学位论文紫金山金矿8wtd露采设计.docx

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学位论文紫金山金矿8wtd露采设计

本科生毕业设计（论文）

题目：

紫金山金矿8wt/d露采设计

--

姓名：

学号：

学院：

紫金矿业学院

专业：

采矿工程

年级：

****级

校内指导教师：

校外指导教师：

****年5月28日

紫金山金矿8wt/d露采设计

摘要

本设计是在紫金山露天金矿实习后，根据实习期间所收集的相关资料和学院发的毕业设计任务书而最终完成的紫金山金矿8wt/d露天开采设计。

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、露天矿床开拓运输、露天矿生产能力和工作制度、生产工艺设计、露天矿废石排弃、露天矿排水、总平面布置、技术经济指标等。

在设计过程中，运用类比、分析等方法，以矿山安全生产为首要问题，根据以往设计经验，结合现今金属行业的发展状况，以投入少、成本低为主要设计原则进行设计，通过几种方案的比较选出最终的采矿方法。

设计的重点在于开拓方法的选择，采掘运输系统的布置，采剥进度计划表的编制等。

设计题目来自实际工程，因此，设计的过程中，本人通过多种渠道了解国内外矿业露天开采的最新信息，选择适合的采矿设计方法，并对各个系统的设备进行选型和计算，确定设备工况，然后通过对各个系统生产作业能力的校验，对设备效率的比较，选择一个最优的方案，最后再进行经济核算以确定方案的合理性。

关键词：

露天开采，剥采比，开采境界，开拓运输，采掘进度计划

TheminingdesignofzijinMountaingoldMinewith80thousandtons/doutput

Abstract

Thedesignisbythezijinmountaingoldmineafterpractice,accordingtothecollegeissuedthegraduationdesigntaskbookandrelevantpracticeinformationgatheredduringmyinternshiptocompletethezijinmountaingoldminewith80000T/Dopencastminingsystemdesign.

Themaincontentsofthisdesigninclude:

miningsurveyandgeological,Open-pitminingboundarydetermination,open-airdepositstodeveloptransportation,open-pitmineproductioncapacityandworksystem,thedesignandtheproductionprocess,openpitminewasterockdump,openpitminedrainage,generallayout,economyetc..Inthedesignprocess,themainuseofanalysis,analogy,minesafetyproductionasthecore,accordingtothehistoryofdesignexperience,combinedwiththemetalindustrydevelopmentpresentsituation,withlowcost,lowcostasthemainprincipleforintegrateddesign,throughschemecomparisontoselectthefinalminingmethod.

Thisdesignisfocusedontheinternalminingstopetransportationsystemarrangement,andexplorethemethodsofchoice,strippingtheprogressschedulecompiled,etc.Thisdesigntopicisderivedfromtheactualproject,thereforeintheprocessofdesign,throughvariouschannels,graspthelatestinformationoftheopenpitminingathomeandabroad,choosetheappropriatedesignofminingandrelatedequipmentselectionandcalculationofthesystem,determinetheworkingconditionofequipment,andthenthroughthecheckofproductioncapacityofeachsystemandthecomparisonofequipmentefficiency,choosetheoptimalsolution,andtheneconomiccalculationarecarriedouttodeterminetherationalityofthescheme.

Keywords:

Open-pitmining,strippingratio,mininglevel,expansionandtransportation,miningschedule

第1章绪论

采矿是现代工业的基础之一，采矿业的发展也是冶金工业和其他工业高速发展的前提之一，也是实现社会现代化的基本要求之一。

紫金山金铜矿床是于二十世纪八十年代发现、探明的特大型大型铜和黄金共生矿床之一，同时也是福建省重点进行的产业项目之一。

紫金山金铜矿床属上金下铜的大型斑岩成矿系列－次火山高硫中低温热液矿床，金矿床位于600m标高以上的氧化带中，金矿的探明储量为142932132吨，可利用的金属储量约达200t，为特大型低品位氧化金矿。

