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毕业设计(论文)任务书 毕业设计(论文)题目:毕业设计(论文)题目: 焦家金矿焦家金矿-270-270 矿体开采设计矿体开采设计 学学 生生 姓姓 名:名: 王伟王伟 学学 号:号: 专业、年级:专业、年级: 采矿采矿 20082008 级级 学习形式:学习形式: 学习层次:学习层次: 专科专科 函函 授授 站:站: 毕业设计(论文)内容:毕业设计(论文)内容: 设计的基本原则,矿区概述,矿床地质与开采技术条件,矿山工作制度, 矿床开拓系统,中段平面开拓系统,采矿方法,矿山通风系统,矿井提升运 输系统,总图运输,设计矿山的技术经济指标等。 设计要求:中段生产能力 25 万吨/年。 专题(子课题)题目:专题(子课题)题目:-270m-270m 中段采矿设计中段采矿设计 内容:内容: 根据矿床地质条件和开采技术条件,设计-270m 中段矿体采矿方法。包括: 采矿方法初选,技术经济分析,详细技术经济计算、综合分析比较。采矿方 法简述,结构参数,采准巷道布置,切割工作,回采工作(落矿、出矿、通 风、支护、损失贫化、顶板管理、充填) ,回采顺序,地压管理,采掘进度计 划,成本计算与技术经济指标。 毕业设计(论文)指导教师(签字):毕业设计(论文)指导教师(签字): 主主 管管 教教 学学 院院 长(签字):长(签字): 20102010 年年 4 4 月月 5 5 日日 目目 录录 前前 言言 1 1 1 1 矿区概述矿区概述 2 2 1.1 矿区交通位置 .2 2 2 矿床开拓矿床开拓 3 3 2.1 地表移动范围的圈定 .3 2.2 开拓方法.4 2.2.1岩石条件.4 2.2.2水文地质条件 5 2.2.3开拓方案选择 5 2.2.4主要巷道的规格6 2.2.5掘进工程15 2.2.6、装运.19 3 3 采矿方法采矿方法 1919 3.1 开采范围 19 3.2 采矿方法 20 3.2.1、采矿方法选择20 3.2.2、采场构成要素21 3.2.3、采准切割工作21 3.2.4、千吨采切比计算22 3.2.5、回采工作23 4 4 矿井通风系统矿井通风系统 3333 4.1 通风系统现状概述33 4.2 矿井总风量计算33 4.2.1、总风量计算公式33 5 5 矿山主要机械设施矿山主要机械设施 3535 5.1 提升设备.35 5.2 地下运输35 5.3 地下破碎.36 5.4 排水系统36 6.5 风水电供应系统 36 6 6 总图运输总图运输 3737 6.1 矿山总平面布置37 6.2 内外部运输.37 7 7 采场单体设计采场单体设计 3737 7.1 上向分层进路充填采矿法37 8 8 总总 结结 4242 参考文献参考文献 4343 前前 言言 为加强理论联系实际,具有解决金属矿床开采中有关的技术 问题和编制金属矿床开采设计的能力。在逐步的学习、工作中, 重新认识矿山,对焦家金矿的矿区概况、矿区地质、矿山工作制 度和生产能力、矿床开拓、采矿方法、矿井通风、矿井主要机械 设施、总图运输进行了系统的了解。并利用本专业所学过的基础 理论,专业知识综合地解决金属矿床开采问题,做到了在实践中 了解和掌握理论,巩固了自已所学的专业知识。 1. 设计范围 焦家矿区原有开拓系统仅设计服务到本矿区-270 米中段,本 次设计就焦家矿区-230 米在原有开拓系统基础上进行矿体回采设 计,设计矿石年生产能力 25 万吨,日生产能力为 830 吨。 