矿区地质特征(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㈠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。㈡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㈠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㈡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。㈢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XY1294482635639930229449603563952032945320356396304294508235640091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XY主井2944845.9535639921.401356.62703‰350风井2994917.5935639779.921391.5503‰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7.8m25砂f=10-12φ7mm2水泥C25硅酸盐水泥6水灰比0.40~0.503砌碹厚度250mm7砼配合比水泥：沙=1：44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7.0m25砂f=10-12φ7mm2水泥C25硅酸盐水泥6水灰比0.40~0.503砌碹厚度100mm7砼配合比水泥：沙=1：44水沟300×300mm1、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