花垣县长乐乡春发采石场初步设计.doc

第一章设计依据

1.1建设项目依据的批准文件和相关的合法证明
花垣县国土资源局批准颁发的花垣县长乐乡春发采石场《采矿许可证》。补充：证号、有效期
1.2国家有关安全生产的法律、法规、规章
1.2.1法律
（1）《中华人民共和国安全生产法》（中华人民共和国主席令第70号，2002年11月1日起施行）
（2）《中华人民共和国矿山安全法》（中华人民共和国主席令第65号，1993年5月1日起施行）
（3）《中华人民共和国矿产资源法》（中华人民共和国主席令第74号，1997年1月1日起施行）
（4）《中华人民共和国环境保护法》（中华人民共和国主席令第22号，1989年12月26日起施行）
（5）《中华人民共和国水污染防治法》（中华人民共和国主席令第87号， 2008年6月1日起施行）
（6）《中华人民共和国消防法》（中华人民共和国主席令第6号，2009年5月1日起施行）
（7)《中华人民共和国职业病防治法》（中华人民共和国主席令第52号，2011年12月31日起施行）
（8）《中华人民共和国水土保持法》（中华人民共和国主席令第39号，2011年3月1日起施行）
1.2.2行政法规
（1）《安全生产许可证条例》（国务院令第397号,2004年1月13日起施行）
（2）《特种设备安全监察条例》（国务院令第549号，2009年5月1日起施行）
（3）《中华人民共和国尘肺病防治条例》（国务院自1987年12月3日发布，1987年12月3日起施行）
（4）《地质灾害防治条例》（图务院令第394号,2004年3月1日起施行）
（5）《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号,2007年6月1号起施行）
（6）《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院466号令，2006年9月1日起施行）
（7）《国务院关于修改〈工伤保险条例〉的决定》（国务院586号令，2011年1月1日起施行）
1.2.3地方法规
（1）《湖南省安全生产条例》（2010年5月29日经湖南省第十一届人民代表大会常务委员会第十五次会议通过自2010年10月1日起施行）
（2）《湖南省实施〈中华人民共和国矿山安全法〉办法（修正）》（1997年4月2日湖南省第八届人民代表大会常务委员会第二十七次会议通过，自1994年7月1日起施行）
（3）《湖南省矿产资源管理条例》（1999年6月4日湖南省第九届人民代表大会常务委员会第九次会议通过，自1999年10月1日起施行）
（4）《湘西土家族苗族自治州矿产资源管理条例》（1995年4月1日湖南省湘西土家族苗族自治州第九届人民代表大会第三次会议通过 1995年8月29日湖南省第八届人民代表大会常务委员会第十七次会议批准）
1.2.4部门规章
（1）《中华人民共和国矿山安全法实施条例》（1996年10月30日劳动部令第4号发布，发布之日起施行）
（2）《特种作业人员安全技术培训考核管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第30号， 2010年7月1日起施行）
（3）《关于印发<企业安全生产费用提取和使用管理办法>的通知》（财企[2012]16号，2012年2月14日起施行）
（4）《劳动防护用品监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第1号， 2005年9月1日起施行）
（5）《生产安全事故应急救援预案管理办法》（国家安全生产监督管理总局17号令，2009年4月1日起施行）
（6）《工作场所职业卫生监督管理规定》（国家安全生产监督管理总局令第47号，2012年6月1日起施行）
（7）《职业病危害项目申报办法》（国家安全生产监督管理总局令第48号,2012年6月1日起施行）
（8）《关于开展粉尘与高毒物品危害治理专项行动的通知》（2009年8月4日，国家安全生产监督管理总局、卫生部、人力资源社会保障部、全国总工会，安监总安健[2009]148号）
（9）《关于加强建设项目安全设施“三同时”工作的通知》（发改投资[2003]136号）
（10）《关于加强金属非金属矿山安全基础管理的指导意见》（安监总管一[2007]214号）
（11）《国家安全监管总局关于加强金属非金属矿山安全基础管理的指导意见》（安监总管一[2007]214号）
（12）《建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法》（国家安监总局令第36号，2011年2月1日起施行）
（13）《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》（国家安监总局令第39号，2011年7月1日起施行）
（14）《国家安全监管总局关于印发金属非金属矿山建设项目安全专篇编写提纲等文书格式的通知》（2012年4月10日，安监总管一[2012]45号）
1.3采用的主要技术规范、规程、标准
1.3.1规范
（1）《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006，（以下同）2006年7月12日发布，施行日期2006年12月1日）

