无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿资源开发利用方案.docx
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无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿资源开发利用方案
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿资源开发利用方案
工程编号：
铜陵化工集团化工研究设计院有限责任公司
二
编写单位：
铜陵化工集团化工研究设计院有限责任公司
院长
总工程师
副总工程师
设计室主任
总设计师
参加编制人员：
审核
设计人员
附图1地形地质图
附图2矿区总平面布置图
附图3露天开采最终境界图
附图4剖面图
附图5采矿方法示意图
附件1《矿产资源开发利用方案设计委托书》
1概述
1.1地理位置、隶属关系、企业性质
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿矿区位于安徽省无为县境内，矿区行政区划隶属无为县襄安镇，区内有简易公路与省道军（军埠）—二（二坝）路相接，交通便利，通讯便捷，详见交通位置图。
该矿属襄安镇境内私营合作企业。
1.2编制依据
1.2.1项目前期工作进展情况
二十世纪五十年代以来，陆续有地勘单位在该区开展地质工作。
主要有：
安徽省地矿局原区调队于1967年完成了1∶20万《合肥幅》区域地质调查工作涵盖本区。
1983年安徽省地矿局原区域地质调查队开展的1∶5万《巢湖幅》区域地质调查和1988年开展的1∶5万《开城幅》区域地质调查对该区的基础地质作了较为深入系统的研究和总结。
2003年初无为县国土资源局地矿管理办公室在该区开展地质勘查工作，2009年以来，安徽省地质矿产勘查局327地质队对本区及其周边地区针对砖瓦用粘土矿进行了较为细致的地质工作，并于2010年5月提交了《无为县襄安镇松院地区砖瓦用粘土矿普查地质报告》，估算其累计查明资源储量（333）类为25260立方米。
该报告于2010年5月通过评审。
估算粘土矿保有资源储量范围见表1-1：
表1-1矿区范围拐点坐标为：
拐点编号
X
Y
K1
3452861
39577913
K2
3452796
39577924
K3
3452809
39578021
K4
3452866
39578007
矿区面积为：
5938m2。
1.2.2主要编制依据
1、法规
（1）《中华人民共和国矿产资源法》；
（2）《中华人民共和国安全生产法》；
（3）《中华人民共和国矿山安全法》
（4）《建设项目环境保护管理条例》
（5）《建设项目环境保护设计规定》
（6）《安徽省非煤矿山安全生产基本标准》
（7）《安徽省矿山地质环境保护条例》
2、规范、标准
（8）《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）；
（9）《露天采矿手册》，煤炭工业出版社，1985年；
（10）《采矿设计手册》，建筑工业出版社，1990年。
（11）国土资源部文件《矿产资源开发利用方案编写内容要求》，国土资发〔1999〕98号；
3、提供的基础资料
（1）安徽省地质矿产勘查局327地质队编制的《无为县襄安镇松院地区砖瓦用粘土矿普查地质报告》二〇一〇年五月；
（2）无为县襄安镇松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿矿区地形地质图1：
2000
（3）无为县襄安镇松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿资源储量估算剖面图1：
2000；
（4）无为县松院砖瓦厂关于《无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿开发利用方案》的设计委托书。
