石灰岩矿开采初步设计.doc

某石料厂建筑用石灰岩矿开采初步设计第一部分 设计说明书第一章 概述1.1设计的目的和设计指导思想本方案是由某采石厂委托我公司编制的。该厂是私营独资企业。本方案编制的主要目的是按照国家有关法律、法规和方针政策，科学地规划、合理地开发利用矿产资源，促进矿山企业规模化、正规化开采。既实现矿产资源的充分利用,也促进矿山提高经济效益和社会效益；既规范矿山的开采行为，也为国土资源部门进行资源储量价款评估、核发采矿许可证提供依据。1.2设计依据一、国家、地方政府和主管部门有关规定1）中华人民共和国矿产资源法；2）中华人民共和国劳动法；3）中华人民共和国矿山安全法；4）国土资源部国土资发199998号矿产资源开发利用方案编写内容要求;二、采用的主要技术规范、规程和标准1）gb/t 17766-1999固体矿产资源/储量分类；2）gb50295-1999水泥工厂设计规范（矿山部分）；3）gb16424-2006金属非金属矿山安全规程（露天部分）；4）gb6722-2003爆破安全规程。三、其他设计依据1）某地质勘测有限公司于2008年4月提交的某建筑碎石用石灰岩矿勘查地质报告及附图（以下简称地质报告）；2）某市国土资源局关于上述地质报告的评审备案证明；3）委托单位的委托书；1.3设计的范围和内容根据业主提供的采矿许可证，矿区设计范围由以下7个拐点坐标组成：1234567矿区面积0.1167km2，标高从+70至+235米。本设计包括建设规模和服务年限、山坡露天开采方法、采剥设计、边坡设计、采场运输设计、机电设备设计、排土场设计、环境保护、安全设施与职业卫生设计、矿山总图布置等内容。1.4 设计的主要技术经济指标生产规模： 20万t/年 可采基础储量（332）： 998.87万t矿区可服务年限： 50年矿山投资： 308.8万元 产品： 建筑用碎石开采方式： 山坡露天 爆破方式： 中深孔爆破作业方式： 机械铲装台阶高度： 12米复合台阶高度： 24米安全平台宽度: 3米清扫平台宽度: 7米工作坡面角： 65最终边坡角： 50 第二章 矿山地质概况2.1 矿区概述略图2-1矿区交通位置图矿区内有200米简易公路与某公路相接，往北与某市冶一金牛省级公路相通，矿区至城区路程约10公里，交通便利（见图2-1）。矿区东部最高海拔标高约300.3m，最低海拔标高约49m，相对高差约251.3m，山坡坡度角2030，当地最低侵蚀基准面为49米。矿区为东高西低的斜坡式地形，区内无农作物及树林，植被不甚发育，除局部低凹和岩隙处有少量残坡积土外，矿石大部分裸露地表。本区属亚热带气候，年最高气温可达40c，最低气温达9c，年平均气温16.717.8c。年降雨量在974.92180.1mm之间，年均1382.6mm左右。矿区农业以种植水稻、油菜、麦类、豆类、薯类为主。工业主要为采煤、采石业。区内商业发达，水、电及其它物资供应条件好，劳动力充足。2.2 矿区地层2.2.1 地层矿区地层主要为二叠素下统栖霞组、茅口组，二叠系上统龙潭组、下窑组、大隆组，三叠系下统大冶组第一三段，第四系。现由老至新分叙如下：二叠系下统栖霞组（p1l）:厚层灰岩，含炭质和燧石结核，颜色主要为深灰色、灰色，岩石呈细中粒结构，致密块状构造。岩石较坚硬、稳固。分布于矿区东部。二叠系下统茅口组（p1m）:为灰、深灰色，厚层状、块状生物灰岩，含燧石团块或条带，底部为块状石灰岩，分布于矿区东部。二叠系上统龙潭组（p2l）：底部为长石砂岩，中部为碳质页岩，上部硅质砂岩，分布于矿区东部。二叠系上统下窑组（p2x）：出露于矿界东北部，中厚层、厚层状含 燧石结核灰岩，局部有薄层硅质岩或白云岩，分布于矿区东部。二叠系上统大隆组（p2d）：下部为黄褐色，灰黑色硅质页岩或碳灰质页岩，节理清楚，上部为褐黄色钙质、泥质页岩，厚22米，分布于矿区东部。三叠系下统大冶群第一岩性段（t2d1）:为黄褐色，泥质页岩夹薄层泥质灰岩，厚10m，分布于矿界外东部。三叠系下统大冶群第二岩性段(t2d2):为白色、灰色中厚层灰岩。走向南北，倾向西，倾角5155，分布于矿区中部，是本区建筑碎石用石灰岩矿床的重要层位。三叠系下统大冶群第三岩性段（t2d3）：为白一浅灰色，中厚层夹薄层灰岩，偶夹泥质条带，产状稳定，顶部缝合线发育。走向南北，倾向西，倾角5155，分布于矿区中部，是本区建筑碎石用石灰岩矿床的重要层位。第四系（q）：分布在矿区南部山坡平缓和山间洼地及沟谷中，主要由残坡积杂色粘土、亚粘土、砂质粘土夹砂砾岩组成。厚度03米。2.2.2 岩浆岩区内在矿界外围东部见有二条呈近北西南东向延伸的闪长斑岩脉，该岩脉地面露头最大宽18米左右，出露长分别约80米、130米，其主要矿物为石英、长石、黑云母、角闪石等，露头多风化，吃不开褐黄色。