武山铜矿北矿带深部开采设计 采矿工程毕业设计.doc

江西理工大学 2011 届本科毕业设计 1 目 录 第一章 总论 .5 1.1 矿区概况.5 1.2 设计任务.5 1.3 设计依据.5 1.3.1 设计的文件依据 5 1.3.2 设计的法规、规程、标准依据、设计参考书籍 5 1.4 设计指导思想与原则.6 1.5 矿山建设主要方案.6 1.6 存在的问题与建议.7 1.6.1 存在的问题 7 1.6.2 对今后的建议工作 7 第二章 矿山地质 .9 2.1 矿区地理与气候条件.9 2.2 矿区地质构造.9 2.2.1 地层 .10 2.2.2 褶皱构造 .10 2.2.3 断裂 .11 2.2.4 岩浆岩 .11 2.3 矿脉分布、产状及规模11 2.4 矿区水文地质与工程地质12 2.5 矿石物理化学性质13 第三章 矿山年产量及服务年限 15 3.1 矿山年产量15 3.1.1 矿山年产量.15 3.1.2 验证矿山年产量 15 3.2 矿山服务年限的计算 .15 3.3 矿山工作制度 .16 第四章 矿床开拓 17 4.1 井田划分17 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 2 4.2 岩体移动范围17 4.3 阶段高度的确定17 4.4 矿床开拓方法选择18 4.5 阶段及矿块开采顺序20 4.6 三级储量21 4.6.1 开拓储量 .21 4.6.2 采准储量 .21 4.6.3 备采储量 .21 第五章 矿山井巷工程 23 5.1 矿山基本井巷工程23 5.2 井筒及阶段运输巷道断面设计23 5.2.1 阶段运输巷道断面设计 .23 5.2.2 主井井筒断面设计 .27 5.2.3 副井选择 .29 5.3 井底车场形式与马头门尺寸的确定32 5.4 井筒及阶段运输平巷位置确定运输功34 5.4.1 最小运输功 .34 5.4.2 主、副井位置确定 .35 5.4.3 风井位置确定 .35 5.4.4 主溜井位置确定 .35 5.4.5 阶段运输平巷位置确定 .35 第六章 采矿方法 36 6.1 矿床地质及开采地质条件36 6.1.1 矿岩的稳固性分析 .36 6.1.2 矿体特征分析 .36 6.1.3 矿石特征分析 .37 6.1.4 矿石的含水性、氧化性、自燃性、结块性 .37 6.1.5 矿床工业指标 .37 6.2 采矿方法选择38 6.2.1 采矿方法初选 .38 6.2.2 采矿方法技术经济分析 .39 6.2.3 采矿方法备选方案的工艺设计 .41 6.2.4 采矿方法最终选择 .44 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 3 6.3 采矿方法设计45 6.3.1 采场构成要素 .45 6.3.2 采准布置 .45 6.3.3 切割工作 .45 6.3.4 回采工作 .47 6.4 同时工作矿块数及经济指标50 6.4.1 同时回采矿块数 .50 6.4.2 矿块直接生产费用 .51 第七章 矿山运输与提升 52 7.1 矿山运输52 7.1.1 运输任务、方式及线路 .52 7.1.2 矿车和机车的选择 .52 7.2 矿井提升55 7.2.1 主井设计 .55 7.2.2 副井提升方式的确定 .61 第八章 矿井通风（专题部分） 64 8.1 矿井通风条件概述64 8.2 通风系统选择64 8.2.1 主要通风机的工作方法 .64 8.2.2 矿井通风条件 .65 8.3 风量计算66 8.3.1 按万吨矿量比估算 .66 8.3.2 按作业点数计算总风量 .66 8.4 风量分配68 8.5 矿井通风阻力计算70 8.6 自然风压72 8.7 风机选型74 8.7.1 风机风量、风压及风阻 .74 8.7.2 扇风机的选择 .74 8.8 通风制度76 8.9 通风设施76 第九章 矿井供风供水供电 77 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 4 9.1 矿井供风77 9.2 矿山供水条件78 9.2.1 工业用水 .78 9.2.2 生活用水 .78 9.3 矿井供配电78 第十章 矿井排水 79 10.1 矿井涌水量及其确定依据.79 10.2 排水系统及工程设施.79 10.2.1 排水系统 79 10.2.2 水泵选择 79 10.2.3 水泵房尺寸 80 10.2.4 水仓尺寸 80 10.3 防水措施.80 第十一章 总图 81 11.1 矿区位置及布置图.81 11.2 矿区运输.81 致 谢 82 附 录 83 参考文献 84 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 5 第一章 总论 1.1 矿区概况 武山铜矿位于江西省瑞昌市白杨镇内，矿区中心地理坐标东经，北纬38115 ，瑞码公路横贯矿区西侧，南行 8km 到瑞昌市，转而东行 35km 到九江市，北行4429 12km 至长江边瑞昌市码头镇。大（冶）沙（河）铁路经由矿区和瑞昌，通达武汉、 南昌，且武九铁路穿过矿区西南边缘，武山铜矿 1.5km 专用线与之连接。 矿区面积 6.38 平方公里，属于低山丘陵地形。