2.纵剖面上调整露天矿底平面标高；
3.绘制露天矿底部周界。
由于未给出各水平分层平面图，底部周界在Ⅰ线以西及Ⅲ线以东均按该水平矿体水平厚度的一半估计走向延续长度，以圈定两端的底部周界；
4.按前述边坡角和段坡角的限制，设计边坡组成及最终平台宽度；
5.初步圈定露天开采终了平面图；
6.选择出入沟口位置并布置开拓运输系统，这里假定工业厂场位于平面图幅的左下方，标高+900米；
7.绘制终了平面图，并将境界投影到三个横剖面图上；
8.计算布置了开拓运输系统后的最终边坡角。
顶底帮两端各一个；
9.设计山坡部分的开拓运输系统。
画出公路中心线、转点、圆曲线起终点、标注有关参数，计算并标注沿线各段坡度和设计高程；
10.计算矿岩量。
2.矿区概况
本次课程设计的铁矿矿区属麻城市木子店镇管辖，大地构造位置位于秦岭褶皱系（Ⅰ级）桐柏－大别隆起带东段南翼罗田褶皱束西缘。
铁矿体赋存于下元古界大别山（岩）群（Dbc）中。
地质详查工作在矿区内圈定的磁铁矿矿体受地层层位控制，产状与地层产状基本一致，出露地表。
矿体形态较复杂，呈似层状产出，分支复合，上厚下薄，直至尖灭。
矿区属于亚热带大陆性潮湿气候，年平均气温16－17°，历年最高温度41.5℃,最低温度-15.3℃，年平均降雨量一般1156.1毫米，降雨集中在每年的4-7月，无霜期平均238天，结冰日平均46天。
2.1矿区地质简介
2.1.1地层
矿区出露的地层为下元古界大别山（岩）群和新生界第四系全新统冲积层：
矿区出露的地层主要产于白垩纪花岗岩中，出露不完整，主要岩性为墨云斜长片麻岩，黑云角闪斜长片麻岩，夹磁铁石英岩及磁铁角闪岩；区内第四系全新统主要分布于沟谷两侧低洼或山坡平缓地带，主要为冲积砾石、砂砾、砂土、亚砂土、亚粘土等，其厚度一般小于3-5米。
2.1.2构造
（1）韧性剪切带：
位于矿区中东部，带内构造混杂，眼球状片麻岩，糜棱岩广泛发育，伸展运动，挤压流动现象明显，并可见大小不一的无根褶皱等。
（2）断层：
矿区西部有一较大的逆断层，走向西南，倾角75°，宽度约为40m，错位距离约15m，断层内可见棱状，透镜状花岗岩脉，长英质脉体穿插其中。
2.1.2岩浆岩
矿区内岩浆岩分布约占75％，主要为中生代白垩纪早世和中元古代侵入岩。
2.2矿床地质
矿区圈定的磁铁矿矿体赋存于下元古界大别山（岩）群（Dbc）中。
2.2.1矿体特征
矿体多呈似层状，总体走向312°，倾向西南，平均倾角81°。
沿走向揭露长度约为m，累计平均厚度约~m。
矿体赋存于中元古代侵入岩窑棚岗单元（Pt2Y）角闪岩与大别山（岩）群（Dbc）黑云角闪斜长片麻岩接触部位，呈分支复合长条状产出，Ⅰ线至Ⅲ线由3支矿脉合并为1支矿脉，单支矿脉内又可见1~3层夹石，厚约~m，岩性与围岩岩性一致。
矿体出露地表最大高标953m，最低高标900m；矿体最高标高953m，最低标高819m；矿体最大埋深m。
2.2.2矿石特征
矿石主要为块状，系纹状磁铁角闪岩，局部有少量的磁铁黑云闪岩，矿石矿物均为磁铁矿，脉石矿物主要为角闪石、透闪石、石英以及少量的黑云母、石榴子石、绿泥石、磷灰石等。
矿石主要有用组分是铁（TFe），铁矿石中TFe品位39.00~41.00%，TFe平均品位40.00%。
有害组分磷含量在0.054%，硫0.42%，均低于允许含量。
矿石工业类型为磁铁矿石。
2.3矿床开采技术条件
2.3.1水文地质条件
矿区为山岭重丘地貌，地形起伏较大。
