石灰岩矿为扩界扩能小型露天采石场扩建项目设计方案.docx
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石灰岩矿为扩界扩能小型露天采石场扩建项目设计方案
石灰岩矿为扩界扩能小型露天采石场扩建项目设计方案
第一章概述
1.1矿山概况
1.1.1矿山基本情况
1.1.2矿区围
扩界后矿区围由5个拐点坐标圈定，矿区面积：
0.04km²，开采深度+870m～+825m，矿区拐点坐标见表1.1.2。
表1.1.2矿区围拐点坐标
拐点
编号
1980坐标系
X
Y
1
3180929.37
36471100.51
2
3180929.37
36471195.51
3
3180673.37
36471195.51
4
3180506.37
36471108.51
5
3180546.37
36471066.51
开采深度：
+870m～+825m矿区面积：
0.04km²
1.1.3矿山地理位置及交通
矿区位于XXXXXXXXX县旧城镇，距旧城镇约4.0km。
矿区中心地理坐标：
东经107°42′19″，北纬28°44′32″。
关中坝至旧城的乡村公路从矿区前沿（东侧）通过，交通方便，见图1.1.3。
1.1.4周边环境情况
矿区无其他矿权设置，无矿界重叠现象，区无重要建（构）筑物及水库设施等。
关中坝至旧城的乡村公路从矿区前沿（东侧）通过。
图1.1.3交通位置图
1.2矿区地质
1.2.1地层
矿区及附近出露地层主要有第四系（Q）、奥系下统桐梓、红花园组（O1t+h）和奥系中统宝塔组（O2b），其岩性特征如下：
1）、第四系（Q）：
为残坡积黄色含碎石的粘土，分布于斜坡的平缓地段，厚0～1.0m。
2）、奥系下统桐梓、红花园组（O1t+h）：
浅灰色中厚层至厚层状石灰岩，夹有泥质石灰岩和少量硅质白云石，厚度大于100m。
3）、奥系中统宝塔组（O2b）：
浅灰色中厚至厚层状石灰岩，夹有泥质石灰岩和少量白云石，是采石场的开采对象，是本次工作的矿层，厚度大于100m。
1.2.2构造
矿场开采岩层为石灰岩，为单斜构造，岩层产状较稳定，岩层走向、倾向变化不大，产状为倾向5°，倾角12°，属于缓倾斜岩层，无裂隙、无断层，构造简单。
1.3矿体及矿石特征
石灰岩矿层产于奥系中统宝塔组（O2b）地层中，矿体呈层状产出，层位稳定，矿层分布与（O2b）地层分布状况相一致。
石灰岩矿石为浅灰—灰—深灰色粉晶至细晶。
性脆，具瓷状断口，显油脂光泽。
方解石呈不规则细脉状分布。
局部地段有次生方解石、石英晶粒，组成晶簇，而在个别晶洞中，有结晶较为完好的石英晶体，晶体一般长0.5cm，经薄片鉴定主要以他形与半自形微粒细粒及胶状等结构，粒度均一，粒径小于0.04mm的方解石组成，某些重晶结果作用，部份颗粒较大，形成胶状结构或镶嵌结构，部份亦有硅化现象及重结晶现象，次生重结晶部份呈脉状穿插分布，具波状消光。
其物理性质充分能满足建筑及公路用石料的要求。
总之，该矿区的石灰岩资源在质量方面可满足建筑用和公路用石料的需要，可以加以开发利用。
1.4开采技术条件
1.4.1水文地质条件
矿床处于山地坡状地形，易于排水。
采场属缓倾斜岩层，岩层上面盖层（浮土）薄，无裂隙、无断层等，采用分层开采，有利于开采加工和采矿的安全，矿区岩层层位稳定，属中厚层层状，岩层石质较好，开采对环境无大的影响，开采技术条件较好。
矿床所在围小，矿床无涌水水源，开采除预防地表水渗入造成隐患外，无其它水害危险，矿床水文地质条件较好。
1.4.2工程地质条件
矿区石灰岩矿层大片出露于地表，开采方式为露天采矿方法。
根据有关资料显示，区石灰岩属软质岩组，机械强度高，风化能力弱。
石灰岩体质量属较完整～完整。
此外，虽区有残土（浮土）层，属松散堆积物类岩组，但其厚度小，分布围较小，对开采不会产生影响。
就目前而言，矿区围未见有滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、地裂缝等不良工程地质现象，今后，在开采过程中会形成一定的边坡，故在开采时应引起注意，留足开采边坡角，对开采形成的边坡上的不稳定岩块应及时清除，以免形成安全隐患。
