石灰岩开发利用方案

第一章 矿区概况1.1 矿区交通位置、隶属关系和企业性质灵洞乡姚坞坪石灰岩矿山位于浙江省兰溪市灵洞乡境内，距兰溪市区约10km，开采面积约0.5109Km2 ，行政区域属灵洞乡管辖，矿山由兰溪市东升矿产有限公司开采，为集体企业。矿区地理坐标：东1193430；北纬291245。铁路、公路、水路均在矿区西南通过，直距均在5km范围内。铁路金岭线经过兰溪市，公路330国道从兰溪市区西南通过，与铁路干线基本平行，在铁路与公路之间有一条婺江，江水在兰溪市区南面和衢江汇合后成兰江注入富春江，航运可达杭州，金（华）兰（溪）省道经过矿区西南4km处直达金华市,矿区通过矿山公路，乡镇公路与金兰省道连接，交通方便（见交通位置图）。1.2 自然地理及经济概况兰溪市地形属浙中丘陵地区。地势东北部高，中、西部低，以与婺城区交界的大盘山为全市最高峰，海拔1245m。矿区气候属中亚热带季风气候，气候温和，四季分明，雨量充沛。根据金华市气象台多年资料，年平均气温17.9，极端最高气温41.2，极端最低气温9.6,7、8、9月气温最高，平均气温27.7.年平均降水量1406.3mm,日最大降水量108mm，年平均蒸发量1634.9mm，年平均相对湿度为77%。矿区属中低山地形，冲沟发育，切割剧烈。主要石灰岩矿体属石炭系，出露标高在270445m，地形坡度3540，地表残坡积覆盖层1.52.0m,植被茂盛，一般为松、灌木、杂草等。该区域经济以采矿、水泥生产及运输业为主，经济较发达，当地劳动力缺少，务工者以外来人员为主，农业生产已降至次要地位。1.3 地质工作区内灵洞矿段在1958年由原浙江省十一大队开展过1：5000普查工作，求得C2级储量2160万吨。1992年浙江省地勘总队三队在鸟巢岩矿段开展地质勘探工作，完成1：2000地形地质测量1.0km2，1993年7月编写了浙江省兰溪市灵洞乡鸟巢岩矿区石灰岩矿（水泥原料）勘探地质报告，经浙江省矿产储量委员会审核批准储量为：3448.0万吨，其中B级1032.0万吨，C级1852.0万吨，D级564.0万吨。2001年初兰溪市灵洞乡集体资产经营公司委托浙江省核工业二六九大队地调中心对矿区进行矿产资源勘查工作，于2001年11月提交了“浙江省兰溪市灵洞乡洞源矿区水泥用石灰岩矿详查地质报告”,对矿区作出了初步评价，求得石灰岩资源储量19666万吨，其中，控制的经济基础储量（122b）：11195万吨；推断的内蕴经济资源量（333）：4471万吨；预测资源量（334）：4000万吨。2006年对矿产资源量进行核算提交了储量核算报告，求得姚坞坪矿段石灰岩矿保有占用资源储量（111b+122b）矿石量1817.172万吨, 其中（111b）1079.39万吨，（122b）737.782万吨。第三地质大队在整理了原有资料的基础上，针对矿区实际情况，进行了地质详查，于2006年10月提交了兰溪市灵洞乡鸟窠岩北西侧石灰岩矿山详查地质报告，基本查明了：矿区地层层序、分布特征；主要构造性质、产状；矿体规模、形态、产状及厚度等与品位变化情况，矿体中夹石及顶底板岩性分布情况。求得石灰岩资源量：4488.97万吨。1.4 开采现状该矿山石灰岩开采始于1997年，属村集体管理，个体承包经营，后为兰溪市东升矿业有限公司开采，原采矿许可证至2007年6月30日期满。1997年年产石灰石3040万吨，2001年年产石灰石约150万吨，2003年年年产石灰石150200万吨，露天采矿，一面坡开采方式，坡度陡，局部超过75，垂直高差大，存在安全隐患。已开采范围东西长约300m，南北宽约100m，已采面积约30000m2, 开采标高+370+500m照片1姚坞坪石灰岩矿山开采现状已开采区为黄龙组和船山组灰岩，质量较好，因采用一面坡开采，剥离量很少，栖霞组灰岩已完成进工作面的矿山开拓公路，采用一面坡开采，形成了上口5000m2，下口约2000 m2的漏斗状的溜槽。开采时矿石不经加工破碎，用自卸汽车直接运到水泥厂做原料。1.5 编制依据1、兰溪市东升矿产有限公司要求编制浙江省兰溪市灵洞乡石灰岩矿区姚坞坪矿山矿产资源开发利用方案委托书；2、兰溪市灵洞乡白坑鸟巢岩水泥用石灰岩集中开采区矿产资源开发利用总体方案（报批稿）（浙江省湖州地质技术开发公司，2007.1.30）；3、浙江省兰溪市灵洞乡鸟巢岩矿区水泥用石灰岩矿姚坞坪矿段资源储量核算报告，浙江省第三地质大队，2006年9月；4、浙江省兰溪市灵洞乡鸟巢岩北西侧石灰岩矿区详查地质报告，浙江省第三地质大队，2006年10月；5、国土资源部：关于加强矿产开发利用方案审查的通知；6、浙江省地质矿产厅转发关于加强对矿产开发利用方案审查的通知；7、浙江省国土资源厅矿产开发利用方案编写内容要求和矿山自然生态环境治理方案内容要点；8、中华人民共和国矿山安全法；中华人民共和国安全生产法；9、金属非金属矿山安全规程、爆破安全规程等有关规程规范；10、中华人民共和国矿产资源法、浙江省矿产资源管理条例、浙江省生态环境保护与治理条例、中华人民共和国水土保护法；11、江省国土资源厅关于浙江省矿产资源开发利用方案管理暂行办法（浙土资发200273号）；12、现场收集的有关实际资料。