石灰石礦山開(kāi)采設(shè)計(jì)中，包含在礦山初步設(shè)計(jì)過(guò)程中的地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的部分，這部分圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作量大，技術(shù)含量高，是整個(gè)采礦設(shè)計(jì)的核心圖紙。這部分圖紙的用途也很特殊，它不是來(lái)描述礦山開(kāi)拓系統(tǒng)方案的方案圖，也不是來(lái)指導(dǎo)礦山施工的施工圖，而是用來(lái)指導(dǎo)礦山在它的整個(gè)開(kāi)采服務(wù)年限內(nèi)如何開(kāi)采的采礦指導(dǎo)圖，方案設(shè)計(jì)圖紙及施工圖紙則均是為實(shí)現(xiàn)這個(gè)采礦目的而配套的階段性設(shè)計(jì)圖紙。地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括制定整個(gè)礦山的自上而下的詳細(xì)開(kāi)采流程、礦山順層位的開(kāi)采順序、礦山分臺(tái)段的礦石及剝離夾層物的數(shù)量計(jì)算、礦巖的搭配方案、地形地質(zhì)圖、開(kāi)拓系統(tǒng)圖、地質(zhì)勘探線剖面圖、水平分層平面圖、采掘終了平面圖、各水平年末采剝界線圖、綜合年末開(kāi)采界線圖、采剝進(jìn)度計(jì)劃表等，部分礦山還可加入水平分層品位圖。

　　施工圖是方案設(shè)計(jì)圖的深化，而地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)圖則是檢驗(yàn)礦山的開(kāi)采設(shè)計(jì)方案是否合理的最好依據(jù)，礦山設(shè)計(jì)水平的高低，除了與礦山開(kāi)拓系統(tǒng)布置的是否合理、礦山施工圖設(shè)計(jì)的是否達(dá)到了優(yōu)化最佳、礦山的各工程布置是否在合理范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)等因素有關(guān)之外，最重要的一點(diǎn)則是該設(shè)計(jì)圖是否能讓該礦山在長(zhǎng)達(dá)幾十年的漫長(zhǎng)開(kāi)采過(guò)程中一直處于開(kāi)采方便、臺(tái)段交換合理、各品級(jí)礦石搭配充分、年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用最低等有關(guān)，好與不好的設(shè)計(jì)，能顯著地影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益，從而直接影響到整個(gè)水泥廠的投資收益。

　　近些年隨著我國(guó)水泥工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)石灰石的需求量日益增加，好的石灰石礦山現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越難以找到，在我院近幾年設(shè)計(jì)的幾十座大中型礦山之中，不乏一部分是前些年被“槍斃”掉的礦山，現(xiàn)在又被拿來(lái)將要進(jìn)行開(kāi)采，這樣的礦山設(shè)計(jì)難度可想而知。給這樣的礦山找到一套開(kāi)采方案并不難，難的是找到一套最適合的方案。對(duì)于復(fù)雜類型的礦山，在礦山的初步設(shè)計(jì)過(guò)程中，進(jìn)行地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)非常重要，即使對(duì)于一些只進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的礦山，地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)的一部分工作仍必須完成，以用來(lái)校驗(yàn)礦山方案設(shè)計(jì)的合理性（盡管這部分地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)的圖紙?jiān)诜桨冈O(shè)計(jì)階段并不要求一定出成品），否則礦山的方案設(shè)計(jì)則顯得依據(jù)不足，甚至有可能在以后補(bǔ)充完成地質(zhì)設(shè)計(jì)之后，出現(xiàn)將方案設(shè)計(jì)完全推翻的情況。這種情況在我們幾十年的礦山設(shè)計(jì)過(guò)程中并不少見(jiàn)，這種情況的發(fā)生，經(jīng)常是因?yàn)槭艿秸麄€(gè)水泥廠項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)時(shí)間的限制，而礦山又是比較復(fù)雜的礦山，無(wú)法完成相應(yīng)的地質(zhì)設(shè)計(jì)，為了趕上項(xiàng)目進(jìn)度，不得不倉(cāng)促出一套方案設(shè)計(jì)圖紙，在施工圖開(kāi)始后，再進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充完善，才發(fā)現(xiàn)原先設(shè)計(jì)的礦山方案存在比較重大的問(wèn)題，不得不重新調(diào)整整個(gè)開(kāi)采方案。發(fā)現(xiàn)開(kāi)采方案的瑕疵，是一個(gè)很專業(yè)的問(wèn)題，需要有比較豐富的專業(yè)知識(shí)和充分的時(shí)間，很多評(píng)委在方案評(píng)審會(huì)上是很難在短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的。我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)一方面在盡量適應(yīng)甲方對(duì)于項(xiàng)目進(jìn)度的苛刻要求，另一方面也是在人力安排上進(jìn)行了很多新的嘗試，一直在盡量避免類似問(wèn)題的發(fā)生，以免造成設(shè)計(jì)的大返工。

