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毕业设计
前 言
毕业设计是大学教学中的一个重要环节，通过毕业设计和毕业实习，可以帮助我们系统的总结学习过的专业知识，并有助于把所学知识运用到实践中去，对于以后我们步入工作岗位有很大的帮助。
本设计主要进行大塘石灰石矿区露天开采的初步设计。
随着中西部地区及湖北省基础设施建设步伐的加快，市场对优质水泥的需求量不断增大，大塘石灰石矿山其品位高达54%左右。
同时，矿区所处位置交通条件便利，开采前景广阔。
本次设计就是根据大塘石灰石矿区相关地质资料，按照《采矿设计手册》中的方法对大塘石灰石矿区进行开采设计。
设计部分主要涉及的内容是露天开采境界的确定、露天开拓系统经济比较与最终的选取、矿山生产能力和工作制度、采装运工艺及设备选取、废石排弃等。
专题设计方面，主要研究逐孔起爆技术在露天矿中的应用及其爆破效果，内容包括：
调研和了解露天矿山生产爆破的方法以及逐孔起爆方法在矿山生产爆破中的使用方法和效果；设计适合大塘石灰石矿中深孔爆破的逐孔起爆方案，并分析其爆破效果。
逐孔起爆技术设计内容，了解露天矿山生产爆破现状及存在的问题与基本要求；阐述逐孔起爆方法的基本原理、设计程序及其施工组织；探讨逐孔起爆方法的优势及其原因；研究逐孔起爆方法在露天高效爆破中的重要意义。
在本次设计的过程中，得到了李萍老师的大力指导，但限于本人能力有限，设计中存在诸多不足之处，恳请各位老师、读者批评指正。
第1章总论
1.1矿区概述
1.1.1矿区地理位置
（1）矿区位置及行政管辖
矿区地处长江北岸，武穴市西郊，距武穴市区约10km，行政区属武穴市田镇办事处管辖。
勘探矿区范围位于上述登记勘查区范围西部莲花心、大塘一带，北部以仙人洞-十八跌为界；西部以余家冲水库为界；南部与后背山矿区毗邻，东部以轮镜塘-蜡烛脑为界。
包括莲花心及大塘两个矿段，矿区面积约4m3。
矿区距武穴市城区约15km，南距长江3-5km，距拟建厂址2-4km。
17240省道从矿区南侧通过。
有简易公路直达矿区，交通便利如图1-1。
图1-1交通位置图
（2）地形及地貌特点
矿区属低山丘陵区，海拔标高23.5—450m，最大相对高差426.5m。
山脉总体走向为北西南东向，呈北高南低趋势。
矿区内植被茂盛，主要为灌木，少量杉树、松树及柏树。
矿区中北部大塘一带为大型岩溶洼地，地势平整，开垦为旱地，主要种植旱地作物和果树。
（3）居民点分布情况
矿区内主要居民点为中北部的大塘，现均已移民山下。
另外，矿区内及外围附近有北台寺、枫树洞、仙人洞等寺庙。
1.1.2矿区气象条件
矿区属亚热带湿热气候，夏季炎热多雨，冬季温湿偏寒，四季分明，多年平均气温16.8℃，低温期为每年的12月至次年1月，极端最低温度-15.6℃（1969年2月5日）；高温期为每年7-8月，极端最高温度39.7℃（1967年8月28日）。
多年平均降水量1349.7mm，昼夜最大降水量214.7mm，小时最大降水量77.9mm，降水多集中在每年4-6月。
冬季主导风向为北风23%，夏季主导风向为西南风21%、东北风14%，多年平均风速1.9m/秒,日最大风速为17m/秒。
1.1.3矿区经济条件
矿区处于武穴市郊区，经济较发达。
主要农作物为水稻、小麦，主要经济作物有油菜、果树等。
矿区所在的田镇工矿企业较多，主要有化肥厂、水泥厂、建材厂、预制厂、砖瓦厂及采石场等十余家企业。
长江从矿区南侧通过，为矿区的主要供水源地，电力来源为华中电网武穴变电站。
矿区供水、供电充足。
1.1.4矿区水文条件
矿区西南部有余家冲、莲花心二个水库，水面面积分别约为3.5万、5.8万m2，现由个体承包养鱼。
矿区西南部仙人洞附近冲沟及中部莲花心东北角冲沟分布有山泉，水质清冽，常年流水不断。
矿区南部外围2-5km为长江，其历史最高洪水位25.51m,一般水位在20m以下。
1.2矿山开采现状
湖北武穴大塘石灰石矿区露天开采，华新水泥股份有限公司通过调研，拟在武穴市田镇上郭村建设大型水泥生产线。
委托中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队对大塘矿区石灰岩矿进行地质勘探工作。
双方于2003年11月正式签订矿山勘查工作合同。
提交水泥用石灰岩矿石资源储量20000万t。
该石灰石矿山设计年矿石开采量为320万t，服务年限为50年，njh=0.2:
1m3/m3，最低开采深度为+25m.
