石矿开采初步设计方案样本Word文件下载.docx
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依据《中国地震烈度区划图》，矿区所在地地震烈度为Ⅵ级，区域稳定性很好，不属危险设防区。
1.3设计依据及内容
一、设计依据
1、《中国安全生产法》
2、《中国民用爆破物品管理条例》
3、《中国劳动法》
4、《中国矿山安全法》
5、《中国矿产资源法》
4、《爆破安全规程》
5、《金属非金属露天矿山安全规程》
6、《小型露天采石场安全生产暂行要求》
7、金属、非金属矿《采矿设计手册》
8、《宜昌固丰源透辉石矿业邓村透辉石矿开发利用方案》及认定文件
9、《宜昌固丰源透辉石矿业邓村透辉石矿安全预评价汇报》
10、设计委托书
二、设计内容
依据委托方要求，设计关键内容包含采矿工程（开拓方法、采矿方法、运输、排水）、安全、环境保护和消防方法。
三、设计标准
矿山开采设计方案努力争取适应小型矿山特点，尽可能利用原有设备、设施，采取合理、优异生产工艺，采、运设备立足于选择小型矿山常见低能耗设备。
同时做好安全生产、环境保护和消防方法计划设计。
努力争取投资少，见效快，为宜昌固丰源透辉石矿业邓村透辉石矿山取得良好经济效益和社会效益打下坚实基础。
2矿山地质
矿区在黄陵背斜西南部次一级背斜转折端，为黄陵花岗岩外接触带。
矿床赋存于崆岭群小鱼村组下部含透辉石大理岩夹石英岩地层中。
矿床规模较小，矿区范围内及其周围共圈定了八个矿体，分布于松树坪和刘家湾二个矿段内，为白云质灰岩受岩浆结触变质作用而成，是经典接触变质矿床。
矿体长126~500米，宽12~110米，沿倾向出露深80~160米。
此次地质勘查工作圈定矿区范围即为松树坪矿段Ⅰ号矿体。
矿区内结构较简单，未发觉大断裂结构，其外围结构较复杂，已发觉较大断裂结构三条。
矿区内及外围时有花岗岩呈不规则脉状贯入。
矿体直接裸露，连续分布，层位稳定。
2.1地层、结构和岩浆活动
一、地层
矿区地层由新至老扼要叙述以下：
1、第四系（Q）：
由冲积物和残坡积物组成，仅零星分布于西侧沟谷中，未形成完整地质体，附图中未圈定。
2、前震旦系崆岭群小渔村组（AnZs）：
由小渔村组角闪片岩段（AnZx2）和小渔村组大理岩段（AnZx1）组成，矿区内大面积分布。
小渔村组角闪片岩段（AnZx2）上部由角闪片岩组成，下部夹云母石英片岩、石英云母片岩，厚度很大，平均厚765.93米。
小渔村组大理岩段（AnZx1）：
上部云母石英片岩、石英岩，下部大理岩、含透辉石大理岩、黄绿色蛇纹石大理岩、巨晶透辉石岩，有时夹透闪石大理岩，该段赋存透辉石矿，厚9.4~156米。
3、前震旦系崆岭群古村坪组（AnZg）：
灰白色、白色石英岩、透辉石英岩和石英片岩，厚32.10米。
二、结构和岩浆活动
矿区内有三条断层，即F1、F6、F7，其中F1断层走向305度，倾向北东，倾角陡，断层性质为扭性断层；
F6断层走向为北东向，平推断层；
F7断层走向335度，上述三条断层中，F1断层延伸显著，反应北东盘下降。
断裂结构均分布在矿区外围，对采矿影响不大。
在矿区范围内，见有走向呈北西向花岗岩脉沿裂隙贯入，而且在Ⅰ号矿体中也见花岗岩脉穿插，说明在区域变质同时又含有接触变质条件，形成透辉石矿体。
依据地质剖面上Ⅰ号矿体空间分布和小渔村组角闪片岩段（AnZx2）分布部位，含有倒转结构特点。
2.2矿床地质
矿体赋存于小渔村组大理岩段（AnZx1）含透辉石大理岩层位中，其中松树坪矿段共圈出四个矿体，详见下表1：
矿体
编号
长度（m）
厚度
（m）
出露深度
含矿率
（%）
备注
Ⅰ
140
10.52~90.60
100
61.63~82.06
本矿区内
Ⅱ
120
13.22~17
80
53.84~80.83
本矿外围
Ⅲ
75
0.57
50
73.89
Ⅳ
60
5~10
19
72.30