第二章 矿产品资源现状和预测2.1 市场需求供应情况水泥企业在兰溪市的国民经济中占有举足轻重的地位，随着经济建设的高速发展，对水泥的需求量日益增加。目前由于矿山未能实现正规开采，不仅资源浪费，安全存在隐患，产量也满足不了水泥生产的需要，且有逐渐下降的趋势。为此，对矿区进行整顿，编制矿产资源开发利用方案，达到安全规范生产，扩大产能，合理利用资源，以满足市场需求。现矿山年产石灰岩约200万吨，兰溪市宏观控制水泥生产总量不超过1050万吨，从政策上保证石灰岩矿的合理、有序开发利用。姚坞坪石灰岩矿的开发利用为水泥企业的生产提供了原料基础，矿产品的前景较好。根据该矿的资源实际情况，兰溪市基本建设的发展需求，矿山范围内第四系地表覆盖物适宜作水泥生产的辅助原料，可作为产品出售给水泥企业；而矿层顶底板围岩及矿体内的夹石层，矿层之间的非矿岩层是很好的道路建设、土建工程、市政改造工程等的基建材料，根据加工要求可制作混凝土骨料、机制粗砂和机制细砂；矿山产品综合利用的市场前景较好。依据总体开发利用方案要求，衔接期（5年）原鸟窠岩西侧矿山与姚坞坪矿山整合为新姚坞坪矿山。届时，新矿山生产能力、规模均会有新的变化，本方案仅对集中开发区调整前的衔接期内姚坞坪矿山的条件前提下进行矿产资源开发利用方案的编制。2.2 产品价格分析根据2002年初姚坞坪石灰岩矿采矿评估报告书，本矿山石灰石全省售价为10.80元 / 吨（不含税价），现市场售价在13元/吨左右，生产原矿总成本为5.00元/吨，由于是一面坡开采，生产不安全，剥离量很少，资源浪费，故成本低，现改为台阶式开采，增加了剥离量，保证了安全和产量，生产成本预测约为8.0元/吨，具有市场竞争优势。第三章 矿产资源概况3.1 区域地质概况矿区位于江山绍兴深断裂带中段的北西旁侧，隶属扬子准地台钱塘台褶带中的大盘山弧形构造带之北部，区内褶皱构造不发育，断裂构造以近东西向及北东东向为主，主要为洞源鸟巢岩近东西向断裂（F1）和鸟巢岩北北东向断裂(F2)。区内地层以上古生界及中生界为主，岩性主要是灰岩及沉积碎屑岩。区内岩浆岩有花岗岩、闪长玢岩等。3.2 矿区地质概况3.2.1 地层：矿区内露出地层主要为石炭系和二叠系下统地层，侏罗系上统地层少量出露。(1)下石炭统叶家塘组：分布于F1断裂南侧，岩性为浅紫色、青灰色厚层状含砾石英砂岩、细砂岩及粉砂岩，厚度变化较大。(2)中石炭统黄龙组：分布矿区南侧，延伸较稳定，总体产状倾向330350，倾角3545，根据岩性可分为上、下二段：第一段岩性为灰白深灰色厚层状微晶灰岩局部夹薄层状白云质灰岩透镜体，为矿区主要含矿层之一，呈块状构造，致密坚硬。该段岩性在矿区范围内分布比较稳定，厚度上局部有一定变化，本段岩性厚129240m，与下伏地层为平行不整合或断层接触。第二段岩性大致可分为上、下两部分：下部岩性为灰黑色白云质灰岩、灰白色硅质灰岩夹泥质灰岩；上部岩性为灰黑黑色泥质粉砂岩、粉砂质页岩、泥岩夹薄层状泥质灰岩，层理清楚。本段岩性厚10135m，与下伏地层为整合接触。(3)上石炭统船山组：分布于矿区中部，为主要含矿层之一，总体产状倾向330350，倾角3040。岩性以灰灰黑色厚层状生物碎屑隐晶微晶灰岩为主，局部夹有燧石条带（团块）灰岩及白云质灰岩。该组岩性在矿区范围内分布比较稳定，厚40200m，总的变化趋势是由矿区东部往西部厚度逐渐变小，与下伏黄龙组呈整合接触。(4)下二叠统栖霞组：呈北东东向分布于矿区北缘，按岩性可分为三段：第一段厚1033m，分布较稳定，岩性为深灰色灰黑色中厚层状燧石条带（团块）灰岩，块状构造，风化面呈碎裂状。第二段厚45117m，岩性可分上、下两部分：下部为灰褐色黄褐色硅质岩夹少量钙质泥岩、硅质岩，岩石致密块状，较坚硬；上部为灰黑色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和细砂岩互层。第三段厚203.7m，岩性为灰黑色厚层块状含燧石团块泥晶生物碎屑灰岩，夹含燧石团块粉晶生物碎屑灰岩。（5）上侏罗统劳村组：（J3L）仅出露于矿区西北角，岩性为紫红色含砾粉砂质泥岩，砂岩及凝灰质砂岩。（6）第四系：主要是坡洪积，厚度0.52.0m，平均厚度1.2m，局部为残坡积和人工堆积，沿沟谷和地势低凹地段分布，主要为黄褐色、棕红色粘土、亚粘土、亚沙土夹碎石，碎石成分有灰岩、燧石、硅质岩等，棱角、次棱角状，大小不一。3.2.2 构造：矿区内构造较简单，褶皱构造不发育，地层呈单斜状向北北西倾斜，断裂构造主要是矿区外围南侧的洞源鸟巢岩断裂（F1）呈北东东向展布，规模较大，全长3.4Km，破碎带宽10余米，带内充填物为灰岩及杂色砂石碎块，产状17172。