1、露天采石场开采设计方案范文1烟台市福山区金昌采石有限公司建筑用大理岩开 采 方 案山东联创建筑设计有限公司山东济南二OO八年十一月院长褚延梁生产副院长李 云总工程师孔庆杰项目负责人李 萌项目主要编写人员：李萌 张学彩 孙军 李苑 孔庆杰烟台市福山区金昌采石有限公司建筑用大理岩（LCJC08148）开 采 方 案 设计附件附件1：烟台市福山区金昌采石有限公司采矿许可证附件2：烟台市福山区金昌采石有限公司与我院签订的委托书设计附图附图一：矿山地质地形及总平面图附图二：矿山开采终了平面图附图三：矿山采场剖面图附图四：采矿工作图1 概述1.1 矿区位置、隶属关系和企业性质矿区位于烟台市福山区张格庄镇西
2、北约3km，上官乐沟村西北250m，下官村西南600m，行政区划属烟台市福山区张格庄镇管辖。矿区以北东0.5km处有县级公路通过，并与省道联通。矿区内有简易道路与外部相通，交通十分便利。企业性质为私营企业，由烟台市福山区金昌采石有限公司经营。年生产规模为2.0万m3。矿区属北温带东亚季风大陆性气候区，气候温和，四季分明。因濒临渤海，受海洋调节影响，夏无酷暑，冬少严寒。日照充分，年平均气温11.8，最低气温14.9。雨季集中在68月份，年平均降水量663.98mm，无霜冻期平均191.6天。区内经济情况较好，矿产资源开发以水泥用大理岩、建筑大理岩为多，区内金矿化点较多，本矿区西南有杜家崖金矿。区
3、内农果业发达，主要经济作物有苹果、大樱桃等。区内水力、电力等基础设施条件较好，劳动力充足，物资供应丰富，适宜矿山开发建设。1.2 矿区范围、矿产资源赋存、工程地质等情况烟台市福山区金昌采石有限公司矿区位于福山区张格庄镇下官村，依据烟台市国土资源局划定的矿区范围由以下4个拐点坐标圈定：点 号XY14142052.0040602787.0024142046.0040602876.0034141970.0040602950.0044141869.0040602988.00开采深度：+132m+80m。拟开发面积：0.0098km2。矿区地处丘陵山区，海拔一般在147m40m之间，高低起伏较大，地势呈
4、西高东低之势，矿区四周为低山丘陵。矿区离村庄较近，采矿对当地居民生活有一定影响。工程地质：矿床由新鲜大理岩组成，稳固性较好，覆盖甚小，大部分直接出露地表，裂隙、节理、包体、脉岩不发育，岩石的可钻性、可爆性都在规定范围内。1.3 矿山现状、特点及存在的主要问题按山东省安监局对矿山开采方案的要求和各市县转发通知要求，我院受烟台市福山区金昌采石有限公司的委托接受为其矿山开采方案的任务后，派出专业技术人员到现场进行了实地踏勘和资料收集。从本矿的实际情况来看，该矿为一续建矿山，现已形成部分开拓运输系统，运输道路通至工作面。存在的主要问题及建议（1）矿区地质工作程度较低，从开采使用的情况和矿体揭露情况来看
5、，矿区矿石质量和储量基本能够满足现在的生产需要，但矿体深部形态产状及质量不清楚，建议今后对矿区进行深部的地质工作，查清资源总量和地质情况，查清矿区构造及夹层情况，为规划设计和生产提供可靠的地质资料，以利于合理利用十分有限宝贵的资源。（2）矿区应加强地质勘探，查清地质构造，遇较破碎断层应放缓边坡，并派专人管理，及时消除安全隐患，确保安全。（3）矿山已修运输道路路面较窄，路面质量较差，应按本设计要求，加宽路面，修整弯路及路面，以保证安全。（4）矿山工业场地距采区较近，为保证人员和设备的安全，爆破时采场的人员必须撤离到安全警戒线外，设备上方应加盖钢制防落石顶棚。1.4 综合技术经济指标综合技术经济指