2 设计依据 焦家金矿设计范围内各矿区采矿许可证 。国家现行的律法 规和设计规范。 焦家金矿生产探矿资料及主要生产技术指标及 2007 年 7 月山东省莱州市焦家金矿焦家矿区资金矿源储量核实 报告 。 1 1 矿区概述矿区概述 1.11.1 矿区交通位置矿区交通位置 焦家金矿位于山东省莱州市金城镇境内焦家村西北侧,地理 坐标为东经 12006461200752,北纬 37232237 2424,矿区范围面积 0.9164km。 矿区有烟潍公路通过,向南经莱州市至潍坊火车站 126km, 向北经龙口港至烟台市 145km,水陆交通方便。 矿区属低山丘陵区,东高西低。东部为以剥蚀作用为主的丘陵区, 标高一般为 4060m,最高点为矿区东侧的望儿山,海拔 177.39m。西邻莱州湾,为山前冲洪积平原,地面标高 2235m, 地势平缓,属滨海平原。本区四季分明,气候温和,属暖温带季 风型气候,最高气温 38.9,最低-18,年平均 12.4。年平均 降水量 600700mm,降水量多集中在 68 月份。区内无大水系, 下切冲沟较发育,雨季呈径流,旱季常干涸。 2 2 矿床开拓矿床开拓 2.12.1 地表移动范围的圈定地表移动范围的圈定 在圈定矿山开采的岩石移动范围和崩落范围时,往往采用类 比法,即参照矿体产状、围岩条件和采矿方法相类似的矿山岩体 移动资料来确定矿山的岩石移动范围和崩落范围。 通过参考类似矿山岩体移动资料,并对照本矿区下部矿体的赋存 条件,矿、岩性质及稳固程度,经综合分析确定矿体的岩石移动 角,并按此圈定岩体移动范围。 2.22.2 开拓方法开拓方法 由于焦家矿区已有开拓系统为:斜坡道加混合竖井开拓,系 统已经形成且比较合理,因此不再进行设计,在这里只从石门开 始做开拓设计。 2.2.1岩石条件 由于矿床处于构造破碎带内, 矿体及围岩均破碎、稳定性差。 通过对岩石力学研究,焦家金矿床岩石属半坚硬-坚硬岩石, 其 抗拉强度仅为单轴抗压强度的 1/91/19,而垂直于结构面的抗 拉强度趋近于零。矿区构造应力场最大主应力为水平应力,方位 SE-NW,与矿体走向近似垂直。 破碎岩体易受爆破震动的影响而发生微观结构上的破坏, 当 结构面上的滑移超过其位移极限值时,岩体结构解体崩溃,往往 无明显变形而突然冒落。井巷工程施工过程中,当顶板岩体承受 的拉应力超过岩体本身的抗拉强度时,易出现拱顶塌落,这便是 焦家金矿地压活动的主要表现。焦家金矿矿床岩体基本无岩爆或 底鼓现象,不出现大规模地压活动。但是,岩体越破碎,爆破对 其稳定性影响就越大。矿山开采中,一般尽量采用拱形断面,进 路布置尽量与构造垂交或斜交。 2.2.2水文地质条件 焦家金矿床井下水为天水与矿床水的混合体, 存在于岩体裂 隙中,具有较好的连通性。井下涌水特点主要有:下部工程拉开 后,上部相应地段涌水则迅速减少,由原来的喷涌变为滴淋;一 般地,局部破碎强蚀变带构造裂隙发育,导水性能好,含水量大, 涌水多。 2.2.3开拓方案选择 由于 I 号矿体厚度较大,倾角较缓,矿块生产能力比较大, 服务年限较长,因此选择下盘脉外平巷加穿脉布置 见图 4-1。 布置如图所示。一般多采用下盘脉外巷道和若干穿脉配合。 从线路布置上讲,采用双线交叉式,即在沿脉巷道中铺设双线, 穿脉巷道中铺单线。沿脉巷道中双线用渡线连结,沿脉和穿脉用 单开道岔连结。 图 4-1 下盘脉外平巷加穿脉布置 下盘脉外平巷加穿脉布置 这种布置的优点是阶段运输能力大,穿脉巷道装矿安全、方 便、可靠,穿脉巷道还可起到探矿作用。缺点是掘进工作量大。 