其次有一组北北东向断裂，规模较小，长0.51.5Km，宽0.51m，该组断裂错断石炭二叠系地层。3.2.3 岩浆岩：区内仅零星出露呈脉状产出的闪长玢岩,主要分布在石炭二叠系地层中。3.3 矿床特征3.3.1 矿体规模、形态及产状区内含矿层规模较大，南区块含矿层黄龙组第一段微晶灰岩在矿区范围内东西延伸长3580m，南北出露最宽为310m，一般180m。船山组生物碎屑隐晶微晶灰岩东西延伸约3560m，南北出露最宽为280m，一般150m。含矿层形态呈层状、似层状产出。黄龙组第一段灰岩的总体形态呈稳定的层状、似层状，其中的白云质灰岩呈似层状或透镜状产出，船山组灰岩基本上呈层状，分布较稳定，仅在厚度上局部有差别。含矿层的产状比较稳定，呈单斜层状产出，其倾向一般为330350，局部略有变化，倾角一般在3045。北区块矿体赋存于栖霞组灰岩地层中，主要有（1）、（2）两矿层。（1）矿层走向长度约960m，似层状产出，矿层厚度71164.3m.平均厚117.2m，矿层连续性较好，产状340205065岩性为含条带状燧石和团块状燧石灰岩，隐晶微晶结构，局部细晶结构，块状构造。（2）矿层走向长度约为860m，似层状，产状345105873，矿层连续性较好，地表矿层厚度38.266.08m, 深部厚度59.2686.09m，隐晶微晶结构，局部细晶结构，块状构造。3.3.2 矿石质量特征（1）黄龙组灰岩呈浅灰色灰色，具不等粒微晶晶粒结构，致密块状构造。岩石中局部网脉状微细裂隙发育，其间充填白色结晶较粗的方解石而呈网脉状构造。矿物成分以方解石为主，含量大于95%，尚有小量石英微粒及泥质物，含量小于5%。主要组分及有害元素组分平均化学成分为：Cao 53.14%，Mgo 0.63%，K2o+Na2o 0.17%，So3 0.14%，Al2o3 0.32%，Cl 0.0022% ，Sio2 3.23% 。（2）船山组灰岩呈灰灰黑色，含生物遗骸微晶结构，块状构造，局部网脉状构造，条带状构造。矿物成分以方解石微晶为主，少量生物遗骸碳酸盐及微量泥质物、硅质物，微晶方解石含量90%。生物遗骸为海百合、海绵骨针等。主要组分及有害元素组分平均化学成分为：Cao 53.14%，Mgo 0.63%，So3 0.14%， Al2o3 0.32%，Sio2 3.23%。（3）栖霞组灰岩呈灰深灰色，含燧石条带或团块，具生物碎屑结构，块状构造。矿物成分以方解石微晶为主，少量生物遗骸碳酸盐及微量泥质物、硅质物，方解石含量约为90%。平均品位Cao 48.85% ， Mgo 0.81%。3.3.3 矿石类型黄龙组矿层以微晶灰岩为主，船山组、栖霞组矿层由含生物碎屑（遗骸）灰岩组成，矿石的工业类型为水泥用石灰岩。3.3.4 矿石物理力学性质（1）矿石体重：平均体重为2.69t / m3。（2）矿石湿度：最大0.33%,最小0.06%，平均0.16%。（3）矿石抗压强度：生物灰岩平行层面64.6MPa，垂直层面100.3MPa，微晶灰岩平行层面115.5 MPa，垂直层面126.6 MPa。3.3.5 矿层的放射性经测量结果，船山组含矿层 照射率平均值为1.3nc/kgh，黄龙组第一段 照射率平均值为1.5nc/kgh，两含矿层照射率平均值为1.4nc/kgh，故矿区放射性水平平均值远低于其控制标准值，符合标准要求。3.3.6 矿床类型根据本区地层、岩性及岩石中部分生物化石等特征，反映了石炭二迭纪本区浅海滨海相的古地理环境，该石灰岩矿床属浅海滨海相碳酸盐沉积型矿床。3.4 矿区水文地质3.4.1 地表水：矿区西侧有西山寺白坑溪，东侧有鸟巢岩溪，上述溪流坡降大，具暴涨暴落之特点，溪水流量随降水量大小变化，雨季流量较大，干旱季节，局部地段溪水渗入第四系地层中而断流。3.4.2 地下水：矿区内地下水按其埋藏条件可分为：第四系坡洪积孔隙潜水，下二叠统栖霞组灰岩溶洞裂隙水，上石炭统船山组灰岩溶洞裂隙水，中石炭统黄龙组第一段灰岩溶洞裂隙水，总的富水性弱。地下水受大气降水补给，以泉水形式排泄于地表。3.4.3 构造富水特征：矿区外围南侧规模较大的洞源鸟巢岩断（F1）局部富水，区内北北东向断裂带内及旁侧均无泉水出露，断层富水性差。3.5 开采技术条件矿区有矿山简易公路与外部连接，矿区外围南西侧铁路、公路、水路均在5km直距范围内，交通方便。矿体适宜露天开采。矿区水文地质条件简单，含水层富水性弱，矿体有良好的隔水层，矿山开采主要受大气降水影响，山坡地形有利于自流排水，排泄速度快。上石炭统船山组灰岩中有4个夹石（层），黄龙组第一段灰岩中有2个夹石（层），夹石（层）均属低钙高硅型，主要为含燧石条带（团块）灰岩及硅化生物碎屑灰岩，岩性致密坚硬。另外，黄龙组第二段也作为夹石层，其岩性分上、下两部分，下部为含白云质灰岩、泥灰岩，上部为粉砂质页岩、泥岩等。石灰岩矿整体稳固性好，矿岩坚硬致密，构造断裂对矿区开采影响不大，工程地质条件良好。