新建背弓石地段石灰岩矿开发利用方案大学毕业设计论文Word下载.docx
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东经：
106°
52′46″～106°
52′53″,北纬：
28°
06′00″～28°
06′08″。
矿山邻近乡村公路且有简易矿山公路，交通方便（详见交通位置图）。
2、企业性质
企业性质：
该矿山为新建矿山，现还未确定采矿权人，企业性质未定。
图1背弓石地段石灰矿交通位置图
3、矿区范围
根据桐梓县国土资源局批准设置的采矿权范围，该矿山矿区范围由5个拐点坐标圈定，详见表1-1：
表1-1拟设背弓石地段石灰矿矿区范围拐点坐标表
1980西安坐标系
序号
X
Y
1
3110352.65
36390014.81
2
3110308.62
36390080.86
3
3110235.93
36390074.92
4
3110108.73
36390008.52
5
3110118.52
36389890.75
面积：
0.0246km2,采矿标高：
1343～1274m
1.2矿山现状
矿山为新设采矿权的矿山，矿山西部有部分老采空区。
1.3编制依据
1、编制委托书
关于编制《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿（新建）开发利用方案》委托书。
2、地质资料及有关矿山基础资料
由中化地质矿山总局贵州地质勘查院2016年3月编制提交的《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿地质简测报告》及审查意见。
3、法律法规
（1）、国务院“矿产资源开采登记管理办法”；
（2）、国土资源部，国土资发［1999］98号“矿产资源开发利用方案编写内容要求”；
（3）、《中华人民共和国矿山安全法》（主席令第65号文，1993.5.1）；
（4）、《中华人民共和国安全生产法》（主席令第70号文，2014修订版）；
（5）、《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（劳动部令第4号，1996.10.11）；
（6）、《中华人民共和国矿产资源法》（主席令第37号文，1986.4.12）；
（7）、《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》（环发[2005]109号）。
4、规范及标准
（1）、《爆破安全规程》（GB6722--2014）；
（2）、《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006）；
（3）、《采矿手册》冶金工业出版社，1991；
（4）、《采矿设计手册》中国建筑工业出版社；
（5）、《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》（DZ/T0272-2015）；
（6）、国家安全生产监督管理总局令第39号《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》；
（7）、《非煤矿山企业安全生产十条规定》（国家安监总局第67号令）。
5、其它
本公司设计人员2016年5月1日在该矿山进行的实地勘察及所了解到的矿区范围内的工程地质、水文地质条件、居民区分布、电源、水源及交通现状等资料。
2矿产品需求现状和预测
2.1矿产品市场需求情况和预测及加工利用趋向
1、矿产品现状
随着桐梓县经济的发展，当地市场对建筑用砂石的需求量相对有所扩大。
石灰岩是砂石生产的重要原料，当地及周边房屋建筑及公路、桥梁、水库等基础设施的建设，对建筑用砂石有着良好的市场需求。
