,平硐采用汽车运输,采出矿石从溜井下放至1900m水平,再从平硐运出地表。剥离的岩石采用汽车直接运输到废石场。随山坡地形从里向外设4个溜井,溜井总长度500m,其中最长的一条溜井长200m。并且同样需要布置上山公路通向露天采场的最上一个工作平台。

使用平硐溜井与公路联合开拓的基建投资明显比公路开拓大的多,因此使用平硐溜井与公路联合开拓运输方式减少的运输距离,降低运输成本,由于矿山基建资金紧张,也不计划为露天采场供电,最终确定采用公路开拓。

(三)采矿方法设计

按照常规设计,露天开采一般由上向下开采。对本矿山来说,存在以下两个问题: 1、由上向下开采需要修建上山公路到最上一个工作平台2190m标高。高差270m,按6.5% 平均坡度计算,干线运输公路约4200m,加上通向开采作业面的支线公路,总长度约6000多m,投资较大,矿山基建投资难以满足。

2、修建运输公路,需要申请征用土地,由于矿区所处山坡为林地,种植有不少的小树,向林业部门申请占地砍伐非常困难。

由于目前简易运输公路已修到1920m标高,稍加改造即可利用。为了减少矿山的基建剥离量,减小生产剥采比,经研究后确定,决定打破常规设计思路,采用组合台阶式陡帮开采工艺,为由低向高开计采。矿山的首采位置l920m~2000m。全矿共分为4个倾斜的陡帮开采作业条带,陡帮开采工艺参数为:根据矿体的位置开采作业条带基本上沿地形走向布置,组合台阶一次推进宽度既条带宽度约100m左右,台阶安全平台宽度5 m,组合台阶作业平台最小宽度为25m~30m,组合台阶由8~10台阶组成,每个台阶的高度为5m,组合台阶的总高度40m~50m。

运输公路在露天采场内布置,采用移动坑线,推进到底盘后布置在露天边帮上,解决了占地及砍伐树木的难题。

由于矿山的投资紧张,所以采用人工浅孔凿岩机进行凿岩,采用孔径为42mm的7655型浅孔岩机凿岩,炮孔孔径为42mm;装载时采用挖掘机,运输使用汽车运输;采矿与剥离分层高度为5m,台阶坡面角为700。采用人工浅孔凿岩,凿下向900垂直孔,炮孔采用间距为(0.8~l×0.8~1)m三角形布置,炮孔超深0.2m,炮孔填塞长度不低于0.5m,采取导爆管微差爆破技术进行爆破。

露天开采主要技术经济指标为: (1)工作面长度:(200~300)m; (2)最小工作平台宽度:(20~30)m; (3)采矿分层高度:5m; (4)采矿阶段边坡角:70°;

(5)最终边坡角:50°; (6)炮孔直径:φ=42mm;

(7)炮孔爆破网度:(0.8~1)m×(0.8~1)m(行距×间距); (8)爆破安全警戒距离:300m; (9)爆破延米爆破量:3.0t/m; (10)爆破炮孔填塞最小量:0.5m; (11)浅孔爆破炮孔超深:0.2m; (12)露天采矿贫化率:5%; (13)露天采矿损失率:5%; (14)露天采矿大块率:1%; (15)采出矿石品位:32.94%; (16)露天采场内矿石总量1355.4万t (17)露天采场内剥岩总量552.6万t (18)露天采场平均剥采比0.41t/t。

由下向上下开采方案,基建终了在1920~950m之间形成一个采矿的组合台阶,以后逐渐向上形成采矿组合台阶。投产时1台挖掘机采矿,1台挖掘机进行新水平的采准工作,采矿规模60万t/a。初期生产剥采比为0,以后由小到大逐渐增加到0.58t/t。按设计开采方案进行露天开采,各分层采矿量及剥岩量见表2。

采用组合台阶开采工艺,由低向高开采后,显著的降低了矿山的基建剥岩量和生产剥采比,取得了良好的经济效益。

三、结论

山西代县洪剑铁矿由于基建投资少,向林业部门征地砍伐林木困难,按照常规设计思路,由上向下开采困难。通过现场勘察和设计方法的研究,打破露天开采设计常规,采用组合台阶式陡帮开采工艺,由低向高开采,解决了矿山基建投资少和砍伐林木困难的实际问题。目前该露天矿山生产正常,已经达到60万t的设计生产能力,该矿山的设计思路可为类似露天矿山的设计提供可以借鉴的经验。