英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿开采设计方案设计正.docx
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英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿开采设计方案设计正
`目录
附件：
1、设计委托书
2、采矿许可证（副本复印件）
附图：
1、总平面布置图及开采终了图
2、开采终了剖面图
3、采矿方法图
4、工艺流程图
5、供电系统图
第一章总论
1.1概述
1.1.1项目名称
项目名称：
新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿
1.1.2建设规模
1）根据采矿证规定及业主委托要求，设计生产开采规模为：
粘土开采2万m3/a。
（合1000万块砖/a）
2）产品设计：
240×115×90（mm）建筑用红砖，成品主要销往英吉沙县及周边民用建筑领域。
1.2项目编制依据与原则
1.2.1设计依据
1）设计委托书；
2）采矿许可证；
3）《新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿矿产资源开发利用方案》（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所2008.5）
4）《新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿地质简测报告》，新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所2008.5）；
5）《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006）；
6）《采矿手册》（冶金出版社出版）；
7）《新编矿山采矿设计手册》（中国矿业大学出版社）
8）《简明工程机械施工手册》（人民交通出版社）；
9）《非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》（国家安监局18号令）；
10）《采矿设计手册》（中国建筑工业出版社）；
11）《矿山电力设计规范》（GB50070-94）；
12）委托单位提供的相关材料及对项目建设的要求；
13）设计人员现场踏勘所收集的资料。
1.2.2设计的基本原则与指导思想
1）合理开发利用矿产资源以提高企业经济效益为目的；
2）依照矿区赋存条件，编制“经济上合理、技术上可靠、安全上有保障、环保可控制”的设计方案；
3）充分利用砖厂现有生产、生活福利设施及设备。
4）采用切实可行的开采方法及生产工艺，确保安全生产。
1.2.3设计阶段
开采设计方案。
1.3项目概况及建设条件
1.3.1矿区位置与交通
新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿位于英吉沙县城东南约3千米处，并有乡村公路与315国道相通，交通方便。
行政区划属英吉沙县芒辛乡管辖。
详见交通位置图。
1.3.2自然、经济地理
该矿区位于昆仑山洪冲积平原上，矿区地形较平缓，南高北低，海拔高度为1300-1325米，相对高差5米。
矿区属中温带干旱气候区，典型的大陆性荒漠气候，一年四季多风少雨，气候变化多端。
降水主要集中在夏季和冬季且多为阵雨或阵雪，年均降水量约103毫米左右；年蒸发量2241毫米。
冬季气温低寒，平均气温在-5
℃左右；夏季炎热，平均气温在20-30℃之间，最高可达36℃以上；年平均气温11.7℃，无霜期210天。
每年3月至5月份，有沙尘天气出现，沙尘天气一般可持续3至10天。
风速、风向一日多变，平均风速约1.5-4米/秒，最大可达20米/秒左右，经常可卷起沙尘。
一般情况下早上无风或微风，中午以后开始刮风。
