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1、摘要按照毕业设计任务书的要求，进行了经山寺铁矿磁选6000t/d的选矿厂设计，产品为铁精矿。 经山寺铁矿位于河南省平顶山市境内，为舞钢重要的原料基地。在老师的帮助下，经过一段时间的资料收集，确定了其工艺流程：破碎采用三段一闭路流程，磨矿采用两段全闭路的流程，选别采用三段磁选一段扫选的流程，精矿采用直接过滤的脱水流程。对设计工艺流程进行了工艺指标计算，包括破碎、筛分、磨矿、分级、磁选（包括矿浆流程）和脱水流程。对破碎、筛分、磨矿、分级、磁选及脱水设备进行了选择和计算以及辅助设备的选择和计算，确定了工艺所需的工艺设备。 进行了厂房总体布置，并进行了厂房内的设备配置。根据选矿厂的地形条件，进行等高线
2、布置。其中，粗碎、中细碎(筛分)厂房分开布置，粗碎车间、中细碎(筛分)车间平行等高线配置。磨矿和磁选共厂房配置，其中磨矿采用纵向配置，磁选机也采用纵向配置。过滤机与精矿仓配置在精矿厂房内。完成了粗碎、中转站、中细碎(筛分)、磨矿分级磁选、脱水车间的三视图、数质量及矿浆流程图和设备联系图以及建筑物联系图共8张。关键词：选矿厂设计 铁矿 磁选 经山寺AbstractAccording to the request of the intruction of plant design for undergraduated, the design of Jingshansi iron Mine magn
3、etic separation with the capacity of 6000t/d, and the products is iron concentrate.The Jingshansi iron Mine is located in Pingdingshan City in Henan provience, an important raw material for the Wugang.With the help of the teachers and the collection of data, The work institutions of each workshop we
4、re determined, The process of crushing is three sections with one close circuit, the grinding process is two sections with all closed circuit, Sorting by three-stage magnetic separation process of a sweeping election,the concentrates is direct filtration dehydration process.Technological parameters
5、of crushing ,screening, grinding , classificatio- n ,magnetic separation (include the circuit of pulp)and dewatering were computed, respectively. Then the technological parameters of equipments and the auxiliary equipments were compared ,and the optimal equipments were determined. The general arrang
6、ement of concentrator plant and the allocation of equipments in diferent workshop were presented. According to the topography of plant site, plants were arranged along the contour line . The workshops of coarse crushing, middle and fine crushing (screening) were aloted independent. Arrangment with p
