XXX露天采石场初步设计及安全专篇.docx

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XXX露天采石场初步设计及安全专篇

第一章总论

1.1概述

1.1.1矿区位置、交通及自然地理

Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿位于河南省Ｘ县ｚｚ乡政府以东６km，西距ＹＹ市区约20km。

Ｇ（ｚｚ）Ａ（Ｄ）公路从矿区南边通过，交通条件较为便利（见图1-1交通位置图）。

采矿许可证规定的矿区范围各拐点直角坐标依次为：

拐点号码X坐标Y坐标

1383615037531750

2383630037531950

3383605037532220

4383590037532000

标高800-700m

矿区面积0.0915km2

本区为侵蚀构造的中－低山丘陵地形，地势东南高西北低，地面标高＋952－＋660m，相对高差292m，地面坡度较大（10－35°），沟谷发育，有利于大气降水所形成的径流排泄。

1-1交通位置图

矿区属黄河水系。

区内为中—低山丘陵区，地面坡度大，径流条件好，冲沟发育。

无常年性地表水体，主要冲沟为河沟，河沟平时干涸无水，惟雨季时有短暂洪流。

本区属典型的暖温带大陆性季风气候。

其特点为四季分明，冬季寒冷、多风干燥；夏季炎热、潮湿。

同时日夜温差较大，据Ｘ县、渑池县气象资料表明，年平均气温为13.2℃，元月份最冷，月平均气温－0.7℃,最低气温－16.5℃，七月份最热,月平均气温26.7℃,最高气温为43.2℃;最大冻土深度0.2m;春、夏、秋三季以东北风、东风为主，冬季以西北风为主，冬春季风力较大，最大风速30—40m/s。

年降水量为550—800mm，平均为554mm，年蒸发量在1500mm以上，全年无霜期219天。

本区位于Ｘ县ｚｚ乡后石门村，当地经济以农业为主，主要农作物为小麦、玉米、谷类等，工业以加工、矿产资源开发为主。

1.1.2企业现状

该矿为一个新的待建矿山。

Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿隶属于ＹＹ市ＫＫ采石有限责任公司。

2006年11月ＹＹ市矿山技术服务中心对该矿区进行地质勘探、调查，编写了《河南省Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿资源储量报告》，共获得（333）类安山岩矿石量32.53万m3，保有矿石量（333）类32.53万m3,并通过了ＹＹ市国土资源局评审备案。

2006年12月ＹＹ市地质矿产事务所编制了《Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿矿产资源开发利用方案》。

2007年2月ＹＹ市ＢＢ安全评价咨询服务有限公司做出了《Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿露天开采建设项目安全预评价报告》。

通过这次初步设计，使矿山形成完整的生产系统，采取各种安全措施和环境保护措施，达到矿山安全规程所制定的标准。

1.2设计依据

1.ＹＹ市ＫＫ采石有限责任公司委托ＹＹ市黄金设计院有限公司做该公司Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿露天矿初步设计的委托书；

2.Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿采矿许可证

证号：

4112000710001;

3.ＹＹ市ＫＫ采石有限责任公司营业执照

注册号:

4112221020119；

4.《河南省Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿资源储量报告》ＹＹ市矿山技术服务中心，2006年11月；

5.《Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿矿产资源开发利用方案》ＹＹ市地质矿产事务所，2006年12月；

6.《Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿露天开采建设项目安全预评价报告》ＹＹ市ＢＢ安全评价咨询服务有限公司,2007年2月;

7.依据《采矿设计手册》（露天开采）、《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）、《金属非金属矿山建设项目初步设计〈安全专篇〉编写提纲》和国家及有关部门的法律法规和标准等；