　　在十多年的礦山設(shè)計(jì)生涯中，本人完成了很多大中型礦山的地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)，這些礦山之中，勘探類型從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，規(guī)模也是從為1000t/d水泥廠配套的中型石灰石礦山，到為10000t/d規(guī)模配套的超大型的礦山，結(jié)合我們現(xiàn)在手頭正在進(jìn)行的一些礦山的此類設(shè)計(jì)，針對(duì)我本人感受最深的幾個(gè)方面，來(lái)談?wù)勎易约憾嗄陙?lái)的一些體會(huì)。

　　一  對(duì)地質(zhì)資料要進(jìn)行詳盡的分析與研究

　　地質(zhì)報(bào)告的目的是要通過(guò)文字與圖紙多方位多角度地來(lái)闡述礦床在地下空間上的賦存形態(tài)、礦石質(zhì)量等信息。一般來(lái)說(shuō)，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)對(duì)地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行分析。

　　1、 礦區(qū)所處的區(qū)域地質(zhì)情況、礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等。這些因素對(duì)礦體的賦存形態(tài)一般影響較大，從而影響到礦石的質(zhì)量分布。這些因素對(duì)于確定開(kāi)采境界線也非常重要，另外對(duì)于將要采用豎井平硐方式的礦山來(lái)說(shuō)，這些還是預(yù)選豎井平硐位置的重要考慮因素之一。

　　2、 礦體的具體賦存形態(tài)、礦石結(jié)構(gòu)及類型、礦巖分布情況、頂?shù)装寮皣鷰r等。這些內(nèi)容具體描述了礦巖的空間分布情況、礦石的質(zhì)量情況及變化規(guī)律、夾層的分布及對(duì)質(zhì)量的影響、頂?shù)装寮八闹車鷰r的情況等，這些資料為設(shè)計(jì)圈礦提供了最直接的依據(jù)。

　　3、 礦床的其它重要信息，如高級(jí)儲(chǔ)量的位置、覆蓋土的分布情況、巖溶發(fā)育情況、礦層對(duì)應(yīng)及礦石品級(jí)的對(duì)應(yīng)問(wèn)題、夾層情況及侵入巖脈的情況等等。首采區(qū)一般選在高級(jí)儲(chǔ)量分布的位置，并由此展開(kāi)礦山開(kāi)拓系統(tǒng)的選擇與布置。關(guān)于覆蓋土的問(wèn)題，除需根據(jù)土層的化學(xué)、物理性質(zhì)研究它對(duì)生產(chǎn)配料的影響之外，還要注意它對(duì)剝離和開(kāi)采的影響。巖溶是礦床的特殊問(wèn)題，對(duì)于礦床深部的巖溶問(wèn)題應(yīng)充分地研究，揭露其規(guī)律，弄清楚充填情況，統(tǒng)計(jì)巖溶系數(shù)，以判斷巖溶對(duì)開(kāi)采的影響程度。至于礦層品級(jí)對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，過(guò)去往往因?yàn)樵谶@個(gè)問(wèn)題上研究得不夠，導(dǎo)致礦山的生產(chǎn)十分被動(dòng)，品級(jí)的對(duì)應(yīng)，首先應(yīng)該是巖層自然類型的對(duì)應(yīng)，這是品級(jí)對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)。查明自然巖層的界線，而后在其基礎(chǔ)上進(jìn)行品級(jí)的對(duì)應(yīng)，決不能跨越巖層的自然界線而人為地對(duì)應(yīng)，這是地質(zhì)報(bào)告中經(jīng)常容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤，也會(huì)直接對(duì)今后的礦山生產(chǎn)產(chǎn)生一個(gè)誤導(dǎo)的作用。在對(duì)礦石品級(jí)的組合計(jì)算過(guò)程中，地質(zhì)報(bào)告中經(jīng)常出現(xiàn)為了人為增加礦石一級(jí)品的數(shù)量，而將單樣“上下竄動(dòng)”或“穿靴戴帽”進(jìn)行組合計(jì)算的現(xiàn)象，這種做法顯然不妥。關(guān)于礦山的夾層問(wèn)題，石灰石礦床中，最經(jīng)常出現(xiàn)的夾層是高鎂夾層，鎂是水泥原料中的有害成份，是評(píng)價(jià)水泥礦床的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，因此，弄清楚高鎂夾層的空間賦存規(guī)律是極為重要的，事實(shí)證明，不詳細(xì)研究高鎂部分的賦存規(guī)律，往往會(huì)影響到礦山的正常生產(chǎn)。另外對(duì)于高硅及燧石結(jié)核情況，礦石中硅若以硬質(zhì)結(jié)核或晶質(zhì)形態(tài)存在的話，會(huì)使石灰石的破碎工序變得困難，降低破碎效率。

