莱芜市莱城区益源石料厂开采方案设计.docx
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莱芜市莱城区益源石料厂开采方案设计
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施工组织设计
工程名称:
编制单位:
编制人:
审核人:
批准人:
编制日期:
年月日
前言
根据国家安监局《非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查与竣工验收办法》(国家安监局令第18号)及《山东省安监局关于进一步加强非煤矿山建设项目安全监管严格执行“三同时”有关规定的通知》(鲁安监发[2005]49号)的要求,受莱芜市莱城区益源石料厂的委托,我院对莱芜市莱城区益源石料厂建筑用石灰岩矿的开采进行开采方案设计工作。
主要任务是:
根据《山东省莱芜市莱城区牛泉镇刘省庄石料场建筑石料用石灰岩矿资源储量简测报告》、《莱芜市莱城区牛泉镇刘省庄石料场建筑石料用石灰岩矿矿产资源开发利用方案》。
在现有资料的基础上,结合实地考查、矿山生产实际,分析矿山地质条件、资源状况,制定开采方案、安全生产及环境保护措施,并编制《莱芜市莱城区益源石料厂建筑用石灰岩矿矿山开采方案设计》报告正文及相应的附图,为科学、合理、安全地开发利用矿产资源提供可靠依据。
1、概述
1.1矿山位置、企业性质和隶属关系
建设项目名称:
山东省莱芜市莱城区益源石料厂建筑用石灰岩矿。
矿区距莱芜市城区约20Km,矿区北距泰莱高速公路1OKm,距牛泉镇约11.5Km,属牛泉镇所辖。
在刘省庄村南约700m,属1:
5万祖徕幅,矿区西距243省道约4Km,矿区北侧1Km有县道通过,至矿区修有生产路,交通运输条件比较便利,见(交通位置图图1)。
矿区位于莱芜市莱城区高庄办~牛泉镇石灰岩、白云岩规划开采区内。
莱芜市圣井三叶虫化石保护区位于矿区的北部,矿区距保护区边界约1200m。
该矿山为私营企业,采用露天开采方式,设计年生产开采规模为5万m3。
矿区范围由6个拐点圈定(见表1-1),开采标高:
+233~+263m,矿区中心地理坐标为东经:
117°28′16";北纬:
36°07′02″。
矿区面积为0.O112Km2。
经国土资源主管部门批准的估算资源量(333)为15.1万m3。
1.1.2区域气象与经济
1、区域气象
本区为低缓丘陵地貌,东南高西北低,最高点位于矿区东南部,海拔+282.9m,最低点位于矿区西北部,海拔+212.6m,相对高差70m左右。
划定开采区内基岩裸露较好,无大的植被发育。
第四系厚度变化一般在0.5~1.2m左右,为松散残坡积物堆积。
本区属北温带大陆性季风气候区,该区四季分明,春季干早多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽少雨,冬季寒冷干燥。
降雨大都集中在7~9月份,年降雨量600~800㎜左右,平均年降雨量766.9㎜。
年平均气温12.5℃。
6~8月为夏季,月平均气温26~32℃,最高达39.5℃,12月一次年2月为冬季,月平均气温-4℃~-10℃,最低气温-22.5℃。
霜冻期为每年的11月份到来年的3月份,3月到10月为无霜期,每年霜冻期140天左右,无霜期180~210天左右,平均无霜期196天,冻土层0.5m,年平均风速2.2m/s,地震烈度6级。
区内经济状况较好,人口较稠密,劳动力充足。
经济作物主要为主姜、花椒、大蒜等。
农作物以小麦、玉米、地瓜、花生等为主。
工业以钢铁、煤炭为主,采矿业发达,己开采煤炭、建筑石材为主。
亥区域经济发展相对较快,水电供应充足。
2、区域经济
区内经济状况较好,人口较稠密,劳动力充足。
经济作物主要为生姜、花椒、大蒜等。
农作物以小麦、玉米、地瓜、花生等为主。
