开题报告

西南科技大学毕业设计（论文）开题报告 学 院 环境与资源学院 专业班级 采矿1402 姓 名 李玛杨泽 学 号 5120146894 题 目 乌龙洞石灰石矿床245万t/a开采设计 题目类型 设计型 一、 选题背景及依据 1、 国内外研究现状及生产需求状况（设计部分）
1.1 国内外研究现状 石灰石是常见的一种非金属矿产，是用途极广的宝贵资源。作为重要的建筑材料有着悠久的开采历史，在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰、电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰岩，优质石灰石经超细粉磨后，被广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造中。石灰石不仅是水泥和钢铁工业不可缺少的重要原料，随着科学技术的发展，还广泛应用于水灰、冶炼、水泥、化工、发电厂脱硫和造纸等行业，并且可以替代塑料制成管村、包装材料，是一种新型环保原料，市场需求量正逐年增加，是21世纪最具活力的环保、绿色矿产资源之一。近几年，水泥矿山采矿技术的发展有了长足的进步，其中数字化矿山技术的发展已逐步成为未来发展的方向，而相对应采矿设备的发展更加迅速，最终目的是实现采矿生产的经济性。对于诸多技术和先进设备，不同的矿山各有自身的特点，如何实现采矿生产的实用、高效，而非盲目求先进、求大，也就成为水泥矿山的发展新潮流。针对节能降耗的大环境趋势，从矿山采矿生产各工艺逐步分析研究。

1）
资源开采上的优化 矿石资源不可再生，提高矿区的回采率，减少排弃，实现资源的综合利用，是矿山企业发展的必然，贯穿于勘探、设计、开采全阶段。①勘探阶段：在指定区域内，尽量查明可利用资源种类和成分，并划入较多的低品级石作为生产搭配使用。②设计阶段：生产系统尽量最大程度利用圈定矿区范围内的资源。对于可利用的覆盖层部分或矿体顶板低品级石，采用内排堆存，合理规划采矿生产，后期逐年消化，实现采矿生产的可持续发展。③开采阶段：矿山企业对于开采过程出现的一时无法搭配消化的低品级石等，可采用于采区工作平台临时堆存，后期逐步消化的内排置换方式，进而实现生产过程中的零排弃，提高资源的回采率。

2）
开拓运输系统、采剥方法与台段高度方面的优化 在采区内各块段岩性和矿石品位确定的前提下，开拓运输系统的选定，直接影响不同台段矿块的分割方法和采剥推进方向，而台段高度的选定又决定了单位作业线长度备采矿量的大小，同样因采区生产能力的保证又反作用于台段采剥推进方向的选择。①开拓运输系统优化：系统力争布置于不影响矿山未来矿量发展的方向或区域，亦可布置不影响中长期发展，而为后期系统调整形成条件的方向或区域。布置方法：单向布置、单向折返道路布置、循环道路布置。②采剥推进方向的优化：采区作业线长度满足采区备采矿量的要求。作业线的推进方向与矿岩结构面的倾向、走向的交叉角度，尽量使推进方向同已成坡面的最大应力方向一致或交叉角度较小的方向，增加矿岩的易爆性。③台阶高度的优化：岩体稳定性满足对应高度的台阶边坡安全稳定性的要求。设备的配置满足台阶高度对应的安全处理要求。爆破技术的进步，进而确保爆堆高度的控制在铲装设备最大挖掘高度的1.3倍范围内。

