火山渣开采初步设计.docx
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火山渣开采初步设计
1总论
1.1概述
1.1.1项目属性及地理位置
1.1.1.1项目属性
项目名称：
靖宇县万通节能建材有限公司濛江乡复兴村双山子火
山渣矿
企业性质：
民营企业
地址：
吉林省靖宇县濛江乡复兴村西
承办单位：
靖宇县万通节能建材有限公司
1.1.1.2地理位置及交通
矿区位于靖宇县南西13km的濛江乡复兴村双山子，北东距复兴村1.0km，属复兴村管辖。
矿区地理坐标：
东经：
126°38′25″--126°39′00″
北纬：
42°21′06″--42°21′29″
矿区面积0.58km2。
矿区南侧有靖姜水泥公路通过，距靖宇县城13km，距厂区15km，交通方便。
1.1.2自然地理及经济概况
本区气候属寒温带湿润气候,冬天严寒干燥，夏季温暖多雨，昼夜温差大，年主导风向为西风，平均风速2.09m/s。
最低气温-42.20C,最高气温35.50C,平均气温2.60C,雨季多集中在6、7、8月份,年平均降雨量767.3mm。
靖宇县自然资源丰富，矿产资源主要有金、银、铜、铁、煤、硅藻土、泥炭等30多种。
野生动物有熊、貂、鹿等30多种。
野生植物有木耳、蘑菇、薇菜等200多种。
区内居民以汉族为主,其次是朝鲜族、满族,主要从事农业生产,农作物主要为玉米、水稻等。
矿区水、电、劳动力资源充足,为矿业开发提供了有利条件。
1.1.3主要建设条件与矿区周边情况
该矿山为一新建矿山，采区位于火山锥上，矿区南侧是复兴村—四方顶子村公路。
在矿区内有东侧有一个旧采坑，长150m，宽20～70m，采坑底标高为725m。
1.2设计依据
（1）靖宇县万通节能建材有限公司二00六年七月编制的《吉林省靖宇县双山子火山渣矿床详查报告》；
（2）关于《吉林省靖宇县双山子火山渣矿床详查报告》矿产资源储量评审备案证明---吉国土资储量审备［2006］172号；
（3）《吉林省靖宇县双山子火山渣矿床详查报告》评审意见书---吉储审字［2006］第37号；
（4）吉林省国土资源厅划定矿区范围批复的通知--［2007］047号；
（5）吉林省冶金设计院有限责任公司2007年7月编制的《濛江乡复兴村双山子火山渣矿可行性研究报告》；
（6）吉林省天成安全评价有限公司2007年月7月编制的《濛江乡复兴村双山子火山渣矿安全预评价报告》；
（7）《濛江乡复兴村双山子火山渣矿安全预评价报告》专家评审意见；
（8）项目建设单位委托设计要求；
（9）现场踏察收集的资料。
1.3设计的基本原则
（1）认真贯彻国家基本建设的方针、政策、落实国家对资源、环境、土地和水源等有关政策法令，执行行业安全、卫生等各项专业发法规和规定；
（2）按行业设计规范和国家及地方有关安全规定要求设计，确保矿山安全生产；
（3）力争节约投资，附属设施从简建设；
（4）落实安全预评价报告中提出的安全对策措施和专家评审意见。
1.4主要建设方案概述
矿山生产规模（火山渣矿）为5×104t/a（合10×104m3/a）。
年工作240天，每天1班，每班8小时。
矿山基建期6月，开采服务年限20年。
矿山生产的火山渣矿运往靖宇县万通节能建材有限公司年产20万立米砌块生产加工厂，用于砌块原料。
开采方式为露天开采，公路开拓，汽车运输，推土机剥土、水平分层挖掘机挖掘法（非爆破法），采用场内移动式排土，无须另设外部排土场。
主要设备：
CAT320型挖掘机1台，T140型推土机1台，ZL50型装载机1台。
1.5资金投入的效益情况
附表：
综合技术经济指标表。
综合技术经济指标表
序号
指标名称
单位
数量
备注
一
地质
地质储量
104t
