1、露天煤矿开采设计摘 要本设计为乌兰露天煤矿五采区开采设计,设计生产能力为1.20Mt/a ,矿山服务年限是13.8年.开采煤层为3-1、4-1、4-2、5-1、6-1号煤层,开采保有储量为2116.72万吨,可采储量为1985.60万吨.本矿采掘场最终邦坡角为35o,外排土场为22o.本设计包括露天矿开拓系统、采装运输系统与排土系统三大工艺与安全预评价.岩石台阶高度确定为10米,煤台阶为3-1、4-1号煤的自然厚度.煤、岩台阶的最小工作平盘宽度均为32米.煤、岩的采掘带宽度均为15米.采用4台KQ-150型潜孔钻机,21台斗容为2-2.5型挖掘机,119台BJ-374型自卸卡车运输,5台推土机
2、.评价单元包括采剥系统、边坡、爆破器材、运输、排土系统、总平面布置六个单元.关键词：露天开采、爆破、采装、运输、排土、安全预评价AbstractThis design for ulam hadad open coal mine mining design, design five mining production ability 1.20 Mt/a, mining and service period is 13.8 years. Mining coal seam for 3-1, 4-1, 4-2, 5-1, 6-no. 1 coal seam mining, the existing r
3、eserves for 21.1672 million tons, recoverable reserves of 19.856 million tons.This ore recovery rate is 95%. Mining field slope Angle for the final 35 o, dump outside for 22 o. This design including open-pit mine development system, blasting system, mining outfit in transportation systems and exhaus
4、t system process. Four soil Rock the height of steps determined for 10 meters, coal for 3-1 steps, 4-1 the thickness of coal nature. Coal, rock steps of the minimum width are working plates 32 meters. Coal, rock with the mining width are 15 m.4 sets the type 150 KQ DTH rig,a 21 sets for 2-2.5 let ty
5、pe excavator, 119 BJ-374 type dump trucks transport, five units of bulldozers.Keywords: open mining, blasting；mining outfit；transportation；row soil；safety pre-evaluation第一章 矿田概况与建设条件1.1 矿田概况1.1.1交通位置1.1.2 地形地貌1.1.3 水文1.1.4 气象1.1.5 地震1.2 矿区总体规划和开发现状1.3 资源条件1.3.1 矿田地质勘探工作情况1.3.2 矿田地层1.3.2.1区域地层1.3.2.2
6、 矿区地层1.3.3 矿田地质构造介绍1.3.4煤层特征1.3.5 煤质特征1.3.5.1 煤的物理性质与煤岩特征1.3.5.2 煤质评价与工业用途评述 煤类：根据中国煤炭分类,低变质煤的分类指标：各可采煤层洗煤灰发分小于37,胶质层值为零,粘结指数为零,透光率的平均值一般为6471.故区内煤类属不粘煤. 煤的可选性：铜匠川详查报告在#北部的酸刺沟煤矿新井采集4-1号煤层大样一套,：灰分为6.5%与7%,其结论是理论精煤灰分为4.55%,0.1含量为0.59.5%,均小于10%,故认为4-1煤层可选性等级为易选煤GB/T16417-1996标准. 煤质评价：根据本次利用钻孔煤芯煤样测试成果,结
7、合铜匠川详查区内其它煤样的分析成果,对核实区内煤层煤质做出如下评价： 区内煤为低低中灰分、低低中硫分、特低磷的不粘煤； 各煤层发热量均大于25MJ/km,为特高高热值煤； 煤的气化性良好,煤对CO2反应性高,热稳定性好； 煤灰熔融性低,为低熔灰分； 易结渣,为中强结渣煤；区内煤的可选性等级为极易选.1.3.5.3 煤的工业利用方向 煤的主要用途是动力用煤. 炼焦粉：该煤可以炼制焦粉,作为炼钢,化工用煤的配料； 气化用煤：由于区内煤气化性能良好,热稳定性好,可作为城市气化和工业气化用煤； 形体加工与水煤浆：由于本区煤为低灰煤,碳含量大于70%,氢含量大于5 %,可以制备水煤浆和进行形体加工,制作