7、arallel contour line of coarse crushing workshop、middle and fine crushing ( screening) workshops were used. Grinding and magnetic separation of plant configuration, the grinding used vertical configuration, magnetic separator is also used vertical configuration . Filter and concentrate storage confi
8、guration in the concentrate plant. Completed a coarse crushing, transit stations, the crushing (screening), grinding and classification, magnetic separation, dehydration plant three views, the number of flow charts and equipment quality and pulp contact map and construction contact map a total of ei
9、ght maps .Keywords: concentrator design, iron ores, magnetic separation Jingshansi摘要IAbstractII第一章 总论11.1概述11.2设计依据21.3设计范围31.4设计原则31.5设计主要内容5第二章 地 质62.1设计依据地质资料及评述62.1.1地质勘探工作62.2矿区地质72.2.1矿区地层72.2.2矿区构造72.2.3区域变质作用82.3矿体地质特征92.4矿石质量102.4.1矿石矿物成分102.4.2矿石结构构造102.4.3矿石类型102.4.4矿石化学成分112.4.5设计对矿石质量的研
10、究112.5岩石力学122.5.1设计依据122.5.2矿区工程地质条件122.5.3矿区岩组物理力学性质132.5.4矿区岩石力学分析142.5.5结论及建议17第三章 选矿工艺183.1矿床与矿石类型183.1.1矿床的地质特点183.1.2矿石类型183.1.3矿石矿物组成183.1.4矿石结构构造193.1.5矿石化学成分193.1.6矿石物理特性193.2矿山供矿条件193.2.1矿样的配制203.2.2原矿物理化学分析203.2.3相对可磨度试验213.2.4磁性分析223.2.5工艺流程试验243.2.6尾矿物相分析293.2.7试验评述293.3设计流程与技术指标303.4工作
11、制度与生产能力313.5主要设备选择与计算323.5.1设备选择原则323.5.2设备计算的原则32第四章 工艺流程和工艺设备334.1破碎流程和破碎设备的选择和计算334.1.1破碎流程的计算334.1.2破碎、筛分设备的选择和计算354.2磨矿流程的计算414.3选别流程的计算424.3.1确定原始指标数424.3.2选取原始指标434.3.3流程计算434.3.4回收率的计算444.4矿浆流程的计算454.4.1磨矿中矿浆流程的计算454.4.2选别流程中矿浆流程的计算474.5磨矿、分级机的选择与计算494.5.1磨机的选择与计算494.5.2分机设备的选择和计算534.6磁选工艺流程
12、的计算及设备选择554.6.1磁选设备的选择554.6.2选矿工艺主要设备554.7主要辅助设备的选择和计算564.7.1检修吊车 的选择564.7.2皮带宽度的计算574.7.3砂泵的选择和计算594.7.4真空过滤机的计算634.7.5矿仓的选择与计算634.7.6给料设备的选择和计算654.7.7厂房高度的计算66第五章 总体布置和设备配置685.1 厂房总体布置685. 2厂内设备配置685.2.1选矿车间组成、厂房布置与车间配置685.2.2选矿工艺过程简述69参考文献71附录A：选矿厂设备选择和计算附表72附录B：英文论文74附录C 英文翻译83致谢错误！未定义书签。第一章 总论1