344.95
一期开采利用储量
104t
115.1
二
采矿
建设规模
104t/a
5
火山渣矿
开采方式
露天开采
境内平均剥采比
t/t
0.005
基建工程量
其中：
运输公路
km
1.08
表土剥离量
104m3
0.98
掘沟与扩帮（岩方）
104m3
4.02
副产矿石量
104m3
3.04
开采服务年限
a
20
采矿回收率
95%
矿山基建期
月
6
废石混入率
0.5%
占地面积
万m2
10.92
其中;露天采场
万m2
10.71
公路
万m2
0.19
办公生活区
万m2
0.02
三
劳动定员
全员
人
28
管理人员
人
5
专职安全员
人
1
工人
人
22
四
投资
1
固定资产投资
万元
345.04
2
流动资金
万元
24.65
项目总投资
万元
369.69
五
经济分析指标
1
年均销售收入
万元
300.00
2
年均总成本费用
万元
175.72
3
年均销售税金及附加
万元
11.23
4
年均增值税
万元
30.78
5
年均息税前利润（EBIT）
万元
113.05
6
年均利润总额
万元
113.05
7
年均所得税
万元
28.26
8
年均净利润
万元
84.79
9
总投资收益率
%
30.58
10
资本金净利润率
%
22.94
11
投资利税率
%
41.94
2资源概况
2.1矿区地质
详查区处于吉南台区龙岗断块（IV）构造单元中部，龙岗断块古老陆核在地质发展过程中长期处于隆起阶段。
经过漫长的较稳定之后，在新生代受环太平洋板块挤压影响，在构造薄弱地带，火山活动十分强烈，喷溢大量基性物质，形成了一系列的火山锥体、火山口及玄武岩台地。
2.1.1地层
2.1.1.1太古宙地层
在详查区北东及西部可见有零星出露的黑云斜长片麻岩类、变粒岩、浅粒岩及斜长角闪岩等，已成为太古代奥长花岗岩及二长花岗片麻岩包体或捕掳体，其界线难以圈定，片麻理产状、倾向115°-163°，倾角26°-40°。
2.1.1.2第四系更新统
第四系更新统在区内出露较广，但岩性较单一，从下至上可见有：
1、早更新统军舰山玄武岩（βQ1）
在测E周边有较大面积分布，主要出露在550m标高至650m标高之间，构成比较低缓、平坦的玄武岩台地，其岩性为灰色致密块状、气孔状含懒揽玄武岩、拉斑玄武岩及安山玄武岩等，最大厚度达100余米。
2、中更新统砂砾石冰水堆积层（Q21）
由砂和砾石组成，其岩性有花岗岩、玄武岩等，呈次棱角状覆于太古代花岗岩之上，厚0.10m~0.80m，地表末出露，在钻孔及浅井中见到。
3、中更新统下老黄土层（Q21x）
为灰白色、灰黄色粘土并含少量花菏岩砂砾组成，覆于冰水堆积的砂砾层之上，地表未出露，在浅井、钻孔及冲沟中见到，厚0.20m-1.50m。
2.1.1.3第四系全新统（βQ41）
第四系全新统在该区即为四海火山渣层，为玄武质火山溶渣、火山灰组成。
分布于本测区及四海南东、复兴南几处孤立的火山锥体一带。
四海火山渣层即为矿区的主要矿体，覆于中更新统下老黄土之上，厚2.00-80.00m。
2.1.2构造
矿区处于中朝准地台（Ⅰ）、辽东台隆（Ⅱ）、铁岭~靖宇隆起（Ⅲ）、龙岗断块（IV）中部偏东。
龙岗断块呈北东向展布，多期次皱形成的复式背斜，其中包括许多次一级的背斜、向斜紧密摺皱及其弯隆状构造。
断块内北东向及北西向断裂非常发育，导致本区喷发频繁，给火山喷发创造了条件。
从矿区近外围四海一带火山群分布情况分析，区内双山子、四海、复兴南椅子山火山锥体即处在锥体北东和北西两组断裂的交汇点上，因此形成了矿区及其附近多处火山渣矿。
新生代喜马拉雅运动继承性断裂活动，导致区内基性岩浆喷溢。
2.1.3岩浆岩
2.1.3.1太古宙岩浆岩