工业以钢铁、煤炭为主,采矿业以采砂、建筑石材为主。
该区经济发展相对较快,水电供应充足。
1.2矿区范围、矿产资源赋存、工程地质情况
1.2.1矿区范围
矿区范围由6个拐点组成(见表1),开采标高由+233m~+263m,矿区面积:
0.0112Km2。
莱芜市国土资源局划定的开采范围拐点平面坐标:
1.2.2矿产资源赋存
区内石灰石矿呈较大面积分布,数量多、质量较好。
另外,矿区距莱芜城区和周边城镇较近,因此,开发石灰石矿交通比较便利,运输条件较好,矿产品销售效益好。
1.2.2.1地质概况
1、区域地质
矿区范围内地层主要为寒武系炒米店组及崮山组,仅在矿区西北部出露少量的寒武系三山子组。
其由老至新分别为:
A、地层
(1)、寒武系张夏组(∈JG)
该组在矿区内出露较少,仅于本区东南部有小面积出露,其西部被F1错断移,F1西部在本区内无该组分布,北部被炒米店组灰岩所覆,呈相变过渡关系。
本组岩性主要为泥质条带灰岩夹页岩,其底部以页岩为主。
(2)、寒武系炒米店组(∈JC)
该组为本区主要地层,是本次工作的目的层,在内呈大面积出露,厚度在200m以上,岩性主要为薄层灰岩及叠层石藻礁灰岩。
岩层地层倾向315°左右。
该组与上下层之间均为整合接触。
(3)、寒武系九龙群三山子组(∈jSc)
该组地层仅在本区西北部有少量出露,主要岩性为中厚层微晶白云岩夹中薄层~中层细晶白云岩。
该组地层在区域上具有明显的穿射性。
B、构造
区内构造简单,仅在矿区中部呈南北发育一条断层即F1,该断层呈东倾,倾角72°,断层水平错动较强,上盘北移,下盘南移。
C、岩浆岩
矿区内无岩浆岩出露。
2、矿体地质
a、矿体地质特征
矿层赋存于寒武系九龙群炒米店组(∈JC),为G中型海相沉积层状矿床,岩性主要为薄层灰岩及叠层石藻礁灰岩。
岩层地层倾向315°,倾角15°左右。
该组与上下层之间均为整合接触。
矿层内断裂构造不发育。
b、矿石类型及矿石质量
矿区内矿石类型主要以泥质条带藻礁灰岩为主,夹有鲕粒灰岩及中厚层碎屑灰岩。
组成矿石的矿物成分主要为方解石,其次为白云石及少量的粘土矿物等。
矿石呈灰白色,中厚层状,矿石结构有泥晶结构、微晶结构、生物碎屑结构等,矿石构造主要有块状构造、斑状构造。
根据矿区附近同层矿石化验结果,矿石化学成分:
Ca048~51%、MgO2~3%、K2O+Na2O 本区灰岩结构层理性较强,岩石硬度4~5级,抗压强度49Mpa,抗剪强度≥14Mpa,是抗压性良好的建筑石料,爆破后岩石呈碎块,易加工,能完全满足建材、建筑等行业要求。 c、矿层围岩和夹石 矿区内无覆盖层和植被,矿体裸露良好,局部凹地有0.5m土层。 矿体赋存于寒武系九龙群炒米店组地层中,矿层厚度大,岩性变化不大,基本无夹石,开采矿体部分底板为同类岩性,主要为泥质条带藻礁灰岩。 1.2.2.2地质储量 根据中化地质矿山总局山东省地质勘查院编制的《山东省莱芜市牛泉镇刘省庄石料厂建筑石料用石灰岩矿资源储量简测报告》,按照《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766-1999)标准,并经莱芜市国土资源局和莱城区分局备案批准,目前,莱芜市莱城区益源石料厂区资源储量为: (333)15.1万m3。 1.2.3工程地质情况 1.2.3.1水文地质条件 矿区位于山体之西北坡,现开采区内为剥蚀缓坡,矿体开采标高+233m以上,区内地形坡度一般30゜左右,地势即山体地势。 矿石含水性微弱,矿区内没有大的断层构造,只发育节理裂隙。 区内水源主要靠大气降水补给,由于地形有一定坡度,大气降水往往很快通过地表径流流失,部分下渗补给风化裂隙水、第四系孔隙水,涌水量较小。 且矿体皆位于地下潜水面之上,故本矿区水文地质条件属简单区。 1.2.3.2工程地质条件 矿石为中厚层石灰岩,矿石致密,结构均一,坚硬4~5级,没有大的构造断层,矿体内无软弱夹层,具有较好的稳固性。 