（2）《工业企业总平面设计规范》（GB 50187-93，1993年9月27日中华人民共和国建设部发布，1994年5月1日施行）

（3）《厂矿道路设计规范》（GBJ 22-1987，中华人民共和国国家计划委员会1987年12月15日发布，1988年8月1日实施）
（4）《建筑灭火器配置设计规范》（GB 50140-2005，中华人民共和国建设部 国家质量监督检验检疫总局2005年7月15日发布，2005年10月1日实施）
（5）《建筑物防雷设计规范》（GB 18218-2009，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会2009年3月31日发布，2009年12月1日实施）
（6）《矿山电力设计规范》（GB 50070-2009，2009年5月17日由住房和城乡建设部、质量监督检疫总局，于2009年12月1日实施）
供配电系统设计规范GB50052-2009

（7）《低压配电设计规范》（GB 50054-95，1995年12月26日由国家技术监督局、中华人民共和国建设部发布，于1996年6月1日实施）
（8）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ 65-83，1984年6月1日施行）
1.3.2规程
（1）《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423-2006，2006年6月22日发布，2006年9月1日实施）
（2）《矿山救护规程》（AQ1008-2008，国家安全生产监督管理总局2007年10月22日发布，2008年1月1日实施）
（3）《金属非金属矿山排土场安全生产规则》（AQ 2005-2005，国家安全生产监督管理局2005年2月21日发布，2005年5月1日实施）
（4）《爆破安全规程》（GB 6722-2003，2003年9月12日由国家质量监督检查检疫总局发布，并于2004年5月1日实施）
1.3.3标准
（1）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010，2010年1月22日发布，2010年8月1日实施）
（2）《手持式机械作业防振要求》（GB/T 17958-2000，国家质量技术监督局2000年1月5日发布，2000年6月1日实施）
（3）《企业职工伤亡事故分类》（GB 6441-1986，国家标准局1986年5月31日发布，1987年2月1日起实施）
（8）《高处作业分级》（GB/T 3608-2008，国家标准局2008年10月30日颁布，2009年6月1日实施）
（9）《高温作业分级》（GB/T 4200-2008，国家技术监督局2008年10月30日批准，2009年6月1日实施）
（10）《矿山安全标志》（GB 14161-2008，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会2008年12月11日发布，2009年10月1日实施）
（13）《生产经营单位安全生产事故应急救援预案编制导则》（AQ/T 9002-2006，国家安全生产监督管理总局2006年9月20日发布，2006年11月1日实施）
1.4其它基础性资料
（1）《湖南省花垣县长乐乡知青场矿区普通建筑材料用灰岩矿开发可行性研究报告（含资源储量核实报告、开发利用方案及环境保护方案）》（湖南省湘西工程勘察院，2013年6月）
（2）花垣县长乐乡春发采石场现有设备设施一览表(2013年6月)。

第二章工程概述

2.1矿山概况
2.1.1矿山建设单位简介
花垣县长乐乡春发采石场成立于2008年4月7日，是一家以经营建筑砖瓦用砂岩露天开采、加工、购销为主的个人独资企业。 法人代表彭利春,现有职工10人,企业营业执照注册号为：433124000002013。
该采石场为续建矿山，已建有破碎系统，职工宿舍，开采工业场地等比较齐全。原有《采矿许可证》已过期，2013年6月16日花垣县国土资源局为该采石场颁发了《采矿许可证》，矿山名称为：花垣县长乐乡春发采石场，证号为：C4331242012117120127525。有效期限为：2012年6月26日至2015年6月26日；批准以5万t/a的生产规模露天开采建筑砖瓦用砂岩，划定矿区面积0.0238km2，批准开采标高自+600m至+550m，矿区范围由表2-1中的4个拐点圈定。
表2-1 采区拐点坐标及开采深度表（80坐标）
拐点号
X
Y
拐点号
X
Y
1
3164929. 68
37358743.30
2
3164769.67
37358728.30
3
3164739.67
37358578.29
4
3164914.67
37358603.29
开采
深度
+600m-+550m
面积
0.0238km2
补充：矿区自然概况（含历史最高洪水位）
2.1.2地理位置与交通
花垣县长乐乡春发采石场位于花垣县长乐乡跃马卡村境内，行政区划属花垣县长乐乡管辖。地理坐标东径109°33′15″~109′33′21″，北纬28°35′24″~28°35′30″。矿区位于长乐乡至花垣县级公路南部，距县级公路约700m，有简易公路与县级公路相连，距花垣县城约5km，交通方便（见插图1）。
采矿权矿区范围由4个拐点坐标即拐点（1）号X：3164929.68 Y：37358743.30；拐点（2）号X：3164769.67 Y：37358728.30；拐点（3）号X：3164739.67Y：37358578.29；拐点（4）号X：3164914.67 Y：37358603.29；圈定，矿区面积0.0238km2（见表2-1）。
2.1.3 矿山开采现状
该建设项目属续建矿山，为山坡露天矿，矿山已开采多年。形成一个开采工作面，采面高度约为27m，采场坡角约为67°，采装运输平盘标高550m，长约100m，宽约22m，基本上是由西向东推进。
矿山破碎站位于矿区北部，距现有采面200m，矿山有一台S11型315kVA变压器,位于矿区北边界；办公室、职工休息室位于矿区边界外东南约700m处。
该矿原采用KQD－100型潜孔钻机进行穿孔作业，穿孔设备由1台VFY-7/7供风。
以往爆破作业使用粉状乳化炸药，电雷管起爆。所需爆破器材由当地民爆公司按当天用量运送到作业现场，剩余爆破器材由民爆公司运回炸药库，现场不存剩余放炸药。
该矿以往开采方式采用自上而下分层顺序开采。开拓方式为公路开拓，汽车运输。矿区内运输道路为单车道。
该矿已有破碎筛分设备：振动给料机一台、颚式破碎机一台、锤式破碎机一台、振动筛一台、皮带运输机7条。通过给料机送入