　　4、 礦石的物理力學(xué)性質(zhì)、頂?shù)装寮皣鷰r的特性等，礦床水文地質(zhì)情況，均會(huì)對(duì)開(kāi)采產(chǎn)生一定的影響。

　　二  礦山開(kāi)采境界線的確定

　　我們建材行業(yè)的石灰石礦山因?yàn)槭艿浇?jīng)濟(jì)性的限制，只能采用開(kāi)采成本較低的露天開(kāi)采方式。地質(zhì)報(bào)告中已給出了儲(chǔ)量計(jì)算范圍，并且已經(jīng)國(guó)家儲(chǔ)委進(jìn)行審查備案。礦山地質(zhì)及采礦設(shè)計(jì)的目的就是要將地質(zhì)報(bào)告中給出的地質(zhì)儲(chǔ)量，結(jié)合恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)采技術(shù)條件開(kāi)采出來(lái)，這些設(shè)計(jì)成果將會(huì)在甲方申領(lǐng)的采礦許可證的配套文件中詳細(xì)地說(shuō)明，以供國(guó)家部門進(jìn)行逐年核查。

　　地質(zhì)設(shè)計(jì)的第一步，就是要確定具體的開(kāi)采境界線，一般來(lái)說(shuō)應(yīng)遵循以下原則：

　　1、 開(kāi)采境界內(nèi)的工業(yè)儲(chǔ)量不得少于規(guī)定的礦山生產(chǎn)服務(wù)年限；

　　2、 礦山開(kāi)采境界線內(nèi)的平均剝采比，一般不宜大于0.5：1（t/t）；

　　3、 地質(zhì)報(bào)告中已探明的工業(yè)儲(chǔ)量，必須得到充分的利用，在圈定開(kāi)采境界時(shí)，如果未劃入境界線內(nèi)的部分，只要現(xiàn)有的開(kāi)拓系統(tǒng)沒(méi)有大的改動(dòng)，基建投資和工程量沒(méi)有大幅增加，就應(yīng)盡量圈入，以保證國(guó)家資源的充分合理的利用；

　　4、 開(kāi)采范圍與國(guó)家鐵路、公路、工廠、居民區(qū)及其它重要的建構(gòu)筑物之間應(yīng)保持一個(gè)合理的安全防護(hù)距離，符合《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）的相關(guān)要求；

　　5、 采場(chǎng)的四周最終邊坡必須保持穩(wěn)定，否則就必須對(duì)邊坡坡度進(jìn)行調(diào)整，應(yīng)根據(jù)礦巖的穩(wěn)定性來(lái)確定采礦場(chǎng)的邊坡角，同時(shí)還要避開(kāi)嚴(yán)重影響邊坡穩(wěn)定性的不穩(wěn)定巖層和構(gòu)造帶。

　　我們現(xiàn)在的設(shè)計(jì)方法一般是先從地質(zhì)勘探線剖面圖入手，地質(zhì)地形平面圖與地質(zhì)剖面圖相結(jié)合的辦法，在初步確定開(kāi)采境界之后，再進(jìn)行邊坡角的核算，邊坡公路工程的布置，總體剝采比的核算，反復(fù)幾次，最終才能將最終開(kāi)采范圍確定，這項(xiàng)工作需要有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累才能做好。