2
矿产品需求现状和预测
2.1国内外市场供求情况
2.1.1矿产品现状及加工利用趋向
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿经简单加工烧制成红砖，主要用于房屋的墙体材料。
2.1.2矿产品需求量预测
本矿区处于无为县襄安镇，襄安镇是县经济发达和活跃地区，对红砖需求相对较大。
2.2产品价格分析
红砖附加值较低，一般现当地价格约0.24元/块左右。
2.2.1主要销向预测
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿的产品主要在当地及周边地区销售，销路是有保证的。
2.2.2矿产品价格稳定性及变化趋势
由于墙体材料的改革，而生产红砖的厂家在减少，矿产品的价格会稳定在0.24元/块左右，并且有上升的趋势。
3矿产资源概况
矿区在构造上处于扬子准地台，下扬子台坳的北部，分属巢县断褶束，周家大山褶皱区的南部，地层属扬子地层区，下扬子地层分区，巢县地层小区。
3.1地层
区域出露的地层主要为新生代第四系地层（Q）,层状分布，厚度大于10米，呈棕黄色含铁锰质结核粉质轻粘土。
3.2构造
该矿区及其外围地区属波状丘陵区，地形切割程度较弱。
区域褶皱构造，断裂构造不发育。
3.3岩浆岩
岩浆活动十分微弱，区内未见岩矿体特征。
3.4矿床特征
3.41矿体形态特征
无为县襄安镇松院地区砖瓦用粘土矿赋矿层位为新生代第四系，矿体直接出露地表，平面上呈多边形，剖面上呈层状，其矿体形态较为完整，矿体出露标高为+17.2～+28m。
3.42自然类型
矿体特征呈土黄色，泥状结构，稍湿，具硬塑性。
局部含有少量的灰白色泥、钙质团块，见水后具弱膨胀性，粘性较好。
3.43矿物成份
组成该粘土矿的矿物成份主要为高岭土与其他含氢的铝土矿物，局部地段含少量的砾质砂土及含泥质碎石成份。
高岭土呈微晶粒状结构，其大小和形态需用显微镜才能测定。
一般呈鳞片状，粒径小于2µm。
3.44矿石的结构、构造
矿体的结构主要为微晶结构。
矿体的构造为中厚层状构造，尤以中厚层状构造为主。
3.45矿石加工技术性能
本矿山几年来的加工实践表明，矿石易加工成适宜的土坯，粘土矿质量满足一般烧制红砖要求。
3.5矿床开采技术条件
该企业委托了有资质单位开展了相关的水文、工程和环境地质工作，根据地表调查及区域性资料，简述如下：
3.51水文地质
一、地形及地表水
矿区属丘陵地形，当地侵蚀基准面海拔+10m左右，预采区地形特征总体南高北低，地表迳流通畅。
矿床地处荒坡，便于露天开采。
二、含水性
如前述，矿体的节理、裂隙不甚发育，但地表风化较强，含水性、富水性均较强，经调查，预采区周边无大的水体。
三、补给条件
矿区地势较低，大气降水为地下水主要补给来源，含水层水位受地形影响明显。
地下迳流方向基本与含水层走向一致，顺层或局部沿裂隙方向迳流。
综上所述，矿区水文地质属简单类型。
3.52工程地质条件及开采后的变化
一、工程地质条件现状评价
从预采区及其影响周边存在的岩（矿）石工程地质岩组为第四系松散堆积物工程地质岩组，该工程地质岩组工程地质质量较差，但其厚度较厚，易于产生崩塌和滑坡等次生地质灾害，开采过程中要按开采设计方案实施，切坡不能太大，岩层根部不能破坏，以免产生崩塌和滑坡等次生地质灾害。
综上所述，矿区水文地质属简单类型、工程地质属简单偏中等类型。
二、工程地质条件预测评价
①矿床工程地质条件为简单偏中等类型。
②初步分析，矿床以粘土为主，稳固性不好，但应防范构崩塌和滑坡等次生地质灾害的影响。
3.53环境地质条件及开采后的变化
一、矿区环境地质现状评价
经野外调查，当地基本保存原始的地形地貌特征，该处原有小型砖瓦粘土开采场对当地的环境地质的原始形态影响较小，但由于人类采矿活动的继续，将不可避免地给当地的环境地质带来一定的影响，因此，未来矿山企业对本矿的开发、利用时，应注意经济效益和环境效应，做到在充分利用资源的同时，合理堆放废土，有效地保护当地地质环境。