8.现场搜集的实际资料。

1.3设计范围和内容

该矿区由四个拐点坐标圈定，呈四边形，采矿许可证规定开采标高为800-700m。

本矿区内圈定安山岩矿体1个，赋存标高为780-720m,该矿体即为这次设计的开采对象。

设计内容包括开拓运输系统、矿床开采，压风系统、供水系统、排水系统、矿山机械、供电系统、基础设施，使矿山形成完整的生产系统和安全环保设施。

1.4设计原则

（1）贯彻执行国家有关保护国土资源，珍惜耕地的原则，合理开发矿产资源，杜绝和减少资源浪费；

（2）贯彻执行国家对矿山企业建设项目环境保护政策，对矿区内及周边环境进行绿化，改善周边环境，其费用纳入基建投资与生产成本；

（3）执行有关矿山设计规范、规程的技术政策；

（4）注重“安全第一”的原则，贯彻执行矿山开采安全生产规程、规范。

在设计中，本着"安全、高效、适用、节约、经济和重视环境保护"的原则，以便今后矿山生产的科学化、规范化、合理化。

1.5矿产品需求现状和预测

1.5.1矿产品市场情况

矿山的最终产品为粗制石骨料,主要销售给周边重点工业基础设施及当地民用基础设施建设。

我国目前正在大力完善公路及铁路等基础设施建设。

同时由于人民收入水平不断提高而对住房质量要求的进一步提升，掀起了新一轮的修路热和建房热潮。

这就使高质量、高标准石料需求和销售十分旺盛。

Ｘ县境内现有石料厂虽饱和生产仍远不能满足市场需求。

因此，再筹建石料厂势在必行。

1.5.2矿产品价格分析

根据公路的级别，石料的质量等级和公路建设地点的不同，价格有些差别。

本次设计的石料厂是就地生产石料供应当地公（铁）路建设使用，具有一定优势。

目前，ＹＹ路段建筑用石料矿产品售价为28—32元/m3。

而本次设计开采的石料，属于露天开采，基本无剥离，成本较低，具有价格竞争优势，只要厂家重视技术，加强生产管理和安全管理，将会获得较好的经济效益。

第二章矿产资源概况

2.1地质矿产特征

2.1.1矿区地质

一、地层

矿区地层属华北地层区豫西小区，部分为第四系覆盖，根据现场勘查资料及区域勘查资料，将地层由老至新叙述如下：

1、熊耳群许山组（Pt21X）：

熊耳群地层发育不全，缺失下部地层，仅见中上部许山组。

许山组为熊耳群中上一组。

主要分布于ｚｚ乡后石门沟。

主要岩性为辉石安山岩、石英砂岩夹数层紫红色泥岩、凝灰岩，厚2500余米，由辉石安山岩—安山岩—泥岩组成喷发沉积韵律，是主要的含矿层。

辉石安山岩，灰绿、暗紫红色、致密块状，其中含大量不规则状，或大小不等的圆形、椭圆形杏仁，其物质多由硅质及绿泥石组成。

安山岩不及前者发育，一般出现在辉石岩、安山石之上，呈紫红色，个别为浅紫灰绿色，性脆，节理发育，具杏仁状、致密块状及斑状构造。

其中杏仁含量较多，个体大。

多呈不规则的云朵状。

2、第四系（Q）

矿区小部分覆盖地层为第四系，主要为含砾砂质黄土，腐植土堆积。

二、构造

矿区大地构造处于华北地台南缘古ｚｚ断陷盆地内。

矿区总体为一向东南倾斜的单斜构造。

地层总体走向20°左右，倾向东南，倾角54—58°，平均56°。

矿区及周围大部分基岩出露，没有发现断层及褶皱，构造简单。

2.1.2矿体特征

该区小部分被第四系黄土覆盖，其余均出露地表，矿体以单斜层状产出，矿体产状与地层产状基本一致，走向20°，倾向东南，倾角56°，平面形态受矿区边界控制，空间形态呈“v”，矿体结构简单。

矿体沿走向长200m，平均宽度50m，平均厚度为39m。

2.1.3矿石质量及其它特征

矿石由辉石和斜长石组成，含少量橄榄石。

呈黑、褐、灰、棕黑等色，隐晶质结构和斑状结构，在斑状结构中斑晶为橄榄石、辉石、斜长石，基质由隐晶质或玻璃质组成，气孔状及杏仁状构造，在杏仁状构造中常充填有方解石玛瑙等。