6、标表 表1-1序 号指 标 名 称单 位数 量备 注一、地质1333级矿石量万m382矿石岩性大理岩3矿石体重吨/米32.70二、采矿1可开采矿石量万m362开采原矿量万m3/年2.03年最大生产能力万m3/年2.074年工作日天2505矿山服务年限年2.96日生产能力m382.87开拓运输方式公路开拓三主要采矿设备1凿岩机台5Y202空压机台13自卸车台34装载机台1四主要技术经济指标1全矿职工人数人112矿山基建投资万元403销售收入万元704矿石成本元/ m3 352 编制依据2.1 编制依据的文件（1）烟台市福山区金昌采石有限公司采矿许可证。（2）烟台市福山区金昌采石有限公司与我院签订
7、的委托书。2.2 编制依据的地质资料及有关矿山安全的基础资料（1）山东省第六地质矿产勘查院做的建筑用大理石矿普查报告。（2）烟台市福山区金昌采石有限公司提供矿山地形图。（3）烟台市福山区金昌采石有限公司提供的其它有关技术资料。（4）我院到矿山现场收集的资料。2.3 编制依据的法规、规程、标准及技术规范（1）中华人民共和国矿山安全法；（2）中华人民共和国安全生产法；（3）中华人民共和国劳动部第3号令建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定及附件劳动安全卫生专篇的编写要求；（4）金属非金属矿山安全规程（GB164232006）；（5）山东省安全生产监督管理规定；（6）中华人民共和国矿山安全法实施条例；
8、 （7）爆破安全规程（GB67222003）；（8）山东省安全生产监督管理局关于山东省非煤矿山企业安全生产许可证发放工作实施方案；（9）山东省安全生产条例。设计原则从实际出发，完善现有开拓系统；充分利用资源，在保证安全的前提下选择合理的采矿方法；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为最终目的。3 矿产资源概况3.1 矿区总体概况矿区位于胶东半岛北部，大地构造属华北地台(级)、鲁东地盾(级)、胶北隆起的中部，地处华北地层大区、鲁东地层分区的胶北地层小区。该区先后进行过1：5万区域地质矿产、物探、水系沉积物、遥感测量等地质工作，基础地质工作
9、程度较高。3.2 设计项目资源概况3.2.1 矿区地质概况矿区处于华北地台的胶东台隆东北部，区域出露地层主要为古元古代粉子山群(Pt1f)、新元古代蓬莱群(Zp)、中生代青山群(Kq)及新生代第四系(Q)。一、地层古元古代粉子山群主要分布于区域东部地区，出露面积较大。自下而上分为张格庄组(Pt1fZg)、巨屯组(Pt1fJ)和岗嵛组(Pt1fG)。张格庄组岩性由透闪岩、透辉岩夹大理岩、白云大理岩等组成；巨屯组由含石墨大理岩、含石墨黑云变粒岩、透闪变粒岩及黑云片岩组成；岗嵛组主要由二云片岩、黑云片岩夹黑云变粒岩、透闪变粒岩及疙瘩状二云片岩等组成。新元古代蓬莱群呈椭圆状分布于南部的粉子山群或火山凝
10、灰岩中。主要见蓬莱群豹山口组(ZpB)、辅子夼组(ZpF)和香夼组(ZpX)。豹山口组和辅子夼组，呈角度不整合接触于粉子山群地层上，前者主要岩性为千枚状板岩、钙质板岩和绿泥石大理岩，后者岩性为石英岩夹硅质板岩、长石石英岩夹板岩。香夼组呈不整合分布于火山岩中，岩石由厚层巨厚层灰岩夹泥灰岩组成。中生代莱阳群、青山群分布于区内南部近东西和北东向构造交汇部位，莱阳群为陆相碎屑岩沉积；青山群为一套火山沉积岩。见有莱阳群止风庄组(K1Z)，青山群八亩地组(KqB)和石前庄组(KqS)。止风庄组岩性主要有细粒岩屑长石砂岩、粉砂岩、含砾细砂岩和粗砂长石岩屑砂岩；八亩地组由安山质角砂岩和安山质凝灰岩组成；石前庄