矿区地势呈东高西低趋势，东北部山包高达975m，西南部山谷最低为888米，相对高差达87米。
地形切割中等，沟谷较发育，自然坡度°~°。
水量随季节变化，自然排水通畅，自东向西顺坡流入沟谷，入注矿区西部溪流中。
矿区水文地质条件简单。
地下水为风化型裂隙水，水量很小；矿体充水源为大气降水，尤其是暴雨时期降水量大。
因此，矿山开采时，应一方面做好开采境界线以外的地表水疏排水通道，另一方面采用机械排水排除露天矿坑内的积水，以免影响矿山安全生产。
2.3.2工程地质条件
矿区岩土体工程地质条件简单，根据区内岩性特征、岩石组合关系及岩石力学性质共划分为三个工程地质岩组。
即松软土体工程地质岩组、坚硬半坚硬变质岩工程地质岩组和坚硬块状侵入岩工程地质岩组。
矿区内断裂及构造破碎带规模小，未见深大断裂，区内岩块体较为完整，稳定性较好。
从地表探槽和自然露头可以看到，矿区岩层较为稳定，未见明显的滑坡现象。
矿区构造较简单，结构面主要为节理裂隙、片理、片麻理等，没有明显的软弱层。
工程地质条件属中等类型。
3露天矿开采境界
3.1露天矿开采境界的设计原则
3.1.1设计原则及其经济意义
露天开采境界的大小决定了露天矿采矿量和剥离量的多少。
随着露天开采境界的延深和扩展，在采矿量增加的同时剥离量也大幅度增加，从而导致剥采比不断增大。
因此，露天开采境界的确定，实质上是对剥采比的大小加以控制，使之不超过经济合理剥采比。
与露天矿开采境界大小相关的剥采比有多种，因此，在控制哪一种剥采比这个问题上，存在许多不同观点。
在此，以三种形成较早又具有代表性的学术观点及其设计准则：
（1）境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则
境界剥采比的设计准则即境界剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则。
该原则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露采的边际经济效益不劣于地采经济效益。
对于覆盖层不大的连续矿体，运用该原则可使整个矿床的开采盈利达到最大。
由于境界剥采比的设计准则具有使整个矿床开采的总经济效果最优这一背景，加之计算及操作简单易行，目前国内外手工设计普遍运用
≤
准则来圈定露天开采境界。
虽然国内外手工设计普遍运用
≤
准则来圈定露天开采境界，但是对于某些覆盖层较厚或不连续的矿体，这一准则不适用。
因此该准则只是最优开采境界的必要条件，而不是充分条件、更不是充分必要条件。
（2）平均剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则；
这一设计准则的实质是，露天开采境界向下延深时，控制露天开采的总体经济效益不劣于地下开采。
平均剥采比不大于经济合理剥采比设计准则的技术经济目标是：
在满足露采总体经济效果不劣于地采的条件下，使划归露天开采境界内的矿石储量最大。
由于这一原则是采用算术平均的方法，因此难免会使露天开采在某些局部的经济效果劣于地下开采。
≤
准则可以与
≤
准则合用。
对于某些覆盖层很厚或不连续的矿体，按
≤
准则圈出开采境界之后，还要核算该境界内的平均剥采比，看它是否满足
≤
准则。
对于某些贵重或稀有矿物等高价值矿床或小型矿山，为了尽可能采用露天开采以减少矿石的贫化损失，可以运用这个原则来确定开采境界，借以扩大露天开采范围。
此外，建材石灰石矿山惯用平均剥采比设计准则。