为满足建筑市场对建筑用砂石的需要，该矿山在矿区范围内开采石灰岩加工生产砂石产品，用于当地及周边基础设施。
因此该矿区未来开采生产的建筑用砂石有着较好的市场需求。
2、矿产品加工利用趋向
矿山采下的石灰岩矿石采用颚式破碎机及锤式破碎机等加工机械，破碎后加工成五眼砂、七眼砂及碎石直接销售给客户。
3、当地近远期需求量及主要销向预测
随着当地经济的发展，房屋建筑及公路等各种建设的需要，近期当地市场对砂石等建材原料的需求量相对有所扩大，砂石价格稳中有升。
该新建矿山生产砂石主要用于当地房屋建筑及公路、桥梁、水库等基础设施建设，随着桐梓县经济的发展，当地公路交通等各种基础设施逐步建设和完善的需要。
未来市场对建筑建材的需求量越来越大，建筑用砂石价格也将逐步上升，该矿山生产砂石可通过方便的交通销往当地村镇及附近的区域。
近、远期市场前景皆较好。
2.2价格分析
1、矿产品价格现状
根据桐梓县各地矿山建筑用砂石实际销售价格，该区每立方米细砂、中砂销售价在60元左右（出厂价）；
粗砂每立方米销售价在45元左右；
碎石每立方米销售价在35元左右。
但各地砂石销售价格也略有差异，总体市场价格表现较稳定。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势
根据当地灰岩砂石实际生产经营情况，各类建筑用砂石原料销售价格在40元～65元每立方米之间（平均在55元每立方米左右），各地砂石销售价格略有差异。
但随着当地经济的发展，地方工业、城市建设及民用建筑等各类基础设施工程的增加，近期当地市场对砂石等建材原料的需求量相对有所扩大，砂石价格也呈稳中有升趋势。
该矿山生产砂石主要用于当地房屋建筑及公路、桥梁、水库等，是当地各类基础设施建设必需建筑材料。
随着桐梓县经济的快速发展，当地公路、桥梁等各种基础设施逐步建设和完善，未来市场对建筑建材的需求量将越来越大；
建筑用砂石价格也将逐步上升，该矿山生产砂石可通过方便的交通销往当地村镇及附近的区域，远期市场前景较好。
3矿产资源概况
3.1矿区总体概况
1、矿区总体规划情况
为统一开发、合理利用当地矿产资源，根据当地整合方案，桐梓县登记砂石土矿山共65家，至2015年底，已经有63家签定整合协议，整合后将减少为42家。
其中有2家还处在协商阶段，本矿山属于桐梓县规划内的新设矿权矿山，矿界与周围矿山无重叠。
2、矿区矿产资源概况
根据中化地质矿山总局贵州地质勘查院2016年3月编制提交的《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿地质简测报告》，截止2016年2月31日止，桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿矿山范围内1343～+1274m标高段石灰岩矿资源量（333）266.15万t。
其中推断的内蕴经济资源量（333）257.83万t；
采空区消耗资源量8.32万t。
1、矿床地质特征及构造特征
（1）地层
1）第四系（Q）
主要分布在矿山内的岩溶低洼地带。
为黄色粘土，夹碎石团块，厚度约为0～5m。
2）二叠系中统栖霞组（P2q）
主要岩性灰色、深灰色中厚层粗晶灰岩、燧石结核灰岩，方解石脉发育，局部夹少量白云质灰岩。
（2）构造
矿山范围内构造简单，总体呈向北西倾斜的单斜构造，地层倾向为279°
，倾角33°
。
调查范围内未见断裂构造，在近地表仅见小规模的节理裂隙。
（3）矿体特征及规模
矿山内矿石为沉积矿产，赋存于二叠系中统栖霞组灰岩中；
矿体仅一个；
总体构造简单，为缓倾斜矿体；
分布于矿山范围内。
该区为海相沉积，其岩性、岩相稳定，结构简单，呈层状产出。
分析试验结果为：
CaO含量为48.28～50.85％,平均为49.56％；
MgO含量为0.81～4.58％,平均为0.66％；
SiO2含量2.68％。
