露天花岗岩矿安全设施设计.docx
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露天花岗岩矿安全设施设计
编号：
LCRZ13-005
日照伟豪土石方工程有限公司
日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗矿
安全设施设计
山东联创建筑设计有限公司
山东·济南
资质证书编号：
A137001841
二〇一三年十一月
日照伟豪土石方工程有限公司
日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗矿
安全设施设计
总经理：
丁廷昌
生产副经理：
李云
总工程师：
孔庆杰
项目负责人：
冀奉之
编制单位：
山东联创建筑设计有限公司
提交日期：
二〇一三年十一月
前言
根据《关于进一步加强非煤矿山建设项目安全监管严格执行“三同时”有关规定的通知》（鲁安监发［2005］49号）、《关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》（安监总管一［2009］44号）等文件要求，日照伟豪土石方工程有限公司委托山东联创建筑设计有限公司对其露天开采编制安全设施设计，并签订了委托协议。
日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿，是日照伟豪土石方工程有限公司的新建矿山，矿石开采后加工成建筑用花岗岩石子，生产规模3.00万m3/a，开采方式：
露天开采，矿区面积：
0.0095km2。
设计开采的范围为《采矿许可证》划定范围内的矿体。
开采深度由+111.0m～+85.0m标高。
设计内容包括矿山开拓、采矿、排水、运输系统及安全卫生。
接受委托后，我公司立即组织有关专业人员进行现场勘查及收集相关资料，根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）、《小型露天采石场安全管理和监督规定》（国家安监总局令第39号）及其他标准、规范要求，编制完成了《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿安全设施设计》。
本着为企业安全管理提供帮助，为政府安全监管部门提供依据的宗旨，本次在设计过程中严格贯彻“一切为了安全，安全为了生产”的方针，遵守国家相关的法律、法规、规程、标准和政府相关规范性文件，参考了建设单位的相关资料和证照，借鉴了同行业的研究成果资料。
在现场调研和报告编写过程中，得到了当地安监部门大力支持和企业的热情帮助，在此表示感谢。
本报告不妥之处，敬请专家和领导批评指正。
山东联创建筑设计有限公司
2013年月11月
目 录
附件：
1、日照伟豪土石方工程有限公司日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿《采矿许可证》
2、日照伟豪土石方工程有限公司与我公司签订的设计委托书
附图：
1、矿区地质地形图
2、开拓工程布置图
3、开采终了平面图
4、采场A-B线剖面图
5、采矿方法图
6、项目平面布置图
1设计依据
1.1依据的批准文件和相关的合法证明
※日照伟豪土石方工程有限公司日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿采矿许可证；
※日照伟豪土石方工程有限公司与我公司签定的《设计委托书》；
1.2国家、地方政府和主管部门的有关安全规定
※《中华人民共和国安全生产法》（2002年11月1日施行）
※《中华人民共和国矿产资源法》（1996年8月29日修正）
※《中华人民共和国矿山安全法》（1993年5月1日施行）
※《中华人民共和国职业病防治法》（中华人民共和国主席令第52号）
※《中华人民共和国劳动合同法》（2008年1月1日起）
※《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（1996年10月30日劳动部发布）
※《安全生产许可证实施条例》（国务院394号令）
※《安全生产培训管理办法》（国家安监局令第20号）