矿体及围岩的抗压强度及抗折强度均较大。 矿体顶部风化层厚度一般在0.5~1m之间,适宜大面积露天开采。 综合分析认为,其工程地质条件属简单类型。 开采时一般不会产生围岩失稳、地表变形等工程地质问题。 但仍应注意留足开采边坡角,边坡角不应大于60゜。 1.2.3.3环境地质条件 矿区位于距村庄较远的山坡地带,开采区无农田,基本没有大的植被覆盖,矿体的开采不会引起对农、林的破坏。 矿山开采为露天开采,只是将上层岩体搬走而使下部岩体卸荷,加之矿层完整,倾角平缓,因此不会产生山体开裂、危岩崩落、滑坡、泥石流等地质灾害。 所开采的矿石为石灰岩,并且开采后只是简单加工成石粉或石子,不会产生有害物质,对环境、地下水、地表水不会产生多大污染。 矿石的开采将对自然地貌产生破坏作用,矿山在开采、装卸、运输以及加工石粉石子过程中将产生一定的粉尘,在开采放炮时将产生一定的噪声。 因此在开采过程中应加强对环境的保护。 2、设计依据 2.1设计依据的文件(批准书、委托书、协议等) 1、莱芜市莱城区益源石料厂设计委托书; 2、企业提供的采矿许可证、营业执照及其他相关资料 2.2编制依据的地质资料及有关矿山安全的基础资料 1、中化地质矿山总局山东省地质勘查院编制的《山东省莱芜市牛泉镇刘省庄石料厂建筑石料用石灰岩矿资源储量简测报告》; 2、《莱芜市莱城区牛泉镇刘省庄石料厂建筑石料用石灰岩矿矿产资源开发利用方案》。 2.3编制依据的法规、规程、标准及技术规范 2.3.1、相关法律、法规及政府文件 《中华人民共和国安全生产法》(2002年11月1日实施) 《中华人民共和国劳动法》(1995年1月1日实施) 《中华人民共和国消防法》(1998年9月1日实施) 《中华人民共和国职业病防治法》(2002年5月1日实施) 《山东省安全生产条例》(2006年6月1日实施) 《山东省消防条例》(1998年11月21日实施) 《特种设备安全监察条例》(国务院令第344号) 《山东省安全生产监督管理规定》(山东省人民政府令第141号) 《小型露天采石场安全生产暂行规定》(国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局令第19号) 2.3.2、相关规程、标准及规范 《金属非金属矿山安全规程》(GB16423-2006) 《爆破安全规程》(GB6722-2003) 《生产过程安全卫生要求总则》(GB12801-91) 《生产设备安全卫生设计总则》(GB5083-1999) 《生产性粉尘作业危害程度分级》(GB5817-1986) 《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2002) 《企业职工伤亡事故分类标准》(GB6441-1986) 《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002) 《安全标志》(GB2894-1996) 《消防安全标志设置要求》(GB15630-1995) 3、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开采境界的确定 3.1.1.1开采境界圈定的原则 ⑴以国土资源管理部门依法划定的矿区范围和开采深度为依据。 ⑵充分合理利用已查明的瓷石资源。 ⑶开采范围与居民点及其他构筑物之间保持必要的爆破安全距离,本次设计按300m的距离圈定爆破安全警戒线。 ⑷按国家有关规定确定安全稳定的开采最终边坡角。 ⑸经济合理的圈定可采矿体,尽量减少覆盖剥离物,开采境界内的平均剥采比不大于0.5: 1(m3/m3)。 ⑹开采境界内圈定的矿石量不得少于规定的矿山服务年限。 