表1松树坪矿段透辉石矿体统计表
该矿区内及其外围，Ⅰ号透辉石矿体规模比其它三个（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）矿体大，为地质勘查关键对象，划定矿区范围内仅为Ⅰ号矿体，为开采设计对象。
矿体产状比较稳定，矿体呈层状、似层状产出，和围岩－含透辉石大理岩产状一致，且和围岩一起呈同时褶皱，透辉石呈层状、似层状分布于大理岩当中。
和大理岩呈互层状产出，层位稳定，含矿率较高，据8条矿体含矿率统计，矿体含矿率为53.84~86.79%，其中以松树坪Ⅰ号矿体含矿率最富，含矿率为61.63~82.06%，刘家湾Ⅱ号矿体含矿率为65.5~86.80%。
透辉石矿石和围岩界线清楚，极易辩认，所以易于手选，经过简单手选即可富集，可达成Ⅰ级品矿石质量。
本矿山圈定松树坪Ⅰ号矿体长120米，宽35～48米，分布标高＋580～655米，矿体分布面积4550平方米。
矿体地表直接裸露，和围岩界线较清楚，呈长条状沿一向南倾斜山坡分布，矿体总体倾向南西，倾角40°
～53°
，平均约46°
透辉石呈层状、带状分布于大理岩当中，和大理岩呈互层状产出，层位稳定。
矿体中大理岩为夹石（层），透辉石为矿石，据已形成采场多年统计估算，透辉石矿石所占矿体平均百分比（即含矿率）约为65%。
据实测地质剖面统计，矿体厚度为12～21米，平均厚度约16米。
矿体埋深0～40米，大部基础裸露地表，中部被一长条状小花岗岩脉贯入侵蚀，面积约280平方米。
矿体东南角已开采形成一个面积约840平方米采场，现场观察测量矿体厚度14～17米，较稳定，平均厚度约16米。
矿体顶板为石英岩和硅化大理岩，岩石坚硬，裂隙不发育，石英岩呈致密状，可作为隔水层。
下盘大理岩裂隙不发育，比较稳固。
2.3矿石特征及质量
矿石为白色或灰绿色透辉岩，块状结构。
矿石呈板状、长柱状晶体，局部可见长柱状透辉石晶族集合体。
单晶通常长5~50cm，局部可见大于50cm巨晶，宽1~2cm不等，结晶良好，多呈自形~半自形晶体。
晶面节剪发育密集，垂直晶体长轴分布，使矿石易破碎呈小立方体单晶粒。
矿石有二种颜色，以白色长柱状矿石为主，灰绿色块状矿石次之，二者混杂一起，无显著界线，难以分离。
矿石不一样颜色和矿石化学成份和含水（结晶水）量相关，通常来说绿色矿石含铁量比白色矿石高，绿色矿石结晶水含量比白色矿石高五倍以上。
矿石矿物成份以透辉石为主，含量占90~94%；
方解石含量占3~6%，沿透辉石边缘和节理进行交代，分布不均，透闪石含量占1~3%，呈长柱状穿切交代透辉石。
局部为透闪石石棉，呈纤维状交代透辉石，另外尚含少许蛇纹石、磷灰石、滑石、锆石、磁铁矿、辉钼矿等矿物。
以上共生矿物均为陶瓷业上有益矿物。
透辉石矿中未见有害矿物（石榴石、白云石、云母等矿物）出现。
矿石化学成份比较稳定，SiO2含量51.6~54.6%，CaO含量23.02~26.60%，MgO18.43~20.04%，Fe2O30.65~2.16%；
Al2O3含量0.50~0.89%；
K2O含量0.05~0.06%；
Na2O含量0.21~0.25%；
MnO2含量0.06~0.56%；
TiO2含量0.002~0.048%；
Cu含量0.025~0.0028%；
烧失量0.22~1.42%。
以上化学成份除Fe2O3部分超出要求外（能够磁选除铁）。
其它成份均符合工业要求，尤其是关键参数烧失量，均低于要求要求，在制作釉面砖时能够增加透辉石配入量，大大提升矿石使用价值。
据原矿粉厂提供经全国测试中心检验用该矿生产加工透辉石质釉面砖工业试验结果以下：
1、吸水率：
17.56%；
2、弯曲强度：
16.72Mpa；
3、白度：
81.3；
4、色差：
色调一致，基础无色差；
5、耐急冷急热性：
合格；
6、外观质量：
检验50片全部合格。
以上检验项目全部达成部颁国家标准。