※《作业场所职业健康监督管理暂行规定》（国家安监局令第23号）
※《关于印发<非煤矿山安全评价导则>的通知》（安监管技装字（2003）第93号）
※《小型露天采石场安全管理和监督规定》（国家安全生产监督管理总局令第39号，2011年7月1日施行）
※《国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》（安监总管一〔2009〕44号）
※《国家安全监管总局关于印发金属非金属矿山建设项目安全专篇编写提纲等文书格式的通知》（安监总管一〔2012〕45号）
※《关于开展重大危险源监督管理工作的指导意见》（国家安全生产监督管理局安监管协调字[2004]56号）
※《关于认真落实国家安全监管总局39号令切实做好小型露天采石场安全监管工作的通知》（鲁安监发[2012]31号）
※《山东省安全生产监督管理规定》（山东省人民政府令第141号）
※《山东省安全生产条例》（2006年6月1日施行）
※《工伤保险条例》（2011年1月1日施行）
※《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令493号）
※《国家安全监管总局关于修改〈生产经营单位安全培训规定〉等11件规章的决定》（国家安全生产监督管理总局第63号令）
※《劳动防护用品监督管理规定》（国家安监总局令第1号）
※《特种设备质量监督与安全监察规定》（2000年10月1日施行）
※《矿山企业粉尘浓度和尘肺病统计暂行办法》（1989年7月25日施行）
※《关于进一步加强和规范重大危险源监督管理工作的通知》（山东省安全生产监督管理局鲁安监发[2005]97号）
※《山东省工业建设项目安全设施监督管理办法》（山东省人民政府第213号令）
※《山东省生产经营单位安全生产主体责任规定》（山东省人民政府〔2013〕第260号令）
※《山东省劳动防护用品监督管理办法》鲁安监发［2010］37号
※《企业安全生产费用提取和使用管理办法》（财企〔2012〕16号）
※《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》国发〔2010〕23号
※《山东省人民政府关于贯彻落实国发〔2010〕23号文件进一步加强企业安全生产工作的意见》鲁政发〔2010〕77号
※国务院安委会办公室关于贯彻落实《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》精神进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见安委办〔2010〕17号
※《地质灾害防治条例》（2004年3月1日）
1.3设计依据的主要标准、规范、规程
※《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）
※《爆破安全规程》（GB6722-2003）
※《生产过程安全卫生要求总则》（GB/T12801-2008）
※《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083-1999）
※《矿山安全标志》（GB14161-2008）
※《消防安全标志》（GB13495-1992）
※《矿用产品安全标志标识》（AQ1043-2007）
※《机械安全防护装置固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求》（GB/T8196-2003）
※《噪声作业分级》（LD80-1995）
※《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986）
※《工业场所有害因素职业卫生接触极限》（GBZ2.1～2.2-2007）
※《呼吸防护用品的选择、使用与维护》（GB/T18664-2002）
※《个体防护装备选用规范》（GB/T11651-2008）
※《爆破作业人员安全技术考核标准》（GA53-1993）
※《安全帽》（GB2811-2007）
※《足部防护矿工安全靴》（AQ6105-2008）
※《矿山救护规程》（AQ1008-2007）
※《挖掘机驾驶员》（NY/T1777-2009）
