地环保护及恢复治理培训班讲课09.12.doc

山东省矿山地质环境保护与恢复治理 方案编制培训班授课专题 矿产资源开发利用方案要点解读 一、金、铁、煤等（金属非金属）地下矿种的开采方式、开拓方案、采矿方法 1、开采方式及开拓 埋藏于地下的金、铁、煤等（金属非金属）诸多矿产资源、矿种必须经过采取一些相应的技术手段将其从地下开采出来才能被利用，定义“开采”这一技术手段的专业术语（或称技术术语）用“开采方式”来表述。 对于金、铁、煤等（金属非金属）诸多固体类型的矿产资源、矿种通常采用的开采方式只有二种一种是“露天开采”方式、另一种是“地下开采”方式。其中 （1）露天开采方式 选用 “露天开采”的必要条件必须是矿体埋藏浅，矿体厚度大，最好是出露于地表或者是上部覆盖层浅的矿体。露天开采方式中又分为山坡露天和凹陷露天二种。露天开采把矿体采出后，在地面以下要形成露天坑，露天坑的构成要素有分层台阶、台阶高度、台阶坡面角、安全平台宽度、清扫平台宽度、运输平台（公路）宽度、采场顶面积（长宽）、采场底面积（长宽）、采场深度、最终边坡角等。如图示（见插图） （2）地下开采方式 选用“地下开采”的条件是矿体埋藏深，不能用露天开采的矿体。地下开采相对于露天开采在技术上要复杂得多，工程施工难度也大，必须从地面向下建矿井或运输通道至矿体的埋藏底板深度，并且在矿体的埋藏垂直深度内划分成许多个开采中段，在矿体的走向长度及宽度范围内掘进许多巷道工程、根据不同的矿体形态、产状以及矿体和顶、底板围岩的稳固性以及埋藏深度等条件选用不同的开拓方式和采矿方法把矿体开采出来，由矿井或运输通道把矿石提升或运输到地表。 在地下开采方式中的矿井或运输通道通常有竖井（称竖井开拓）、斜井（ 称斜井开拓）、平硐（称平硐开拓）斜坡道（称斜坡道开拓）等。如图示（见插图） 2、采矿方法及其分类 采矿方法是研究如何把所针对的矿种矿石开采出来的一种技术工艺，由于矿石采出以后，用露天开采的会在地表形成一个深坑，用地下开采的则在地下深处形成采空区，从而改变了地下岩体的原始状态引发地压活动和地质灾害。为了控制和防止开采造成的地压活动，采矿工艺把矿体划分成阶段、矿块（也称矿房）、矿柱的办法，开采的是矿房内的矿石，把矿柱留下来不采，由留下的矿柱（分为间柱、顶柱、底柱）作为矿房内的矿石采出后形成的采空区的支撑，使其安全的、最大限度的把矿石采出来。采矿工艺研究提出了地压管理的方法，对采矿方法进行了分类。 采矿方法分为三大类① 空场法类、② 崩落发类、③ 充填法类。其中 空场法类有浅孔留矿法、中深孔留矿法、浅孔房柱法，中深孔房柱法、全面法、分段矿房法、阶段矿房法等； 崩落发类有有底柱分段崩落法、无底柱分段崩落法、壁式崩落法、分层崩落法、阶段强制崩落法、阶段自然崩落法等； 充填法类有二种情况 一种是随开采随充填的充填法有上向分层充填法、下向分层充填法、上向进路充填法、点柱分层充填法等； 另一种是开采后嗣后一次充填的有留矿采矿嗣后充填法、房柱采矿嗣后充填法、分段矿房嗣后充填法、阶段矿房嗣后充填法等。 在上述三大类采矿方法中，目前在山东省内的绝大部分金属矿山中常用的采矿方法主要有 空场法类主要有留矿采矿法、房柱采矿法、全面采矿法、分段矿房法、阶段矿方法等；目前采用这些采矿方法的矿山基本上都对采空区进行嗣后一次用废石和全尾砂充填或者胶结充填。 充填法类主要有上向水平分层充填法、下向水平分层充填法、上向进路充填法、点柱分层充填法等；充填法类的采矿方法是划分为分层或者是一条一条的进路，采一层（或采一条）后随即充一层（条），即随采随充。 充填材料 充填材料多数是采用分级尾砂、全尾砂、井下掘进废石等；采用胶结充填法的矿山多采用尾砂、废石加一定比例的水泥或专用于采空区充填的胶固粉。 3、各矿种及各条件下开采阶段、矿块、矿房的划分和矿柱的设置 在一个矿山的开拓系统中，要根据矿体埋藏深度来确定开采深度，同时还要根据矿体在平面上的分布长度来确定开采的范围长度。