破碎机和振动筛，筛分后，通过皮带机，将不同规格的成品料石输运到下方储料仓。外运由社会车辆承担。
矿山原有的采装设备、破碎筛分设施、变压器等可以继续利用，能够满足年生产能力的要求。
矿区属低山丘陵地区，地面冲沟较发育，有利于大气降水的汇流和排泄，区内见有泉水出露，流量一般0.08~0.1L/S。未来矿山开采山间泉水可以满足采石场所需生产和生活用水要求，其水文地质条件简单。
距矿区最近的居住区为矿山的办公及职工住宿区，距离为700m，矿区周边700m内无村庄、公路、相邻采石场， 1000m内无铁路、高压线等建（构）筑物。
矿区山体平缓，基岩裸露，不存在发生山体滑坡和泥石流的条件。矿区在以往历史上没有地下采矿活动，不存在老窿、老井和地下采空区，矿区不具备地面塌陷的发生条件。
矿区不在自然保护区内，无名胜古迹，不在禁止和限制开采的区域内。
2.2设计概况
2.2.1设计范围
根据2013年6月16日花垣县国土资源局批准颁发的花垣县长乐乡春发采石场《采矿许可证》划定的矿区范围及有效期限，本次初步设计在有效期内，设计开采深度+600 m ~+ 550m ；矿区面积0.0238km2。矿区范围由4个拐点坐标圈定（见表2-1）
2.2.2 设计规模、服务年限及工作制度
（1）设计规模
该矿山目前推断的灰岩矿333类资源量为42.8万吨，，扣除设计损失率（含回采损失率）20%，可采储量为34.2万吨。根据矿区矿体赋存特征和地貌地理条件及基础建设情况，该矿山年生产能力确定为5万吨较适宜万吨。
（2）服务年限
根据矿床规模及矿山建设规模，设计损失率为20%，本矿山服务年限为42.8×0.8÷5=6.8年。
服务年限按下式计算：
A=
式中：A—服务年限；
Q—矿石储量（万吨）；
C—年生产能力（万吨/年）；
Ks—矿石损失率（%）。
经计算，该矿山服务年限为6.8年。
（3）工作制度
根据花垣县长乐乡春发采石场的装备及矿区气候特征等情况，矿山工作制度确定为：年工作260d（按国家规定的每月21.75个工作日计算）、每天1班、每班8h。
2.2.3 矿山开拓、采矿工艺及矿岩运输
（1）矿山开拓
本区圈定灰岩矿体属层状矿体，出露标高位于+600~550m，矿体基本出露于地表，根据采场附近地形条件，矿体的赋存状态设计采用露天开采、公路开拓、汽车运输的方案。
（2）采矿工艺
明确采矿方法——是从上到下，台阶开采？还是从上到下，分层开采？！
第四系剥离及风化岩石开采工艺为：液压挖掘机铲装——矿用自卸汽车运输——排土场。
矿石开采工艺为：土体剥离——凿岩爆破——机械铲装——汽车运输——破碎加工——成品。
（3）矿岩运输
本区所设计开采的矿体位于海拔550m标高以上的山坡地段，高出当地相对侵蚀基准面以上，属山坡露天矿。根据采场附近地形条件，矿体的赋存状态采用露天开采、公路开拓、汽车运输的方案。区内阶段高度，根据选用的挖掘机设计为10m，采场境界高度为50m，设计阶段5个，即从上到下分别为590、580、570、560、550五个阶段水平。各个阶段开段沟沿等高线布置，采场公路布置在非工作帮地段，分别与各开段沟连接。矿石装载采用装载机。运输采用农用车运输，外部销售采用汽车运输。