西山寺村和鸟巢岩村已整体搬迁，矿山开采对周围环境影响甚微，主要影响表现为山林受破坏，开采形成的采空区存在地质灾害隐患，可通过矿山治理，恢复绿化，改善环境条件。总体而言，矿山开采技术条件良好。3.6 矿产资源储量浙江省核工业二六九大队地调中心于2001年11月提交了浙江省兰溪市灵洞乡洞源矿区水泥用石灰岩矿详查地质报告，该报告提供的白坑西山寺矿段资源储量计算结果为：控制的经济基础储量（122b）：11195万吨；推断的内蕴经济资源量为(333)：4471万吨；预测的资源量（334）；4000万吨。总计19666万吨。2002年5月浙江省核工业二六九大队又编写了该矿区各矿段占用资源储量分割计算报告，分割计算结果：姚坞坪石灰岩矿保有资源储量为1168万吨。浙江省第三地质大队2006年9月浙江省兰溪市灵洞乡鸟巢岩矿区水泥用石灰岩矿姚坞坪矿段资源储量核算报告资源储量评审结果南区块矿体保有资源储量为1817.2万吨，折算体积675.54万m3。北区块矿体依据第三地质大队详查地质报告估算控制的内蕴资源量（332）1386.22万吨, 推断的内蕴经济资源量(333)3102.75万吨，合计(332+333) 资源量4488.97万吨，折算为1668.76万m3。合计新划定的姚坞坪矿山内蕴经济资源量6306.17万吨（2344.30万m3）。本矿山开发利用方案设计可采资源量5376.7万吨（其中南区块矿体可利用资源量1635.5万吨，北区块矿体可利用资源量3741.2万吨）。3.7 对地质资料的评述地质部门通过对以往地质资料的收集及实地勘查、系统取样分析、综合研究等，基本查明了矿区的地层、构造和岩性等地质特征；查明了石灰岩矿体的形态、产状、规模和矿石质量；基本查明了矿床开采技术条件、矿石加工技术性能等。在划定矿山范围内计算出各矿段水泥用石灰岩资源量，基本满足矿山建设的要求，可作为编制矿山开发利用方案的依据。第四章 主要建设方案的确定4.1 矿山现状和特点兰溪市的水泥生产大部集中在有号称“中国水泥之乡”的灵洞乡，若干家水泥生产企业每年生产数百万吨水泥，主要依靠本区内几家矿山供应石灰岩原料。本矿山为当地水泥生产企业供应石灰岩原料，采用露天开采。矿区开发强度大，但开采工艺落后，北、南两侧都未形成台阶，未形成合理的开拓运输系统，未进行必要的采准剥离，采剥严重失调，对后续开采造成较大困难。南区块矿体原有开采底面标高，一般在+374+380m；最低+363m；北侧开采最高+500m，南侧最高+425m，形成南北夹击的一条沟槽。在西端有一排水出口，东南角有一向南出口的沟谷。矿山从西到东都已开采，向东延伸到边际界外500m以上，向西已由原西山寺水泥厂开采，标高最低至+281.5m。矿山保有资源储量集中在北侧和+380m以下，北侧被上部覆盖层覆盖，覆盖厚度较大，不剥离就无法开采。原开采方式全部为一面坡的崩塌法开采，2001年曾因坡陡而发生较大塌方，将挖机压在下面，人员幸免逃脱，但已充分说明这样的开采方式是非常危险的，塌方事故随时都有可能发生（照片2）。矿石储量多的北侧其岩层倾向与地形坡向相反。矿层产状倾向330350，倾角约3545，上覆岩层厚度一般都在60m左右，这么厚的岩层必须先剥离（揭掉厚帽子），否则本矿山可供开采的范围极为有限。南侧上覆有少量废宕碴和第四系坡洪积物，但厚度相对较小，影响不大。考虑顶板岩层、矿层间的非矿岩层及部分第四系覆盖物的综合利用后，本矿区的废弃物很少，开采剥采比在矿山建设的标准范围内。北区块矿体从南部掘进堑沟公路进入开采工作面，开采底平面标高约+395m，开采最高标高+675m，开采工作面环形布置，由环形中心外推进。4.2 开采境界圈定开采境界由平面矿区范围，开采标高和最终边坡构成，根据矿山实际情况，对矿区范围进行了适当调整。调整后区块拐点坐标如下：南区块拐点号 X YA B C D E F G H I 北区块拐点号 X Y1 2 3 4 5 拐点A.B.C.D.E.F.G.H.I.范围内开采底界标高+290m，顶界标高+520m，开采范围面积0.1836km2。拐点1.2.3.4.5.范围内开采底界标高+395 m，顶界标高+675 m，开采面积0.3273 km2 。开采最终边坡由台阶构成，本方案选用台阶高为15m,安全平台宽4m ，每隔2个安全平台设置一个清扫平台，宽8m，台阶坡面角70。4.3 可采矿石量、剥离量及剥采比按照矿区范围，以开采最终平面图、剖面图按分层分块段计算结果汇总于表1、2。