2.2.4主要巷道的规格 电机车、矿车及铲运机选型 根据矿块生产能力,电机车选用 CJY6/6(ZK6-6/250)型架线 式直流电机车,矿车选用 2 立方单侧曲轨侧卸式矿车;铲运机选 用阿特拉斯 ST2D 铲运机。 电机车,主要技术参数如下: 外型尺寸(长宽高):447010451500(mm) 轨距:600mm 轴距:1100mm 粘着重量:7t 额定电压: 250V 最小转弯半径:7000mm 集电弓工作高度: 18002200mm 牵引高度:320mm 小时制 牵引力:13040N 小时制功率: 20.6*2KW 侧卸式矿车,主要技术参数如下: 矿车容积: 2m 自重:1000kg 载重:5t 外型尺寸(长宽高):220011001300(mm) 轨距:600mm 轴距:600mm 牵引高度: 320mm 铲运机,主要技术参数如下: 外形尺寸(长宽高)6604 1549 1981 (mm) 拐弯半径:内半径:2667mm 外半径:4699mm 最大举升高度:2515mm 最大卸载角:45 选择巷道断面形状: 由于焦家金矿矿体下盘岩石相对比较稳固, 阶段巷道形状选 择 1/4 三心拱拱形断面;阶段巷道选择 1/3 三心拱巷道大部分不 需支护,轻微破碎带可选用管缝式锚杆和喷射混凝土支护,破碎情 况较严重的可采用喷锚网支护。 由于 I 号矿体阶段运输平巷运输量较大,因此规格应适当加 大,确定阶段运输平巷规格为 2.8m2.6m ;确定出矿穿脉规格 为 2.6m2.5m ;确定分段巷道的规格为 3.12.8m。 布置巷道内水沟和管线: 采用水沟坡度为 0.3%,查表 3-11 得:水沟深 400mm,水沟 宽 400mm,水沟净断面积 0.16m 。 2 管子悬吊在人行道一侧,电力电缆挂在非人行道一侧,通信电缆 挂在管子上方。 计算巷道掘进工程量和材料消耗量: 阶段运输平巷每米巷道计算掘进体积 3 28 . 7 128 . 7 1mSV 出矿穿脉每米巷道计算掘进体积 3 50 . 6 150 . 6 1mSV 绘制巷道断面施工图,编制巷道特征表和每米巷道掘进工程量和 材料消耗表 根据以上计算结果,按 1:50 比例绘制出巷道断面图,并附上 工程量及材料消耗量表,如表。这些施工图表发至施工单位,作 为指导施工的依据。 阶段运输平巷特征 断面面积 /m 3 设计掘进尺寸 /mm 锚杆/mm围 岩 类 别 净 面 积 设 计 掘 进 宽高 喷射 厚度 /mm型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚 杆 长 直 径 净 周 长 /m 7.2 8 7. 28 2800260 0 0 管 缝 式 0150 0 180 0 4 0 10. 8 出矿穿脉特征 断面面 积/m 3 设计掘进 尺寸/mm 锚杆/mm围 岩 类 别 净 面 积 设 计 掘 进 宽高 喷射 厚度 /mm型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚 杆 长 直 径 净 周 长 /m 6 .5 6 .5 26 00 25 00 0 管 缝 式 0 方 形 15 00 18 00 4 0 10 .2 分段巷道特征 断面面 积/m 3 设计掘进 尺寸/mm 锚杆/mm围 岩 类 别 净 面 积 设 计 掘 进 宽高 喷 射 厚 度 /mm 型 式 外 露 长 度 排 列 方 式 间 排 距 锚 杆 长 直 径 净 周 长 /m 8 .4 8 .4 26 00 25 00 50m m 管 缝 式 0 方 形 15 00 18 00 4 0 11 .6 600 1200 400 400 1950 500 2500 出矿穿脉巷道断面 600 1200 1800 850 1950 400 400 1800 2600 500 阶段运输平巷巷道断面 400 400 1800 3000 2800 分段巷巷巷道断面 2.2.5掘进工程 掘进工程主要工序为:凿岩、爆破、通风、装运、支护,此 外还有清理浮石、接管线等辅助工艺。