武山山脉呈天然屏障坐落矿区，制 高点武山峰的绝对标高为 375.63m，地势渐向北、东、南低落，最低处标高为 24.24m。矿区东部为与长江贯通的赤湖环绕，湖水面积大。 1.2 设计任务 本次设计主要是开采武山铜矿北矿带深部-400m 以下矿体，内容包括矿床开拓、采 矿方法、提升与运输、矿井通风、矿井供电排水等系统的设计，设计日产量为 2000t， 其中矿井通风作为专题部分，需对井下通风方式和通风系统进行详细的设计，确保井 下工人作业安全。 1.3 设计依据 1.3.1 设计的文件依据 （1）毕业设计任务书。 （2） 武山铜矿地质报告及附图。 1.3.2 设计的法规、规程、标准依据、设计参考书籍 (1)中华人民共和国安全生产法 ，2002 年 6 月 29 日第九届全国人民表大会常务 委员会第二十八次会议通过 ； (2)中华人民共和国矿山安全法 ，1992 年 11 月 7 日第七届全国人民代表大会常 务委员会第二十八次会议通过 ； (3)中华人民共和国矿山安全法实施条例 ，1996 年 10 月 ll 日国务院批准，1996 年 10 月 30 日劳动部发布 ； (4)中华人民共和国职业病防治法 ，2001 年 lO 月 27 日第九届全国人民代表大会 常务委员会第二十四次会议通过 ； (5)建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定 ，1996 年 10 月 4 日劳动部部长办公 会议通过，1996 年 10 月 17 日中华人民共和国劳动部第三号令颁布 ； (6)中华人民共和国环境保护法 ，1989 年 12 月 26 日全国七届人大十一次会议通 过，同日公布施行 ； (7)金属非金属矿山安全规程 GBl64232006 ； 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 6 (8)爆破安全规程 GB67222003 ； (9)矿山电力设计规范 GB5007094 ； (10)金属矿床地下开采 冶金工业出版社 ； (11)采矿手册 冶金工业出版社 ； (12)采矿设计手册 （上、下册） 中国建筑工业出版社 ； 1.4 设计指导思想与原则 本次设计的指导思想是：在充分合理利用矿山现有生产生活设施及自然条件的基 础上，以较少投入建成一个安全、环保，充分利用资源的矿山。 在本次设计过程，始终遵循以下原则： 1、充分而合理地利用矿山地质储量，采用适宜矿床的开采方式，尽可能多地回收 地质资源。 2、充分研究和利用矿山现有设施及设备，尽量少地新增加投资，以提高矿山经济 效益。 3、选择和利用我国已经比较成熟的工艺，矿山己采用且掌握了的适合本矿床开采 加工条件的机械化程度较高的节能的开采加工设备。 4、在满足矿山正常生产的前提下，辅助设施从简或委托社会力量承担，以减少投 资。 5、矿山地表场地选址过程中尽可能不占或少占农田，同时远离居住区。 1.5 矿山建设主要方案 开拓系统采用下盘竖井开拓方案，主井为竖井，用单箕斗提升矿石，副井为单层 单罐笼井，用以提升废石、人员、材料、设备等。在矿体下盘共设有-450m、-500 m、-550m、-600 m、-650 m、-700 m、-750 m 七条阶段运输巷道(在矿体移动带之外的 下盘沿脉布置，因为作为上阶段回风巷道)，采用单中段开采。 矿体厚度一般为 530m，平均 16.8m，倾角大概为为 60，属于急倾斜中厚矿体， 北矿带矿体主要以含铜黄铁矿、含铜矽卡岩为主，普氏系数 f 为 68,属于较坚固矿体， 但其中多含断裂构造、破碎带，故矿体稳定性一般，上盘围岩不稳定，下盘围岩较稳 定，矿体含硫，且具有一定的结块性和氧化性，且埋藏较深，故采用充填采矿法。根 据设计任务，年产量为，属中型矿山，结合地质资料，采取下向水平分层进t106 . 6 5 路式尾砂胶结充填采矿法，阶段高度为 50m，矿块长 100m，宽即为矿体宽，矿块沿走 向布置，在脉外掘进斜坡道连接各个分段，在分段掘进分层联络道通达各个分层。矿 石崩落后，由电动铲运机装运，经联络道至分段巷道倒入溜井并卸入矿车，再由电机 车牵引矿车至主溜井将矿石自溜到井底矿仓，采用振动放矿机出矿装入箕斗，由主井 提升至地表。 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 7 通风方式为中央对角抽出式通风，在两个回风井井口各安置一主扇，且在各回采 矿块中采取局扇加强通风。 采用的接力式排水，在-450m 与-750m 各设置一水泵房，-450m 及其以下各中段涌 水自流涌入-750m 中段的井底水仓，再泵送到至-450m 水仓集中排出地表。 供风供电供水，采用集中供气。离长江比较近，工业用水和生活用水，直接利用 水泵泵入矿区，再通过矿区水泵站输入到高位水池澄清和净化后供生产和生活用。井 下供电由主供电和保安供电两路组成。 矿山采矿主体工程集中布置在矿区内，采矿地面工业场地主要布置在井口平坦场 地上，为矿山开采服务。 西风井布置在 59 线以外，东风井布置在 50 线以外，且都在端部移动带之外 10m， 处于安全地带，合乎地表建筑物保护距离要求。 选矿厂布置在 9 线与 19 线之间，地势较为平坦，且距竖井井口不远，运输效率高、 费用低。