表1南区块分水平可采矿石量、剥离量一览表序号 分段标高（m） 可采矿石量 剥离量（m 3） 平均剥采比(m3/m3)体积（m3） 重量（t）1 515 0 0 30192 500 0 0 280323 485 0 0 780994 470 1300 3497 96.27:15 455 19165 51554 12.51:16 440 56917 3.96:17 425 1.68:18 410 1.16:19 395 0.70:110 380 76681 0.17:111 365 43707 0.06:112 350 27487 0.03:113 335 12661 0.01:114 320 1478 0.002:115 305 0 016 290 0 017 合计 0.244：1表2北区块分水平矿石量剥离量一览表序号 分段标高（+m） 可采矿石量 剥离量（m3） 平均剥采比(m3/m3)体积m3 重量（t）1 665 0 547512 650 0 82803 635 0 87934 620 3164 8511.16 9259 2.93:15 605 27588 74211.72 9740 0.35:16 590 .88 10257 0.09:17 575 .48 10800 0.06:18 560 .13 11373 0.051:19 545 .18 3730 0.013:110 530 .44 3273 0.003:111 515 .23 2845 0.002:112 500 .12 2410 0.0015:113 485 .63 1917 0.0012:114 470 .34 1877 0.0013:115 455 .56 1859 0.0013:116 440 .62 1836 0.0014:117 425 .77 0 018 410 .38 0 019 395 .24 0 020 合计 .88 0.01：1由于山坡地形的影响，考虑台阶作业的安全及边坡的稳定性等原因，实际可采出的矿石量比地质资源量要少。根据本矿山的特点，南区块可采矿石量体积608.0万m3，重量1635.5万吨。北区块开采矿石体积1390.8 m3 ，重量3741.2万吨。矿区可采矿石总体积为1998.8万m3，折合重量为5376.7万吨，矿区的平均剥采比为0.08：1。4.4 矿山建设规模及服务年限4.4.1 建设规模本矿山有可采矿石量5376.7万吨，如果按照当地水泥生产需要来看，每年开采300万吨，其可开采期限为18年。但是，由于开采技术条件比较复杂，上部第四系覆盖物需要一次性剥离,其中+410m标高以上考虑到综合利用的基建用石料，因此，初期年开采石灰岩矿量受开采条件限制而不可能增大。其次，矿石要经原开采边坡卸载下放，然后再装车向水泥厂运送，多一道转运环节；矿山的相对高差达200m以上，台阶个数多，每个台阶的可采矿石量不是很多，多台阶生产（尤其+395m标高以上）和降段较快也不利于生产规模过大。所以，根据需要和可能相结合，考虑到矿山开采、剥离和运输各环节具体条件，确定本矿山生产能力为300万吨/年。前期因矿区范围、地形地貌影响，需一次性对地表进行剥离，修整明溜糟，建设期较长。生产期开始时由于北区块矿体顶板及矿层之间的非矿岩层， 南区块矿体的顶板岩层开采量较大，前几年主要开采基建石料，为后期石灰岩矿开采作好准备。在衔接期5年间，按设计生产能力300万吨/年计算，将消耗矿石量1500万吨，5年后矿山范围内仍有可采矿石量约3876.7万吨。4.4.2 服务年限根据设计计算的可开采矿石量和剥离量分别为5376.7万吨（1998.8万m3）和162.35万m3，年采、剥总量120万m3来计算矿山服务年限为：P = ( Q1 + Q2) / A = ( 1998.8+162.35 ) / 120 = 18（年）式中：P矿山服务年限（年）Q1矿山可采矿石总量（万m3）Q2废石剥离总量（万m3）A平均每年采、剥总量（万m3）4.5 矿山工作制度根据露天矿野外作业的特点，因此工作日定为300天，每天工作两班，每班8小时，爆破和修理作业在白班进行。考虑了不均衡系数1.1以后，平均日采剥总量4400 m3。第五章总平面布置5.1 矿山公路矿山南侧公路干线利用现有的公路，但现有公路路况差需局部加宽，曲线半径要调整加大，路面要修整，达到矿山二级双车道标准，以便满足运量增大要求。公路北侧为已开采的采空区底平面，采空区底平面往北为一面坡开采的高陡边坡。在南区块与北区块连接处由南往北有一堑沟公路进入北区块，并已形成一漏斗状的回采区，而矿体所在山坡山势陡峭，如果修建盘山公路作为水泥用石灰岩矿石和基建用石料的运输道路，不仅运输道路增长较大、成本昂贵，且运输的安全性能差。从矿山实际情况看，只有矿区东部与鸟巢岩村边位置可布置上山公路作为设备进入工作台阶的通道，矿山作业主要选择履带式自行设备，爬坡能力大，有利于降低设备上山简易公路的修建成本。根据矿山实际情况，南部区块的矿山公路位于矿区南部，利用现有的矿山公路往西经白坑至乡镇公路与外部公路连接，北部区块利用现有的矿山公路往东经庙后与外部新公路连接，将矿石运往水泥厂。5.2 矿岩运输南区块采矿作业留下的边坡未形成开采台阶，为一坡面角60左右的大边坡，基本满足矿石自溜放矿的要求，利用边坡开凿一条明溜槽，控制溜槽坡度在50以内，保证采出矿石利用自重溜放至开采底平面，在底平面上用装载机铲装，自卸汽车往西方向运送到水泥厂作原料。