3.1.1.2开采境界的圈定 矿山开采境界的圈定在地质地形平面图上以圈定开采境界的原则和依法划定的矿区范围内,以地质工作所控制的矿体为主要设计开采范围,开采深度以不超出储量计算边界和满足最小底平面为原则,境界圈定结果见表3-1 露天开采境界圈定结果表表3-1 项目名称 单位 数值 境界地表尺寸: 长 m 160 宽 m 70~80 采场底部尺寸: 长 m 130 宽 m 40~60 最高境界标高 m +263 最低开采标高 m +233 采场最大垂直深度 m 30 终了台阶坡面角 度 65 采场最终边坡角 度 60 3.1.2开采储量确定 3.1.2.1地质结论 莱芜市莱城区益源石料厂矿区范围内圈定矿石资源量为15.10万m3,可利用资源量14.6万m3。 以上资源量是本次编制“矿山开采方案设计”的主要依据。 中化地质矿山总局山东省地质勘查院编制的《山东省莱芜市牛泉镇刘省庄石料厂建筑石料用石灰岩矿资源储量简测报告》,大致了解了矿区内矿床地质特征,估算了矿石资源量。 但由于缺乏钻探工程,矿石化学成分仅依据邻区同类矿山而定,矿层厚度依据推测估算,因此,地质工作属地质简测程度。 建议矿山开采时加强地质工作,随时注意情况变化,以便更合理的开发该区矿产资源。 3.1.2.2设计利用矿石储量 矿山采矿为山坡式露天采矿,为防止山体崩塌,需按规定预留边坡;综合考虑,可采系数为97%,损失率3%(边坡不可开采量+矿石损失量等),因此确定设计利用石灰岩矿资源量为14.6万m3,计算方法如下: 15.1万m3(总资源量)×97%(回采率)=14.6万m3。 3.1.3开采规模和服务年限 3.1.3.1开采规模和产品方案 1、建设规模 开采范围内矿石储量为14.6万m3,全部设计利用,按开采技术条件和资源量来考虑,合理的建设规模应以3~5万m3为宜,依据国土资源部门核定的生产能力,矿山建设规模确定为5万m3/年,在采矿过程中根据矿体变化情况等,可进行适当调整。 2、产品方案 根据矿区矿石特征及市场需求情况,确定该矿山主要产品为建筑用灰岩石子。 3.1.3.2服务年限 1、矿山工作制度 矿山开采采用连续周工作制,每年工作日250天,每天工作一班,每班工作8小时。 每年非生产日为115天,主要为设备检修、安全检查、气候影响工作和主要节假日等。 2、矿山生产能力 根据确定的矿山建设规模,矿山年开采石灰岩矿5万m3,考虑到开采运输损失,矿山实际每年最大矿石生产能力为: Q年最大生产能力=5×(1+2%+1%)=5.15(万m3) 式中: Q年最大生产能力——采场矿石生产能力,万m3/年; 2%——开采损失; 1%——运输损失。 矿山日生产能力: Q日=51500/250=206(m3) 考虑到矿石在生产过程中由于受各种因素影响,每日的生产量是不均衡的,在确定生产设备时要考虑到这种不均衡性,故在计算最大产量时计入10%的不均衡系数。 矿山最大日产量Q1日(前期)=206×1.1=226.6(m3) 3、生产能力验证 设计矿山为1个台段生产,每个台段布置一个开采工作面,工作线长度以满足穿孔爆破、铲装运输的要求即可。 设计选用的设备及数量年生产能力大于5万m3,能够满足生产要求。 4、服务年限 设计开采境界内共圈定矿石量14.6万m3,设计开采运输损失3%,按下列公式计算: T=Q/A(1+P)=14.6/5×(1+3%)=2.83(年) 式中: T——矿山服务年限; Q——设计利用矿石量; A——年生产能力; P——开采运输损失。 3.2开拓方案比较 3.2.1开拓运输方案 国内采石场露天开采目前较普遍采用公路开拓汽车(拖拉机)运输方案,部分大中型矿山开采具有一定比高(高差大于100m),地形较陡,矿山公路展线困难的山坡矿床采用溜井—平硐开拓联合运输方案。 铁路开拓运输方案和斜坡卷扬开拓运输在小型露天矿山己很少采用。 根据矿区地形条件,开采境界内自然地形及矿体相对高差最大70m,设计采用的开拓运输方案为公路开拓汽车(拖拉机)运输方案。 