机修厂、机电车间、汽车运输部、三废处理处理车间、均设置在选矿厂附近。 地面变压器和空压机房安放在 0 线附近，与矿体距离约为 150m，离移动带距离为 120m，处于安全地带，合乎地表建筑物保护距离要求。 井下采用架线式型号为 ZK10/250 型电机车牵引 YCC2（6）型矿车运输，从各中 段采场的溜井口装车，运至主溜井卸入井底矿仓破碎，再由振动放矿机装入箕斗提升 至地表。地表运输是将竖井口矿仓的矿石通过公路汽车运输到选矿厂矿仓，废石通过 公路汽车运送到地面废石堆场。精矿和原材料均采用公路汽车运输。 1.6 存在的问题与建议 1.6.1 存在的问题 武山铜矿包括南北两矿带，而本次设计只是北矿带，从武山铜矿获得的地质资料 有限，使采矿设计中一些数据与武山铜实际情况有偏差。 1.6.2 对今后的建议工作 一、加强矿山地质工作 本矿区勘查评价期间，虽然做了大量的地质工作，但由于地质条件较复杂，地表 出露基岩甚少，加上水平有限，可能会有许多地质问题没有解决，对已解决的问题也 有一个不断深化、补充、提高的过程。如近南北向节理带对成矿的控制作用及其分布 规律等问题还有待于进一步研究解决。 二、加矿石综合利用的研究 研究内容主要有: 1、对主产元素如何进一步研究提高回收率 ； 2、对伴生有用元素研究如何综合利用，加以回收，以充分利用国家矿产资源。 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 8 充分利用和回收矿产资源是矿山急待解决的问题，也有必要采取措施提高选矿水 平，这也是提高矿山经济效益的关键所在，应加强这方面的综合研究工作。继续开展 矿区外围找矿工作，扩大矿山规模，提高矿山服务年限。 三、加强地质灾害和环境污染的防治 规划废石堆放地，采取相应措施，避免给下游居民和农田造成危害。 四、加强校企合作，获得更多地质资料，使毕业设计更趋向合理化、真实化。 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 9 第二章 矿山地质 2.1 矿区地理与气候条件 江西铜业股份有限公司武山铜矿（简称武山铜矿）位于江西省瑞昌市白杨镇境内， 矿区地理坐标东经 11537381153956，北纬 29440429 4512。瑞码公路横贯矿区西侧，南行 8km 到瑞昌市，转而东行 35km 到九江市，北 行 12km 至长江边瑞昌市码头镇。武（武昌）九（九江）铁路穿过矿区西南边缘，武山 铜矿建成 1.5km 铁路专用线与之相连。水陆交通便利。瑞昌气候温和，四季分明，属 大陆温湿性气候带，年平均气温 17.5，年降雨量 1700mm 左右，年日照时数 2000h 上 下，年无霜期 240260 天。 图 2-1 武山铜矿交通位置图 2.2 矿区地质构造 武山铜矿区位于九瑞矿田中部，横立山黄桥向斜北翼，东西长 2.7km，南 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 10 北宽 2km。花岗闪长斑岩体呈岩株侵入石炭系至三叠系碳酸盐岩地层中，矿体赋存位置 有四个部位（接触带、层间断裂带、五通组与黄龙组之间的假整合面、岩体内围岩残 留体） ，由二种重要矿化类型（含铜矽卡岩、含铜黄铁矿）构成。 F3 F2 F1 F4 F5 F6 F7 F9 F10 F11F12 F13 0100200 300m 40 40 F1 K LFe P P1 1q q1 1 P P1 1q q1 1 P P1 1q q2 2 F F - -1 12 2 C2h2 S3s2 S3s2 P P1 1q q2 2 P P1 1q q2 2 P P1 1q q2 2 P P 1 1q q2 2 D3w LFe LFe S3s2 S3s1 S3s2 S3s2 D3w Lmp D3w Lmp N N C2h1 P P1 1q q1 1 N P P1 1q q1 1 Lmp N N Lmp Lmp P P1 1m m1 1 P P1 1m m2 2 P P1 1m m1 1 P P1 1m m1 1 P P1 1m m1 1 D3w P P1 1m m1 1 P P1 1m m1 1 P P1 1m m2 2 LFe Q Qu u Q Qu u Q Qu u Q Qu u C2h2 Q Qu u CuPy N K P P1 1q q1 1 C2h2 LFe Q Qu u D3w s sk k S3s2 Q Qu u Q Qu u LFe D3w C2h2 LFe S3s1 S3s2 D3w D3w S3s2 S3s2 F F - -1 12 2 K C2h2 K 60 P P1 1q q1 1 C2h2 LFe D3w C2h1 Lmp Q Qu u Q Qu u Q Qu u Q Qu u Q Qu u Q Qu u D3w P P1 1q q1 1 P P1 1q q2 2 P P1 1q q2 2 P P1 1q q1 1 P P1 1m m1 1 P P1 1m m1 1 C2h2 N C2h2 P P1 1m m2 2 P P1 1m m2 2 P P2 2L L P P2 2C C P P2 2L L P P2 2C C P P2 2C C s sk k s sk k P P1 1m m2 2 Q Qu u