8、煤砖,煤球等.1.4 煤田勘探程度与资源条件评价现根据该区和邻区资料对比,倾角较缓,构造复杂程度为简单类型；主要可采煤层5-1和6-2中号煤层为大部可采,煤层厚度较稳定,煤层稳定程度为较稳定类型.依据煤炭资源地质勘探规X,其勘查类型确定为类2型.1.5 外部建设条件1.5.1 外部建设条件 交通条件神弓公路从矿区穿过,西距S213公路10km,北距G109公路14km,西距包茂高速和G210公路20 km,南距乌荣高速10 km,南距边贾公路8 km,公路交通十分发达. 电源条件与供电容量#矿区电力充足,电力部门正在加快新建和改造当地的供电系统.目前,本矿井的双回路电源线路已经架设,即从工业场
9、地东南5.0km处的公沟35kV变电站不同母线段侧各引10kV电源. 水源条件煤矿与#科源水务签定的供用水合同,该公司从公沟水源地与通往伊东供销煤矿的供水主管网上设支口连接,由#科源水务自建的供水支管线至乌兰煤矿工业场地的蓄水池供水.矿井的生活用水现引自工业场地东侧乌兰沟内约500处新建的一大口井,水井涌水量可达123/h,水质满足饮用水标准,不足部分由市政供水管网补给. 通信条件市有线 直达本矿,中国移动、中国联通无线通讯网覆盖整个矿区,互联网已经接通,通讯条件良好. 材料供应矿山建设所需钢材、木材、水泥需从准格尔召镇、#、#省大柳塔等地购入,砖、沙、石等材料均可在当地解决.外购材料由公路运
10、至本矿. 外部协作条件本矿距准格尔召镇5km,距鄂尔多斯市27 km,距大柳塔镇45 km,以上三地采矿工业发达,各种社会化服务条件良好,距#110 km,距呼和浩特230 km,#市是全#矿机械制造中心之一,有特斯拉斯机械制造厂、北方奔驰汽车制造厂和北方重型机械厂,上述三厂主要生产矿用液压挖掘机、矿用自卸卡车、多种型号的推土机和装载机.#矿山机械配件厂是康明斯发动机大型矿山设备配套发动机华北总代理,#市具有很强的矿山机械制造和修理能力,可作为矿山设备外部协作的重要基地.1.5.2 外部建设条件综合评价该矿经多年地下开采,总采出煤量超过700万吨,消耗储量2309万吨,外部条件已经全部落实.运
11、输、电源、水源、通讯建筑材料供应等条件良好,满足技术改造后矿山生产需要.第二章 采掘场与排土场边坡稳定2.1 矿田工程地质条件2.1.1 地层矿区位于#煤田东缘,新生代地质营力的作用在这一带表现的较为强烈.含煤地层侏罗系中下统#组上部被剥蚀,下部残存部分亦被枝状沟谷切割破坏.根据地表露头与钻孔揭露,井田地层主要有：三叠系上统延长组,侏罗系中下统#组,第四系上更新统全新统Q3-4.2.1.2 岩土物理力学指标矿区煤层顶底板岩石以深灰色砂质泥岩为主,次为粉砂岩与中细粒砂岩、泥岩,根据原铜匠川详查区571、707号孔岩石物理、力学性试验成果：岩石的真密度26002710kg/m3,视密度173025
12、50kg/m3,孔隙率4.8534.72%,含水率1.1022.48%,吸水率2.969.88%,抗压强度0.6564.8MPa,平均13.1MPa,普氏系数0.0676.61.从试验成果分析,绝大多数岩石的抗压强度小于30MPa,所以煤层顶底板岩石以软弱岩石为主,只有少数中、细粒砂岩为半坚硬与坚硬岩石.2.1.3 自然滑坡概况本矿原为井工开采,没有较大的人工边坡,自然地形沟深坡陡,冲沟处土崖最高可达30-50m,未见自然滑坡和泥石流现象.2.1.4 采掘场边坡稳定当边坡角等于35时,可以满足露天矿采场边坡稳定的要求,所以露天矿帮坡角取为35,待本矿进一步补充工程地质勘探工作后,根据具体条件对
13、上述露天矿帮坡角进行修正.2.1.5 保持采掘场边坡稳定的措施 加强岩移监测,发现异常变动,采取防滑措施； 建立特殊天气边坡巡视制度,雨中、雨后设专人巡视边坡稳定情况. 在采掘工程进度安排上,尽量缩短采掘场边坡长度与边坡暴露时间,尽快实现内部排土,埋压边坡. 严禁采掘过程中超挖坡底,在爆破中采取减震措施. 到界台阶采取欲裂或光面爆破措施,尽量保持岩体的完整性.2.2 排土场边坡稳定排土场岩石力学强度参数的选择 影响排土场稳定性的因素 边坡高度 坡面角度 基底倾斜角度 物料抗剪强度指标 地表水的冲蚀 其他外在因素以上各因素均不同程度上制约着排土场边坡稳定性.排土场帮坡体是由土沙和岩石混合物料排弃