（3）生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则。
生产剥采比可以反映露天矿生产中实际发生的剥采比。
因此按
≤
准则确定开采境界，可以使露天矿任何生产时期的经济效果都不劣于地下开采。
该原则中的生产剥采比，可以是均衡生产剥采比，也可以是未均衡的生产剥采比即时间剥采比。
按生产剥采比不大于经济合理剥采比的设计准则圈定的露天开采境界比按
≤
准则圈定的小，而较按
≤
准则圈定的大。
因此，随之而来的初始剥离量和基建投资也较大。
另外，由于生产剥采比的概念不易明确界定，加之它与采深的关系较为复杂而不易把握，因而该准则相应的设计方法的可操作性较差。
鉴于上述各种原因，这个原则很少采用。
3.1.2经济合理剥采比
经济合理剥采比又称极限剥采比
确定经济合理剥采比通常用比较法。
比较法的基本思想是将露采的某一经济效果指标与地采的相应指标做比较来确定经济合理剥采比，其基本要求是露采的经济效果不劣于地采。
比较法的原理类似于技术经济中的优劣平衡分析（损益平衡分析），这
方法是依据某个评价指标随某个因素的变动情况，分析两个或多个对比方案的优劣及其变化。
优劣平衡分析的特例是盈亏平衡分析。
比较法的实质是确定露采与地采经济效果优劣分歧点（损益平衡点）所对应的剥采比。
这个剥采比就是所谓的经济合理剥采比。
经济合理剥采比的计算方法有如下三大系列：
①储量盈利比较法系列；
②费用收入比较法系列；
③储量成本比较法系列。
3.2露天矿开采境界要素
3.2.1开采境界最终边坡角及边坡结构
露天矿最终边坡角对露天矿的生产安全与经济效果都有很大影响。
从经济效果来考虑，希望边坡角尽可能大些，过小的边坡角，将增加剥岩量，使剥采比增大。
然而，过大的边坡角，将导致边坡失稳，严重影响矿山安全生产。
因此，露天矿的最终边坡角，要同时满足安全稳定条件和开采技术条件的双重要求。
安全稳定条件是指根据边坡岩体的性质，通过稳定性分析计算，确定能保证边坡稳定的最终边坡倾角。
在境界设计阶段，一般是参照类似矿山实践资料选取稳定的边坡角，并用已有资料对其稳定性进行初步分析和简要计算。
本次设计的开采境界最终边坡角为51°，最终台阶坡面角65︒，台阶高度为10m，安全平台宽度为3m,每两个安全平台设一个清扫平台，依次往上延伸台阶，直至地表。
3.2.2开采境界底部宽度及底部位置
（1）底部宽度要求及数值
露天矿的最小底宽，应满足采装运输设备在底部正常运行与安全作业的要求，一般不应小于开段沟的底宽，其最小宽度根据采装、运输设备规格及线路布置的有关计算结果来确定，最小底宽的参考数值如图
（一）。
◆按开段沟的底宽确定开采境界底宽
²汽车运输掘沟
³回返式调车
³折返式调车
³壁穴折返式调车
本次设计底部宽度为16m。
最小底宽的参考数值
运输方式
采装设备
运输设备
最小底宽
备注
铁路运输
<1m
窄轨机车
10m
600mm
1m
窄轨机车
12m
762,900
4m
准轨机车
16m
6~12m
准轨机车
20m
公路运输
1m
7t
16m
4m
10~32t
20m
6~12m
100~150t
30m
（2）底部位置与相似形开采境界（特征和性质）
确定境界底部位置的基本准则是使境界内平均剥采比最小。
有时须根据矿岩的物理力学性质调整露天矿底的位置，使最终边坡避开破碎带或构造带，以利边坡稳固、穿爆方便。
视矿体水平厚度不同，露天采场底的位置可能有三种：