在开采深度范围内（也就是在垂直深度范围内）需要划分成许多个阶段；在平面长度范围内需要划分成许多个矿块，一个矿块内又划分成矿矿房和矿柱。 （1）开采阶段划分 开采阶段划分是在开采的矿体垂直深度内分为许多个阶段，阶段划分的高度取决于矿体的产状（即矿体倾角的大小）以及选用的采矿方法、出矿设备等，从总体上讲，矿体倾角陡的划分的阶段高度要大，一般是矿体倾角在45以上的段高多划为40～60m，有的在60m以上；矿体倾角缓的划分的阶段高度要小，矿体倾角在45以下的段高一般在40m以下；看一个矿山开采划分的阶段数的多少，主要看这个矿山的矿体的延深情况，矿体埋藏延深大的，划分的阶段数就多，反之，矿体延深越小，需要划分的阶段数就少。 （2）矿块、矿房及矿柱划分 当一个矿山确定了开采深度并划分了阶段后，随即就要在一个阶段沿矿体的平面走向长度把矿体划分成许多个矿块，如果是属于薄至中厚的矿体，矿块沿走向划分；如果是属于厚至极厚的矿体，矿块就要垂直于走向划分。选用不同的采矿方法对应于划分的矿块要素结构是不一样的，有些采矿方法是一个矿块只划分一个矿房、一条矿柱；有些采矿方法是一个矿块内划要分为几个矿房和几条（个）矿柱。 一般情况下，一个矿块的空间体积为矿块长宽高，其中矿块长度即为划分的长度，矿块沿走向划分时其长度一般为50m左右，对于薄矿体、而且矿岩稳固的划分矿块长度可大于50m；矿块宽度为矿体的水平厚度，矿块高度为上、下阶段之间的垂直高度。 划分矿块或矿房的长度时，应根据矿体的水平厚度和矿、岩的稳固性合理确定，取决于安全要求、能够控制地压（也就是顶板压力）允许的矿块（矿房）开采顶板暴露的面积。采矿设计规范界定 ① 极不稳固矿床 顶板不允许暴露； ② 不稳固的矿床 顶板允许暴露面积在10m2以内，长时间暴露应进行支护； ③ 中等稳固的矿床 顶板允许暴露面积在200m2以内； ④稳固的矿床 顶板允许暴露面积在500m2以内； ⑤很稳固的矿床 顶板允许暴露面积在500～1000m2； ⑥极稳固的矿床 顶板允许暴露面积在1000m2以上。 （3）矿柱的设置 矿块开采需要划分留设的矿柱分为顶柱、底柱和间柱，由顶、底及间柱6个面围成的空间为矿房，矿石是开采矿房的部分，一般情况下，留设的矿柱不予开采作为矿房采空区的地压支撑，防止顶板陷落。矿柱留设的部位应该是岩体稳固及矿石品位低的地段。设置的矿柱形式分为连续矿柱和点式矿柱（点式矿柱也称点柱），矿块之间及矿块顶、底部设置的都是连续矿柱。由于房柱法和全面法都是用于开采缓倾斜（倾角在30以下）的矿体，暴露的顶板面积大，因此需要在矿房内设置规则或不规则的点柱。点柱的形状有圆形和矩形，规格断面一般应≥33m,厚度较大的矿体点柱的规格断面应＞44m；矿块之间的连续间柱断面宽度一般不应小于6m,高度为矿体的垂直厚度，矿块房上、下顶、底柱厚度一般应≥3m。 4、矿山开采中的几个主要基本概念及当前采用的开采方式、方法 （1）几个主要基本概念 说到矿山的几个基本概念，也可以说是几个基本定律，任何一种矿种或者说一个矿山，只要进行开发建设，就首先会考虑选用什么开采方式，也就是要看这个矿山的矿体埋藏情况是应该选用露天开采还是地下开采，这是一个基本概念；还有以下几个基本概念是应了解在矿山中有哪些开拓方案、哪些采矿方法和地压管理的技术措施等。矿山开拓应该知道一种是露天开采方式的开拓、另一种是地下开采方式的开拓，其中露天开采主要分为公路开拓、铁路开拓、斜坡道窄轨提升开拓等；地下开采主要分为竖井开拓、斜井开拓、平硐开拓、斜坡道开拓等，另外如果有竖井、斜井、平硐、斜坡道组合的又称作联合开拓。矿山采矿方法要知道的一个基本概念是对于不同的矿体条件应该选择不同的采矿方法，采矿方法实际上是在如何把矿石开采出来的同时怎样进行地压管理的方法。 无论是选用哪一种开采方式、哪一种开拓方案、哪一类哪一种采矿方法，都必须依据地质部门经过地质勘探后编制提交的地质勘探报告揭示的矿体埋藏条件以及其它开采技术条件并进行方案比较后合理确定的。 （2）山东省一些矿山当前采用的开采方式、方法 山东省矿产资源丰富，金属及有色金属矿种主要有铁、黄金、银、钛、铅、锌、铜、钼、稀土等；非金属矿种主要有煤、粘土、石膏、石灰石、花岗石、大理石，萤石、石墨、石英砂等。 目前，省内已经生产和在建以及准备拟建的矿种相对比较多的矿山主要有铁矿、煤矿、黄金矿、石灰石矿、石膏矿，粘土矿等，其它矿种的矿山数量较少。上述各类矿山中，铁矿、煤矿、黄金矿、石膏矿、以及粘土矿、铅、锌、铜、钼、稀土、萤石矿等目前大多数采用的是地下开采方式，有少部分铁矿、黄金矿在用露天开采，前几年有些用露天开采的铁矿山现在已转入地下开采或者正在准备转地下开采；目前省内所有石灰石、花岗石、大理石，石墨、石英砂等都是在采用露天开采。 目前在各类矿山采用的采矿方法中，露天开采的采矿方法相对于地下开采的采矿方法比较单一、简单，基本上是用潜孔钻机穿孔、中深孔爆破，挖掘机或电铲装载，汽车运输的机械化开采方法；地下开采的矿山现用的采矿方法比较多，在铁矿、金矿等金属、有色金属矿山用的比较多的是浅孔留矿法、浅孔房柱法、分段矿房法等空场类的采矿方法，开采后的采空区基本上都采取用废石及全尾砂进行嗣后一次充填，另外用得比较多的还有上向水平分层充填法，充填料用的是分级尾砂或者全尾砂，有的加水泥或者胶固粉胶结充填；个别矿山因为矿石和岩石都不稳固，则采用下向水平分层胶结充填法。采用充填的这些矿山基本上做到了及时消除采空区，对防止发生地质灾害起到了很有效的作用。目前在煤矿、石膏矿、粘土矿这类矿山，开采后的采空区基本上还都不采取充填，其主要原因是缺少充填料来源，还因为是这些矿山的矿层倾角缓，开采面积大，充填难度大；石膏矿和粘土矿还有一个重要的原因是目前的产品销售价格低，采用充填的生产成本高，在经济上不允许。因此，目前煤矿、石膏矿、粘土矿这类矿山开采后，在开采范围内的地表都发生了不同程度的沉降。 5、各矿种资源开发利用方案在地质环境保护与恢复治理方案中如何解读、利用 （1）矿产资源开发利用方案编写内容要求 首先让我们解读一下国土资源部国土资发〔1999〕198号文件关于“矿产资源开发利用方案编写内容要求”（同时说明山东省国土资源厅在国土资源部颁发的“矿产资源开发利用方案编写内容要求”的基础上，结合我们省对矿产资源开发利用管理的具体情况和要求进行了适当的补充和调整），目前山东省依据的“矿产资源开发利用方案编写内容要求”在文字内容上共分十一个部分章节，另外有附图、附件二个部分，具体是 一、概述 （一）项目名称、隶属关系及矿山位置。 1、项目名称、隶属关系。 2、项目位置、交通、地理概况； 3、项目建设外部条件、开发现状、特点及存在的主要问题。 4、建设（承办）单位概况及企业性质。 （二）编制依据 1、简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。 2、列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称等。 二、矿产品需求现状与预测 （一）该矿产在国内外需求情况和市场供应情况。 （二）产品价格分析、预测。 三、矿产资源概况 （一）矿区总体概况 1、矿区总体规划情况。 2、矿区矿产资源概况。 3、该设计与矿区总体开发的关系。 （二）该设计项目的资源概况 1、矿床地质及构造特征。 2、矿床开采技术条件。 3、矿山资源储量情况。 4、对地质勘探报告的评述。 四、主要建设方案的确定 （一）开采方案 1、开采范围、可利用资源储量和采出资源储量的确定； 2、建设规模、产品方案； 3、矿床开采方式； 4、开拓、运输方案及厂址选择； 5、矿山机械 （1）提升方案及设施配置； （2）排水方案及设施配置； （3）通风方案及设施配置； （4）压气设施。 （二）防治水方案。 