Q Qu u T T1 1d d1 1 T T1 1d d1 1 s sk k s sk k s sk k s sk k s sk k Lmp s sk k s sk k m mb b s sk k s sk k Lmp T T1 1d d2 2 Lmp T T2 2j j1 1 B B Lmp s sk k s sk k s sk k s sk k s sk k Lmp s sk k F F - -3 3 F F - -5 5 T T1 1d d2 2 T T1 1d d1 1 T T1 1d d1 1 Lmp s sk k s sk k s sk k s sk k F F - -4 4 F F - -2 2 5 59 9 s sk k P P2 2L L P P2 2C C F F1 14 4 Lmp Q Qu u Lmp Q Qu u s sk k c ch h c ch h c ch h Lmp F F1 15 5 LFe F F1 17 7 7 73 3 6 64 4 8 87 7 T T1 1d d1 1- -2 2 T T2 2j j1 1 P P2 2C C P P2 2L L P P1 1m m1 1- -2 2 P P1 1q q1 1- -2 2 C C2 2h h1 1- -2 2 D D3 3w w S S3 3s s1 1- -2 2 Q Qu u L Lm mp p K K L LF Fe e C Cu uP Py y s sk k B B N N F F - -1 12 2 7 73 3 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 1 10 0 1 11 1 1 12 2 1 13 3 1 14 4 1 15 5 1 16 6 1 17 7 1 18 8 1 19 9 2 20 0 2 21 1 2 22 2 2 23 3 1-三叠系中统嘉陵江组下段；2-三叠系下统下、上段；3-二叠系上统长兴组；4-二叠系上统龙潭组； 二叠系下统茅口组下、上段；6-二叠系下统栖霞组下、上段；7-石炭系中统下、上段；8-泥盆系上 统五通组；9-志留系上统下、上段；10-花岗闪长斑岩；10-石英闪长玢岩，12-闪长玢岩；13-煌斑 岩；14-高岭土；15-褐铁矿；16-块状硫化物矿体；17-矽卡岩；18-角砾岩；19-破碎带；20-地质 界线；21-正断层及编号；22-平移断层及编号；21-勘探线及编号 图 2-2 武山铜矿床地质略图 2.2.1 地层 由北而南、由老到新依次为：志留系上统纱帽组长石石英砂岩、石英砂岩；泥盆 系上统五通组石英砂岩、含砾石英砂岩；石炭系中统黄龙组白云岩、灰岩；二叠系下 统栖霞组炭质灰岩、茅口组燧石结核灰岩夹硅质岩，上统龙潭组煤层和炭质页岩、长 兴组燧石灰岩；三叠系下统大冶组页岩、灰岩，中统嘉陵江组灰岩及第四系粘土、亚 粘土。其中石炭系中统黄龙组至三叠系下统大冶组地层为主要的赋矿层位。 地层走向 6575，倾向南东，倾角 6075。地表除志留系、泥盆系出露 较好外，其它时代地层仅零星出露，第四系覆盖面积占 60%。 2.2.2 褶皱构造 横立山黄桥向斜轴向北东东，轴部隆起，形成“W”形复式向斜，西端扬起， 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 11 向东倾伏，三叠系中统嘉陵江组灰岩构成向斜核部，泥盆系上统五通组至三叠系下统 大冶组地层分布于向斜的两翼。 2.2.3 断裂 断裂构造主要有北东东、北西北北西、北东向三组。北东东向断层发育于地 层假整合面、岩性差异较大的层间，早期以逆冲为主，后期转化为正断层性质，主要 有 F-11、F-12、F-2 等。北西北北西向断层发育于矿区北部，为平移断层， 断距一般 216m，主要有 F1F11。北东向断层分布于矿区南部，为平移断层，主要 有 F15 等。 2.2.4 岩浆岩 矿区岩浆岩比较发育，主要由花岗闪长斑岩岩株及一些岩脉组成，成岩时代为燕 山早期。侵入顺序为：闪长岩、次英安斑岩花岗闪长斑岩石英闪长玢岩 花岗细晶岩煌斑岩。其中花岗闪长斑岩与成矿有关。 花岗闪长斑岩主岩体呈岩株侵入于二叠系三叠系中统碳酸盐类地层中，出露 面积 0.6km2，平面呈椭圆状，剖面呈喇叭形，三度空间形态为一向南东陡倾的蘑菇状 岩株。岩体规模由浅部到深部有变小的趋势。接触带形态比较复杂，常有不规则岩枝 沿层间裂隙伸入围岩，主要有内凸弧形、折线形和锯齿形三种形态。此外在主岩体外 围及沿北矿带尚有少量呈岩脉、岩墙状花岗闪长斑岩分布。 闪长岩呈俘虏体形式分布主岩体中，约 900 m2，石英闪长玢岩、花岗细晶岩呈脉状穿 插花岗闪长斑岩主体及围岩地层中，宽度一般 0.10.5m，次英安斑岩仅见于北矿带， 呈脉状侵入于志留系泥盆系中统碎屑岩地层中，规模 100610m，燕山晚期的煌 斑岩脉比较发育，多分布于主岩体接触带附近及层间裂隙带中。 围岩蚀变主要有大理岩化、角岩化、矽卡岩化、硅化、白云石化、绿泥石化、沸 石化、方解石等，其中硅化、白云石化、绿泥石化与矿化关系密切。 2.3 矿脉分布、产状及规模 武山矿区属大型铜硫矿床，伴生有益组份有金、银、硒、碲、镓、钼、铅、锌、 铊等。铜储量 137 万吨，硫储量 1226 万吨。 