当矿体水平厚度小于最小底宽时，露天矿底平面按最小宽度绘制；当矿体水平厚度等于或略大于最小底宽时，露天采场底宽取矿体水平厚度；若矿体水平厚度远大于露天矿最小底宽时，则按最小底宽绘制底平面。
其位置应能满足可采矿石量最多、剥离矿石量最少、采出矿石质量最好等于经济效益最大的原则。
由于实际境界的底宽不为零，相似形境界不能完全适用，设计中可按下列情形确定境界底部位置：
①对于平坦地表，无论是厚矿体还是薄矿体均为相似形境界；
②对于倾斜地表，水平厚度大于底宽的矿体仍为相似形境界，水平厚度小于底宽的薄矿体则须满足条件
（3）相似形开采境界的设计方法
相似形境界是理论上满足平均剥采比最小准则的最优底部位置，确切地说是境界底宽为零时的最优底部位置。
图解法如下：
3.3开采境界深度
3.3.1确定开采境界深度的原理
露天开采境界的设计准则实质上是确定露天矿开采深度的理论依据。
采场外观，可因矿体赋存条件特别是沿走向长度的不同分为长采场和短采场。
采场的长宽比大于4:
1的称长采场，其端帮矿岩量占总矿岩量的比例相对比较小，设计中手工计算时一般可以不单独考虑端帮矿岩量；采场的长宽比小于4:
1的称短采场，其端帮矿岩量占总矿岩量的15~20%以上，设计时必须考虑这部分矿岩量。
3.3.2确定开采境界深度的方法（方案－分析法）
（1）地质横断面图上初步拟定开采深度
在地质横断面图上确定开采深度的方法由三种：
²分析法
²图解法
²方案－分析法
在上述三种方法中，方案－分析法应用最广，其具体操作步骤如下：
³拟定若干个开采境界深度方案
³计算各采深方案的境界剥采比
³绘制分析曲线，初拟采深
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
（2）地质横断面图上调整开采境界底部标高
调整后的底部标高就是开采境界的设计深度
3.4圈定露天矿开采境界
露天开采境界的圈定方法（人工方法）分为三大步骤：
绘制露天矿底部周界
绘制露天矿开采境界
绘制露天矿开采终了平面图
3.4.1绘制露天矿底部周界
露天矿底部周界应按开采境界的设计深度确定，具体步骤为：
²在各横断面、纵断面、辅助断面图上，按开采境界的设计深度，绘制露天开采境界；
²按开采境界的设计深度，即底部标高绘制该水平的地质分层平面图；
²将各断面图上的露天矿底部位置（底部两侧的端点即下部境界点）分别投影到分层平面图上，依次连接各点，得出开采境界的理论底部周界（下图中的虚折线）。
²用圆滑的曲线拟合理论周界的折线，得到开采境界的设计底部周界
为了便于采掘运输作业需按下列要求对设计底部周界进行校核：
底部长度应符合布设运输线路的技术标准，底部宽度应保证采掘工作的正常进行；
底部周界要尽量平直，弯曲部位的曲率半径要适应运输设备的技术性能。
3.4.2绘制露天矿开采境界平面图
将露天矿的设计底部周界绘在地质地形平面图上，按照设定边坡组成要素，从底部周界开始由里向外依次绘出各个台阶的坡底线和坡底线，即平台和坡面。
显然，露天矿凹陷部分，即封闭圈以下的各台阶坡底线在平面图上是闭合的；而山坡部分，即封闭圈以上的台阶坡底线不能闭合，其末端应与同标高的地形等高线交接。
3.4.3绘制露天矿采掘终了平面图
◆在绘制的露天矿开采境界平面图上布置开拓运输线路，即所谓的定线；
◆在定线的开采境界平面图上绘制开采终了平面图，从底部周界开始，由里向外依次绘出各个台阶的坡面和平台；
◆与此同时，在布置运输干线的边帮上，按照具体的渡线位置，绘出台阶间相互沟通的倾斜运输平台（亦称劈台阶）；