2.2.4供排水、通风及压气
（1）供排水
本区属以弱溶蚀为主的低山地形，矿区位于北东向山脉的南东部山坡一带，北部山头海拔标高为545.9m，西南部洼地一带海拔标高为460.0m，相对高差85.9m。山体总体走势北东高南西低。矿权区地表雨水一般经地表片流汇聚于山脚低洼地带，再进入小溪。区内各构筑物及设施附近只要做一般的开沟防水外，不需作特殊的防水措施。采场内积水沿采场台阶底线临时排水沟排出采场外。以便于在雨季时将采场内及周边山坡的地表汇水引导排开。及时清除水沟淤泥，保持水流畅通。
矿山采矿生产用水和生活用水由矿山上方附近山泉供应。
（2）通风
露天采场属山坡型采坑，采用自然扩散通风可满足安全生产要求。
（3）压气
采用KQG-100轻型支架式潜孔钻机进行中深孔穿孔，配套的空压机为VFY-7/7型移动式空压机；其主要技术参数为：排气量7m3/min，工作气压0.7Mpa，配套电机功率55kw。供气主管采用φ32×4mm的高压风管。
2.2.5供配电、通讯及信号
（1）供配电
矿山电源引自附近花垣县长乐乡农网10KV供电线路，在矿区工业场地附近装设杆上式变压器后供矿山用电设备使用。
矿山用电范围：空压机，采场及道路照明等，经计算，矿山用电设备的总装机容量小于200KW。因此，矿山选用1台S11型315KVA变压器，配备相应的安全设施设备，能满足矿山用电需求。
露天采场照明采用投光灯，其它区域道路照明采用道路弯灯。
所有动力电缆及控制电缆均采用铜芯电缆。低压电力电缆采用全塑电力电缆，所有用电设备均采用接零保护。
矿区供电系统为三相五线制，安全接零系统为TN-S制。所有变电器高压侧及低压部分的架空线均须采用阀型避雷器，防止沿线路传输的雷击。露天安装的设备及金属结构物等应可靠接地。
（2）通讯及信号
矿山通讯联络设计采用固定电话、手机进行联系，业主可根据矿山实际采用对讲机等其他方式进行联系。
2.2.6矿区总平面布置
矿区总平面由露天采场、破碎工业场地、办公生活区、堆放场等组成。矿山办公地点设在矿区东南部公路附近。该矿山生产规模为5.0万吨/年，开采服务年限6.8年，生产工人需要7人，加上管理人员，矿山人员仅10人，其中大部分为矿山附近的当地人员，考虑矿山生产规模和生产需要，工业场布置在开采区东侧紧临公路。
矿山设排土场，不设爆破器材库，矿山所用爆破器材均由当地民爆公司负责管理与提供。
2.2.7矿山基建及工程概算
（1）矿山基建
该矿山为续建项目，工业场地、办公生活区、上山公路均利用原有。基建内容主要包括表土的剥离、开挖境界外截水沟等。
补充：基建工期
（2）工程概算
采石场投入预计10万元具体如下：1）表土剥离工程5万元；2）
开挖境界外截水沟工程3万元；3）其他工程2万元。

