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二〇〇九年四月

施工方案设计

院长：

生产院长：

编写人：

xxx冶金设计院有限责任公司

二〇〇九年四月

附件：

xxx安全生产委员会办公室文件通安委办字【2009】15号《关于xxxxxx白灰厂采场等两处重大隐患的整改意见》

附图：

另见图册

1项目概述

1.1项目名称与性质

项目名称：

施工单位：

xxxxxx白灰厂

地址：

xxx二道江区鸭园镇西热村

企业性质：

民营企业

1.2矿区地理位置与交通

矿区位于xxxxx，东侧与土地管理局石灰石矿相邻，其东侧S点坐标为：

东经：

126°

05′45″

北纬：

41°

47′15″

矿区南侧与通浑公路相连，距二道江区约6km，距水洞火车站3km，交通方便。

1.3企业现状与矿区周边情况

1.3.1矿山开采现状

该矿山原采矿证划定的开采范围如下表：

矿区开采范围坐标表

拐点编号

拐点坐标

X

Y

1

4628249.00

42507789.00

2

4628244.00

42507639.00

3

4628124.00

42507643.00

4

4628095.00

42507954.00

5

4628144.00

42507938.00

矿山开采标高为410m以上，矿区面积0.033km2。

该采场边坡目前为一面坡，开采高度达100m（410m—上部山峰区域），工作面大致由南向北开推进年，边坡角度为60°

～85°

，矿区西侧上部区域存在着30m高陡崖，总出入沟口位于矿区境界南侧410m标高。

主要采矿设备均为柴油动力，该矿表土剥离作业由1m3液压挖掘机、15t型汽车和8t型自卸汽车完成；

爆破作业选用KQ-90型潜孔钻机1台打中深孔爆破，浅孔作业采用Y19型凿岩机2台和7655型1台打浅孔，二次破碎采用液压破碎锤进行机械破碎，潜孔钻机、凿岩设备由2台7m3电动移动式和2台1.5m3电动移动式空压机供气；

装运联合工作采用3台ZL-50型装载机、2台15t型自卸汽车完成，岩石经破碎加工后烧制成白灰，部分碎石外委销售。

矿山采用公路开拓，汽车运输，总出入沟位于采区南端。

1.3.2公辅设施

xxxxxx白灰厂办公辅助设施200m2位于采区范围内，距离工作面约40m，矿区境界内东南侧有已建成破碎加工站。

矿山现已形成供电系统，采场临时照明、采矿用电设备线路由破碎加工站引线T接（已经落成250KVA杆式变压器）。

矿山现已安装外线电话一部，内部通信采用手机通信。

矿山现有主要设备如下表：

序号

设备名称

单位

数量

设备型号

备注

潜孔钻机

台

KQ-90

原有

空压机

7m3电动移动式

1.5m3电动移动式

凿岩机

Y19

7655

装载机

ZL-50

液压破碎锤

6

汽车

15t型汽车

8T自卸车

1.3.3矿区周边情况

xxxxxx白灰厂采区范围内，距离工作面约40m有办公辅助设施；

境界内南侧有已建成破碎、灰窑加工站；

矿区境界外南侧40m有通—白公路通过，采场办公室东南侧210m处有高压电力线路（22万伏）、100m有采场电力线路（380伏）；

该矿区东侧有相邻采石场两家，一家毗邻，位于该矿区东侧，另一家位于该矿区外东北侧距离该矿区410米。

矿区周边无学校、文物古迹、旅游风景区等环境敏感目标。

2项目提出的理由

该矿山露天开采已40多年，现已形成一面坡式的开采状态，总采高达100m，开采坡面上未留设安全平台，并存在悬岩、浮石、高陡崖，形成了坡面角600--850的高陡边坡。

特别是西侧区域上部20余米范围存在平行于坡面的竖直裂隙，存在滑坡隐患，滑坡一旦发生，将直接危及下部灰窑区和破碎作业区内全体作业人员安全，大型滑坡事故还将危及南侧公路，上述情况形成了严重的安全事故隐患。