◆检查和修正绘制的露天开采境界。
由于原定的露天开采境界，特别是布置开拓坑线的边帮，常受开拓运输路线的影响，致使边坡角变缓，剥采量增大。
因此，要重新计算和校核其境界剥采比和平均剥采比，若不符合要求，应根据具体条件凋整开拓运输系统或采剥程序，进行局部修改，甚至重新确定露天开采境界；
◆依据露天矿开采终了平面图绘制最终境界的横断面和纵断面。
当开拓运输系统简单或设计经验丰富时，以上各步骤可以合并一次完成。
即绘出露天矿底部周界后，根据定线方案，自里向外直接绘出各台阶的平台、坡面及出人沟，一步绘出露天矿开采终了平面图。
3.5绘制露天矿开采境界断面图
3.5.1绘制露天矿开采境界横断面图
根据露天矿采掘终了平面图，按照图中的实际长度，绘制三个剖面的横断面图。
3.5.2绘制露天矿开采境界纵断面图
在露天矿开采境界平面图中取Ⅰ、Ⅱ勘探线经过的底宽的重点，连接这两点并延伸，该线即为纵剖面线。
然后确定870水平的底宽，然后根据各台阶的宽度依次往上推，最终完成横断面图。
3.6露天矿开采境界技术参数
露天矿开采境界技术参数见表
露天开采境界技术参数一览表
序号
名称
数值
序号
名称
数值
1
开采境界长度
地表的
底部的
4
地面标高
最高的
最低的
2
开采境界宽度
地表的
底部的
5
采场底部标高
最高的
最低的
3
最终边坡角
顶、底帮
两端帮
6
开采境界深度
最大的
最小的
4露天矿开拓运输系统
4.1开拓运输方案的提出与选择
4.1.1露天矿开拓的意义
露天矿开拓就是建立地面到露天采场各工作水平以及各工作水平之间的矿岩运输通道，建立采矿场、受矿点、废石场、工业场地之间的运输联系，形成开发矿床的合理运输系统。
露天矿开拓的主要研究内容是开拓运输方式、开拓坑线的位置及其布置形式，目的是保证矿山持续生产。
露天矿床开拓与运输方式和矿山工程的发展有着密切联系，而运输方式又与矿床地质地形条件、开采境界、生产规模、受矿点和废石场位置等因素有关。
所以，露天矿床开拓问题的研究，实质上就是研究整个矿床开发的程序，综合解决露天矿场的主要参数、工作线推进方式、矿山工程延深方向、剥采的合理顺序和新水平准备，以建立合理的矿床开发运输系统。
4.1.2影响露天矿开拓方式的因素
☐1）矿区自然条件
☐它包括地形、气候、矿床埋藏条件（矿床埋藏深度、倾角、厚度、走向长度、矿床形态、地质构造、覆盖层厚度、矿岩稳固性等），水文及工程地质条件，矿石价值，矿床勘探程度及储量发展远景等。
若矿区是山坡地形，比高较大，矿床赋存于地表水平以上，矿岩较稳固，应优先考虑采用平碉溜井开拓；若地形比高较小，坡度较缓，矿床平面尺寸较大，废石场较远时，应采用以铁路为主的开拓系统。
☐2）露天矿生产能力
☐生产能力的大小对选择开拓类型和设备起重要作用。
生产能力大时可考虑准轨铁路运输、大型胶带运输、大型汽车运输；生产能力小时可考虑一般的汽车运输、窄轨运输、斜坡提升等开拓方式。
☐3）基建工程量和基建期限
☐矿山建设要求较急或急倾斜矿床上、下盘剥岩量很大时，可考虑靠近矿体布置移动坑线开拓，能显著地缩短建设期限和减少初始基建工程量。
☐4）资金和设备的供应条件
☐现代化露天矿应尽可能采用先进设备，但要考虑资金和设备供应的可能。
☐5）矿床勘探程度及矿石储量的发展远景
☐对于深部勘探程度不够的矿床，或远景储量较多时，露天采矿场的开采境界还可能发生变化，宜采用移动坑线开拓。