3）
设备配置与采矿工艺的相适应 国内外露天矿技术发展总的趋势是开采规模大型化、生产连续化、装备现代化，采矿技术正向液压化、联动化、自动化发展。应用高效节能的矿山开采和运输设备，是实现矿山可持续发展的有力保证。①穿孔设备：目前，我国水泥矿山企业开始应用移动式空压机，“空压机跟着钻机跑”，淘汰钻速低、排渣难、送风管道长、耗能高、效率低的低风压固定式空压机。中风压潜孔钻机(1．0—1．4MPa)、高风压潜孔钻机(1．7～2．4MPa)和全液压露天钻机将是水泥矿山未来的主力钻机。②铲装设备：矿山铲装设备液压化，与传统的机械铲如电铲相比，液压挖掘机具有自重轻、节能的特点。可以在陡坡上挖掘，便于选别开采。装载机机动灵活，操作简单，但对爆破效果及高度要求较高，爆堆爆破效果好且爆堆高度在0．5倍左右台阶高度时装载效率高，如爆堆爆破效果差、爆堆高度较高且有根底时装载效率差；
挖掘机适合处理爆破效果不太理想且有根底的爆堆，但爆堆高度较低时装载效率差。③运输设备：水泥矿山装载设备，宜选用4～8 m³液压挖掘机和30—60t的矿用汽车。汽车运输适应性强、机动灵活，具有短途运输经济的优势，有利于强化开采，同时相对于小吨位汽车，更易于管理，能耗、废气排放低。④破碎系统设备：水泥原料矿山开采规模大型化，建设大型矿山，采用大型设备，将进一步提高劳动生产率，降低矿山开采成本，是我国石灰石矿山的发展方向。随着日产5000—10000t新型干法水泥生产线在我国各地陆续建成投产，涌现出一批年产100万～500万t级矿石的大型矿山，而年产50万一100万t矿石已属中型矿山。目前，矿石年产量大于1 000万t级的超大型矿山已开始显现。大型矿山必须要求有先进的破碎系统设备，大产能、高功率的单段锤式破碎机仍是首选机型。

4）
爆破作业方面的优化 对于水泥矿山，爆破作业是整个采矿工艺的首要环节，其效果的好与坏直接决定后续生产工艺的投入成本。爆破作业的发展方向为在保证生产所需爆破效果的前提下，通过提高炸药爆炸能的有效利用率，降低炸药单耗，实现爆破作业的高效、低耗。目前已采取降耗方式主要有：配置先进的钻机，确保所成炮孔尽量接近爆破设计所需的孔径、倾角、及横向分布距离，保证炸药能的于各爆破体分布均匀，进而提高爆破成块能力、减少地脚或地根的出现；
应用炸药混装车进行现场炮孔的全耦合装药，以炮孔爆速的增加，适当加大孔网参数，减少地脚或地根的出现，进而实现全爆破作业工艺的经济性；
炮孔装药环节上灵活应用以空气或水等介质的顶部、中部或底部间隔的不耦合装药方式，提高爆破成块均匀度，同时降低炸药单耗；
根据各爆破体岩性采用合适大孔距、小排距的排间起爆孔网布置，或应用高精度雷管，采用逐孔爆破的方式进而爆破作业，通过提高各炮孔逐次爆破产生纵泼的贯穿度，为后起爆炮孔纵横坡提供良好的贯穿、成块条件。

5）
数字化矿山，集成化管理化 把矿山生产管理划分为矿量管理、边坡控制、设备管理、自动化控制、现场视频监视指挥五大系统，利用市面上已应用成熟的三维采矿软件作为运营平台并进行功能扩展，把五大系统整合融入该运行平台，并通过矿山内部通讯网络，建立集控中心，集成化管理，对矿量管理、边坡安全、采矿生产、破碎生产各环节的运行信息的数字化，并通过对应组态分析，最终实现全生产工艺的在线实时分析预警控制。采矿技术发展的最终目标：在安全、环保的前提下，用最小的投入，开采出给定范围内的最多的矿，创造最大的效益。各矿山企业本身情况总有不同，采矿技术不在于先进与否，而最终体现于是否实用、高效。

6）
水泥矿山企业安全现状 水泥矿山企业大多为露天开采，但是不少矿山含有溜井平硐开拓系统；
有的地方水泥矿山还采用地下开采。

在矿山施工与开采中，生产工作空间狭窄，爆破作业不断进行；
爆破飞散物、爆破冲击波、爆破地震、有毒有害气体、矿尘、冒顶片帮、塌方、泥石流、火灾、水灾及机电设备故障等危险都在直接威胁着矿工的生命安全和健康。事故致因理论认为：矿山安全事故的发生主要是由人的不安全行为和物的不安全状态造成的。

人往往是事故的肇事者，在事故致因中人的不安全行为占有很大比重。

即使是来自物的方面的原因，在物的不安全状态之后也往往隐藏着人的不安全行为。

同时，据相关事故案例统计，事故的发生 80% 以上都与人的不安全行为有关。

因此，理论和现实共同表明，人的不安全行为是事故发生的主导因素。

矿山企业安全文化建设一般应做到以下工作，形成独具特色的安全文化氛围，从而提高职工安全文化意识和素质，增强企业凝聚力，实现安全文化的目标：①树立企业安全文化目标；
②塑造企业安全精神；
③树立企业安全形象；
④建立企业安全风尚和道德规范；
⑤提高职工文化素质、增强自我保护意识；
⑥安全心理和安全行为教育；
⑦企业安全保障网络；
⑧班组安全生产教育；
⑨安全工作技术教育；
⑩职业卫生工作技术推广；
⑪ 安全生产规章制度教育；
⑫安全隐患评估与整改；
⑬安全事故应急保安措施与教育；
⑭防“三违”基本素质训练与教育；
⑮事故防范与抢救；
⑯安全生产信息数据处理。