公路开拓方案特点如下: 公路开拓汽车(拖拉机)运输方案,除生产经营成本略高外,与其它开拓运输方案相比有以下优点: ①汽车(拖拉机)运输挖掘机工作线短,可以提高矿山的开采强度;②公路曲线半径小、坡度大、降段工程量小,施工方便,新水平准备快;③汽车(拖拉机)机动灵活,便于矿岩、夹石的分采分运,也便于质量搭配;④生产管理简单。 根据矿区矿床赋存条件和拟定的开采技术方案,矿山开采为露天开采,考虑到本矿山运输公路相对高差小,运输线路短,无需采用溜井~平硐联合开拓方案。 最后综合考虑确定本矿山采用公路开拓汽车运输方案。 3.2.2矿区运输 根据开采规模和地形特点,设计采用公路开拓汽车运输方案。 仍使用原有运输道路,坡度要求在11%以内,平均7%。 道路总宽为9m,路肩两边各0.5m,路面宽8m,转弯半径最小25m。 原有道路的部分路段坡度越过11%,需进行缓坡处理,以保证生产安全。 全程为沙石路面。 矿区最低开采标高+233.0m,开采最大深度30m。 公路开拓的布线采用直进式布置。 3.2.3厂址选择 对于开采石灰岩矿矿山场地没有太高的要求,一般相对开阔或稍做平整就可满足布置地面设施的要求;地形、坡度与标高适应开矿工艺流程和物料运输的要求;场地工程地质条件良好,应为适宜建筑的地基,地下水位埋藏深度大,平整地基工作量小,场地内无断层、滑坡和泥石流等的影响,不受山洪的危害;具有良好的通风和日照以及对外交通、供水、供电条件。 本矿山经实地考察均能满足以上要求。 矿山工业场地包括矿山办公室、材料库及备件库,机修车间等建筑物,场址要求布置在开采和爆破安全警戒线以外靠近公路,地势较为平坦的地方,场地不应容易被山洪或雨水侵蚀。 据此,厂址的选择一般是办公室、机械维修、材料库等部分可安排在矿区北面方向的靠近路边之处,而料场地应安排在工业场地较近处或考虑运输问题另选场地条件较好,对环境不造成太大影响的地段。 根据矿区地形地貌、交通运输条件及爆破安全距离,确定矿山厂址选择在采矿区西南部距离300m左右。 厂址设施应有变电室、材料库、机修车间、工人宿舍、食堂、办公室等。 石子破碎加工厂地应设置在采区低洼处,以方便就近加工生产 3.2.4防治水方案 矿山为山坡露天矿,矿区水文地质条件简单,采矿最低标高位于当地侵蚀基准面以上,矿区内无含水岩组,防治水主要为大气降水的防治与排除。 露天开采坡道倾向与沟壑坡倾向一致,有利于自然排水。 露天开采矿坑采用自流方式排水,遇雨季时应进行必要的人工凿渠排水,即根据地势进行截水沟自然排水或利用其他排水构筑物及排水设施排水。 矿山防治水主要采取以下方式: ⑴采矿场平台在开采过程中形成一定的坡度,利于雨水和进入采矿场的涌水排出。 ⑵在采场开采境界外设截水沟,将山坡上的流水堵截引至采区外。 ⑶在工业场地周围设排水沟,及时将雨水排走,以防工业场地内积水,影响生产和生活。 ⑷矿山运输道路两边设排水沟,防止路面积水。 ⑸废石场下设挡石坝,在其上方设截水沟,将雨水导出废石场之外,防止山洪侵害废石场。 ⑹采场积水用水泵排放,雨季遇到大雨时,应及时撤离生产设备,待集中排水后恢复生产。 3.3开采顺序和推进方式 根据矿床赋存条件,设计矿山为边坡露天开采,矿山开采采用自上而下水平分台阶开采,坚持“采剥并举、剥离先行”原则,台阶高度18。 开采境界内标高为+233.0~+263.0m,最大垂直高度30m,因此,采矿总体可分为2个台段,第一台段底板标高+248m,第二台段底板标高+233m。 工作面平行矿层走向布置,垂直走向推进。 3.4台阶工作要素 开采最低标高在当地侵蚀基准面以上。 露天采场最终边坡角不大于60°。 露天采场最小底盘宽度不小于30m。 矿体出露地表,对剥采比不作要求。 爆破安全距离300m。 3.5开采工艺、主要设备选型和爆破方案 3.5.1开采工艺 该矿矿体出露地表,埋藏浅,开采深度不大,水文地质和工程地质条件简单,适宜采用露天开采,因此,本设计采用露天开采。 