11、组由英安质角砾岩和英安质凝灰岩组成。新生代第四系主要沿海滨、河流、水体、冲沟等洼地广泛分布，为碎屑沉积物。主要为临沂组(QL)的冲积相灰黄、灰褐色粘土质粉砂、含砾中细砂、亚粘土。二、构造区内断裂构造主要有北东向、近南北向和近东西向三组。北东向断裂最为发育，其规模大小不等，产状变化较为明显。三、岩浆岩马连庄超单元在区内出露较少，呈零星状分布，并有少量脉岩分布。仅见栾家寨单元(mLv14)、呈残留状分布，岩性为中细粒变辉长岩(斜长角闪岩)。双顶超单元北照单元(sB21)呈不规则状分布，岩性为片麻状细粒二长花岗岩。莱州超单元西水夼单元(LX21)呈不规则状分布，岩性为细粒变辉长岩(斜长角闪岩)。玲珑
12、超单元见有北黄单元(LB21)岩性为细粒二长花岗岩。郭家岭超单元，主要有大草屋单元(gD21)、西石硼单元(gX52)和罗家单元(gL52)。岩性分别为斑状粗中粒黑云花岗闪长岩、斑状中细粒含角闪二长花岗岩和斑状中细粒含黑云二长化岗岩。四、矿产区内矿产资源十分丰富。金属矿产以金为主；非金属矿产主要为花岗岩矿、滑石矿、透灰岩矿、建筑石材等，资源十分丰富。3.2.2 矿区地质矿区内均为粉子山群张格庄组，岩性为厚层方解大理岩、白云大理岩夹黑云变粒岩、透闪大理岩夹薄层黑云变粒岩、透闪变粒岩等，层理清楚，产状稳定，总体走向为135，倾向北东，倾角4050。断裂构造不发育，岩石较完整，是生产建筑石料的优选原
13、料。3.2.3 矿床地质一、矿体地质特征矿体出露于古元古界粉子山群张格庄组内，矿区内均为矿体，岩性为蛇纹透辉大理岩、方解石大理岩、白云质大理岩及黑云变粒岩夹透辉大理岩等。矿体厚度大于100m，长度大于800m；总体走向130140，倾向北东，倾角42，矿物成分稳定，粒度较均匀。构造裂隙不发育， 层部岩层层理发育。二、矿石质量矿石特征矿石呈灰白色，粒状变晶结构、不等粒变晶结构，块状构造，岩石中以方解石为主，含量6080%，白云石1020%，透辉石1020%。另有少量角闪石、石英、蛇纹石、斜绿泥石，斜长石、钾长石、黑云母及付矿物屑石、磷灰石等。方解石：呈白色，灰白色，为不规则粒状。白云石：无色，呈
14、自形菱形切面，或呈不规则粒状。透辉石：淡绿色，不规则柱粒状，少数颗粒边缘裂隙有褐色铁质物分布。斜长石：呈它形半自形板状，部分具聚片双晶及环带构造。钾长石：斑晶呈半自形板状，有的具条纹结构，基质中呈它形填隙状。石英：呈它形分布于长石颗粒间，已全部重结晶，颗粒边界呈锯齿状，波状消光发育。角闪石：短柱状、粒状，多与黑云母分布在一起，具黄色黄绿色多色性。黑云母：片状、淡黄色、深棕色多色性，常含副矿物包体。岩石化学特征岩石化学成分为SiO2含量16.8622.28%、TiO2 含量0.021.35%、Al2O3含量0.351.01%、Fe2O3含量0.545.85%、FeO含量0.315.07%、MnO
15、含量0.0172%、MgO含量9.720.13%、CaO含量2828.54%、Na2O含量0.11.45%、K2O含量0.161.75%、P2O5含量0.19%、H2O含量0.032.56%、CO2含量23.2643.19%。岩石物理特征1、比重、硬度根据小体重样测试结果，其平均值为2.70t/m3。矿石的普氏硬度达6，莫氏硬度为2。2、各种机械性有矿石的抗压强度为1.45108Pa，抗折强度为3.52107Pa，岩石孔隙度为2.2-2.45%，软化系数为82。3、抗风化性能由吸水率和抗冻性来衡量，矿石的吸水率小于0.4%；抗冻性由冻融试验后的重量损失、抗压强度降低值来衡量：重量损失1.8%，