按岩石--构造--事件理论，详查区内及其外围西部及北东部广泛分布有奥长花岗岩及英云闪长岩、片麻状奥长花岗岩、二长花岗岩等，大致呈北东向展布。
岩石特征：
灰色、灰白色变晶结构、变余结构，块状构造、片麻状构造等。
矿物成分：
斜长石占35％钾长石占10％，石英占25％，角闪石占10％，黑云母占15％，其它矿物占5％，粒径0.5—0.35mm。
构成古老基底岩石。
2.1.3.2早元古宙岩浆岩
本区该期岩浆岩表现单一，在太古宙岩浆岩体中多见长英质伟晶岩脉，呈不同规模、不同方向产出，长短不一，几米至几十米，一般脉体都比较窄，几厘米至几十厘米。
岩石呈肉红色、棕色，伟晶结构，成分主要为钾长石、微斜长石、石英，少许暗色矿物。
2.1.3.3中生代岩浆岩
该期岩浆岩为燕山期侵入于太古宙岩中的辉绿岩、辉绿玢岩等，规模较大，长数百米，宽数十米。
岩石呈灰绿色，辉绿结构，主要矿物斜长石，辉石，少许角闪石。
2.1.3.4新生代岩浆岩
1）第四系早更新统火山岩（βQ1）
第四系早更新统火山岩即为军舰山玄武岩，在该区较大面积分布在较平坦的地貌上，构成低缓的玄武岩台地，为一套致密的气孔状含橄榄玄武岩、拉斑玄武岩等。
2）第四系全新统火山岩（βQ41）
第四系全新统火山岩，本区即为四海火山渣层，为一套火山熔渣、火山灰等组成的火山锥体，即详查区的火山渣矿。
2.2矿床特征
2.2.1矿床规模及特征
双山子火山渣矿体是火山锥体形态产出，以火山锥体为中心，周边均有分布，整个火山锥体均由火山渣堆积而成，火山锥体火山渣最厚在ZK002孔，为54.02m，周边变薄，近于似层状。
产状：
倾向252°--268°，倾角9°--13°。
中部倾向332°，倾角就是9°。
由探矿工程控制所知，火山渣矿体覆盖在太古代花岗岩之上。
由五条勘探线剖面29处工程控制矿体，其形态略呈圆形，东西略长650m，南北略窄550m，出露标高725m-800m左右。
整个矿床有五条勘探线剖面28个探矿工程及较大型采矿场控制。
采矿场分布在0勘探线，南北长180m，东西宽100m。
控制的经济基础储量是在Ⅰ勘探线-0勘探线-Ⅱ勘探线间。
最厚在0勘探线，ZK002号孔见矿厚54.02m，最薄处在0勘探线西部，ZK005孔厚2.94m，松散容重最低373kg/m3，最高839kg/m3，矿体平均553kg/m3。
2.2.2矿石质量及矿石类型
2.2.2.1矿石质量
该火山渣基本上也有两种颜色，一是黑色的，一是红黑色的，上部以红黑色为主，颗粒稍粗，并夹有火山弹；二是黑色火山渣，颗粒稍细，无火山弹，但二者无明显界线，从采矿场观察属渐变过渡关系，上部红黑色山渣延倾斜方向逐变成为黑色火山渣。
且二者成分基本一致。
2.2.2.2矿石矿物成分及物理性质
火山渣矿根据镜下岩矿鉴定观察，其成分主要为板条状斜长石占50%左右，柱粒状辉石占15~20％，粒状、板柱状橄榄石占5~10%，次为玻璃质及少许金属矿物颗粒，属基性的玄武岩类。
该区火山渣矿按GB/T50123-1999国家质量技术监督局发布的国家轻集料标准，属超轻集料及普通轻集料。
2.2.2.3矿石类型
双山子火山渣矿自然类型表现似两种类型，一是黑红色火山渣矿，一是黑色火山渣矿。
黑红色火山渣矿分布在上部，向下延倾斜方向逐渐变黑色火山渣矿，没有明显界线，呈渐变过渡关系。
黑红色火山渣矿颗粒稍粗，主要由玄武质火山溶渣组成，一般粒径3~8cm，小于1~2cm的约占15%左右，蜂窝状构造。
该层火山渣矿含有同颜色之火山弹，火山弹大小不一，多呈椭圆形，最长者>40cm，宽>20cm，小者长l0cm，宽5cm。
成分为蜂窝状玄武岩，质轻，沿层埋较有序排列，含量约占10~15%，经厂方证实火山弹被压碎后可一并利用。
黑色火山渣矿呈黑色，颗粒稍细，呈玻璃质蜂窝状构造，表现似焦炭，质轻，松散颗粒状，颗粒比较均匀，一般lcm--5cm。