13、.1概述 舞钢中加矿业发展有限公司的经山寺铁矿区是舞钢中加钢铁发展有限公司重要的铁矿石原料基地。该公司是平顶山市新建的最大的一家民营铁矿企业，法人代表李保军。中加矿业发展有限公司和中加钢铁发展有限公司为同属一家公司的具有独立法人资格的二级子公司。中加矿业发展有限公司主要产品为铁精矿粉，经舞钢中加钢铁发展有限公司高炉转化成生铁，直接热送舞阳钢铁公司90t电炉。公司下属经山寺铁矿、扁担山、尚庙3个露天矿；冷岗铁矿、小韩庄铁矿2个地下矿。矿区位于舞钢市和叶县境内。距市区寺坡（镇）15km，自市区向北西至平顶山市区75km。向东北至京广线漯河市（站）65km。均有准轨铁路，高等级公路相通，交通十分便利
14、（见舞钢中加矿业发展有限公司经山寺铁矿交通位置图）。舞钢中加矿业发展有限公司是按照国家产业优化政策，充分利用本地得天独厚的丰富的铁矿石资源而兴建的。2004年3月，在省市两级政府的关怀和支持下，河南省国土资源厅进行资源整合，将经山寺矿床、尚庙矿床划归给实力强劲，产销一体化的舞钢中加矿业发展有限公司统一开发。经山寺矿床是舞阳矿区三大铁矿床之一，尚庙矿床也是储量近千万吨的大型矿床，2004年9月，该矿区资源范围已经获得省矿产资源储量评审中心审查批准，河南省国土资源厅颁发了采矿许可证，批准的矿区面积为6.8006km2，矿区范围拐点坐标如下：点号 X： Y： 1、3694545.00 3844765
15、5.002、3694533.00 38449680.003、3694800.00 38449981.004、3695000.00 38450000.005、3695003.00 38448433.006、3695466.00 38448435.007、3695463.00 38448823.008、3695926.00 38448825.009、3695930.00 38446850.0010、3696300.00 38446850.0011、3697400.00 38447000.0012、3697400.00 38447600.0013、3696500.00 38448200.0014、3
16、696500.00 38450000.0015、3695295.00 38450770.0016、3694570.00 38451010.0017、3694208.00 38450585.0018、3693700.00 38449000.0019、3694180.00 38447930.00标高：从138米到-505米舞钢中加矿业发展有限公司实行规模开采，合理开发，充分利用和保护矿产资源。矿山采、选工程初步设计由河南省冶金规划设计研究院承担设计，采选规模100万吨/年。按照公司的发展指导思想，矿山今后按照总体规划，分段设计，分步实施，留有余地的原则，通过滚动发展，最终形成采选总规模300万吨/
17、年铁矿石，年产铁精粉70多万吨的采选综合能力。矿山建设不仅为炼铁解决了原料不足的困难，使之有一个稳定的原料供应基地，同时，消除了原料采购环节中价格、质量、运输、资金等方面的不利因素，而且对炼铁今后生产发展和稳定及长期生存，迅速发展、增强后劲，扩大规模、提高经济效益将发挥重要作用。矿山建设还将带动地方经济发展，推动机械、运输、服务等相关产业的开发，并可解决就业岗位800人以上，为舞钢市经济建设和社会稳定做出积极贡献，具有良好的经济效益和社会效益。1.2设计依据1）舞钢中加矿业发展有限公司2005年4月1日提交的工程咨询设计委托书；2）我院与舞钢中加矿业发展有限公司2005年4月2日签订的舞钢中加
18、矿业发展有限公司经山寺采选工程初步设计合同书；3）平顶山市发展和改革委员会文件（平发改外经200541号）关于舞钢中加矿业发展有限公司经山寺铁矿床（部分）、尚庙、小韩庄矿段资源/储量预可行性研究报告的批复；4）河南省国土资源厅豫国土资备字（2004）36号关于舞阳铁矿经山寺（部分）尚庙、小韩庄矿床资源储量核查报告矿产资源储量评审备案证明；5）舞阳铁矿经山寺（部分）尚庙、小韩庄矿床资源储量核查报告；6）我院编制的舞钢中加矿业发展有限公司经山寺铁矿床（部分）、尚庙、小韩庄矿段资源/储量预可行性研究报告；7）2005年4月16日和2005年5月23日两次甲方提交的资料清单各项内容；8）甲方提交的由中