本次设计题目是“紫金山金矿8wt/d露采设计”，设计根据现有的经济技术条件，采用先进的技术、软件、设备完成目标。

设计阶段参考了原紫金山金铜矿设计的部分资料及国内外各相似矿山的设计方法，设计内容包含采矿工程专业学过的诸多专业知识如：

《金属矿床露天开采》、《矿山地质学》、《爆破工程》、《矿山机械》、《AutoCAD》、《岩体力学》、《数字矿山》等。

通过毕业实习和毕业设计等相关环节的学习实践，培养了我综合运用各门学科的理论知识来分析处理采矿问题的能力，深入了解露天矿山系统的生产过程，培养了搜集、整理以及运用科学资料，并且把理论知识运用到最终的实践生产中的能力。

经指导老师胡柳青老师耐心细致、认真负责的指导，以及本人自身的努力，历时两个月，我顺利完成了本次毕业设计。

由于所学知识有限，对生产设计过程尚且缺乏一个统筹规划，不合理的地方在所难免，恳望各位老师、专家给予批评指正，本人不胜感激。

第2章矿区概况与矿床地质

2.1矿区概况

2.1.1矿区地理及行政概况

紫金山金铜矿区坐落于福建省上杭县境内，南距上杭县城约14.6km。

矿区地理座标为东经116°24′00″～116°25′22″，北纬25°10′41″～25°11′41″；东西长2.286km，南北宽2.187km，面积4.494km2。

矿区交通方便，205国道通过矿区在东侧的石圳村，石圳村西北约10km有到达矿区的公路，石圳村距离上杭县约15km。

上杭城通过205国道向东北通至永安，向西南通至广东梅州，通过319国道东可达龙岩，距离最近码头厦门港约283km，距最近民航站梅州约123km。

由矿区到龙岩—赣州铁路线（上杭站〔蛟洋镇〕）约40km。

蛟城高速公路总长度约为36公里，起于上杭县蛟洋乡下道湖村，通止临城镇古石村，途中经过蛟洋乡、白砂镇、临城镇。

蛟城高速公路2009年7月开始正式建设，是福建省内第一个由地方政府主导建设的高速公路项目，历时3年5个月完成验收，有下道湖枢纽互通、白砂互通、古石枢纽半互通3个高速互通，预留蛟洋工业区互通。

永武高速公路上杭到武平段（闽粤界）建成通车。

上杭到武平段是中国高速公路网G25长春到深圳线的一部分，也是福建省“三纵八横”高速公路规划网中的重要组成部分。

尚在规划的杭广高速铁路也将从上杭通过，届时矿区对外交通将更加便利，交通图见图2-1。

图2-1紫金山交通位置图

2.1.2矿区自然条件概况

紫金山矿区坐落于武夷山脉南段的东列山地南端，属于中低山构造侵蚀山地，东靠玳瑁山脉，丘陵盆地和河谷盆地环绕其中。

整体山脉额走向为北东，地形从东北向西南倾斜；矿区的主峰麒麟最高标高为1138.13m，为附近最高峰，亦是东侧旧县河和西侧汀江的分水岭。

矿区最低标高315m（西北角），其余大多标高在500m以上。

矿区南侧到上杭县城主要地形为标高150～400m的丘陵和河谷盆地。

矿区属于亚热带季风气候区，夏长冬短，温湿多雨，降雪少，无酷热严寒，霜期短。

根据上杭气象站有关资料，矿区年平均气温约20.1℃，一月的平均气温约10.9℃,七月的平均气温约27.8℃。

年日照2043小时。

早霜一般开始于12月上旬左右，晚霜结束于2月中、下旬左右，无霜期一般长达293天左右。

年均降雨量为1676.6毫米，最大年降雨量为2502.1毫米，最小年降雨量为1048.5毫米，最长连续降雨天数为31天，总降雨量为440.3毫米，日最大降雨量为242毫米。

雨季多发生于3～6月，台风则多在8～9月，两者共占全年雨量的约74.8％。

当年10月～次年1月为旱季，雨量仅占全年的约9.9％。

年平均风速2.0m/s，一般风速1.2～2.5m/s，最大风速13m/s，全年大于8级大风约24天。

2.2矿床地质

2.2.1矿体规模、形态

矿体总体表现为大厚度、大变化，在走向和倾向上为较规则矿体。

矿体厚度最高可达300m以上。

矿石中大量的金为可见的自然金，其余小部分为次显微状，主要赋存在褐铁矿中。

金矿物的成色高，最高可达94.8～99.1%。

大多数高于95.0%，基本上呈自然金状态。

自然金和褐铁矿紧密共生，主要存在于孔隙、裂隙中。

据资料表明，裂隙金约占77%、晶隙金约占15%、包体金则含量甚微。

自然金的形状主要以粒状为主，其余部分呈片状、树枝状和不规则状。

2.2.2矿石质量特征

金矿石的化学成份以SiO2为主，含量大多均在90%以上，平均含量93.83%，其次为Fe2O3（3.55%）、FeO（1.14%）、少量Al2O3（0.98%），其它成分含量甚微。