1.3技术经济指标
主要技术经济指标按表1-2汇总。
表1-2技术经济指标表
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
地质
1
矿床类型
矿床成因类型
矿床工业类型
矿床勘探类型
2
矿体类型
如脉状、透镜状等
3
主矿体产状
走向长度
m
平均厚度
m
平均倾角
度
赋存标高
m
4
矿石储量
矿石量：
B+C
kt
D
kt
矿石平均品位：
%
5
开采技术条件
矿岩物理力学性质
容重：
矿石
t/m3
围岩
t/m3
抗压强度：
矿石
Mpa
围岩
Mpa
硬度f：
矿石
岩石
松散系数：
矿石
围岩
稳固性：
矿石
围岩
二
采矿
1
设计储量
矿石量：
B+C
kt
平均品位：
B+C
2
矿山生产能力
t/d
kt/a
3
开拓方式
4
阶段高度
m
15
5
同时工作中段数
个
6
基建工程量
m/m3
7
矿山基建时间
a
8
矿山服务年限
其中：
投产至达产年限
a
达到设计规模年限
a
减产年限
a
9
采矿方法及比重
采矿法1
%
采矿法2
%
10
矿石回收率
﹪
11
矿石贫化率
﹪
12
采出矿石品位
﹪
13
矿山工作制度
每年
d
每天
班
每班
h
14
炸药消耗
第2章矿山地质
2.1矿区地质
2.1.1地层
矿区内分布地层主要有二叠系下统茅口组（P1m）、中统龙潭组（P2l），三叠系下统大冶组（T1d）、中统（T2）及第四系（Q），其特征由老至新叙述如下。
（1）二叠系下统茅口组（P1m）
分布于矿区东南部莲花心水库以东至上李树坪、猴儿望月一线。
主要岩性为灰色厚层灰岩、含燧石结核灰岩，局部夹含白云质团块厚层灰岩，在莲花心水库至0勘探线间分布少量含硅质条带灰岩。
燧石结核主要呈团块状，少量为条带状，燧石团块呈黑色，大小不一，一般几厘m至几十厘m大小，分布不均匀，大致成层断续分布；燧石条带一般厚数厘m，延伸数厘m至数十厘m。
在6线以东其下部分布少量薄层硅质岩。
在2线以西及东部6线附近二叠系下统茅口组（P1m）顶底界均为断层，4线附近其底界为断层接触。
由于断层影响，厚度变化较大，为44.3-152.4m。
（2）二叠系上统龙潭组（P2l）：
分布于矿区东南部莲花心水库至上李树坪一线，6线东部亦见少量分布。
岩性主要为粉砂岩、粉砂质页岩、粘土质页岩、炭质页岩夹煤层（线）。
以往在6线东端及0线东南端附近开采过煤矿，目前已停采。
厚度变化较大，为5.4—11.6m。
（3）三叠系下统大冶组（T1d）
分布于矿区中南部。
按岩性分为三段，其特征分述如下。
1）第一段（T1d1）：
主要分布于矿区东南部莲花心水库以东上李树坪一带，按岩性划分为两层。
第一层（T1d1-1）：
黄灰色、浅红色、红色泥灰岩，夹少量薄层灰岩、含泥质条带灰岩、粘土质页岩及中厚层灰岩。
由于断层影响，厚度变化较大，为24.2--28m。
第二层（T1d1-2）：
上部灰色薄—中厚层灰岩、含泥质条带灰岩，夹少量粘土质页岩。
下部为灰色薄—中厚层灰岩与黄灰色、灰绿色粘土质页岩互层。
厚度28.2-31.6m。
2）第二段（T1d2）：
主要分布于矿区南部余家冲水库至枫树洞一线，0线以西仅分布于背斜北东翼（倒转翼），0线以东则分布于背斜两翼。
按岩性特征划分为五个岩性层。
第一层（T1d2-1）：
主要分布于莲花心水库以东背斜两翼，莲花心水库北部1-5线间背斜北东翼（倒转翼）亦见少量分布。
下部主要为灰色中厚层灰岩，夹少量薄层灰岩，层理发育，层厚一般8-15厘m；中上部主要为灰色薄层灰岩，夹少量微薄层灰岩及中厚层灰岩，含少量黄灰色、灰黑色泥质条带，层理发育，层厚一般小于10厘m。
由于断层影响，厚度变化较大，为22.7-120.7m。
第二层（T1d2-2）：
主要分布于矿区南部，背斜北东翼（倒转翼）从5线至6线间连续带状分布；背斜南西翼（正常翼）仅分布于东南部2-6线间。