2.4水文地质及矿床开采技术条件
一、水文地质条件
矿体在当地浸蚀基准面以上，矿区所处地段是贫水区，地形为一单面坡，坡度为25～35度，平均约32度。
矿体顶板岩石为石英岩和硅化大理岩，岩石坚硬，裂隙不发育，石英岩岩性致密，可作为隔水层。
下盘岩石大理岩裂隙不发育，比较稳固。
组成矿体岩层裂隙、岩溶不发肓，属弱含水透水层。
矿区靠近山顶地表无水体，无迳流，即使在雨季，地表也难以形成迳流。
矿区地形呈一向南倾斜单面坡，坡度较大，自然排水条件好，采场不会积水，水文地质条件属极简单型。
二、工程地质条件
矿体呈长条状在矿区内连续分布，由层状透辉石及大理岩组成，层状产出，属坚固型岩石。
Ⅰ号矿体开采技术条件很好，适宜于露天开采，矿体出露于山脊，四面裸露，两边为小沟，自由面多，地表覆盖层极薄，首期露采可不须剥离，直接开采，是一个较理想露采矿山。
矿体顶板石英岩和硅化大理岩，岩石坚硬，裂隙不发育，下盘大理岩裂隙不发育，比较稳固。
未来采场边坡稳定性好，底基不会沉降或塌陷，工程地质条件为简单型。
三、环境地质条件
该矿区矿体直接裸露，覆盖层极薄，矿区范围内及外围无危岩、危石分布，亦无泥石流隐患存在。
透辉石及其夹石大理岩为物化性能均稳定岩石，未来开采不会因废弃物对环境造成污染。
应引发矿山重视是矿山邻近乡村公路，在开采过程中应采取方法确保公路通畅及过往车辆行人安全。
矿区周围100米内有几户民居，亦应进行搬迁，以确保安全。
3矿山开采
3.1矿山开采范围及采矿方法
3.1.1矿区境界
经国土资源部门同意，宜昌固丰源透辉石矿业邓村透辉石矿开采范围由4个拐点坐标圈定，矿区范围拐点坐标以下：
拐点
X
Y
1
3427934
37493408
2
3427863
37493475
3
3427761
4
3427811
37493318
面积0.014Km2，矿体分布标高为+580m～+655m。
3.1.2矿山建设规模及服务年限
依据《宜昌固丰源透辉石矿业邓村透辉石矿预查地质汇报》中提供本矿矿区范围内占用透辉石矿，矿山设计利用开采基础储量（122b）为18.16万吨，生产规模为3万t/a，开采回采率95%，采矿贫化率为0，则：
矿山服务年限
T=
式中：
T——矿山服务年限，年；
Q——矿山设计可利用基础储量，18.16万吨；
P1——矿山开采回采率，95%；
ρ——开采贫化率，0。
3.1.3矿山开拓
一、开拓方法
矿床开采方法适宜露天开采。
矿山基础储量（122b）为18.16万吨，年产量3万t/a，矿床规模和建设规模属于小型。
开采方法适宜选择“水平台阶法”，依据国家对露天矿山开采要求，露天开采必需根据由上至下开采次序分成水平台阶进行。
采取SJC90风动式潜孔钻机钻孔，起爆材料选择1～10#毫秒电雷管，起爆线采取1.6～2.1mm七股绝缘线，电源采取放炮器进行起爆，爆破炸药选择2#岩石硝铵。
用装载机装矿，运输设备为汽车。
依据矿山地形地质情况、开采技术条件、建设规模等，推荐矿山选择公路汽车运输开拓方案。
二、矿山建设
结合本矿透辉石矿床地形地貌及地质特征等原因及露天矿山深孔爆破开采特点，拟采取10～20m部署一大台阶开采方法。
将矿体分成若干水平分层从上至下逐层开采，最终在空间上形成阶梯，每个阶梯即是一个台阶。
本矿已经有村级公路通至矿山底部采场，但依据开采运输需要，先修好从东往西，从低到高盘旋而上矿山公路，各个台阶之间修好出入沟，以确保开采中运输通畅。
三、矿山工作制度及日产量
本透辉石矿为一小型矿山，且为露天开采，可采取间断工作制，天天工作8小时，设备检修安排在休息日。
因为露天作业，受天气影响，大雨及冰冻季节无法作业，所以每十二个月按200个工作日计算，则达产时日产量为：
Sd=Sn÷
d=30000÷
200=150（t）
Sd—日产量；
Sn—年生产能力；
d—每十二个月工作天数。
3.1.4开采方法