灰岩矿达到建筑材料使用要求，可作为碎石块、石粉出售。
（4）矿石特征
矿石以灰色、深灰色中厚层状灰岩为主，矿石矿物主要为方解石，其次为石英、白云石及少量铁质等矿物；
风化程度为弱风化，岩石新鲜、坚硬、性脆、机械强度高，饱和单轴抗压强度一般大于40Mpa，近地表部分，岩溶发育。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件
（1）工程地质条件
矿山内第四系粘土夹燧石结构松散，力学性质差，栖霞组灰岩质地坚硬，抗风化能力强，力学性质好，岩层结构稳定，边坡稳定性较好。
但是该区节理裂隙发育，在降雨、风化及人为工程活动影响下，易形成滑坡、崩塌等地质灾害，在矿山生产开采过程中，要加强戒备。
（2）水文地质条件
桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰岩矿山在区域水文地质单元中处于补给区位置，地表水主要靠大气降水补给，最高海拔为1343m,最低海拨标高矿山南面边界，标高为1274m,地势相对较低，有利于地表水排泄。
二叠系中统栖霞组灰岩虽为含水层。
但由于矿山范围接受地表水补给的面积小，且该灰岩矿山地势有利于地表水的排泄而不利于地下水的形成，经实地调查，该矿山范围内无泉水出露。
矿体出露在最低侵蚀基准面上，自然坡度较大，滞水性较差，具有特殊的地理位置和优良的排水条件。
根据《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》（DZ/T0213——2002），将矿山水文地质条件划分为简单类型。
（3）环境地质条件
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）及《贵州省地震烈度新区规划的通知》（黔城设通发[1992]230号），该区地震烈度小于Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g。
矿山地处荒山，岩石裸露、植被覆盖少，主要为灌木丛，但开采面积小，不会造成大面积植被破坏，采掘的主要对象为灰岩，采用人工爆破露采，对地下水污染较小，虽然爆破时有一定的粉尘，对地表水体有一定污染，但远离城镇，又有自然山峰作屏障，污染较小。
经本次实地调查，尚末发现崩塌、滑坡等地质灾害现象。
今后开采时需要按一定的坡度进行分段规划开采，采场闭坑停采时需将采掘形成的边坡放缓，以避免崩塌、滑坡等不良地质现象的产生。
（4）开采技术条件小结
矿山灰岩矿层赋存于二叠系中统栖霞组地层中。
矿山水文地质条件简单，参照《矿山水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）的相关要求,本矿山水文地质勘探类型为第二类型。
矿山工程地质条件、环境地质条件简单。
3、设计利用矿产资源储量
4、对地质勘查报告的评述
方案编制依据的地质资料为《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿灰岩矿地质简测报告》，由具有勘查资质的中化地质矿山总局贵州地质勘查院2016年3月编制，该报告已由桐梓县国土资源主管部门备案。
报告初步查明地层岩性及地质构造，初步查明石灰岩矿层的产出分布及矿石基本特征；
大致了解水、工、环地质条件，并按相关规定估算资源量。
该矿山采矿体层位稳定，构造不发育，水文地质简单、工程地质条件简单、环境地质条件简单。
根据报告提供的矿山资源量，保有资源量（333）257.83万t，《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿地质简测报告》基本满足本开发利用方案编制的需要。
4主要建设方案的确定
4.1开采方案
1、建设规模及产品方案
（1）建设规模