岩性较单一，主要为灰色微薄—页片状含泥质条带灰岩，夹少量薄层灰岩。
灰岩层厚一般小于1厘m，少量2—5厘m，偶见有层厚大于10厘m的中厚层。
泥质条带地表多呈黄灰色、黄绿色，深部多呈灰黑色，厚度多为1mm左右，少量2-3mm。
多密集分布。
该套地层内揉皱现象发育。
由于断层影响，厚度变化较大，为17.6-129.9m。
第三层（T1d2-3）：
主要分布于矿区中南部背斜北东翼（倒转翼）3-6线间，在0线以东背斜南西翼亦有少量分布。
主要岩性为灰色薄--中厚层灰岩，夹少量厚层灰岩。
中下部含少量泥质条带，顶部为一层厚约60厘m的厚层灰岩，为分层标志。
在中部1-2线间，该层多发育后期岩溶成因的溶塌角砾岩，其内产状凌乱。
该层厚度变化较大，为7.2-42m。
第四层（T1d2-4）：
主要分布于矿区中南部背斜北东翼（倒转翼）5-6线间，在0线以东背斜南西翼亦有少量分布。
岩性主要为灰色薄-中厚层灰岩，中下部夹少量黄灰色含泥质薄层灰岩。
底部为红色薄层灰岩、含泥质灰岩，夹少量灰色薄层灰岩。
其厚0.8—3.4m。
为分层标志。
该层层理发育，层厚一般3-15厘m。
在中部1-2线间多发育后期岩溶成因的溶塌角砾岩。
厚度变化较大，为8.9-46.2m。
第五层（T1d2-5）：
主要分布于矿区中部背斜北东翼（倒转翼）5-6线间，在0线以东李树坪、枫树洞一带背斜南西翼，亦有少量分布。
岩性特征：
下部为灰色中—厚层灰岩，层理发育，层厚10-30厘m为主；中上部为浅灰-灰色、淡-浅肉红色厚层-块状灰岩、含白云质灰岩，层理不甚明显，发育缝合线构造。
局部含较多云质灰岩团块或条带。
由于断层影响，厚度变化较大，为17.5-69.8m。
3）第三段（T1d3）：
主要分布于矿区中部背斜北东翼（倒转翼），矿区东南部枫树洞一带背斜南西翼（正常翼），在矿区北部十八跌、东瓜崖倒转向斜北东翼亦有少量分布。
岩性特征：
下部为浅灰—灰色、浅肉红色厚层—块状白云岩、云质灰岩，夹少量灰岩；中上部为薄—中厚层黄灰色、浅肉红色白云岩、白云质灰岩。
5线中部、2线中部、4线北东部等处发育后期岩溶成因的溶塌角砾岩，分布面积数百至数千m2，形态不规则。
角砾数mm至数百厘m，大小混杂，颜色亦较杂，成分亦较复杂，主要为白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩等。
由于断层影响，厚度变化较大，为140--280m。
（4）三叠系中统（T2）
分布于矿区北部大塘、十八跌一带。
按岩性划分为2个岩性段。
第一段（T21）：
分布于矿区中北部倒转向斜两翼，南西翼主要分布于仙人洞至北台寺一线，北东翼主要分布于大塘至轮镜塘一带。
岩性单一，主要为灰色、淡-浅红色中-厚层灰岩，夹少量薄层。
层理明显，层间多含厚2-5mm的红色泥质条带，层厚10-30厘m为主。
发育缝合线构造。
地表在F7断层北盘、矿区东北部4线以东等处，深部在ZK14、ZK26、ZK24等钻孔见较多后期岩溶塌积成因的溶塌角砾岩，角砾成分以灰岩为主，一般数厘m至十余厘m大小，角砾间多分布褐红色铁泥质胶结物，并见较多方解石脉穿插。
由于断层影响，厚度变化较大，为53.9—128.5m。
第二段（T22）：
分布于矿区中北部倒转向斜核部。
岩性为灰-浅灰色、浅红色、黄灰色块状白云质灰岩、角砾状白云质灰岩、白云岩，夹少量灰岩。
角砾大小不一，一般数厘m至数十厘m，少量仅数mm，成分复杂，有灰岩、云质灰岩，白云岩等。
估计为后期岩溶塌积成因。
由于断层影响，沿走向分布不连续，厚度亦变化较大，为15.7—120.8m。
（5）第四系（Q）
主要分布于矿区周边山麓水田、水库，在大塘、北台寺、李树坪等岩溶洼地亦见较大面积分布。
岩性为黄褐色粘土、亚粘土、含砾粘土等。
其厚度在矿区内岩溶洼地等处较薄，一般0.5-4.6m；矿区周边山麓较厚，为2-10m。