1.2 生产需求状况 从当前国内外石灰石需求情况看，全世界每年需求量约为12亿吨左右，但80%为普通用途。优质石灰因资源少，产量低，市场缺口较大。近几年，亚太地区各国因其国内石灰石资源不足，每年要从中国进口石灰石110万吨左右。据专家预测，对优质石灰石的需求量，国内将以每年25万吨、亚太地区将以每年30万吨的速度增加。从国内市场讲，在“十二五” 期间，从中央到地方不断加快西部大开发、城市化建设以及新农村建设的步伐，对冶金建材行业的发展起了直接的推动作用，这必将刺激冶金建材业的发展，同时一大批国家重点项目都将陆续开工建设，与此同类的石灰石也是需求高涨。从国际市场讲，我国石灰石矿产资源丰富，占世界总储量的64 %以上,是一种具有优势的天然资源。由于西方大部分国家石灰石矿产有限，现已限制水泥生产和石灰石矿产资源的开采，因此其对中国石灰石的依赖性逐步加大，出口市场持续看好。

从资源状况看，目前全国比较集中的较大型石灰石矿山，已基本上被大的水泥企业和冶金企业所垄断，新资源越来越少，从某种意义上讲，谁占有了石灰石资源，谁就占有了将来的水泥和钢铁市场。

2、专题部分 露天水泥石灰石矿山主要是台阶深孔爆破，台阶爆破就是工作面以台阶形式推进的爆破方法，而深孔台阶爆破就是孔径大于75mm、孔深大于5m的钻孔台阶爆破。水泥石灰石矿山开采中，露天爆破技术是完成任务的必须的重要环节，这对于后续的采矿工作具有决定性影响。爆破技术应用效果会影响到采矿的工作效率，爆破工作自身也具备很多缺点，其中包括爆破产生大块，爆破瞬间的震动带来的安全问题。从目前矿山爆破工作中存在的诸多问题来看，要想解决此类问题，就需要工程人员运用辅助措施对矿山爆破安全工作进行防范。设计者认为为提高矿山爆破工作效率，就要采用创新手段，对技术进行改革，制定防范措施，确保矿山爆破工作更有保障。

露天深孔台阶爆破技术在实践中是采用的是连续装药的方式，这一方式具有炸药耗费量大，增加矿山企业的开采成本和安全性不高的问题，因为由于地质条件不同，容易引起岩石破碎后的安全威胁。采用间隔装药的技术方式能够改变过去的装药结构，在炸药的使用量上会有明显的减少，能够大幅降低爆破成本，实践表明，一些应用该技术的矿山在爆破药物费用上能够比过去节省 20％以上，同时这样还能够减少高耗炸药所带来的污染和浪费问题。间隔装药技术主要利用的是空气的气体压力，以此来调节爆炸气体压力使得间隔段中的空气得到循环压缩和释放，延长爆破作用的时间，降低爆破粉碎影响区；
同时间隔装药技术还能够使得爆破产生的碎石更加均匀，在震动强度上也会有所降低。空气间隔装药爆破机理：①降低应力波峰值压力，减少粉碎破坏岩石消耗的炸药能量；
②延长爆生气体作用时间；
③爆炸气体形成的压力波和来自炮孔底部反射波相互作用，使裂隙得到进一步扩展。

大块率过高的原因比较多，每个矿山的地质条件和爆破参数不同，产生原因也不同。大致的原因有一下几个方面：
（1）抵抗线的影响：每一排孔抵抗线都要达到爆破设计要求。最小抵抗线是爆破设计中的一个重要参数，最小抵抗线过大，会造成石灰石矿山爆破后大块率高，根底过多。这主要是由于抵抗线过大，前排炮孔的部分区域爆破作业发挥不到，致使部分后排炮孔的岩体受到一定的夹制和阻滞作用，使之得不到足够的爆破能量使其破碎。爆生气体对此岩石的有效作用时间过长，改变应力波传播方向，朝孔口相对薄弱处突破，产生大块。