该岩体位于北东矿界外，对边坡稳固性和矿石质量无影响。2.2.3 构造矿区位于扬子淮地台下扬台褶带西端鄂东断褶束大冶重式向斜南翼，阳新侵入体西北缘，本开采区内无断层、褶皱等构造，表现为一单斜构造。2.2.4 变质作用矿区内主要围岩蚀变为碳酸盐化，碳酸盐多以脉状、细脉状，沿裂隙分布，偶见呈块状分布。其次，局部有硅化、铁矿化。2.3 矿体地质2.3.1 矿体特征矿区内可作为建筑碎石用的主要是三叠系下统大冶组第二三段（t1d2-3）薄层、中厚层状灰岩。矿层倾向西，倾角5155。在矿区内南北水平长400米，东西水平宽162360米。最高赋存标高+235米，最低为+70米。从+70米起算，最大高差（垂直厚）164.5米，一般高差100130米。2.3.2 矿石质量矿石一般呈灰白色、灰色。矿石中矿物大部分为方解石，次为白云石。据肉眼观察矿石为细晶中晶结构。矿石为薄层、中厚层状块状构造。岩石坚固、完整。勘查区内出露的灰岩矿物成分主要为方解石、其次为白云石、燧石和其它碳酸盐矿物，矿石呈灰白色-灰色、深灰色、呈致密块状，由于本次工作未对矿石进行物理性能测试，但据现场编录看，与下列采石场的岩石坚硬程度差不多，故参照某采石厂（试样采集层位t1d2-3，测试号yl2007177）的测试资料，可将岩石定为四级碎石。该采石场的岩石饱和抗压强度为42.370.1mpa（试样规格5cm*5cm*5cm）。作一般建筑碎石是合格的。2.4 矿床水文、工程与环境地质2.4.1 水文地质(一)自然地理石灰岩矿区最高海拔标高约295m，最低海拔标高约49m，相对高差约246m，山坡坡度角2030，当地最低侵蚀基准面为49米,切割不深，属构造剥蚀低山地带，地势东高、西低。植被中等发育，山上主要为荆棘丛生的荒山，树林很少，界内无耕地。本区属亚热带气候，年最高气温可达40c，最低气温达9c，年平均气温16.717.8c。年降雨量在974.92180.1mm之间，年均1382.6mm左右。(二)、含水层与隔水层 矿区内分布的二叠系下统茅口组、栖霞组厚层状炭质灰岩，生物灰岩, 厚层状含燧石结核灰岩、三叠系下统大冶组第二三段，组成矿物主要为方解石、白云石，这些矿物在二氧化碳等气体和大气降水、地下水的作用下容易溶蚀，从而形成岩溶裂隙含水层。矿区最低侵蚀基准面以上以岩溶含水层为主。此外还有第四系孔隙裂隙含水层，此层只是局部有分布，它覆盖在岩溶裂隙含水层的表层。矿区内隔水层为三叠系下统大冶组第一段、二叠系上统龙潭组、下窑组、大隆组及闪长玢岩，其分布在矿区中东部。（三）、地下水的排泄与补给大气降水、地下水都可向西边排泄，排泄畅通；同时，地形坡度角2030度，地表大都为裸露基岩，仅局部有第四系覆盖，有利于地下水的排泄。今后主要为山坡露天开采，也有利于地下水的排泄。矿区内地表无河流，最低侵蚀基准面为49米，比最低开采标高（70米）低21米，不会有地表水补给。一般无区域岩溶地下水补给，故大气降水是矿坑未来充水的主要补给源。据以上初步资料简要分析，矿区内水文地质条件复杂程度属简单类型（类型）。2.4.2 工程地质条件（一）工程岩组1、第四系松散岩组为灰黄色粘土、亚粘土、砂土，夹少量碎石。它主要分布于南部及东部低山丘、沟谷及垄岗上。遇水时，特别当水饱和时，容易呈流塑状态，是极不稳固岩组，其厚03米。2、坚硬块状碳酸盐岩工程地质岩组二叠系下统栖霞组、茅口组炭质灰岩、生物灰岩、含燧石结核灰岩，三叠系下统大冶组第二三段灰岩、是矿区的主要工程岩组，而三叠系下统大冶组第二三段既是未来开采的主要对象，也是未来组成边坡的主要岩组。裂隙虽较发育，但方解石等矿物充填紧密，岩石较致密，坚硬，稳固性、完整性较好。3、软弱较坚硬的碳酸盐岩工程地质岩组由三迭系下统大冶组第一段薄层泥质灰岩夹页岩组成厚3040米，该岩组层理发育，含泥量高，软弱结构面发育，夹页岩软层，工程地质性状较差，第一段是东边坡上的岩石之一。4、软弱较坚硬碎屑岩工程地质岩组由二叠系上统龙潭组、下窑组、大隆组硅质岩、条带灰岩、长石砂岩、页岩组成。岩性较杂，力学强度大小悬殊, 软弱结构面较发育，完整性较差，工程地质性状较差，这些是东边坡附近的岩石。（二）工程结构面工程结构面主要包括层面结构面和节理裂隙结构面两种：1、层面结构面 此结构面主要发育在薄层、厚层状灰岩、中。这种结构面倾向西，倾角5155。结构面间虽含泥砂等杂质，但结合紧密。由于地层呈薄、厚层状，这种结构面密度比较稀，对边坡影响不大。2、节理裂隙结构面 节理裂隙结构面的类型有风化型、溶蚀型。有出露的也有隐伏的。地表浅部主要是风化型、溶蚀型结构面较发育，深部可能主要是地质构造所引起的结构面较发育。结构面短者几毫米，长者几米，多在十几厘米至几十厘米。结构面在很发育的地方呈网格状。