黑红色火山渣及黑色火山渣经厂方生产证实：
二类型火山渣一并同用，在采掘时也一并混采。
2.2.3围岩及夹石
双山子火山渣矿不存在夹石、夹层。
矿床顶部直接出露地表，经长期风化侵蚀作用，矿层顶部约有0.5~1.5m厚的火山渣残积层，0.3m的腐植土层。
矿层底板直接与0.2~1.5m厚的中更新统下老黄土接触，层位稳定，下老黄土之下即为冰水沉积的砂砾石层，虽薄厚不一，但层位较稳定，砂砾石层之下即为古基底太古宙花岗岩类。
2.2.4矿床成因
双山子火山渣矿与四海火山渣层属同时代同一产物，属第四系全新统大规模火山活动的最后产物，就是说该火山渣矿是较新火山喷溢堆积而成。
火山喷发过程中各种喷发物质在火山口周围堆积成火山渣体及周边裙体，火山渣是其中重要的组成部分。
双山子火山渣矿的喷溢活动早期是喷发的黑色较细粒的火山渣，经很短时间的间歇，连续喷发黑红色较粗粒火山渣，并夹有球状及椭圆状的火山弹。
从采矿场开采的长近200m，高近50m的掌子面观察，从火山物质堆积的韵律测量，本区火山喷发至少达30余次，间歇时间很短，从颜色颗粒大小变化看，界线不清，延倾斜方向由黑红色较粗粒渐变为黑色较细粒火山渣。
从采矿场及钻孔所取矿心观察分析，该火山渣矿形成机制应是深部岩浆沿构造发育，薄弱带上侵为潜火山阶段，其后沿近东西与北西两组构造交汇处形成的火山喷发阶段，之后玄武岩溢流，火山余热余气形成喷气孔，最后火山活动终止。
2.3矿床开采技术条件
2.3.1水文地质
矿区处于低山区，采区内最高标高800m，最低侵蚀基准面650m，最低可采标高716m，采区为孤立的低山峰，周边为较平坦的玄武岩台地。
矿区西侧有珠子河上游两条支流，南侧为青龙河上游支流，三条支流在丰水期流量较大，河床似槽子型，标高较低，对矿区无影响。
2.3.1.1含水层特征
矿区火山渣层可视为含水层，但透水性好，因为松散多孔，富含大气降水补给的孔隙水，据吸水率测定结果：
1小时--24小时吸水率为18.26--31.78%，说明吸水性好，透水性也好。
从深部工程所见，矿层下为老黄土隔水层，老黄土之下尚有数十公分厚的冰水沉积的砂砾石层，富水性好，透水性也好。
2.3.1.2隔水层
矿区隔水层为古老基底的二长花岗质片麻岩及奥长花岗质片麻岩，节埋裂隙不甚发育，稳定性好，起隔水作用。
矿区周边出露的军舰山玄武岩，厚几米至数十米，也是隔水层。
另外矿层下部即底板均有十余公分至几十公分的老黄土，也是本区的隔水层。
矿区东侧于奥长花岗质片麻岩中断层附近见一下降泉水，流量小（1.l5L/S），水质较好，透明、无色、无味，林业检查站及采矿值班人员作为饮用水水源。
在矿区西侧1~2km处分别有珠子河上游的两条文流，由南向北汇入珠子河干流，分别于5月27日、5月30日测定流量为178m3/d及650--680m。
在矿区南侧1.0km处有青龙河上游的支流，于5月25日测得流量为78m3/d,标高650--660m。
总体看：
本区火山渣矿为孤立的火山锥体，锥顶标高800m，开采底盘标高716m，当地侵蚀基准面标高650m，火山渣矿虽是含水层，但透水性也好，从浅部工程可见孔内无水，即使是雨季，孔内也无积水，锥体陡，地势高，汇水面积小，水来源主要为大气降水，很快垂直渗透基底，再向低凹处径流，矿体在开采标高范围内为透水不含水层位，故不影响露天采矿。
因此水文地质条件简单，属Ⅰ类型。
2.3.2工程地质
采区为正地形，简单地貌。
所采矿体为疏松多孔的火山渣矿，其筒压强度平均为0.67MPa，小于30MPa，属软弱岩石，易采掘。
矿层顶底板界线清晰，底板为20~150cm的老黄土层，易区分。
该矿区最低开采标高为716m，其下部虽有几米厚的火山渣矿层，属不可采块段，因矿区南侧有县级公路通过。