北区块根据山坡地形和开采条件，不修建盘山公路运输矿岩，本设计考虑选择二个明溜槽利用自重溜放矿岩。北区块与南区块连接处，已有堑沟公路进入北区块，并已形成一个形似大漏斗的溜槽，作业台阶采出的矿石利用自重溜放至底平面上。另一条明溜槽选择在堑沟公路以东300m的位置，利用现有的高陡边坡，开凿一条宽10m的明溜槽。北区块作业台阶上的采出矿石溜放至溜糟底平面后，由装载机铲装，自卸汽车经矿山公路运出，送往水泥生产企业。5.3 废石临时堆场矿山附近由于地形山高坡陡，可供废石堆放的场地很有限，东端外侧的老采场约可临时堆放40 万m3废石。本矿山有废石总量162.35万m3。本矿山顶板岩层为下二统栖霞组（P1q）,岩性主要为含燧石团块 (条带) 灰岩、硅质岩和泥岩、泥质粉砂岩。其中燧石团块灰岩、硅质岩是很好的混凝土骨料，而泥岩、泥质粉砂岩可作为宕碴用来填方。第四纪覆盖物经剥离后大部分可作为水泥厂的辅助原料（粘土）出售。所以建议加快标高+440m以上的剥离，综合利用第四纪覆盖物，矿体顶板围岩及矿体之间的夹石。既合理利用了废物，减轻了废石场压力，又加快了对覆盖层的剥离，同时还可以有一定的经济收入，降低矿石生产成本。经综合利用后，需要堆放的废石量主要为第四纪覆盖物，可作生态环境治理用的地表土。矿区南部采空区东端小范围可作临时堆放场使用。5.4 供电矿区内有民用、矿山用、水泥厂专用三条相对独立的电网，矿山具有独立的供电系统，电力以新安江水电站为基础；还有小水电站、热电厂，电力供应充沛。利用西山寺水泥厂变电所作为矿区变电所对本矿山供电，矿山设箱式变电站，选TWB10型630KVA一套。5.5 供水矿山供水系统齐全，取用溪沟水，在溪沟筑坝蓄水，在标高+687m处建高位水箱，长宽各5m，高4m。可供工业用水、生活饮用水，日用水量约100吨。5.6 辅助设施（1）采、装、运等主要设备，由矿山解决日常维修，大、中修均外委解决。（2）矿山距村庄较近，但西山寺、鸟巢岩村均已搬迁，矿山露天开采，夜间不工作，工人和管理人员不住在矿山，在白坑村附近已建有约2000m2的综合楼，为矿山生产、生活服务，矿山仅设数间房屋，供休息、饮水、热饭和值班，利用西山寺水泥厂已有质量较好的房屋进行加固，不另建。（3）矿山不设炸药库房，炸药雷管从定点供应处购买，临时存放在矿区南面已建的西边炸药库房内，专人保管。5.7 爆破安全警戒线放炮时要发出警报和设置安全警戒，在浅眼爆破且未形成台阶前，安全距离不得小于300m；当开采已形成台阶及深孔爆破时，安全距离不得小于200m,人员及可移动的设备要撤至安全地点。第六章 开采方案选择6.1 开采方式兰溪市灵洞乡姚坞坪石灰岩矿赋存于浙中丘陵地区，山坡地貌，地表覆盖层不大，南部矿区平均剥采比为0.244:1，北部矿区平均剥采比为0.01:1，整个矿区开采剥采比为0.08:1。由于石灰岩矿本身不适宜于井下开采，用露天开采方式，生产成本低，生产能力大，有利于安全生产，经分析比较选择露天开采方式。6.2 开拓运输方案的选择方案一：斜坡溜糟和汽车运输相结合的联合开拓方式。矿区从东部鸟巢岩村边标高+440 m位置修建一条设备上山简易公路，坡度为15，履带式自行设备由简易上山公路进入各标高作业台阶进行矿山开采作业。在作业台阶上，由装载机铲装，搬运已经开采的矿石，运距小于300 m，卸入溜糟通过矿石自重溜矿，溜至溜槽底平面。在溜槽底平面上，通过装载机铲装，卸入自卸汽车，南部矿区通过汽车运输，往西经矿山公路沿白坑乡镇公路、金华 兰溪省道运往水泥生产企业，北部矿区通过自卸汽车运输，往东沿庙后金华兰溪省道运往水泥厂。方案二：汽车运输开拓方式。由矿区从东部鸟巢岩村边标高+440 m位置，依山坡地形修建一条盘山公路，为矿山二级双车道，路面宽度不小于7 m，沿公路轴线坡度15%，平均8%，各标高台阶通过支线与修建的矿山盘山公路连接，各作业台阶采出的矿石通过装载机铲装，卸入自卸汽车，由汽车经矿山盘山公路下坡重车运输矿岩，出矿区后沿庙后经矿山公路、乡镇公路、金华 兰溪省道运往水泥生产企业。两个方案相比较：方案一的主要优点是设备上山简易公路路线短，干线长度不超过1200m，且路面宽度小，坡度大，工程量省，施工简单，占地少，修路施工时间短。方案一的另一主要优点是大量矿石和夹石、非矿岩层采用斜坡溜槽利用矿石自重流放至溜糟底平面，运输费用大为节省，估计比汽车自上而下运输约省1元/吨以上，汽车用量大为减少。方案一的缺点是装载机铲装矿石多一道卸矿环节，利用矿石自重溜矿与底平面上装载机铲装、汽车运输等工艺流程由于安全原因相互影响。装载机轮胎消耗量较大，上卸下装在时间上要错开。但是缺点和优点相比就非常次要了。方案二的主要缺点正好是方案一的主要优点，上山公路干线全长约3340m，路面必须按双车道不小于7m宽设置，弯道半径一般都应在15m以上，最小也不得小于12m，纵坡平均应8%，不仅修公路和保养工作量大，公路总占地面积是方案一的5倍以上，而且盘山公路下坡重车运输安全性差，矿石运输费用要高1元/吨以上。