李家梁子建筑石料用灰岩矿露天开采境界确定与周边环境

夏永阁

摘 要 本文针对李家梁子建筑石料用灰岩矿矿体赋存、周边环境及该矿的采矿证规定条件下，从而确定该露天开采的最终开采境界。

关键词 露天开采 开拓 周边环境 安全 措施

中图分类号：TD21 文献标识码：A

由于李家梁子建筑石料用灰岩矿矿体位于平泉县城165胺轿唬本嘣？km，运距约15km，隶属于平泉县道虎沟乡管辖，北侧距小寺沟—平泉县级公路7km。区内有平泉—道虎沟乡级公路从矿区东侧通过。

矿体沿自然山脊北东-南西向布展，该石灰岩矿体形态呈层状，长约1000m，宽40-50 m，走向17埃？87啊？5埃湮鞑课а椅沤缜喟卓谙的嗌持室逞遥课а椅月萄摇？

距矿体东北边缘220m处有一110KV的高压线，矿体南端距离王家沟村200m。

1 矿体开采技术条件

（1）水文地质条件

普查区属燕山山地水文地质区（Ⅲ），兴隆-平泉中低山峡谷裂隙—岩溶水亚区（Ⅲ5）。最低海拔标高500m，最高海拔标高691.7m，相对高差191.7m。地形较陡，地貌形态属低山区，沟谷切割较深。

普查区范围内无常年性水体，大气降水是地下水的唯一补给来源。矿区的汇水面积为1.5km2，汇水区域内，大部分基岩裸露，植被较少，不利于降水入渗转为地下水。地下水饱和后，以泉和潜水形式向沟谷下游排泄，最后排出矿区。

就矿区而言，水文地质条件属简单型。

（2）工程地质条件

矿体裸露地表，植植被很少。矿石的物质成分沿走向及倾向均较稳定。组成矿体的岩石较坚固，为中等坚固性岩石，实测结果抗压强度93.9-259.4Mpa，平均抗压强度193.04Mpa，普氏硬度f为8--10左右。风化程度较低，矿体及围岩未发现构造破碎带，稳固性好。

据上述，该区工程地质条件属简单类型。

（3）环境地质条件

本区属燕山地震构造区，新生代构造活动微弱，为稳定隆起区域，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的地震峰值加速度、地震动反应谱特征周期。本区地震动峰值加速度为0.05G，反应谱特征周期为0.45S，按烈度Ⅵ级设防。

本区碳酸岩石，不含有害杂质，采矿产生的废渣有限，不会污染环境。

该区环境地质条件属简单类型。

2 开采范围

矿体沿北东-南西裸露山体走向分布，矿体东北边缘220m处有一110KV的高压线，矿体南端距离王家沟村200m。结合《爆破安全规程》及《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》的要求，设计期间，与高压线之间留设了不小于500m的安全距离，南西边缘与民房距离不小于300m。即开采地段长度500m，宽度40—50m，3线与0线之间呈山丘状地形，南北两侧均存在沟谷切割；0线至8线间北东低，南西高；山体坡度一般在10～40？

3 露天开采境界及剥采比

根据现场勘查，矿区内矿体为矿体出露地表，地表植被稀疏，基本没有覆盖层，主采矿体为石灰岩，主要用于破碎建筑用碎石，上盘剥岩少部分可用于道路修筑及采场作业平台扩展，亦可破碎后作为公路路基垫方利用；矿山为了充分利用资源，将上盘大部分剥岩做为制砂砖原料充分利用。

（1）经济合理剥采比的确定

由同类型矿山采出的岩石和矿石价格按照市价，按“原矿成本比较法”确定经济合理剥采比是合理可行的。

原矿成本比较法：指露天开采每吨矿石成本和所需剥岩成本不大于地下开采每吨矿石成本。

（2）经济合理剥采比的应用

除其计算原则为应用原则外，还有生产期间的生产剥采比不应大于经济合理剥采比，否则就地下开采。一般规律是境界内平均剥采比的1.2倍，即为正常年份的生产剥采比。据此限定境界内平均合理剥采比为4.9？.2=4.1t/t。

根据矿体产状及地表情况，利用断面法推断出其经济剥采比为0.39。

由于矿山将剥岩充分利用，少部分用于铺路和垫道外，其余全部用于制作砂砖原料，所以矿山开采中不再考虑采剥比问题。

（3）采场最小底宽确定

根据矿脉产状及赋存条件，以及采矿证规定开采最低标高，确定露天最低采高130m，采场最小底宽根据矿体的厚度及所选设备确定，由于矿体厚度远大于设备在铲装运输作业时的宽度，故以矿体宽度确定最小底宽为25m。