二、矿山环境地质预测评价
本矿床的开发对环境的影响主要有三个方面：
其一是矿山露天开采，必然对环境造成一定的影响。
因此，矿山在开采过程中，应科学合理规划；矿山闭坑后应做好复林复耕工作。
其二是生产过程中产生的粉尘与噪音。
矿床内及其附近无高压线路和名胜古迹，但应注意粉尘、机器噪音等对生产工人和较近居民生活的影响。
其三是矿山在开采过程中，废土均要注意合理规范堆放，力争做好科学开发、合理利用、保护资源、保护环境。
尽可能不占用耕地和林地，尽可能的减轻对环境的污染。
开采技术条件小结矿区水文地质、工程地质条件均属简单类型、环境地质现状较好，矿层出露厚度大，适宜规模露天开采。
3.6资源储量估算
3.61矿山开采条件一般要求
本砖瓦用粘土矿出露地表，拟建矿山开采方式为露天台阶式开采；矿区水文地质、工程地质条件简单，矿体形态稳定，矿体组构及矿物组合单一，同时结合当地的实际地形、地物特征来综合分析、确定如下工业指标：
一、最低开采标高为海拔＋20m，开采最终边坡角为60°。
二、剥采比：
本矿床直接出露地表，地表植被覆盖薄，地表腐植层厚度小（＜1.0m）盖层的剥离量与总矿石量相比可忽略不计。
三、矿床开采的对象为粘土，基本无夹石剔除。
3.62矿体圈定原则
一、由于本矿床为砖瓦用粘土矿，矿体形态简单，矿层厚度不大，矿层稳定，矿层范围超出预采矿登记边界，所以在矿体圈定时将整个矿床作为一个整体对待。
二、平面以矿层的自然形态和预采矿登记边界连接矿体界线并作为资源量估算边界。
三、由于矿体圈定时受预采矿登记范围的限制，因此估算资源量时不作外推计算，而以预登记范围的界线作为矿体资源量估算边界线。
3.63资源量估算方法
根据矿床地质条件简单，矿层稳定，地形变化较小，本次资源量估算方法采用方格网法。
3.64资源量的分类原则
根据本矿床矿体形态、产状、规模以及矿山生产现状属于较稳定型，故将本矿床勘探类型初定为简单类型。
本次工作属于矿产资源整合，以前有矿山对矿体进行过开采。
依据《固体矿产资源／储量分类》的标准，其矿体勘查控制程度为大致查明；地质可靠程度为推断的；其可行性评价属概略研究的；经济意义属内蕴经济的，故划为333类别资源量。
3.65资源量估算参数和结果
在计算机CASS制成的资源量估算地质平面图上矿体体积由计算机直接计算，并标注在图上。
本次资源量估算结果从表中可看出，查明无为县襄安镇松院地区砖瓦用粘土矿资源量（333类）25260m3。
3.7设计利用矿产资源储量
3.71设计范围内地质资源储量
本次设计的范围以采矿登记权限为准，估算4个拐点坐标范围后可知：
一、保有资源量
通过本次地质评价结果，经测，估算该矿区范围内累计查明的资源储量（333）为25260m3。
二、露天采场境界内矿石量
在采矿许可证范围内，圈定露天采场境界内矿量见表3-1。
表3-1境界内矿量表
标高（m）
地质资源储量
圈定资源储量
资源利用率
（%）
回采率
（%）
服务年限
（年）
万m3
万t
万m3
万t
+26m以上
0.21
0.18
86
98
0.1
+26～+23
0.98
0.79
81
98
0.4
+23～+20
1.34
1.13
84
98
0．6
合计
2.53
2.1
87
98
1
3.72矿产资源利用率
开发利用方案的开采范围也是挂牌出让的范围，该矿段的保有资源量（333）为25260m3，圈定的露天开采境界内矿量为21000m3，资源利用率达到87%，资源利用较好。
3.1.1对资源量普查地质报告的评述
1、基本查明该区地层、构造情况。
2、本次对采矿权范围内砖瓦粘土矿资源储量进行估算。
累计查明资源储量（333）为25260m3。
3、初步查明无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿开发对环境的影响程度简单。
4、矿山开采的水文工程地质条件简单。
5、本次《无为县襄安镇松院地区砖瓦用粘土矿普查地质报告》能作为矿山开采的地质依据。
4
