摘 要

本文基于老河口水泥有限公司矿山开采现状，依据绿色矿山建设内容，重点完成该矿的数字矿山建设实施方案。实施方案中主要包括基于数字矿山软件DATAMINE完成的矿区矿体模型、实体模型，矿区环境监测系统、边坡监测系统、视频监控系统方案。根据老河口矿山基础资料和相关规范，通过对有关环境监测、边坡监测、视频监控的书籍、论文和工程实例的分析，提出绿色矿山建设实施方案。研究结果表明，我国绿色矿山的建设再经过几年时间的试验，已经逐渐成熟，企业作为绿色矿山建设的主要参与者和建设者，各方面的方案都需要经过深思熟虑才能确定。本文以老河口矿山为案例论述了绿色矿山建设的可行性以及相关行业的水平，以期为我国水泥用灰岩矿绿色矿山建设体系的进步提供参考借鉴。

关键词：绿色矿山；数字矿山；边坡监测；环境监测；视频监控

Abstract

Based on the current mining situation of Laohekou Cement Co., Ltd, following the content of green mine construction, this paper focuses on the implementation of digital mine construction. The implementation plan mainly includes mine ore body model and entity model based on digital mine software DATAMINE, mine environment monitoring system, slope monitoring system and video monitoring system. According to the basic data of Laohekou mine and relevant specifications, through the analysis of books, papers and engineering examples of environmental monitoring, slope monitoring and video monitoring, the implementation scheme of green mine construction is put forward. The research results show that the green mine construction in China has entered the stage of "comprehensive promotion". As the main participator and builder of green mine construction, the scheme of all aspects should be determined after careful consideration by company. Taking Laohekou mine as an example, this thesis talks over the practicability of green mine construction and the level of related industries, In order to provide reference for the progress of green mine construction system of cement limestone mine in China.

Key Words: green mine; digital mine; slope monitoring; environmental monitoring; video monitoring

目录

第1章 绪论 1

第2章 地质 4

2.1矿区地质 4

2.1.1地层 4

2.1.2构造 4

2.2矿床特征 5

2.2.1矿体（层）特征 5

2.2.2矿石类型 6

2.2.3矿石质量 6

2.2.4矿体围岩及夹层 6

2.3矿床开采技术条件 7

2.3.1水文地质 7

2.3.2工程地质 8

2.3.3环境地质 8

2.3.4结论 9

2.4储量计算 9

2.4.1资源量计算原则 9

2.4.2矿产资源量计算结果 9

2.5矿区地质资料综述 10

第3章 数字模型 11

第4章 生产管理 13

4.1工程概况 13

4.2观测目的 14

4.3监测内容 14

4.4监测点布置原则 14

4.5采用设备 15

4.6监测方法 16

第5章 爆破设计 17

5.1爆破参数 17

5.2装药和填塞 20

5.3联线与起爆顺序 20

第6章 配矿管理 21

6.1矿石品位要求 21

6.2矿石、顶底板及夹层品位分布情况 21

6.3配矿综述 22

6.4分析计算 22

6.5结论 23

6.6讨论 23

第7章 边坡监测系统 24

7.1工程概况 24

7.2采用规范及参考资料 24

7.3观测目的 25

7.4监测内容 25

7.5监测系统构成及施工流程 25

7.6监测内容、方法及监测点的布置 27

7.6.1表面位移监测 27

7.6.2深部位移监测 31

7.6.3渗流量监测 33

7.6.4降雨量监测 34

7.6.7裂隙（节理）监测 35

7.7系统组成方案及数字化方案 37

7.8边坡监测应急预案 38

第8章 环境监测系统 39

8.1施工概况 39

8.2矿区环境保护修复措施 39

8.2.1废石排放 39

8.2.2粉尘治理 39

8.2.3噪声管控 40

8.2.4污水处理 40

8.2.5绿化 40

8.2.6闭坑措施 40

8.3主要监测对象 40

8.4观测目的 40

8.5监测内容、方法及监测点的布置 41

8.5.1噪声扬尘监测 41

8.5.2生活污水监测 43

8.6系统组成方案及数字化方案 45

第9章 结论 46

第1章 绪论

国家发表的相关文件明确指出，到2020年，造就契合绿色发展要求的新型矿业。基于老河口水泥有限公司矿山开采现状，依据绿色矿山规范，重点完成该矿的数字矿山建设实施方案。

矿产开采满足了物质的需求，但是破坏了本地生态和谐，地表出现破坏、土壤遭受污染、植被枯萎乃至寸草不生、大批生物不断灭绝及人类居住环境不断恶化。伴随工业化的不断深入，生态问题随之而来^[1]。近年来，国内外提出绿色矿山理念，随着国家和行业对于环境保护的日益重视。绿色矿山、可持续化等一系列对环境有益，对人类有益的理念已在矿业行业达成共识^[2][3][4]。

在绿色矿山建设内容中，数字矿山的建立是绿色矿山的关键基石。矿山数字化将矿山开采的所有环节以数据的形式表达出来，并将这些数据进行存储和分析，在矿山运营期间作用于矿山，其目的在于保障企业安全生产、提高员工劳动效率，最终使得矿山企业发展更加安全、高效、绿色。在数字矿山建设中，建立数字化资源储量模型、安全监测监控系统是数字矿山良好建设的重要保障。