结构面间有方解石等矿物紧密充填，对岩石稳固性影响不大，但有些受构造影响的结构面，对边坡的稳固性则有一定影响。特别当结构面有泥质和水淋滤时，则对边坡稳固性影响较大。 总之，矿区内工程岩体主要为薄层、中厚层状灰岩、等块状结构岩体，岩石较坚硬，稳固性、完整性较好。第四系松散层不太厚，且分布零星。节理、裂隙结构面虽比较发育，但大都被方解石紧密充填，故未造成岩石破碎，从岩性条件来看，工程地质条件应属简单类型。（三）边坡稳固性浅析从矿区范围和初步拟定的开采标高结合地形地质特征可看出，今后矿山开采时，除了西部没有边坡外，北、北东（bc）、南东(cd)、南东（de）、南部都有边坡。北边坡为人工切向岩质边坡，长约330米，边坡高度从西向东惭惭升高，高度从0米至80米，属高边坡,通常情况下，只要按设计施工，分台阶开采，这种切向岩质边坡是稳固的。北东（bc）坡为人工顺向岩质边坡，长166米，边坡高度从80米至160米，一般也没有什么大问题，但是，这种顺向边坡往往存在一定安全隐患，需要在设计过程中和开采过程中必须采取有效措施，加强边坡稳固性调查，加强监测，确保安全。南东坡（cd）为人工顺向岩质边坡，长166米，边坡高度从120米至165米，一般也没有什么大问题，但是，这种顺向边坡往往存在一定安全隐患，需要在设计过程中和开采过程中必须采取有效措施，加强边坡稳固性调查，加强监测，确保安全。南东坡（de）为人工顺向岩质边坡，长170米，边坡高度从42米至120米，一般也没有什么大问题，但是，这种顺向边坡往往存在一定安全隐患，需要在设计过程中和开采过程中必须采取有效措施，加强边坡稳固性调查，加强监测，确保安全。南坡为人工切向岩质边坡，长164米，边坡高度从0米至42米，属矮边坡,通常情况下，只要按设计施工，分台阶开采，这种切向岩质边坡是稳固的。但从现有组成岩石的边坡结构分析，稳固性相对稍差的是北东（bc）、南东坡（cd）、（de）边坡，稳固性相对较好的是南北边坡，南边坡的稳固性中等。据以上初步分析，从岩性条件来看，工程地质条件应属简单类型，但由于北东（bc）、南东坡（cd）、（de）边坡与岩层倾向相同，有可能发生顺层滑坡，故总的工程地质条件复杂程度是以有可能发生顺层滑坡为主要问题的中等类型（类型）。2.4.3 矿区环境地质在自然条件下，矿区内地表无厚大松散堆积物，无深长沟谷，山体不陡，一般不具备发生泥石流、滑坡的基本条件。同时也未见悬岩、危岩、山体开裂和地裂缝，一般不会有发生大面积崩塌、滑坡的可能。由于最低开采标高高于当地地下水位标高，故不可能疏干地下水。但是今后开采后，除了西部外，北、北东（bc）、南东（cd）、（de）、南部五方都有边坡，有的边坡较高，特别北东、南东坡（cd）、（de）边坡为顺层边坡，且边坡角有可能和地层倾角相近，局部地段有可能出现破碎岩石，存在发生顺层滑坡的可能，这是必须引起高度重视的地质环境问题。此外，为了确保采场南东侧130180米处的村庄群众生活安全，要按设计要求控制爆破药量、控制爆破方向，将爆破地震效应和爆破飞石控制在安全许可范围，并设置安全警戒范围，避免爆破产生的飞石危及矿区西部平原村、谢子村及简易公路上的车辆及行人安全。矿区还有一些环境问题，如开采时产生的噪声、飞石、粉尘、三废等如果不妥善处理都有可能对村民及简易公路上的车辆及行人安全和作业人员造成一定危害，因此必须引起高度重视。据以上初步分析，故总的地质环境复杂程度为简单类型（类型）。工程控制及深入的水文和工程地质工作，也没有进行全面系统的化验测试工作，因此今后矿山在开采期间，要加强生产勘探工作和矿石质量化验，并根据矿山生产需要补做水文及工程地质工作。第三章 建设规模和服务年限3.1 矿石资源储量根据某市某地质勘测有限公司提交的某省市建筑碎石用石灰岩矿床地质勘查报告提供，查明划定矿界范围内建筑碎石用石灰岩矿122b类资源储量（矿石）总量为14027.59万吨，其中坑内保有1099.23万吨，边坡压矿量为86.35万吨，矿石体重d2.65吨/m3。因此可采储量，在矿设计采矿损失率为期不远10%，则可采储量为：1109.86(100-10)%=998.87万吨。其资源储量具有一定规模，而且矿石致密、坚硬、稳固，开采技术条件较好。通过物理力学性质测试，该矿矿石可用作四级建筑用碎石。此外，该矿矿体在矿界外有较大延伸，矿山具有扩界开采的潜力，矿山具有资源接替条件。3.2 产品方案该矿产品主要是建筑用碎石。按粒度不同可分为分口石、寸口石、瓜米石和石屑等。矿山只需将出坑块矿进行简单的破碎筛分，即可形成各种产品。3.3 矿山生产能力和服务年限矿山工作制度为年工作300天，每日白天一班作业，每班工作8小时。本方案拟定矿山初期设计生产能力为20万吨/年。可采储量998.87万吨。