吉卫洪良采石场.docx
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吉卫洪良采石场
花垣县吉卫洪良采石场
初步设计开采方案
二0一一年八月
目录
概述4
1.1矿山位置、隶属关系和企业性质4
1.1.1矿山位置4
1.1.2隶属关系和企业性质4
1.2矿区范围4
1.3自然地理、水文及经济概况4
1.3.1地形地貌4
1.3.2气象与水文5
1.3.3经济概况5
1.4设计编制依据及基本原则6
1.4.1设计的主要依据6
1.4.2开采方案设计的原则6
第二章地质及矿产资源7
2.1矿区地质、矿床地质情况简述7
2.1.1地层7
2.1.2构造7
2.1.3矿体特征8
2.1.4矿石质量8
2．2矿床开采技术条件9
2.2.1水文地质条件9
2.2.2工程地质及环境地质条件9
第三章开采方案11
3.1矿山开采现状11
3.1.2矿山外部环境11
3．2产品方案、设计能力及服务年限11
3.3开采方式12
3.4露天开采境界12
3.4.1露天开采边坡要素12
3.4.2露天境界圈定13
3．5开拓运输13
3．6采剥工艺13
3.6.1剥采比与开采顺序：
13
3.6.2开采工艺14
3.7矿山开采运输设备选择14
.花垣县吉卫洪良采石场16
爆破设计说明书16
3.8矿山防洪与排水方式21
第四章废石与排土21
4．1废石处理21
4．2排土21
4.2.1排土场的位置选择21
4.2.2排土方式22
4.2.3排土场的监管22
4.3复垦绿化22
第五章总平面布置及辅助设施22
5.1工业场地布置的基本原则和安全要求22
5.2工业场地布置的主要建筑及设施23
5.3爆破器材存储设施23
第六章地质环境保护24
6．1矿山地质环境影响评价24
6.1.1采矿引起的地质灾害24
6.1.2矿山引起的环境问题24
6．2环境治理措施24
6.2.1地质灾害的防治措施24
6.2.2环境污染的预防与整治25
6.2.3水土保持和土地复垦方案26
安全专篇27
第一章危害安全生产的主要因素分析27
1.1自然危害因素分析27
1.1.1地质构造和主要岩石结构面27
1.1.2对开采不利的工程地质和岩石力学条件27
1.2生产过程中危害因素分析27
1.3其它危害因素分析28
第二章安全技术措施29
2.1保证露天矿边坡稳定及防治坍塌的措施29
2.2防止高处坠落的措施30
2.3爆破安全措施31
2.4爆破器材加工、存储安全措施33
2.5运输、机械设备防护装置及安全运行保证措施34
2.5.1采装方面安全运行措施34
2.5.2采场运输方面安全运行措施35
2.6设备安全运行保障措施、防电危害措施36
2.6.1防触电措施36
2.6.2防静电措施36
2.6.3防雷电措施37
2.7废石场可能发生危害的预防措施37
2.8预防其他危害的措施38
2.8.1防排水措施38
2.8.2运输道路管理措施38
2.8.3防火、防爆炸38
2.8.4防工伤事故39
2.8.5防尘措施39
2.9工业卫生40
第三章矿山安全机构、人员配备41
3.1安全机构及人员配备41
3.2特种作业人员的配备42
3.3矿山安全教育培训工作42
第四章安全设施估算及预期评价43
4.1安全卫生设施专项投资估算43
4.2预期效果评价44
设计附件
附件1：
花垣县吉卫洪良采石场《采矿许可证》
设计附图
附图1：
插图1花垣县吉卫洪良采石场地质交通位置图
附图2：
插图2花垣县吉卫洪良采石场地质炮孔布置图
附图1：
花垣县吉卫洪良采石场地质地形及平面图
附图2：
花垣县吉卫洪良采石场开采终了平面图
附图3：
花垣县吉卫洪良采石场A-A’线剖面图
开采设计方案篇
概述
1.1矿山位置、隶属关系和企业性质
1.1.1矿山位置
