华新秭归石灰石矿露天开采方案设计开题报告

全文总字数：8317字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1. 目的

1）应用本科期间所学的知识，通过毕业设计，加深对所学专业知识的理解。2）培养采矿工程专业学生的动手能力，对查阅资料，编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。

1.2. 意义

既是对学生本科期间所学知识的一个检验，也为实际矿山的开采提供了一定的参考，一份完善的开采设计能简化矿山企业管理者对矿山的管理程序，提高实际生产过程中的生产效率，并改善矿山的安全条件。

1.3. 国内外现状分析

1.3.1石灰石成分及用途

碳酸钙是石灰石的主要组成部分，石灰石是生产玻璃的主要原料。石灰和石灰石大量用做建筑材料，也是许多工业的重要原料。洁白纯净的碳酸钙岩石叫做汉白玉，可直接用来做装饰性的石柱或工艺品;因含杂质而有花纹的碳酸钙叫做大理石，用来做建筑物外墙和内壁的贴面或铺设地面；质地致密的碳酸钙岩石（石灰石）也可直接用于建房，但石灰石的主要用途是生产水泥。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1. 露天开采境界设计

（1）确定露天矿底宽及位置；

（2）选取露天矿最终边坡角；

（3）确定露天矿各断面合理开采深度；

（4）圈定露天矿底平面周界；

（5）绘制露天矿终了平面图；

2. 露天生产能力的确定

该矿山开采规模200万t/a

3. 露天开拓方法设计

（1）开拓方法选择；

（2）开拓系统主要参数设计；

4. 露天主要开采工艺设计

（1）穿爆工作设备选型与工艺设计；

（2）采装工作设备选型与工艺设计；

（3）运输工作设备选型与工艺设计；

（4）排岩工作设备选型与工艺设计；

2.2技术方案

2.2.1开采境界设计

根据选取的露天矿最终边坡角及平台尺寸和确定境界的原则，一般按地质横剖面图逐个确定其深度，然后进行纵断面调整，并圈定底部合理周界，按照选择的开拓运输系统绘制露天矿开采终了平面图，其具体方法步骤如下: 1.确定露天矿底宽及位置(1)露天矿底宽不应小于开段沟宽度，露天矿最小底宽根据采装、运输设备规格及线路布置的有关计算结果确定。(2)露天矿底的位置:矿体水平厚度小于最小底宽时，露天矿底平面按最小底宽绘制;矿体水平厚度与露天矿底宽相近，则底宽取矿体水平厚度，矿体水平厚度远大于露天矿最小底宽，则取最小底宽绘制底平面。这时露天矿底部位置按露天开采经济效果最大的原则决定。2.确定露天矿各断面合理开采深度在横断面图上确定露天开采合理深度常用的是方案分析法及图解法。3.调整露天矿纵向底平面标高将各地质断面图上确定的露天矿合理开采深度，投影到纵断面图上，连接各点得露天矿底纵剖面的理论深度。各横断面的理论深度相差不大时，纵断面可设计为同一标高。当矿体埋藏深度沿走向变化较大时，底平面可调整为阶梯形。调整后最低的底平面纵向长度应满足设置运输线路的要求。调整原则:调整后全矿境界剥采比等于或接近经济合理剥采比，近似地可按纵剖面调整后底的上部面积与下部面积相等。4.圈定露天矿底平面周界按调整后的开采深度修正各横断面境界，并将各横断面底的位置投影到平面图上，分别连接顶盘和底盘坡底各点得出底的理论周界的虚线。然后根据采掘和运输要求修正周界。修正的原则是:底部周界要平直，弯曲部分要满足运输线路曲线半径要求;底部长度要满足设置运输线路的需要。修正后的周界即为设计周界。5.绘制露天矿终了平面图按所确定的开拓运输系统，最终边帮组成要素，露天矿底平面周界绘制露天矿终了平面图，其步骤是:（1）将设计的底部周界绘在透明纸上，（2）将透明纸覆盖在地形图上，按最终边坡组成要素(台阶高度、坡面倾角、平台宽度)，从底部周界开始由内而外(标高是由下而上)依次绘出各合阶坡底线，坡顶线和平台宽度。（3）在图上布置运输线路。绘制线路图时，要注意倾斜线路与各台阶的连接。（4）检查与修正上述露天开采境界。绘制完露天矿开采终了平面图后，以此平面图为准，修正各横断面的境界，使之平面图、断面图一致。个别情况下，由于布置开拓运输线路后边帮变化较大时，应检查最终确定的境界的合理性即境界剥采比是否超过经济合理剥采比，并作必要修正。

2.2开拓系统设计

设计露天矿时，常存在几个可行的开拓运输方案，应按照党的方针政策和国家对建设的要求，并通过技术经济比较的方法加以选择。其步骤如下:

(1)根据具体矿山条件，选择技术上可行的若干方案。这些方案在开拓运输系统，生产工艺方式，工程发展程序及总平面布置等方面都有不同的特点。

(2)对各方案进行初步分析，根据国内外露天矿的设计，生产实践经验，删去明显不合理的方案。(3)对保留的几个方案进行沟道定线，并作出与矿山工程发展及生产工艺系统有关的技术经济计算。(4)对各方案的各项技术经济指标进行比较、作出各方案的综合分析评价,选取最优方案。