日照长，年均日照2850小时。
根据《中国地震烈度区划图》。
矿区属新疆西部地震区，地震烈度为7度。
矿区除采矿业外，无其他产业。
1.3.3项目的建设条件
1）资源情况
根据新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所编制的《新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿地质简测报告》，矿区范围内粘土矿地质可采储量（122b级）为5.81万m3，主要用于生产建筑红砖。
2）市场需求及预测
砖厂产品主要销往英吉沙县及周边建筑领域，随着新疆城市化进程的加快，估计该县年用砖量将以6～8％的规模递增。
随着国家西部大开发政策的深入实施，各类基础设施的建设规模日益扩大，对砖瓦用粘土资源的需求量会越来越大，故砖瓦粘土矿的开发利用前景乐观。
周边地区砖厂较多，竞争激烈，故需加强管理，降低成本，提高质量。
3）物资供应
矿区距英吉沙县约3千米，交通十分方便，生产、生活物资可由英吉沙县供给。
4）供水
矿区属级干旱盆地地带，附近无地表水源，因此矿区生产、生活用水为矿区内自打水井水
，水质经检验合格，水量可满足生产、生活用水。
5）供电
现有英吉沙县供电公司芒辛乡供电所10KV输电线路直达矿区，经砖厂变压器变压后供生产、生活用电。
6）外部运输
砖厂年生产的成品砖主要利用汽车运输。
产出的废料，暂时堆放到矿区外围，最后用于回填采坑。
生产及生活物资由砖厂自备车辆完成。
7）机、汽修设施
矿山开采机械设备大修依托社会协作解决，机修人员负担日常设备的中、小修工作。
1.4设计范围
依照采矿证许可，确定该矿矿区范围拐点坐标如下：
拐点编号
直角坐标
x
y
S1
4310304
13602738
S2
4310382
13602768
S3
4310510
13602718
S4
4310455
13602660
S5
4310374
13602657
S6
4310298
13602702
S7
4310160
13602660
S8
4309984
13602559
S9
4309930
13602441
S10
4309806
13602390
S11
4309888
13602550
S12
4310027
13602765
S13
4310197
13602768
S14
4130230
13602712
矿区面积0.0695km2，开采标高：
1300m～1296m
1）粘土矿开采
（1）露天采场境界圈定
（2）露天采矿工艺
2）辅助系统
包括劳动组织、总平面布置及供排水、供电、生活设施及劳动组织等。
3）安全环保、技术经济评价。
1.5主要设计内容
1.5.1生产规模
该矿开采的矿种为砖瓦用粘土矿，年生产规模为2万m3粘土矿（1000万块砖/a）。
生产的最终产品为240×115×90（mm）建筑用红砖，主要销往英吉沙县民用建筑领域。
1.5.2设计内容
1、设计对象：
矿区范围内粘土矿体
2、开采方式：
露天开采
3、开拓方式：
公路开拓运输
4、采矿方法：
自上而下水平分台阶式开采
5、开采工艺：
装载机采挖→汽车运输→输送带运输→砖机入料口
6、工业广场布置：
包括原料堆场、制砖设备棚、砖坯堆场、厂区道路、排土场及辅助生产和行政福利区。
1.5.3技术经济指标
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
矿山生产能力
万m³/a
2
红砖
2
矿山年排弃量
万m3/a
0.1
3
地质资源储量
万m3
6.12
4
设计利用储量
万m3
5.81
5
资源量利用率
％
95
6
砖厂服务年限
a
2.9
7
砖厂定员
人
22
8
劳动生产率
万块/人×a
8.69
9
总投资
万元
59
10
总成本
万元/a
70
11
产品销售价格
元/块
0.1
12
年销售收入
万元
100
13
年销售税金
万元
7
毛收入10％