属喷出式岩浆岩。

主要化学成份，一般SiO2.>55%,MgO：

1—4%。

ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿开采的安山岩，主要作为公路路基石料，矿层中除原始层面裂隙及后生节理外，没有微裂隙，后生节理裂隙间距一般为0.5—1.0m。

裂隙内无充填物，风化后在裂隙表面上见有氧化铁薄膜。

矿石质地细密坚硬，抗压强度大，具体测量结果见表2—1。

岩石抗压强度测量结果表表2—1

试件

编号

试件尺寸

（cm）

受压面积

（cm2）

荷载

（KN）

强度

（MPa）

备注

1

5.02×5.00

25.10

235

93.6

2

4.96×5.03

24.95

241

96.6

3

4.83×5.01

24.20

231

91.0

从上表可知，区内矿石的饱和抗压强度为91—96.6Mpa，已达到公路工程石料技术标准要求，可以满足高速公路、一级公路及其它等级公路建筑用石料的要求。

2.2矿床开采技术条件

2.2.1水文地质

依据原储量报告，矿山拟设计开发矿体位于地下水位线以上，矿区无常年性地表流水，大气降水是唯一的充水水源。

矿区最低开采标高720m，高于地下水位高程，地表排水条件良好。

所以矿区水文地质条件简单，对矿床开采无影响。

2.2.2工程地质

依据原储量报告，区内主要含矿层为熊耳群许山组安山岩，矿层相对比较松散，分布连续，岩性简单，局部矿层内有软弱夹层。

矿体顶部有的有覆盖层，须用铲车开挖剥离，但应注意开挖高度和堆积坡度，以防坍塌。

总之，矿区工程地质条件一般。

未来矿山开采最终边坡角按小于60º考虑，不会出现滑坡、泥石流等地质灾害，露天开采边坡较为稳定。

2.2.3环境地质

矿区离居民区较远，矿山遇到的主要地质环境问题是边坡稳定，废弃物处理和生产过程中的爆破、粉尘、噪声污染，通过合理确定开采境界及露天采场最终边坡要素，定期进行安全检查，对易产生滑坡的地方及时进行加固和维护，对剥离和采矿时所产生的废弃物，应有组织地集中堆放，堆放前应避开主河道，并砌筑坚固的拦截坝，以防雨季产生泥石流。

2.3矿石储量

2.3.1地质储量

矿区初步控制安山岩矿体1个，圈定资源储量块段1个。

共查明推断的内蕴经济资源量（333）类安山岩矿石资源储量为32.53万m3。

矿体范围见表2－2。

安山岩矿体拐点坐标值表表2—2

点号

X

Y

点号

X

Y

1

3835950

37531965

5

3836158

37532002

2

3836000

37531973

6

3836100

37532041

3

3836025

37531990

7

3836008

37532037

4

3836106

37531992

8

3835980

37532022

根据《河南省Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿资源储量报告》和三国土资储备（零、乙）字[2006]021号文件《关于〈河南省Ｘ县ｚｚ乡ＳＳ河安山岩矿资源储量报告〉矿产资源储量评审备案证明》，矿区保有（333）类安山岩矿石资源储量为32.53万m3，详见资源储量估算结果表2—3。