矿山服务年限：t= q/ak = 998.87/（201.0）=49.94(年)式中：t矿山服务年限，年； q矿山储量，万t； a矿山年生产能力，万t/年； k矿山储量备用系数。取矿山服务年限为50年。第四章 矿山开采设计4.1矿山开采设计4.1.1开采的技术条件矿区内水文地质条件复杂程度属简单类型（类型）。矿区内工程岩体主要为薄层、中厚层状灰岩、等块状结构岩体，岩石较坚硬，稳固性、完整性较好。从岩性条件来看，工程地质条件应属简单类型。矿区边坡故的工程地质条件复杂程度是以有可能发生顺层滑坡为主要问题的中等类型（类型）。矿区有简易公路往北与某路相接，往南与某省级出路相通，交通运输条件极为便利，当地劳动力资源充足，水、电及物资供应均能满足矿山建设和生产要求，为矿产开发利用创造了良好的外部建设条件。4.1.2开采方式根据碎石原料矿体的赋存条件，矿体裸露于山坡地表，矿石价值低廉，本方案拟定采用露天开采方式。4.1.3开采境界确定(一)开采境界确定的主要原则：尽可能使规划矿山范围内资源得到充分利用，增加矿山服务年限；尽量减少矿山剥离量；充分考虑边坡的稳定性；满足安全开采的要求。(二) 最终境界参数剥采比：0.2:1m3/m3；台阶坡面角： 65；最终边坡角： 50；台阶高度：12m；复合台阶高度：24m；安全平台宽度：3m；最高开采标高：+235m；最低开采标高：+70m；4.1.4 开采设计根据该矿地形和现状条件，本方案采用境界外和境界内相结合的公路开拓方式，利用采场西侧角上现有的坑底标高约70米的小采坑稍作修整成为采场运矿汽车的卸矿平台。从该平台往南上山，至采场+226米。该矿采场开拓公路全长约2500米。该矿采场运输工具采用自卸式汽车，重载下坡、空载上坡。根据矿山安全规程关于：露天开采应遵循自上而下的开采顺序，分台阶开采，并坚持“采剥并举、剥离先行”的原则。结合该矿将要开采的范围内地面最高高程与最低开采标高相对高差达165米的实际情况，该矿需划分多层台阶，自上而下顺序开采。采场最低开采标高为+70m,最高台阶开采标高+226m。每个台阶高度为12m。安全平台阶宽度为3m。+214m以下为复合台阶，高度为24m。矿体表面需要剥离的，剥离工作面应当超前于开采工作面4米以上。开采工艺分为剥离、凿岩、爆破、检查清理、采装、运输作业。采石场工艺流程：剥离（机械剥离）凿眼（潜孔钻机）爆破（中深孔深爆破）检查清理（边坡检查、清理浮石、危石、平台）采 装运 输4.2 采剥设计该矿矿岩为硬质岩石，需通过凿岩（穿孔）穿孔、装药爆破进行松散后，用装载设备将矿岩装入运输设备。本设计采用中深孔爆破方法。相应地采用潜孔钻穿孔、挖掘机装车，自卸式载重汽车运输方式。矿山按自上而下的顺序分台阶逐层开采。4.3 凿岩爆破该矿矿石较坚硬，需用穿孔爆破法进行松散。穿孔工作是露天矿开采工艺的重要环节之一，穿孔速度和炮孔质量对爆破、采装等各项作业影响较大，且更关键的是关系到安全。根据矿山实际情况和设计的开采方法，设计采用中深孔爆破，穿孔设备利用现有ky100潜孔钻机（100mm）2台，空压机3l10/8（10m3）1台，2.5 m3空压机2台。4.3.1中深孔爆破参数的选择和确定穿孔作业采用潜孔钻穿孔。炮孔下向倾斜式布置，倾角65，孔径100毫米，平均孔深约为14米（斜长）。爆破作业采用2岩石炸药，柱形药包，孔内连续装药，采用双起爆药包，用电力微差雷管起爆。中深孔爆破的参数指炮孔的孔径、孔深、超深、孔距、底盘抵抗线、炮孔邻近系数、炮孔充填长度及炸药单耗等。(一)孔径和孔深孔径取决于选定的钻机类型。本矿穿孔爆破采用潜孔钻机钻孔，属中深孔爆破。炮孔倾角与台阶坡面角相等。2#岩石硝铵炸药。钻头100 mm。钻孔直径100mm。钻孔深度l：对倾斜孔， ，其中h为阶段高度，h为钻孔超深， ，d为装药直径。本设计中取h=12m，d=100mm ，h=0.9m，得l=14m。(二) 钻孔抵抗线w 爆破时，最小抵抗线方向的岩石最容易破坏，它是爆破作用和岩石移动的主导方向。底盘抵抗线的大小与炮孔直径、装药直径、炸药威力、装药密度、岩石可爆性、要求破碎及阶段高度等因素有关。底盘抵抗线w1与d的关系为=300.1=3m（清碴爆破k取35）。根据钻孔作业安全条件确定 ，而斜孔爆破简化为式中，底盘抵抗线，m;台阶高度，12m； 台阶坡面角，一般为6075，本设计取65； 从深孔中心到坡顶边线的安全距离，2.53m，本设计取3m。 计算得。按照体积法（即药包重量与爆落岩石成正比）反推计算式中，d炮孔直径，dm，本设计为100mm=1dm；装药密度，本设计取0.9kg/dm3；装药长度系数，当h10m时，0.6；当h1015m时，0.5；h=1520m时，0.4；h20m时，0.35；本设计取0.5q单位耗药量，本设计取0.45kg/m3； m炮孔密集系数，一般m0.81.2 ，本设计取0.9 ； l钻孔深度，本设计为14m。