根据中化地质矿山总局贵州地质勘查院2016年3月编制提交的《桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿地质简测报告》及专家评审意见；
截止2016年2月31日，桐梓县娄山关镇峰岩村水沟组背弓石地段石灰矿矿山范围内1343～+1274m标高段石灰岩矿资源量（333）266.15万t。
根据当前建筑石料用灰岩市场需求、现有资源量、矿山服务年限等情况，矿山生产规模按20.0万t/a设计。
（2）产品方案
矿山产品方案为：
开采建筑石料用石灰岩，主要加工生产建筑所用石料、五眼砂、七眼砂或碎石和块石。
2、开采资源储量的确定
（1）设计利用资源量
矿山保有资源量257.83万t。
根据矿山实际地形，通过作剖面图可知，矿山开采完毕后，将在矿区四周形成最终边坡，通过CAD软件读取最终边坡截面积乘以边坡长度，得出最矿山开采完毕后，需留设的最终边坡压占矿量共计为13.68万t。
即矿山设计利用资源量应为:
257.83-13.68=244.15万t。
（2）可采储量
可采储量=矿山设计利用资源储量-采矿损失量
采矿损失量含边角损失和开采装运损失，根据估算，矿山采矿损失量约为12.41万t。
则可采储量为244.15-12.41=231.74万t。
（3）开采回采率：
回采率=（可采储量÷
设计利用资源储量）×
100%
=（231.74÷
244.15）×
100%≈95%。
（4）矿山服务年限
矿山生产规模为20.0万t/a。
矿山可采储量231.74万t，服务年限为：
T＝Qk÷
A
式中：
Qk—可采资源储量，万t；
A——矿山设计规模，万t/a；
＝231.74÷
20
≈11.6（a）
矿山按20.0万t/a的生产能力开采，服务年限约为11.6a，符合要求。
3、矿床的开采方式
由于矿体大部分直接出露地表，且覆盖层薄，其剥采比经概略估算为0.01:
1，适用于露天开采，设计采用露天开采方式。
4、开拓运输方案及工业场地选择
（1）开拓方案比较
影响开拓方法选择的因素主要有自然地质条件、生产技术条件、经济条件因素等。
根据矿区自然地形、开采高度等实际情况，该矿山可采用的开拓方式有溜槽开拓方式和公路开拓方式两种。
方案一：
溜槽开拓方式
矿区设置一个采区开采，溜槽沿山体布置，首采工作面布置于矿区东部山头。
溜槽顶部在矿区东部山顶处首期开采平台。
底部延伸至矿区储矿场地，溜槽与各开采分段相连，上部设挡车梁，下部设挡石墙。
挡石墙规格为长44m，高3m,上部厚2m，下部厚5m。
溜槽宽3～5m，深2m，挡石墙距溜槽底部10m。
溜槽下部公路宽度4～6m，最大纵坡度不超过9%，最小曲率半径不低于15m。
从工业场地穿过矿区布置上山简易公路到达采区，宽度3～4m，用于人员上下及矿山设备运输。
各分段采下的矿石用挖掘机倒推至溜槽边卸入溜槽自溜而下。
溜槽下部再用装载机装入汽车运输至破碎场地，最后矿石经破碎后装车向外运输。
方案二：
公路开拓方式
矿区设计公路由工业场地沿山体以S形绕行至矿区东部山顶处首期开采平台，公路宽度不小于5m，最大纵坡度不超过9%，最小曲率半径不低于15m。
矿山采下矿石经装车，由汽车运至工业场地破碎加工场破碎，矿石破碎后经挖掘机或装载机装入汽车向外运输。
表4-1开拓方案比较表
方案
方案一
方案二
开拓方式
溜槽开拓方案
公路开拓方案
优点
运输线路较短，运输设备投入较低。
矿区地形布置公路较容易，且易维护。
缺点
矿区地形坡度较陡且高差大，布置溜槽难度大，且安全性差，溜槽不易维护等。
运输线路长，运输设备投入较大。
方案比较
经比较，结合矿山实际地形情况，方案二更适合该矿露采条件。
方案选择
（2）开拓运输方案
矿山开采深度为+1343m～+1274m，开采深度69m。
根据本矿山地形条件，本矿山选择方案二，采用公路开拓运输方案。