14
利润
万元
30
15
所得税
万元
3.5
所得税5％
16
净利润
万元
19.5
17
投资利润率
％
33.05
18
投资利税率
％
17.79
19
投资回收期
a
1.9
1.6存在的主要问题及建议
该矿提供的地质资料过于简单，无地质剖面图件等，设计仅在现有资料基础上并尽量结合矿山实际情况进行，尽管如此，所提出的设计方案可能与生产实际仍有少量出入，建议矿山在开采过程中根据资源变化的实际情况作适当调整。
第二章矿山地质概况
2.1矿区地质概况
2.1.1矿区地质
矿区所处构造位置为昆仑山山前第四系的洪冲积沉积物。
矿体即产于该层的最顶部。
矿体主要由土黄色、土灰色的含少量粉砂质的粘土组成，夹有少量极薄层亚砂土-分砂层，总厚度3-5米。
2.1.2矿床地质
矿层以粘土-亚粘土为主，粘土类矿物含量一般在95％以上，以其为主形成的粘土层厚度大，约占矿体总厚度的90百分之以上；其次为粉砂质成分，其含量一般不超过5％，主要为长石、石英砂等，粒径一般小于0.5毫米，以其为主形成的粉砂层厚度小，不超过矿体总厚度的5％。
粘土层、粉砂层一般呈互层状产出，上厚下薄，混合后具有明显的粘结性和烧结性，湿后有明显的滞感及滑腻并可搓成团，经制砖机压制后用手轻捏不碎（塑性指数为6.5-10.5）。
矿体底板，即开采下界，为细砂-粉砂层、粘土层互层，局部含砾石成份，其粘土质成份含量一般低于30％。
粉砂层、粘土层混合后，仍有明显的砂感，湿后略有粘滞感及滑腻感，其粘结性和烧结性均较差，不能压制成砖坯或砖坯易散。
2.2矿区工程、水文地质及开采技术条件
工程地质条件：
该矿区地层简单，矿体为第四系且出露地表；矿体内部构造简单，无大的构造破坏；矿体工程地质、水文地质条件简单，年降雨时间不长，降雨量不大，地形排水条件较好，有利于矿石的露天开采。
开采技术条件属简单类型。
水文地质条件：
该矿区属干旱平原，无地表径流，蒸发量大于降水量。
矿体在地下水位之上，矿区一带水文地质条件简单，对矿床开采影响不大。
开采技术条件：
该矿体呈水平状直接出露地表，矿体稳定性好，具可塑性，疏松易采，上无覆盖层，适合露天开采，可利用装载机直接开采，开采技术条件属简单型。
2.3矿产资源/储量
2.3.1工业指标
本报告选用《矿产工业要求参考手册》中砖瓦粘土的一般工业指标。
1、砖瓦粘土化学成分及允许波动范围如下：
化学成分SiO255－80％；Al2O37－20％；Fe2O33－15％；CaO0－15％；MgO0－5％；K2O＋N2O1－5％；SO30－3％；有机质及化合水3－15％。
2、一般砖瓦用粘土的颗粒组成范围及含量如下：
颗粒分级
粘土级
＜0.005mm
尘土（粒）级
0.005－0.05mm
砂土级
＞0.05mm
波动范围（％）
9－38
10－55
2－26
3、粘土的塑性指标
高可塑性粘土塑性指数＞15
中等塑性粘土塑性指数7－15
低等塑性粘土塑性指数＜7
一般制砖用粘土和砂质粘土塑性指数应大于7。
2.3.2资源/储量计算
1）资源储量估算方法及参数的确定
矿区矿体赋存平缓，矿体延伸较稳定、连续性相对较好、品位较均匀。
储量估算利用矿区地形测量成果，采用算数平均法计算。
2）储量估算结果
粘土矿储量估算结果表
矿体
编号
资源
类别
块段面积
（m2）
矿体平均厚度（m）
（m）
矿体体积
（m3）
可利用储量（m3）
（m3）
I
122b
1.53
4
6.12
5.81
由上表可知，该粘土矿122b级可采储量为5.81万立方米。
2.4存在的主要问题及建议
由于新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿所提供的地质资料内容太过简单，尤其是缺少必须的图件资料（如地质剖面图），设计难以对提交的地质矿量进行核实，生产过程中实际可采矿量可能与设计矿量有出入，建议该矿应重新对矿区范围内的地质进行详细勘查，并对矿区的地表高程进行测量。
第三章采矿
3.1概述