1.4.3环境地质条件
矿区及其附近目前未发现崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害及其它环境污染问题。
矿区及其附近无地震活动史。
据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），区域烈度小于Ⅵ度，为地壳相对稳定区。
1.4矿山现状
矿山前期开采已在矿区东南部形成长约130m、宽约35m的采空区，采空区底盘标高约为+825m，采空区边坡0～29m。
矿山工业场地位于矿区东南侧，破碎系统布置在工业场地。
现场勘查矿山生产设备、供电设施等运行正常。
1.5存在主要问题及建议
1、关中坝至旧城的乡村公路从矿区前沿（东侧）通过，为保证道路运输及行人的安全，宜在东侧设立适当的禁采区（30m），另在矿区已开采围边上设置挡墙，同时保护矿山生产生活设施。
矿山应实施定时爆破，并在乡村公路通往矿山各路口设置醒目警示标志及爆破时间公示牌。
爆破时应设置岗哨及爆破警戒，并派专人现场把守，禁止人畜、车辆进入危险区域，并做好人员疏离工作，所有人员撤离危险区域后方能爆破。
2、矿区现开采围西南侧有浮石，必须及时妥善处理，待处理完善后再进行开采，以保障矿山的安全生产和过往车辆、行人的安全。
3、矿山现划定矿区围位于关中坝至旧城的乡村公路边，为了过往车辆及行人的安全，建议该厂向国土及管理部门申请，对矿山进行异地搬迁。
4、矿山进行挖掘机翻矿、边坡清理作业时应撤离坡底及附近危险区域人员到安全地带，并设置警戒、布置警戒人员。
5、矿山应建立边坡监测预报制度，定期监测边坡滑移、滑坡、坍塌。
对有潜在危险的边坡应实施实时测控。
6、矿山应建立边坡安全检查制度。
明确有经验的人员专门负责边坡安全管理工作，及时消除事故隐患，发现坡面的裂隙、浮石等情况，必须迅速处理。
在作业前及放炮后必须对坡面进行安全检查、边坡清理。
第二章编制依据
2.1编制依据的文件
建设项目设计委托书、采矿许可证
2.2编制依据的地质资料及有关矿山安全的基础资料
1、XXXXXXXXX2014年7月编写的《XXXXXXXXX石灰岩矿资源/储量核实报告》
2、采石场提交的水、电、路、机电设备等基础资料
3、本公司设计人员在现场收集的基础资料
2.3编制依据的法规、规程、标准及技术规
2.3.1依据的法规
《中华人民国矿产资源法》（1997年1月1日实施）
《中华人民国环境保护法》（1989年12月26日实施）
《中华人民全生产法》（2014年12月1日实施）
《中华人民国劳动法》（1995年1月1日实施）
《中华人民全生产法》（2002年11月1日实施）
《中华人民国消防法》（2009年5月1日实施）
《中华人民国职业病防治法》（2011年12月31日起施行）
《电力设施保护条例》（国务院令第239号）
《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令第466号）
《公路安全保护条例》（国务院令第593号）
《生产经营单位安全培训规定》（国家安全生产监督管理总局令第3号）
《非煤矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》（国家安全生产管理局、国家煤矿安全监察局令第18号）
《非煤矿山企业安全生产许可证实施办法》（国家安全生产监督管理总局令第20号）
《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第30号）
《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》（国家安全生产监督管理总局令第36号）
《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》（国家安全生产监督管理总局令第39号）