为保证安全开采，按国家安监总局39号令等要求，本矿山设计采用露天自上而下分期台阶式开采（首期开采范围为+1343m～+1304m之间范围，开采高度39m，后期开采+1304m～+1274m之间范围，开采深度30m）。
因本矿的矿岩稳固性较好，设计开采台阶高度为10m。
矿区设置一个采区投产，本着“先采资源较好矿体”的原则，首采面布置于矿区北部山头+1334m处，先将矿区北面山体资源开采完毕后，再开采矿区南面山体资源。
投产时开拓公路自矿区工业场地沿地形绕至投产时期首采面+1334m标高，公路成弧型与等高线小角度斜交，连接各装运平台，随着开采标高的下降，上部开拓公路逐步消失，运输线路逐渐变短。
各分层采下的矿石采用装载机装矿、载重汽车运输至破碎加工场地进行破碎。
矿区公路宽度为4～5m。
最大纵坡度不超过9%，回头最小曲率半径不低于15m。
矿山采用自上而下分期台阶式开采，打眼放炮落矿。
对采场表面层经清理、整治及清除危岩等工序后，沿山坡地形等高线，从上至下开采，各水平工作面推进方向由上盘向下盘推进。
本矿山设计采用自上而下分期台阶式开采，每个台阶的宽度始终保持不小于4m。
在矿区地势平缓的地方布置上山简易公路，用于挖掘机、汽车等开采及运输设备上下。
采场运输：
采场采用挖掘机装矿，汽车运输。
挖掘机将矿石装至汽车由采场运输至工业场地破碎加工场，破碎后由装载机装车外运出售。
外部运输：
矿山可修筑进场公路与己有乡村公路相通，交通方便。
破碎后的矿石在场内经采用装载机装车向外运输销售。
（3）工业场地选择
根据地形条件及设计生产规模，本矿山设计1个工业场地，布置在矿区外西侧地势平缓地带。
工业场地内设有配电室、值班室、破碎打砂场、堆矿场、临时排土场等。
5、生产能力验算
（1）年剥采总量为：
Aa=A（1+n）
=20（1+0.01）
=20.2（万t）
Aa——年矿岩总生产能力（万t）；
A——年矿石生产能力（万t）；
n——剥采比。
（2）生产能力验算
按年工作日300天计算，生产不均衡系数取1.1，则每天产量为：
200000/300×
1.1=733t。
按可布置的挖掘工作面数目确定可能达到的生产能力
A=NnQq
A=1×
1×
700×
300=21（万t/a）
式中:
A——露天矿矿石年产量（万t/a）；
N——一个采矿阶段可布置的采矿点数目；
n——工作班次；
Q——采矿点生产能力（t/班）；
q——有效年工作日。
每天需打炮孔量:
单孔崩矿量按85.86m3（换算为223.24t）计，按每天产量733t计，经计算n≈3.3个，每天需打4个炮孔。
经测算，可以满足年采剥总量20.0万t/a的要求。
4.2防治水方案
1、矿山排水方案
矿山为露天开采，最终开采标高+1274m位于当地最低侵蚀基准面之上，采场内无地下水涌出，采场积水主要来自大气降水，受季节气候影响较大，采坑（场）排水可利用采区底部的自然坡度（3‰）自流排泄。
2、防治水措施
（1）矿山采场排水
在露天采场顶部周围修筑截排水沟，防止地表水直接进入露天采场。
（2）工业场地排水
在工业场地内修筑截排水沟，并形成畅通的系统，确保工业场地不积水即可。
5矿床开采
5.1露天开采境界的确定
采用境界剥采比不大于境界剥采比的原则，充分利用矿产资源，发挥露天开采的优越性确保矿床开采费用最小。
用地质横剖面作图法并结合采场实际开采情况，粗略估算本采场采剥比约为0.01：
1（即每采出1m³
的矿石约需剥离0.01m³
的岩土）。
露天开采以矿区划定的范围，上部境界以矿界范围内所采矿体的最大开采边界为限，下部境界以台阶边坡角70°
，考虑安全平台及清扫平台的宽度，作最终边坡线和许可最低开采标高平面相交，求作下部境界，本采场开采完毕后,仅在矿区西侧及东侧边界留下少量边坡,最终边坡角不大于52°
，最终境界底部宽度最小处不低于30m。