2.3安全设施投资
由于本矿山属小型矿山，各种安全设施和劳保用品以及安全培训等资金投入按年产量的0.5元/t计算：0.5元×5.0万t≈2.5万元。具体安全资金投入见表2-2

补充：利旧工程

15

表2-2 安全投入资金明细表
序号
内容
资金（万元）
备注
1
劳保用品
个人劳保用品
0.05

2
作业过程中的劳保用品
0.05

3
安全培训
特种作业人员资格培训
0.5

4
安全管理只员资格培训
0.5

5
安全技术措施
矿山通讯设施
0.5

6
消防设备设施
0.7

7
其他
0.2

总计

2.5

第三章 矿区地质对矿床开采安全的影响分析

3.1 矿区地质
3.1.1地层
区内出露的地层主要为第四系（Q）、奥陶系下统（O1）。现自上而下分述如下现自新到老分述如下：
（1）第四系（Q）
区内第四系粘土层主要为残坡积层。
残坡积层主要含砾粘土层，主要分布于山麓和山坡一带。含砾粘土层砾石一般为0.02×0.03×0.01m3，具棱角状，成份主要为页岩风化就地堆积，原岩在物理风化的条件下形成灰褐色含砾粘土，厚0~0.5m，山麓一带可达1.0以上。
(2)奥陶系下统（O1）
该区出露岩性主要为奥陶系下统灰岩和页岩，上部为灰色中-厚层结晶灰岩和生物碎屑灰岩，区内出露厚度大于40m；中部出露岩性为灰-黑色钙质页岩，厚度5-7m；下部出露岩性主要为灰-灰白色中-厚层灰岩，厚度大于30m。为本区开发用作普通建筑砂石的主要矿层。
3.1.2构造
(1)褶皱
采石场主要为一单斜构造组成，岩性为寒武系中上统娄山关群灰白色厚—巨厚层白云岩组成，岩层倾向南东125~157°、倾角8~11°。
(2)断裂
采石场东部边缘有一平推断层，垂直断距不明显，对边坡稳定性可能造成一定的影响。
(3)节理
区内节理不甚发育，主要发现有280-330°∠74-88°和350-10°∠74-84°两组节理，密度2~3m一条，延伸长2~10余米不等，多为剪节理，见有节理被方解石细脉断续充填；裂隙主要近地表，切层成锲状延伸，一般0.5m-5m，局部形成溶洞，见少量钟乳石，地表溶沟、溶幔、石芽较发育。对矿山开采无大的影响。
3.1.3矿床地质特征
（1）矿体（层）分布及其厚度变化特征
本区矿体由奥陶系下统灰岩、生物碎屑灰岩和结晶灰岩构成，系沉积型矿床。矿体产状与地层产状一致，矿体由结晶生物碎屑灰岩和云质灰岩组成，地表有少量第四系粘土覆盖。矿体沿走向长170m，沿倾向延伸约110m，地表有少量粘土层覆盖。区内矿体均由矿体-灰岩组成。
（2）矿石矿物成分
主要为灰岩矿。
（3）矿石结构构造特征
矿石结构为细晶结构；矿石构造以厚层～巨厚层致密块状构造为主。
（4）矿石质量及加工技术性能
本区灰岩矿主要为细粉晶方解石集合体组成，具块状构造，易加工成碎石和粉砂，经筛分可直接用于道路铺垫和民房预制件，一般只需进行简单选矿，不需采用复杂的选矿工艺进行提纯。
（5）矿床成因类型
该矿床为奥陶系下统灰色中厚-厚层灰岩，属海相沉积型云岩矿床。
3.1.4地质条件对矿山开采安全的影响
该矿床为奥陶系下统灰色中厚-厚层灰岩，属海相沉积型云岩矿床，矿层整体性好，分布连续，属坚硬质岩石，矿层顶底板皆为相同性质的灰岩矿，力学性质相同，稳固性较好。对矿山开采安全无影响
3.2矿区水文地质
3.2.1水文地质条件
本区属以弱溶蚀为主的低山地形，矿区位于北北东向山脉的南东部山坡一带，北部山头海拔标高为545.9m，西南部洼地一带海拔标高为460.0m，相对高差85.9m。山体总体走势北东高南西低。矿权区地表雨水一般经地表片流汇聚于山脚低洼地带，再进入小溪。
本区气候属亚热带季风湿润气候，具四季分明，季节变化大的特点。
本区多年月平均气温，15.4—16.6℃，极端最高气温为42.2℃，极端最低气温为－3.8℃，最冷月为1月，月平均气温4.4℃，最热月为7月，月平均气温26.5℃。多年平均日照时数1273小时。每年12月至次年3月为积雪期，最多积雪天数为5天，最大积雪深7cm。最多霜冻日数106天，一次性最长冰冻时间72小时。多年平均湿度为80%。
区内孔隙水含水层为第四系（Q）残坡积层含砾粘土，松散，地表渗入后，进入下部基岩风化裂隙中呈裂隙泉水汇入小溪中。
区内出露的主要为奥陶系下统灰中厚-厚层灰岩层，为含较丰富岩溶水层。区内见有泉水出露，流量一般0.08~0.1L/S。未来矿山开采，山间泉水可以满足采石场所需生产和生活用水要求。
简述涌水量计算过程和结果，包括矿区水文地质边界，水文地质模型；所采用的计算参数的来源及其可靠性和代表性；给出按照不同方法进行涌水量计算的过程和结果以及推荐的涌水量。
涌水量包括地下水和大气降水两部分。
明确水文地质条件类型。