资源量估算结果表表2—3

块段类型

块段平面积（m2）

块段平均厚度（m）

资源储量（104m3）

备注

（333）

8341

39

32.53

合计

32.53

2.3.2设计利用储量

截止目前，矿区保有资源储量（333）类矿石量32.53万m3，（333）类资源储量可信度系数取0.6，则设计利用的资源储量为：

32.53×0.6=19.52万m3。

第三章采矿

3.1开采方式

矿体位于山坡地带，以单斜层状产出，矿体走向20°，倾向东南，倾角56°，矿体结构简单。

矿体沿走向长200m，平均宽度50m，平均厚度39m。

赋存标高为780-720m,　上部小部分被第四系黄土覆盖，其余均出露地表，

矿体位于地下水位线以上，矿区无常年性地表流水，大气降水是唯一的充水水源。

地形条件有利于地表迳流的自然排泄。

矿区最低开采标高720m，高于地下水位高程，地表排水条件良好。

水文地质条件简单。

区内矿岩坚硬致密，结构稳固，形态简单，抗压强度大，属稳固性矿层，工程地质条件一般。

显然该矿床适宜采用露天开采。

从经济价值看，露天开采矿石成本约为地下开采矿石成本的1/2左右，且开采条件优越，作业场地安全系数高，生产效率高。

露天开采矿石的损失率不超过10%，贫化率不超过5%，能充分利用地下资源，比地下开采指标要好的得多。

根据矿体赋存的条件、开采技术条件、经济价值等特点，确定采用露天开采方式，为一山坡露天矿。

3.2设计规模及产品方案

3.2.1矿山工作制度

矿山用工多为当地农民，参照当地类似企业实际，确定年工作日300天，每天１班，每班8小时。

3.2.2矿山开采规模

根据矿方要求及采矿许可证批准的生产规模，综合考虑矿体开采技术条件，资源储量和资金等因素，确定该矿生产能力为5万m3/年，日采出矿石量167m3。

3.2.3矿山服务年限

矿山服务年限计算公式为：

T=QK/A（1-r）

式中：

T—矿山服务年限

Q—设计利用储量Q=19.52万m3

K—矿山总回采率K=95%

A—矿山生产规模A=5万m3/a

R—矿山采矿总贫化率r=5%

因此，T=3.9年

取4年。

3.2.4产品方案

本矿区开采的安山岩矿石适宜做建筑石料使用，所采矿石就地破碎加工成工业和民用建筑设施所需的不同级别的安山岩矿石骨料,平均价格为30元/m3。

3.3矿床开拓运输

3.3.1开拓运输方式

根据地形条件、矿体赋存特征，矿石与围岩的稳固性等矿床开采技术条件，确定采用公路开拓运输方式。

用公路开拓运输建立起露天工业场地、废石场与采矿场各开采水平以及各水平之间的矿岩运输通道，以保证露天采剥作业的正常进行，并及时准备出新的工作水平。

该矿山为一山坡露天矿，采矿场与工业场地、废石场之间的相对高差较小，设计结合矿区的地形条件，选择树枝直进式布线形式。

出入沟的位置布置在矿区南部，在露天采矿场南侧边帮布置运输线路，形成树枝直进式运输通道。

各水平工作面采剥的矿岩，通过运输线路运至指定地点。

3.3.2道路设计

道路等级：

设计为露天矿山三级公路，单向行车密度＜25辆/h。

道路平面：

矿山公路设计为单车道路面，设计行车速度为20km/h，路面宽度3.5m,最小圆曲线半径15m,曲线内侧路面加宽值0.8m。

道路纵断面:

设计最大纵坡为9%,纵坡限制长度为150m。

路面设计：

路面等级按中级，面层类型为泥结碎石路面，在道路上面铺10cm面层，面层材料可采用现场的废弃碎石铺筑、压实。

回车场：

在破碎站、料仓、排土场等卸车处，在道路的尽头等设回车场，卸车地点应设置挡车设施，其高度为运输车辆最大轮胎直径的2/5。

3.4露天采场技术参数

3.4.1阶段高度和阶段坡面角

根据开采规模,设计选用深孔爆破,装载机铲装,参照类似矿山和有关规定,阶段台阶高度确定为10m。

根据矿体赋存标高780-720m,采场从上到下划分为770m、760m、750m、740m、730m、720m六个阶段。

根据阶段高度和地质条件，参照类似矿山实际，阶段台阶坡面角设计为65°，地表第四系坡面角设计为45°。

3.4.2工作平台宽度

装运平台宽度：

根据爆堆宽度、装运宽度和安全宽度等，确定装运平台宽度为40m。

凿岩平台宽度最小不低于4m。

3.4.3最终平台宽度

露天采场最终分安全平台、清扫平台和运输平台。

每个阶段的最终平台宽度设计为5m，兼作安全平台、清扫平台和运输平台。

3.4.4最终边坡角

最终边坡角是最下一阶段的坡底线和最上一个阶段的坡顶线构成的假想平面与水平面的夹角。

根据露天采场最终边坡要素（阶段高度、阶段坡面角和最终平台宽度）计算出最终边坡角：

东部上边边帮为48°，西部下边帮为51°，北部端边帮为50°。

3.5露天采场开采境界

根据以上确定的公路开拓运输系统、阶段高度、阶段台阶边坡角、最终平台宽度、最终边坡角等最终边坡构成要素、以及露天采场底平面周界和开采标高，确定出了该露天矿的开采境界（见露天开采终了平面图）。