2.1.2褶皱构造
矿区属笠儿脑倒转背斜和葛麻塘倒转向斜的一部分，位于上述褶皱构造北西段，由南西往北东为倒转背斜、倒转向斜。
其特征简述如下。
（1）倒转背斜
倒转背斜轴向总体走向为北西南东向，核部为二叠系茅口组（P1m），两翼为三叠系中下统地层。
南西翼为正常翼，分布于枫树洞、后背山一带，地层产状变化较大，枫树洞以东总体走向320°左右，倾向230°—255°，倾角50°—70°，断层带附近为75°—80°。
枫树洞以西李树坪、后背山一带，总体走向转为345°左右，倾向190°—225°，倾角60°—70°。
后背山以西为第四系覆盖。
北东翼为倒转翼，亦为倒转向斜的南西翼，分布于余家冲水库至猴儿望月一线，由T1d2-1至T1d3、T21地层组成，总体走向为315°-325°。
由于断层影响，沿走向不连续，地层产状变化亦较大，北西段F6断层以西余家冲水库附近，走向345°，倾向一般260°—280°，倾角25°—40°。
F6断层与F10断层间走向320°，倾向230°-255°，倾角一般50°-60°，局部70°-80°。
在F10断层与F4断层间南部ZK11钻孔附近，走向320°左右，倾向230°—255°，倾角一般20°—40°，而在北部北台寺、ZK12钻孔一带，倾角变陡，为55°—70°。
F4断层以东至猴儿望月一带，走向315-325°，倾向230°—255°，南部倾角一般55°—60°，而在北部山脊一带，倾角变陡，为68°—75°。
倒转背斜近核部由于F3断层（轮镜塘平推断层）影响，形态不完整。
（2）倒转向斜
倒转向斜分布于矿区北部大塘一带，轴向总体走向亦为北西南东向，向斜核部为T22地层，产状平缓，倾向230°-260°，倾角20°-30°，由于F5、F6等断层影响，其沿走向不连续。
向斜南西翼（倒转翼）即为前述倒转背斜之北东翼，特征见前述。
北东翼为正常翼，大致分布于仙人洞、大塘、轮镜塘一线以北，由T21、T1d3地层组成，地层产状近核部为倾向250°—280°，倾角25°—40°，北部东瓜崖、十八跌一带则渐变为倾向270°—320°，倾角15°—25°。
2.1.3构造节理
矿区内构造节理亦较发育，构造节理大部分较平直，少量呈弯曲状，大部分无充填物，少量充填方解石脉或粘土质，延伸一般3-5m，少量大于10m。
地表多见沿节理发育岩溶裂隙。
构造节理力学性质多为压扭性，少量为张扭性。
主要见有五组：
a.125°∠80°；b.165°∠75°；c.40°∠65°；d.162°∠60°；e.270°∠70°。
其中前二组在莲花心矿段较发育，后三组在大塘矿段较发育。
2.2矿体规模
2.2.1矿石类型及品级
（1）矿石类型
根据矿石的结构构造、矿物成分及含量、化学成分等特征，将本矿区矿石自然类型大致划分为厚层（含燧石结核）含生物碎屑微晶-泥晶灰岩、厚层（含云质）粉晶灰岩、中-厚层（含泥）含生物屑微晶-粉晶灰岩、薄-中厚层微晶-粉晶灰岩、薄层含泥质（条带）泥-微晶灰岩、微薄—页片状含泥质条带粉晶-微晶灰岩、薄层灰岩夹粘土质页岩（粘土岩）及角砾状灰岩等八类。
（2）矿石品级
本矿床工业指标根据矿石质量将本矿区矿石划分为二个品级，各矿石品级质量要求如表2-1。
表2-1矿石品级划分标准表
类别
化学成分（%）
CaO
MgO
K2O+Na2O
SO3
fSiO2
Ⅰ级品
≥48
≤3
≤0.6
≤1
≤4
Ⅱ级品
≥45
≤3.5
≤0.8
≤1
≤4
1）Ⅰ级品矿石
本矿床主要由Ⅰ级品矿石组成。
其约占矿石总量的91.7%，主要特征简述如下。
大塘矿段T21矿层均为Ⅰ级品矿石,其主要矿石类型为中-厚层隐晶-微粒灰岩、薄-中厚层隐晶-微粒灰岩，少量厚层亮晶砂屑灰岩，角砾状灰岩。
矿石质量见前述。
莲花心矿段T1d2-1、T1d2-5及P1m矿层均为Ⅰ级品矿石，其矿石类型及矿石质量见前述。