按照国家有关安全规程规定及当地相关政策要求，需进行边坡处理，排除安全事故隐患，以便满足灰窑区、破碎作业区全体作业人员作业安全要求和对通化～白山公路的安全要求。

采场边坡现状图片

3设计工程内容

本次设计工程为边坡工程处理工程，主要包括开拓公路、穿孔爆破、岩石倒排（搬运）、岩石铲装与运输，以及其它辅助工程。

4设计依据与基本原则

4.1设计依据

（1）xxx德源矿产勘查开发中心编制的《xxx二道江xxx白灰厂石灰石矿资源储量动态管理年报（2019年度）》（2019.1）；

（2）xxx德源矿产勘查开发中心编制的《xxx二道江xxx白灰厂石灰石矿资源储量动态管理年报（2019年度）》（2019.1）；

（4）《关于xxxxxx白灰厂采场等两处重大安全隐患的整改意见告》——通安委办字（2009）15号；

（5）矿方委托要求和提供的有关资料；

（6）现场勘查收集的资料。

4.2设计基本原则

（1）认真贯彻国家基本建设的方针、政策、落实国家对安全等有关政策法令，执行行业安全、卫生等各项专业法律法规；

（2）设计符合行业设计规范和有关安全规定要求，确保矿山灰窑区和破碎作业区内全体作业人员以及该矿区周边安全。

（3）确定合理的施工作业顺序，防止因施工作业顺序不合理而产生的安全隐患。

（4）作业设备和附属设施尽可能利用矿山原有设备和设施，不足的考虑新购置或租赁。

（5）尽可能降低爆破频度，以利于减少削坡爆破作业对矿区周边环境的影响。

（6）为确保削坡工程顺利完成，施工作业进度计划的编制应切合矿山实际而不沉长。

（7）落实该项目安全预评价报告中提出的安全对策措施。

5地质资源概况

5.1矿区地质概况

5.1.1地层

矿区所处大地构造位置：

位于浑江凹褶断束中段，其北为龙岗断块。

矿区范围内出露地层为震旦系万隆组（Z1W），呈南东—北西向展布，倾角15°

～20°

，主要岩性下部为钙质页岩及粉砂岩夹薄层灰岩，上部为厚层灰岩夹薄层灰岩。

矿区北部和西部分布有大面积的万隆组及八道江组地层，矿区南被第四系覆盖，矿区东毗邻土地管理局石灰矿，该矿区之东侧出露有0.2km2的细晶正长岩。

5.1.2岩浆岩

矿区及采场范围内未见岩浆活动，也未见较大构造存在，但垂直地层的裂隙比较发育，其中一组倾向南东者于掌子面上多见，并充填有方解石脉。

5.2矿床地质

5.2.1矿层特征

矿区内出露的万隆组厚层灰岩即为石灰石矿层，走向南东—北西，倾向南西，倾角15°

左右。

石灰石矿呈深灰色～灰黑色，微晶结构，致密块状构造，贝壳状断口，局部见纹层状构造，纹层间隔0.1cm～5cm不等，纹层宽0.1mm～0.5mm，与层理方向一致。

整个岩石坚硬，呈厚层状，单层厚>

1.0m，矿物成分主要为方解石，约占90%以上，粒度0.1mm～0.2mm，少量泥质和沙屑，成分较单一。

在采石场有一组垂直地层走向的裂隙，平行出现，产状倾向130°

，倾角80°

者多见，并见方解石脉穿插，脉宽0.5cm，局部5cm～10cm。

5.2.2岩石质量

石灰石矿呈致密块状，荒料率低，品位均匀，岩石化学成分CaO=51%，MgO=4.08%，SiO2=1.62%，Fe2O2=0.22%，Al2O3=0.35。

从白灰质量看含CaO84%以上。

岩石爆破之后解体块度80cm～40cm占50%，40cm～20cm占30%，<

20cm者占20%。

以上述诸因素看该石灰石矿属优质矿。

5.2.3岩石类型和品级

从岩石化学成分看，该岩石属碳酸岩类型，从用途看工业类型属白灰用石灰矿，即白灰用原料矿。

从化学分析结果看含CaO达51%，MgO达4.08%，也可以用作溶剂灰岩，所以该岩石属Ⅰ级品。

5.2.4矿体围岩与夹石

整个矿区所圈定的范围均处在震旦系万隆组地层中，而采场所出露的岩性均为厚层灰岩，就是说整个矿区或采场均是矿层，且矿层厚度大，品位稳定，不存在围岩和夹石层，只是在采场以外局部地段，在薄层与厚层灰岩之间夹有几公分的钙质页岩。