北矿带位于岩体北侧接触带外地层围岩中，泥盆系上统五通组与石炭系中统黄龙 阶之间，黄龙阶及二叠系下统栖霞阶等层位为该矿带的容矿空间。北矿带受假整合面 及层间破碎带控制，工业矿体分布西起 59 线附近，东至 50 线附近，长 1600m 范围内。 该矿带有铜矿体 4 个，铜硫矿体 8 个，铅锌矿体 1 个，其中 1Cu1、1Cu2、5Cu、7Cu 规 模较大，矿石类型主要为含铜黄铁矿、含铜碳酸盐岩，次为含铜高岭土、铜铅锌黄铁 矿、黄铁矿等。该矿带铜金属量 83.8 万吨，占全区储量的 61%，硫量 1226 万吨，矿石 铜平均品位 1.27%。 1Cu1 矿体产于泥盆系五通组与石炭系黄龙阶之间，乃至黄龙阶下段层位，工业矿 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 12 矿体长 1600m。矿体产状与地层产状一致，呈似层状产出，倾向 165，倾角 5664。 矿体厚度一般 530m，平均 16.8m。矿头出露标高+51m，向下未控制到矿体尖灭。 1Cu2 属 1Cu1 的分枝矿体，走向长度 700m 和 200m，呈似层状主要产于黄龙阶上下 段之间，平均厚度 6.9m 及 2.4m，39 线以西矿体尖灭，其余各线向下有一定延伸。 5Cu 矿体走向长度 900m，呈似层状、厚板状产于黄龙阶与栖霞阶界面上，受层间 破碎带控制。矿体膨大、缩小现象明显，厚度变化较大，最大厚度 15.5m，小者 1.3m，平均 4.9m。 7Cu 矿体走向长度 400m，呈似层状产于二叠系下部栖霞阶燧石灰岩与花岗闪长斑 岩接触带及燧石灰岩与炭质灰岩之间破碎带处，倾斜最大延深 295m，矿体最大厚度 11.7m，最小厚度 2m，平均 4.9m。 表 2-1 武山铜矿北矿带主要矿体产状形态规模 产状 矿 带 矿体 号 矿石类型倾 向 倾角 形态 走向控 制长度 （米） 平均厚 度（米） 倾斜延深 （米） 铜金属量 （万吨） 1Cu1 含铜黄铁矿、 含铜大理岩、 含铜高岭土、 含铜矽卡岩、 黄铁矿 SE5664 似层 状 160016.880868.7 1Cu2 含铜黄铁矿、 铜铅锌黄铁 矿、黄铁矿、 含铜大理岩 SE5967 似层 状 9005.91839.4 5Cu 含铜黄铁矿、 含铜矽卡岩、 含铜碳酸岩 SE59 似层 状 9004.93083.7 北 带 7Cu 含铜矽卡岩 SE51 似层 状 4004.91471.1 2.4 矿区水文地质与工程地质 矿区地处温暖湿润多雨地区，属山前丘陵湖滨过渡地带。年平均降雨量 1374.6mm，年平均蒸发量 1455.8mm。主要地表水体为赤湖和白杨溪。赤湖位于矿区北 东方向，洪水期可以漫及矿区边缘，水域面积约 48，洪水期达 98，汇水面积 2 km 2 km 374。赤湖的容水量为 5.8 亿。平水期湖水边缘离矿床约 1.5km。白杨溪发源于 2 km 3 m 严家畈一带丘陵区，自西向东流至矿区西部转而向北注人赤湖，全长约 9.5km，宽 25m，深 12.5m，主要受大气降水与岩溶地下水补给，汇水面积 18.38，最大 2 km 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 13 流量 3318.9L/s，最小流量 536.57L/s，属季节性溪流。 矿体位于当地侵蚀面以下，三叠系至石炭系灰岩溶洞裂隙水为矿体直接充水的水 源，属岩溶溶洞裂隙直接充水型矿床。根据岩层的含水特征，地下水的储存空隙，富 水程度，水力性质和水力联系，空间分布，地下水补给、排泄和径流条件等，以二叠 系茅口下段炭质灰岩相对隔水层为界，矿区可分为南北两大水文地质单元。 矿区主要含水层：第四系松散岩类孔隙含水组，嘉陵江、大冶灰岩溶洞裂隙含水 组，长兴、茅口灰岩洞裂隙含水组，栖霞、黄龙灰岩溶洞裂隙含水组，五通、纱帽组 石英砂岩弱裂隙含水组，相对隔水层有大冶页岩和茅口炭质灰岩。 矿区岩层历经多次构造运动，岩浆侵入，岩石风化。导致部分矿体和围岩不稳定。 北矿带矿体顶板有断裂破碎带、溶蚀破碎带、风化岩浆岩等，矿体和顶板围岩稳固性 较差。北矿带下盘围岩一般稳固，局部见岩脉穿插和构造破碎带地段不稳固。矿山水 文、工程地质条件复杂。 北矿带矿体顶板有破碎带、溶蚀洼地与溶洞堆积物，风化岩浆岩脉。 2.5 矿石物理化学性质 （1）矿物组成 矿石中金属矿物有 55 种，脉石矿物 26 种。主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿，次 要金属矿物为白铁矿、斑铜矿、辉铜矿、兰辉铜矿、铜兰、黝铜矿砷黝铜矿、闪 锌矿、方铅矿、辉钼矿、赤铁矿、针铁矿。主要脉石矿物为石榴石、方解石、白云石、 石英、高岭土。 （2）矿石的化学成分 矿石主要有益组分为铜、硫。伴生有益组分有金、银、硒、蹄、镓、铊、钼、铅、 锌等。有害组分有砷。 铜主要以矿物的形式存在，其中以黄铜矿为主，铜平均品位 1.27%，硫主要以硫化 矿物形式存在，其中以黄铁矿为主，矿体中硫的平均品位 12.67%。 金、银在各矿石类型中都有明显富集，金品位为 0.11.45 克/吨，银品位为 7.9670.17 克/吨。 砷在北矿带含量较高，南矿带含量较低。砷主要来自黝铜矿砷黝铜矿，其次 来自黄铁矿、硫砷铜矿。 