摘 要

Abstract 6

1 概述 7

1.1交通位置 7

1.2自然地理 7

2 矿山地质 7

2.1 矿区地质 7

2.1.1 地层 7

2.1.2 C区矿床特征 8

2.2矿床开采技术条件 9

2.2.1水文地质 9

2.2.2工程地质 10

2.3 储量估算 11

3矿床开采 12

3.1开采范围及开采方法的选择 12

3.2露天开采境界 12

3.2.1采场边坡参数 12

3.2.2境界的圈定结果 12

3.2.2.1剥采比验证 12

3.2.2.2 确定露天矿采场底平面宽度 13

3.3坑线布置及形式选择 14

3.3.1回返坑线 14

3.3.2螺旋坑线 14

3.3.3确定坑线布置 14

3.4掘沟工程 15

3.4.1沟道基本要素 15

3.5矿山生产规模 16

3.5.1矿山工作制度 16

3.5.2生产规模验证 16

3.6矿床开拓与运输 17

3.6.1开拓运输方案选择 17

3.6.2运输设备选型与计算 18

3.7矿床的开采剥离 21

3.7.1采剥方法 21

3.7.2采剥工艺 21

3.7.2.1爆破 21

3.7.2.2矿岩装载 23

3.7.2.3矿石的损失与贫化 24

3.8采剥进度计划 24

3.8.1计划的编制原则和依据 24

3.8.2生产进度计划 25

3.9矿坑防水、排水 25

致 谢 27

摘要

为有效的对上天梯珍珠岩矿进行开采工作，避免随意开采造成的生态破坏，故对该上天梯矿进行开采设计。

上天梯矿始建于1974年，设计生产规模为30万t/a，稳定生产期16年。矿山采用间断工作制，全年工作天数为260天，每天一班，每班8小时。上天梯矿开发的矿体范围为 105m至0m标高的矿体，开采方式为露天开采。

开拓系统选用公路运输开拓系统。开采顺序自上而下分层开采。爆破使用2#岩石矿用炸药，人工装药，微差电雷管起爆法起爆。采用挖掘机配合装载机铲装，8t自卸汽车运输。

设计主要着重于坑线的布置选择与爆破参数的计算。

关键词：露天开采、运输开拓、坑线布置、爆破设计

Abstract

For the effective mining work of the ladder mine , avoiding the ecological damage caused by the random mining, so we make a design of the ladder mine.

Ladder on mine was founded in 1974. The production scale is 300000 t/a, stable production period for 16 years. By using intermittent duty in mines, annual working days as 260 days, every class, 8 hours per shift. Ladder on the development of ore bodies in the range of 105 m to 0 m elevation of ore body, strip mining. While mining ，concentrating waste rock , retaining wall and stone slope protection should be build around bottom , prevent landslides, And a water spraying device for dust suppression, surrounded by greenery and personal protective measures, in order to reduce dust hazard.

Road transport development system is used. Mining sequence from top to bottom slicing. Blasting using 2 # rock mining explosive, tooling medicine, differential electric detonator detonation initiation method. excavators and loaders shovel is used cooperatively, 8 t dump truck transport is also used.

Design mainly focuses on the pit line layout selection and calculation of blasting parameters.

Keywords: strip mining, transportation development, pit line layout , blasting design.

1 概述

1.1交通位置

荆门上天梯矿距信阳11.5km，至平桥有沥青公路可与京广铁路、宁西铁路、京珠高速公路，往北4km至五里镇与312国道相连。双桥——东双河公路从矿区南缘通过，往西南30km到东双河亦棵与京广铁路衔接，区内多为砂石路面，已形成以干线铁路、国道为依托，矿山专用公路相配套的交通运输网络，交通十分便利。