顶板有几十公分至1米左右的残坡积层，剥离量小，剥离比为0.04。
矿体属松散堆积而成，适于露天开采，现始终利用挖机采掘，两个台级即可采高50余米矿层，开采条件好，工程地质条件简单。
2.3.3环境地质
矿区1.0km之内无居民居住，采矿机械形成噪音对居民不存在影响。
矿区附近无高压线电路，无工业设施及其应该保护的其它设施。
火山渣矿采掘不需打眼放炮，对公路行人、车辆不会产生影响。
该区有地震记载以来未发生有感地震，属于稳定区。
火山渣矿通过化学分析及1：
20万区域地质调查、放射性检查不存在有毒、有害物质及放射性异常，没有污染源。
环境地质质量良好，为一类矿区地质环境。
但应指出的是现采场掌子面高度过高，今后施工必须从上部先剥离，按组合台阶施工，确保施工安全，以防坍塌滑坡事件发生。
地表剥离的残坡积层及腐植土应设存放地，采矿终了后，有步骤的恢复植被状态。
综上所述，该矿床水文地质，工程地质、环境地质条件均属简单类型。
故开采技术条件为Ⅰ类简单类型。
2.4.对地质报告的评述
靖宇县万通节能建材有限公司买断复兴双山子火山渣分布范围的林地后，于2005年9月由长春市建筑设计院编写了年产20万立万米砌块生产线项目可行性研究报告，于2006年3月取得探矿权，委托通化市德源矿产勘查开发中心进行详查。
在野外地质工作尚未开展前，首先收集了该区以往地质成果，收集了邻近地区辉南县孤山子火山渣矿床详查地质资料，并进行了对比研究。
于2006年4月中旬开展野外地质工作，6月初结束野外地质工作。
经过地探工作，取得了以下成果：
1、区内地质勘查工作较为系统，地表工程间距为100～200m，深部工程间距为100～300m，且研究程度较高，其工作程度已基本达到详查阶段要求。
2、对矿床开发的经济意义进行了预可行性研究，评价结果各项指标均较好。
3、矿床勘查类型的确定基本合理，资源储量类型划分正确，合适，核实后的资源储量基本可靠。
评述认为，该区通过已有地质工作，其控制程度和研究程度基本达到详查阶段要求，各项工程质量基本符合有关规范规定，报告提变的资料可以满足资源储量核实的要求，报告予以评审通过。
评审通过的经济基础储量可以做为矿山建设设计的依据。
2.5资源储量
评审通过的矿产资源储量344.95万t，其中控制的经济基础储量（122b）263.17万t，推断的内蕴经济资源量（333）81.78万t。
122b占总资源储量的76%。
资源储量估算结果见表：
资源储量表
单位：
万t
资源储量类型
编号
火山渣矿石量
剥采比
超轻集料
普通集料
全区合计
储量
122
90.87
159.14
250
0.04
基础储量
122b
95.65
167.52
263.17
0.04
资源量
333
38.06
43.72
81.78
0.053
资源储量
122b+333
133.71
211.24
344.95
0.047
通过分期境界圈定，一期境界内设计利用总储量（122b+333）为115.1万t（合204.6×104m3）,其中控制的经济基础储量（122b）102.7万t（合182.7×104m3），推断的内蕴经济资源量（333）12.4万t（合21.9×104m3）。
3.采矿工艺
3.1建设规模与产品方案
（1）建设规模与产品方案
根据项目建设单位设计委托要求和本次设计生产能力验证，确定矿山生产规模（火山渣矿）为5×104t/a（合10×104m3/a）。
矿山生产的火山渣矿运往靖宇县万通节能建材有限公司年产20万立米砌块生产加工厂，用于砌块原料。
（2）矿山工作制度
采用间断工作制，年工作240天，每天1班，每班8小时。
3.2开采范围及开采方式选择
3.2.1开采范围和开采对象