花垣县吉卫洪良采石场矿位于花垣县吉卫镇白岩村境内,距花垣县城40km左右,采石场南部有通向吉卫镇的乡镇公路；矿区地理位置:
东经109°24′0.5″-109°24′1.5″,北纬28°19′6.5″-28°19′7.5″。
如下页附图1所示。
1.1.2隶属关系和企业性质
花垣县吉卫洪良采石场属于私营企业，法人代表龙洪良，隶属于湖南省花垣县吉卫镇管辖。
1.2矿区范围
花垣县吉卫洪良采石场位于花垣县吉卫镇白岩村的西部。
法人代表龙洪良于2009年6月23日取得了由花垣县国土资源局下发的采矿许可证,证号:
C4331242009067130024079,批准的平面范围由4个拐点圈定,开采标高:
921.34-909.89米，开采面积约0.0022平方千米。
（见表1-1）
1.3自然地理、水文及经济概况
1.3.1地形地貌
矿区及周边属碳酸盐岩类构成的中低山岩溶地貌类型。
矿区及周边地区南低北高，所在山脊呈北西走向，最高海拔943.0米，南部属于溶蚀洼地，海拔标高891为米，相对高差52米。
矿区位于山坡地段，岩石基本裸露在外，适合露天开采，属山坡露天矿。
花垣县吉卫洪良采石场开采范围表（表1-1）
拐点
编号
80西安坐标
X
Y
1
3134676.00
36637213.00
2
3134676.33
36637254.00
3
3134627.28
36637260.53
4
3134622.14
36637216.88
开采标高:
+921.34-909.89米
1.3.2气象与水文
矿区气候属亚热带季风湿润气候,具有四季分明,季节变化大的特点。
区内多年平均气温15.5-16.8度，极端最高气温42.2度，极端最低气温-5.5度,最冷为1月,月平均气温4.4度,最热月为7月,月平均气温26.5度。
多年平均日照1273小时。
每年12月至次年3月为积雪期，最多积雪天数为5天，最大积雪深度20cm。
最多霜冻日数106天，一次性最长冰冻时间72小时。
多年平均降水量1398mm,平均湿度为80%。
矿区为山坡,出露地层主要为第四系和寒武系下统清虚洞组灰岩。
第四系含砾粘土层零星分布于矿区沟谷和平缓地带，厚度0～2米，为含孔隙水层；寒武系下统清虚洞组主要出露岩性为深灰色薄层—厚层灰岩，岩溶发育，溶洞和溶蚀漏斗分布较为广泛，为含丰富岩溶水层。
经地表调查，矿区内少见有泉水出露。
1.3.3经济概况
矿区周边人口较少,以矿业、农业为主，当地矿山企业较多，多数劳动力就近在矿山为矿山企业服务，近年来矿业经营不景气，富余劳动力逐渐外出打工，补贴家庭经济收入。
矿区电力由国网供应，县供电公司农网距矿区350米，完全可以满足生产生活需要。
饮用水及生产用水可从附近山泉吸取。
1.4设计编制依据及基本原则
1.4.1设计的主要依据
花垣县吉卫洪良采石场的开采设计方案的主要依据：
1.花垣县国土资源局为花垣县吉卫洪良采石场颁发的<<采矿许可证>>。
2.花垣县吉卫洪良采石场与我院签订的委托书。
3.我院到矿山现场收集的有关资料。
4.《中华人民共各国矿山安全法》。
5.《中华人民共和国安全生产法》。
6.《采矿设计手册》
7.GB16423-2006《金属非金属露天矿山安全规程》。
8.GB6722_2003《爆破安全规程》。
9.国家安监总局《小型露天矿山安全生产暂行规定》。
1.4.2开采方案设计的原则
从实际出发,充分利用资源,根据国家露天开采的安全要求,结合相关部门对采石场的相关政策和规定,因地制宜,按照重安全、少投资、工期短、效益好的原则进行设计方案的编制。
根据花垣县吉卫洪良采石场《采实矿许可证》、相关部门的文件精神和设计规范要求，结合矿区的实际条件，确定主要的编制原则如下：
1.开采设计原则服务于安全生产为前提条件,当开采设计原则与安全生产相抵触时,则以开采技术服务于安全生产为最终目的.