（2）孔距和排距的影响：寻找最经济的孔网参数，使爆破能量可以得到充分利用，岩体到破碎较完全，大块率和根底控制在自身承受水平内。如果孔网参数选取稀疏，每个炮孔需要爆破的石灰石体积过大，就会产生大块。孔网参数过于密集，不仅会产生飞石而且采矿成本居高不下，影响行业竞争力。所以选取经济的孔网参数，是石灰石爆破作业中的关键。

（3）堵塞长度的影响：安排有经验的爆破工装药，根据经验、装药量的多寡和钻孔的地质条件进行填孔堵塞。在中深孔爆破中，为了减少爆破飞石的危害，在炮孔孔口的部位要有一定的堵塞长度，从而使装药重心偏低，孔口部位的岩体获得炸药能量不足，导致孔口出现大块。在爆破实践中，堵塞长度应大于等于最小抵抗线（Id≥W）。

（4）微差时间的影响：微差爆破是为降低爆破地震效应而兴起的爆破技术，在使用中发现其具有改善爆破块度、提高爆破质量等方面的作用，这种作用的关键是微差时间的合理确定。

（5）起爆方向的影响：起爆方向和岩体走向对爆破大块率也有不可忽视的影响；
大量实践表明，当两者之间基本一致时，爆破效果较为理想。

专题设计主要根据深孔台阶爆破中存在的以上问题，采用间隔装药的技术方式能够改变过去的装药结构，再采用逐孔起爆技术，这样就使爆破震动速度下降，地震波影响减轻，达到减少爆破中产生大块的作用。

3. 选题目的意义 毕业设计是采矿工程专业全部教学活动中最后一个实践性、综合性的教学环节。是在学完全部课程和实习的基础上，通过矿井设计等形式把所学的知识融会贯通地运用于实践的、创造性的学习过程。以毕业设计为采矿工程专业主要的结业方式，能得到采矿工程师较为全面地基本训练，对提高学生质量有重要的意义。

作为即将毕业的采矿工程专业学生,我们应该具备固体矿床开采的基本理论，具备采矿工程师的基本技能，能从事矿区开发规划、矿山设计、矿山安全技术及工程设计与科学研究方面的工作。以该矿为背景进行毕业设计，能够使我们在露天矿开采境界定、穿孔爆破、采装运输、排岩、矿床开拓等各个方面得到较为充分的设计技能训练，达到巩固课堂所学的知识，增强运算能力和绘图技能，培养分析和解决实际问题的能力的目的，很好地达到采矿工程人才培养方案之要求，为将来走向工作岗位打下良好的基础。

通过四年的大学学习，同学们已经掌握了一定的采矿基本理论，但缺少实际的系统设计经验。相信通过此次毕业设计，我们将会从各个方面提高自己，学会把理论知识和实际情况结合起来，提高自己解决采矿设计方面问题的能力以及查阅资料、计算机使用的能力。培养起自己认真待事、严谨做事的态度，为以后走向工作岗位打下坚实的基础。

参考文献 [1] 张世崇. 露天水泥石灰石矿山爆破技术的创新与应用[J]. 建筑工程技术与设计, 2016.2.6. [2]王运敏,项宏海.中国采矿设备手册[M]. 北京: 科学出版社, 2007. [3]郭学彬,张继春.爆破工程[M]. 北京: 人民交通出版社, 2007. [4]符敬慧.我国石灰行业发展现状及发展趋势分析．建材发展导向，2014年第20期． [5] 邓勇, 徐健. 浅谈石灰石矿山大型生产规模的开采设计体会[J]. 中国水泥, 2012.10:82-84. [6] 刘义. 露天水泥石灰石矿山爆破技术的创新与应用[J]. 江西建材, 2014.9:235-235. [7] 曾志军. 空气间隔器装药爆破技术在华新水泥露天石灰石矿的应用[J]. 现代矿业, 2017.7:104-106. [8] 唐开元, 娄广文. 浅谈石灰石露天矿开采技术及设备优化配置[J]. 现代矿业, 2010, 2.6:113-115. [9] 李钰洁.露天石灰石矿山开采安全措施的若干研究与分析[J].勘察与测绘，2015,21：232～235. [10] 彭建.我国矿山开采的生态环境效应及土地复垦典型技术地理科学进展[J].2005，120～137. 二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程 （1）主要研究（设计）内容 1）设计部分的主要设计内容 内容包括：1）总论；
2）
阐述矿山地质特征；
3）确定露天开采境界；
4) 露天矿床开拓运输方案论证；
5) 矿山生产能力和工作制度；
6) 采矿与剥离；
7) 排岩工作设计；

