6 技术、设备方案和工程方案
6.1 采矿方案
6.1.1 概述
***矿金矿位于**交界的西缘，碌曲县贡巴的东北侧，东起***矿主峰，西至纳卜加索迪，东西长4.0公里，南北宽1.0公里范围内，矿体严格受断裂构造控制，产出于F1上盘的F7—F8断裂间上震旦统***矿组和下寒武统俄都组黑色含炭碎屑岩系的碎裂岩带和角砾岩带中，矿体展布方向70°—80°，与区域总体构造方向基本一致。
矿区在地理分区上属秦岭山脉西段，海拔3600—3900米，***矿主峰高4059.4米，山势西低东高，地形坡度大都在20°—30°之间，地形较平缓，切割深度不大，在地貌上属于高山侵蚀地形和剥蚀堆积地形，并形成大小不等的高原沼泽。
矿区位于青藏高原的东北部，属大陆性高寒气候，总的特点是寒冷潮湿，气温变化大，年平均气温-1.1℃，最高气温（7月份）17.4℃，最低（元月份）-17.6℃；9月份开始降雪，10月至次年5月为冰冻期，冻土层厚1.0—3.0米；年平均降水量为810毫米，降水集中在7—8月，一年四季多有西北风，最大风力达8级。
6.1.2开采范围及开采方式的选择
6.1.2.1开采范围
本次设计依据**省地矿局第三地质矿产勘查院二〇〇六年四月提交的《**省**县***矿金矿床详查地质报告》，并结合***矿矿业有限公司委托要求来确定开采范围。
设计选择普查程度较高的资源储量部位（95～113线）进行开采，开采深度由地表至3714米标高，面积5.08万平方米。
首采区范围内设计利用资源储量：
矿石量（332+333）714万吨，平均品位2.35g/t。
在首采范围的境界外矿量，将视后期探矿情况确定规划。
6.1.2.2开采技术条件
⑴ 矿体赋存条件
全区共圈出表内外金矿体70个，主要集中分布在矿区中西部（95—111线），组成一个很大的矿体群，矿体形态很复杂，时有膨大、收缩和分枝，复合、尖灭、再现的特征，出露标高3450—3780米。
矿床最大的特点是矿石品位低，规模大，埋藏浅，绝大部分为表露矿体，开采条件好，矿石以表外矿石为主，约占总储量的3/4，而表内矿石较少，约占总储量的1/4。
⑵ 矿床开采工程地质条件
矿区地层出露岩性为灰色千枚状绢云母板岩、绢云母粉砂质板岩、炭质板岩、粉砂质板岩、薄层状钙质粉砂岩、含铁千枚岩、含炭绢云母粉砂质板岩、千枚状绢云母泥质板岩、凝灰质板岩、紫红色含铁板岩及中厚层硅质岩等，岩石节理、裂隙发育，构造挤压强烈，风化带厚度在构造破碎带中可达100米以上，一般达20—30米，矿床的地质构造属于断裂褶皱型。矿床总体构造线方向北东东呈近东西向，褶曲以线型紧密褶曲为主，断裂以走向断裂为多见。
从各钻孔施工中观测以及钻孔岩性检查情况来看，该区地层强度不均，工程地质条件较差。
⑶ 矿床开采水文地质条件
碌曲县每年7—9月为雨季，最大日降水量为44.9mm，最大蒸发量为9.4mm，区内所见地下水，地表水体不多。
矿床内地表水、地下水主要靠大气降水补给，矿床位于当地侵蚀基准面以上，高出66米之多，储水地层主要为第四系地层，其它地层除构造破碎带微含水外，基本不含水，所以矿床水文地应属简单到中等类型。
6.1.2.3开采方式选择
结合矿体赋存特点，从开采技术条件看，***矿金矿首采范围内实施露天开采无论在技术还是在生产管理上均明显优越于地下开采，本次设计确定露天开采为矿山开采方案。深部如何开采将视后期探矿情况确定。
6.1.3露天开采境界的确定
6.1.3.1境界圈定原则
⑴ 以境界剥采比小于或等于经济合理剥采比初定露天采场境界。
⑵ 以平均剥采比小于经济合理剥采比来校核露天采场境界。