14、而成,分层排弃的土沙和岩石,在顺台阶坡面上分层不很明显,松散体又经压实已产生再生凝聚力.所以滑坡破坏模式也是上部垂直裂缝,下部呈圆弧面滑落,如果基底不稳定,稍有地震波动,将牵动基底隆起或基底顺层滑坡.根据排弃物料岩性组合分析,本矿排土场边坡潜在滑动模式为圆弧切底滑坡.当排土场排弃高度达到80m,帮坡角为22时,边坡稳定系数为1.265.可以满足露天矿排土场边坡稳定的要求,所以露天矿排土场帮坡角确定为22.同采场一样,待本矿进一步做工程地质补充勘探工作后,再根据具体情况对本露天矿边坡角进行适当修正4.2.2.2 保持排土场边坡稳定的措施 依据剥离物的强度调整排弃顺序坚硬物料排在边坡的下部,排土场
15、中部可适当排弃一些强度低的物料,而周边对边坡稳定要求较高的部位则必须排弃一些强度较大的物料. 完善采掘场、排土场周边防排水体系 在外排土场未建立之前,排土场周边的排水系统必须尽早建成.为此,在排弃时,基底尽量排弃块大的、坚硬的、遇水不易粉化的岩石,尽量不要破坏原有沟底的迳流条件,保证暴雨时畅通无阻. 为了保证排土场边坡稳定,外排土场上盘边坡周边建立挡土墙,使排土场上部积水不得顺排土台阶坡面流下,冲毁排土场边坡.在排土场基底低洼处建立完善排水系统,使排土场汇集的雨水尽快排出,以提高内、外排土场边坡整体稳定性. 加强排土场基底管理在排土场底部应尽量排弃块大的、坚硬的、遇水不易粉化的岩石,以保证排土
16、场基底的稳定性. 排土场基底的积水要与时排出,确保内、外排土场边坡稳定； 必要时在煤层底板设置鱼刺状的排水沟和集水沟,沟内设滤水管或盲沟形成沿内排土场底部的排水系统,与时将内排土场底部的水排出.定期监测内、外排土场底部与上部边坡的滑坡动态,与时采取稳定边坡的措施. 控制雨水、地下水渗入内排土场底部的措施 在排土场达到最终位置的平盘和坡面铺设一层渗透系数小的粘土,用压路机压实,形成防渗层,在其上再铺一层土壤,绿化植被； 在内排土时沿端帮境界排弃10m宽的隔水墙,减少地下水的渗入. 在边坡形成期间和形成之后,应定期监测外排土场边坡的位移变形情况,当发现某一部位变形异常,应提高监测频度,并提出相应的
17、治理措施,避免造成更大的损失. 在实际生产过程中,应加强生产工程地质勘探,边坡地表、地下监测,加强地下水位监测控制,如有异常立即采取工程措施. 编制较完善的滑坡灾害应急抢救预案. 对边坡的重点部位,应设置GPS监控点,以精确控制边坡的位移和变形情况.2.3 边坡监测在采掘场非工作帮和外排土场的四周建立边坡岩石移动监测网,监测桩排距100m.监测桩用中间带有钢筋的水泥桩,桩长1m,中间钢筋头刻上十字线作为监测点.第三章 矿田境界与储量3.1 矿田境界与资源/储量3.1.1 矿区X围根据#自治区国土资源厅于乌兰煤矿井田东西最宽5.75km,南北最长3.93km,矿区面积12.1775km2,开采深
18、度由1410m至1270m,各拐点直角坐标见表3.1.3.1.2 资源量本次资源储量核实,对原报告在井田内估算的3-1、4-1、4-2中、5-1、6-1中与6-2中共6层煤进行了煤炭资源储量估算.对已开采的3-1和5-1煤层的煤炭资源储量,根据矿方提供、鄂尔多斯市矿山地质测量检查站实测,经鄂尔多斯市国土资源局和准格尔旗国土资源局审核认定的采掘工程平面图进行了消耗资源储量估算.截止20#5月31日,乌兰煤矿资源储量估算结果见表3.2.注：121b为探明的经济基础储量；122b为控制的经济基础储量；333为推断的内蕴经济资源量.3.2 开采境界3.2.1 确定境界的依据与原则3.2.1.1 依据
19、依据乌兰煤矿提交的#自治区#煤田铜匠川矿区乌兰煤矿煤炭资源储量核实报告； 与生产规模相适应的矿山煤炭储量和矿山服务年限； 设计依据工程地质条件所确定的稳定帮坡角； 尽量避开地面重要建筑物；表3.1 乌兰煤矿各拐点直角坐标一览表拐点编号XY拐点编号XY1 4398900 37432800 174397215374367602 4398600 37434055184397200374359903 4398360 3743467019 4396650 374360004 4398600 3743467020 4396570 374356305 4399220 37434010214397140374
20、34800643996103743401022 4397150 37434700743999403743380023 4397390 37434690843999383743493324 4397810 374344009439921537435520254397930374342801043992003743680026439796037434055114400500374380672743975903743405512439953837438488284397635374336501343988553743855029439751537433330144397929374385503043