※《矿用机械正铲式挖掘机安全要求》（GB25523-2010）
※《金属非金属露天矿山在用矿用自卸汽车安全检验规范》（AQ2027-2010）
※《金属非金属矿山安全标准化规范》（AQ2007-2006）
※《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（GB/T29639-2013）
※《生产过程危险和有害因素分类与代码》（GB/T13861-2009）
※《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
※《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
※《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）
※《工业企业总平面设计规范》（GB50187-2012）
※《矿山电力设计规范》（GB50070-2009）
※《矿用一般型电气设备》（GB/T12173-2008）
※《10kV及以下架空配电线路设计技术规程》（DL/T5220-2005）
※《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
※《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
※《户外严酷条件下的电气设施》（GB/T9089）
※《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）
※《特低电压（ELV）限值》（GB/T3805-2008）
※《山东省劳动防护用品配备标准》（DB37/1922—2011）
※《露天矿边坡勘察规范》（YBJ13-1989）
※《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）
※其它有关的国家及行业标准、规范
1.4其它设计依据
※《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿矿产资源开发利用方案》（山东省景闰矿山工程研究设计有限责任公司2012.12）；
※《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿地质简测报告》（日照市矿产资源开发服务中心2012.4）；
※《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿安全预评价报告》（莱芜安达安全评价有限公司2013.10）
※日照伟豪土石方工程有限公司提供的有关技术资料及我公司到现场收集的资料。
2工程概述
2.1建设基础概况
2.1.1地理位置及交通
矿区位于涛雒镇西林字头村西约5km处，北东距涛雒镇约10km，南东距岚山港23km，东距204国道约1.5km，行政区划属涛雒镇所辖。
交通便利矿区交通位置图见图2-1。
图2-1 交通位置图
2.1.2自然气候及经济状况
矿区属低山丘陵区，位于虎山山系南侧，地势北高南低。
区内气候属受海洋性气候影响的大陆性气候，四季分明，年平均气温12.5℃，最高气温35℃，最低气温－14.5℃。
年平均降水量985mm，降水主要集中在7、8、9三个月，年平均日照时间2540小时，无霜期215天，最大冻深32cm。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011），矿区地震动峰值加速度0.10g，矿区建、构筑物按《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）应划分为适度设防类（丁类），抗震设防烈度为Ⅶ度。
工作区属农业种植发达区，粮食作物主要有小麦、地瓜、玉米等，经济作物为花生、大豆、茶叶等。
工业不发达，以手工业、花岗岩石料开采、茶叶加工业为主，经济基础较薄弱。
区内电力充沛，劳动力资源充足，为矿山企业的建设发展提供了良好的基础环境。
在充分考虑环境保护的前提下，合理开发该处花岗岩资源，有利于当地的经济发展，提高当地居民的经济收入。
2.1.3企业状况