《国家发展和改革委、国家安全生产监督管理局关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（发改投资[2003]1346号）
《地质灾害防治管理办法》（国土资源部令第4号）
《省安全生产条例》（2006年9月1日起实施）
2.3.2依据的规程、标准及技术规
《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006）
《爆破安全规程》（GB6722-2003）
《矿山电力设计规》（GB50070-2009）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）
《生产过程安全卫生要求总则》（GB1280-2008）
《工业企业总平面设计规》（GB50178-2012）
《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）
《厂矿道路设计规》（GBJ22-87）
《道路交通标志和标线第2部分：
道路交通标志》（GB5768.2-2009）
《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986）
《建筑设计防火规》（GB50016-2006）
《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（GB/T29639-2013）
《金属非金属矿山安全标准化规小型露天采石场实施指南》（AQ2007.5-2006）
第三章开采方案
3.1确定开采境界、保有储量、开采规模和服务年限
3.1.1开采境界
设计开采面积：
0.04km²，开采深度：
+870m～825m，开采高度：
45m。
因关中坝至旧城的乡村公路从矿区前沿（东侧）通过,设计在矿区东侧留设0.0049km²禁采区保护公路。
3.1.2保有储量
根据矿山《资源/储量核实报告》，矿区开采围保有资源量为135.00万吨（已扣除边坡占有量）。
矿山历年采出资源量为13.95万吨。
关中坝至旧城的乡村公路从矿区前沿（东侧）通过，为保证道路运输安全，宜在东侧设立适当的禁采区（30m），经估算，禁采区占有资源量约为3.20万吨。
根据矿山地形地质条件及露天采场最终边坡角，露天采场回采率取95%，则：
可采储量=（保有资源量-采空量-禁采区占有资源量）×采矿回采率
=（135.00-13.95-3.20）×95%
=111.96（万吨）
3.1.3开采规模
采矿许可证核定生产规模为15.00万吨/年。
3.1.4矿山服务年限
1、年剥采总量为：
Aa=A（1+n）=15（1+0.014）=15.21（万吨）
式中：
Aa——年矿岩剥采总量（万吨）；
A——年生产能力（万吨）；
n——剥采比（吨/吨）。
表土层浮土为第四系（Q）粘土。
矿山开采需剥离面积为0.0369km2，浮土平均厚度约为0.3m，浮土密度一般为1.4t/m³。
剥离浮土量=36900×1.4×0.3＝1.5498（万吨），所以剥采比n＝1.5498÷111.96≈0.014:
1（吨/吨）。
2、生产能力验算：
按可布置的采掘工作面数目确定可能达到的生产能力按A=NnQq计算，
A=1×1×510×300=15.30（万吨/年）
式中:
A——露天矿矿石年产量（万吨/年）；
N——一个采矿阶段可布置的采矿点数目,本设计中取1；
n——工作班次，每天按1班生产；
Q——采矿点生产能力（吨/班），取Q为510吨；
q——有效年工作日，取q为300天。
经计算，可以满足年剥采总量15.21万吨的要求。
3、矿山服务年限：
矿山服务年限=可采储量（万吨）/矿山生产规模（万吨/年）
=111.96/15
=7.5（年）
3.2开采方式
设计采用自上而下分层顺序开采。
采下的矿石由挖掘机翻矿到底部装运平台，再由装载机运输到破碎机喂料口。
3.3开采顺序