1.2自然地理

区内最高标高121.0m,相对高差一般10～50m，植被发育中等，除小面积树林外，大面积杂草丛生，沟谷被洪积物所覆盖，为水稻田，基岩出露甚少。

矿区属淮河上游支流狮河从矿区北2千米处通过，其末级支流肖河（季节性河）从矿区内通过。区内属温带气候，年平均气温14.1～16.1℃，年降雨量617.6～1654.1mm，降雪深度最大0.44mm。最大风力7～10级。矿区属于地震稳定区

2 矿山地质

2.1 矿区地质

矿区位于大别山西段，信阳——罗山中、新生代盆地南缘。区内裸露出地表的地层主要为中生界白垩系。

2.1.1 地层

矿区地层由老至新分述如下：

1. 陈棚组（K₁C）

（1）双桥段（K₁C¹）：仅见于双桥镇附近。岩性为英安岩，局部呈熔结角砾状构造者称为角砾状英安岩，厚度大于50米。岩层流面倾向于北西或北东，倾角20°左右。上部因脱玻化而形成厚层膨润土矿（厚18～38米）

（2）喻楼段（K₁C³）：矿区仅见本段上部（K₁C^3-3）岩石，基本分布在矿区南部。岩层产状比较稳定，倾向14～20°，倾角15°左右。矿区内出露厚度约100～150米。

（3）上天梯段（K₁C⁴）：该段构成了矿区基础地层，岩性为一段火山碎屑～沉积岩，沸石矿、膨润土、含碱玻璃原料等非金属矿产的主要赋存层位。由下而上，即由南而北又细分为如下各层：

粗面凝灰岩（K₁C^4-1(T)）：厚度10~60米；因含有的碳酸盐物质比较丰富，故碱性物质含量较高，而成为玻璃用凝灰岩矿产。顶、底部分别有厚1~3.5米的膨润土矿层。属钠质珍珠岩膨润土含矿层。

沉凝灰岩（K₁C^4-1a1）：厚度仅1~3米，但层位稳定，成分变化不大。

膨土质凝灰岩（K₁C^4-1a2）：厚度仅3~13千米；系由玻屑凝灰岩脱玻化形成的粘土类矿物为主的岩层。

晶屑玻屑凝灰岩、晶屑岩屑凝灰岩（K₁C^4-2a3）：厚度10~25米；该层上部玻屑含量较多，往下则以长石、石英晶屑为主，至底部岩屑含量可达50%之多。玻屑、晶屑和岩屑互为消长关系变化。

玻屑凝灰岩（K₁C^4-2b）：厚度25~42米。上部含沉凝灰岩“集块”称为水量集块玻屑凝灰岩。“集块”具顺层定向排列趋势，大小由2厘米到200厘米不等。含“集块”部分层厚8~15米。岩石具强沸石化蚀变，达到工业要求者，形成沸石矿。

膨土质凝灰岩（K₁C^4-2c）：又称强蒙脱石化玻屑凝灰岩，厚度2~52米。由玻屑凝灰岩脱玻化形成的以蒙脱石类粘土矿物为主的岩石，属膨润土含矿层。

K₁C^4-3：凝灰质页岩，凝灰质钙质页岩夹凝灰质砂岩、砂岩、粗砂岩、总厚度20~125米。岩体中往往夹有方解石，称为凝灰质钙质页岩。

以上各层之间均呈整合接触关系。各层位岩层产状与矿区缓倾伏向斜面的构造相一致。

（4）杨家弯段（K₁C⁵）：该段为一套酸性火山喷发熔岩。主要岩石为珍珠岩（λ），流纹岩[K₁C⁵（L）]及次生产物——脱玻化形成的膨润土（P）和蚀变形成的沸石岩[K₁C⁵（H）——膨土质火山岩]。