其他伴生有益组分硒、碲、镓、铊、钼、铅、锌平均品位分别为 0.00169%、0.00123%、0.00166%、0.00101%、0.02%、0.46%、0.5%。 （3）矿石结构构造 矿石结构主要有晶粒结构、填隙结构、胶状结构、内部双晶结构、共边结构、熔 蚀结构、交代残余结构、镶边结构、脉状网脉状结构等。矿石构造主要有块状、浸染 状、脉状、团块状、角砾状等构造。 （4）矿石类型 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 14 矿石自然类型，根据矿石的氧化程度不同，南、北矿带的矿石均可划分为氧化铜 矿石，混合铜矿石，原生铜矿石。 矿石工业类型，根据矿石的物质组成和技术加工性能不同，矿区内的矿石可分为褐铁 矿矿石、含铜褐铁矿矿石、铜硫矿石、含铜黄铁矿矿石、含铜矽卡岩矿石、含铜碳酸 盐矿石、含铜高岭土矿石、含铜铅锌黄铁矿矿石、硫矿石。 （5）矿石物理机械性质 矿地质部门于 19831992 年按矿石的自然类型与工业类型分别测定体重，并结合 地质勘探部门测定资料，于 1994 年 5 月获得综合结果见表 2-3。 表 2-3 矿石体重、湿度、松散系数一览 其中北矿带主要矿体为含铜黄铁矿：松散系数：1.3 体重 ：3.56 湿度：2.55 安息角：43 摩擦角：32 矿石工业类型体重湿度 松散 系数 矿石工业类 型 体重湿度松散系数 含铜黄铁矿 3.282.551.3 含铜高岭土 1.727.32 含铜矽卡岩 3.042.971.64 含铜碳酸盐 2.953.23 含铜花岗闪长 斑岩 2.65.83 褐铁矿 2.587.06 铜铅锌黄铁矿 4.110.19 黄铁矿 3.591.22 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 15 第三章 矿山年产量及服务年限 3.1 矿山年产量 3.1.1 矿山年产量 tgA 式中：A矿山年产量（t/a） ； g矿山日产量（t/d） ，设计要求已给出，日产量为 2000t/d ； t年工作日，金属矿山取 330t ； 将以上数据代入公式得 t/a6600002000330A 3.1.2 验证矿山年产量 按合理开采顺序同时回采矿块数验证矿山年产量: k K tg A 式中：A矿山年产量（t/a） ； g矿房日产量（t/d） ，根据武山铜矿实际矿房生产能力为 190.5t/d，一个矿 块中布置两个进路故为 381t/d ； N单阶段中可布置的有效矿块数（个） ，5 个左右 ； t年工作日；金属矿山一般取 330t ； 由矿房产出的矿石日产量占矿块采出矿石日产量的比重（%） ，由于采用 k K 下向进路式分层胶结充填法，不留顶底柱和间柱，故取 100% ； 同时回采矿块的有效利用系数， 5.01 5381 2000 将以上数据代入公式可得 660000720850 %57.91 05. 13305381 k K tg A 由此可见能满足矿山的年产量。 3.2 矿山服务年限的计算 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 16 z z A KQ T 1 j 式中: 矿山计算服务年限（a） ； j 矿床工业储量（t） ， ；Qt104020 4 Q 工业矿石总回收率（包括采准、切割、矿房回采、矿柱回采的总回收率） z K （%） ，根据武山铜矿实际情况取 95.43% ； 废石混入率（%） ，取 6.04% ； z A矿山年产量（吨/年） ，通过计算得为t ； 4 1066 a9 .61 %04 . 6 1660000 %43.95104020 4 j 矿山实际服务年限 nzncz 式中：T 矿山从投产到达产的时间，取 8a ； z T 矿山末期产量逐渐下降时间，取 10a ； c T 矿山按设计生产能力正常生产的时间， ； jzj 3 2 将关数据代入公式得 a。即 。 9 .7910 9 . 618z a80 z T 3.3 矿山工作制度 武山铜矿采用的工作制度是年工作日为 330d，每天实行 3 班制，每班 8h，由于该 矿是非放射形矿，也并非别的特殊矿山，按照有色矿山的保安规程，该工作制度是合 理可行的。 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 17 第四章 矿床开拓 4.1 井田划分 本次设计针对的是武山铜矿北矿带-400m 以下，其中铜矿体 4 个，铜硫矿体 8 个， 铅锌矿体 1 个。由于设计的矿体走向长为 1600m，矿体埋藏标高自-800m 至-400m，厚 度为 530m，平均为 16.8m，其中 1Cu，5Cu，7Cu 规模较大，尽管 5Cu 矿体膨大，缩 小明显，厚度变化大，但总体来说整个工业矿体分布比较集中，连续性好，成矿后断 裂对其影响不大。矿体上部地表没有沟谷、河流、铁路、城镇、文物古迹及风景区等 需要保护。根据井田划分的原则，北矿带矿体范围不大，矿床集中，为了便于管理， 采用一个井田进行开采是合理的，且用一个井田开采还有诸多优越性，如用一个井田 开采，人员、材料、设备、矿石、废石及充填料的运输方便；一个井田开采，管理方 便且集中，可减少非井下生产人员，管理费用低，在经济上优越。因此，本次设计采 用一个井田来开拓矿床。 