由于矿区围较大，现将矿区围划分为两个采区进行开采，先开采一采区，一采区采完后再布置开采二采区。
设计采用自上而下分层顺序开采，矿山开采标高为870m～825m标高，共分三层，第一层开采标高段870m～855m，分层高度15m；第二层开采标高段855m～840m，分层高度15m；第三层开采标高段840m～825m，分层高度15m。
利用已形成的采空区底盘作为底部装运平台（标高+825m），底部装运平台边应设置挡石墙，一采区在采空区西南侧边坡顶约+840m平整出首采工作面和准备工作面凿岩平台，超前4m对覆盖层进行剥离。
二采区在采空区西北侧边坡顶约+840m平整出首采工作面和准备工作面凿岩平台，超前4m对覆盖层进行剥离。
3.4推进方式
一采区设计工作平台由东向西推进，工作线由北向南推进。
二采区设计工作平台由东向西推进，工作线由南向北推进。
3.5工程平面布置
设计利用矿山已形成工业场地，位于矿南侧。
矿山破碎系安装在工业场地。
矿山办公室、配电房、空压机房布置在矿区东南侧。
设计利用已形成的采空区底盘作为底部装运平台，在一采区采空区西南侧边坡顶约+840m平整出首采工作面和准备工作面凿岩平台，超前对覆盖层进行剥离。
凿岩平台长不得小于30m、宽不得小于6m；超前剥离距离不得小于4m。
矿山根据开采实际情况选择路线修筑挖掘机上山公路连接工业场地与采场各工作平台，作为挖掘机、人员上山及设备运送用。
3.6矿山排土
矿山设临时排土场，生产产生的废土运到临时排土场堆放，待矿山开采结束后用于复垦。
3.7分层要素
分层要素包含分层高度（H）、凿岩平台宽度（B）和工作坡面角（a）三个要素。
1、分层高度（H）
根据开采高度、岩石硬度、稳固性、安全规程对露天矿开采的规定等因素综合考虑，取H=15m。
2、凿岩平台宽度（B）
凿岩平台以满足凿岩、爆破安全及平台矿石转运要求为准，取凿岩平台宽不小于6m。
3、工作坡面角（a）
根据《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006），结合该矿山矿岩条件，矿山工作坡面角取a=70°。
3.8开采工艺
设计采用自上而下分层顺序开采，中深孔爆破落矿，采用双排眼布置炮孔，分层高度15m，凿岩平台宽度不小于6m。
采下的矿石采用挖掘机翻矿到底部装运平台，再由装载机运至工业场地破碎机喂料口，矿石加工后汽车外运。
3.9爆破方法
设计采用中深孔分段爆破，双排眼布孔，爆破参数计算如下：
1、炮眼直径（D）
D由选用钻头直径确定，设计采用潜孔钻钻孔，取D=0.08m；
2、钻孔深度（L）
钻孔深度根据作业平台高度、工作坡面角确定。
式中：
H—分层高度，15m；
α—坡面角，α取值70°；
h—钻孔超深，取h=（8～12）D，本设计取h=0.8m。
3、炮孔填塞长度（L2）
L2=（40～50）D=（40～50）×0.08=3.2～4.0m，取4.0m。
式中：
L2—填塞长度，m；
D—钻孔直径，设计取值0.08m。
4、最小抵抗线（W）
1）倾斜孔：
W=（0.4～0.5）H=（0.4～0.5）×15=6.0～7.5m,取6.0m。
式中：
W—斜孔抵抗线（即最小抵抗线），m；
H—分层高度，15m。
2）按钻孔装药条件计算
倾斜孔：
；
式中：
q1—每米钻孔装药量，kg/m；
q1=△πd2/4=1000×0.8×3.14×0.082/4=4.02kg/m；
m—炮孔密集系数（炮孔临近系数），设计取值1.0；
L—钻孔深度，m，设计取值16.76m；
L2—炮孔填塞长度，L2=4m；
L1—装药长度，L1=L-L2=16.76-4=12.76m；
L2—炮孔填塞长度，L2=4m；
q—单位炸药消耗量，kg/m3，设计取值0.35。
计算得出：
W≈3.0m
3）根据钻孔作业的安全条件（必要条件）
C=
=3.0/sin70º≈3.2m
C—钻孔安全距离，C≥2.5～3.0m。
根据以上计算结果，取最小值，则最小抵抗线W=3.0m，满足钻孔作业的安全条件。
5、炮眼孔距（a）和排距（b）