16、抗压强度降低24%。4、放射性特征根据1/20万物探资料，区内大理岩射线强度辚0610-6，属于低辐射区。3.2.4 矿床开采技术条件及水文地质条件水文地质：矿区及周围属低山地带，海拔+40+147m，第四系沉积物分布在低洼沟谷中，矿区地下水主要接受大气降水补给，以基岩裂隙水形式存在。断裂构造及裂隙均不发育，因此，矿区水文地质条件简单，大气降水不会造成地表较大径流。矿山为露天水平推进式开采方式，位于山坡，采场底面标高+80m，即使有较大降雨量，也不会造成淹坑。工程地质：矿床由新鲜大理岩组成，稳固性较好，覆盖甚小，大部分直接出露地表，裂隙、节理、包体、脉岩不发育，岩石的可钻性、可爆性都在规定范围
17、内，采矿最终边坡角60。环境地质：岩石较新鲜、坚硬，矿体所处在大面积基底变质岩内，开采不会造成地表变形；开采及加工过程产生的废石及边角料，均可用以加工石子；矿区距村庄较近，噪音震动等可影响村民生活；矿石中不含有害元素，射线强度0610-6，不会对环境造成污染。3.2.5 设计利用矿石储量（一）地质部门提供的资源量根据山东省第六地质矿产勘查院提交的地质报告及企业提供的矿山开发利用方案。本矿可利用的大理岩矿体赋存条件单一，出露于地表，覆盖物少，有利于露天开采，开采回收率高。报告在矿区圈定的范围内求得333级矿石量为8万m3。（二）设计利用储量储量估算方法的选择：矿床属变质结晶矿床，岩性单一，裂隙不
18、发育，形态简单，矿物组分均匀，矿山进行露天水平推进式开采，坑底为一水平面，地质报告采用地质块段法估算资源储量。估算范围为国土资源部门确定的矿区范围内+80m以上部分的资源量，其边界不外推。储量计算结果：储量计算共获得推断的内蕴经济资源量(333)8万m3。该矿山为一续建矿，矿山开采有约有一年，已开采的矿石储量约2.0万m3。因此，本次开采设计储量以6万 m3为主。3.2.6 对地质报告的评述地质工作简单说明了矿区内的矿体分布、形态、产状及矿石质量变化特征，计算了矿石储量， 由于地质工作比较简单，对矿体产状的描述也不清楚，因而地质工作程度不足，矿体深部形态根据矿体走向推测而得，地表工作仅限于露头
19、处，对矿区构造、规模也没查清。建议今后对矿区进一步加强地质工作，详细查明及控制矿体地质，查清矿区产状及构造，为今后进行设计规划提供可靠的依据，以便于在安全的前提下，更合理的开发利用十分宝贵的资源。4 矿床开采方案4.1 确定开采境界、保有储量、最终边坡要素4.1.1 圈定露天开采境界的原则（1）以地矿行政管理机关依法划定的矿区范围和开采深度为依据。（2）充分合理利用已探明的矿产资源。（3）开采范围与居民点之间保持必要的爆破安全距离。（4）参照山东省第六地质矿产勘查院提交的地质资料及采石场用所提供的该矿区大理岩岩石物理力学性质等有关资料，按国家有关规程所规定确定安全稳定的开采最终边坡角。（5）经
20、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）。（6）开采境界内圈定的矿石量不得少于规定的矿山服务年限。4.1.2 确定采场最终边坡要素根据本矿区岩石的物理力学性质、地质构造、水文地质条件、开采技术条件等确定最终边坡要素如下：设计台阶高度15m、10m； 台段坡面角一般75，顶部近地表破碎地段45；安全平台宽4m，运输坡道宽6m；最终帮坡角5760。4.1.3 开采境界的圈定矿山开采境界的圈定在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及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。开采境