　　三  確定采場(chǎng)最終邊坡角時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　避免出現(xiàn)采礦場(chǎng)的山體滑坡絕對(duì)是我們采礦工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的首要問(wèn)題。近年來(lái)隨著礦山安全事故的頻頻發(fā)生，安全問(wèn)題已提高到一個(gè)受國(guó)家關(guān)注的極高的層面上來(lái)，礦山行業(yè)的安全問(wèn)題尤其備受矚目。以前我們礦山初步設(shè)計(jì)中的安全章節(jié)，現(xiàn)在已被國(guó)家明文規(guī)定，必須進(jìn)行專門的全面安全論述與論證，并且以《安全專篇》的形式出現(xiàn)。從礦山的安全生產(chǎn)預(yù)評(píng)價(jià)開(kāi)始，到礦山安全篇的正式編寫與評(píng)審，再到礦山投產(chǎn)前的核查與驗(yàn)收，直至生產(chǎn)中的常規(guī)性經(jīng)常性的檢查，任何一個(gè)環(huán)節(jié)如出現(xiàn)任何的問(wèn)題或疑問(wèn)，都有可能導(dǎo)致礦山設(shè)計(jì)工作的返工或正常生產(chǎn)的停頓。礦山安全問(wèn)題之中，采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)比較重要的方面，它包括生產(chǎn)中的臨時(shí)開(kāi)采邊坡與永久性的最終邊坡的穩(wěn)定。影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素一般包括以下幾個(gè)方面：

　　1、 巖石物理力學(xué)性質(zhì)，主要是指巖石的硬度、致密程度、耐風(fēng)化能力、凝聚力和內(nèi)摩擦角等；

　　2、 地質(zhì)構(gòu)造，主要是斷層、破碎帶、節(jié)理裂隙和層理面等受力薄弱面等等；如單條斷層與邊坡走向之夾角<25°，并且傾向相同時(shí)，可能引起邊坡整體順大斷層面滑落；如幾條斷層相交把巖層切割成三角體或梯形體時(shí)，可能會(huì)造成邊坡局部失穩(wěn)并呈三角體滑落；如當(dāng)節(jié)理裂隙比較發(fā)育時(shí)，要防止端部邊坡產(chǎn)生類似幾條斷層相交所產(chǎn)生的影響；如當(dāng)采場(chǎng)坡面與同側(cè)巖層順向，且坡面角大于巖層傾角時(shí)，可能產(chǎn)生下盤臺(tái)段坡面巖石順層理面滑落等等。

　　3、 水文地質(zhì)條件，應(yīng)考慮地下水活動(dòng)對(duì)巖體穩(wěn)定性的影響，另外水壓力等也必須適當(dāng)考慮。一般地，在我們所設(shè)計(jì)的礦山中，此類問(wèn)題相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很突出；

　　4、 開(kāi)采技術(shù)條件、開(kāi)采深度以及邊坡存在的時(shí)間長(zhǎng)短等等。

　　最終邊坡角包括最終臺(tái)段坡面角與最終邊幫角，最終臺(tái)段坡面角針對(duì)我們目前的石灰石礦山來(lái)說(shuō)，大多數(shù)選取70°，實(shí)際證明是沒(méi)有問(wèn)題的。但針對(duì)每個(gè)礦山的設(shè)計(jì)，都要根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析，要結(jié)合巖石特征、巖石硬度系數(shù)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度等因素來(lái)綜合選取。當(dāng)巖層傾角大于30°，并且?guī)r層層面非常發(fā)育時(shí)，如果所取的臺(tái)段坡面角大于巖層傾角，則巖石容易滑落，這時(shí)最終臺(tái)面坡面角應(yīng)和巖層傾角一致，或小于巖層傾角，以保證邊坡的穩(wěn)定。采場(chǎng)的最終邊幫角一般可分為兩種情況，一是當(dāng)邊坡坡向與巖層面順向時(shí)，應(yīng)遵循以上所述的原則，由此即可推算出該側(cè)的邊幫角；其它的邊坡情況下的最終邊幫角的選取，在首先遵守地質(zhì)勘查規(guī)范中關(guān)于礦山開(kāi)采技術(shù)條件要求的基礎(chǔ)上，參照該側(cè)邊坡高度、礦巖物理力學(xué)性質(zhì)、并綜合各平臺(tái)預(yù)留恰當(dāng)寬度等情況下，綜合選取，必要時(shí)還須進(jìn)行專門的穩(wěn)定性論證。

　　四  地質(zhì)設(shè)計(jì)中其它必須關(guān)注的問(wèn)題

　　在確定采場(chǎng)底平面時(shí)，首先必須根據(jù)地質(zhì)剖面圖上所標(biāo)注的開(kāi)采邊界線來(lái)初步確定底平面的位置。一般地，采礦場(chǎng)的底部應(yīng)調(diào)整為同一標(biāo)高，或成階梯狀；底平面的邊界應(yīng)盡可能地保持平直，彎曲處應(yīng)滿足運(yùn)輸線路對(duì)曲線半徑的要求；底平面的最小寬度和長(zhǎng)度應(yīng)滿足采掘運(yùn)輸要求；底平面邊緣輪廓線的凹入地段應(yīng)避開(kāi)巖石不穩(wěn)定地帶，以防邊坡地壓促使裂隙的進(jìn)一步發(fā)展，從而帶來(lái)安全隱患。