a=mW=1×3.0=3.0（m）
式中：
m-系数，m=1，
b=a×0.9=3.0×0.9=2.7（m）
6、单孔装药量（q）
前排：
Q=qaWH=0.35×3.0×3.0×15=47.2（kg）
后排：
Q=qaWHt=0.35×3.0×3.0×15×1.1=51.9（kg）
式中：
t—后排装药量增加系数，t=1.1～1.2；其余符号意义同前。
7、达到设计年产量所需炮孔数（n）
矿山每炮可生产矿石量按爆破矿石的体积来计算，矿石比重取2.7t/m3,则每炮可爆破的矿石量为：
3.0×3.0×15×2.7=364.5（吨），则每年达到年产量所需的炮孔数：
n=150000÷364.5≈411.52，则每年需要的炮孔数约为412个。
8、达到设计年产量所需炸药量（M）
每个炮孔平均装药量按49.55kg计算，则全年爆破所需炸药量为：
M=Q×n=49.55×412=20414.6（kg）
爆破按双排孔布置炮孔，每次20个炮孔，总共分10段爆破，每段2个炮孔，则每次需要的炸药量为：
49.55×20=991（kg），每次爆破可生产的矿石量为：
364.5×20=7290吨，按每天生产量510吨矿石计算，则每次爆破的间隔时间为：
7290÷510=14.29（天），即每隔约14天爆破一次。
9、爆破个别飞散物的安全距离（m）
设计采用中深孔爆破，根据《爆破安全规程》（GB6722-2003），个别飞散物对人员的安全允许距离为200m，见表3.9-1。
为保证安全，个别飞散物安全允许距离设计取300m。
表3.9-1个别飞散物对人员的安全允许距离
爆破类型和方法
最小安全允许距离（m）
露天岩石爆破
裸露药包爆破法破大块
浅孔爆破法破大块
400
300
浅孔台阶爆破
200（复杂地质条件下或未形成台阶工作面时不小于300）
深孔台阶爆破
按设计，但不小于200
硐室爆破
按设计，但不小于300
注：
沿山坡爆破时，下坡方向的个别飞散物安全允许距离应增大50%。
10、爆破振动安全允许距离（m）
爆破振动安全允许距离按下式计算:
R=（K/V）1/aQ1/3
R—爆破振动安全允许距离，单位m；
Q—炸药量，延时爆破为最大一段药量，单位kg；
V—保护对象所在地点振动安全允许速度，单位cm/s；
K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。
设计单段装药量为99.1kg。
设计采用中深孔爆破，频率取50Hz，保护对象为一般砖房，按表3.9-2安全允许振速V取2.5cm/s。
采场所采岩石为石灰岩，属于坚硬岩石，按表3.9-3取K=150，a=1.5。
表3.9-2爆破振动安全允许标准
保护对象类别
安全允许振速（cm/s）
＜10Hz
10Hz—50Hz
50Hz—100Hz
一般砖房、非抗振的大型砌块建筑物
2.0—2.5
2.3—2.8
2.7—3.0
钢筋混凝土结构房屋
3.0—4.0
3.5—4.5
4.2—5.0
表3.9-3爆区不同岩性的K、a值
岩性
K
a
坚硬岩石
50—150
1.3—1.5
中硬岩石
150—250
1.5—1.8
软岩石
250—300
1.8—2.0
计算结果
R=（
）1/a×
=（
）1/1.5×
≈71.0（m）
10、炮孔布置
采用双排布置炮孔爆破，炮孔深度15m，炮孔角度70°。
爆破方向考虑以下因素：
1）岩层层面倾角方向。
2）利用两个自由面增加爆破效果。
3）减少爆破个别飞散物对周边设施、设备的损坏，尽量向无人区和无设施方向。
11、装药和起爆方法
采用单一装药，或是组合装药，组合装药是孔底部装高威力炸药，上部装低威力炸药，起爆方法采用电力起爆，使用的起爆器材可选用毫秒差电雷管和导爆管。
12、爆破注意事项
爆破作业严格设计要求装药，采取分段毫秒延期爆破，降低爆破振动，并采用松动爆破，禁止抛掷爆破。
爆破方向、最小抵抗线方向应避开周边设施、建筑物、工业场地方向。
按要求对炮孔进行堵塞。
爆破时应停止破碎等矿区和工业场地的一切作业。