⑶ 根据现有资料，在少占草地减少剥岩的前提下，尽可能把顶底盘及两端的矿体圈定在境界内，以免资源损失。
6.1.3.2经济合理剥采比确定
经济合理剥采比是露天开采设计的重要依据。在计算经济合理剥采比时，采用原矿成本法计算，确定***矿金矿的经济合理剥采比为 6.8m3/m3。 计算所用参数、方法及计算结果详见表6-1、6-2。
经济合理剥采比计算的基础数据 表6-1
| 指 标 名 称 | 符 号 | 单 位 | 露天开采 | 地下开采 |
| 矿石容重 | γ | t/m 3 | 2.64 | 2.64 |
| 露天开采成本 | a | 元/吨 | 12 | — |
| 地下开采成本 | CD | 元/吨 | — | 90 |
| 露天剥离成本 | b | 元/米 3 | 30 | — |
经济合理剥采比计算方法及结果表 表6-2
| 计算方法 | 计算依据 | 计算公式 | 计算结果 |
| 原矿成本法 | 原矿的开采成本 | nJH=γ(CD-a)/b | 6.8 |
通过上表中的计算，***矿金矿的经济合理剥采比确定为6.8m3/m3。
6.1.3.3露天边坡参数的选取
***矿金矿露天开采的优点是很明显的，但如何相对减少基建剥岩量仍是设计工作的一个重点问题。要保证设计质量，首先从优化露天边坡参数开始：
该矿未作边坡稳定性的试验研究，缺乏岩石力学资料。基于安全和效益两项指标考虑，根据矿山现有资料并参照其它类似矿山资料，边坡参数暂定如下：
台阶坡面角：
原生矿岩层：60º
台阶高度：10m
6.1.3.4露天境界圈定及分层矿岩量计算
基建选择95#～113#勘探线间较厚大部位的矿体。可行性研究阶段圈定的露天境界。在保证境界剥采比不大于经济合理剥采比的前提下，合理缩小露天境界以减小基建剥岩量。
依据上述指导思想和所确定的边坡参数圈定露天境界，对各分层进行境界剥采比计算，其境界剥采比均小于经济合理剥采比。得出露天境界如下。
采场境界尺寸：
810×280㎡（长×宽）
露天顶部标高：
3784m
露天底部标高：
3714m
台阶高度：10m
最小工作平台宽：40m
段沟最小底宽：18m
段沟最小顶宽：26m
清扫平台宽度：7m
安全平台宽度：4m
台阶坡面角：原生矿岩层： 60º
露天最终边坡角：44º25′34″
境界内矿岩总量：831.8万米3
其中岩石量：548.7万米3
矿石量：714万吨
露天开采境界详见附图
露天境界内分层矿岩量见表4-3
露天境界内分层矿岩量表
| 数据
分层 |
矿岩总量
（万米3） |
岩石量
（万米3） |
矿石量
（万吨） |
剥采比
（米3/米3 ） |
| 3774以上 | 31.67 | 22.62 | 23.89 | 2.5 |
| 3764～3774 | 69.30 | 42.12 | 71.76 | 1.5 |
| 3754～3764 | 100.53 | 55.63 | 118.54 | 1.2 |
| 3744～3754 | 136.01 | 71.09 | 171.38 | 1.1 |
| 3734～3744 | 160.06 | 112.17 | 126.44 | 2.3 |
| 3724～3734 | 170.86 | 126.38 | 117.42 | 2.8 |
| 3714～3724 | 163.39 | 131.35 | 84.59 | 4.1 |
| 合 计 | 831.8 | 561.4 | 714 | 2.1 |
矿山总矿石量714万吨，岩石量561.4万m3。矿山平均剥采比为2.1m3/m3 。