主要建设方案的确定
4.1开采方案
4.1.1建设规模及产品方案
1、建设规模
矿山生产规模的确定应以技术上可行为前提，经济上合理为原则。
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿委托设计的无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿生产规模为1.8万m3/a。
设计将依据分层矿岩量、拟选择的开拓运输方式、采场几何尺寸以及矿体在各水平的分布情况，从工程延深速度、水平推进速度、可布置的设备数量、合理服务年限以及市场需求等方面来验证确定。
（1）按矿山工程延深速度验证
式中：
V——采矿工程延深速度，20m；
P——有代表性的分层矿量；
H——台阶高度，3m；
η——矿石回采率，98%；
e——废土混入率，2%。
由分层矿岩量表可知，采场内矿量21000m3，按有代表性的分层矿量0.98万m3，采矿工程延深速度20m验算，矿山生产能力可达6.5万m3/a。
（2）按水平推进速度验证
A=U×L×H×γ×N×η/（1-e）
式中：
U——工作线水平推进速度，60m/a；
L——采矿工作线长度，90m；
γ——矿石平均体重，2.48t/m3；
N——同时采矿台阶数，1个。
其它参数同前。
按工作线水平推进速度验算，矿山生产能力可达5.3万m3/a。
（3）按可能布置挖掘机数量验证
由于年产量不大，1个阶段生产，布置1台1m3反铲。
经计算1m3反铲装汽车的综合效率为14～16万m3/台.a，按布置挖掘机数量法计算的生产能力为14～16万m3/a。
（4）按合理服务年限验证
露天矿境界内粘土矿工业储量一定时，生产能力要参考露天矿的合理服务年限来验证：
A=Qη（1+ρ）/T
式中A——矿山生产能力，万m3/a；
Q——露天矿境界内工业储量，万m3；
η——工业矿石回收率，%；
ρ——废石混入率，%；
T——矿山合理服务年限，a。
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿属于小型矿山，按小型矿山的合理服务年限确定，其合理的服务年限为1年。
境界内工业储量2.1万m3，工业矿石回收率98%，废石混入率2%。
经验算，生产规模为2.1万m3/a。
（5）按编制生产进度计划验证
从开采现状和境界的几何尺寸上看，工作线长度平均为95m，台阶高度3m，采矿工作线沿采场走向布置，生产可达到2.1万m3的设计生产规模，从时间和空间上看，2.1万m3/a的生产规模是可以达到的。
2、产品方案
采场采出矿石，进行简单加工成砖坯,再烧制成红砖,产品直接销售。
3、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。
4、服务年限
根据采场内的矿石量2.1万t，矿山生产规模2.1万m3/a，矿石回采率98%，废石混入率2%进行计算，服务年限为1年。
4.1.2确定开采储量
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿保有的资源储量为25260m3，本次开发利用方案确定的开采资源量为21000m3。
矿体直接出露地表，出露完好，适于用露天开采。
4.1.3开拓运输方案及厂址选择
1、开拓运输方案
该矿体直接出露地表，出露完好，在本次1：
2000图幅内地表延长约190m，向南延伸至图幅外，出露宽约130m。
本矿最高开采标高为+28m，最低为+20m,采用自上而下的分台阶开采，开发利用方案确定的开拓运输方案为农用汽车—公路开拓运输方案。
开拓运输方案简介如下：
+28米至+25米矿层,至北端留置安全平台。
再由北向南开采下层资源，原有道路一直作为矿山开拓运输道路。
（1）运输设备的确定
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿开采境界内资源量2.1万m3，矿山生产规模为矿2.1万m3/a。