矿石中主要有益成分为金，在910～670m之间有明显的富集趋势，品位高，储量也大，670～600m之间，金含量自上而下逐渐降低。

910～1138m之间，金含量自下而上缓慢降低。

2.2.3紫金山地形图及金矿图

现有图纸主要为三月在紫金山金铜矿进行毕业实习时所收集的原始地形地貌图以及金矿石矿体图，如图2-2和2-3。

图2-2紫金山原始地形地貌图

图2-3紫金山金矿体SURPAC图

第3章露天开采境界的确定

3.1矿床开采方法的选择

金矿开采对象选取品位0.15g/t以上的含金矿物，品位0.15g/t以下的含金矿物作为废石处理。

紫金山金矿体具有大规模、低品位的特点。

只有大规模的露天开采设计，才能充分的利用金矿选冶成本低的优势，充分回收低品位金矿石资源、降低成本、增加产量。

故本次毕业设计确定金矿矿体在经济合理、技术可行的情况下，尽可能的采用露天方式开采，充分发挥出露天开采受开采空间限制比较较小、开采成本低、劳动生产率高、露天开采比地下开采更为安全可靠、矿石损失贫化小、劳动条件好、基建时间短、作业比较安全等优点。

金矿开采境界经济参数见表3—1。

表3—1金矿开采境界经济参数表

指标

单位

金矿石

低品位金矿石

废石

吨矿运行费用增加额

￥/t

3

选矿综合成本

￥/t

8.91

8.91

冶炼成本

￥/t

0.25

0.25

选矿回收率

0.8

0.6

冶炼回收率

0.995

0.995

采矿成本

￥/t

6.186

剥离成本

￥/t

6.083

6.083

矿石容重

t/m3

2.39

2.39

2.39

矿石回采率

0.97

0.97

废石混入率

0.03

0.03

最低利润率

0.3

0.3

销售金价

￥/g

110

110

采选折旧

￥/t

3.5

管理费

￥/t

1.5

闭坑准备金

￥/t

0.6

3.2露天采场境界的确定

3.2.1境界确定的主要因素

影响开采境界的最终确定主要有以下几个因素，在设计中要充分考虑：

（1）矿体埋藏赋存条件、矿石围岩性质、地形特征及水文地质条件，重点是矿体产状和地形条件；

（2）经济因素：

应尽量减少投资、降低矿石生产成本，以及考虑市场对矿产品的需求及价格；

（3）技术因素：

尽量结合当地小型矿山的开采实际，充分考虑其能够提供的技术条件对确定开采境界的各种限制。

3.2.2边坡细部结构尺寸

3.2.2.1台阶高度

台阶高度与铲装设备、开采方式、矿体埋藏条件、运输条件、矿岩性质等有关，由《采矿设计手册》得知：

对于不需穿爆的松散软岩，阶段的高度一般不超过挖掘机的最大挖掘高度；对于需穿爆松散的硬岩，阶段高度则不超过挖掘机的最大挖掘高度的1.25倍。

紫金山矿区内的矿石多为坚硬半坚硬块状岩类，f=5～11，稳定性较好。

在本设计采用的是小松PC1250-7挖掘机，最大挖掘高度为13.5m，故台阶高度应小于16.8m。

我国设计生产的露天矿，小型矿山的阶段高度一般为8～10m，大、中型矿山阶段高度一般为10～12m。

大型露天矿在选用斗容8m3以上挖掘机时，阶段高度可采用12～15m。

根据矿山的设计产量、岩性以及安全因素等，最后综合确定台阶高度为12m。

3.2.2.2平台宽度

[1]安全平台宽度：