矿层之上覆盖有0.30m～0.50m的坡积层。

5.3矿床开采技术条件

5.3.1矿区水文地质

矿区及其石灰石矿层出露在当地水平基准面以上，高出浑江河床15m，矿区范围及其矿层内未见岩溶溶洞，未见构造破碎带等含水条件，因此水文地质条件简单。

5.3.2矿区工程地质

矿层走向近东西，倾向南，倾角缓，且地形较缓，岩石坚硬，开采技术条件良好，但要保持开采的安全边坡角符合国家有关安全规定。

综上所述，该矿床为开采技术条件较好的露天开采矿山，确定开采技术条件为简单类型。

6边坡处理工程施工设计方案

6.1工作制度

鉴于该矿区属于东北高寒雪大地区不宜实施冬季边坡上部穿孔作业的情况，确定矿山边坡处理工程施工作制度为年作业270天（3—11月份），每日2班，每班8小时。

6.2施工范围与作业对象

本次设计削坡工程范围是矿山原开采范围内的边坡区域，施工对象为高陡边坡岩体。

6.3工程区块的划分

根据《金属非金属矿山安全规程》之相关规定要求和当地政府相关文件精神的要求，结合该采场当前实际空间状态，将本次削坡工程划分为8个区块：

①块段、②块段、③块段、④块段、⑤块段、⑥块段、⑦块段、⑧块段。

①块段：

位于2号线以西495m以上的山头区域，长70m×

宽

15m×

高20m，体积2.100万m3。

②块段：

位于2号线以东480m以上的山头区域，长66m×

高20m，体积1.980万m3。

③块段：

位于2号线以西480m～495m标高范围，长70m×

高15m，体积1.575万m3。

④块段：

位于2号线以东465m～480m标高范围，长70m×

7m×

高15m，体积0.693万m3。

⑤块段：

位于2号线以西465m～480m标高范围，长70m×

高15m，体积0.735万m3。

⑥块段：

位于2号线以东450m～465m标高范围，长65m×

高15m，体积0.683万m3。

⑦块段：

位于2号线以西450m～465m标高范围，长62m×

高15m，体积0.651万m3。

⑧块段：

位于采场东端侧下部410m～430m标高范围，长35m

×

宽7.5m×

高20m，体积0.53万m3。

区块划分空间状态表

块段编号

平面范围

标高范围

①

2号线以西

495m以上

②

2号线以东

480m以上

③

480m～495m

④

465m～480m

⑤

⑥

450m～465m

⑦

⑧

采场东侧下部410m～430m

详见<

边坡处理工程区块划分图（2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7）>

。

6.4施工顺序

6.4.1工程区块间的施工顺序

本着“竖向上由上至下同层先东后西”分层处理的基本原则，确定工程区块间的施工顺序为：

②块段→①块段→③块段→④块段→⑤块段→⑥块段→⑦块段。

由于⑧块段上部已形成了430m平台，穿孔作业条件好，在2线以西各块段作业期间，由于水平距离较远安全上互不影响，可安排⑧块段同时施工或冬季施工。

6.4.2单块段的施工顺序

④块段、⑤块段、⑥块段、⑦块段体积均不大于0.8万m3，满足正常的一次两排孔爆破条件［每排20孔，分为10组，将前排2孔和后排2孔分为一组（一个段位）］，进行一次深孔爆破处理。

①块段、②块段、③块段工程量相对较大，均达到或大于1.6万m3，满足正常的两次两排孔爆破条件（分组同于④块段、⑤块段、⑥块段、⑦块段），进行两次深孔爆破处理，先一次爆破掉南半侧分条（2排孔），后一次爆破掉北半侧分条（2排孔）。

⑧块段，长35m×

高20m，块段体积0.53万m3，由于⑧块段爆破中心点距离灰窑仅33m，深孔爆破作业严重受灰窑制约，⑧块段限制的一次爆破单段药量仅32kg，设计分两层深孔爆破作业，分层高度10m，先进行上分层爆破（420m—430m），后进行下分层爆破（410m—420m），采用单排孔逐孔微差爆破，每次爆破1排孔（13个），每个分层爆破需要3次，两个分层需要6次爆破。

6.5施工方法

鉴于采场现已形成600～850的一面坡式高陡状态，特别是西侧区域上部20m高范围存在平行于坡面的竖直裂隙，存在较大型滑坡隐患的情况，采用深孔爆破法削坡，充分利用高位岩体自身势能和爆破抛掷动能作用实现岩石搬运，高位岩体爆破抛掷后根部滞留岩石采用挖掘机配以人工向边坡下部平台倒矿，边坡下部平台上的集矿堆采用挖掘机和装载机联合装车，自卸汽车运输。