方案二的主要优点就是少一道转运环节，各标高台阶作业对矿岩运输的安全影响小，工艺上互不干扰。综上分析比较，推荐方案一作为本矿山开拓运输方式，详见总平面布置图。6.3 采剥工艺根据矿体实际赋存条件，结合露天开采境界和矿山范围内的地形地貌。本矿山以+290m为开采底界，按中深孔爆破要求，结合矿山设备特点，边坡稳固性资料，选择台阶高度为15m，因此，自下而上分为+290m、+305m、+320m、+335m、+350m、+365m、+380m、+395m、+410m、+425m、+440m、+455m、+470m、+485m、+500m、，+515m、+530m、+545m、+560m、+575m、+590m、+605m、+620m、+635m、+650m、+665m，最高+665m可设台段，也可不单设台段，共计25个段。6.3.1 矿山剥离矿层覆盖物包括矿层顶板、夹石和地表的第四纪覆盖物，总量为162.35万m3。整个矿区考虑顶板围岩与夹层岩石作为基建石料出售，综合利用后，剥离物仅剩顶板围岩中不能综合利用的小部分和第四系地表覆盖物中的部分。南区块北侧矿体上覆层厚度大，剥离量多，而且有三个台段是只剥不采，其下五个台段是剥远大于采。所以上覆层岩的剥离是本矿较突出问题之一。经计算，南区块开采范围内有剥离总量148.05万 m3,按可采矿石总量607.98万m3计算，其平均剥采比为0.244：1(m3/ m3)。废石剥离主要集中+395m标高以上，其平均剥采比达1.988：1(m3/ m3)；+395m以下，剥离量和剥采比都很小了，平均剥采比仅0.030：1。所以南区块矿体只要将上部的厚“帽子”揭掉，则下面的开采条件就非常有利，且产量可以提高。而北区块矿体在考虑综合利用顶板围岩、非矿岩层作为基建用料后，剥采比不大，仅为0.01：1，但同样存在上部四个台阶剥离量大，矿山开采前期准备需大工程剥离。根据本矿山建设目的，主要为当地水泥厂供应石灰岩原料，要求石灰岩的质量必须符合水泥生产要求。为此，在开采过程中不允许有较多的废石混入石灰岩中，所以加强废石分离的管理显得非常重要。南区块鉴于夹石层与矿层的赋存条件，夹石层基本处于上部， +515m、+500m、和+485m三段是废石，采取先剥离；+470m、+455m、+440m三段以剥为主，剥大于采，剥中带采，同一台段需分别凿眼爆破，分装分运矿石和废石。+425m、+410m、395m三段剥虽大于采，但剥采较为接近，靠边坡的外侧主要是采，靠最终边坡的内侧主要是剥；往下则剥离逐渐减少，直至为零，而开采量逐渐增加直至全部为矿石，所以采取的剥离方法如下：剥离方法实质上同开采方法一致，都是斜交走向横向采剥法，水平分台阶、垂直开采、中深孔爆破作业的采矿法（详见采矿方法一节）。但要强调的是，凡同一台阶，有矿石和废石同时存在时，必须分别凿眼爆破，分装、分运，边坡溜糟卸载。北区块矿体夹石层岩石质地适宜于作基建用料，同一开采平台，水泥用石灰岩矿石和基建用石料，分离方法和作业流程与南区块的剥离方法相同，须分别凿眼爆破、分装、分运供给不同用户。对于有表土的地点，应单独用挖掘机剥离，并经溜槽卸下，运到东北角外围裸石区和老采坑临时堆放留作今后植树绿化之用。6.3.2 开采方法6.3.2.1 采剥方法根据本矿山的特点，走向长度大于横向宽度，在同一水平内既有水泥用石灰岩矿石开采，也有基建用石料和废石剥离，需要多台阶同时生产，出入沟又是从一端进入。在这样的条件下，最适合于横向剥采法。即在自上而下水平分台阶开采前提下，采剥工作线横向斜交矿体走向布置，沿矿体走向推进。采剥工艺的流程是水平分段、竖直开采，潜孔钻中深孔、多排孔微差爆破。6.3.2.2 台阶要素及工作面主要参数为满足年采剥总量120万m3的要求，需要布置34个台阶同时作业。全矿山共分为25个台阶。（1）台段高度按照矿山开采规模，采装设备条件，台段高按15m为合适，一个台阶一次采全高，自成系统。（2）工作平盘宽度新工作面准备时最小宽度20m。最小工作平盘宽度考虑了一次瀑破进尺、爆堆宽度、运输车辆道路宽度及距边坡的安全距离等因素。经计算，工作平盘最小宽度为44m。（3）最小工作线长度采用多排孔微差爆破，装载机及挖掘机斗容23 m3，台阶最小工作线长度60 m（顶部台段除外），全部工作线为长度240 m。（4）台阶坡面角本矿山为较稳定的中硬以上岩层，f8，岩层倾斜方向与开采台阶倾斜方向大部分相反或斜交。因此，台阶坡面角取70。（5）非工作帮和开采最终边坡要素非工作帮和开采最终边坡，台阶高度仍为15 m；台阶坡面角北侧和端部70，南侧60；安全平台宽度4 m，清扫和运输平台宽度8 m，每相隔二个安全平台设置一个清扫平台。开采最终边坡角不大于55，可以保持边坡整体稳定。