计算得w1=3.6m。按上述三种因素计算结果，取其最小值3m，并按平台安全作业条件检验：对斜孔抵抗线w=c，其中c为炮孔中心至平台坡顶线的安全距离，一般。计算。斜孔抵抗线w为3m。(三)孔距和排距孔距a=mw=13=3(m)，排距b=asin65=0.9a=2.7(m)(四)装药量的计算（1）单排孔爆破时的装药量计算q1=qahw=0.453123=48.6(kg)（2）双排孔爆破时装药量的计算双排孔以上爆破时，第一排孔用上述方法计算，从第二排起，因受前排孔矿岩阻力作用，装药量应有所增加，可用下面公式计算：q后=tqabhq后第二排以后各排每孔装药量（kg）t后排炮孔装药量增加系数，采用微差爆破时取t=1.01.2，采用齐发爆破时，取t=1.21.5，第二排孔取小值、最后一排取大值。则q2=tqabh=1.20.4532.712=52.5(kg)(五)装药量验算炮孔可能装入的药量：q1=l1d2/4，其中l1为装药长度，dm；d为钻孔的直径；为装药的密度（kg/dm3）。本设计q1=1103.14120.9/4=77.7 kg。从上可知，q1 q1，故爆破参数设计合理。矿石块度大于破碎机入口尺寸的为超规模大块，大块率为8%，大块的可采用手锤破碎，以节约成本，增加安全性。4.3.2装药与填药露天中深孔爆破可以使用药卷，粉状或乳胶防水炸药，进行连续装药或分段装药。由于露天中深孔爆破的孔径大、深度大、装药量大，为了提高装药密度，应尽量采用机械装药。填塞材料用矿山泥土、填塞长度一般不小于0.71.2倍抵抗线。取3m。4.3.3起爆方法及顺序露天中深孔必须采用电雷管毫秒微差起爆法，以确保爆破工作顺利起爆。电力起爆器型号为mfb-100型。起爆顺序应从抵抗线最小的炮孔开始分孔起爆。为了减少有害效应，改善爆破效果，宜采用毫秒微差爆破。微差爆破是按炮孔分组以毫秒级时间间隔进行顺序起爆，改善爆破质量，降低炸药单耗，减少飞散石块以利安全等优点，因此，在露天矿大爆破中被广泛采用。微差间隔时间主要取决于岩石性质和爆破参数，以保证爆破块度均匀为主要目的。起爆药包的位置在露天梯段爆破中一般采用反向起爆，即在底部起爆有利于克服底盘较大的夹制力，也可采用苏联矿山的起爆方法，在一排孔里一个采用正向起爆法，即在炮孔顶部起爆，相邻的炮孔在底部起爆即反向起爆，这种方法可使爆炸能量在岩体内的分布更加均匀，从而达到改善爆破质量的目的。4.3.4露天中深孔爆破安全距离(一) 一次爆破的炸药量根据矿山生产量和实际生产情况，设计一次爆破10孔。分成两排，1排5孔，台阶高12m 。第一排装药量计算：q1=qahwd=0.453123=48.6kg第二排装药量计算：q2=tqabh=1.20.4532.712=52.5 kg一次爆破总炸药量为：q=5q1+5q2=505.5 kg(二)地震波的影响范围爆破振动安全距离的计算公式为：r=（k/v）1/q1/3式中：r爆破振动安全距离，m； q炸药量，kg ；齐发爆破总炸药量； v振动安全速度，cm/s； k地形、地质等条件系数； 衰减指数。根据本矿的工程地质情况及相关规定，参数取值：k=200 ,v=2.0cm/s,=1.6。一般砖房在不同装药量情况下爆破振动安全距离如下表：q（kg）12001000800600400200r(m)188.97177.83165.01499131.02103.99(三)冲击波的影响范围对地面建筑物爆破空气冲击波安全距离的计算公式：p= 式中：p空气冲击波超压值105pa； r装药至保护对象的距离， m； q爆破总装药量，kg；一般砖房在总装药量为1000kg情况下空气冲击波超压值计算如下表r（m）2001751501251007550p（105pa）0.0680.0790.0960.1230.1670.2560.504破坏等级2233345(2级：次轻度破坏；3级：轻度破坏；4级：中等破坏；5级：次严重破坏)(五)飞石距离个别飞石对人员的安全距离估算公式：r=20kn2w式中：n药包的爆破作用指数； r安全距离（m）； w药包的最小抵抗线（m ）；k与地形、风向、岩石特性及地质条件有关的系数。根据本矿的工程地质情况及相关规定，参数取值：n=1 、w=4m、k=1.5。计算可得：r=120m。但根据爆破安全规程（gb6722-2003）规定：深孔爆破个别飞石最小安全距离按设计，但不小于200m。综合考虑，安全距离最大值为200 m。因此，全矿区爆破安全距离确定为200m，爆破时人员撤至200m以外，或者进入专用躲避硐室。4.3.5露天中深孔爆破作业应注意的问题露天中深孔爆破作业时除了应遵守一般爆破作业的规定外，还应该遵守下列特殊规定：（1）在复杂地质条件下，须经总技术负责人批准后，方准采用边打眼，边装药的爆破方法。