19、冶集团鞍山冶金设计研究总院完成的经山寺铁矿石实验室选矿流程试验报告；9）2005年4月16-17日我院主要设计人员与舞钢中加矿业发展有限公司主要负责与技术人员就本设计的座谈会纪要；10）我院设计人员现场收集的有关设计资料。1.3设计范围本次设计项目的设计范围，根据设计委托书要求，拟在河南省国土资源厅划定的舞钢中加矿业发展有限公司经山寺铁矿矿权（界）范围内的全部矿体进行采选设计；设计内容包括采矿工程、选矿厂、尾矿设施及相关总图运输、水电设施、土建及工程经济评价；对生产辅助设施、生活及福利设施仅进行规划、投资估算；外部供电，道路由甲方自行解决。1.4设计原则基本上按照甲乙双方座谈形成的会议纪要，提
20、交的委托书，签订的主要设计原则；1）厂址选择经现场踏勘后，选厂有和岭厂址与山孟岗厂址可供选择，经比较后推荐确定和岭厂址，其比较资料如表。 磁选厂址比较表 表1-1 厂址项目和岭（南）厂址山孟岗（北）厂址环境与矿石运输均为荒坡与岗地，无基本农田，直接与提升主井相连，地下矿无运距。有岗地、耕地和基本农田，运距22.5km，尾矿库址及环境条件李家西沟尾矿库、距选厂1.5km，多为山坡与坡地，少占耕地，不占耕地，无移民工程。市区内，初期工程量小。东沟山孟岗尾库距选厂1.5km，农田偏多，有移民，在叶县境内，初期工程量偏大水源条件 红卫水库水源300万m3，距选厂1km深井水源山孟岗水源120万m3深井
21、水源工程地质较简单较复杂其它供电，道路条件基本相同，无可比性。2）选矿方案问题五个矿点原矿品位低，TFe25%左右，MFe20%左右，而且扁担山、经山寺矿有部分红矿，按照工业矿量处理，选矿试验做了三个流程方案，最终方案根据实验结果确定。3）关于选矿设备问题甲方建议，主要选矿设备要尽量引进国外先进设备，设计根据这一原则，进行选矿设备选型。4）露天开采设计经济合理剥采比依据矿山开采规模和有关规定确定，并加以论述；5）经山寺、扁担山联合开拓是否可行经技术经济比较后确定；6）投资概算，要本着以实际发生为主，本工程以强化主体、美化厂容、节俭投资为原则；7）甲方意向在和岭厂区先建几座别墅式办公楼，总之整个
22、矿区矿容矿貌、绿地都要一流；8）机修设施应充分利用本地区现有维修能力，但也要考虑如油库、空压机站和必要的设备维修和保养能力；9）粗破碎附近考虑一个10万吨的原矿堆场。1.5设计主要内容本次设计内容包括：总论、地质、选矿工艺（破碎，筛分，磨矿，分级，选别）、选别流程和矿浆流程的计算以及各种工艺设备和辅助设备的计算和选择、厂房配置和设备配置，详见下面具体内容。第二章 地 质2.1设计依据地质资料及评述2.1.1地质勘探工作该矿床于1957年发现露头，1960年由河南省地质局豫06队对其主要矿段进行普查勘探，提交相应地质评价报告（不含尚庙、小韩庄）。最终提交表外矿C1+C2级2643.5万t。196
23、61970年河南省地质局地质九队对经山寺矿床进行地质勘探工作，施工钻孔72个，并于1974年提交河南省舞阳铁矿经山寺矿床地质勘探报告。报告提交扁担山、经山寺及冷岗矿段地质储量C1+C2级18592.4万t，其中C1级6696.7万t，C211895.7万t。1972年7月河南省地质局地质九队对小韩庄矿段进行详查至1974年8月共施工钻孔25个，但因故没有编制详勘报告，仅编制了钻孔柱状图。1975年4月1979年1月，原可南省冶金局第四地质队在扁担山投入详勘工作，施工钻孔57个，也因故只编制了钻孔柱状图，未进行储量计算和详勘报告的编制。1978年112月，河南省冶金局第四地质队对经山寺铁矿床冷岗
24、矿段进行了地质勘探，并提交了河南省舞钢区经山寺铁矿床冷岗矿段地质勘探报告。报告经河南省革委冶金局以“（78）豫革冶地字第501号”文审批，批准储量如下：表外矿C+D级6002.27万t，其中C级2520.72万t，D级3481.55万t。2004年3-4月，河南省有色金属地质矿产局第四地质大队对经山寺矿床进行资源储量核查，并编写河南省舞阳铁矿经山寺矿床（部分）、尚庙、小韩庄资源储量核查报告，提交扁担山、经山寺、冷岗及小韩庄四个矿段在中加公司矿界范围内保有储量（332）+(333)+(334)？13772.4万t，其中（332）1527.5万t，(333)7257.8万t，该报告于2004年5月