新疆英吉沙县经贸永兴砖厂砖瓦用粘土矿矿区位于英吉沙县城东南约3千米处，并有乡村公路与315国道相通，交通方便，行政区划属英吉沙县芒辛乡管辖。
新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所于2008年5月编制了《新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿地质简测报告》，提交粘土矿122b级可采储量为5.81万m³。
2008年5月新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿委托新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质研究所编制了《新疆英吉沙县经贸永兴砖厂粘土矿矿产资源开发利用方案》。
该砖瓦用粘土矿已建设部分基础设施，业主已建一座24门砖窑，制砖坯设备一套。
其他配套设施已基本建成。
3.2矿山开采范围及开采方式
3.2.1开采范围
该矿采矿许可证划定开采范围为英吉沙县国土资源局核准的矿区范围内的粘土矿体：
设计确定采场布置在矿区的东北部，开采1296m以上至1300m的矿体，矿体开采深度为4米左右。
矿区中部及西南部为采空区。
3.2.2开采方式
因矿体出露地表，矿区地势中间低，粘土赋存于土坡上，土质松软，适合露天开采，故设计采用露天开采方式开采。
设计采用自上而下分台阶式开采的采矿方法，粘土矿体出露地表，装载机直接采挖，胶带输送机输送粘土至砖机入料口。
3.2.3开采顺序
依据地质报告提供资料，矿体出露地表，用装载机自上而下分台阶开采。
3.3矿体开采境界圈定
3.3.1境界圈定的原则
1）尽量利用已查明的地质储量；
2）开采境界不超过划定的矿区开采范围；
3）境界圈定参数与生产规模、矿岩物理力学性质、采掘设备技术性能相适应。
3.3.2境界圈定结果
3.3.2.1露天采场境界要素的确定
1）工作台阶高度
依照《金属非金属矿山安全规程》及《新编矿山采矿设计手册》规定，阶段高度主要取决于矿岩和装载设备规格，该矿开采的粘土结构松散易采，采用装载机采挖，不需爆破，开采深度不大于机械的最大挖掘高度，设计工作台阶高度为2米，符合安全规程和机械设备装载规格。
2）最终阶段坡面角
根据《采矿设计手册》中的有关规定以及开采技术条件，当岩石（该矿为粘土）坚硬系数f=1-2时，工作坡面取值范围在45°—50°；粘土自然安息角为25°—42°，平均35°-40°，设计该矿工作坡面角为45°，最终边坡角为35°。
3.3.2.2矿体露天境界圈定的结果
露天开采境界要素如下：
平均开采深度：
4米
工作台阶高度：
2米
工作坡面角：
45°
最终边坡角：
35°
3.4矿山工作制度、生产能力及服务年限
3.4.1工作制度
砖厂分制砖和焙烧两大班组，制砖执行每年工作150天，每天1班，每班8小时；焙烧执行每年工作180天，每天1班，每班8小时（其中烧窑工每天工作3班，每班8小时）。
3.4.2生产能力
委托要求设计砖厂年生产开采粘土规模为2万m3。
根据矿体赋存特征、开采技术条件以及设计选用的采挖工艺、制砖、焙烧设备，对砖厂生产能力进行验证。
1）采挖
设计矿山年采挖粘土2万m3，每年工作150天，平均每天采挖36m3，粘土矿设计采用装载机自上而下分台阶式开采，胶带输送机传送到制砖机粘土入料口。
3.4.3服务年限
砖厂开采境界内可采粘土矿量为5.81万m3，服务年限可按下式计算：
1）可采矿量
Qc=Qg（1-k）
=5.81（万m3）
式中Qc—采出矿量（m3）
Qg—开采境界内圈定矿量，6.12万m3
k—开采损失率，5％（主要损失在高压电线保护带、最终边坡、砖窑、制砖棚等占用资源量）
2）服务年限
T=Qc/A
式中T—服务年限（a）
Qc—采出矿量5.81（万m3）
A—设计规模，2万m3/a
经计算，服务年限为2.9年。
3.5开拓运输
3.5.1工业广场布置原则
1）尽量降低开拓系统的建设投资。
