石灰石矿山开采设计方案

HJS石灰石矿山位于湘西，是某集团公司拟建两条5000t／d水泥生产线的原料矿山。矿山一期建设规模为225万t／a，最终建设规模为450万t／a。矿体由I、II矿层组成，中间夹规模较大的白云岩、白云质灰岩夹层，该夹层Mg0含量平均为13．21％、Ca0含量平均为35．51％，由于此夹层的存在，将矿山分成了相对独立南采场和北采场，南采场开采I矿层，北采场开采II矿层。矿床的开采顺序和开拓运输系统的选择是否合理将直接影响到整个矿山的建设效果。

1 矿床地质简述

1．1矿层和夹石

I矿层赋存于三叠系下统大冶组第二段(T

1d 2)和第三段下亚段(T

1d

3-1)中，

由中薄层状灰岩及厚层状灰岩组成：Ⅱ矿层赋存于三叠系下统嘉陵江组二段

(T

lj 2)中，由中厚层状灰岩组成。I、Ⅱ矿层之间的夹层为大冶组三段上亚段(T

1d

3-2)

含白云质灰岩、白云质灰岩及嘉陵江组一段(T

lj

1)白云岩，厚121．2～189．0m。

矿床内部构造形态简单，矿体呈层状产出，沿走向、倾向方向略有波状起伏变化，局部层段见小型褶曲或挠曲，矿层总体产状与地层产状一致，走向近东西向，倾向北，倾角一般为35°～45°之间。

区内矿层分布连续，延伸稳定，矿床规模巨大。I矿层厚度200．20～269．60m，平均厚度235．37m，走向延伸3500m；Ⅱ矿层厚度l94．40～280．20m，平均厚度228．60m，走向延伸3300m。

1．2矿层及主要夹层的化学成分(见表l)

表1 矿层平均化学成分(％)

1．3矿石储量及开采技术条件

矿区332+333资源量总计39206．19万t，平均剥采比0．06：lm3/m3。其中I矿层332+333资源量21741．01万t，II矿层332+333资源量17465．18万t。矿区水文地质条件简单、工程地质条件、环境地质条件中等，矿山为露天开采，总体上看矿山开采技术条件较简单。

2 矿山设计

2．1矿山设计规模

矿山一期规模为225万t／a，最终规模为450万t／a。

2．2开采境界圈定

2．2．1境界圈定参数

最低开采标高：80m；终了台段高度：l5m；最终台阶坡面角：顶板及端帮65°，底板55°；安全平台宽度：5m；采场底部最小宽度：60m：

爆破安全界限：按距枝(城)柳(州)铁路500m设计。

2．2．2境界圈定结果

北采场：矿石量13601．24万t；

白云岩、白云质灰岩量397．76万t。

南采场：矿石量20265．30万t；

白云岩、白云质灰岩量l l01．52万t。

2．3矿床开采方案选择

HJS石灰石矿床由I矿层和Il矿层组成，I矿层位于矿区南侧，距拟建水泥厂较远，被II矿层和白云岩隔开，境界内圈定矿石量20265．30万t，可供2×5000t／d生产线生产45年，该采场地势开阔，各分层矿石量大、服务年限长，其开采技术条件较好；II矿层位于矿区北侧，靠近拟建水泥厂，境界内圈定矿石量13601．24万t，可供2×5000t/d生产线生产30年，采场由四个较为独立的山头组成，其中东侧两个山头较小，上部几个台段矿岩量小，西侧及中部山头矿石量较集中，其开采技术条件一般。

根据矿山生产规模及矿体赋存条件，矿山开采有以下两个方案：

方案一：首先开采距水泥厂较近的II矿层，在II矿层开采到最低开采标高80m后再开采I矿层。北采场(II矿层)最高开采标高260m，拟建破碎站标高l40m，相对高差l20m。矿区由四个相对独立的山头组成，适宜采用公路开拓、汽车运输系统。

南采场(I矿层)最高开采标高275m，最低开采标高80m，开采高差195m，经综合技术经济比较，采用溜井——硐室破碎——平硐——胶带输送系统较为合理。溜井顶标高275 m，直径6m，总深172m。平硐长度710m(共2段)，新增胶带长度约l 090m。

矿山投产时，北采场初始工作面布置在II矿体中部和东部，为2个工作面，采用公路开拓、汽车运输。在工厂建设第2条5000t／d生产线时，再在矿体西侧山头布置l个工作面，通过验证，工作面布置可以满足矿山生产能力的

要求。

该方案的主要优点是矿山初期运距较短、年经营费用低：缺点是生产初期东采区分层矿量少、矿山工程下降速度较快，且在北采场开采后期，需进行南采场的开拓运输系统建设。

方案二：矿山采用分期建设，首期开采距厂区较近的北采场，在工厂建设第2条5000t／d生产线时，同步建设南采场。

矿山采用公路开拓、汽车运输方案。一期首采工作面仍布置在II矿段矿体中部和东部，为2个工作面，视第2条生产线的建设进度，适时修建至北采场西山头以及至南采场的运矿道路，完成南采场260m标高以上的采准工程。为了避免北采场降段过快，在北采场245m～260m标高预留部分矿石供搭配白云岩用。在开采南采场时，采用从北朝南推进，连通南北采场，实现南北采场同时开采。南北采场之间通道的初期顶宽约300m，开挖白云岩约245万t，以后南采场降段时，均采用从北采场自然沟处打通南北采场通道，作到南北采场基本同步降段，以完成整个矿床的开采。南北采场通道开挖的白云岩在开采过程中全部进行搭配利用，根据I、II矿段每个分层的矿石量、矿石分布情况，矿山能够作到多台段、多工作面同时开采来满足矿山生产需要。

该方案的优点是南、北采场的开拓运输系统简单，投资较少。缺点是南采场公路运距较长，南北采场通道开挖的大量白云岩(约1162．62万t)需要搭配利用。尤其在南采场开采初期，开挖的白云岩数量达245万t，按Mg0化学成分控制在3％计算，需搭配质量好的矿石约1070万t，即开挖的白云岩需在3

年以上的时间内才能搭配利用完。这就要求矿山必须作好生产组织和均化措施，控制好矿石质量以满足水泥生产线的生产需要。

以上两个方案的主要差别在于南采场的开拓运输系统选择。南采场开拓运输系统的经济比较见表2。

表2 南采场开拓系统技术经济比较