21、界圈定结果见表4-1： 露天开采境界圈定结果表 表4-1项 目 名 称单 位数 值境界地表尺寸：长米200 宽米60采场底部尺寸：长米170 宽米30最高境界标高米+132最低境界标高米+80采场最大垂直深度米52采场最终边坡角度 5760终了台阶坡面角度 754.1.4 矿山开采储量设计依据划定的矿区范围和开采深度范围圈定开采境界，根据矿床开采技术条件和保有地质储量计算结果，并且除去已开采的矿石储量，现可开采矿石储量6万m3。4.2 矿山开采、生产能力及服务年限4.2.1 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
22、备检修、安全检查、农忙季节、气候影响工作和法定节假日等。4.2.2 矿山生产能力和服务年限（1）矿山生产能力根据采矿许可证确定的矿山建设规模，矿山年开采原矿2.0万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2（1+1.5%+2%）2.07（万m3）式中：Q年采场矿石生产能力，万吨/年。1.5%为运输损失；2%为开采损失。矿山日生产能力：Q日=20700/250=82.8（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，在确定主机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=82.81.1=91
23、.08（m3）（2）生产能力验证设计矿山四个台阶，工作线平行等高线布置，垂直工作线推进，工作线长度以满足穿孔爆破、装载运输的要求即可。设计选用的设备及数量年生产能力大于2.0万m3，能够满足生产要求。（3）服务年限目前可设计开采境界内共圈定矿石量6万m3，按年最大生产能力2.07万m3，矿山开采生产服务年限为2.9年。4.3 矿山开拓及运输方案4.3.1 矿山开拓运输方案的选择本矿原生产采用公路开拓汽车运输。由于本矿山规模较小，采用公路开拓汽车运输方式具有投资少、建设周期短、灵活方便的特点，确定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9%以内，平均5%。道路总宽为7m，路肩两边
24、各0.5m，路面宽6m。全程为砂石路面。原有道路的部分路段坡度大9%，需进行缓坡处理，以保证生产安全。矿区最低开采标高+90m，开采最大深度52m。公路开拓的布线采用折返式布置，运输公路建在矿区内一次修筑到最上水平，随着开采水平下降，公路随之消失。公路开拓汽车运输方案，与其它开拓运输方案相比有以下优点，采装工作线短，可以提高矿山的开采强度。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。汽车机动灵活，便于矿岩、夹石的分采分运，也便于质量搭配。生产管理简单。生产成本相对较低。4.3.2 矿山开拓系统烟台市福山区金昌采石有限公司建筑用大理岩矿矿体较厚，开采部分为浅部矿体，经过以上方案
25、比较，本矿宜采用固定坑线，垂直矿体走向推进的开拓系统。采用直进式布线方式，边坡每10m设一安全平台。设计线路坡度平均5%，最大9%，宽度7m，转弯半径最少25m。4.3.3 运输道路工程简介从公路处修建矿山公路到采场各工作水平，道路宽7m，最小转弯半径25m，采场内的矿石由装载机装入自卸车，运到指定地点。4.3.4 矿山运输设备由于矿山开采规模较小，选用小型设备即可满足要求，依据目前矿山生产情况，设计穿孔设备选用钻机2台，运输车辆选用中型自卸车3台，铲装选用装载机1台。4.4 开采方法及爆破安全距离（1）开采顺序设计矿山露天开采顺序采用自上而下水平分台阶开采，根据地形条件，工作线平行等高线布置