2.设计能力：
5万吨/年以上
3.开采方法：
露天开采，采剥并举，剥离先行，由上而下，分台阶开采，中深孔爆破，机械化作业。
第二章地质及矿产资源
2.1矿区地质、矿床地质情况简述
2.1.1地层
矿区出露的地层主要为第四系（Q）及寒武系下统清虚洞组（∈1q）,现自上而下分述如下：
1第四系（Q）
矿区内第四系粘土层主要为残坡积层，而残坡积层主要主要为含砾粘土层，粘土层主要分布山麓和低洼沟谷一带，多形成荒山和林区，厚0.5～2米。
2寒武系下统清虚洞组（∈1q）
寒武系下统清虚洞组主要出露为灰色薄层—厚层灰岩，并夹有极薄层钙质页岩，矿区内出露厚度约10米，为矿区开发用作普通建筑石料的主要矿层。
2.1.2构造
矿区位于麻粟场大断层南东盘,受此断裂构造影响,矿区内次级断裂构造较发育,岩层受构造影响较破碎。
1.褶皱
采石场主要为一倾向北西的单斜构造组成，岩层产状一般为168-171°∠9-13°。
由于节理构造较发育，产状变化较大。
岩层一般倾向北西。
单斜岩性为寒武系下统清虚洞组（∈1q）组成。
2．断裂
采石场断裂构造不甚发育，未发现较大断裂。
3．节理
矿区内节理发育中等，主要发现倾向70-85°、倾角81-83°和277°-285°∠73°-77°两组节理，密度2-3条/m,延伸长2～10余米不等，少多为为剪性节理。
一般被方解石细脉断续充填，裂隙主要近地表，切层成契状延伸一般5厘米-1.5米，局部形成溶洞见钟乳石，地表溶沟，溶幔、石芽较发育。
对未来矿山开采具有一定影响。
4．矿体围岩和夹层
本矿区出露的灰岩为本区拟开发对象，出露地层均为矿体，故区内矿体地表覆盖的第四系粘土层可视为围岩。
区内大部矿体裸露在外，仅有少量第四系粘土层盖于其上。
粘土层主要为残坡积土及少量腐殖土，主要分布在区域内斜坡及山麓一带，后0-1米之间。
2.1.3矿体特征
本矿区矿体由寒武系下统清虚洞组主要出露岩性为灰色薄层—厚层灰岩构成,系沉积型矿床,矿体产状与地层产状一致,矿体由石灰岩矿组成,地表有少量第四系粘土覆盖,厚0～2m。
矿区经调查，共圈定矿体一个。
矿体沿走向延伸40m，沿倾向延伸约50m。
地表有少量粘土和植被覆盖。
由于受构造影响,可作为建筑砂石利用的灰岩完整性较差。
经调查矿区内矿体东西长约40米，南北宽约50米，矿体赋存于+921.34～909.89米，经估算，其矿石资源量2.8万吨。
2.1.4矿石质量
矿石具细晶结构，块状构造，矿石化学成份主要为Ca0,其次含有MgO、CO2等。
矿物成份主要为方解石及少量泥质粘土物质等，莫氏硬度3～4，密度2.5～2.8克/立方厘米。
矿石可作为水泥厂有石灰岩原料及普通建筑、修筑公路等所需砂石用。
2．2矿床开采技术条件
2.2.1水文地质条件
矿区及周边地区属碳酸盐岩类构成的中低山岩溶地貌类型,最高海拔943米,最低海拔891米,区域内地表末见其他水体。
地层主要为第四系和寒武系下统清虚洞组。
第四系为含砾粘土层，为含孔隙水层，雨季地表水深入粘土，现由粘土孔隙向下部岩石的裂隙渗漏；寒武系下统清虚洞组的灰色薄层—厚层灰岩岩溶十分发育，为含岩溶裂隙水层。
矿区分布在山坡中，处于当地相对侵蚀基准面以上，所以水文地质条件属简单类型。
2.2.2工程地质及环境地质条件
本区出露岩性主要为石灰岩，地表仅山麓和低洼沟谷一带覆盖有0.5～2米厚的残坡积粘土层和少量松散含砾粘土,为软弱岩土类,质地疏松,稳固性差。
石灰岩矿组成矿区内的矿体，其产状与地层一致，岩层总体走向北北西，岩层倾向南东东168～171°由于受构造影响，倾角一般为9～13°，地层结构总体较完整。
石灰岩矿属坚硬稳固性岩类，但局部地段受节理裂隙和岩溶裂隙发育的影响，其稳固性相对减弱，地层岩性总体较破碎，未来采石场的主要地质工程问题为边坡岩石滑坡、崩塌。