采矿选用TYL-368A型潜孔钻机,采用多排中深孔微差爆破,爆破后的矿石采用装载机装车,自卸车或拖拉机运输。 3.5.2主要设备选型 根据矿山生产规模和每天所需的矿石开采量,设计穿孔设备选用TYL-368A型潜孔钻机,矿石铲装选用1方挖掘机,矿石运输选用15吨矿用自卸车,开采运输设备型号及数量详见表3-2。 开采运输设备表表3-2 序号 设备名称 型号 单位 数量 备注 1 潜孔钻机 TYL-368A 台 2 租用 2 自卸汽车 15吨 台 4 租用 3 移动式空压机 LGY-9/7 台 1 新购 4 挖掘机 DH225-7 台 1 原有 5 装载机 ZL-15 台 1 原有 3.5.3爆破方案 1、凿岩爆破参数: 穿孔孔径100~115mm;底盘抵抗线4.0m;炮孔排距4.0m;炮眼间距5.0m;孔深18m。 采用人工装药、装药系数80~85%,2#露天岩石炸药,火雷管、导爆管起爆。 爆破参数及连线详见表3-3及爆破连线图。 爆破参数表表3-3 孔号 矿岩种类 坚固性系数 孔深 孔径 段高 孔距m 抵抗线或排距m 超深 装药量 设计炸药单耗 填塞高度 备注 m m m 前排 后排 前排 后排 m kg m 1 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 2 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 3 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 4 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 5 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 6 石灰石 8 18 100 15 5 6 2 135 0.3 4 7 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 8 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 9 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 10 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 11 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 12 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 13 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 14 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 15 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 16 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 17 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 18 石灰石 8 18 100 15 5 4 2 108 0.3 4 *1.2 合计 324 2106 爆破连线图 2、爆破警戒距离: 正常爆破不小于200m,二次爆破不小于300m,综上,本次设计爆破警戒距离为300m。 (以上凿岩爆破参数仅供参考,爆破施工时,应由有资质的爆破公司进行设计
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