6.1.4开拓运输
6.1.4.1开拓运输方案的选择
矿区山势西低东高，地形坡度大都在20°—30°之间，地形较平缓，露天采场距选矿厂0.3km。上述条件决定了***矿金矿较适宜的开拓运输方案为单一的公路开拓，汽车运输。
该矿为山坡露天矿，矿山剥采比小，运输线路对剥岩工程量和边坡扩帮量影响较小，结合地表运输方向，设计在露天境界下盘修折返线路，矿石由汽车运至破碎。废石运输从各水平分层直接由汽车运至废石场。
6.1.4.2运输汽车选型与计算
矿山平均年运输矿石量90万吨，岩石量71.6万米3。设计以铲装设备为主，合理匹配运输设备。选取SH361型矿用自卸汽车运输矿岩，汽车载重15吨，车厢容积6.4米3（堆装8.7米3）。
运输汽车计算：
N=QK3/CHAK4
A=480GK1K2/T
上式中参数：
N—运输汽车台数
Q—露天矿年运输量279万吨
G—汽车额定载重15吨/车
K1—汽车载重利用系数0.80
K2—汽车时间利用系数0.65
T—汽车周转一次的时间，10min
K3—运输不均衡系数1.05
K4—自卸汽车出车率0.7
C—每天工作班数3班
H—每年工作日数300天
A－运矿运岩台班能力，吨/台班
计算结果：
汽车台班能力
A=374
运输汽车台数N=12.4
选取运输汽车台数为13台。
6.1.5采剥作业
6.1.5.1采剥工艺选择
矿区地势东高西低，设计推荐：水平分层采矿，每个水平都沿地形由西向东偏南方向开沟，工作线沿东西偏南方向布置，由南向北偏西方向推进。
6.1.5.2穿爆工作
根据矿岩物理力学性质及确定的采矿规模，选用穿孔设备：履带式风动潜孔钻机一台，孔径115。型号: PCR200—DH，其钻孔直径Ø115㎜。
矿山年采剥量279万吨，计算钻机PCR200—DH型台数3台。计算公式为：
N=Q/qp(1-e)
上式中参数：
N—钻机台数
Q—年产量 吨/年
q—米爆破量 吨/米
P—年穿孔量 米/年
e—废孔率
具体穿孔爆破参数的取值见表6-5
穿孔爆破参数表 表6-5
| 序号 | 项 目 | 单 位 | 数 量 |
| 1 | 年采剥工作量 | t | 2790000 |
| 2 | 炮孔直径 | mm | 110 |
| 3 | 孔 距 | m | 4.0 |
| 4 | 排 距 | m | 3.5 |
| 5 | 孔 深 | m | 11 |
| 6 | 米爆破量 | t/m | 34 |
| 7 | 矿岩体重 | t/m3 | 2.64 |
| 8 | 钻机台效 | m/台年 | 30000 |
| 9 | 废孔率 | % | 8 |
| 10 | 计算钻机台数 | 台 | 2.97 |
| 11 | 选取钻机台数 | 台 | 3 |
矿岩均采用中深孔爆破，采矿台阶高10m，爆破参数见附表4-5，单位炸药消耗量：矿石0.35kg/m3,岩石0.35kg/m3，年平均炸药消耗量370吨。矿石大块产出率6%。二次破碎使用Y-24凿岩机，使用一台，备用一台，爆破采用2#岩石炸药，雷管导火线起爆。
矿山中深孔爆破在靠近端帮时，必须减少一次起爆孔数和一次爆破的装药量。在靠近采场边界时，须采用控制爆破。
露天穿孔设备供风由场内配套移动式空压机供给。
6.1.5.3铲装工作
⑴ 铲装设备的选择
***矿金矿年平均矿岩总量105.7万m3/年，其中采矿量90万吨。根据以上条件，参照近些年来国内其它矿山的一般作法，确定采用六台1.9m3液压挖掘机铲装，并配三台ZL-40型前装机辅助装矿。液压挖掘机铲装安全性好，效率高，故障低，是露天开采的理想设备。
⑵ 铲装作业
