矿区地质特色开采方案设计.docx
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矿区地质特色开采方案设计
矿区地质特征
矿区地形地貌及气候
矿区地处云贵高原中山地，丘陵浅切割地貌，区内海拔标高1355-1490米，相对高差115米。
本区属亚热带高原季风湿润性气候范围，气候变化无常，季节性区分不明显，气压较低，温度较大。
根据气象局资料：
年平均温度为12.6o，年平均降雨量1300mm，年平均相对湿度为80%。
地质构造及矿石层特征
一、构造及地层
构造
清镇市铝矿厂矿段位于区域次级构造龙头山背斜西翼南端，北北东向条子场-金盆山逆断裂西侧，北北东向红枫湖-龙头山逆断层东侧。
矿区内断层较发育，主要有F1、F2、F3、F1断层位于矿体的东南部，倾向110o-125o，倾角450-850，斜断距150-310m，为逆断层；F2断层位于矿体东南部，倾向与岩层体面向一致，70o-80o，断距不大，为逆断层；F3位于矿体内，断层倾向与岩层倾向一致，倾角较陡，断距不大，但对矿体有一定的破坏作用。
褶皱不发育，以单斜地层为主，地层走向NE20—32o，倾向南东东，倾角20—40o。
地层
矿区出露地层由老到新有有寒武系金顶山组、清虚洞组、高台组、下石炭系九架炉组、摆佐组，下二叠系梁山组、栖霞组、茅口组及第四系的残坡积物。
其中含矿岩系为九架炉组。
二、含矿岩系、矿体特征
铝铁岩系特征：
铝铁岩（矿）系之底板为岩溶地貌，凸起时，常构成缺失铝铁岩（矿）系之“天窗”，或者因沉积隆起或后期剥蚀，也常引起铝铁岩（矿）系之缺失。
铝铁岩（矿）系下部为铁矿系，稳定性较差，厚度一般1—3m，夹赤铁矿或硫铁矿，局部构成工业矿体。
为近滨沼泽相和临滨泻湖相至沼泽相沉积铁矿，简称“清镇市式铁矿”；上部为铝系，稳定性较好，铝矿中的粘土岩，一般符合硬质耐火粘土材料的要求，常位于铝土矿之顶、底板，当无铝土矿出产时，铝矿系中的一部分或大部分均可构成硬质粘土原料。
另外铝矿系中常夹炭质粘土岩或炭质页岩。
现将九架炉组铝铁岩系层序列述如下：
上覆地层：
摆佐组（C1b）灰色一中厚层灰岩夹角厚灰岩，层间普通夹灰色薄层粘土岩或页岩。
薄层铁质粘土岩，夹铝土质粘土岩透镜体，沿走向上相变为炭质粘土岩，顶面起伏不平。
厚约0.15—0.50m
灰色厚层致密硬质粘土岩，具水平纹层。
厚约2.40m
黄灰黄绿高岭石粘土岩，中厚层状。
厚15—20cm
灰色致密铝土矿，见条带状构造，见黑色炭质结核。
一般0.2cm±厚1.5m
浅灰色致密铝土质岩粘土质。
厚0.8m
浅灰色土状、块状铝土矿，具层理，顶部见20—40cm深的冲刷坑，坑内为黄灰色高岭西粘土岩，并含铝土矿细砾岩，砾岩1—2mm。
上部见较多直径3—5mm的淋滤管，垂直顶面向下延伸。
长1—5mm不等。
下部夹黄铁矿结核，形状不规则。
厚1.5m
灰色致密铝土矿，质硬，断口平整。
厚0.6
浅灰色铝土质粘土质，性脆质硬，层性好，并具纹层构造。
厚1.5m
深灰色铝土质粘土岩，性脆，破碎状，略具层理，局部见小透镜状碎屑粘土岩时含炭质而显灰黑色。
厚0.8m
黑色炭质粘土岩、页岩夹煤线。
厚0.6m
紫红色薄层含铁粘土岩、铁质页岩、夹薄层透镜状及结核状致密赤铁矿。
厚0.8m
紫红色含量铁粘土岩、铁质页岩绿泥石粘土岩、菱铁矿、黄铁矿透镜体。
厚0.6m
黑色炭质粘土岩，灰至浅灰色粘岩，底部常见粘土岩、灰岩、白云岩等小砾石。
厚约0.25m
下伏地层：
高台组厚层块状白云岩
矿体产出特征
铝土矿产于九架炉组铝铁岩系上部的铝矿系中、下部，呈似透镜体产出。
矿体长1200m，宽150—400m，矿体厚0.82—9.97m，平均厚3.59m，矿体倾角18—44o，铝硅比3.8—18.5，平均8.3。
矿体内有5个无矿天窗。
矿石分低铁铝土矿和高铁铝土矿两类，低铁铝土矿A12O3平均为71.02%、SiO2为7.87%、铝硅比9；高铁铝土矿A12O3平均为60.41%、SiO2为8.9%、Fe2O3为7.15%、铝硅比6.7。
矿体内部结构较为复杂，当高台组白云岩为岩突起时，易形成无矿天窗，夹石易出现于边缘部位。