区域内地震动峰值加速度为＜0.05g,地震动反应波谱特征周期为0.35s,根据峰值加速度对比,该区地震基本烈度小于Ⅵ度。
矿区及周边300米内无居民区。
矿区及周边属碳酸盐岩类构成的中低山岩溶地貌类型，经调查，现阶段采石场及周边目前未见滑坡、崩塌、泥石流地质灾害及隐患，采石场未来引发及遭受滑坡、崩塌、泥石型流地质灾害的可能性小；未见因采矿造成地面开裂、地面崩塌现象，地面和斜坡基本稳定。
矿石与剥离物含有害物质极低，所排出地下水危害性小。
环境地质灾害易发性、突发性地质灾害危害性小。
土地资源及土石环境：
采石场人类工程活动仅有采石场开采，对地质环境影响主要表现在采石场采坑及废土堆占用少量土地，但其范围有限，因此人类工程活动对土石环境影响较轻。
综合上述，工程地质条件及环境地质条件中等。
第三章开采方案
3.1矿山开采现状
本矿已开采3年，2009年6月取得新的《采矿许可证》,有效期限3年,采矿规模5万吨/年。
主要设备有龙工LG833B型装载机一台，开山牌3.5空压机一台,7655凿岩机两台，打砂机一台。
产品型号：
建筑用沙。
几年开采以来，开采是自上面下浅眼爆破开采，但没有形成台阶，矿山公路也没有修至剥离工作面，可看出仍处于无序开采中，形成的开采面较高且陡，同时作业场地、危险区域中的警示标志不全。
总的来说，水电路三通基本形成，交通比较方便，矿山经济效益良好。
3.1.2矿山外部环境
矿区无采矿权重叠现象,区域附近无水库、石油管道、国道省道。
区内不属规划的风景区，无历史文物古迹地，除人类耕植外，没有其他采石场。
采石场的西部有居民居住，距采石场距离在规定300m范围内，开采活动对当地环境影响较小。
3．2产品方案、设计能力及服务年限
开采对象:
灰岩矿
产品方案：
普通建筑矿石材料。
工作制度：
年工作250天，每天一班8：
00-4：
00。
设计生产能力：
每天出矿200吨，年生产能力为5.0万吨。
服务年限：
根据吉卫洪良的《采矿许可证》估算，矿区内333类的普通建筑材料用灰岩矿资源量为2.8万吨,根据矿山目前资源规模,本方案设计建设规模为年产5.0万吨,设计总回采率80%,可采矿石量为2.8万吨,设计服务年限为0.45年。
T=QK/A
式中：
T为服务年限；
Q为矿石资源量；
K为矿石总回采率；
A为矿石年产量；
则：
T=2.8×80%/5=0.45（a）
根据计算矿山按照5.0万吨/年的生产能力可正常5个月。
3.3开采方式
本矿区为山坡型露天矿,开采对象为石灰岩矿,确定开采方式为分台阶式露天开采,从上而下按不同水平划分不同的台阶。
首先布置最上部平台剥离线，对上部风化覆盖层及植被进行清理，作为第一台阶,剥离工作面应当超前于开采工作面4米以上，其后每6米作为一个台阶开采，共分两个台阶。
3.4露天开采境界
3.4.1露天开采边坡要素
1.台阶高度:
根椐安全部门的相关要求,采用中深孔爆破的新工艺，设计台阶高度（垂高）6米。
2.安全平台:
安全平台设计4米。
3.运输平台:
运输汽车为南峻小型农用自卸车,载重2.5吨,设计运输平台10米
4.台阶坡面角与最终坡面角:
矿区内矿石普氏硬度f=6～12,矿体的最终可采高度≤60米，矿体倾角9～13°,根据类比法，设计台阶坡面角为75°，露采最终坡面角为60°。
3.4.2露天境界圈定
采场为露天采场,平面范围为采矿许可证拐点坐标圈定的范围,北、西、东边界为采场上境界,东西长40米,南北宽50米,开采标高+921.34～909.89米。
根据矿体的最低准备标高+909.89米为采场最终标高，以上境界为起点，据最终边坡角60°，以作图法与计算法确定采场下境界最终边界：
大致南北宽33米，东西长35～45米。