采场生产期开始，边剥离边采矿，坚持“采剥并举，剥离先行”的指导方针。台阶间超前40m以上，以保证一个台阶最小工作平台宽度，这样既可以最大限度地满足矿山二级矿量要求，又能充分发挥设备效率。
6.1.5.4主要采剥作业材料消耗
穿孔爆破以及铲装运输作业的主要材料消耗见表6-6、6-7、6-8、6-9。
（1）ZL40前装机 表6-6
| 材料名称 | 消耗量（kg/台班） |
| 柴油 | 139 |
| 机油 | 1.0 |
| 洗油 | 0.3 |
| 黄干油 | 0.5 |
| 透平油 | 0.5 |
（2）DH420LC-7型液压挖掘机(1.9m3) 材料消耗量表 表6-7
| 名 称 | 消耗量 | 参考价 |
| 燃油滤芯 | 2个/月 | 50元/个 |
| 机油滤芯 | 1个/月 | 600元/个 |
| 先导滤芯 | 2个/月 | 25元/个 |
| 液压油滤芯 | 2个/1.5月 | 102元/个 |
| 空气滤芯 | 1套/2月 | 195元/套 |
| 侧齿 | 2对/月 | 480元/对 |
| 机油 | 9桶/月 | 65元/桶 |
| 液压油 | 1.5桶/月 | 2500元/桶 |
| 斗齿 | 20套/月 | 445元/套 |
| 柴油 | 42升/小时（日工作11小时） | |
（3）钻机部分(PCR200-DH) 表6-8
| 名称 | 规格 | 单台使用数量 | 单价(元) | 总价(元) | 估计寿命 | 单位成本(元/米) |
| 钻杆 | 3米/根 | 5 | 1100 | 5500 | 6000米 | 0.92 |
| 冲击器 | 4” | 1 | 7200 | 7200 | 10000米 | 0.72 |
| 钎头 | 孔115毫米 | 1 | 1200 | 1200 | 3000米 | 0.4 |
| 接头1 | 2-3/8 | 1 | 300 | 300 | 3000米 | 0.1 |
| 接头2 | 2-3/8—2-7/8 | 1 | 500 | 500 | 3000米 | 0.17 |
| 主风管 | 20米—2” | 1 | 3000 | 3000 | 10000米 | 0.3 |
| 总计 | 2.61元/米 | |||||
（5）空压机部分(750XH) 表6-9
| 名称 | 单价
（元） |
每台数量 | 使用寿命（小时） | 单位成本(元) |
| 空压机油滤芯 | 623．00 | 2件 | 600 | 2.08 |
| 油气分离滤芯 | 3952．00 | 1件 | 8000 | 0.49 |
| 主空气滤芯 | 1576．00 | 2件 | 1200 | 2.63 |
| 安全空气滤芯 | 1288．00 | 2件 | 2000 | 1.29 |
| AWF螺杆机油 | 1200．00元/桶 | 79升 | 2500 | 2.4 |
| 蓝至尊机油 | 350．00元/桶 | 35升 | 250 | 2.59 |
| 防锈水 | 48.00 | 5支 | 6000 | 0.04 |
| 发动机机油滤芯 | 260.00 | 2件 | 25 | 2.08 |
| 燃油滤芯 | 130.00 | 2件 | 250 | 1.04 |
| 冷却水水滤 | 180.00 | 1件 | 250 | 0.72 |
| 燃油消耗 | 3.4元/升 | 消耗38升/小时 | 129.2 | |
| 总计 | 144.56元/小时 | |||
6.1.5.5采矿损失与贫化