8）矿山采剥进度计划；
9）矿山防排水；
10）矿山安全与环保。11）穿爆工艺设计专题：完成中深孔爆破方案设计，边坡光面爆破或预裂爆破方案设计；
完成爆破安全设计；
完成爆破施工组织设计。

2）专题部分的主要研究内容 非爆破破岩技术有广泛的应用前景，目前相关技术也很多，分类介绍目前非爆破破岩技术原理、用途及优缺点，重点介绍其中一种技术及应用方法。

（2）研究（设计）思想 1）设计部分的设计思想 根据老师所给的设计任务书，在老师的指导下以及通过同学之间的相互讨论，结合相关手册和专业书籍、文献，并通过与类似矿山对比，设计出一套技术上可行、经济上合理、安全上可靠，并符合相关法律和政策以及环保要求的开采方案。首先，通过所学的专业知识，对整个开采设计进行整体考虑，使整体符合设计要求。然后，通过查阅相关资料，了解当前整个行业开采技术条件和技术经济现状，对局部进行优化设计，选择先进的采矿工艺，充分利用矿石资源，使整个设计更优化。

2）专题部分的研究思想 根据所给的专题任务，通过对相关书籍、文献的搜集和查阅，了解空气间隔器装药爆破技术的原理、用途及优缺点，并介绍其生产和应用方法。使爆破破岩技术应用更广泛，在高安全、高效率、更经济的情况下采矿作业。

（3）工作流程：
开题总论，包括设计任务与依据、矿区概况、矿山开采现状和主要技术经济指标 整理分析地质资料，查找设计所需资料 撰写开题报告 确定矿床开拓运输，包含开拓运输方案分类及选择、开拓运输方案的设计 撰写矿山地质，包含矿区地形特征、矿区地质、矿床地质、开采技术条件、水文地质条件、矿区勘探与储量计算、地质资料评价 确定露天开采境界，包含矿床开采方法的选择、露天开采境界的确定 采矿与剥离，包括采矿与剥离方法的确定、穿孔工作、爆破工作、铲装工作和运输工作 完成露天矿的生产能力计算与验证和工作制度的设计 确定排土工作，包括排土场设计的重要性、基本原则及要求、排土场的设计要素、排土工艺设计 完成设计和专题初稿 完成专题 绘制和编辑相关图表 三、毕业设计（论文）工作进度安排 1. 编写开题报告 2018年3月12日至2016年3月18日；

2．整理分析地质资料：
2018年3月19日 至 2016年3月26日；

3. 撰写说明书第一、二章：
2018年3月28日至2016年4月3日；

4．说明书第三章：
2018年 4月4日至2018年4月10日；

5．台阶参数、最终坡面角和开采境界确定及储量计算：2018年4月11日至2018年4月17日；

6．开拓方案的比较论证和工作制度、生产能力的确定：2018年4月18日至2018年4月24日；

7．终了平面图的绘制：第9周 2018 年 4月 25日 至 2018 年5月1日；

8．开采工艺及开采程序设计（穿孔爆破工作、采装设备选型及生产能力验算等）: 2018 年5月2日 至 2018 年5月8日；

9．绘制完成采矿方法图：第11周 2018年5月9日 至 2018 年5月15日；

10. 基建工程量、剥采比和开采进度计划、排土场设计：
2018年5月 16日 至 2016 年5月28日；

11．矿山地质灾害及环境污染的防治措施以及矿山复垦设计：
第14周 2018 年5月 29日 至 2018 年6月1日 12．论文修改、定稿、装订以及毕业答辩：
2018 年6月6日 至 2018 年6月18日 指 导 教 师 意 见 指导教师签字___________ 年 月 日 院系 毕业 设计 领导 小组 审核 意见 难 度 综合训 练程度 是否隶属科研项目 教学院长（公章）___________ 年 月 日 备注：1、题目类型分为：
研究型、设计型和应用型等。

2、题目难度分为：
A、B、C、D四个等级。

3、综合训练程度分为：
A、B、C三个等级。

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