25、30日经河南省矿产资源储量评审中心以豫储评字2004034号文审批。各矿段勘探网度如下：经山寺矿段：200m75150m；扁担山矿段：100m50100m；小韩庄矿段：200m150m；冷岗矿段：200100m100m；尚庙矿段：20015080m2.2矿区地质河南舞阳铁矿区座落在华北板块南缘秦岭造山碰撞带内的冈性推覆体上。2.2.1矿区地层矿区内地层主要为新太古界太华群铁山庙组区域变质岩系、中元古界汝阳群海相碎屑沉积及第四系地层。现将矿区地层及其岩性自下而上简述如下：1）新太古界太华群铁山庙组（Ar3th）自下而上分为7个“岩组”：a.条带状混合岩岩组，厚度最大可达83m以上，平均43.8m
26、b. 角闪片麻岩岩组，厚度最小11，最大达436 以上，平均3378m。c.上大理岩岩组，厚度最小11，最大102 m。平均51 m。d.石英辉石磁铁矿矿组（C矿组），厚度最小23，最大253 m，平均108 m。e.下大理岩岩组，局部缺失，最大厚度64 m，平均19 m。f.白粒岩混合岩岩组，钻探厚283463 m以上。g.条带状混合岩岩组，钻探厚316.12948.42 m以上。2）中元古界汝阳群（Pt2r）以石英岩为主，夹肝红、绿色页岩，出露厚300 m以上。与下伏地层呈角度不整合接触。3）第四系（Q）上部为黄土及粉土，中下部为泥砾层，厚度051.5 m，平均18.5 m。与下伏地层呈角
27、度不整合接触。2.2.2矿区构造褶曲构造以复背斜为主，轴向近东西，且多形成弧形弯曲，扁担山矿段出现倒转向斜构造。矿区被F30、F31、F33、F34、F35、F36、F6七条断层截割为条块状。1）褶曲构造a.经山北坡向斜：轴向SE94，轴长2000m以上，向东倾伏角26，倾角南翼3865，北翼1827。b.经山南坡北斜：轴向NE75，轴长1000m以上，向东倾伏，倾伏角10，倾角南翼1224，北翼1130。c.冷岗小韩庄背斜：冷岗矿段走向SE107左右，倾向南翼SW197，北翼NE17，倾角南翼2224，北翼1537；小韩庄矿段走向NE70左右，倾向南翼SE160，北翼NW340，倾角南翼19
28、27，北翼2933，背斜轴长3400m以上。2）断层构造矿区范围内发现F30、F31、F33、F34、F35、F36、F6七条走向断层，各断层主要特征如下：F30：走向SW245NW285，倾向NNENNW，倾角85左右，长约3600m，垂直断距500m，为逆断层。F31：走向SW235NW300，倾向NWNE，倾角5576，为逆断层。长约1800m，垂直断距120300m。经山寺矿段与冷岗矿段以此断层为界。F33：走向SE110140，倾向NE，倾角85左右，为正断层，长约1000 m，垂直断距100200m。该断层将 F34与F31切断，是扁担山矿段与经山寺矿段的分界线。F34：走向NE7
29、080，倾向NW，倾角8085，为逆断层,长约1050m，垂直断距300500m。F35：走向SE135，倾向SW，近直立，为正断层，垂直断距200 m左右。 F36：走向SE30，倾向NW，近直立，为正断层，垂直断距500 m。 F6：走向SE140，倾向SW，倾角70，为逆断层，垂直断距500m。 2.2.3区域变质作用形成于较深的区域变质作用至超变质作用的高级变质岩区的新太古界含铁矿变质岩系。区域变质作用普遍形成了具有中粒变晶结构的变质磁铁矿矿石。矿床成因类型为沉积变质矿床。2.3矿体地质特征经山寺矿床分为扁担山、经山寺、冷岗、小韩庄、尚庙5个矿段。本次设计范围为舞钢中加矿业发展有限公司
30、矿界内的扁担山、经山寺、冷岗、小韩庄、尚庙5个矿段。各矿段地质特征见表2-1。经山寺矿床各矿段地表地质特征表 表2-1矿段名称扁担山矿段经山寺矿段冷岗矿段小韩庄矿段尚庙矿段长宽13001100m12001100m1100900m2300900m135330主要矿段C12、C13C12、C13C14、C12C14、C12C13 C12次要矿段C14C14C13C13局部C12层产状走向近EW倾向N倾角45走向NE75北翼倾向NE17倾角1130南翼倾向SE165倾角1224走向NW287北翼倾向NE17倾角1537南翼倾向SW197倾角2224走向NE70北翼倾向NE340倾角2933南翼倾向S