21、9763037433125154397190374385503143979603743314016439719037437822表3.2 截止20#5月31日乌兰煤矿煤炭资源储量估算结果表煤类煤层编号分布标高核实X围储量级别查明资源储量消耗资源储量保有资源储量资源储量类型原报告本次核实增减变化不粘煤3-114101368C45645604551C150150027123C7477470730174-113901340C16853-115053C98980098C0324+3240324C231231002314-2中13701338C3663+27063C10210200102C7474007
22、45-113861300B313293-205288C266241-250241B90590500905C8898+102573B0652+6525459867523-652023C3571710+1353851625B23123100231B9549540209745C81481404153996-1中13071300C113113001136-2中13401270B0210+2100210C12641054-21001054B69690069C524450-740450全井田14101270B313293-205288C946813-13345535812591106-153460646B
23、90590500905C463463027436136813680271341C8898+102573B0652+65254598675233-4420233C16213088+146785300322963973+16771393834B23123100231B102310230209814C23902316-7411451171B+C34073570-7413542216B88388305482924742454-202142240C52786778+150017375041B+C863510115+148020058110查明矿产资源煤炭工业露天矿设计规XGB50197-20053.2.
24、1.2 确定境界的原则 露天开采境界在矿权境界线之内； 以矿权界线为开采境界时,此线为地表境界；以煤层露头线为境界时,此线为底部境界. 当煤层埋藏深度较深时,应以境界剥采比不大于经济合理剥采比为确定露天开采境界的原则.3.2.1.3 经济合理剥采比的确定按露天开采单位资源盈利不小于井工开采单位资源计算经济合理剥采比5,即Nj=f1-f2/bf1式中：Nj经济合理剥采比 ；dL、dD分别为露天开采和井工开采的煤炭售价 ；,dL取257元t,dD取290元t；C地下开采采煤综合成本,取178.85元/t；a露天开采扣除剥离费用以外的一切费用包括偿还投资、纳税、付息与管理费等因素,取75元/t；b露
25、天开采剥离费用,取9.5元/m3；f1、f2分别为露采和地采回采率 f1取95%,f2取50%.代入上式：NJ=257-75X95%290-178.85X50%0.95/ 9.513m3/t3.2.2 开采境界的确定由于本矿地形中间高四周低,按照境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则,按最终帮坡角35计算,本矿境界X围内的剥采比均小于13 m3/t,基本符合露天开采条件.根据上述原则和依据,在乌兰煤矿井田X围内,露天开采面积较大,为加快露天矿表3.3 露天矿地表境界拐点坐标表 序号 X座标 Y座标 B1 4395927 37435772 B2 4395626 37437031 B3 439538
26、7 37437642 B44395143 37438059 B54395019 37438010 B64394905 37438066 B74394632 37438296 B84394628 37438491 B94394549 37438661 B104394482 37438745 B114394174 37438752 B124394169 37438962 B134393699 37438962 B144393606 37438574B15439416737437772B16439417737437672B17439441737437662B18439483737437372B19439495737437252B20439498737437027B21 439461737437027B22439466237436622B23 43630237436302B24439455737436097B25439498737436112建设,缩短基建期,提高经济效益,本设计把矿田分为五个采区,由东向西依次称为一采区、二采区、三采区、四采区、