6.4 凿眼爆破及铲装6.4.1凿眼爆破设备造型及配套本矿按年采剥总量120万m3计算，平均日采剥量正常为4400 m3，日工作两班。依据矿山作业条件，配备KQG-100型潜孔钻四台，并配备LGY-14/10.5-型中高风压移动式螺杆空压机与潜孔钻配套。潜孔钻和空压机主要技术参数列于下表。平均每天需钻孔个数为13个。型号 钻孔直径（mm） 钻孔深度（m） 钻孔方向（度） 爬坡能力（度） 总功率(kw) 重量（t）KQG-100 115 30 6090 14 33 14.5LGY-14/10.5-1 螺杆中高风压 排气量12/m3min 排气压力1.05Mpa 137.5 4.56.4.2凿眼爆破矿山作业正常生产采用中深孔爆破，使用KQG-100型潜孔钻凿眼，硝铵炸药爆破，边角地带穿孔作业，矿山二次破碎等选择浅孔爆破，利用原有浅孔穿孔设备及其配套空压机。（1）炮孔网距经计算，最小抵抗线取4.5m，炮孔间距5.2m，排距取4.2m，炮孔按前后排三花形布置。炮孔深度16.96m，孔口充填4.21m。（2）爆破量及炸药消耗量经计算，平均每个钻孔爆破量为340.6 m3（约916t），每孔炸药消耗量119.2kg。设计考虑一次爆破按75个孔分三排，爆破总量为25545 m3，可装运6天以上。用多排孔微差非电起爆方式，一次爆破炸药总消耗量力8940kg，分10段起爆，其中最大一段起爆炸药量不超过1000kg。单位炸药、雷管消耗量为：2号岩石炸药： 0.35kg/ m3 0.13 kg/t雷管消耗量： 0.0081个/ m3 0.003个/t6.4.3铲装设备造型及配套爆破后的矿石或废石用挖掘机或装载机装载。本矿山两类设备都配备，以便满足不同用途要求。配备挖掘机既可装汽车，也可挖未离根岩石还可清理边坡悬石，同时还可以换装冲击器对大块矿岩作二次破碎。挖掘机宜选用正反铲都配备；配备装载机既可装汽车，也可连装带运，对于近距离运到边坡溜糟卸矿则全用装载机装运。铲装设备选项型为，挖掘机按本矿山运输汽车10t至15t，宜选用斗容2 m3左右的液压挖掘机；装载机宜选用斗容3 m3的轮胎式装载机，具体型号和数量如下表所列。下部装车配装载机。型号 斗容（m3） 最大挖掘半径（m） 最大卸载高度（m） 最大挖掘力（KN） 最大爬坡度（） 工作循环时间（s） 重量（t） 数量（台）WY40挖掘机 2.0 10.8 6.6 260 18.6 23 40 3ZL50装载机 3 2.95 122.5 29 16.9 66.5 人员配置根据矿山生产能力，工作布置，矿山作业需要人员如下表：序号 名称 单位 数量 备注1 矿长 个 22 生产技术 个 63 安全员 个 44 机电设备 个 55 财务人员 个 56 爆破器材管理员 个 37 凿眼工 个 488 爆破工 个 69 设备操作人员 个 2010 其它管理人员 个 6合计 105 不包括汽车驾驶员，生活后勤人员6.7 矿石的贫化与损失鉴于本矿废石较多，尤其上部台段更多，因此开采过程中，上覆岩层在爆破中必然有一部分混入矿石中，使矿石产生贫化。由于本矿山原开采情况与今后开采情况将有不同变化，原贫化值较低，今后将会有提高，预计贫化值将大于1%，即CaO品位将降低1%以上。但是，矿石贫化后CaO仍大于50%。在矿石贫化的同时，矿石也会混入废石之中，或者边角局部难以开采造成损失或作为废石排弃。根据矿层与夹石层的相互关系分析，本矿山矿石的损失率将达到35%以上。6.8 矿山生产计划安排鉴于本矿山的特殊条件，矿山开采需要分为南北两区，其中北区为栖霞组灰岩，矿层中的夹石和矿层间的非矿岩层量大，需要分别回采进行综合利用。而南区为船山组、黄龙组灰岩，矿层间夹石含量小。在矿区第四系地表覆盖物按露天开采要求进行剥离，对水泥用石灰岩矿和基建用非矿岩层需要分别回采。并保证石灰岩矿的生产能力要达到300万吨/年。（1）建设期本矿建设期为11.25年，除建设道路外就是进行基建剥离，以便供应附近新建电厂基建工程大量需要的建筑材料。随着开采台阶的下降，石灰岩矿石量逐渐增加，采出的顶板岩石，非矿岩层大部分可作为基建用矿石料出售。（2）投产后在矿山北区块+675m标高和矿区中部+520m标高同时准备工作面，加强北区块工作面的生产能力，到+440m +425m标高后一起往下降段，到+395m标高后，矿区北部工作面结束；南区块开采到+290m标高后全矿结束开采作业。6.9 矿山防洪排水南区块开采最低标高+290m，高于当地侵蚀基准面（+260m）；矿区内及其附近无大的地面水体，西北侧界外有一条自然流水溪沟，矿区东南也有一向南的沟谷，边界处标高约366m，向南渐低至350m、325m及以下。本矿区从原来开采现状看，岩溶不发育，岩层含水弱，不易受到水害威胁。大气降水是本区主要充水源。在矿区边界设置截水沟，沿山坡地形构筑排水沟，矿山建设利用自流排水把大气降水排出矿区，引入沟谷外排。北区块在+410m以上台阶开采作业时与南区块的防洪排水情况相类似，到+4