（4）采场最终边坡角的确定

根据采场边坡的岩性及岩体稳定性，参照相邻矿山采矿经验和规程、规范要求，推荐矿山将作业台阶坡面角度控制在65耙阅冢钪毡咂陆强刂圃？0耙阅冢诳筇迓懵叮久挥懈哺遣悖乇矸缁潭燃停Vけ咂掳踩乇矸缁亩ゲ刻ń灼旅娼嵌人跫踔？5耙韵隆？

分层台阶高度10m，并段台阶高度20m，留设安全平台，安全平台宽度不小于10m。

（5）开采深度的确定

根据华北地质勘查局五一四地质大队2010年10月提交的《河北省平泉县道虎沟乡李家梁子建筑石料用石灰岩矿普查地质报告》，该矿最低开采标高初定为550m水平；再利用图解法，按照境界剥采比不大于经济合理剥采比的原则进行校正：

NJ≤nJH的原则：

nJ==3.5，小于nJH=4.9；

由此可以确定最低可采标高定为550m是合理的。

（6）底部境界的确定

①将每个550m水平的横剖面调整至确定底宽

将各地质剖面图上确定的露天开采合理深度投影到平面图；连接各剖面图上开采深度点得到该矿脉纵剖面的理论开采深度；各剖面的理论深度相差不大时可设计为同一标高。

②圈定底部平面境界

按调整后采场开采深度，绘制各水平地质分层平面图；在对各横剖面境界进行修正；修正后投影至上述分层平面图上；分别连接上盘和下盘坡底各点得出底部的理论周界。

（7）绘制采场终了平面图

将设计底部周界绘在地形平面图上；将最终边组成要素从底部周界开始由内向外（标高由上向下）依次绘出各个台阶坡顶线、坡底线和平台宽度；在图上布置开拓运输公路；检查与修正上述露天开采境界，调整最终剥采比。

4 安全距离测算

5 边坡管理

矿体裸露地表，植植被很少。矿石的物质成分沿走向及倾向均较稳定。组成矿体的岩石较坚固，为中等坚固性岩石，实测结果抗压强度93.9-259.4Mpa，平均抗压强度193.04Mpa，普氏硬度f为8--10左右。风化程度较低，矿体及围岩未发现构造破碎带，稳固性好。采场最终边坡角≤50啊5泵扛龉ぷ魉酵频铰短熘樟司辰缡保缁？5傲羯璞咂拢Vげ沙“踩晒讨斜咂卤匦氩扇∠铝泄芾泶胧？

（1）制定可靠边坡管理制度，加强边坡监测和管理，及时排查和处理边坡隐患。经常检查并及时处理边帮及工作帮浮石，尽量采用挖掘机铲斗处理浮石，人工处理浮石的作业人员，必须佩带安全绳等保护设施。

（2）靠近边坡时，合理调整和控制钻孔参数及爆破装药量，降低对永久边坡振动，提高边坡稳定性。

（3）在局部潜在滑坡危险的地段，必须采取降低坡度，增加安全平台宽度，或砌筑护坡、锚锁加固等安全措施。

（4）定期清扫安全平台。采取人员与设备相结合的方式清理安全平台，防止滚石危及作业人员及设备安全，为保证清扫工作能顺利进行，利于清扫人员避灾，每个清扫平台必须至少设置2个出入口。

（5）露天矿边界必须设置可靠的围栏或醒目的警示标志，防止无关人员误入。露天矿边界上2m范围内，可能危及人员安全的树木及其他植物、不稳固材料和岩石等，应予清除。露天矿边界上覆盖的松散岩土层厚度超过2m时，其倾角应小于自然安息角。

（6）采场工作帮应每季度检查一次，高陡边帮应每月检查一次，不稳定区段在暴雨过后应及时检查，发现异常应立即处理。

（7）对运输和行人的非工作帮，必须定期进行安全稳定性检查（雨季应加强），发现坍塌或滑落征兆，杜绝运输和行人，及时采取安全措施，并报告矿有关主管部门。

（8）对边坡必须进行定期观测，包括坡体表面和内部位移观测、爆破震动观测等。技术管理部门必须及时整理边坡观测资料，用于指导采场安全生产。对存在不稳定因素的最终边坡应长期监测，发现问题及时处理。

6 结语

针对矿体东北边缘220m处有一110KV的高压线，矿体南端距离民房200m，本次设计根据电力设施相关保护规定，结合《爆破安全规程》及《小型露天采石场安全管理与监督检查规定》的要求，设计期间，与高压线之间留设了不小于500m的安全距离，南西边缘与民房距离不小于300m，从而确定了最终开采境界，保证了开采过程的安全。

参考文献

[1] 《采矿手册》编辑委员会.采矿手册，北京：冶金工业出版社，2005.

[2] 王运敏.现代采矿手册，北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 金属非金属矿山安全规程GB16423-2006.

[4] 冶金矿山采矿设计规范GB5830-2013.

[5] 《电力设施保护条例》.