依据原劳感人事部、农牧渔业部、国家建材局、公安部四部局文件“劳人矿（1988）2号文”，相关印发《乡镇露天矿场安全生产要求》通知精神第六条“各类矿场必需根据由上而下开采次序，分成水平台阶正规开采。
各作业水平台阶应保持一定超前距离。
严禁从下部不分台阶掏采”要求。
一、开采技术参数确实定
本矿开采采取分段水平台阶开采方法，其开采技术参数以下：
分层台阶高：
本透辉石矿开采采取潜孔钻钻孔、电雷管爆破崩落法。
选择KQY90型潜孔钻凿岩设备掘坚硬岩石深度10～15米，分层台阶高度取10米左右。
分层台阶宽：
取9.6～20米，因为矿区海拔标高为+580m～+655m，最大相对高差75m。
所以设计本矿分两期开采，一期开采+610m～+655m，设置+610m采场工作面为一运输矿石平台，待一期开采至终了界面，再重新部署+580m～+610m开采台阶。
台阶宽度因地形条件及矿体倾角所限而宽窄不一样但要求基础保持水平。
台阶坡面角：
依据小型露天采石场边坡参数相关要求，开采台阶坡面角通常取66°
最终边坡开采要素：
透辉石矿最终开采底部标高为+580m，最终开采垂直深度为75m，最终底部周界北西——南东长76m，东西宽43m。
通常露天采场最终开采边坡角小于55°
本矿开采对象是较坚韧透辉岩，除Ⅰ~Ⅰ′剖面矿体上盘最终边坡角为48°
外，其它地段最终开采边坡角均为42°
~45°
，最终开采边坡台阶坡面角取66°
，台阶宽大多为5~6m，局部因矿体倾角限制，宽度达7~8m。
最终开采境界北西部边坡角为45°
，最终台阶高度取10米。
二、开采次序
拟开采矿体由层状似层状产出，可采矿体为松树坪Ⅰ号矿体，长120m，宽35~48m。
分布标高+580m~+655m，矿体总体倾向南西，倾角40°
~53°
，平均46°
矿体平均厚度约16m，分布面积4550m2。
依据矿体赋存特点及矿山地形条件，设计矿体开采按先剥离后开采作业工序，分台阶按从上至下次序推进。
依据矿体赋存情况和安全开采要求，最低开采标高确定为+580m，最高开采标高为+655m，相对高差最大为75m。
设计本矿分两期开采，一期开采+610m～+655m，设置+610m采场工作面为一运输矿石平台，待一期开采至终了界面，再重新部署+580m～+610m开采台阶。
露天开采次序，应按从上至下开采。
依据矿山周围交通现实状况，从路边+560m处接矿山公路，向北盘旋而上。
公路从矿山东部修至矿体北部+655m标高，作为上部开采第一个水平台阶，然后按自上而下次序形成开采台阶后开采。
开采部署剖面图为一期开采部署剖面图，Ⅰ-Ⅰ′线开采剖面矿体共部署4个开采水平台阶；
Ⅱ-Ⅱ′线开采剖面共部署4个开采水平台阶；
Ⅲ-Ⅲ′线开采剖面共部署3个开采水平台阶；
Ⅳ-Ⅳ′线开采剖面共部署1个开采水平台阶。
开采时要求从上往下，根据“台阶法”三要素要求逐步形成水平台阶，台阶高度取10m，开采台阶坡面角通常取66°
，台阶宽度因地形条件宽窄不一样，但要求同一个台阶基础保持水平，从而形成水平台阶部署。
开采最终境界剖面图为最终开采部署剖面图，Ⅰ-Ⅰ′线开采剖面矿体上盘部署3个开采水平台阶，下盘部署8个开采水平台阶；
Ⅱ-Ⅱ′线开采剖面共部署7个开采水平台阶；
Ⅲ-Ⅲ′线开采剖面共部署11个开采水平台阶；
Ⅳ-Ⅳ′线开采剖面共部署6个开采水平台阶。
，最终开采台阶坡面角66°
三、回采工艺
垂直方向上按从上往下、水平方向从后往前依次推进。
各水平台阶宽度应满足采装、运输设备安全运行要求。
四、作业工序
按先剥离后开采作业次序，首先剥离矿体上零碎植被等覆盖物，形成上部开采台阶。
依据透辉石矿坚韧特征，先凿岩再装药爆破，可直接用挖掘机装矿，汽车运输。
要求每次作业前必需先处理采场松动岩石，观察台阶边坡稳定性，确保安全后进行开采作业。
3.1.6开采境界确实定
一、圈定开采境界依据和标准
依据该矿矿区范围内可采透辉石矿体范围作为本矿露天开采境界圈定依据。