莲花心矿段T1d2-2、T1d2-3、T1d2-4诸矿层均由Ⅰ、Ⅱ级品矿石组成。
T1d2-2矿层中Ⅰ级品矿石共二层，分布于矿层中上部及中下部，其特征见表2-2。
表2-2T1d2-2矿层Ⅰ级品矿石特征一览表
位置
工程
厚度（m）
平均化学成分（%）
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
K2O+Na2O
SO3
Cl-
Loss
矿层中下部
TC3
28.4
49.57
0.41
6.40
1.75
0.74
0.309
0.029
0.003
40.04
TC1
17.6
50.24
0.41
6.48
1.39
0.56
0.378
0.045
0.002
40.18
TC0
32.7
50.49
0.53
6.60
1.65
0.63
0.280
0.099
0.008
39.95
TC2
52.7
49.44
0.56
6.58
1.69
0.72
0.339
0.057
0.007
39.96
ZK22
46.1
48.90
0.58
6.41
1.78
0.73
0.340
0.463
0.004
39.35
TC4
15.4
50.16
0.47
5.52
1.41
0.71
0.326
0.043
0.003
40.39
TC6
70.4
50.18
0.52
5.41
1.43
0.60
0.284
0.042
0.000
40.44
7.5
48.74
0.33
8.20
1.92
0.64
0.304
0.041
0.000
39.42
平均
270.8
49.75
0.51
6.21
1.61
0.67
0.322
0.123
0.004
40.01
矿层中上部
TC3
56.7
49.43
0.48
7.09
1.89
0.82
0.364
0.042
0.005
42.55
TC0
51.3
50.42
0.51
5.98
1.43
0.66
0.320
0.028
0.003
40.22
ZK01
27.7
49.02
0.58
7.28
1.83
0.75
0.359
0.366
0.001
39.07
TC2
15.3
50.22
0.55
5.66
1.38
0.64
0.312
0.108
0.007
40.28
44.3
50.10
0.35
6.20
1.54
0.57
0.265
0.030
0.009
40.15
ZK22
23.3
48.41
0.43
6.95
1.98
0.79
0.366
0.481
0.006
38.84
TC4
27.4
50.37
0.37
6.31
1.50
0.62
0.298
0.029
0.006
40.21
ZK42
18.3
49.16
0.33
7.07
1.81
0.70
0.341
0.300
0.004
39.34
平均
264.2
49.73
0.45
6.57
1.67
0.70
0.327
0.130
0.005
40.41
全层平均
535.0
49.74
0.48
6.39
1.64
0.68
0.324
0.126
0.004
40.21
T1d2-3矿层中部分布一层Ⅱ级品，故Ⅰ级品矿石共二层，分布于矿层上部及下部，其特征见表2-4。
表2-4T1d2-3矿层Ⅰ级品矿石特征一览表
位置
工程
厚度（m）
平均化学成分（%）
CaO
MgO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
K2O+Na2O
SO3
Cl-
Loss
矿层上部
TC1
11.0
51.35
0.69
5.05
1.14
0.47
0.386
0.052
0.003
40.99
ZK11
7.2
49.54
1.28
5.50
1.49
0.69
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