31、E160倾角1927走向SN至NE倾角61710横跨尚庙向斜赋存标高+115 m-610 m+132-300m+55m-290m+56m-156m+140-252经山寺矿床各矿段又分为C14层、C13层及C12层3层矿，每层矿一般由3-5个小分层组成。全矿床共有20多个分层，单层厚1.0631.68m，平均5.91m，总厚度23253m以上，平均108m。C14层：厚度3.3428.40m，平均13.03m，单层矿平均厚4.22m，主要分布在冷岗矿段，其次在小韩庄矿段。C13层：厚度1.2046.59m同，平均20.46m，单层矿平均厚6.57m。各矿段都有分布。C12层：厚1.0645.20
32、m，平均15.85m，单层矿平均厚5.78m，主要分布在各矿段的西部。尚庙矿段C13层平均厚12.89m，C12平均厚4.49m。2.4矿石质量2.4.1矿石矿物成分矿石中金属矿物主要为磁铁矿及假象赤铁矿，其次为黄铁矿、褐铁矿、赤铁矿、铬铁矿、黄铜矿、自然铅及自然锌等；非金属矿物主要为钙铁辉石、紫苏辉石、石英、方解石、白云石及透辉石，其次为兰闪石、纤闪石、普通角闪石、蛇纹石石棉、透闪石、叶蛇纹石、绿泥石、绿帘石、石榴石、滑石、黑云母、金云母、更长石及微斜长石，另有微量橄榄石、磷灰石、锆石、榍石及萤石等。下面将几种主要的矿物作一简要叙述：1）磁铁矿：自形半自形晶，粒度一般在0.20.5mm左右，
33、部分13mm以上。与石英共生时多呈条纹状连晶分布，当与辉石共生时可有细粒浸染状和粗粒不规则团块体两种产出。2）石英：常以条带状、条纹状集合体出现，带宽一般25mm，多与辉石、磁铁矿伴生，少数在地表露头等氧化带内与磁铁矿共生。3）紫苏辉石和钙辉石：是矿石中较粗大矿物，粒径13mm，部分45mm以上。紫苏辉石常与钙铁辉石相伴产出，未发现紫苏辉石单独与磁铁矿或与石英的共生组合关系。4）碳酸盐矿物：多以宽条带状出现于矿石中，与辉石磁铁矿有较密切共生关系。2.4.2矿石结构构造矿石结构主要为中、细粒半自形与自形变晶结构，兰闪石、纤闪石交代辉石的交代假象及交代残留结构，其次为粗粒状变晶结构、纤状花岗变晶结
34、构、不等粒花岗变晶结构及少数筛状变晶结构和交代穿孔结构等。矿石构造主要为条带状构造和块状构造两种，此外，还有不规则条带状构造、条痕状构造、条纹状构造和花斑状构造等。2.4.3矿石类型矿石自然类型：根据矿石结构、构造特征及矿物共生组合可将该矿床铁矿石划分为条带状矿石和块状矿石两种自然类型。其中条带状矿石约占67.82，块状矿石约占32.18。接TFe/Fe0比值，将矿石划分为氧化矿石与原生矿石两种自然类型。TFe/Fe03.5氧化矿石TFe/Fe03.5 原生矿石矿石工业类型：按照矿石含铁量，本矿床矿石全部为贫矿。2.4.4矿石化学成分铁矿石中化学成分主要为Fe、SiO2，其次为CaO、MgO及
35、CO2等，MnO、S、P等含量很低。矿床全铁（TFe）含量为16.5547.89，平均25.81。SFe14.3046.85，硅酸铁含量为016.55，一般38，平均5.03。各矿段的TFe及SFe含量如下：1）扁担山矿段：氧化矿TFe23.88%，SFe22.29，原生矿TFe24.17，SFe19.14。2）经山寺矿段：氧化矿TFe27.03，SFe26.02；原生矿TFe25.99，SFe21.10。3）小韩庄矿段：TFe26.59，SFe20.70。4）冷岗矿段：TFe26.40，SFe21.28。5）尚庙矿段：TFe26.00%，SFe23.20%。全矿床矿石平均化学成分含量详见表2
36、-2。2.4.5设计对矿石质量的研究本次设计对露天开采境界内矿石质量进行了详细的统计分析。矿石平均化学成分表 表2-2组分名称各组分含量（）氧化矿原生矿矿床总平均石英、碧玉磁赤铁矿条带状石英辉石磁铁矿块状辉石磁铁矿平均TFe26.326.9825.2326.2725.81SFe23.2621.4118.6820.7820.78Fe2O320.8617.8219.5119.88FeO5.9516.9516.6316.9116.85AL2O30.560.860.730.66SiO245.9940.5343.8044.23TiO20.0430.0720.0530.052CaO7.4113.5010.