圈定标准是尽可能地将可采矿体全部采完，并达成安全、经济、工作量较小要求。
二、开采境界圈定和技术经济条件
开采标高：
+580米～+655米
最终边坡角：
42°
~48°
最终采场底部最小宽度：
7米
剥采比：
2.1：
3.1.7采矿工艺
矿区采矿工艺较为简单，关键工艺以凿岩机打眼，人工装药、放炮、人工装矿石、运输。
其工艺步骤为：
3.1.8开拓运输
依据矿体赋存条件、地形条件、生产规模和开采深度综合考虑，充足利用矿山开采现实状况条件，设计采取汽车运输开拓。
其优点是投资少、见效快、适应性强，并有很强灵活性。
矿山采取公路开拓运输开拓，汽车直接进入每个剥离台阶和开采水平，使得运输碴土方便，装运灵活。
3.2废石剥离
一、废石总量及剥采比
经估算，透辉石矿开采需剥离岩土方量约221005m3，透辉石矿开采体积为104800m3。
故本矿开采平均剥采比计算公式为：
np=
np——平均剥采比，m3/m3或t/t；
Vp——露天开采境界内总岩石量，m3或t；
Ap——露天开采境界内总矿石量，m3或t。
经计算：
np=
=
=2.1。
二、剥离作业
因矿体覆盖层较薄且松软，采取人工剥离，汽车运输。
剥离量必需超前于开采边缘4m以上。
三、排土场设计
本矿山设计开采范围，北部高，南部低。
地形为一单面坡，地形坡度为25°
～35°
开采深度75m。
剥离废石渣土要运往南西部低凹处合理堆置。
3.3采矿场排水
矿区地形呈一向南倾斜单面坡，坡度较大，自然排水条件好，采场不会积水。
在采场外围，从上至下挖掘泄洪沟，有利于在暴雨季节快速排出洪水。
4设备选型
该矿山年产透辉石3万吨/年，日产矿石150吨，普氏系数为f=5～6。
一、凿岩设备
本矿采取中深孔爆破，穿孔爆破用KQY90型气液联动潜孔钻机，其性能参数：
钻孔直径（mm）80-130；
钻孔深度（m）≥20；
一次推进长度（m）1；
使用气压（MPa）0.5-0.7；
耗气量（M3/min）7；
最大提升力（KN）15。
冲击器选择SJC90潜孔钻钻杆，其性能参数：
前端尺寸54×
6；
尾端连接尺寸48×
10；
可钻孔径：
90～100；
适用气压：
0.5～0.7MPa。
1、确定钻机生产能力及台数
（1）KQY90型潜孔钻机在凿岩时生产能力和所需台数
①台班生产能力：
式中Vb——钻机班生产能力，m/台班；
E——冲击功，J；
nz——冲击频率，Hz；
η——钻机班时间利用系数，40～80％；
D——钻孔直径，cm；
a——矿岩凿碎比功，J／cm3；
K——冲击能利用系数，0.6～0.8；
v——钻机钻进速度，cm/min；
Tb——钻机班工作时间，min；
π——圆周率，3.1416。
查阅设计手册，对式中各量取值，
E=150J，nz=15Hz，D＝10cm，a=120J／cm3，K=0.7，η=0.5
所以
=0.16cm/min
=23m/班
②所需设备台数
矿山需要钻孔设备数量，取决于矿上剥采总量、钻机效率及其工作制度，可按下式计算：
N=
式中N——所需设备数量，台；
Q——设计矿山规模，t/a；
p——钻机台年穿孔效率，m/a；
q——每米炮孔爆破量，t/m；
e——废孔率，%。
所以N=
=0.93（台）
取N=1台
经计算每班需要KQY90型潜孔钻机1台。
2、爆破参数确实定
该露天矿区内岩层厚度相对稳定，平均厚度为16米，采取倾斜深孔自由面爆破，钻孔倾角70°
（1）钻孔直径：
依据钻孔设备性能参数，取钻孔直径d=100mm。
（2）底盘抵御线
1.按安全条件确定
W≥H×
（ctga-ctga钻）+e
式中:
H——台阶高度，m
a——台阶坡面角，度
a钻——钻孔倾角，70°
e——前排孔距坡顶线距离，取3m
所以：
W透辉石≥10×
（ctg60°
-ctg70°
）+3
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