五、矿床开采 （一）露天开采 1、露天开采境界圈定； 2、确定露天开拓方式、采场构成要素及其技术参数； 3、圈定露天开采境界安全爆破范围； 4、确定矿山工作制度、验证生产能力； 5、采剥工作； 6、主要设备选型； 7、计算废石总量，提出废石综合利用（处理）方案及废石场选址。 （二）地下开采 1、确定矿区开采总顺序，选择首采地段； 2、验证可能达到的生产能力和论证推荐的生产能力可靠性； 3、利用远景储量扩大生产能力或延长矿山生产年限的可能性； 4.开采移动范围的确定； 5.采矿方法及其选择 ； （1）简述开采技术条件和水文地质条件对采矿方法选择的影响； （2）采矿方法的选择和比较，论证推荐采矿方法与开采技术条件的适应性和对资源充分利用的合理性； 6、确定矿块的结构及参数、叙述采矿工艺及采矿设备、计算矿块（矿房或采场）的矿石回采率和矿山综合回采率；合理选择开采贫化率指标参数。 7、采空区处理 根据矿山工程地质条件、采矿方法以及生产安全要求等，提出采空区处理措施。采取充填的矿山，应简述充填工艺及充填设施。 （三）井下爆破器材设施设置及管理； （四）确定基建工程量及基建时间。 六、选矿及尾矿设施 （一）选矿方案 2、根据选矿试验研究结果及评价资料提出推荐的选矿方案； 3．确定选矿回收率、产出精矿品位，计算年产精矿量及其它有关技术经济指标； 3、对难选矿种，根据已掌握的技术确定是否需要建中间试验厂，并提出拟建规模、工艺流程和主要设备选择。 （二）尾矿设施 1、初步确定年产尾矿量及矿山生产期间的总尾矿量， 2、尾矿库址选择及尾矿输送方案； 3、尾矿综合利用设想； 4、尾矿水的处理利用及排放量。 七、供配电 根据矿山用电设施、设备以及供电负荷等级确定供电电源、电压、供电负荷以及供电系统。井下开采必须采用双电源供电；简述供电安全措施。 八、环境保护 （一）矿山地质环境报告 1、对采矿引起的地质灾害，如崩塌、滑坡、泥石流、尾矿垮坝等应做出评价，并提出切实可行的监测预防措施； 2、对采矿引起的区域地质条件做出影响评价； 3、露天开采应做边坡稳定性评价；地下开采应作出采空塌陷范围预测； 4、矿山闭坑时对造成的地质灾害提出处理措施。 （二）矿山环境影响报告书、水土保持和土地复垦方案应按国家有关规定编写相应的内容 九、矿山安全设施及措施要求 （一）根据矿山建设条件及生产特点，分析存在的主要危险、有害因素 （二）确定应配套的安全设施以及应采取的对策措施 （三）提出安全管理要求 （四）评价安全可靠性及安全预期效果 十、投资估算及技术经济评价 （一）根据基建工程量、设施、设备、占地等估算项目建设投资，简述投资构成，附投资构成估算表。 （二）根据产品产量、产品价格计算销售收入，根据矿山实际情况和类比经验选取生产成本；根据国家财务和税收政策以及有关规定、估算利税额、所得税、税后利润以及贷款偿还期、投资回收年限等技术经济指标 。 十一、开发方案简要结论 （一）简述资源储量利用情况，主要说明地质报告提交并经评审备案的资源储量、平均地质品位、设计可利用资源储量和可采出的资源储量、采出原矿量、采出原矿品位。简述矿山综合回采率、贫化率、设计生产规模及矿山服务年限等。 （二）产品方案及产品产量。 （三）开采方式、开拓、运输及厂址方案。 （四）采、选工艺及其他技术方案 （五）综合回收、综合利用方案（主要简述废石、尾矿、井下水、尾矿水以及伴生多矿种的综合利用情况）。 （六）主要综合技术经济指标 附主要综合技术经济指标表 （七）对工程项目扼要综合评价 （八）存在的主要问题及建议 十二、附图 1、开拓系统纵投影图（缓倾斜矿体附开拓水平投影图） 2、带有矿区范围、崩落范围（露天矿应有安全爆破范围）的地质地形图 3、矿区总平面图 4、主要勘探线剖面图 5、露天开采终了境界平面图 6、采矿方法标准图（煤炭矿山附工作面布置图） 十三、附件 1、 建设单位的“设计委托书” 2、 有相应资质地质勘查单位提交的地质报告名称 3、 国土资源部门颁发的资源储量评审备案证明及评审意见书 4、 国土资源部门颁发的 “矿区范围划定批复”文件 5、 其它有关的附件 （2）矿产资源开发利用方案在地质环境保护与恢复治理方案中如何解读、利用 矿产资源开发利用方案由具有相应设计资质的单位按照“矿产资源开发利用方案编写内容要求”编制并经政府主管部门组织审查通过后，与地质环境保护与恢复治理方案、环境影响评价报告的编制、审查、批准等行政管理程序一样，共同作为政府主管部门颁发采矿许可证的依据。