日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿，是日照伟豪土石方工程有限公司的新建矿山。
2012年4月委托日照市矿产资源开发服务中心编制了《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿地质检测报告》，2013年7月山东省景闰矿山工程研究设计有限责任公司编制了《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿矿产资源开发利用方案》。
2013年9月28日，日照市国土资源局日照国际海洋城分局颁发了采矿许可证。
该矿山为新建矿山，还没有进行基建和前期剥离工作。
根据日照市国土资源局日照国际海洋城分局采矿权挂牌的要求，矿区范围由4个坐标拐点连线圈定。
矿区拐点坐标见下表2-1（80西安坐标系）。
表2–1探矿权范围拐点坐标一览表（1980西安坐标系）
拐点编号
X
Y
备注
1
3897218.00
40437357.00
2
3897277.00
40437500.00
3
3897219.00
40437514.00
4
3897155.00
40437381.00
矿区面积：
9517m2；开采标高：
+111.0m～+85.0m
矿山设计开采规模为3.0万m³/a，上述范围内的矿体均属本次设计的开采范围。
2.1.4矿区周边情况
该矿山为新建矿山，位于西林字头村西约5km处一片山坡南麓。
矿区边界东南侧350m为日照市岚山虎山镇文鑫石料加工厂建筑用花岗岩矿，该矿开采已形成采坑，局部采坑边坡高度约20m，且在他的矿区北侧形成了破碎加工场地，距矿区边界约300m。
日照市岚山虎山镇文鑫石料加工厂内建有办公室、休息室，距新建矿山300m。
再往东1km为黄泥沟村。
矿区西侧是山坡农田，矿区的南侧为山坡，矿区的北侧为山坡，矿区东北1km为张家结庄村。
周边环境图见图2-2
矿区周边爆破警戒线内无高压线，无铁路等重要干线通过，无旅游、生态、人文、景观及文物保护区等。
图2-2周边位置环境图
2.1.5矿山地质概况
一、地层
（1）地层
矿区内地层不发育，主要为第四系山前组，分布于山前及坡麓地带，残坡积、冲坡积作用形成的松散堆积物。
岩性为灰黄色含砾砂质粘土、粘土质粉砂、含砾砂等。
（2）构造
矿区构造简单，主要表现为岩体内次生节理裂隙，岩石线理、面理较发育，面理总体产状135°∠56°。
（3）岩浆岩
矿区范围较小，区内仅出露岩浆岩，主要为晚元古代晋宁期荣成超单元御驾山单元片麻状中粒角闪二长花岗岩。
2.1.6矿体赋存特征
矿区内花岗岩石料矿矿体分布于涛雒镇西林子头。
矿体裸露地表，赋存于晚元古代荣成超单元御驾山单元片麻状中粒角闪二长花岗岩中。
平面上呈四边形，长约150m，宽约60m，最低开采标高+85.00m。
矿体产状稳定，出露较好，易于开采。
2.1.7矿床开采技术条件
（1）水文地质
矿区地处丘陵山区，地形起伏较大。
地表水主要为大气降水，中—大雨时可形成地表泾流，顺山坡汇集到山前小河，流入大海，一般很难形成地表洪流。
地下水主要为第四系空隙水和基岩裂隙水，受大气降水影响较大，雨季水位浅，在低洼处溢出地表，旱季水位下降。
浅部地下水主要沿节理裂隙运移，受大气降水补给，水质较好，矿化度低。
矿体位于侵蚀基准面以上，属不透水、不含水矿层，露天采矿可自然排水。
综上所述，矿区水文地质条件简单。
（2）工程地质
矿区内岩石坚硬，其力学性质较稳定，抗压、抗拉、抗剪性能强，具较强的化学稳定性，机械性能良好。
矿区内未发生过滑坡、塌坍、泥石流等地质灾害，工程地质条件良好。
（3）环境地质
矿区属低山丘陵区，附近村庄稀疏，为岭坡荒草地，故地表水、地下水均无污染。
矿区植被不发育，空气质量良好，区内无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。
矿山开采过程中产生的粉尘易污染空气，爆破对应力场有一定的影响，因此开采过程中应加强对环境的保护。
对因采矿产生的平台，应及时进行绿化，同时采取一定的护坡加固措施。
2.1.8设计范围
设计开采的范围为《采矿许可证》划定范围内的矿体。
开采深度由+111.0m～+85.0m标高。