3.6采剥工程量及剥采比

3.6.1采剥工程量

露天采场的采剥工程量分阶段计算该层的采出矿石量和剥离废石量，全部采剥工程量见采剥工程量估算表3—1。

采剥工程量估算表表3—1

序号

阶段标高

矿石量m3

废石量m3

矿岩量m3

备注

1

770m

2000

2000

2

760m

5000

5000

10000

3

750m

30000

10000

40000

4

740m

50000

12000

62000

5

730m

55000

8000

63000

6

720m

46000

1000

47000

合计

186000

38000

224000

3.6.2平均剥采比

露天开采范围内，剥离量为38000m3，采出矿石量为186000m3，平均剥采比为0.20m3/m3。

3.7基建工程量与基建期

3.7.1基建范围

基建工程范围包括矿山开拓运输工程、770m、760m阶段剥离和水平准备工程、防排水工程、矿区运输线路工程、以及避炮室、排土场、破碎站、办公室、变电室等地面建筑工程。

基建工程完成后，矿山的开拓矿量为18.6万m3，保有时间为3.7年，备采矿量为5000m3，保有时间为1.2个月。

3.7.2基建工程量

基建工程量见基建工程量表3—2

基建工程量表表3—2

序

号

工程名称

单

位

工程量

投资

（万元）

备注

一

开拓工程

3.0

开拓运输道路

m

600

3.0

二

剥离工程

m3

7000

3.0

三

基础设施工程

避炮室

m2

12

0.5

排土场

m3

80

1.0

砌砼拦截坝

排水沟

m

500

0.5

宽/深0.3/0.3

破碎站

m2

20

1.0

水池

m3

60

0.4

变电室

m2

18

1.0

空压机室

m2

30

1.2

办公室/食堂/宿舍等

m2

100

4.0

四

其他

1.0

合计

16.6

3.7.3基建期

基建工程主要为矿山开拓线路建设、剥离工作、基础设施建设和设备定购、安装，可以同时或穿插进行。

建设完成全部基建任务需6个月时间。

3.8防排水

矿体位于山坡地带，工业矿体全部赋存在当地侵蚀基准面以上，地形条件有利于地表迳流的自然排泄。

矿区内无地表水体，未来露天开采采场充水以大气降水为主，矿床开采水文地质条件简单。

该矿为山坡露天矿,区内地形有利于自然排水。

排水方式：

截水沟自流排水。

为防止雨季降水流入采场，在露天开采境界上部周围修

筑截水沟（水沟宽0.3m，深0.3m），在采场内修筑排水沟（水沟宽0.3m，深0.3m），用于拦截和排出雨水，以防雨水对采场和边坡的威胁。

　　在排土场上部修筑截水沟（水沟宽0.3m，深0.3m），在排土场下部砌筑混凝土拦截坝（厚0.8m，高2.0m），防止雨季产生泥石流。

加强对采场、边坡和排土场的防排水检查，尤其是雨季前和雨季后的检查，及时采取措施清理和加固防排水工程设施。

3.9压气凿岩系统

在采场外工业场地内建空压机站，安装2台L2-10/8空压机为采场供风（其中1台备用）,用Φ60×3无缝钢管向作业面供压缩空气，供1台KQ-100潜孔钻机、和1台YT-24凿岩机使用。