且只准用导爆索起爆法。（2）进行中深孔爆破时，应有爆破技术人员在场进行技术指导和监督。（3）装药前，应验收中深孔的布置参数、排净孔底的泥砂和积水，清理干净孔的周围（半径为0.5m）的碎石和杂物。（4）装药时，严禁向孔投掷炸药和起爆器材，严禁用炮棍撞击阻塞和起爆药包。（5）爆破作业须由持证专业爆破员进行，爆破须按审批的爆破说明书或爆破设计书进行。4.4边坡设计与维护管理要求4.4.1 边坡设计根据矿山地质情况，设计矿山工作面坡面角65，最终边坡角50，最终边坡表面形态设计为阶梯状，以增加边坡的稳定性。4.4.2 边坡管理(1)控制合理的开采高度，台阶高度不得大于20米，均应采用规则台阶式开采； (2)贯彻“采剥并举，剥离先行”的方针；(3)选用合理的开采顺序和推进方向，在生产过程中要坚持从上到下的开采顺序，杜绝在作业台阶底部开采，避免边坡形成伞檐的空洞，一般应选取用从上盘向下盘由外向内的采剥推进方向，沿岩层倾向切向开采；(4)合理进行爆破作业，减少爆破对边坡的影响和破坏，在接近边坡地段，尽量采用微差爆破，严格控制同时爆炸的药量，尽量不用抛掷爆破，应采用松动爆破、减震爆破、缓冲爆破等控制爆破技术；(5)建立健全边坡管理和检查制度，当发现边坡上有裂隙可能滑落或有大块浮石及伞檐悬在上部时，必须迅速处理；(6)选派技术人员或有经验的工人负责边坡管理工作，及时清出隐患，在暴雨季节应加强对边坡、采场的检查，发现边坡有滑动现象时，应停止作业，并撤出人员和设备，对有滑动迹象的边坡，建立专门观测点，定期观察记录变化情况；(7)放炮完毕，必须及时从上而下排除险石、浮石，未清除前不准生产。禁止在悬陡壁危险处作业，禁止在台阶底部休息和停留。4.5开拓运输设计选择开拓运输方案的主要原则：满足开采工艺、开采程序、总体布置的要求；满足建设速度要求，投产早，达产快；基建投资少，生产费用低，少占土地，不占良田；安全可靠。矿山开拓运输设计的主要目的是建立地面与露天采场各工作水平以及工作水平之间的通道。按照露天开采的安全技术要求，采掘工作是在具有一定高度的若干个阶梯形作业平台上进行凿岩爆破出矿工作，在这些平台之间，开设运输通道，以便矿石、人员、设备的出入运输。根据矿山地形地质特征及设计开采境界，结合选择开拓运输方案的主要原则，设计采用规则台阶开采方法，首先剥离覆盖层及风化层，并形成该水平的开采作业面，分层开采，然后按12m台阶开拓矿体，并形成开采台阶。该矿为小型采石场，矿量集中，运距短。根据矿山安全规程关于：露天开采应遵循自上而下的开采顺序，分台阶开采；台阶分层，先采上分层，最后形成台阶，并坚持“采剥并举、剥离先行”的原则。结合该矿将要开采的范围内地面最高高程与最低开采标高相对高差达165米的实际情况，该矿需划分多层台阶，自上而下顺序开采。根据该矿地形和现状条件，本方案采用境界外和境界内相结合的公路开拓方式。本方案利用采场西侧角上现有的坑底标高约70米的小采坑稍作修整成为采场运矿汽车的卸矿平台。从该平台往南上山，经九处回返平台,至采场+226m米。该矿采场开拓公路全长约2500米。 该矿采场运输工具采用自卸式汽车，重载下坡、空载上坡。采场开拓公路线路布置见开拓系统图。公路施工主要技术参数如下：1、平均纵坡不大于10%，局部最大纵坡不大于15%；2、曲线段转弯半径不小于12米；3、单壁沟路段路面宽8米，沟邦边坡角不大于65度；4、路面应尽可能筑在挖方地段，避免填方地段。4.6矿山供风矿山生产采用地表集中供风方式。本次设计矿山规模年产碎石20万吨，日产碎石量约200300t。采区每班开动ky100型潜孔钻车2台，单机耗风量为13 m3/min，则采区需要风量为：1321.1=28.6 m3/min。该矿现有w3.2/7型电动固定式压风机一台（电机18.5kw），故需新增二台w3.2/7型压风机， 200m3/min。4.7矿山供水为解决矿山生产的防尘和消防必须解决供水问题，该矿采场南偏西北侧约+260米标高处有一个小村社可利用村用水中作为矿山取水源。在井中安装潜水泵，将水送至山顶金属水箱。选用150qj200/21型潜水泵一台，其扬程度200米，流量5立方米/小时。4.8 采场排水矿区属低山丘陵地形，最高海拔标高为551.7米，矿区位于该山峰西南麓。地势东高西低，地形不陡，坡度1525，。区内矿石多裸露地表，植被不甚发育。矿区内外附近地表无水体。由大气降水垂向补给及来自北西侧地势较高的山体侧向补给，区内地下水向西边排泄。当地西边最低侵蚀基准面标高约+50米，区域岩溶地下水不会对矿区造成突水。开采赋存于+70米标高以上矿体，开采矿坑的排水可以采取自然排水法。矿山为山坡露天开采，四周均为单向斜坡地形，雨季洪水均可顺山坡而下，在开采过程中，采场不存在被淹没的危险。