5.2确定露天采场最终边坡要素
1、最终边坡要素
（1）设计开采标高
矿山设计最高开采标高为+1343m，最低开采标高为+1274m。
（2）台阶高度和台阶坡面角的确定
台阶高度和台阶坡面角根据岩石的性质、岩层倾角、台阶高度以及爆破方法等因素，台阶高度设计为10m，台阶坡面角为70°
（3）凿岩平台宽度：
最小凿岩平台宽度不得低于4m；
（4）最小装运平台宽度的确定
本矿采用机械装矿，装运平台在正常生产时，允许的最小的平台宽度可根据下式确定：
工作面采用折返调车单点装车，最小装运平台宽度：
Wmin＝R＋d/2＋L＋e
＝8＋2.3/2＋5＋2
＝16.15（m）
Wmin——最小装运平台宽度（m）；
R——汽车最小转弯半径，取8.0m；
d——车体宽度，最2.3m；
L——车辆长度，取5.0m；
e——汽车距装运平台坡底线的安全距离，取2.0m。
经计算，最小装运平台宽度Wmin取17.0m。
（5）安全平台和清扫平台
最小安全平台宽度由岩石的性质、岩层倾角、台阶高度以及采矿方法、装车方式等因素综合确定，结合本岩体稳定性，安全平台宽度不小于4m（安全平台分别位于+1294m、+1304m、+1324m、+1334m）。
为防止开采下部矿石时上部落石伤人，应派相关人员定期对上部落石进行清扫，因此上部需设置清扫平台，人工清扫平台每2个台阶设一个，其宽度不小于6m。
根据实际情况，在+1284m、+1314m标高设置清扫平台。
2、最终边坡角的确定
本设计的露天开采上部境界以矿界范围内所采矿体的最大开采边界为限，下部境界以台阶坡面角70°
作台阶边坡线并根据最小安全平台宽度、清扫平台宽度要求确定最终边坡角。
最终边坡角应该根据边坡的岩石性质、地质构造和水文地质条件，并考虑安全稳定因素及布置运输系统的要求来确定。
在保证生产需要和安全的前提下，最终边坡角尽可能大些；
该矿矿体均出露于地表之上，根据作图求得本矿最终边坡角最大为52°
5.3采矿方法
1、开采顺序
矿山开采方式主要为中深孔爆破开采，在清除表层盖山后，按10m台阶自上而下台阶式进行中深孔松动爆破开采。
2、开采工艺
矿山按10m台阶自上而下进行中深孔松动爆破开采。
工艺流程如下：
A、作业面安全检查；
B、打眼、装药；
C、爆破前安全警戒线；
D、一次爆破或分段爆破；
E、采场运输至破碎场地加工；
F、开采过程中剥离的少量废石可用于平整场地、修补矿山运输公路。
少量废土单独堆放，对排土进行定期清理，便于开采后复垦，绿化环境。
3、爆破方案
以下计算只供参考，生产过程中应根据实际情况进行调整，建议业主委托有资质的单位进行爆破设计。
本设计采用中深孔爆破，考虑到实际生产过程中便于操作，经济实用的原则，拟选用KQZ-90型中深孔凿岩机。
其穿孔台班效率可以达到40.0m，所需钻机数量为：
＝（200000÷
2.6）/（12000×
2.84（1-0.1））≈2.5（台）
N——所需设备数量，台；
Q——矿山规模，m³
/a（矿石比重为2.6，生产规模为20.0万t/a，换算为m³
/a）；
q——凿岩机台年穿孔效率，按年穿孔300d计，即12000.0m；
p——每米炮孔爆破量，m³
/m；
（其数据参照下面的爆破计算）；
e——废孔率，%。
本矿配备拟选用KQZ-90型中深孔凿岩机3台能够满足生产需求。
（1）钻孔深度（L）
指炮孔底至工作面的垂直距离，合理的炮孔深度，应根据工艺要求及矿体围岩性质，厚度及赋存状态有关。
炮孔深度根据台阶高度、台阶坡面角确定：
＝（10+1.8）/sin70°
＝12.2（m）
H——分台阶高度：
取台阶高值10.0m；
α——台阶坡面角，取70°
；
h——钻孔超深，取h＝1.8m。
（2）炮眼直径（D）
D由
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