***矿金矿矿体生产规模较大。设计演算几个台阶损失率在3～4%间，贫化率在5～7%间，但考虑矿山勘探程度，加之大规模机械化采矿控制矿体边界困难，设计选取采矿损失率5%，贫化率8%。
为降低采矿损失和贫化指标，建议矿山；
⑴ 加强生产勘探，包括基建探矿，及时取样化验，正确圈定矿体边界。
⑵ 在矿岩交界处，要逐个炮孔取样化验，便于及时指导采剥作业，减少人为的损失和贫化。
⑶ 现场施工时，请结合勘探线剖面图以控制钻孔深度，严防超挖局部的矿体底盘围岩，引起不必要的贫化。
⑷ 矿山地测采技术人员应密切配合，加强生产管理工作。
6.1.6矿山工作制度、生产规模及服务年限
6.1.6.1矿山工作制度
矿山工作制度结合当地实际情况，采用年工作日300天，每天3班，每班8小时。
6.1.6.2矿山规模及生产能力验证
业主委托要求***矿矿业有限公司生产规模为3000t/d。设计根据***矿金矿矿床赋存特点、露天开采境界和采剥工艺等条件，对矿山规模验证如下：
⑴ 按采矿工作面可布铲装设备台数验证
露天矿生产能力与工作面可布挖掘机台数的关系：
A=NnQ
式中：
A—露天矿矿石年产量，万吨/年；
N— 一个采矿台阶可布挖掘机台数；
Q—挖掘机生产能力，万吨/年；
n—同时工作台阶数；
1.9m3挖掘机工作线长度为200m，而采场阶段走向长400m左右，所以每个作业台阶可布置2台挖掘机，同时增设一台ZL40前装机主要辅助作业。1.9m3挖掘机生产能力为40万吨/年， ZL40前装机辅助作业生产能力为30万吨/年。按采剥总量270万吨/年验证生产能力，参数选取如下：
N=2， n=3；
Q=Q挖掘机＋Q前装机=310万吨
计算结果表明，按工作面可布挖掘机数目确定可能达到的采剥总量，当三台阶同时作业时可超过270万t/年生产规模所需的年采剥总量，从露天采场境界看，矿山在满足最小工作平台宽度要求的前提下，完全能布置3个台阶同时作业。
可见，按工作面可布挖掘机台数确定的3000t/d的生产规模是可行的。
⑵ 按采矿工程延伸速度验证
露天矿生产能力与延伸速度的关系：
A=PVη/h(1-e)
A—露天矿生产能力，90万吨/年；
P—选用的有代表性的水平分层地质矿量126.4万吨（3734m的水平地质矿量）
h—阶段高度，10m；
η—矿石的回采率，95%；
e—废石混入率，8%；
则采矿工程延伸速度
v=Ah(1－e)/pη=4.5m/a；
计算结果表明，实现3000t/d的产量，采矿工程量下降6.7m/a，复合有关设计规范允许的下降深度，是合理的。
综上可见，按开采技术条件确定的3000t/d的生产规模是可行的。
6.1.6.3矿山服务年限
该矿床属于低品位金矿床，90%以上的资源量（矿石量）金品位在1～2×10-6之间。根据近几年来黄金市场价格走势以及矿区的建设条件、矿床的开采技术条件等，为了充分合理地利用有限的矿产资源，在确定的露天开采范围内，本次设计利用的资源量除了露天范围内详查报告提交的部分表内矿外，还利用了大部分表外矿。设计利用的总矿石量7140282t，平均金品位2.35×10-6，金金属量16779.66kg。
按采矿损失率5%，贫化率8%，矿山基建副产矿石47万吨，矿山生产能力3000t/d，矿山平均供矿品位2.16g/t并考虑损失贫化计算，矿山服务年限为7.5年。
矿山基建期10个月，矿山基建结束即达产。
该矿床深部未封闭且周边有很多外围资源，二期矿山规模和服务年限将根据以后探矿情况确定。
6.1.7矿山生产进度计划
6.1.7.1计划编制的原则和依据
- 矿山生产能力3000t/d
- 矿山分层矿岩量表