37、409.37MgO4.786.015.475.18MnO0.2650.3910.3130.306BaO0.010.020.020.013K2O0.1000.1730.1100.123Na2O0.4870.6530.6130.540S0.0330.0370.0090.0350.086P0.0250.0170.0240.0170.023CO21.252.391.67H2O+0.490.520.49H2O-0.160.090.18TFe含量在置信限95时，样品的一般波动范围扁担山矿段为21.6330.45；经山寺矿段为21.9030.56。冷岗段为21.1231.92；小韩庄矿段为22.2432.4
38、2。在矿山开采过程中应采取矿石质量中和措施，强化矿山生产地质管理，随时掌握矿石质量变化情况，以保证矿石出矿品位的均衡。2.5岩石力学2.5.1设计依据本次岩石力学设计主要依据如下资料：河南省有色金属地质矿产局第四地质大队2004年4月编制的河南省舞阳铁矿经山寺（部分），尚庙、小韩庄矿床资源储量核查报告。2.5.2矿区工程地质条件经山寺矿区外在北西、南东向背孜出山区域背斜构造东段的核部基底高级变质岩系中。矿区内以东西向线性构造为主，构造线多弧形弯曲，向南凸出，总体褶曲为复背斜状，主要由“三背两向”褶曲构造组成，矿床被F30、F32、F33、F34、F36等六条主要断层截割为块段状，形成了矿体各自
39、不同赋存状态的自然分区。根据矿区内地层、岩石建造、岩性特征、成层条件、厚度大小、结构特点等原则，将矿区的岩石划分为如下工程地质岩组：1）条带状混合岩岩组浅内红色及灰黑色条带相间的混合岩化构造，主要分布在小韩庄矿段。2）角闪片麻岩组主要由芝麻点状更长角闪片麻岩组成，局部还将有辉石岩、角闪岩、角闪更长片麻岩、石英片麻岩以及混合岩化的薄层。本岩组构成矿体顶板主要岩层3）上大理岩岩组以厚层状碳酸盐岩为主，夹各种硅酸盐岩薄层。包括粗粒白云石大理岩、蛇纹石化大理岩、辉石岩、磁铁辉石岩等，常为矿组直接顶板，成层稳定。4）石英辉石磁铁矿岩组以磁铁矿矿体与各种斑花大理岩、含磁铁辉石岩的交互重叠分布为特征，还有角
40、闪片麻岩、辉石岩、角闪岩、白粒岩及石英片麻岩等。呈似层状，分布稳定。5）下大理岩岩组主要为各种斑花大理岩和辉石岩、磁铁辉石岩、角闪片麻岩等互层分布。为矿组直接底板，局部缺失。6）白粒岩混合岩岩组主要由条带状混合岩与白粒岩组成，成层巨厚。花岗质混合岩化构造，中粒花岗变晶结构。多构成矿体顶板上部围岩，局部出现在矿体下部。7）正长岩、石英纳长斑岩等岩脉岩组呈肉红色，粗粒花岗结构，块状构造。正长岩岩体构成冷岗及经山寺的自然边界，而岩墙多呈脉状穿插在矿层中。8）第四系沉积层由洪积及残坡积的黄土状土、粉质粘性土、砂、碎石及泥砾层等组成，分布于沟谷与平坦耕地中，厚1547m，一般厚2535m。2.5.3矿区