阶段运输平巷掘进为掘支 铺轨架线依次成巷方式,即:掘进工程结束后,进行永久支护, 然后进行铺轨架线,经验收合格后,掘进工程结束。分段巷道则 不需要铺轨。 (一)凿岩 本设计所施工的巷道工程均采用浅孔爆破。 1.凿岩工具:使用 YT27 型风动凿岩机凿眼,选用适应岩性 的钎头和钎杆,钎杆长 2.5 米,钎头为 38mm 的柱齿型或一子 型钎头,风源自地表压风机房经主井井筒到达石门巷,凿岩机风 管由此接入。水源由设在地表的的水池提供,供水路线与供风路 线一样。 2.凿岩工艺:爆破凿岩严格按照中线腰线施工,按照控制爆 破要求,在井巷断面上合理布置掏槽眼,辅助眼及周边眼。断面 炮孔布置见下图。 炮 炮孔布置图 装药形式 根据岩石的易爆性,选择适宜的凿眼爆破参数,尤其要选择 适应的掏槽方式。一般的,当岩石较松软时,应采用楔型掏槽, 当岩石较致密,宜采用垂直桶型掏槽,中心布置一个空孔作为掏 槽自由面,可尽量利用地质构造提高凿眼爆破效果。允许周边眼 向外偏 23 度的角度,最多不能大于 6 度。 爆破 爆破器材:2#岩石铵梯炸药和防水乳化油炸药、非电导爆管、 起爆器、导线等,药卷长度 200mm,药卷直径有两种:32mm 与 25mm,后者只用于顶板眼的装药,目的是减小对周边岩石 的破坏,提高控制爆破效果。当掘进过程存在水害时,可以选择 防水乳化油炸药或使用防水乳胶套。 起爆药包加工和装药: 装药按炮孔顺序选取段数,装药时不准搞错段数,用木棍轻 轻捣入孔内; 推进导爆管时,只准后随一个药包,推进的速度应与导爆管 的速度一致,尽量减少摩擦和猛拉,防止导爆管变形和损坏而导 致拒爆; 装药后,必须堵塞炮泥,捣炮泥时,应防止导爆管打结、折 断、拉细等现象发生; 在装药过程中要注意保护塑料导爆管,不要脚踏,防止被石 块砸断或划破。 工作面爆破网络的联线方法:将工作面导爆管捆绑在一起, 用胶布缠好,然后把这导爆管与导线相连,最后用起爆器起爆。 通风降尘 通风系统 掘进工作面起爆后,应进行通风。根据本工程独头掘进、且 距离比较长的特点,前期通风采用压入式通风方式,后期巷道掘 进较长后采用压入式与抽出式混合通风,风机选择 YBT-62-2 型 轴流式风机,风机选择 600mm 胶质皮风筒,风筒采用岩壁锚杆 吊挂。 后期巷道掘进较长后,采用压入与抽出混合式通风方式进行 通风。在掘进巷道内安装压入式、抽出式风机,压入式风机将新 鲜风送至工作面,冲洗工作面,再由抽出式风机将污风排到硐口 外,完成掘进巷道的通风工作。 回回回 回回回回 回回 回回 回 回 回 回 回 回 回 除尘措施 凿岩完成后即进行装药爆破工作。采用 2 #岩石炸药、非电 导爆雷管起爆,人工装药。爆破时产生含 CO、NO2的废气。 贯穿风流不能到达的工作面、通风难以控制或风阻较大的独头 3 掘进巷道均需采用局扇或辅扇进行局部通风,并采取如下抑尘 措施降尘: 湿式凿岩捕尘;向爆堆喷雾洒水降尘;在卸矿站及 其它粉尘较多的采矿点采用喷水降尘。 2.2.6、装运 阶段运输平巷的掘进,以扒装机将爆破产生的岩渣装入矿车, 进入中段运输系统,由 ZK7-6/250 架线式电机车牵引或人力推矿 车进入中段卸载站,汇入井下提升运输系统。