自上而下台阶开采,每级台阶高6米,平台间坡面角75°。
3．5开拓运输
采用折返式公路汽车运输开拓方式,剥采工作由采场最高水平开始。
主干公路从上下折返式修至设计的采场上部台阶，现由上至下向各个台阶修支线与主干公路相连，台阶沟线沿山坡水平推进，然后由装载机将表层剥土装入自卸车运到废石场，矿岩爆破后，由装载机将矿石放入自卸车运至打砂机加工成建筑用砂。
简易公路要求：
1.矿山公路宽度5米，纵坡度9%～15%，最小曲线转弯半径≥15米。
2.矿山公路要平整、压实。
3.矿山公路沿坡面修建。
3．6采剥工艺
3.6.1剥采比与开采顺序：
本矿区内石灰岩基本裸露于地表，根据开发利用方案进行估算，矿区的剥采比为1：
93（m3/m3）。
设计矿区露天开采顺序采用自上而下分台阶开采,根据地形条件,工作线平行等高线布置。
矿区共设2个台阶，分别是+909.89m、+915.89m、。
921米以的极少的部分风化岩石作为剥离施工，剥离工作面应当超前于开采工作面4米以上。
台阶推进方向按垂直工作线由西向东推进。
开采过程中就遵循以下原则：
1．必需将矿体划分成水平台阶，从上至下进行开采（剥离），不允许在上层未进行剥离开采的情况下进行下层开采下部矿层。
2．开采过程中覆盖矿石的少量废渣土运至指定堆场，以备开采结束时植土造林，恢复植被用（或用来平整矿山公路或工业场地）。
3.6.2开采工艺
1.开采工艺顺序：
穿孔—爆破—装载。
2.爆破工艺
根据矿山岩石的机械物理性能、矿山的生产能力、以及安全部门的相关规定，选用以下爆破方案：
该矿山穿孔设备采用KQD70型支架式潜孔钻,配备KA系3.5m3空压机；矿山爆破采用中深孔（双排）秒差爆破法，起爆器—导爆管起爆法；炸药采用乳化炸药。
具体有关布置参数见下页爆破设计说明书（附件3）。
3.7矿山开采运输设备选择
在充分利用矿区现有的机械设备的基础上,根据矿区设计的生产规模与开采工艺,在尽可能经济合理,保障安全的前提下,加大机械化加业,减少人工作业。
根据这一原则，矿区运输车辆自购一辆，其他全部由客户自带的车辆运输。
矿区选用矿山开采运输设备如下表（表3—1）：
开采运输设备表（表3—1）
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
支架式潜孔钻
KQD70
台
1
2
手执式凿岩机
7655
台
2
3
空压机
3m3
台
1
4
空压机
3.5m3
台
1
5
装载机
龙工3.0T
台
1
6
自卸汔车
2.5T
台
1
7
挖掘机
XCMG
台
1
附件3：
.花垣县吉卫洪良采石场
爆破设计说明书
一.矿山概况
花垣县吉卫洪良采石场位于花垣县边城镇踏沙村内，法人龙洪良。
矿区位于乡镇公路旁，交通十分便利。
花垣县吉卫洪良采石场南北宽约40m左右,东西长约50m,矿石厚度12m,开采范围标高+921.34～909.89m,矿体基本全部裸露地表,硬度中等坚硬,f系数6～12,密度2.7g/m3,松散系数1.6。
二.爆破设计的依据
1.矿区实地收集的有关资料
2.吉卫洪良采石场《采矿许可证》
3.《采矿设计手册》
4.《爆破安全规程》（GB6722-2003）
5.《土石方爆破工程及验收规范》（GBJ201-83）
6.《中华人民共和国民用爆破物品管理条例》
三.开采方法
花垣县吉卫洪良采石场矿区属中低山岩溶地貌类型,矿体属小型矿体,山体高度一般,坡度较大,矿体上仅有少量粘土覆盖,是适合于露天开采的山坡型露天矿床。
开采方案采用自上而下台阶式露天开采、中深孔爆破方案。
开采高度12左右，因此分2个台阶，每个台阶高6m。
四.开拓方案
采用折返式公路汽车运输开拓方案修路至上部剥离915.89台阶上部的粘土层，由西至东推进工作线，开成台阶，采完上一台阶再开采下一台阶，自上而下开采。