施工流程如下：

穿爆作业→根部滞留岩石倒排作业→底部平台上铲装运输作业。

以上各工序仅能同时一个工序进行作业：

1、当穿爆作业时，根部滞留岩石倒排作业和底部平台上铲装运输作业必须停止；

2、当根部滞留岩石倒排作业时，穿爆作业和底部平台上铲装运

输作业必须停止；

3、当底部平台上铲装运输作业时，穿爆作业和底部平台上铲装运输作业必须停止；

上述施工流程的确定，目的在于防止边坡上下交叉作业带来安全上的相互影响，确保削坡作业安全。

6.6开拓公路

开拓公路包括：

场外公路、场内山坡公路、坑底公路和挖掘机专用移动线路，场内山坡公路仅用于挖掘机、装载机、作业人员及施工设备与材料达到480m、465m、450m、430m各标高。

挖掘机专用移动线路用于其由480m标高向495m标高移动。

坑底公路现已形成，用于岩石运输。

----场外公路

场外公路布置在采场外北侧山坡上，包括两段，前段是利用毗邻采石场东侧上山公路（回返线路，可上升到毗邻采石场空压机房附近）；

后段是空压机房附近线路为起点，顺山沟向西，然后再向南到采场495m标高的新修线路，前段线路长度600m，后段新修线路长度400m。

----场内山坡公路

场内山坡公路布置在采场东侧山坡上，为树枝形线路，前段是利用毗邻采石场东侧连接到本采石场东侧430m标高的路段，后段是接续前段线路分别到达场内480m、465m、450m、430m各标高的各分支线路，各分支线路总长360m。

场内山坡公路是仅用于挖掘机、装载机和作业人员行驶或行走的陡坡线路（非汽车运输线路），线路宽度不小于5m，最大纵坡度35%。

线路参数表

名称

场外公路

m

400

宽度

4.5

路面宽度

3.5

线路纵坡度

≤35%

场内山坡公路

360

三级公路（单车道沙石路）

含路肩

----挖掘机专用移动线路

①块段爆破后形成495m平台，为实现挖掘机倒排作业，在②块段爆破岩石完成倒排作业后，在②块段与①块段结合部位，由②块段侧向①块段侧修筑专用挖掘机移动线路（顺沟底先向北再折返向南，形成平面U字型线路），线路长度30m，宽度5m，线路纵坡度50%。

----坑底公路

坑底公路现已形成，由410m坑底平台连接到外部公路，内部向采场西侧直进到420m平台，其宽度5m，线路总坡度7--9%，满足本次设计需要。

6.7穿孔作业平台准备

潜孔钻穿孔作业前需要将孔位地表整理成平台，穿孔平台准备作业包括两种情况，一种是爆破后作业平台的平整，设计采用挖掘机或装载机液压破碎锤进行平整。

另一种是山坡地表（山峰区域）场地的平整，鉴于该工程周边环境的复杂性，为有效控制爆破飞石打击危害，设计采用的主要方法是机械（风镐）与人工联合平整法，对确实无法采用机械与人工联合平整法的方可采用浅孔爆破法。

----爆破后作业平台的平整

由于深孔爆破后初步形成了平台，采用挖掘机配液压破碎锤或装载机配液压破碎锤边震边钩，将根底岩体剔掉，配以人工进行清扫。

----山坡地表场地的平整（初始作业）

山坡地表场地的平整是削坡作业的关键环节，也是整个削坡作业过程中作业条件最差，安全事故易发阶段。

因此要求必须做好山坡地表场地的平整工作，首先应确认作业地点安全的前提下方可作业，人员应挂安全带，固定端应牢固，必要时应采用凿岩机穿孔打卦带地锚杆。

当遇有大雾、暴风、沙尘暴等恶劣天气停止作业。

由于山坡地表条件的限制，不要求形成多个钻孔的统一连续平台，多个钻孔平台之间可以形成阶梯状，要求单个炮孔穿凿作业平台平面尺寸不低于2.5m×

2.5m，作业平台上应平整干净无石块，以便能够安全稳定设置钻机。

一般情况下应尽可能采用机械（风镐）与人工联合平整，借助于岩体的节理裂隙面通过风镐震动将岩体剔掉，对易于人工搬撬的采用人工铁钎顺石缝撬动将岩体撬掉，两种情况配以人工进行清扫。