另外，矿产资源开发利用方案又是政府主管部门以后对相关矿山进行资源利用情况检查的依据。地质环境保护与恢复治理方案编制的基础依据之一。矿产资源开发利用方案提供了一整套围绕合理利用矿产资源的建设方案，其中包括保护地质环境，在防止产生地质灾害和便于以后进行综合恢复治理方面采取了较为全面的、必要的和有效地技术措施。 地质环境保护与恢复治理方案的编制内容及规范要求中，要把矿产资源开发利用方案中制定的总体建设方案作为“矿山开发方案简述”予以引用外，应重点解读、引用的相关内容是矿产资源开发利用方案中第一章节的项目位置、交通、地理概况，其中包括经主管部门批准的矿区划定范围坐标、地形、地貌、气象条件等；第三章节中的矿床地质及构造特征、矿山资源储量情况、矿床开采技术条件（其中包括矿山工程地质、水文地质、环境地质等内容）等；第四章节中的主要建设方案，包括矿山开采范围、设计利用资源储量、生产规模、服务年限、矿床开采方式、开拓方案等；第五章节主的矿床开采，包括露天开采或者地下开采，当矿产资源开发利用方案选用露天开采时，应摘录引用露天开采境界圈定、露天开拓方式、采场构成要素及其技术参数，如采场面积、垂直深度、分层台阶高度，分层台阶坡面角、安全平台、清扫平台宽度，采场最终边坡角等、剥离废石量以及提出废石综合利用（处理）方案及废石场选址等；当矿产资源开发利用方案选用地下开采时，应摘录引用开采移动范围的确定、采矿方法及其选择 、确定的矿块、矿房、矿柱结构及参数、采空区的顶板管理、支护、井巷支护等处理措施。第六章节中的尾矿设施、综合利用措施、尾矿水的处理利用及排放等。第八章节主的矿山地质环境报告包括对采矿引起的地质灾害，如崩塌、滑坡、泥石流、尾矿垮坝等作出的安全评价及提出的监测预防措施、对采矿引起的区域地质条件作出的影响评价、露天开采作出的边坡稳定性评价、地下开作出的采空塌陷范围预测与监测措施、矿山闭坑时对造成的地质灾害提出的处理措施等。 6、如何计算地下采空区的面积、体积、及采空区的统计、调查 （1）地下采空区的面积、体积的计算 地下采空区顶板暴露面积的计算 1）根据设计划分或实际开采布置的矿房（不包括矿柱）净尺寸计算一个矿房采空区顶板暴露面积SLB 2）根据设计划分或实际开采布置的矿房（不包括矿柱）净尺寸计算一个矿房采空区体积VLBH 1）、2） 式中 矿房净长度L矿块长度-矿房间柱厚度 矿房净高度H阶段高度-顶柱厚度-底柱厚度 矿房净宽度B矿体水平厚度1.1～1.2（（可在开采贫化率10～20之间选取） 3）根据设计划分或实际开采布置的矿房（不包括矿柱）数，计算所有矿房采空区顶板暴露总面积S总各S相加 4）根据设计划分或实际开采布置的矿房（不包括矿柱）数，计算所有矿房采空区总体积V总各V相加 采空区体积的另一种计算方法 根据实际采出的矿石量矿石体重采空区体积 5）采空区的统计、调查 二种情况 采用充填的矿山 采出的矿石总体积-已充填总体积现有采空区总体积； 未采用充填的矿山 未采用充填的矿山采空区总体积采出的矿石总体积 7、各类矿山采空区充填体的作用及充填现状 （例举说明充填体的作用，并说明目前大部分金属矿山采空区已进行不同程度的充填） 8、各类矿山地下采空区充填及井巷充填治理方法 目前各类金属矿山地下采空区按不同条件有废石干式充填、废石及尾砂充填、废石及尾砂胶结充填、随采随充填、嗣后一次充填等； 井巷一般可不需要充填，采用充填的矿山可随采空区充填时酌情对井巷一并予以充填，井巷本身引起不良地质灾害的可能性很小。 19