露天煤矿开采设计.docx
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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.
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
Abstract
Thisdesignforulamhadadopencoalmineminingdesign,designfiveminingproductionability1.20Mt/a,miningandserviceperiodis13.8years.Miningcoalseamfor3-1,4-1,4-2,5-1,6-no.1coalseammining,theexistingreservesfor21.1672milliontons,recoverablereservesof19.856milliontons.
Thisorerecoveryrateis95%.MiningfieldslopeAngleforthefinal35o,dumpoutsidefor22o.Thisdesignincludingopen-pitminedevelopmentsystem,blastingsystem,miningoutfitintransportationsystemsandexhaustsystemprocess.FoursoilRocktheheightofstepsdeterminedfor10meters,coalfor3-1steps,4-1thethicknessofcoalnature.Coal,rockstepsoftheminimumwidthareworkingplates32meters.Coal,rockwiththeminingwidthare15m.
4setsthetype150KQDTHrig,a21setsfor2-2.5lettypeexcavator,119"BJ"-374typedumptruckstransport,fiveunitsofbulldozers.
Keywords:
openmining,blasting;miningoutfit;transportation;rowsoil;safetypre-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
<1>煤类:
根据中国煤炭分类,
各可采煤层洗煤灰发分
<2>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 <3>煤质评价: 根据本次利用钻孔煤芯煤样测试成果,结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: ①区内煤为低~低中灰分、低~低中硫分、特低磷的不粘煤; ②各煤层发热量均大于25MJ/km,为特高~高热值煤; ③煤的气化性良好,煤对CO2反应性高,热稳定性好; ④煤灰熔融性低,为低熔灰分; ⑤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 <1>煤的主要用途是动力用煤. <2>炼焦粉: 该煤可以炼制焦粉,作为炼钢,化工用煤的配料; <3>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; <4>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Ⅰ类2型. 1.5外部建设条件 1.5.1外部建设条件 <1>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20km,南距乌荣高速10km,南距边贾公路8km,公路交通十分发达. <2>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,即从工业场地东南5.0km处的公沟35kV变电站不同母线段侧各引10kV电源. <3>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500m处新建的一大口井,水井涌水量可达12m3/h,水质满足饮用水标准,不足部分由市政供水管网补给. <4>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. <5>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.外购材料由公路运至本矿. <6>外部协作条件 本矿距准格尔召镇5km,距鄂尔多斯市27km,距大柳塔镇45km,以上三地采矿工业发达,各种社会化服务条件良好,距##110km,距呼和浩特230km,##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 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2600~2710kg/m3,视密度1730~2550kg/m3,孔隙率4.85~34.72%,含水率1.10~22.48%,吸水率2.96~9.88%,抗压强度0.65~64.8MPa,平均13.1MPa,普氏系数0.067~6.61. 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 <1>加强岩移监测,发现异常变动,采取防滑措施; <2>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. <3>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. <4>严禁采掘过程中超挖坡底,在爆破中采取减震措施. <5>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 <1>边坡高度 <2>坡面角度 <3>基底倾斜角度 <4>物料抗剪强度指标 <5>地表水的冲蚀 <6>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 <1>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. <2>完善采掘场、排土场周边防排水体系 ①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. ②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. <3>加强排土场基底管理 ①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,以保证排土场基底的稳定性. ②排土场基底的积水要与时排出,确保内、外排土场边坡稳定; ③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. ④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. <4>控制雨水、地下水渗入内排土场底部的措施 ①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; ②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. <5>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,并提出相应的治理措施,避免造成更大的损失. <6>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. <7>编制较完善的滑坡灾害应急抢救预案. <8>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 <1>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》; <2>与生产规模相适应的矿山煤炭储量和矿山服务年限; <3>设计依据工程地质条件所确定的稳定帮坡角; <4>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 X Y 拐点编号 X Y 1 4398900 37432800 17 4397215 37436760 2 4398600 37434055 18 4397200 37435990 3 4398360 37434670 19 4396650 37436000 4 4398600 37434670 20 4396570 37435630 5 4399220 37434010 21 4397140 37434800 6 4399610 37434010 22 4397150 37434700 7 4399940 37433800 23 4397390 37434690 8 4399938 37434933 24 4397810 37434400 9 4399215 37435520 25 4397930 37434280 10 4399200 37436800 26 4397960 37434055 11 4400500 37438067 27 4397590 37434055 12 4399538 37438488 28 4397635 37433650 13 4398855 37438550 29 4397515 37433330 14 4397929 37438550 30 4397630 37433125 15 4397190 37438550 31 4397960 37433140 16 4397190 37437822 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<万吨> 消耗资 源储量 <万吨> 保有资 源储量 <万吨> 资源储 量类型 <编码> 原 报告 本次 核实 增减 变化 不 粘 煤 3-1 1410~ 1368 C 456 456 0 455 1 <333> C 150 150 0 27 123 <333> C 747 747 0 730 17 <333> 4-1 1390~ 1340 C 168 53 -115 0 53 <333> C 98 98 0 0 98 <333> C 0 324 +324 0 324 <333> C 231 231 0 0 231 <333> 4-2中 1370~ 1338 C 36 63 +27 0 63 <333> C 102 102 0 0 102 <333> C 74 74 0 0 74 <333> 5-1 1386~ 1300 B 313 293 -20 5 288 <122b> C 266 241 -25 0 241 <333> B 905 905 0 0 905 <122b> C 88 98 +10 25 73 <333> B 0 652 +652 54 598 <121b> 675 23 -652 0 23 <122b> C 357 1710 +1353 85 1625 <333> B 231 231 0 0 231 <121b> B 954 954 0 209 745 <122b> C 814 814 0 415 399 <333> 6-1中 1307~1300 C 113 113 0 0 113 <333> 6-2中 1340~ 1270 B 0 210 +210 0 210 <122b> C 1264 1054 -210 0 1054 <333> B 69 69 0 0 69 <122b> C 524 450 -74 0 450 <333> 全 井 田 1410~ 1270 B 313 293 -20 5 288 <122b> C 946 813 -133 455 358 <333> Σ 1259 1106 -153 460 646 B 905 905 0 0 905 <122b> C 463 463 0 27 436 <333> Σ 1368 1368 0 27 1341 C 88 98 +10 25 73 <333> B 0 652 +652 54 598 <121b> 675 233 -442 0 233 <122b> C 1621 3088 +1467 85 3003 <333> Σ 2296 3973 +1677 139 3834 B 231 231 0 0 231 <121b> B 1023 1023 0 209 814 <122b> C 2390 2316 -74 1145 1171 <333> B+C 3407 3570 -74 1354 2216 <122b> B 883 883 0 54 829 <121b> 2474 2454 -20 214 2240 <122b> C 5278 6778 +1500 1737 5041 <333> B+C 8635 10115 +1480 2005 8110 查明矿 产资源 <5>《煤炭工业露天矿设计规X》GB50197-2005 3.2.1.2确定境界的原则 <1>露天开采境界在矿权境界线之内; <2>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. <3>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=[ 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=[〔257-75〕X95%-〔290-178.85〕X50%]/0.95/9.5 =13m3/t 3.2.2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13m3/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 4395387 37437642 B4 4395143 37438059 B5 4395019 37438010 B6 4394905 37438066 B7 4394632 37438296 B8 4394628 37438491 B9 4394549 37438661 B10 4394482 37438745 B11 4394174 37438752 B12 4394169 37438962 B13 4393699 37438962 B14 4393606 37438574 B15 4394167 37437772 B16 4394177 37437672 B17 4394417 37437662 B18 4394837 37437372 B19 4394957 37437252 B20 4394987 37437027 B21 4394617 37437027 B22 4394662 37436622 B23 436302 37436302 B24 4394557 37436097 B25 4394987 37436112 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、
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