分段巷道的掘进采 用铲运机铲至毛石井,然后用电机车从阶段运输平巷运至卸载站。 3 3 采矿方法采矿方法 3.13.1 开采范围开采范围 根据地质资料本设计只对-230 中段 84 线120 线的矿体进 行回采设计。 3.23.2 采矿方法采矿方法 3.2.1、采矿方法选择 由于地表不允许崩落,矿山可采用空场采矿法事后充填和充 填采矿法。我矿选择充填采矿法。 充填采矿法 充填法的目的是利用充填体进行地压管理,以 控制围岩崩落和地表下沉,并为回采创造安全和方便条件。充填 法生产能力相对要低,成本较高,但地压管理较好。 上向分层进路充填采矿法 此法是从上向分层水平充填法演变 而来,把矿房划分成若干条进路。用于厚度较大的倾斜矿体,机 械化出矿,尾砂胶结充填。此法要求机械化程度较高,成本高; 但矿石回采率较高,适用于贵金属矿山。 初步选定上向分层进路充填法进行各种经济技术指标的对比。 原因有二,首先,矿山地理位置决定地表不允许崩落;其次,其 它采矿方法不适合本矿山地质条件。 经过对以上集中采矿方法综合分析比较,最终确定采用上向分层 进路充填采矿法。在北部矿石极破碎地区采用下向分层进路采矿 法。 该法具有生产能力大,采准工程量相对较小,贫化率较低,劳动 生产率相对较高等优点,但同时也要加强采场顶板管理,加强生 产技术管理与放矿技术管理,严格控制大块产出率及矿石损失率, 努力减少矿石的贫化。 3.2.2、采场构成要素 阶段高度 阶段高度为 40m。 分段分层高度 由于矿岩稳固,浅孔凿岩机凿岩,分段高度为 10m;分层高度 为 3m。 采场布置 采场沿走向布置。 采场长度宽度 采场沿走向布置约 5060m,宽度为矿体水平厚度 。 3.2.3、采准切割工作 采准工作 采准工作包括: 在矿体下盘掘进阶段运输平巷,规格为 2.82.6m; 自阶段运输平巷一侧向上盘,每隔 20 m 掘进一条出矿平巷,规 格为 2.62.5m。 沿斜坡道每隔 10 米垂直高度掘进一条分段巷道,规格 32.8m。 切割工作 切割工程有: 自放矿溜井起沿矿房下盘掘进回风上山,规格为 2.02.0m。 3.2.4、千吨采切比计算 用长度表示:,m/kt1000 T L K采切 用体积表示:,m3/kt1000 T V K采切 其中: 副 VQT 式中: 千吨采切比,m/kt 或 m3/kt; 采切 K 采场采切巷道的总长度,m; L 采场中采切巷道的总体积,m3; V 采场采出矿石量,t;T 采场工业储量,t;Q 采切工程中的副产矿石体积,m3; 副 V 矿石容重,t/m3。 3.2.5、回采工作 矿房回采 先使用 YT27 风动凿岩机在矿房下盘施工一条回风上山,然 后进行进路拉底,进路高度为 3m,炮孔排距 0.75m,间距 0.7m,孔深 2.3m。随进路工作面的推进,每循环爆破结束,在 进路顶板,及时打锚杆和穿带进行锚固。锚杆眼深度为 2.0m,角 度不低于 60,网度为 1.0m1.0m 。 采场第一分层采用掘进方式回采,每条进路结束后先打 50mm 厚的人工假底,然后采用胶结充填至接顶;第二分层开始 利用下一分层的充填体为自由面,采用挤压爆破,向下压炮。 矿石采用 ST-2D 铲运机铲至采场放矿溜井中,然后在阶段运 输巷道用电机车转运至中心溜矿井。 凿岩工作 炮孔布置: 采场凿岩采用浅孔水平落矿方式,顶板采用光爆技术,以确 保采场顶板安全;炮孔为水平炮孔。炮孔平行布置,孔间距为 0.7m,排间距为 0.75m;每次爆破面布置炮孔数量为 25 个,爆 破进尺 2m,分层采高 3m,爆破体积为 18m,落矿量约为 50t。