矿床开采技术条件及水文地质条件
1、水文地质条件
矿区内地势整体中间低，两边高，一般海拔1337—1490m，矿区中部当地最低侵蚀基准面标高1337m，白泥坝河由北向南流入地下河，其两侧有数条冲沟汇入白泥坝河。
含水层有高台组白云岩裂隙含水层、摆佐灰岩、栖霞灰岩、茅口灰岩层压水等。
矿区内水文地质条件较复杂，深部开采宜预防突水事故。
综上所述，矿山水文地质条件属于复杂类型。
2、工程地质条件
矿工内矿层走向NE20—32o，倾向南东东，倾角20—40o，矿体为似透镜状，厚度较薄，属缓一中等倾斜矿体，矿体埋深80—180m，最大垂深220m，部分矿体出露于当地侵蚀基准面以上，开采时应以坑采为主，露天开采为铺。
铝土矿直接顶底板为铝土矿、铝土页岩、铁质页岩、杂色粘土岩等，机械强度差，稳固性差，易造成冒顶事故，开采时应注意加强顶板管理。
综上所述，矿山工程地质条件属于中等—复杂类型。
3、环境地质条件
清镇市铝矿厂矿山矿区地表多为荒坡，未见民房及重要建筑物，在自然条件下，基本没有崩塌、滑坡、泥石流、塌陷等不良地质环境条件存在。
但矿区采矿时间长久，地表及浅部老硐较多，随着地下开采空间的形成并不断扩大，地表开裂及小范围塌陷可能会出现，矿山井下开采时要预留足够的保安矿柱、严格控制单个采空区面积，加强采空区顶板管理工作。
采矿废渣要定点排放，预防水土流失及环境污染。
采区局部有小型岩溶存在，要预防产生小范围塌陷的可能。
综上所述，矿山环境地质条件属于中等类型。
矿山开采
矿山境界及储量
1、矿山境界（范围）
矿区范围拐点坐标表
拐点号
X
Y
1
2944826
35639930
2
2944960
35639520
3
2945320
35639630
4
2945082
35640091
矿区面积0.1593平方公里，开采标高为+1460m~+1300m。
2、储量
根据矿山面积、矿层厚度、倾角、比重，考虑近期开采消耗储量，截止目前本矿山铝土矿保有储量为：
32.29万吨。
矿山生产能力及服务年限
1、矿山工作制度
矿山设计按年工作晶300d计算，每天二班作业，每班8h，每天净运输时间为12—14h。
2、设计生产能力及服务年限
（1）生产能力
根据采矿许可证，矿山生产能力为2万t/a。
（2）设计利用储量
矿山保有资源量（333）为32.29万吨。
设计利用储量（333）=32.29万吨
（3）可采储量
可采储量=（设计利用储量-永久矿柱损失）×回采率
经计算，本矿井永久性矿石柱损失4.84万t，回采率取80%，可采储量为21.96万t。
（4）服务年限
T=矿井可采储量/[矿井年产量×（1-贫化率）]
=21.96/[2×（1-10%）]
=12.2≈12（年）。
根据计算结果，矿井服务年限12年。
地下开采部分：
（一）开采范围、保有储量、开采规模和服务年限
1、开采范围
矿山采矿证采标高为4160—1300m，本次设计中露天开采1446—1374m之间矿体，为保障矿山开采安全，在地采与露采之间留20m左右的隔离矿柱。
根据矿山实际开采过程中地下开采矿体的赋存情况，该部分矿体主要分别于1358m—1300m，所以本次开采设计确定地下开采矿体的范围为1358m—1300m。
2、保有储量
整个矿山，根据矿山面积、矿层厚度、倾角、比重，考虑近期开采消耗储量，截止目前本矿山铝土矿保有储量为：
32.29万吨。
地采部分（不含露采与地采间隔矿柱），根据地采所占面积，比例算出。
地采部分的储量约为16.15万吨。
开采规模
矿山整体规模为2万吨/年，前文中已叙述，设计露采规模为1万吨/年，所以设计地采规模为1万吨/年。
服务年限
地下开采，由于地采和露采间隔矿柱已去除，所以永久矿柱按10%计算，回采率取0.8
可采储量=（设计利用储量-永久矿柱损失）×回采率
=（16.15-1.61）×0.8=11.63万吨
服务年限=可采储量/[年产量×（1-贫化率）]
=11.63/[（1-10%）]=12.9≈13年。
综上所述，根据储量和经济效益得实际情况，矿山地下生产能力确定为1万吨/年，有效服务年限为13年。
（二）矿井开拓及采掘巷道布置方式