41、岩组物理力学性质经山寺矿区只在地质勘探阶段进行了部分岩石的物理力学性质试验，并且试验项目少。本次设计将地质报告所涉及的组成矿体顶底板岩组的物理力学性质参数试验结果综合于表2-3。本次设计采用工程岩体分级标准（GB50218-94）提供的岩体分级方法，对矿区的矿石及围岩进行了分级。经山寺矿区岩石物理力学参数表 表2-3岩性容重（KN/m3）抗压强度（Mpa）岩体级别垂直层理平行层理蛇纹石化磁铁角闪大理岩29.0165.3176.9II大理岩28.7103.1130.1II更长角闪片麻岩30.7158.8187.9II白粒岩27.6182.3141.9II辉石磁铁矿35.8197.7223.8I纳
42、长斑岩27.5151.5193.1II条带状石英磁铁矿30.6157.5161.0II蛇纹大理岩27.7200.7II从岩体级别可以看出，矿区内的岩石单轴抗压强度高，属于坚硬岩-较坚硬岩石，岩石坚固。矿区内岩体节理、裂隙不发育，结构致密，岩体完整程度好。在井巷开拓过程中矿体顶底板稳固性较好，井巷支护形式较简单。根据矿岩的岩体级别，矿岩的可崩性较差。矿区内近地表部分岩石有明显岩风化层存在，其间节理裂隙发育，岩石强度低，此部位形成的露天边坡稳定性差，易产生滑动，竖井开凿过程中易坍塌。2.5.4矿区岩石力学分析本次设计的经山寺矿区由经山寺、扁担山、尚庙、小韩庄及冷岗四个矿段组成，其中经山寺、扁担山和
43、尚庙采用露天进行开采，小韩庄及冷岗采用地下开采的方式。下面按开采方式对各矿段设计的岩石力学问题分别论述如下。1）经山寺和扁担山矿段露天开采部分经山寺矿段由经山北坡向斜和经山南坡背斜组成，矿体走向近东西，倾角1018。采用露天进行开采后，最终设计开采露天底标高0.00m，最终边坡高度在100m左右。构成边坡的岩组主要由白云石大理岩、磁铁大理岩、磁铁辉石岩、辉石大理岩、角闪岩等组成，并且边坡中下部多由辉石磁铁矿层直接构成边坡。受褶皱构造控制经山寺矿段构成南北帮边坡的岩组倾向与边坡倾向相反，只在南帮局部边坡的岩组与边坡倾向相同，构成东西端帮的岩组则呈截切层状结构，F31、F34断层离设计的最终边坡较
44、远，并且倾角较陡，构造结构面对边坡稳定影响不大。扁担山矿段主体为西陡东缓向北倾斜的单斜构造，矿体倾角一般5065。采用露天进行开采后。最终设计开采露天底标高-40.00m，最终边坡高度在140m左右。构成矿体上盘的岩组主要由白粒岩、石英片麻岩岩组和大理岩岩组组成，构成矿体下盘的岩组主要由白粒岩、条带状混合岩、角闪大理岩、辉石大理岩等组成，构成矿体东西端帮的岩组则呈截切层状结构，岩层缓倾。2）尚庙矿段露天开采部分矿体走向近南北，倾角61710。采用露天开采后，开采露天底标高55m，最终边坡高度在80m左右。构成边坡的岩石组成与扁担山矿段相同。根据各矿段的地质构造、岩性、岩体结构面类型、地下水特征、采场的几何形态，可能的破坏模式，将露天采场划分为上盘、下盘及两端帮四个扇形区，在各个扇形分区内分别选取了典型剖面进行了稳定性分析计算。通过计算分析表明，两矿段上盘的边坡由于边坡倾向与岩层倾向相反，边坡破坏模式以多台阶组合的楔型滑落为主，由于组成边坡的岩组节理裂隙不发育，岩体结构完整，经计算分析总体边坡基本稳定。经山寺矿段下盘边坡由于岩组倾角很缓