落矿时炮孔必须进行封堵。炮孔布置见:炮孔布置图 二分层以上炮孔布置图 炮孔参数 凿岩采用 YT27 型气腿式风动凿岩机,钎杆长 2.5m ,采用 直径为 38mm 柱齿形或一字形钎头,每个掌子面的炮孔数为 2530 个,孔深 1.8m2.2m,成孔直径为 38mm42mm。 最小抵抗线为,取 0.8m,炮孔孔间距, dW)3025(Wa)5 . 10 . 1 ( 取 1m,排间距取 0.8m 。 爆破工作 选择炸药和爆破器材: 爆破器材为 2#岩石铵梯炸药药卷 32mm。起爆器材为非 电导爆管秒差雷管。装药方式为人工装药,顶板眼采用空气间隔 装药,装药率 20%30%;其余炮孔采用柱状连续装药,顶板眼 每孔在孔底和外侧间隔放置 2 个同段起爆雷管,其余炮孔每孔放 置 1 个起爆雷管,其位置在装药长度 20%(从孔底算起)左右的 药卷中,要求雷管聚能穴朝向孔口。装药时应在警戒区边界设置 明显标志,防止无关人员进入爆破作业区。 矿石运搬 井下矿石运输系统是由采场矿石溜井、出矿巷、中段运输巷、 石门、卸载站、集中溜井和箕斗装矿点组成。用 ST-2D 铲运机将 采场工作面落下矿石经采场溜井、采场振动放矿机装到 2m侧卸 式矿车,用 6 吨电机车牵引至卸载站卸载。 采场通风 由于回采为掘进式回采,借助于自然风流扩散通风难以达到 通风要求,必须采用局扇强制通风。结合本采矿方法特点,为达 到通风效果,在每个采场采用压入式通风, 采场地压管理 支护方法及材料 根据矿岩稳固程度,在采矿生产过程中必须同时进行合理有 效的支护工作。采场内支护方式主要有锚杆支护、锚杆加穿带支 护和木立柱、木棚支护等。 锚杆支护:适用于岩石较为稳固的采矿工程,为临时支护措 施。采用摩擦全锚固的管缝式锚杆,将采场顶帮挤压加固,形成 稳定的承压层,达到支护顶帮的目的。 有关管缝锚杆的主要技术参数如下:长 1800mm,杆体外径 40mm,杆体采用壁厚为 2.5mm 屈服强度不低于 350MPa 的合 金钢材轧制而成,管缝缝宽 12mm,托盘规格为 140mm140mm6mm。 锚杆排列 根据具体条件,锚杆排列有方形、矩形及梅花形,我矿采用 梅花形。 安装锚杆应符合以下要求: 锚杆应交错呈梅花网状布置,锚杆网度根据岩石破碎程度现 场确定。 锚杆孔轴线与构造面夹角不得小于 60,锚杆不得沿构造面 或裂隙布置,托盘安装应凹面向里并紧靠岩体,不得将托盘反装 或挤压变形。 锚杆眼打上一个必须安装一根,禁止打完锚杆眼集中安装锚 杆。 采用管缝锚杆进行支护时,管缝锚杆不准将其砸扁后再使用。 锚杆加穿带支护: 当锚杆支护达不到支护要求时,应采用锚杆加穿带支护;即 在两根锚杆之间加一根穿带,穿带是用 10mm 钢筋焊接而成,长 度 1200mm1500mm 之间。 1320 穿带形式 木立柱、木棚支护: 当以上两种支护形式都打不到要求时,则必须采用木棚支护。 木棚支护应符合下列要求: 梁和腿的结合要严密,其夹角一般为 100110,顶压大夹 角小,测压大夹角大。 棚腿柱窝应挖到硬岩,松软地段应垫基石或设地梁。 棚梁与棚腿应在同一平面上,必须与巷道中心线成直角。 梁的中部及腿的顶端与顶帮间的空隙必须用木楔楔紧。 为防止棚子发生倾斜,各腿之间应用直径不小于 10cm 的撑 木互相支撑。 个木棚棚腿之间距离在 0.81.2m 之间 为防止巷道顶帮岩石的片落,棚壁间必须填塞结实。 棚腿和立柱应小头向下,大头向上支护。 发现棚腿歪斜、压裂、顶梁折断或坑木腐烂等,应及时更换 修复。 