安全平台是用作缓冲和拦截滑落的岩石以及减缓最终边坡角，保证最终边帮的稳定性和下部水平的工作安全。

它设在露天采场的四周最终边帮上。

实践表明，面爆破和岩体自身的节理裂隙的影响，安全平台难以达到上述宽度，故常采取并段方式以加宽安全平台。

在此取安全平台宽度为6m。

[2]清扫平台：

清扫平台露天矿边坡上设置拦截并清理滚石的平台，一般设计每间隔2—3个安全平台设一个，其宽度根据清扫手段和设备而定，通常大于6米。

在此设计安全平台和清扫平台交替安置，宽度取值8m。

[3]运输平台：

露天矿边坡上设置运输线路的平台，其位置由开拓系统的运输线路设计决定，宽度根据运输设备类型和规格确定。

一般汽车运输平台宽度见表3-2

表3-2汽车运输平台最小宽度

车宽分类

一

二

三

四

五

六

车身计算宽度（m）

2.5

3.0

3.5

5.0

6.0

7.0

载重量（t）

7.0

20.0

32.0

68.0

100.0

154.0

运输平台宽度（m）

单线

8.0

9.0

10.0

12.0

15.0

18.0

双线

11.5

13.0

14.5

17.5

22.5

26.0

根据上表，采用的汽车载重量为40t，双线，因此运输平台宽度确定为12m。

露天采场台阶结构示意图如图3-1所示：

1—工作平盘；2—安全平台；3—运输平台；4—清扫平台；

β、γ—最终边坡角；Φ—工作帮坡角

图3-1露天采场构成要素示意图

3.2.2.3台阶坡面角

台阶坡面角主要与矿岩力学性质有关，根据开采技术条件及现场台阶坡面角范围，由《采矿工程师手册》得，一般台阶坡面角见表3-3：

表3-3台阶坡面角参考表

岩石硬度系数

台阶坡面角

紫金山矿岩石硬度系数

为

，故台阶坡面角范围为

初步确定工作台阶及非工作台阶坡面角为75度。

台阶示意图如图3-2。

图3-2台阶示意图

3.2.3金矿露天开采境界确定

3.2.3.1经济合理剥采比的确定

经济合理剥采比是露天开采境界设计的基本指标参数，计算经济合理剥采比的基础数据是矿床开采的基本经济要素。

紫金山金矿的基本经济要素如下：

（1）以表内矿（≥0.4%）平均品位0.57%为基础、采矿贫化率3%、选、冶综合回收率83.53%，求吨金所需矿石量为309t；

（2）最终选出金含税价258640000元/t，税后价256503327元/t（以扣增值税+城建、教育附加费+资源税2136672.92元/t）；

（3）采矿成本6.186元/t，剥离成本为6.083元/t，破碎浸出+萃取+提炼11.735元/t、其他费用8.496元/t（含“三费”、环保、维简等），即处理吨矿综合成本为32.5元/t；

（4）企业提取税后利润率为20%，吨金生产总成本为77110000元。

根据上述条件，用价格法计算出经济合理剥采比为5t/t，以此作为确定开采深度的主要依据。

3.2.3.2露天矿的最小底宽

按照采掘运输工作要求来确定底部平面的最小宽度。

如采用5.2m3挖掘机采装时，最小宽度＞15m；10t以上汽车运输时的最小宽度＞20m，故长度只要满足运输要求就行。

3.2.3.3最终开采深度的确定

将紫金山矿体实体模型拖入显示界面，利用等值线工具做当前层的等值线，即台阶参考线，其中，最大、最小等值线值分别为568m和1088m,等值线间隔即为台阶高度12m。