对确实难于采用机械（风镐）与人工联合平整法的情况采用浅孔

爆破法，炮孔直径42mm，炮孔深度5--6m，网度按1-1.2m×

1-1.2m,

装药深度3.8-4.8m,填塞深度1-1.2m，全部采用粘土质炮泥，单孔装药量2.7—3.4kg/孔,炸药单耗控制在0.44—0.47kg/m3，每次爆破后采用人工进行清扫。

6.8削坡作业

6.8.1施工单位与作业基本要素

该矿山穿爆作业主要是深孔爆破作业，矿山已具较丰富的深孔爆破实经验，有能力实施削坡深孔爆破作业，应遵循本次设计要求执行，具体操作时可根据实际情况进行适当修改爆破参数。

矿山也可委托具备爆破施工资质的单位进行。

根据该采场边坡岩体物理力学性质和节理裂隙赋存情况，参考该矿以往作业参数，确定削坡作业基本要素如下：

穿孔台阶高度10m、15m、20m

（以15m为主，局部存在10m和20m）

穿孔台阶坡面角70°

或900

（以70°

为主，山峰区域在穿孔作业平台尺

寸有限的局部条件下可采用900垂直孔）

穿孔平台宽度7～8m

6.8.2爆破方式的选择

鉴于该矿以往采用的深孔爆破方式（孔深20～30m，孔网参数3.5～4m×

3.5～4m），而且该矿山已具较丰富的实践经验，本次设计仍采用深孔爆破为主的爆破方式。

对确实难于采用风镐作业的钻机穿孔平台平整、岩石路基开挖工程以及初期无法采用深孔爆破的低矮岩体（5m高以下）采用浅孔爆破，矿山现有2台Y-19凿岩机全部利用。

6.8.3炸药和爆破材料的选择

该矿山所在地区民爆公司可供应的炸药品种较单一，炸药采用改性铵油炸药，起爆药采用2#岩石乳化炸药卷，地面传爆网路采用导爆管和1号发蓝壳瞬发导爆管雷管。

孔内起爆雷管：

该矿山所在地区民爆公司可供应主要有两种：

毫秒导爆管雷管（20段）和毫秒延期电雷管（5段）。

由于毫秒延期电雷管仅能提供前5个段位，一方面无法满足本次爆破设计要求，另一方面毫秒延期电雷管尾线长度仅为3—4.5m，若采用之，需在炮孔内加长雷管尾线的连接，尾线连接部位在装药过程中极容易被导断或短路，继而产生炮孔完全拒爆事故。

毫秒导爆管雷管能提供20个段位，完全满足本次设计要求，毫秒导爆管雷管的安全技术性能远超过毫秒延期电雷管，特别是毫秒导爆管雷管连接尾线（导爆管）的抗拉、抗砸、抗杂散电流以及抗水性能上，远高于前者，相比毫秒延期电雷管大大提高了爆破网路的可靠度，炮孔不易产生意外爆炸和拒爆事故，人员作业安全，此外毫秒导爆管雷管的连接尾线（导爆管）长度可根据用户要求提前10--15天订制，长尾线毫秒导爆管雷管的使用也大大简化了装药施工程序。

通过上述安全性分析，确定采用毫秒导爆管雷管作为孔内起爆雷管。

6.8.4爆破参数的确定与装药量计算

----单段爆破炸药量和一次爆破炸药总量的确定

由于削坡爆破作业周边环境复杂，特别是该矿区内⑥块段、⑧块段爆破中心点距离灰窑最近，⑦块段爆破中心点距离破碎站最近，以上情况是削坡爆破作业面临的最恶劣条件，严重制约单段爆破炸药量和一次爆破炸药总量，以上两个药量需要通过计算和分析进行确定。

（一）计算公式

A、爆破冲击波超压值限定一次爆破炸药总量的计算公式

Q=R3（△P/K）3/α

式中：

Q—一次爆破总炸药量，kg；

△P——空气冲击波超压值0.02×

105Pa（爆破规程规定的标准）；

R——装药中心点至保护对象的距离，m；

K、α——经验系数和衰减指数（台阶爆破条件）；

取K=1.48α=1.7

B、爆破震动速度限定一次爆破单段炸药量的计算公式

Q=（V/k）3/α.R3

V——被保护建筑物允震动安全速度（cm/s）

R——爆破中心点到受保护建筑物距离（m）

Q——计算单段最大装药量（Kg）

k、a——与爆破地形、地质条件有关的系数和衰减指数，

（岩石以中等坚硬为主）k取150，α取1.7

（二）设防依据与爆破