采场顶板管理 工作面必须按照作业规程和质量标准搞好工程质量,采场顶 板呈微拱形,两帮平直,避免超欠挖现象。 充填料的输送 根据充填工艺的要求,制备好的充填料必须及时送往充填 地点。为了将大量充填料送往井下,必须寻找一种高效率的运 输方法,以提高充填法的经济技术效果。目前在矿山中,已广 泛应用流体做输送介质的两相流来输送充填材料。根据采用的 输送介质不同,大致将两相流分为水力输送和风力输送。由于 水是最为廉价的输送介质,所以大多数矿山都采用水力输送充 填材料。 影响两相流阻力的因素主要有以下几个方面: 第一,断面平均流速的影响,为确保输送可靠,工作速度应大 于临界流速的 1520,而此时阻力也随流速的增加而增大。 第二,管径。两相流的水头损失是随管径的减小而增大的。管 径要根据充填能力和运输距离、充填倍线等指标来确定,既不 能过粗,也不能过细。 第三,颗粒成分及平均粒径。如果料浆中细粒较多时,水头损 失比细粒少时要小。这是因为细粒较多形成的砂浆相当于一种 比重较大的液体,它能使一些较粗粒子更容易悬浮。 第四,两相流的浓度对阻力特性有很大影响,在相同的流速下, 水头损失是随浓度的增加而增大的。根据本矿山的实际,充填 最高浓度可达 70以上。 第五,固体颗粒的比重,在体积浓度相同时,比重越大与管壁的 摩擦就越大。 第六,颗粒沉降速度。沉降速度越大,就意味着水头损失也会增 加。 当水力输送固体物料的浓度达到某一限值时,浆料会变得很稠, 它沿管道输送的特性会发生很大的变化,不同于普通的水力输 送。浓度很高的浆料,只需很低的输送速度就能沿管道压送至 目的地。这种在管道中呈“柱塞”状低速流动的料浆称为结构 流。结构流大致可分为两类,一类是不加胶结剂的结构流,一 类是加入胶结剂的结构流。结构流的浓度较高,随着技术设备 的高速发展,将是以后矿山充填的发展方向。 根据实践在充填料浆输送中往往会出现各种事故和问题,最主 要的有以下几个方面的问题: 管理堵塞事故,造成管路堵塞的主要原因有以下几点:料 浆发生离析沉淀;自流输送速度太低;料浆中混入杂物; 管道未清洗干净等因素。根据以上因素首先要避免料浆发生 离析沉淀,把物料级配组合好;适当加大料浆输送速度;避免 管路中进入空气,形成复杂的、不稳定的多相流;利用高浓度 输送;增加料浆中细物料的含量。其次要避免管路中进入大块 杂物,在管路入口处应加一格筛,格筛的网孔不能大于管道直 径的 1/3。第三充填结束必须用清水、压气或清水压气同时进行, 将管路清洗干净,若清洗不干净、不彻底,管道中残留的固体 物料、特别是胶结充填是的胶结充填料,就会在下次充填时造 成堵管。 管道的磨损,由于充填料浆输送速度和压力都很大,管壁磨 损非常严重。为了保证安全顺利输送,了解管道磨损情况,必 须定期、定点的用高敏度超声波测厚仪及金属探伤仪对管路进 行监测。为了降低管路的磨损程度,延长其使用寿命,可以适 当降低料浆流速;适当减小管径采用满管输送;在保证充填体 强度的条件下,尽可能降低粒径,多加细料;适当给料浆加入 减阻剂,减小料浆对管道的磨损;采用耐磨防腐性好的新型管 材;如果主管路使用钢管还要定期转动管路,把管壁较厚的地 方转到磨损较严重的地方。 充填倍线,若倍线值过小,料浆出口剩余压力过大,管道振 动剧烈,磨损严重;若倍线值过大,压力损失过大,料浆流动 不畅,容易造成堵管。 充填体的强度 水力输送的充填料充入采场经过脱水后,就逐渐形成整体 的充填体。它的作用是用来维护采空区和作为采场下一分层的 工作平台。因此,研究充填体时,必须对充填体的透水性、沉 降和强度给予高度重视。