☐影响选择开拓系统的因素很多，具体设计时要抓住主要矛后，对提出的开拓方案进行技术经济比较，全面分析，最后择优选用。
4.1.3选择开拓系统的主要原则
☺确保矿山生产的可靠性和合理性
☺减少基建工程量和投资，施工方便，做到早投产和早达产
☺矿石损失、贫化小
☺少占土地，充分利用地下矿产资源
☺生产工艺简单可靠，设备选择因地制宜
☺生产成本低
☺此外，还要执行我国矿山建设的有关政策和相关行业法现，结合我国国情，因地制宜
4.1.4开拓运输方案的提出与选择
按运输方式不同，露天矿开拓可以分为：
公路运输开拓
铁路运输开拓
平硕溜井开拓
胶带运输开拓
斜坡提升开拓
联合开拓
正确地选择合适的开拓方案包括如下步骤：
1）根据圈定的开采境界、初拟的开采工艺、工业场地和废石场位置等技术条件，充分考虑其主要影响因素后，拟定技术上可行的若干开拓方案。
2）对初拟方案进行筛选，删去一些明显不合理的方案。
3）对保留的少数方案进行详细的系统设计，计算有关的技术经济指标，明确定性因素的影响。
4）综合分析评价，比较各方案的技术经济指标，选取最适宜方案。
选择开拓方案过程是一个完整的系统分析过程，要遵循分析－综合－分析的系统分析思想，采用定性与定量相结合的分析方法，全面考察各备选方案。
开拓方式分类表
序号
开拓方式
（沟道形式）
运输设备
备注
动力设备
承载设备
1
公路运输开拓
自卸汽车、铲运机、装载机
美式
2
铁路运输开拓
内燃电力机车
矿车
苏式
3
运输机道开拓
电动机
胶带
德式
4
平硐溜道开拓
重力
5
斜坡道开拓
电动卷扬机
箕斗、串车
6
索道开拓
电动机
索斗
7
桅杆起重机开拓
电动机
钢绳、钢网
意式
8
联合开拓
4.2采用的开拓运输方案
4.2.1受矿点、出入沟位置及标高，采矿场工作水平及其标高
4.2.2坑线布置形式
☐公路运输开拓采用的主要设备是汽车。
☐其坑线布置形式有：
°直进式
°回返式
°螺旋式
°多种形式相结合的联合方式
（1）直进式坑线开拓
☐当山坡露天矿高差不大、地形较缓、开采水平较少时，可采用直进式坑线开拓，如下图所示。
运输干线一般布置在开采境界外山坡的一侧，工作面单侧进车。
☐当凹陷露天矿开采深度较小，采场长度较大时，也可采用直进式坑线开拓。
公路干线一般布置在采场内矿体的上盘或下盘的非工作帮上。
条件允许时，也可在境界外用组合坑线进人各开采水平。
但由于露天矿采场长度有限，往往只能局部采用直进式坑线开拓。
（2）回返式坑线开拓
☐当露天矿开采相对高差较大、地形较陡，采用直进式坑线有困难时，常采用回返式坑线开拓，或采用直进－回返联合坑线开拓，如下图所示。
☐山坡露天矿开拓干线在基建时期应修筑到最上一个开采水平。
开拓线路一般沿自然地形在山坡上开掘单壁路堑，随着开采水平不断下降，上部坑线逐渐废弃或消失。
在单侧山坡地形条件下，坑线应尽量就近布置在采场端帮开采境界以外，以保证干线位置固定且矿岩运输距离较短。
在采场位于孤立山峰条件下，则应将坑线布置在开采工作面推进方向的对侧山坡卿非工作山坡一侧），这样，多水平同时推进时，可以保证下部工作面推进不会切断上部开采台阶的运输通道。
☐凹陷露天矿的回返坑线一般布置在采场底盘的非工作帮卜，可使开拓坑线离矿体较近，基建剥岩量较小，可缩短基建时间，节约投资。
若坑线布置在采场顶盘的非工作帮上时，则与上述柏反。
只有当底帮岩石不稳固，或地形不允许，或为了减少矿岩接触带的矿石损
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