26、，垂直工作线推进。矿区共设4个台阶，分别为+80m、+90m、+105m、+120m。+130m以上2m风化岩石可作为剥离工程施工。（2）开采工艺采矿工艺顺序为：穿孔爆破二次破碎装载。根据矿石机械物理性能及矿山生产能力，穿孔设备采用手持凿岩机，匹配相应空压机。矿山爆破采用多排孔微差爆破，导爆管起爆；选择乳化炸药爆破。矿山二次破碎选用手持凿岩机配合进行二次爆破，但应注意减少飞石，严禁裸露药包爆破法。（3）爆破方案目前国内露天小型矿山的爆破方案一般有中深孔爆破和浅孔爆破方案，爆破器材选用导爆管微差挤压爆破工艺。爆破方案：中深孔电导爆管排间微差起爆爆破方案开采台阶高度15m（10m），穿孔设备采用D
27、80潜孔钻，根据爆区的条件，一次爆破的孔数较少时（排数为12排），采用三角形布孔方式，孔径80mm，钻孔倾角75，孔间距4m，排间距3.5m，孔深15.5m、10.8m，最小抵抗线3.5m。浅孔爆破方案台阶高度为5m，孔径45mm，孔深5.3m，穿孔设备采用手持凿岩机，三角型（又称梅花型）布孔方式，炮孔间距2.0，炮孔排距1.5m，爆破抵抗线1.5m，孔装药6.75kg，孔爆破量15 m3，炸药单耗为0.45kg/m3。装药后，起爆用导爆管微差挤压爆破。（以上数据，仅供参考，矿山爆破施工时应进行专门的爆破设计）。爆破器材及爆破方法的选择：矿山爆破采用导爆管、发爆器微差爆破法。上述爆破方案的使用
28、优缺点。方案一（中深孔导爆管排间微差起爆爆破方案）的优点是：爆破效果较好，开采工作面可一次性进行非电导爆管微差爆破，要求的自由面数较少，省时省工，随意性强，安全系数高。缺点是：爆破量小，火工材料单耗较大，成本较高。方案二（浅孔爆破）的优点是：组织施工较易，成本低。缺点是：爆破效果一般，开采工作面爆破高度低，费时费工，安全系数一般。至于爆破器材的选择，矿山可据本身具体情况选定，一般情况下，非电导爆管具备安全可靠、毫秒导爆管适合在中深孔爆破中推广使用。根据该采石场的实际情况，设计选用中深孔爆破方案。中深孔爆破主要参数A.台阶高度：10m 钻孔角度：90钻孔深度：10.8m钻孔直径：80mm最小抵抗
29、线：3.5m孔间距：5m排距：5m每米钻孔落矿量：19m3/m单位炸药消耗量：0.15kg/ m3台班效率：10m/班。装药量的计算装药量Qq.a.H.Wm式中：Q炮孔装药量kgq单位炸药消耗量kg/ m3a孔距mH台阶高度mWm最小抵抗线m计算后Q26.25 kg /孔B.台阶高度：15m； 钻孔角度：75钻孔深度：15.5m钻孔直径：80mm最小抵抗线：3.5m孔间距：5m排距：4m每米钻孔落矿量：11.2 m3/m单位炸药消耗量：0.45 kg/ m3台班效率：45m/班。装药量的计算装药量Qq.a.H.Wm式中：Q炮孔装药量kgq单位炸药消耗量kg/ m3a孔距mH台阶高度mWm最小抵抗线m计算后Q118 kg/孔装药方法装药前，必须检查炮孔深度是否符合设计要求，炮孔有无堵塞现象，是否有水。若孔过深应用岩粉填充，若炮孔中有水应用压缩气体将水排净或装防水炸药。装药时，如果是干燥竖直的炮孔，适合装粉状炸药，而潮湿的炮孔及接近水平的炮孔，只能装带保护筒的炸药。爆破距离安全计算a最大药量计算最大一段起爆炸药量计算；由地震坡安全距离公式：R（K/V）1/Q1/3得：Q（V/K）3/R3。式中：Q最大一段起爆炸药量，kg；R建构筑物距爆破中心距离，m；V建构筑物质点振动速度，毛石房取0.5cm/s。K、与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件的系数