但为满足自然排水要求，采场底部应内高外低，保持不小于3的坡度。此外雨天应停止生产，并将人员和设备撤至安全地点，确保雨季安全。该矿防治水重点在于防止雨季对排土场的冲刷，防止水土流失，防止形成泥石流。为此排土场坡脚必须设置挡土墙，并在其卸车平台及其二侧设截排水沟。4.9供电与通讯该矿山采用露天开采，从某变电站引入60kv电源。经计算与统计，该矿用电设备总台数为16台套，总装机容量为278kw，有功负荷约236.3kw。该矿现有一台s950/0.6型变压器，不能满足未来生产能力需要，并在采场设变电房和变配电设施，能满足矿山生产、生活用电需要。在配电房的附近安设避雷针，架空母线的两端设避雷器。配电房设断电保护装置，开关柜手动操作，装有检漏继电器、速断过电流保护装置。进入工业场地的供电线采用橡套电缆，应埋设并设明显的保护标志。根据安全规程的要求，矿山用电必须有两趟独立的回路。因此，矿山在基建时，除须架设一条供电线路以满足正常生产要求外，还需自备250kw的发电机组一套，作为矿山安全生产的紧急备用电源。采场无线通讯信号较强，用移动电话或固定电话对外通讯联络。该矿用电负荷如下：压风机：552=110kw潜孔钻： 4kw水泵： 4kw破碎机：55+55=110kw振动筛及皮带：20kw其它： 30kw合计： 278kw按同时工作系数0.85,矿用变压器容量应不小于236.3kw，故选用s9250/1.0-6型变压器一台。以上计算说明，该矿购置的主要设备即二台挖掘机，二台潜孔钻,四台汽车。及变压器和压风机设备能力均可满足20万t/年生产能力的要求。第五章 机械设备5.1 采剥设备5.1.1设计依据矿山年工作300天,每天一班作业。则平均每日生产能力应为200000t300d=666.7t/d。5.1.2设备选型设备选型必须与生产规模相适应，故设备选型以适用的中小型机械设备为主。选用2台pc200装载机作业，铲斗容积 0.8m3。矿岩运输采用10吨东风汽车。5.1.3设备能力验算挖掘机台班生产能力：qb=3600tekm/tks式中：t班净作业时间，取8小时 14745.6 班工作时间利用系数，0.8 e铲斗容积0.8m3 km装满系数0.8 t挖掘机工作循环时间40s ks矿岩松散系数，取1.4qb=360080.80.80.8/601.4=263.3m3/台班因矿石松散体重d1=2.65/1.4=1.89t/m3故qb=263.31.89=497.6t/台班。每日生产能力应为666.7t/d，需要两台挖掘机才能满足生产需要。5.2穿孔设备本方案选用ky100型钻机，该机一次推进长度2米，钻孔直径80115毫米。该钻机适合钻下向倾斜炮孔，适应岩石为f=6-20，经济钻孔深度为25米。ky100型低风压潜孔钻车采用双缸柴油机为液压系统提供动力，实现行走、推进、回转以及角度调整等功能；以压缩空气为动力，驱动冲击器工作，实现冲击凿岩功能；具有耗风量低，回转扭矩大、稳定性好等特点。5.3破碎加工设备选用gt60型液压碎石锤一台，该型号适合与sw130lc-5型挖掘机配套使用。5.4 运输设备汽车台班运输能力式中：qa：汽车台班运输能力，t/台班；g：汽车额定载重量，g=10t；k1：汽车载重系数，k1=1.0；该矿选用汽车g=10t，矿石松散体重d1=1.89t/m3,则每车装载矿石的松散体积为101.89=5.29m3。挖掘机每斗装载量为ekn=0.80.85=0.544m3，每车装载需挖掘机铲装斗数n=10斗，则汽车实际装载量为0.544101.89=10.28t。故k1=10.2810=1k2：时间利用系数，k2=0.9；t= t1+t2+t3+t4t1：装车时间，mint1=nt=1040s=400s=6.6mint2：汽车往返运行时间，mint2=27minl：平均运距，取l=2.5kmv:平均行驶速度，取v=11km/ht3：卸车时间，取t3=1mint4：汽车调头和停留时间，取t4=1mint=6.6+27+1+1=35.6min则qa=10.9=121.3t/台班所需汽车数该矿日生产能力为666.7t/d，则需汽车台数为666.7121.3=6台，考虑到维修因素，矿山需购置汽车7台。第六章 排土场设计该矿矿体裸露地表，无夹石，无表土覆盖层，矿山剥离主要是局部表土和裂隙土，矿山开采中，将浮土送往排土场排弃。本方案拟定在境界外采场南侧山坡公路回返平台边建二个单台阶式小型排土场。排土时首先沿公路南西侧排放，然后向前方扩展，二个方向交替排土，使排土线呈扇形扩展。排土时要分层压实，并形成2-5反坡。最大堆置高度应不大于6米，堆置安息角度不大于35。为防止排土场在雨季被雨水冲刷流失，须沿排土场坡脚处砌筑片石挡土墙。并在墙上留泄水孔。