选用支架式潜孔钻打眼，中深孔爆破，装载机上矿，自卸汽车运输。
五.中深孔爆破方案措施
1.潜孔钻采用开山牌KQD70型全风动支架式潜孔钻,轻便灵活。
2.矿体自上而下的分台阶开采,台阶高度6米。
3.为保证爆破不破坏周边的构筑物,采用秒差多排中深孔松动爆破,避免毫秒差爆破出现的较大震动波,秒差控制逐排爆破又可达到挤压效果使矿石破碎充分。
六.爆破参数计算
1．炮孔深度（L）
炮孔深度根据台阶高度、炮孔角度及超深值确定：
L=H*Sina+h=6×Sin90°+0.3=6.3m
其中L—炮孔深度
H—台阶高度，6m
a—炮孔角度，90°
h—超深值，一般为0.3～0.4m，取0.3m
2.炮孔直径（D）
炮孔直径根据设备选型采用的钻头确定,本设计根据设备选型采用70钻头,直径取D=75mm。
3.最小抵抗线（w）
根据《采矿设计手册》,最小抵抗线可按炮孔直径的25～40倍确定,本设计按孔径的33.33倍计算,则最小抵抗线为:
w=75×33.33≈2500mm
4.炮孔孔距（a）
根据《采矿设计手册》,炮孔孔距按最小抵抗线的1～2倍确定,本设计选取倍数为1.4,则炮孔孔距为:
a=1.4×2.5=3.5m
5.单孔装药量（Q）
Q=qawH
Q—单孔装药量
q—单位体积炸药消耗量,根据矿区矿岩的硬度f=8～14,双自由面，故选取q=0.30kg/m3
a—炮孔孔距,3.5m
w—最小抵抗线,2.5m
H—台阶高度,6m
则Q=0.30×3.5×2.5×6=15.75kg
6.堵塞长度:
根据经验值取炮孔直径的30倍,但要大于最小抵抗线,故取2.8m。
7.炮孔布置与总装药量
⑴该矿山规模不大,日产200吨,根据矿山生产规模,一次的爆破岩石量可以满足多日的需求,设计每周进行爆破一次即可,炮眼12个,双排布置如插图2所示:
⑵Q总=12Q=12×15.75=189kg
8.爆破安全距离计算
⑴最大药量计算
最大一段起爆药量计算:
按地震波安全距离公式计算
由R=（K/V）1/a*Q1/3得出Q=（V/K）3/a*R3
式中:
Q—最大一段装药量,㎏
R—建筑物距爆破中心的距离,m
V—建筑物质点振动速度,按毛石房结构取0.5cm/s
K、a—爆破点至计算保护对象之间的地形、地质条件的系数与衰减指数,K取250;a取1.8
经计算：
当建构筑物距爆破中心150m时，允许最大一段起爆炸药量为104kg。
当建构筑物距爆破中心200m时，允许最大一段起爆炸药量为248kg。
当建构筑物距爆破中心300m时，允许最大一段起爆炸药量为837kg。
⑵爆破地震安全距离
根据国家《爆破安全规程》（GB6722-2003），爆破地震安全距离采用下面公式计算：
R=（K/V）1/a×Q1/3
式中：
R—爆破地震安全距离；
Q—炸药量，kg；秒差爆破按最大一段药量取15.75kg;
V—地震安全速度，cm/s；按一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物微2-3，计算取2.5cm/s；
K、a—与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，均按中硬岩石选取，k取200，a取1.6；
即：
R=（200/2.5）1/1.6×15.751/3=38.77（m）
经计算，爆破地震安全距离38.77m。
距爆破点38.77m范围以外的一般建筑物和构筑物不会受到地震的影响。
七.爆破器材的选择
1.炸药:
乳化铵油炸药。
2.起爆器材:
起爆器–导爆管。
八.爆破网络设计
采用起爆器－导爆管起爆,按段
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