4.2 岩体移动范围 横立山黄桥向斜轴向北东东，轴部隆起，形成“W”形复式向斜，西端扬起， 向东倾伏，三叠系中统嘉陵江组灰岩构成向斜核部，泥盆系上统五通组至三叠系下统 大冶组地层分布于向斜的两翼。断裂构造主要有北东东、北西北北西、北东向三 组。北东东向断层发育于地层假整合面、岩性差异较大的层间，早期以逆冲为主，后 期转化为正断层性质，主要有 F-11、F-12、F-2 等。北西北北西向断层发 育于矿区北部，为平移断层，断距一般 216m，主要有 F1F11，但这些构造和断层 对矿体的形成和破坏作用不大。因此本次设计考虑的地表移动范围主要是由于矿石被 采出后留下的采空区引起地表的变形和沉降。根据矿山地质资料中岩石力学的测定， 该矿矿体的上下盘岩石移动角选定如下： 1.该矿体上、下盘移动角均为 60； 2.端部移动角 70。 根据每条勘探线矿体分布作出最小移动线并交于地表一点，将所有勘探线上最小 移动线与地表的交点用平滑曲线连接一起，形成封闭的移动圈确定岩体移动范围。 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 18 地表移动带圈定见下盘竖井开拓附图一。 4.3 阶段高度的确定 根据矿岩的稳固性程度阶段高度宜在 3060m。采用较大的阶段高度可以减少矿床 开拓的阶段总数，从而降低开拓工程总量及其费用，有利于生产和集中管理，但由于 北矿带矿体地质条件复杂，矿体上盘围岩稳固性较差，所以阶段高度不宜取得过高， 并结合类似矿山的实际生产经验以及地质资料分析，认为选取阶段高度为 50m 是合理 的。 各中段矿石量分布如下表 4-1 所示： 表 4-1 各中段矿石量 中段 可采矿量（吨） 采出矿量（吨） 服务时间（年） -400m 至-450m 7724401.6737139611.34 -450m 至-500m 7562030.2 7216445 11.10 -500m 至-550m 7299579.6 6965989 10.72 -550m 至-600m 6344699.2 6054746 9.32 -600m 至-650m 5333168.6 5089443 7.83 -650 m 至-700 m 950288.8 906860.6 1.40 -700m 至-750 m 669738.26 639131.2 0.98 总计 35883906.3 34244012 52.69 4.4 矿床开拓方法选择 本次设计主要针对北矿带，设计任务的生产能力 2000t/d。而且由于井下矿床矿体 比较集中，开采矿体位于-400m 以下的急倾斜厚矿体，开拓方案受矿体赋存条件、地表 地形条件、地表设施（选矿厂等）分布、矿山企业生产能力等因素的影响，根据矿床 赋存条件及矿体倾角，初选在技术上可行的三种开拓方法：下盘竖井开拓、斜坡道开 拓、明斜井与盲竖井联合开拓。 1、下盘竖井开拓：根据地质地形条件，北矿带矿体大部分赋存于当地地平面-400 以下，矿体为急倾斜矿体，下盘地势较平坦易于布置地表工业场地，这些条件均为下 盘竖井开拓的有利条件。 2、下盘折返式斜坡道开拓：在标高 15m 处开拓斜坡道，一直掘进到-750m 中段， 该斜坡道为折返式斜坡道，同时兼做入风井，采用这种开拓方法，在技术经济上上也 没有明显的缺陷，也是可行的。 3、明斜井与盲竖井联合开拓：为了能尽快探清矿体，从地面沿矿体走向掘一斜井 通至-450m 中段，再从-450m 中段往下掘一盲竖井通达-750m 最低中段，而形成明斜井 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 19 盲竖井开拓，从技术上看，该方案也是可行的。 由于初选的三种开拓方案在技术上均可行，因此我们不可武断哪种方案是最优的， 现将这三种方案的优缺点列成表 4-2，以供比较和参考。 表 4-2 开拓方案比较 方案 一 二 三 下盘竖井开拓 下盘折返式斜坡道开拓 明斜井与盲竖井联合开拓 优 点 1、下盘开拓法提升运 输系统简单，容易管 理，不会出现由于管 理不当而造成配合失 调的现象；劳动定员 少，可提高经济效益； 2、上盘围岩不稳固， 竖井的承压能力高； 且竖井井筒短，因而 井筒维护费用较低； 3、竖井提升能力较大， 提升费用低，生产安 全，提升可偿性较高， 竖井井筒较短，所需 管道短，排水费用较 低； 1、掘进施工技术难度小， 道路维护方便，矿体开拓 投产时间短； 2、无轨设备操作者能见距 离长，且有缓坡和平坡段， 行车安全性好，行车速度 加快，设备排除废气有害 成分降低； 3、线路与矿体可保持固定 距离； 4、采用高度机械化的无轨 设备产量大效率高，同时 取消了轨道节省大量钢材， 生产基建成本低 1、矿体急倾斜、埋藏较深， 且上盘稳固，斜井能较好 的通达矿体上部，使盲竖 井石门比下盘竖井开拓要 短 2、盲竖井提升能力较大， 提升费用低，生产安全， 提升可偿性较高，竖井井 筒较短，所需管道短，排 水费用较低； 3、地表无须平场 缺 点 1、石门的长度随开采 深度是增加而加长； 2、当矿体倾角变小时， 下部石门特别长 1、开拓工程大； 2、掘进施工时，通风和出 渣条件差，布置管缆线长； 3、运输设备损耗大，维护 费用高，排放的尾气对巷 内空气污染大 1、斜井承压能力比竖井差， 斜井比相应的竖井长，从 而井筒维护费用高而且斜 井所需各种管道长，排水 费用较高； 2、需要在井底开挖盲竖井 卷扬机硐室，且矿石转运 管理复杂、成本较高 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 20 通过对三种初选方案的优缺点进行简单对比分析，由于斜井延伸距离较长，且还 需通过盲竖井转运矿石，技术复杂成本较高，故可以确定下盘竖井开拓和斜坡道开拓 两种方案具有优势。