风管埋入表土层300mm下,以防砸破管道。

L2-10/8空压机主要技术性能：

排气量10m3/mim，排气压力0.8Mpa,配Y280M-6电动机、功率55KW，储气罐容积1.5m3、直径1000mm。

空压机上配置的储气罐属压力容器，必须按《特种设备安全监察条例》的规定，定期由质量检测部门检验合格。

空压机房内配二台灭火器。

3.10供水系统

从矿区南部涧河中引水，接一条水管（直径38mm）用一台型号为IS50-32-250水泵（流量12.5m3/h,扬程80m,电机11kw）引至矿区高位水池，池容60m3，用φ25mm水管供露天采场凿岩和防尘用水，以及破碎站和道路防尘洒水，并兼作消防用水。

矿山生产用水量50m3/日，消防用水量约10m3/日，共需60m3/日。

3.11矿床开采

3.11.1开采顺序

1、开采顺序：

为自上而下，分台阶开采。

按“采剥并举，剥离先行”原则，剥离工作面超前于开采工作面10m以上。

本山坡露天矿按770m—760m—750m—740m—730m—720m阶段顺序开采，推进方向根据矿体赋存条件设计为从南向北方向推进。

2、新水平降深方式：

根据矿体倾向和地形条件,按划分的阶段标高沿地形在矿区的南部开段沟,沿矿体走向布置工作线路,沿走向向边坡推进。

3.11.2采剥方法

根据矿体的产状、地形条件、运输干线的布置形式，选用水平分层采剥方法，即沿山坡地形矿体走向开段沟，形成采剥工作面，然后沿走向向边坡方向推进。

沟底宽度取10m，考虑到汽车运输调车要求，在每一阶段设1宽度为20m的调车场。

采剥工作面沿矿体走向弧形布置，工作面主要技术参数见露天采场技术参数。

3.11.3采剥工艺

采剥工艺包括穿孔、爆破、边坡处理、装载、运输等工作。

根据矿岩的工程地质条件和开采规模，选用潜孔钻机穿孔、中深孔爆破的方法松散矿岩，然后装载机铲装、将矿岩分别装车，运至破碎站矿仓或排土场。

1、穿孔、爆破

（1）穿孔

根据开采规模,设计选用深孔爆破,装载机铲装,参照类似矿山和有关规定,阶段台阶高度确定为10m。

设计采用KQ－100型潜孔钻机风动湿式凿岩。

打下向倾斜炮孔,炮孔倾角为65—70°，孔径80—90mm，孔间距2.5—3.5m，孔深11.5m（炮孔超深0.5m），炮孔布置采用梅花形布置方式，设计废孔率为2%。

（2）爆破

由于该矿山采下的矿石用以破碎石料，对块度要求不高，故采用2#岩石炸药进行爆破。

采用人工装药，人工充填药孔，装药直径80mm,药卷长度200mm,装药长度8.8m;装药后采用炮泥充填,充填长度2.7m,严禁使用石块充填。

使用导火索和8#工业火雷管引爆、导爆索起爆2#岩石炸药深孔爆破。

矿山单台阶一次爆破最大装药量为110㎏。

二次破碎：

采矿产生的大块，集中用YT-24凿岩机凿岩，在下班时进行爆破，严禁裸露药包爆破，以免飞石伤人。

爆破安全距离设计为200m。

爆破作业现场设置坚固的人员避炮室。

避炮室位于空气冲击波范围之外，避炮室位置见总平面布置图。

应当按照GB6722-2003《爆破安全规程》和《民用爆破物品安全管理规定》，严格执行国家有关民用爆破物品和爆破作业的安全规定,由专职爆破员按进行爆破作业,设置爆破警戒范围,实行定时爆破和发信号制度。

禁止在雷雨雪天、夜间、雾天、大风天进行爆破作业。

爆破前应将钻机等移动设备开到安全地点。

执行爆破后按规定等待、爆破后检查和处理等制度。

2、凿岩爆破参数

最小抵抗线：

w=35dw=2.8m取2.8m;

孔距：

a=1.2wa=3.36m取3.0m;

排距：

b=0.95ab=2.85m;取2.8m;

孔深：

L=H/sinα＋h取11.5m

（H为台阶高,α为炮孔倾角，h为超钻深度=0.18w取0.5m）

单位炸药消耗量q取0.5㎏/m3

装药量：

前排孔Q=qwaH为42㎏,

后排孔Q=qabH为42㎏。

装药