放炮时应采取安全防护措施，在距矿区围300m各的路口设置岗哨和危险标志，撤走危险区所有人、畜和车辆。
综上所述，矿山爆破安全距离确定为300m。
以上爆破方案仅作矿山爆破时参考，矿山具体的爆破方案应请具有爆破资质的单位进行设计、施工。
3.10运输方式
矿山根据实际情况选择路线修筑上山公路连接工业场地与采场各工作平台，作为设备运送及挖掘机、人员行走用。
采下的矿石由挖掘机翻矿到底部装运平台，再由装载机运输到破碎机喂料口。
主要运输方式如下：
1、凿岩平台水平运输采用挖掘机运输。
2、采下的矿石由挖掘机翻矿到底部装运平台。
3、底部装运平台至破碎机喂料口之间采用装载机运输
4、工业场地运输采用装载机和胶带运输机。
5、采场外采用汽车运输。
3.11采场最终边坡要素
矿山最终边坡高0m～45m,设计最终平台高度15m,最终平台宽6m,最终平台坡面角70°,最终边坡角≤58°。
第四章主要设备选型、设施设计及布置
4.1矿山主要设备及选型
矿山主要生产设备已购买、安装完成。
见表4.1。
表4.1矿山设备表
名称
型号
数量（台）
技术参数
空压机
V-4710-5
1
排气量7.0m3/min，排气压力0.8MPa，功率为40kw。
潜孔钻
KQZ90
1
钻孔深度15m，孔径90mm,回转电机功率3kw。
挖掘机
斗山225-9
1
斗容量1.3m³，最大挖掘高度10.51m，最大挖掘深度7.12m。
装载机
临工50型
1
斗容量2.4m³，额定载重量5T,卸载高度：
3.123m。
徐工30型
1
斗容量2.0m³，额定载重量3T,卸载高度：
2.89m。
输送机
800型
2
输送胶带宽800mm，每台4kw，共8kw。
破碎机
PE600×900
1
功率：
55kw。
破碎机
PE1080×900
1
功率：
110kw。
给料机
ZSW600×120
1
功率：
18kw。
打砂机
PC800×800
1
功率：
75kw。
推拉筛
1
功率：
25kw。
4.2主要设施、设备布置
1、设计利用矿山已形成工业场地，位于矿南侧，矿山办公室、配电房、空压机房均布置在采场东南侧。
2、矿山破碎系安装在工业场地，破碎平台采用混凝土砌筑，破碎设备与筛分设备之间采用输送机连接。
3、利用已形成的采空区底盘作为底部装运平台。
根据开采实际情况选择路线修筑挖掘机上山公路连接工业场地与采场各工作平台。
4、在一采区采空区西南侧边坡顶平整出首采工作面和准备工作面凿岩平台，超前对覆盖层进行剥离。
5、矿山设临时排土场，生产产生的废土运到临时排土场堆放，待矿山开采结束后用于复垦。
6、矿山高于坠落基准面2m的工作平台及行人走廊应设置防护栏，防护栏高不小于1.05m。
中间栏杆与上、下方构件的空隙间距不大于0.5m；立柱间距不大于3.0m。
第五章矿山供电、供排水及防尘
5.1矿山供电
5.1.1矿山电力负荷
设计采用电力作动力，电源接于当地农网10kV，采用架空电力线路方式架设。
矿山主要用电设备功率见表5.1。
表5.1矿山主要用电设备功率表
设备名称
设备功率（kw）
设备数量（台）
功率合计（kw）
空压机
40
1
40
潜孔钻回转电机
3
1
3
破碎机
55
1
55
破碎机
110
1
110
打砂机
75
1
75
给料机
18
1
18
推拉筛
25
1
25
输送机
4
2
8
照明及其它
5
5
总计
339
5.1.2变压器选择
根据矿山电力负荷，取矿山电器设备同时工作时的需用系数0.7，变压器功率因数0.8，则变压器额定功率为：
339×0.7÷0.8=296.62（kw），矿山现有S11-300/10-0.4型变压器各1台，能满足矿山生产需要。
矿山已修筑配电室采用砖混砌成，需在配电室房顶配避雷针，变压器配避雷针和避雷器。
矿山每台电气设备应安装过流保护、漏电保护及接地保护。
5.2矿山供、排水
5.2.1矿山供水
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