设计选用的运输设备为自卸农用汽车，载重3t，平均运距1.0km，运输设备数量计算如下：
汽车台班能力：
A=H×60×G×K1×K2/T吨/台班
H—每班工作时间，8h；
G—汽车额定载重量，3t；
K1—载重利用系数，0.82；
K2—时间利用系数，0.85；
T—汽车周转一次所需的时间，15min。
经计算，A=67吨/台班
所需汽车数量：
N=10000×Q×K3/（C×W×A×K4）台
Q—年运量，2.1万m3/a；
K3—运输不均衡系数，1.1；
C—日工作班数，1班；
W—年工作天数，240天；
K4—汽车出车率，0.8。
经计算，N=1.79台，所需汽车数量取2台。
（2）开拓公路主要参数确定：
开拓公路为矿山三级道路，根据地形条件、所选用的汽车及年运输量等因素，确定的道路参数如下：
道路纵坡10%；
缓和坡段长60m；
最大限制坡长150m；
道路路基宽度8m；
最小曲线半径15m。
2、厂址选择
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿经简单加工烧制红砖。
轮窑、为矿山开采服务的生产及生活设施，需建在矿山总出入口附近。
4.2防治水方案
区内地表水体不发育，主要为谷地冲沟、小溪、水塘，无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿为露天开采，最低开采标高+20m，高于当地侵蚀基准面，有利于自然排水。
除大气降水及时充水因素影响外，地下水对采场充水影响很小，属水文地质条件简单类型。
本矿床开采为露天开采，可以利用自然排水。
形成固定帮的部分，在安全平台上修400×400mm的矩形排水沟，将降水引出采场以外；工作平台上为防止台阶积水，生产台阶的纵向坡度应保持在2～3‰。
开拓公路等部位采用水沟疏导。
5矿床开采
5.1露天开采境界的圈定
5.1.1圈定露天开采境界的原则
1、境界剥采比≤经济合理剥采比，经济合理剥采比采用类比法选取，并用平均剥采比≤经济合理剥采比对开采境界校核；
2、本次确定的露天开采境界控制在地质详查拐点坐标范围内；
3、采用地质平面图圈定露天开采境界，圈定境界时考虑到地表的约束条件。
5.1.2经济合理剥采比
本矿床直接出露地表，地表植被覆盖薄，地表腐植层厚度小（＜1.0m）盖层的剥离量与总矿石量相比可忽略不计
5.2露天采场边坡构成要素
露天采场边坡构成要素最主要的参数就是台阶高度和最终边坡角，前者应与选用的采装设备相匹配，后者取决于矿体和围岩的稳定性。
按小型矿山设备装备要求，装载设备采用1m3挖掘机（矿山已有），其最大挖掘高度9.7m。
《金属与非金属矿山安全规程》及采矿设计手册要求台阶高度：
1、不爆破直接挖掘时，台阶高度不大于挖掘机的最大挖掘高度；2、采用爆破再采装时，不大于挖掘机的最大挖掘高度的1.5倍，台阶高度可取道14.55m。
因本次设计采用挖掘机直接采装的生产工艺，为保证挖掘机的生产安全，确定采场阶段高度为3m,根据手册要求最终边坡角要小于50°，
露天采场最终边帮构成要素见表5-1。
表5-1露天采最终边帮结构参数表
序号
项目
单位
参数
备注
1
阶段高度
m
3
2
最终边坡角
度
≤50
3
台阶坡面角
度
≤72
4
安全平台宽度
m
4
5.3矿石损失贫化
开采的对象为砖瓦用粘土矿，在开采的过程中，根据矿体的赋存条件、所采用的开采方式、台阶高度、类似矿山的实际生产情况等因素，确定的矿石回采率为98%，废土混入率为2%。
5.4露天开采境界圈定结果
根据露天开采境界圈定的原则、开采对象以及设计确定的采场边坡构成要素，按照地质剖面图自下而上圈定了露天开采境界，结果见表5-2。
表5-2露天采场圈定结果表
序号
项目
单位
指标
备注
1
露天采场最高标高
m
+28
2
封闭圈标高
m
露天
3
采场底部标高
m
+20
4
采场上口最大尺寸
m
95×63
长×宽
5
采场底部最大尺寸
m
85×50
长×宽
6
采场圈定矿量