- 铲装设备台效：
1.9m3挖掘机40万吨/年
ZL-40前装机30万吨/年
- 采矿损失率5%，贫化率8%
6.1.7.2 基建进度计划
相对于矿床赋存特点、露天开采境界和采剥工艺，***矿金矿基建工程量较小，基建期剥岩总量为46.6万m3（付产矿石47万吨）。
设计完成上述基建工程量为10个月。
矿山基建终了时最低工作台阶标高为3754m，基建结束时矿山开拓矿量167.1万吨（保有期1.8年），备采矿量92万吨（保有期1年），都符合有关规范要求。
6.1.8露天防排水
6.1.8.1地表排水
地表排水采用自然排水，在露天采场周围10～15米处挖沟，在矿体上盘采场边界沿矿体走向掘沟，采场端部边界沿垂直矿体走向掘沟，将雨水引到矿区外。
排水沟底宽0.5～1m，上口宽1.5～2.0m。
6.1.8.1露天采场排水
矿山采用露天开采，矿体赋存在＋3714m标高以上的山脊上，开采过程中具有很好的自然排水条件。不需要机械排水即可保证生产。
6.1.9安全与工业卫生
6.1.9.1设计依据
⑴《中华人民共和国安全生产法》2002年11月1日施行
⑵《中华人民共和国矿山法》 1992年主席令第65号
⑶《中华人民共和国矿产资源法》（修正）1986年3月19号
⑷ 劳动部【1997】3号文《建设项目（工程）劳动安全卫生监督规定》及附件。
⑸ 冶金部冶生【1996】204号文《冶金企业安全卫生设计规范》。
⑹《金属非金属露天矿山安全规程》 GB16423-2006
6.1.9.2危害安全卫生因素分析
露天矿生产过程中，主要生产工艺及设备操作中产出的职业危害因素如下：
⑴ 穿孔、爆破作业，挖掘机，前装机装载，自卸汽车运输等作业均产生粉尘。前装机、自卸汽车等设备产生有害的尾气。
⑵ 产生噪声的主要设备有：挖掘机、自卸汽车、空压机、潜孔钻等，噪音对操作人员健康有一定影响。
⑶ 爆破作业使用的炸药、雷管有易燃易爆危险；爆破过程有飞石的产生。
⑷ 露天边坡滑坡的危险，特别是雨季。
4.9.3主要安全卫生防范措施
⑴ 严格执行《冶金矿山安全规范》、《安全法》、《爆破安全规程》等有关规定，制定相应的安全防范措施和岗位责任制。
⑵ 产生粉尘源的作业点采用喷雾洒水方式降尘，汽车运输道路上采用洒水车洒水以降低空气中粉尘含量。
⑶ 该矿为山坡露天矿，对爆破、汽车运输及其他燃油设备产生的有害气体靠自然通风方式扩散，不会 对人体健康影响。
⑷ 噪音采用密闭驾驶室和工人佩带护耳器等综合措施。
⑸ 爆破器材的储存、运输和操作严格按主管部门的条例执行。爆破警戒范围各路口挂“安民告示”牌，严格规定爆破时间，起爆前应鸣响“警报”。
⑹ 靠近边坡穿爆作业时，应严格控制爆破参数，采用微差爆破和光面爆破，减小爆破对边坡的破坏。
⑺ 边坡靠帮应减少在雨季，特别不在大雨时靠帮。
⑻ 由于露天边坡较高，岩石稳固性差，雨水量较大，生产中应成立专门的护坡监管工作队伍，做好边坡应力与位移的监测记录，发现问题便及早采取措施。
6.1.10爆破材料设施
露天采场使用的炸药主要为铵油炸药和2＃岩石炸药，采剥作业起爆系统为塑料非电导爆系统；二次爆破采用火雷管、导火线起爆。矿山年消耗炸药量370t。
设计选用贮存量10t的炸药库及起爆器材库房各1栋。
6.1.11问题及建议
矿区工程地质资料不全，缺乏边坡参数研究和岩石力学的有关数据，生产中如发现岩石性质变化较大，可根据实际情况合理调整边坡参数。
矿山应加强深部及外围探矿力度，延长矿山服务年限。
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