2、周家湾组（K₁Z）

矿区所见岩性为砂砾岩、砾岩夹粘土岩，膨土质粘土岩薄层。砾岩中的砾石自上而下的含量逐渐增多，砾径亦随之增大，有时至底部形成巨砾岩层。

该层在矿区所见厚度大于100米。产状总体倾向北东，倾角5~8°，局部近水平。与下伏的杨家湾段呈不整合接触关系。

3、第四系（Q）

矿区第四系发育，分布面广，一般厚度3~15米，最厚可达25米。依成因分类，可划分为混合成因的残积——坡积物、冲积物和人工堆积物三个成因类型。

2.1.2 C区矿床特征

上天梯非金属矿C区位于杨家湾矿段，面积为168545m²，二个区分布在珍珠岩λ-4矿体和膨润土P-6矿体上。熔岩体断面形态呈“盆”状，故素为“熔岩盆”。

熔岩盆的形态受岩浆溢出前古地形的控制；古地形为开阔的洼地（或沟谷），熔岩盆的产状平缓；古地形为狭窄的洼地（或沟谷），熔岩盆产状则陡。一般前者规模大，后者规模小。

熔盆平面位置处于陈棚组上天梯段顶部的凝灰质页岩（K₁c^4-3）的顶部，即其底板全为凝灰质页岩，二者呈喷发不整合的接触关系。熔岩盆之上覆盖有白垩系上统周家湾组砂砾岩和粘土岩，二者亦呈不整合接触关系。

珍珠岩处于熔岩盆的中部，往往被膨润土矿层所围包，矿体形态亦呈岩“盆”状（或岩流状、岩舌状）；沸石岩（膨土质火山岩）多分布于熔岩盆的上部和中间，夹于珍珠岩和膨润土矿体之间，达到工业要求的矿体呈不规则的透镜状；流纹岩多位于熔岩盆顶部，成为珍珠岩膨润土的盖层，有时亦呈矿体的夹石出现。

C区珍珠岩矿体：矿区基本位于λ-4矿体中，南、北向位于100-110勘探线之间，西部边界位于λ-4熔岩盆的中部。东部边界靠近于λ-4矿体边缘。

膨润土矿体：矿体总体形态呈不规则的岩盆状，具分枝、复合现象。其中在珍珠岩λ-4矿体之下，形成稳定的薄矿层（称底层膨润土），横断面则呈“盆”状，“盆”内为珍珠岩λ-4矿体。

2.2矿床开采技术条件

2.2.1水文地质

1、地表水

采区范围内无大的地表径流和水体,自然降水较易排泄,对矿区采矿无大的影响。水质属于HCO3-Ca、Mg、NA(或Ca、Mg、NA)型淡水，含固形物95～264毫克/升，雨季淡化。在正常情况下，上、下游之间的流量相差甚微。

2、岩石含水性简述

包括砂砾岩、珍珠岩、沸石岩、凝灰质页岩及各类凝灰岩等。这些岩石含水性微弱，按其风化程度及节理裂隙发育程度，其含水性略有差异。

各类岩石节理岩石节理裂隙发育状况：珍珠岩以柱状节理为主，页岩类沿页理呈现片状发育，沸石岩则沿层理和近于垂直发育状。按裂隙发育密度，以凝灰质页岩较大，而其裂隙率则以流纹岩、珍珠岩较高。

矿区为低缓丘陵区，山丘圆缓，且普编有粘土质盖层，岩石裂隙的吸水性能差。故地下水动态与长时间的连阴雨关系密切，雨水可以缓慢渗入。水位的变化与来去迅速的暴雨关系不密切。

3、断裂破碎带的含水性

断裂多属压扭性，大部被弱透水的松散堆积物所覆盖。钻孔岩心见挤破碎、劈理发育。但断裂带全部在隔水或弱含水的柔性岩石中通过，并多形成于熔岩喷发之前。断层角砾除被断层泥充填脱离胶结外，后业的熔岩喷溢、热液活动、硅化作用以及某些岩（矿）石的脱玻化、蒙脱石化等产物，均可弥合破碎带，从而增强其充填、固结和阻水程度。故这些断裂破碎带不可能矿床充水。