万m3
2.1
8
资源利用率
%
87
5.5采矿生产工艺
5.5.1采剥方法
采用露天开采方式，分台阶自上而下分层开采，生产时台阶高度3m。
采用农用汽车—公路开拓运输方式。
5.6装备水平
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿装备水平见表5-3。
表5-3采场主要设备表
序号
设备名称
单位
数量
1
1m3挖掘机
台
1
2
3t自卸农用汽车
辆
2
5.7生产设备
生产设备制砖机一台。
6
环境保护
6.1矿山地质环境报告
6.1.1采矿可能引起的地质灾害
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿采用露天方式开采，采场最高标高+28m，最低开采标高+20m。
设计确定的采场主要参数为：
生产时台阶高度3m，终了台阶坡面角小于50°，安全平台宽度4m。
采用农用汽车—公路开拓运输，自上而下分台阶开采，开采过程中的主要参数为：
工作台阶坡面角小于75°，最小工作平台宽度40m，属单台阶缓帮开采工艺。
主要生产工艺为：
1.0m3反铲装3t自卸汽车运往生产车间。
一、在采矿过程中可能引起的地质灾害
（1）崩塌。
生产过程中的工作台阶坡面角过大、台阶根底超挖或采场最终边坡角超过50°、台阶坡面角超过75°、安全平台过小，都可能会引起台阶、边帮的崩塌。
（2）滑坡。
露天采场最终边坡角的确定既要满足安全的要求，又要满足经济合理的需要。
因此设计中确定的采场最终边坡角一般是安全的边坡角，但不是稳固的边坡角（即开采过程中从不发生滑坡）。
在生产过程中的初期，由于靠固定帮的台阶较少，采场所形成的固定帮不高，因此发生滑坡的可能性不大；在生产的中后期，由于台阶大量靠帮，所形成的采场固定帮高度较大，暴露的时间也比较长，这时发生单台阶局部滑坡的可能性是存在的。
二、监测预防措施
矿区没有复杂的地质构造，没有异常的水文条件及大的地表水体等不利因素。
设计根据类似矿山的实践经验，采用类比法选取了≤50°的最终边坡角，可以避免崩塌、滑坡的发生。
临近最终边坡的采掘作业必须保持设计确定的安全平台宽度和阶段坡面角，坡底不得超挖。
加强边坡安全管理，设专门的边坡管理人员和维护队伍，制定边坡管理制度，建立有效的边坡监测系统，严格执行边坡到界靠帮的操作规程，将不致于出现危及人员、设备的边坡坍塌及滑坡事故。
6.1.2采矿对区域地质的影响
无为县松院砖瓦厂砖瓦用粘土矿，区内人类工程经济活动一般，主要表现为小规模的露天开采，未来采场最终边坡≤50°，基本稳定，局部地段在汛期暴雨诱发作用下，可能出现崩塌、滑坡现象。
矿区及周边地带未见滑坡、崩塌及其不稳定边坡等不良工程地质问题，矿山不受地质灾害威胁，矿山及近区地质环境质量良好。
矿山开采使开采范围植被破坏，未曾诱发崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
矿山露天开采剥离将不可避免地造成矿区土地资源永久破坏，上覆植被亦遭到破坏。
矿山开采产生的废土堆放，可能产生矿区水土流失，但规模小。
上述问题限于矿区和附近部分地区。
6.1.3边坡稳定性评价
矿山开采后，露天采场处于裸露状态，在风化、大气降水作用下，对边坡稳定性产生影响，开采过程中注意边坡脱落或崩塌、滑坡。
在实际开采过程中，应对采场边坡加强安全监测，或适宜降低边坡倾角，防止雨季或连降大雨或暴雨，由于地表水的冲刷和渗透，影响层面的结构合力，而造成崩塌和滑坡现象。
6.2矿山环境影响评价
6.2.1污染源分析
1、废气
该项目废气污染物主要来源于烧制红砖时产生的废烟。
2、废水
本工程生产过程中所需生产用水主要工作面和道路喷洒用水；工作面和道路喷洒过程不产生废水，因此正常情况下该项目无废水外排。
3、噪声
优先选择低噪音设备，并对主要噪声源设备进行消
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