根据矿区地形地质条件、开拓现状和矿层赋存情况。
考虑采用主平硐—暗斜井开拓方式，风井为平硐。
从较低部开掘主平硐，到位后掘进暗斜井与各个中段平巷相连，矿体侧端由回风上山，回风上山通过总回风巷、回风斜井与风井连通，完成矿井的开拓任务。
矿山主平硐们于矿区东南部洼地缓坡+1356m水平标高，坡高3‰，方位角270o；暗斜井起坡点位于矿区中部+1328m水平标高，矿体底板内，坡度33o，方位角112o；风井位于矿区中南部+1390m水平标高，坡度3‰，方位角50o。
矿山设计采用房柱式采矿法进行采矿，中段高度取20—25m，则矿房工作面斜长为40—50m，以一阶段一个工作面同时生产，达到年产1万吨规模。
（三）井筒装备与布置
1、主平硐：
主要用于运矿石、进风、排水、铺设管线、提升，主平硐20米采用砌碹，井口标高为1356m。
2、风井：
主要用于排风和进出人员，井口20米采用砌碹，井口标高为+1390m。
井筒名称
井口坐标
井口
标高
方位角（度）
倾角（度）
井筒长度
X
Y
主井
2944845.95
35639921.40
1356.6
270
3‰
350
风井
2994917.59
35639779.92
1391.5
50
3‰
350
（四）采矿方法
铝圭矿直接顶底板为铝土矿、铝土页岩、铁质页岩、杂色粘土岩等，机械强度差，稳固性差，易造成冒顶事故，开采时应注意加强顶板管理。
工程地质条件属中等—复杂类型。
根据上述条件，经可用采矿方法的比较，选择采用浅孔落矿房柱式采矿法采矿。
主平硐断面、暗斜井断面及支护图说明书
序号
名称
规格及型号
序号
名称
规格及型号
1
断面积
7.8m2
5
砂
f=10-12φ>7mm
2
水泥
C25硅酸盐水泥
6
水灰比
0.40~0.50
3
砌碹厚度
250mm
7
砼配合比
水泥：
沙=1：
4
4
水沟
300×300mm
中段井巷断面及支护说明书
序号
名称
规格及型号
序号
名称
规格及型号
1
断面积
7.0m2
5
砂
f=10-12φ>7mm
2
水泥
C25硅酸盐水泥
6
水灰比
0.40~0.50
3
砌碹厚度
100mm
7
砼配合比
水泥：
沙=1：
4
4
水沟
300×300mm
1、采场布置及构成要素
依据矿体平缓产状和矿岩和稳固程度，中段运输平巷沿矿体走向布置，中段高度取20—25m，中段斜长为40——50m；中段运输平巷内沿走向布置矿块。
矿房长轴垂直走向布置，矿房长度即为中段间隔斜长，矿房跨取15m，矿柱的边长或直径取3—5m，间距取10—20m；3—4个矿房间留连续条带状矿柱，矿柱宽度一般取4—6m，开采深度加大取大值。
2、采准切割工作布置
采准工作包括掘进中段运输平巷、电耙绞车硐室、放矿溜井、人行通风道、切害巷。
中段运巷布置在矿体靠近底板处；由其一侧向每个矿房的中心线位置掘进放矿溜井；对应放矿溜井在矿房下部矿柱内开掘电耙绞车硐室；沿矿房中心线并紧贴底板掘进行人通风道，回采时就以此作为自由面；行人通风道未端用联络平巷连通，联络平巷又作为回风平巷使用，当矿体厚度较大时开向靠近顶板，与行人通风道之宰采用短天井连接；在矿房下部边界处掘进切割平巷，作为矿房下部起采自由面及相邻矿房间的通道。
3、回采工作
（1）回采方式及顺序
矿房的回采方式，随矿体的厚度不同而不同。
矿体厚度小于2.5—3m时，整层回采，一次采完全厚；厚度大于2.5—3m时以2.5高为一分层，分层回采。
拉底从切割巷与行人通风道交口处开始，从切割巷沿垂直矿房长轴方向推进。
拉底层高度取2.5—3m。
拉底工作面布成直线型或阶梯型，孔深2.4—3m。
随拉底工作面向前摔倒进，按规定尺寸和间距切出矿房两侧的规则矿柱。
整个矿房底面应一次拉完。
挑顶是在拉底工作全部完成后开始，其顺序也从切割巷沿垂直矿房长轴方向推进。
矿体厚度在5m以内，采用YSP—45型凿岩机向上一次挑完，孔深2m左右做到不损顶板；当矿体厚度为5—10m时改用向上梯段工作面分层挑顶，每分层2.5m，工人须站在留矿堆上作业。
（2）回采工艺
凿岩：
用YSP—45
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