3.2.2水文地质条件对矿山开采安全的影响
本设计的普通建筑砂石—灰岩矿，均分布在当地相对侵蚀基准面以上，且区内除矿体—云岩和残坡积层粘土层外，未见其他含（隔）水岩性段。故区内水文地质条件属简单类型，对未来矿床开采无影响。
3.3矿区工程地质
3.3.1工程地质条件
本区出露岩性主要为奥陶系下统南津关组中厚层灰岩。根据《湖南地质灾害》及相邻区域岩土体工程资料统计，岩石的物理力学性质划分见表3—1：
奥陶系下统南津关组中厚层灰岩，矿石硬度大，按工程地质手册资料，抗压强度大，岩石裂隙发育或裂隙被方解石脉充填、胶结好，属稳固型。
设计开采的矿层（体）为薄-中厚层灰岩，其体重2.6吨/m3,抗压强度83.1-185.0Mpa，软化系数0.75-1.00，摩
表3—1矿区岩体工程地质特征一览表

工程地质岩性综合体名称
分布层位
岩性
主要岩石物理力学指标
主要工程地质问题
干抗压强（MPa）
软化系数
摩擦系数
内聚力(KPa)
较坚硬～坚硬中～厚层状灰岩、结晶灰岩岩性综合体
O1
灰岩、结晶灰岩
83.1～185
0.75～1.00
0.47～1.02
52～13.5
沿X节理裂隙面易产生崩塌、滑坡

擦系数0.47-1.02，内聚力13.5-52.0Kpa，层面较平整，有夹石，呈波层状，在切坡地段易沿岩层层面、节理裂隙面产生崩塌、滑坡等地质灾害。
补充：结构面分级及特征、分布、规模、充填情况、组合关系
岩溶发育特征
给出工程地质条件类型。

3.3.2工程地质类型及工程地质特征
矿区土体类型主要为残坡积层中的褐黄色粉质粘土、桔黄色粘土。其中粘土主要物理力学性质特征是：塑性指数10.0-20.3，内摩擦角3.5-38.5，压缩系数0.03-0.55Mpa-1，冲积相中的粉质粘土及砂砾石具多层结构，结构松散-稍密状，透水性强。厚0.0-1.0m，局部2.0m，平均厚度0.5m。
矿层顶底板及边帮稳固性
矿层直接顶板为第四系残坡积层中的粘土和含碎石的粘土，厚度0.0-1m，平均厚0.5m。本矿山为露天开采，故该层属于剥除对象，剥除后矿层无顶板。
矿床分布于山体斜坡上，开采方式为从东至西露天开采，开采后矿区南、东、西三侧均留下60度高50m的人工边坡。由于矿区内节理并与开采方向斜交，故采场边帮较不稳定，易形成崩塌，开采时一定要引起高度重视。
3.3.3工程地质条件对矿山开采安全的影响
奥陶系下统南津关组中厚层灰岩，矿石硬度大，按工程地质手册资料，抗压强度大，岩石裂隙发育或裂隙被方解石脉充填、胶结好，属稳固型。
矿体岩石坚硬，抗风化能力较强，属坚硬岩石工程地质类型。设计最终边坡角为60°，根据类似矿山的情况，矿山最终边坡是稳定的。
因此，该矿山工程地地质条件对未来矿床开采无影响。
3.4矿区地质灾害
简述矿区地质灾害危险性现状情况，包括地质灾害类型、分布规律、发展趋势、危害程度和危险性。
简述矿区地质灾害危险性预测情况，分析是否诱发或加剧滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害以及灾害的范围、危害对象、危害程度。

经过现场调查，设计区内未见地面滑坡、岩石崩塌、地面（岩溶）塌陷、泥石流和地裂缝等地质灾害现象。仅见区内岩溶裂隙和溶石漏斗发育。区内岩石据区域岩矿分析，一般不含对人体有毒有害元素。地质环境条件较好。未来矿山开采，如果边坡管理不当，浅部覆盖松散层较厚，局部可达3m以上，岩层浅部风华裂隙发育，可能存在边坡不稳定隐患。
环境地质条件简单。