然后再对这两种开拓方案进行详细的技术经济比较，最终定出最 优的开拓方案。 下面是两种开拓方案的一些重要经济技术指标。 方案：下盘竖井开拓 充分利用有利地形条件，竖井布置在下盘地表移动带之外 20m，然后分别在- 450m、-500m、-550m、-600m、-650m、-700m、-750m 标高开掘阶段石门通达矿体。 主井井筒采用圆形断面，采用混凝土支护，主要提升矿石，采用单箕斗提升。副 井井筒断面为圆形，采用混凝土支护，主要提升人员、材料、设备、废石，采用单罐 笼提升。 矿体沿走向较长，约为 1600m，而副井为罐笼井，布置在矿体下盘中央主井侧，可 兼作入风井。可在矿体两翼各布置一回风井，形成中央对角式通风方式。因北矿带上 盘矿岩较稳固而下盘稳固性较差，且矿体埋藏较深，为了确保风井的承压能力，因此 回风井采用竖井圆形断面形式布置在矿体下盘两翼。回风井是作矿区开采永久通风之 用，在服务年限内是不允许损坏的，回风井的保护等级为级，因此它们都应选在圈 定的陷落带 10m 以外，根据矿区总平面图布置，可将回风井井口布置在矿体下盘侧翼。 方案：折返式斜坡道开拓 由于矿山所在的具体情况及其矿体越到底部矿体越厚，从地表处到-800m 均有矿体 分布，且矿山产量较大现从长远考虑总体出发，采用折返式斜坡道开拓。折返式斜坡 道布置在下盘移动带之外 20m，斜坡道断面为拱形，混凝土支护，单向行车，并设置规 避硐室。斜坡道与各中段相连，清风由竖井经各阶段运输巷道进入斜坡道排出地表。 斜坡道使用矿用卡车运输。 副井井筒为圆形井，采用混凝土支护，主要提升人员和材料，同时作为全矿主要 进风井，采用单层单罐笼提升。 矿体沿走向较长，为 1600m，斜坡道布置在矿体下盘中央，可兼作入风井，因此， 可在矿体两翼各布置一条回风井，形成中央对角式通风方式。因矿体和围岩稳固性一 般，为了确保风井的承压能力，回风井采用竖井圆形断面形式。回风井是作矿区开采 永久通风之用，在服务年限内是不允许损坏的，回风井的保护等级为级，因此它们 都应选在圈定的陷落带 10m 以外。 两种开拓方案在技术上都比较合理，故对两方案作经济上比较，见下表。 表 4-3 开拓方案技术经济比较表 方案 序号项目单位 下盘竖井开拓折返式斜坡道开拓 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 21 1 掘砌工程量 3 m108366.41179479.63 可比投资万元2264.42+设备2818.2+设备 2 井巷工程万元 851.021281.02 3 年经营费用万元 1238.421526.79 4 优缺点 井筒保护条件好，不留 保安矿柱，石门长度随 开采深度增加增加，开 拓工程量大。 有利于机械化作业，产 量大，投产时间短，视 野较开阔；开拓工程量 大，通风效果差。 通过上述技术经济比较，可以明显地看出，下盘竖井开拓方案无论是工程量还是 生产、设备等费用均优于折返式斜坡道开拓方案，下盘竖井开拓方案投资少，年经营 费用少，经济上要明显优于后者，因此，我们选用下盘竖井开拓方案作为北矿带的开 拓方案。 4.5 阶段及矿块开采顺序 井田中段的开采顺序采用下行式，因为这种开采顺序能减少基建工程量，节约初 期投资，缩短基建时间，确保矿山均衡持续生产，并在逐步向下开采过程中能进一步 探清深部矿体，避免国家矿产资源的浪费。而且这种开采顺序生产安全条件好。从长 远看，下行式开采顺序适用的采矿方法范围广泛，如改变现有的采矿方法，而采用更 先进合理的采矿方法时也不致有很大的影响。因此，选用下行式开采顺序对矿山的发 展远景有利。 阶段中矿块开采顺序，则采用前进式开采。这种采矿方式会使矿井基建时间缩短。 北矿带下盘矿岩较稳固，矿体走向长厚度较大，采用此法可在向两翼掘进阶段运输平 巷的同时回采矿块，从而缩短了阶段的回采时间而减少生产费用。 4.6 三级储量 根据我国现行规定的三级储量用生产期限来表示有色金属矿山定额。开拓储量保 有期限为 3a，采准储量保有期限为 1a，备采储量保有期限为 0.5a。 4.6.1 开拓储量 K rAt Q k k )1 ( t10950 . 1 %57. 41 %)04 . 6 1 (3106 . 6 6 5 k Q 式中：开拓储量的保有期限，3a； kt A矿井年产量，t/a； K矿石回采率(混入采出矿石中的废石量与采出矿石量之比率)%； 江西理工大学 2011 届本科毕业设计 22 r 废石混入率 （采出的纯矿石量与工业储量之比率）% 4.6.2 采准储量 K rAt Q z z )1 ( t105 . 6 %57 . 4 1 %)04 . 6 1 (1106 . 6 5 5 k Q 式中：采准储量的保有期限，1a； zt A矿井年产量，t/a； K矿石回采