通过上述对开拓运输方案的确定方法，对于该露天矿山坡露天矿初步选取的开拓方式有：

（1）汽车公路运输开拓系统；

（2）铁路运输开拓系统；

（3）平峒溜井开拓系统。

技术方案比较：

对于方案（1），汽车公路开拓系统适用各种地形条件的山坡露天矿；采矿场可设置多个出入沟口进行分散运输，分散排岩；便于多品级矿石分别开采；便于改变工作线推进方向，新水平准备速度快，能达到较高的开采强度。

对于方案（2），铁路开拓的运营费用低；运输能力大；运输设备坚固耐用；运输工作可靠，受气候条件影响较小。但开拓坑线展线长度大，基建工程量大，基建时间长；日常生产中的线路移设和维修工作量大，且矿区内地形陡峭。

对于方案（3），采用平峒溜井开拓，投资、运输设备少、节省能源、经营费用低、生产能力大，适用于相对高差大于100米的山坡露天矿。但溜井易堵塞，放矿时，空气中的粉尘影响作业人员的健康，对矿石块度也有所限制。

结合和尚堡矿区的实际地形及气候条件，初定采用公路运输。

2.3开采设计

2.3.1 开采方式

矿山开采方式为山坡露天开采，矿山最高海拔1225.58m，最低开采标高700m，根据矿山地形条件和矿层赋存情况，矿山开采采用自上而下的水平分层法开采，台阶高15m。

2.3.2 开采技术指标

最低开采标高700米

最终底盘宽度≥60米

最终边坡角≤55°

矿石最小可采厚度≥8米

夹石最小剔除厚度≥2米

剥采比≤ 0.50:1（米³/米³）

爆破安全距离≥ 300米

2.3.3 设计采场要素

露天采场设计要素见表

设计采场要素表

2.4采剥进度计划编制

(1)在分层平面图上切制逐年采掘量，由露天矿上部第一个分层平面图开始，根据挖掘机的生产能力逐年逐水平地确定采掘量——即年末工作线，并把挖掘机号，年份，矿﹑岩采据量标于图上。(2)确定新水平投入生产时间。(3)绘制年末采场平而图。(4)编制进度计划图表。(5)绘制逐年产量发展曲线。

露天矿基建和生产中，由于矿体赋存条件的变化，以及设备检修，配件供应和矿山管理水平等因素的影响，往往在设计中所编制的采掘进度计划不能付诸实践，这时需将进度计划进行必要的修改。

2.5排土场设计（若需要）

2.5.1选择排土场方法

由于矿山采用公路运输，因此排土工程采用汽车运输—推土机排岩，这种方式排岩机动灵活，排岩台阶高度比铁路运输大，工艺简单，基建时间短，基建工程量小，作业安全，排岩成本低。

2.5.2排土工序

推土机排岩工作包括汽车翻卸岩土、推土机推排，平整场地和整修废石场公路。

为了减少推土机的工作量，山坡露天矿采用边缘排土方式。汽车卸载后，推土机将遗留在工作平台的剥离物推向阶段边缘。卸载地点在确保安全的前提下，尽量靠近阶段边缘，以减少推土机的排弃量。

2.6设备选型设计

露天矿山开采设备选型的过程一般是先选择合适的铲装设备，并确定与之配套的运输设备，然后选择穿孔设备，主体设备合理配套之后，再选择确定辅助设备。设备的型号根据矿山采剥总量、矿岩物理机械性质、开采工艺和设备性能等条件确定，以充分发挥矿山生产设备的效率，各工艺环节生产设备之间应相互适应、配套合理。

2.6.1挖掘机生产能力的确定

1.单斗挖掘机的台班生产能力

Q_c=

式中： Qc—挖掘机的台班生产能力，m³；

q—挖掘机铲斗容积，4 m³；

t—挖掘机铲斗循环时间，40s；

K_H—挖掘机铲斗满斗系数，0.8；

K_P—矿岩在铲斗中的松散系数，1.4；

T—挖掘机班工作时间，8h；

η—班工作时间利用系数，0.5。

经计算Q_c=822.86 m³；

2.单斗挖掘机的台年生产能力

Qa=Qc×N×n

式中： Qa—挖掘机的台年生产能力，m³；

N —挖掘机年工作日数，300天；

n —日工作班数。

3.单斗挖掘机的台数

N=A/ Qa

式中 N—单斗挖掘机的台数，台；

A—矿山的年最大采剥总量；

2.6.2穿孔设备

由于潜孔钻机机动灵活、设备重量轻、价格低，穿孔角度变化范围大等，所以本设计中穿孔设备选择潜孔钻机。

3. 研究计划与安排

（1）第1～2周，完成专业文献翻译工作；

（2）第2～3周，完成开题报告；

（3）第4～10周，完成主要的设计研究工作，提交论文（设计）初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]叶海旺，露天采矿学，北京：冶金工业出版社[m]，2019

[2] 煤矿科学研究院抚顺分院等，露天采矿技术，露天采矿技术编辑部，2004

[3] 张达贤，张幼蔕等，露天采矿新工艺[m]，徐州：中国矿业大学出版社，1992