数字软件的开发与使用首先出现在矿业发达国家。目前主流的矿业软件包括: Datamine、Surpac、Vulcan、MicroLynx、Micromine、3Dmine、DIMINE等。

尽管有许多软件公司开发了众多的矿业软件，但随着软件的发展，现今大多趋于同质化，主要是将矿山传统二维图纸转化为三维图形，并将矿石品位和夹石等数据录入其中作为储量计算依据，优点集中在设计的易修改和可视化^[5]。

数字化采矿设计系统中，建模方式主要分为对矿区内的一切空间的属性的模拟和基于此的对矿体内矿石和夹石品位的模拟^[6]。

在冀北东坪金矿区转枝莲矿段，通过Surpac软件,完成了矿体的三维建模,建立了相应的矿体模型,并运用普通克里格估值法对矿体内金品位进行了计算,生成了矿体品位分布模型,完成对矿体内部储量分析。经过对比分析可知, Surpac软件形成的模型还原度高,估值更加接近实际值^[7]。希富玛铜矿床基于Micromine软件,建立了地质数据库,与冀北东坪金矿区转枝莲矿段相同，对矿体进行了范围上的确定和属性上的分析^[8]。

由此可见，三维可视化模型的建立有利于精细化开采，有效提高资源利用率、劳动生产率，使得企业更为合理地开发矿山资源，是绿色矿山和数字矿山的重要基石。

对于绿色矿山方面的研究，国外起步较早，但是近几年国内也做出了卓越成绩。

国外绿色矿山相关研究包括：

1. 激励机制。对比研究不同矿山在不同政策、市场等情况下的表现，探讨如何使企业自愿开展绿色矿山的建设与研究^[9][10]。
2. 煤炭开采成本构成控制。从政策法规的角度为绿色矿山企业降低生产成本^[11]。
3. 煤矿企业可持续发展活动(CSA)研究。Fuisz-Kehrbach从世界矿业巨头公司的相关发展报告中建立三维框架开展探索：矿山开采类型——可持续发展问题解决方案——企业竞争优势^[12]。

国内绿色矿山相关研究及规范包括^[13]：

2011年3月，国家首次公示了一批绿色矿山试点单位名单；

2011年7月，《国家级绿色矿山建设规划技术要点和编写提纲》。它对过去一段时间“绿色矿山”建设进行了总结，吸取了以往的经验教训，对将来“绿色矿山”的建设与评比做出了重要指示，是一份承前启后的文件；

2011年11月，中国矿业联合会，“资源可持续利用促进经济社会的可持续发展”，首批“绿色矿山”企业授牌；

2012年4月，国土资源部，公布第二批“绿色矿山”试点单位名单，共183家单位；

2018年10月1日，正式实施《水泥灰岩绿色矿山建设规范》等9项行业标准^[14]。

基于老河口水泥有限公司矿山开采现状，按照绿色矿山建设内容，重点完成该矿的数字矿山建设实施方案。遵守采矿设计规范和绿色矿山建设规范及相关技术规范，积极采用新技术、新设备、新成果，贯彻落实革新、和谐、环保、高效、可持续的发展理念，保证绿色开采的理念在矿山设计、运营乃至闭坑都得到体现。使矿山建设计划符合绿色矿山建设规范并且在经济上企业能获得更高的投资汇报、技术上现有技术人员和相应行业技术水平达到一定水平、安全性方面员工伤亡率低^[15]。

主要完成以下几点目标如图1.1^[16]：

1. 熟悉地质条件、矿床的赋存情况、剖析矿床开采各方面的影响因素；
2. 基于数字矿山软件DATAMINE，完成矿区矿体模型、实体模型的构建；
3. 完成矿区环境监测系统、边坡监测系统、视频监控系统方案设计^[17][18]；

图1.1 绿色矿山建设方案

第2章 地质

1987年对矿区进行了地质勘探任务，并完成了《湖北省老河口市上油榨沟石灰石矿区勘探地质报告》。2009年勘探并编写了《湖北省老河口市上油榨沟矿区石灰岩矿2009年度矿产资源储量报告》，提交地质储量5625万吨，为本次设计提供了地质根据。

2.1矿区地质

2.1.1地层

以下地层在矿区内有出露现象，将其按照时间顺序排列如下：

寒武系上统蜈蚣丫组（∈3wg）：岩层顶部出露，为灰色，深灰色薄层-中厚层泥晶灰岩夹浅褐色、粉红色条带状泥晶灰岩。矿区出露厚度大于111.6m,未见底。分布在矿区南部边缘。

奥陶系下统水田河组（O1sh），按岩性分为五层，由老至新如下：

第一层（O1sh¹）：深灰色，灰色厚层－巨厚层泥晶灰岩、粉晶灰岩。全层厚度为140.5～159.6m,平均厚度为149.69m。分布在矿区南部。

第二层（O1sh²）：深灰色，灰色厚层粉晶灰岩及硅化晶质灰岩。全层厚度4.9～8.3m,平均厚度6.47m。分布在矿区中偏南部。

第三层（O1sh³）：灰色，深灰色厚层-巨厚层泥晶、粉晶灰岩。全层厚度61.73～78.6m,平均厚度72.70m。分布在矿区中部。

第四层（O1sh⁴）：上部1m左右为灰色厚层粉晶云岩，中部及下部为深灰色，灰色厚层泥、粉晶灰岩。全层厚度5.00～7.00m,平均厚度5.59m。分布在矿区中偏北部。