2）开拓运输系统建成后，企业经营费用低。
3）适应寒冷、多雨、多风沙的气候特点和地理条件，保证系统运行安全可靠。
4）运输设备选型与砖厂生产规模、地形地貌和矿体赋存条件相适应。
3.5.2开拓运输方式的选择
3.5.2.1开拓运输设计选择原则
1）尽量降低开拓系统的建设投资。
2）开拓运输系统建成后，企业经营费用低。
3）适应干燥、少雨、多风沙的气候特点和地理条件，保证系统运行安全可靠。
4）运输设备选型与砖厂生产规模、地形地貌和矿体赋存条件相适应。
3.5.2.2开拓运输方式比较
该粘土矿位于矿区东北部，粘土为露天开采，可比开拓运输设计有两个：
一是公路开拓汽车运输，二是
装载机、胶带运输机联合开拓运输。
①公路开拓汽车运输
优点是生产环节少，生产工艺简单，机动灵活，生产能力易于调节，利于砖厂强化开采，劳动安全卫生条件好。
基建投资少，基建时间短。
缺点是汽车数量多，维修量较大、燃油和轮胎消耗量较多。
②装载机、胶带输送机联合开拓运输
优点是工艺简单，基建时间短，基建投资少于公路运输设计，更为简单，机动灵活，生产能力易于调节，开采安全性好，利于长距离运输。
缺点是管理较复杂。
2）开拓运输设计的选择
通过以上两种开拓运输设计优缺点进行综合分析比较，鉴于矿山粘土矿开采运输距离较长，故本设计推荐公路开拓汽车运输。
3.6露天开采采挖工作
3.6.1采挖工艺的确定
根据矿体的赋存条件，设计确定该矿的开采工艺采用自上而下分台阶式开采的采矿方法。
3.6.2采场要素的选择与确定
3.6.2.1工作台阶高度
根据《金属非金属矿山安全规程》及《新编矿山采矿设计手册》规定，阶段高度主要取决于矿岩和装载设备规格，该砖厂开采的粘土结构松散易采，采用装载机采挖，不需爆破，开采深度不大于机械的最大挖掘高度，工作台阶高度为2米，符合安全规程和机械设备装载规格。
3.6.2.2工作坡面角
设计工作坡面角45°，最终边坡角35°。
3.6.3采挖工艺简述
3.6.3.1工作面布置
根据矿区的地形条件，采场布置在矿区的东北部。
呈南北方向，推进线方向为南北方向，矿区中部及西南部为采空区。
（详见总平面布置图）。
3.6.3.2回采工艺
装载机在回采时，以胶带输送机入口为回转中枢，采用槽形采挖法，沿扇形辐射线在可采区范围内布数道推槽，其中，槽宽以铲刀实际铲土宽度为准，槽深以不超过1m为宜，将粘土按顺序一槽一槽的推至胶带输送机受料仓旁，以减少采挖过程中的两侧散失，增加每次采挖量。
对于少数地段如边、坡、三角地带的粘土，装载机作业难度较大时，由人工协助采用斜向、横向采挖方法，分批集中后尽可能的都推送至输送机受料仓旁，做到最大限度地利用资源。
3.7存在主要问题及建议
设计中受整个生产工艺的影响，对制砖工艺也作了简要说明，但由于本设计主要针对的是砖厂的采矿部分，因此对该过程仅作简单的叙述。
建议矿山在实际生产中根据实际情况及经验，对制砖工艺有关参数作适当调整和完善。
第四章砖厂机械
4.1主要生产设备配置
序号
设备名称
型号
功率（kW）
数量
单位
备注
1
装载机
ZL50
1
台
2
箱式给料机
XGD60×300
5.5
1
台
3
制砖机
秦皇岛35型
55
1
台
4
对辊粉碎机
DG60
5.5
2
台
5
双轴搅拌机
8J300×36
11
1
台
6
真空挤出机
JKR45/40-2.0
110kW
2
套
7
切条机
QT300×200
1.1
2
台
8
切坯机
QPY22×425
4
2
台
9
真空泵
2SJ-6
1.1
2
台
10
引风机
LY1000
5.5
2
台
11
水泵
200JQ10－105/6
22
2
台
12
切割机
J3GC-400
1
2
台
13
交流弧焊机
BX1-400
1
2
台
14
胶带运输机
∮500
5.5
2
套
4.2设备选型
4.2.1采挖设备
设计采用采挖采用ZL50型装载机，采挖板宽×高为3200×1300mm，最大提升高度3020mm，爬坡能力≤30°。