设计内容包括矿山开拓、采矿、排水、运输系统及安全卫生等。
根据业主要求，本设计内容不包括生活福利设施。
2.1.9开采方式
矿区剥离量小，矿区工程地质条件及水文条件简单，交通便利，根据矿区矿体赋存条件和开采技术条件，采用自上而下水平分台阶山坡露天开采，台阶高度13m。
2.1.10矿山开拓
矿山开采为山坡式露天开采，开采矿体为浅部矿体，开采规模小，因此根据矿区矿体赋存条件和开采技术条件等因素，综合考虑后确定本矿山采用公路开拓运输方案。
公路开拓运输方案，与其它开拓运输方案相比有以下优点，①采装工作线短，可以提高矿山的开采能力。
②公路曲线半径小、坡度大、降段工程量小，施工方便，新水平准备快。
③运输车机动灵活，便于矿岩、夹石的分采分运，也便于质量搭配，提高回采率，降低贫化率。
④生产管理简单。
⑤生产成本相对较低。
2.1.11开采境界及可利用资源量
1、圈定露天开采境界的原则
1）依据《采矿许可证》划定的矿区范围及开采深度。
2）合理利用已探明的资源。
3）按有关规程的规定，参照日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿矿区地质资料及该矿区岩石物理力学性质等有关资料确定采掘要素。
4）经济合理的圈定可采矿体范围，减少覆盖剥离物。
5）开采境界内圈定的资源量应与地质部门提交的储量相适应，同时最大可能回收资源，提高回采率。
2、开采境界的圈定
在地形平面图上以圈定开采境界的原则、依法划定的矿区范围及地质工作所控制的矿体范围来确定开采范围；开采深度以不超出储量计算边界和满足底部最小平台宽度为原则，见露天开采境界圈定结果表2—2。
表2-2露天开采境界圈定结果
项目名称
单位
数值
境界地表尺寸：
长
m
150
宽
m
60
采场底部尺寸：
长
m
136
宽
m
50
最高境界标高
m
+111
最低开采标高
m
+85
采场最大垂直深度
m
26
采场最终边坡角
°
60
终了台阶坡面角
°
70
3、可利用资源量
根据《日照市涛雒镇西林子头矿区建筑石料用花岗岩矿地质简测报告》，矿区（333）矿石资源量12.2万m³，除去边坡损失矿量及采矿损失率，设计可利用资源量9.85万m³。
2.1.12设计规模及矿山服务年限
1、矿山工作制度
矿山开采采用连续周工作制，每年工作日280d，每天工作一班，每班工作8h。
每年非生产日为85d，主要为设备检修、安全检查、气候影响工作和主要节假日等。
设计矿山生产人员7人，其中矿山管理人员2人，汽车司机1人，挖掘机司机1人，凿岩机司机2人，其他1人。
碎石场人员5人，其中管理人员1人，破碎1人，筛选1人，铲车司机1人，其他1人。
2、矿山生产能力和服务年限
（1）矿山生产能力
依据采矿许可证划定的矿山生产规模等确定，矿山生产能力为3.0万m3/a，考虑到开采及运输损失，矿山实际生产能力为：
Q年＝3.0×（1+2%）＝3.06（万m3）
式中：
Q年—采场生产能力，万m³。
2%—为开采运输损失。
（2）服务年限
设计可利用资源量9.85万m3，按年实际生产能力3.06万m3，矿山开采生产服务年限约为3a。
2.1.13产品方案
花岗岩属中等硬度岩石，矿石加工工艺简单，仅为破碎——筛分过程，通过简单的破碎、筛分，便能生产合格的建筑用花岗岩矿工业产品。
根据花岗岩矿山矿产品市场行情，考虑矿山企业自身建设条件，本次设计产品方案选择矿山终端产品，即建筑用花岗岩石子。
2.1.14采矿工程
（1）开采顺序
设计矿山露天开采顺序采用自上而下分台阶开采，开采台阶高度13m。
（2）采掘要素
矿山开采台阶高度13m；工作台阶边坡角70°；最终边坡角60°，设计最小工作平台宽度30m。
（3）采矿工艺
采矿工艺顺序为：
剥离→凿岩→爆破→二次破碎→铲装→运输。
（4）首采面的选择：
根据矿区范围内地形地貌特征、矿体赋存特点、选定的开拓运输方式、由于矿区西部、南部、北部均为山坡有利于爆破安全等因素，选择矿区西部临空自由面矿体为首采地段。
设计采用纵向布置工作线、由西向东推进、缓帮作业的采剥工艺，开采顺序由上往下分台阶开采。
挖掘机装矿，汽车运输。
剥离工艺为：
挖掘机配液压碎石锤直接剥离地表覆盖物和风化层，汽车运输。
2.1.15设备的选择