　　在設(shè)計(jì)地質(zhì)水平分層平面圖的過(guò)程中，要注意各礦層與巖層的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并注意對(duì)水平橫向不連續(xù)的層位采取合理的尖滅處理，并注意與地表層位線的合理與順暢的連接。在計(jì)算儲(chǔ)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際礦層的形態(tài)，選取合理的計(jì)算公式，并注意上下水平分層面上地質(zhì)層位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不得錯(cuò)算與漏算。對(duì)于上下無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系的層位，可按鍥形尖滅處理。儲(chǔ)量計(jì)算完成之后，必須按礦山總體的巖溶率進(jìn)行儲(chǔ)量的校正。一般地，對(duì)于勘探類型及礦石質(zhì)量類型均比較簡(jiǎn)單的礦山來(lái)說(shuō)，可以采取一種比較簡(jiǎn)略的儲(chǔ)量計(jì)算方法，就是先計(jì)算整個(gè)礦山總的礦巖合量，然后根據(jù)礦石品級(jí)的分類，例如某礦山絕大多數(shù)都是一級(jí)品，二級(jí)品與夾層只占少數(shù)，我們可以只計(jì)算二級(jí)品與夾層的量，再利用總的合量減去二級(jí)品與夾層的量即可得出一級(jí)品的儲(chǔ)量。

　　目前我們?cè)O(shè)計(jì)的采剝進(jìn)度計(jì)劃表對(duì)于礦山生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，是一個(gè)具有中短期指導(dǎo)意義的表格。其格式的產(chǎn)生歷經(jīng)幾十年幾代設(shè)計(jì)人員的更迭，早已為我國(guó)建材礦山的管理技術(shù)人員所熟悉并使用，但現(xiàn)在隨著我們海外項(xiàng)目不斷增多，這種表格因?yàn)榕c國(guó)際上通行的進(jìn)度計(jì)劃表的格式不一致，將會(huì)給我們與國(guó)外礦山技術(shù)人員的交流帶來(lái)一定的障礙，現(xiàn)在我們正在想辦法借助采礦軟件，并參照其它行業(yè)礦山上的通行做法，對(duì)我們目前的格式進(jìn)行某種程度上的改進(jìn)，以利與各方面的交流。

　　以上幾個(gè)方面，僅僅是我們?cè)谶M(jìn)行地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)過(guò)程中，所面臨的一系列問(wèn)題中間的幾個(gè)比較有代表性的方面，地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)需要依據(jù)原始的地質(zhì)資料，借助設(shè)計(jì)者的智慧與經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多方計(jì)算與比較，才能找出一個(gè)比較合理的采礦設(shè)計(jì)方案來(lái)。它沒(méi)有一定之規(guī)，任何兩個(gè)礦山都沒(méi)有相同的地方可供抄襲，完全在設(shè)計(jì)者的頭腦中，需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的思索與大量的求證，才能得出最后的成果。能獨(dú)立、完整且高質(zhì)量地完成一個(gè)石灰石礦山的地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)，往往代表了一個(gè)采礦工程師在技術(shù)上的進(jìn)步與成熟。

　　目前我們?cè)O(shè)計(jì)中所面臨的問(wèn)題

　　在我們的實(shí)際工作中，卻經(jīng)常遇到這樣的問(wèn)題，一部分甲方因?yàn)閷?duì)于礦山專業(yè)的不了解，在對(duì)我們進(jìn)行設(shè)計(jì)合同的委托時(shí)，把礦山的設(shè)計(jì)混同于工廠的設(shè)計(jì)過(guò)程，認(rèn)為設(shè)計(jì)圖紙除了表示項(xiàng)目的方案外，就是指導(dǎo)實(shí)際的施工，而把最具技術(shù)含量的指導(dǎo)礦山實(shí)際生產(chǎn)的礦山地質(zhì)與采礦設(shè)計(jì)內(nèi)容忽略。據(jù)我們了解，這種不合理的事情只在我們國(guó)家出現(xiàn)，以方案設(shè)計(jì)來(lái)替代初步設(shè)計(jì)，而在我們國(guó)家關(guān)于礦山初步設(shè)計(jì)深度?