设计采用，并对其生产能力进行验算。
设备生产能力：
装载机在采挖粘土时，台时生产能力按下式计算。
Q＝60VK1K2K3/TKS
式中：
Q－装载机台时生产能力，m3/h
V－装载机采挖时，一次采挖的土岩体积，3m3
K1－工作时间利用系数，一般在0.7－0.8之间，本设计取0.8
K2－水平采挖过程中，铲板前土岩的散失系数，本设计取0.55
K3－工作条件影响系数，本设计取1
KS－土岩松散系数，本设计取1.22
T－装载机采挖循环时间，2min
经计算，装载机的台时生产能力为32.45m3/h，每天工作按6h计算，采挖194.7m³，该采挖作业年工作150天，每天1班，平均每班采挖量161.1m3。
故ZL50型装载机满足要求。
该矿所需装载机台数可按下式计算：
N＝VCK1/Q
式中：
N－装载机数量，台；
VC－每班采挖量，161.1m3/d；
Q－装载机台班生产能力，194.7m3；设计装载机每日工作6小时。
K1－设备检修系数，取1.2～1.5，本设计取1.2。
经计算，N＝0.99，砖厂配备1台ZL50型装载机的年生产能力可满足该砖厂设计的生产规模。
4.2.2运输设备
砖厂传送设备采用流水作业，传送设备采用宽度为650㎜、长度不等的胶带输送机对粘土矿进行输送，输送带长度按实际生产需要不段加长。
设计输送机安装防止胶带跑偏、撕裂、断带的装置以及胶带和滚筒清理、过载、紧急停车等装置。
输送机两侧的人行通道宽度不得小于1m。
胶带输送机的实际输送能力可按下式计算：
Qh≤KβQ0
式中：
Qh－胶带输送机的输送能力，m3/h
Kβ－倾角系数，取0.9
Q0－水平运输量，B650mm型输送机取28－44m3/h
经计算，B650mm型输送机的输送能力为25－40m3/h。
砖厂胶带输送机的输送能力按下式计算：
Q＝A/mnk
式中：
Q－胶带输送机输送能力，m3/h
A－年采挖量，1.8万m3/a，
m－每天工作小时，7h；
n－年工作天数，150d；
k－不均衡系数，取1.2。
经计算，胶带输送机的输送能力为19.17m3/h，小于胶带输送机的实际输送能力，因此输送机运输能力可以满足砖厂的生产需求。
砖机距砖坯场的位置不远，砖坯场也在轮窑附近，需要由手推车运送土坯。
在土坯入窑时，由于受场地空间的限制，需要配备手推车将土坯送入窑内。
根据砖厂现有生产规模及运输环境，本着与实际情况相结合的原则，设计砖厂配备20辆手推车，其运输能力可以满足砖厂生产需要。
设计砖厂配备自卸汽车1辆，主要用于废料的运输以及运送生产和生活物资。
成品外运需自卸汽车，一般由用户或私营承包拉运。
4.2.3其它辅助设备
根据该砖厂提供的数据及生产规模（2万m3/a），制砖机用水量按1000块/1m³水计算，年用水量约为5000m3，设计制砖机年工作日为210天，日用水量约为
44.44m3，根据砖厂的年生产用水量及水泵的流量、扬程等相关参数，设计砖厂选用200JQ10－105/6型潜水泵。
200JQ10－105/6型潜水泵用于从水井中抽水。
200JQ10－105/6型水泵的主要技术参数如下：
型号
技术参数
流量（m3/h）
扬程（m）
转速（r/min）
配套功率（kW）
200JQ10－105/6
10
105
2900
22
砖厂年工作日210天，每天1班，则日用水量约为44.44m3。
设计砖厂配备200JQ10－105/6型水泵2台（其中1台备用），1台供生产用水，1台供生活用水，200JQ10－105/6型水泵每日工作5小时即可满足砖厂生产需要。
设计由水泵将井水抽入砖机附近的高架水箱（容积为8m3）中，然后利用高差由水管引入制砖机和搅拌机中，供制砖设备使用。
设计将水箱架设在高约2m的砖砌平台上，输水管道采用架空式塑料管道，供水管网采用枝状输送到各用水点。
4.3砖厂机械维修
砖厂规模不大，交通方便，为满足设备正常生产机、
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