设备选型的原则是按矿山的实际开采规模3.06万m3，矿石体重2.65t/m³，即8.11万t，按矿山采剥总量核实属小型矿山。
选择设备应适合多点开采、机动灵活的特点，确保采矿工作的正常运行。
1、凿岩
1）选型
台阶高度为H＝13m，钻孔角度α＝70°。
选取宣化采掘机械集团有限公司生产的KQ-100钻机。
见钻机参数表2－3。
表2－3钻机参数
钻孔直径mm
钻孔深度/m
钻孔角度/度
适应岩种
除尘方式
使用风压/mpa
耗风量m3/min
80－100
18
0～90
各种岩石
干、湿
0.5～0.7
7
配套压风机型号为VY-9/7a移动式压风机。
见风机参数表2－4。
表2－4风机参数
容积流量（m3/min）
排气压力/Mpa
压风机型号
功率kw
备注
9
0.8
VY-9/7a移动式
55
2）钻机数量确定
式中：
N－所需设备数量，台；
Q－实际矿山生产规模，3.06万m3；
p－钻机台年穿孔效率，取50×280＝14000m/a；
q－每米炮孔的爆破量，10.5m3/m；
e－废孔率，取10%。
经计算N＝0.23台，取1台。
（2）爆破
根据《国家安全监管总局关于在中小型露天采石场推广中深孔爆破开采技术的指导意见》（安监总管一〔2007〕85号）的精神，目前国内露天中小型矿山的爆破方法推广中深孔爆破方案，爆破工艺选用非电导爆管微差挤压爆破。
其优点是：
爆破效果较好，要求的自由面数较少，省时省工，安全系数高、爆破量大。
缺点是：
随意性不强，一次爆破要求的孔数较多。
1）起爆网络：
为防止个别飞石与减振，采用“同列同段孔外等间隔控制微差”起爆网路,见图4。
毫秒微差爆破能够增强破碎作用,减小岩石爆破块度,扩大爆破参数,降低炸药单耗。
能够使爆堆集中,提高装药效率,而且能够降低爆破产生的振动作用,防止对周围建筑物等设施的损害,能改变起爆方向,实现宽孔距小排距的布孔方式。
为了有效的控制爆破振动效应，采取导爆管非电起爆系统,可以使设计的起爆网路中每个炮眼对爆破振动成为单独的作用炮眼。
第一列装A段非电雷管,第二列装B段非电雷管,第三列装C段非电雷管,非电雷管的延迟时间C>B>A,孔外用同段非电雷管连接,称之为“同列同段孔外等间隔微差”起爆网路。
该起爆网路简单可靠,连接雷管少,便于操作,实用性强。
2）中深孔爆破主要参数：
布孔方式是多排孔矩形布孔；起爆方法是斜线起爆；
台阶高度H：
H＝13m；
钻孔角度α：
α＝70°；
孔径d：
d=90mm；
孔深L：
L=
＝13/0.94＋0.9＝14.7m （式中超深h=10×d=900mm）；
最小抵抗线W：
（1）根据W=kD计算，式中，k——系数，钻孔孔径小于200mm，取30—40。
D——钻孔直径，mm
则：
W=kD=30×90=2100mm=2.7m
（2）根据W=（0.6—0.8）H计算，式中，H——台阶高度，m
则：
W=（0.6—0.8）×13m=7.8—10.4m
（3）根据钻孔机距离台阶边缘的最小安全距离：
B≥2.5～3.0m
即W≥B=2.5m
根据上述计算，综合考虑到钻孔直径较小，矿山规模较小，要求爆破后的矿石块度较小等特点，综合确定最小抵抗线W为2.5m。
孔间距a：
a=mW＝1.4×2.5＝3.5m；
排距b：
b＝0.87a＝3.0m；
填塞长度L2：
L2＝ZW＝1×2.5＝2.5m（Z是填塞系数，斜孔取1）；
装药长度L1：
L1＝L－L2＝12.2m；
每米炮孔的爆破量：
10.5m3/m；
孔爆破量A：
A＝10.5×12.2=128.1m3/孔；
每米孔装药量Q1：
Q1＝（d/2）2×3.14×r＝5.72kg/m（装药密度r=0.9t/m3）；
单孔装药量Q=Q1×L1=5.72kg/m×12.2m=69.8kg
单位炸药消耗量q=Q/A=0.55kg/m3
钻机台班效率：
50m/班。
（以上数据，仅供参考，矿山爆破施工时应按专门的爆破设计实施）。
2）装药方法
装药前，必须检查炮孔深度是否符合设计要求，炮孔有无堵塞现象，是否有水。
若炮孔中有水应用压缩气体将水排净或装防水炸药。
3）爆破作业生产能力验证：
设计矿山生产爆破每周一
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