第四章 矿床开采安全可靠性分析

4.1 采矿方法
4.1.1开采方式
本区圈定云岩矿体属层状矿体，出露标高位于+600~550m，矿体基本出露于地表，设计采用露天开采方式。
4.1.2采矿方法（这是一个小矿，可以采用从上到下，分层开采的采矿方法）
（1）露天开采境界
1) 确定露天开采的原则
①确定露天开采境界要保证露天采场内采出的矿石有盈利，即采用的境界剥采比不大于经济合理剥采比；
②要充分利用资源，尽可能把较多的矿石圈定在露天开采的境界内，发挥露天开采的优越性；
③所圈定的露天采场帮坡应等于露天边坡稳定所允许的角度，以保证露天采矿场的安全生产；
④当开采境界边缘附近有重要建筑物、构筑物迁移而移出采场以外又难度较大时，可适当缩小露天开采境界；
⑤对于特厚的剥采比很小的矿床，应根据勘探程度及服务年限确定露天采场开采境界，而不应按境界剥采比确定开采境界。
2) 露天开采境界的确定
本区矿体厚度大于50m，且所估算的矿石资源量分布于矿权范围内+600-+550m海拔标高之间，估算的资源量相对较大，由于该矿地处山坡，属山坡露天矿，根据露天开采采场最终上部境界的上部确定原则，本矿开采深度为50m，采场最终底部标高为+550m，采场上部最终境界线为非工作帮坡面与地表相交的闭合线。底部最终境界范围由非工作帮坡面与露天底部相交的闭合线。
3) 经济合理的剥采比
对非金属矿经济合理的剥采比计算方法有两种：一是原矿成本法；二是精矿成本法。原矿成本法没有考虑开采矿石损失和贫化方面的差别和采出矿石的数量的质量不同对企业经济效益的影响。精矿成本比较法虽考虑了采出矿石品位和选矿指标，但未考虑矿石损失因素。本区设计开采的云岩矿储量为34.2万吨，矿体厚度大，矿石质量较均匀，露天开采矿石损失和贫化方面的差别和采出矿石的矿石数量、质量影响不大，其剥采比计算方法采用原矿成本法较方便。
原矿成本比较法计算公式：
Nj=
式中：Nj—经济合理剥采比，t/t；
c—地下开采每吨矿石成本，元；
a—露天开采每吨矿石采矿费用（不包括剥离费），元；
b—露天开采每吨剥离费用，元。
经调查，在湘西中小型矿山的开采中，露天开采每吨矿石采矿费用（不包括剥离费）约12元，露天开采每吨剥离费用约8元，经计算Nj=（m3/m3）。剥采比经与国内类似的矿山经济合理剥采比进行比较，本矿山经济合理的剥采比取2.2（m3/m3）是合适的。
4) 设计的境界剥采比
本矿山开采的剥离物主要为粘土覆盖层，经计算，其未来开采的境界剥采比为0.1（m3/m3）。
（2）采矿场底宽及位置的确定
1) 露天采场底宽
露天采场底部最小宽度不应小于开断沟宽度，底部最
小宽度按采装设备规格确定，可按表4-1选取。
表4-1 露天采场底部最小宽度
运输方式
装载设备
运输设备
最小底宽（m）
公路运输
1m3挖掘机
4m3挖掘机
6-12m3挖掘机
7t汽车
10-32t汽车
100-154t汽车
16
20
30
本区设计运输方式为公路运输，选取1.0m3挖掘机进行装运，载重量为5t的汽车运矿。其采场底宽不小于16m。
2） 露天采场底部位置的确定
矿体水平厚度小于露天采场底部最小宽度时，底部平面宽度按最小底宽确定，矿体水平厚度与最小底宽接近时，则露天采场底宽取等于矿体水平厚度；矿体水平厚度大于露天矿最小底宽时，以最小底宽确定露天采场底平面，本矿采场最低底平面位置，按其资源量估算的最低海拔标高550m确定为其采场最终底平面位置。如最终底平面宽度大于最小底平面。露天矿底部位置按露天开采经济效益最大的原则决定。
3）露天采场底平面的确定
根据地质剖面图初步确定了露天开采厚度为50m，采场最终底部位置为550m标高，开采深度在同一标高位置上，底平面东西长约100m，南北宽约50m。
(3) 矿山露天采剥及采矿工艺流程
1)矿山露天采剥
采剥方法按工作线的布置形成可分为：
①纵向采剥法；②横向采剥法；③扇形采剥法；④环形采剥方法。
本设计推荐区内矿体采剥工作线由西向东走向布置，横向推进。
工作面主要参数有：台阶高度、采区长度及最小工作平盘宽度等。台阶高度10m（机械开采）。
工作平盘宽度：对于剥岩台阶，不少于最小工作平盘宽度Bmin。对于采矿台阶，工作平盘宽B为
B=Bmin+BP
式中：Bmin—最小工作平盘宽度；m
BP—备采矿量平盘宽度，m。
BP=
Ap—露天矿的实体矿石生产能力，m3/a；
tp—备采矿量开采时间，a；
L—采矿工作线总长度，m；