如图3-3所示。

图3-3台阶参考线

同时，还需利用线文件工具进行劈切，生成每12m一个的独立台阶参考线，如图3-4所示。

图3-4台阶参考线劈叉文件

根据上面确定的露天矿底部周界最小宽度，我们发现水平高度568m处所圈定的参考线太小，不满足底部周界的要求，故最低开采深度我们选择580m。

3.2.3.4圈定底部周界

生成每个台阶单独的参考线之后，就可以进行底部周界的圈定。

由于568m的台阶参考线范围太小，不符合运输车辆最小转弯半径要求，且在568m-580m之间的矿体较小，可以舍弃，故选取580m为采坑的最低标高。

将580m的台阶参考线拖入显示界面，利用SURPAC软件，将最低标高所示的矿体圈起来，然后平滑该线，这样就可以得到露天矿底部周界，如图3-5所示。

图3-5露天矿底部周界图

之后，在平滑底部周界上选定公路出口，通过选择画一个半径为路基宽度12m的圆，并调整平滑底部周界上的点，删除参考圆，最后生成确定的底部周界，如图3-6所示。

图3-6确定底部周界

3.2.3.5露天矿开采终了平面图

按要求，设计边坡角为75°，同时，从基坑公路开口处定义公路，根据实际情况确定公路类型为顺时针或逆时针。

之后，便可根据台阶高度扩展段，扩展到592m水平，如图3-7所示。

图3-7根据台阶高度扩展到592m水平

再根据台阶宽度扩展，形成592m平台，保留40m左右的联接平台，选定该水平往上的公路出口，如图3-8所示。

图3-8扩展生成592m平台

之后，重复前面两个步骤，分别按台阶高度往上扩展、按台阶宽度往外扩展，其中，台阶宽度按台阶类型确定，安全平台宽度为6m，清扫平台宽度为8m，运输平台宽度为12m，同时，每两个水平之间都必须布置运输线路。

直至扩展到有台阶线露出地表为止，此时，应使出入沟位于出露部位，如果偏差太多，则需对前几个台阶的运输线路进行调整。

确定出入沟之后，再往上扩展即为山坡露天矿，不再需要布置运输线路，只需分别按台阶高度往上扩展、按台阶宽度往外扩展，直至有台阶线全部出露在地表外，即停止扩展，此时生成的即为初始露天坑线文件如图3-9所示。

图3-9扩展至地表生成初始露天坑线文件

将初始露天坑线文件拖入显示界面，由DTM工具在当前层生成DTM，即为初始露天矿模型，如图3-10所示。

图3-10初始露天坑模型

将初始露天矿模型和地表模型拖入显示界面，利用DTM工具生成两者的相交线，即为封闭圈，如图3-11所示。

图3-11生成露天坑封闭圈

将封闭圈线文件和初始露天坑dtm文件同时拖入显示界面，利用修剪工具剪去初始露天坑dtm文件在封闭圈以外的部分，即可得到实际的露天坑dtm文件，如图3-12所示。

之后将封闭圈线文件和地表模型dtm文件同时拖入显示界面，利用修剪工具剪去地表模型dtm文件在封闭圈以内的部分。

图3-12实际露天坑dtm文件

将实际露天坑dtm文件、封闭圈线文件和修剪后的地表模型dtm文件同时拖入显示界面，用DTM工具生成当前层DTM，即开采终了模型，如图3-13、3-14所示。

图3-13开采终了模型

3-14开采终了模型（放大）

3.2.4开采境界参数确定结果

设计最终确定的开采境界参数为：

（1）工作面采掘要素

工作台阶高度：

12m；

最小工作平台宽度：

不爆破时取25m，爆破时取45m；

最小工作线长度：

不爆破时取60m,爆破时取80-100m；

工作台阶坡面角：

75o；

（2）设计确定的最终边坡参数如下：

最终边坡台阶高度：

　12m；

终了台阶坡面角：

　　75°；

平台宽度：

12m；

露天矿底部周界最小宽度：

为矿体宽度，通过设计为35m；

露天矿最终边坡角：

25°～39°

3.3境界内各水平的矿岩量计算

为了准确、方便地生成最终矿岩报告，需建立矿体模型。

在矿体模型界面新建一个矿体的块体模型，设定约束为矿体实体，并添加比重和矿岩属性。

接着，便可进入报告环节，设置报告格式为（.csv），属性分组z的的数值范围设置为：

580,1048,12，约束即为地表模型以下、实际露天坑以上。

最后生成紫金山金矿开采境界内矿岩体积表，具体情况如表3-3所示。

表3-3金矿开采境界内矿岩体积表

台阶

废石体积

矿石体积

剥采总量

剥采比

岩石

0.15g/t以下

合计

0.15g/t以上

m

104m3

104m3

104m3

104m3

104m3

m/m

580->592

38.08

1.79

39.87

6.57

46.44

6.07

592->604

51.19

7.32

58.51

28.94

87.45

2.02

604->616

214.12

13.24

227.36

161.35

388.71

1.41

616->628

177.08

20.89

197.96

293.46

491.42

0.67

628->640

162.99

27.95

190.94

359.64

550.58

0.53

640->652

181.57

28.92

210.49

429.30

639.79

0.49

652->664

222.31

52.12

274.43

533.54

807.97

0.51

664->6