排土场上方及二侧挖排水沟,以拦截平台上及坡面汇水。第七章 环境保护、安全设施与职业卫生7.1环境保护矿山环境问题是一个极其复杂的问题，在开发利用矿山的同时，会带来一系列的环境问题，如采矿中爆破、碎石作业产生的粉尘、噪声及运输车辆进出产生的扬尘和噪声污染；采矿遗留下的钻孔、矿坑及形成的危岩、危坡，不仅破坏了自然景观和生态环境，也带来了一定的安全隐患；采矿剥土等造成的水土资源平衡失调，易诱发和引起土壤侵蚀、水土流失、土地沙化以及滑坡、泥石流等地质灾害；尾矿、废石堆放、矿坑水排放，不仅占压良田，还可能造成地表水、地下水的污染。在采矿的过程中，应重视矿山的环境保护，只要加强环境管理，采取切实可行的防治措施，就可以有效地减轻对周边环境的影响。本矿应采取以下措施：(1)在防粉尘中，采用湿式作业，洒水降尘,工人戴防尘口罩作业等措施；在防噪音中，选用低噪声的生产机械和设备，通过合理的施工平面布置和作业时间调整来减少噪声对施工人员及周边居民的影响；(2)减少矿石堆储量及矿渣和剥离物的排放，减少固体废弃排放量，从而减轻采矿对土地资源环境的影响；(3)控制合理的开采高度、边坡角，保证边坡的稳定，防止滑坡等地质灾害。(4)加强植被保护和土地复垦工作，防止水土流失。 7.2水土保持随着开采范围的扩大，矿山对环境的影响和冲击不断增加。山石开挖产生大量的弃渣，如果随意堆放，极易产生水土流失。对矿山水土流失的治理，常用的手段主要有：第一，集中堆放弃渣，并设拦挡工程；第二，建立排水系统，避免直接冲刷；第三，开采结束后对平台面覆土绿化。开采后进行坡面防护，保护坡脚，植树造林，以防止水土流失。7.3矿山安全设计7.3.1安全管理机构及人员配备矿山生产规模小，设矿山设矿长1名，为安全生产第一负责人全面负责矿山安全生产工作，设副矿长1名，具体分管矿山安全生产工作。矿山设置安全生产办公室，办公室主任主管安全、生产工作，主管生产、安全工作。办公室设置生产技术人员1人，专职安全员1人。安全生产办公室应制订各类安全生产管理制度并组织监督实施。7.3.2 爆破安全措施设计矿山使用的爆破器材，由当地民用爆炸物品管理站供应，每天领取一次当天所需量未用完当天退回。设计只考虑建矿山爆破器材临时存放点，用于临时存放爆破器材当天生产所需量，按规定安排专人负责保管和发放。采场爆破器材临时存放点按一库两室设计，分别存放炸药和雷管与导爆索，每室面积4m2，采场爆破器材临时存放点总面积8m2。爆破器材临时存放点的存量不应大于当天生产需要量。矿山爆破作业须严格按照爆破安全规程（gb6722-2003）的规定进行，爆破作业人员须持证作业。放炮前所有人员（在危险区内）都要撤离到安全地点躲避直到危险解除。采石场设计避炮屋一间，爆破作业人员可在矿区西南侧的避炮屋避炮。7.3.3 矿区道路防滑设计为防止场区内道路路滑，道路的坡度设计为15%。7.3.4 防噪声、振动等措施设计噪声的产生声源主要是凿岩机、空压机，应采用必要的消声设备，在总体布置时应尽可能远离办公室。操作人员必须戴护耳器。7.3.5防雷电设计采石场主要设备、设施、作业人员均在海拔标高+235米以下，矿山最高丘顶标高+238米，采场不设防直击雷保护装置，雷雨天停止作业。7.3.6预防其他危害非采石人员一律不准进入采场内，司机要精心操作，做到眼观六路，耳听八方，随时注意来往车辆，工人应注意车辆运行情况,做到提前避让。进入采石作业现场的人员，必须佩戴安全帽。在距地面高度超过2米或者坡度超过30的坡面上作业时，应当使用安全绳或者安全带。安全绳应当拴在牢固地点，严禁多人同时使用一条安全绳。7.4 职业卫生设计7.4.1 采场防尘措施设计采石场剥离物和矿渣组分，无有害组分，且排放量较小，不会污染环境，仅有扬尘和噪声污染。采石场在剥离、凿眼、爆破、装载运输一系列的生产工艺过程中都产生粉尘。采石场凿眼作业设计采用湿式作业，场内采取洒水除尘，工人戴防尘器具作业等防尘措施。矿区防尘用水量为3.0立方米/小时。 为实现湿式作业，专门设计供水辅助生产系统。7.4.2 饮水处理设施设计采场内工人饮水设专门的茶桶。7.4.3医院（卫生室）、浴室、更衣室、洗衣房等设计采石场工人大多数是附近农民，洗澡、洗衣和更衣都在家中进行，故采石场不单设浴室、洗衣房。采石场不专设医疗救护机构，但须与医疗救护机构签订医疗救护协议。安全生产办公室应设置卫生箱，并指定安全员管理，置于生产现场，以备急用。第八章 矿山总图布置8.1矿山总图布置的原则(1)岩石装载运输系统相对远离岩石采场，避开采场开采作业飞石、滚石和作业边坡浮石的威胁；(2)避开采场滑坡、边坡坍塌和边坡浮石滚落的威胁；(3)尽量减少粉尘和噪声对居民和职工的影响和危害。8.2 矿山总平面布置方案的选择与确定本方案总平面布置的原则是尽可能节约用地、少用土地，尽可能节约矿