h—台阶高度，m；
B—工作平盘宽度，m。
经计算：
B=20m；BP=4m。
2)采矿工艺流程
第四系剥离及风化岩石开采工艺为：液压挖掘机铲装——矿用自卸汽车运输——排土场。
矿石开采工艺为：土体剥离——凿岩爆破——机械铲装——汽车运输——破碎加工——成品。
（4）最终边帮构成要素
1) 影响采场最终边帮稳定的因素：
①围岩的物理力学性质，包括岩石硬度，凝聚力和内摩擦角等；
②地质构造：包括由破碎带、断层、节理裂隙和层理面构成的弱面，不稳定的软岩层类，以及遇水膨胀的软岩等；
③水文地质条件：地下水的静压力和动压力，地下水活动对岩层稳定的影响；
④强烈地震的影响；
⑤开采技术条件和边坡存在的时间。
2) 最终帮坡角
本矿属简单的小型矿山，可参照类似矿山矿岩物主要力学性能指标计算出最终帮坡角。本区云岩矿厚度为50m，为水平矿体，倾向南东125-157°，倾角8-11°，属坚硬岩类，岩石硬度系数f=8-10。但区内节理裂隙较发育，沿走向节理可能成为岩石滑坡或崩塌导致地质灾害的产生。根据地貌地形特征，本区采终边坡高度在50m左右，最终边坡角设计为60°。
3）阶段高度及阶段坡面角
①阶段高度
主要取决于围岩性质和采掘设备规格。
我国设计和生产的露天矿，小型矿山机械化开采的阶段高度一般为8-10m。本矿矿岩坚硬、稳固性好，推荐使用的挖掘机为中型，阶段高度设计为10m，共设计5个台阶。
②阶段坡面角
岩层与围岩的性质、岩层倾角和倾向、节理、层理和断层、高度以及切割方法等因素有关，一般阶段坡面角参考4-2
表4-2阶段坡面角参考资料表
岩石硬度系数
（f）
15-20
8-14
3-7
1-2
阶段坡面角
75-85°
70-75°
60-65°
45-60°
本区矿岩硬度系数f在8-12之间，设计阶段坡面角为70°。
4) 最终平台宽度
露天采场最终平台分为安全平台、清扫平台和运输平台。
①安全平台和清扫平台
安全平台和清扫平台宽度设计计算公式：
a=（L—nb）/（n—1）
式中：a—安全平台和清扫平台平均宽度，m；
L—最终边帮水平宽度，m；
n—阶段数；
b—阶段坡面水平宽度，m。
经计算，本区最终安全平台和清扫平台宽度为：a=（20－3×4）/（3－1）=4.0，设计取4m。
②运输平台
由开拓系统的运输方式和线路确定。设计运输方式为汽车运输；运输线路可分为单线和双线。本矿山开采规模小，设计运输线路为单线。根据表4-3，选用汽车车身宽2.5m，载重量5t，设计单线运输平台宽为8m。
表4-3 汽车运输平台最小宽度
车宽分类
一
二
三
四
五
六
车身宽（m）
载重量（t）
2.5
7
3.0
20
3.5
32
5.0
68
6.0
100
7.0
154
运输平台（m）
单线
8
9
10
12
15
18
双线
11.5
13
14.5
17.5
22.5
26.0
4.1.3开采顺序
根据矿体的赋存条件、埋藏深度、矿区地形及运输开拓条件等，设计选用自上而下、水平分台阶的露天采矿方法。
⑴垂直方向：各采剥带均从确定的最高标高+600m处开始，设采准工作平台和由采剥带组成阶梯式台阶，自上而下开采。
⑵水平方向：每个台阶由西南往东北推进。
⑶工作线的布置方式为横向，即采掘工作线大致沿矿石的走向，自南往北推进。
4.1.4安全可靠性分析
综上所述，本次设计采用自上而下的分台阶开采方式，采场主要技术参数为：采剥台阶高度10m，单台阶推进，设阶段坡面角为70°，最终边坡角60°。
选择的开采方式符合《金属非金属矿山安全规程》及有关采矿设计规范和现场的实际情况，设计采场构成要素合理，因此，开采方法是安全可靠的。

4.2 采场边坡
重点阐述设计的采场边坡相关技术参数、边坡的岩体结构特征、岩体及结构面力学性质参数、设计边坡特征、分区特征、结构面特征、破坏模式、安全标准、计算方法、不同边坡区段安全稳定性计算分析结果、保证边坡稳定性的措施等。
4.2.1 影响采场最终边帮稳定的因素：
(1)围岩的物理力学性质，包括岩石硬度，凝聚力和内摩擦角等；
(2)地质构造：包括由破碎带、断层、节理裂隙和层理面构成的弱面，不稳定的软岩层类，以及遇水膨胀的软岩等；
(3)水文地质条件：地下水的静压力和动压力，地下水活动对岩层稳定的影响；
(4)强烈地震的影响；
(5)开采技术条件和边坡存在的时间。
为了保证最终边坡的稳定，边帮的形成一般可取以下技术措施：
①靠近最终边帮约1-2排炮孔采用斜孔，光面爆