依据《吉林省靖宇县双山子火山渣矿勘探报告》矿产资源储量认定书及《吉林省靖宇县双山子火山渣矿勘探报告》，设计开采范围由下列坐标圈定：
点号X坐标Y坐标
A469159042552880
B469159042553546
C469126442553546
D469110342553308
E469110342553000
F469122242552880
由于开采对象储量较大，服务年限较长，根据国家国土资源相关管理政策，设计对全矿区的分两期开采，本次设计为一期开采，标高范围：
750m--800m，露天采场占地面积0.105km2。
3.2.2开采方式的选择
矿体位于火山锥体中，地表覆盖层与坡积层平均厚度1.3m,矿区山坡地形坡度为180--380，具备汽车线路布线条件，适合于大规模露天开采。
基于上述条件，设计确定采用露天开采。
3.3采剥要素的确定
根据矿岩物理力学性质及矿体松散破碎的情况，参照同类矿山实际指标并结合有关规定，设计确定采剥要素如下：
工作台阶高度5m
工作台阶坡面角55°
最小工作平台宽度20m
3.4露天境界的确定
a、境界圈定的原则
为充分利用矿山资源，本设计将批准划定矿区范围全部圈在开采境界内考虑矿山生产规模和服务年限，设计按境界剥采比和平均剥采比小于经济合理剥采比的原则圈定境界。
b、经济合理剥采比计算
按价格法计算经济合理剥采比：
n=（p-c）/b
式中：
n—经济合理剥采比，m3/m3；
p—原矿价格，元/m3；
c—采矿成本，元/m3；
b—单位剥离成本元/m3；
n=（30-8）/8=2.75m3/m3。
一期露天开采境界形成一个平台，平台标高750m，长390m，宽325m。
3.5设计利用储量
通过分期境界圈定，一期境界内设计利用总储量（122b+333）为115.1万t（合204.6×104m3）,其中控制的经济基础储量（122b）102.7万t（合182.7×104m3），推断的内蕴经济资源量（333）12.4万t（合21.9×104m3）。
3.6矿山生产能力验证
a按可布挖掘机数验证生产能力
A＝N·n·q·t·b·k1·k2
＝3×1×500×240×1×85%×65%
≈20
式中：
A—矿山可达到的生产能力（104m3/a）
N－同时工作台阶数（个）
n—每个台阶可布挖掘机数（台）
q－挖掘机生产能力（m3/台·班）
t－年作业天数（d）
b－每天作业班数（班）
k1－日历作业率（%）
k2－作业时间利用系数（%）
b按开采年下降速度验证生产能力
A＝V·P·ε（1+ρ）/H
＝5×18.5×96%×（1+1%）/5
≈18
式中：
A－矿山可达到的生产能力（104m3/a）
V－矿山年下降速度（m）
P－有代表性水平分层矿量（104m3）
ε－采矿回收率（％）
H－工作台阶高度（m）
ρ－废石混入率％
技术验证表明，建设规模确定为10×104m3/a是能够达到的。
3.7矿山服务年限
T=Qη（1+ρ）/A
=204.6×96%×（1+1%）/10
≈19.8
式中：
A—设计开采规模（104m3/a）
T—矿山服务年限（a）
Q—设计利用储量（104m3）
η—采矿回收率（%）
ρ—废石混入率（%）
通过验算，矿山开采服务年限近20年。
3.8开拓运输
根据矿区地形条件和矿体赋存条件，设计采用公路开拓——汽车运输。
考虑到矿岩运输功最小，山坡露天开拓公路采用迂回式线路，布置在火山锥北侧山坡上，以设计办公生活辅助区附近为起点，向山上展线，经过火山锥北东侧马鞍形山体区域，展线到火山锥北侧山坡上，经迂回分别连接785m～750m间8个5m阶段标高。
采用泥结碎石路面结构，结构层用碎石铺垫，厚度35--4
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