充填体的脱水主要通过水在充填体的 空隙中流动、渗透、扩散排出。在细颗粒的松散体中才可能存 在毛细管现象,其中毛细管水面升高的大小完全取决于松散颗 粒的大小或其中空隙的大小。无论是自由水从细粒松散体中渗 出;或松散体干燥脱水,都要克服毛细管力的影响。在采场进 行水力充填时,充填料被输送到采场后,运送充填料的水除少 部分以泾流的形式在充填体表面上排除外,大部分水是以渗透 的形式从充填体的空隙中渗透排出。为了提高充填体的渗透系 数,应正确选择充填料的粒径尺寸,孔隙率、颗粒级配,以及 水力输送时的输送浓度,应保证充填料能迅速脱水,并形成坚 固的整体。 对于饱和水的松散体在自重条件下,会产生自然沉降。自 然沉降是由两方面原因形成的,一方面是重力水被蒸发或渗出 失去了对固体颗粒的浮力;另一方面是重力水被蒸发或渗出后, 充填体中仍保持着毛细水,毛细力的作用是发生自然沉降的主 要因素。 充填体作为支护围岩的手段,不仅可以控制采场两帮围岩的局 部破坏,而且可以防止大规模的岩石移动。所以就要求充填体 必须具备一定的强度。另外,充填体还要作为采场的工作底板, 也要具备必要的强度。为提高充填体的强度首先可以通过加压 提高充填体的容重;改善充填料的粒级组成提高充填体的密度; 控制充填体内的含水量等手段;来提高充填体的内摩擦角。其 次要提高充填体的粘结力,粘结力是通过灰沙比和水灰比决定 的。灰砂比在 1:10 时抗压强度就能达到 1015 公斤/平方厘 米,就能达到工作面地板的要求;当灰砂比在 1:20 时抗压强 度达到 57 公斤/平方厘米,就能达到采场充填的目的。当灰 砂比为 1:3、输送重量浓度为 65%、水灰比 3.22 时,每平方 厘米的抗压强度就能达到 30 公斤。所以为了提高充填体的强度, 在满足输送要求下,尽量提高输送浓度,若浓度从 65%提高到 75%,强度可以提高 1.52 倍。相反,输送浓度过低,会造成 充填体脱水时间过长,甚至还会在充填体表面产生泾流,造成 水泥量的流失和离析。每次充填时要在板墙外构筑二道板墙, 对充填时滤出的粒度较细的泥沙进行二次过滤,避免污染整个 采场。 4 矿井通风系统 4.1 通风系统现状概述 依据矿山的两翼对角式开拓系统,斜坡道及管缆斜井为总进 风井,主竖井允许有少量漏风,南北风井为总出风井。新鲜风流 通过斜坡道,进入井下各个中段,清洗采场和掘进作业面后分别 经各采场的回风天井上行至上水平中段回风巷,污风在回风巷主 扇的作用下经回风井排至地表。 每中段主扇为一台 BDK45-2No13 型轴流式风机,功率为 75Kw。在整个通风系统中,采用风门,风窗,封闭巷道等措施调 节各作业点的通风量。 4.2 矿井总风量计算 4.2.1、总风量计算公式 )( 21 qdjbh QQQQQkkQ 式中:矿井总风量,; Q sm / 3 回采工作面需风量,; h Q sm / 3 备采工作面需风量,; b Q sm / 3 掘进工作面需风量,; j Q sm / 3 独立通风硐室需风量,; d Q sm / 3 其他巷道需风量,; q Q sm / 3 外部漏风系数; 1 k 内部漏风系数。 2 k 5 5 矿山主要机械设施矿山主要机械设施 5.1 提升设备 矿井提升采用混合竖井:井筒直径 5.5 米,井塔高度 60.07 米, 井塔内装备有两套 JKM2.25/4 型多绳摩擦式提升机;井筒内装备 有 3.7m3 底卸式箕斗及其平衡锤,4#单层罐笼及其平衡锤。 5.2 地下运输 根据中段生产能力,电机车选用 CJY6/6(ZK6-6/250)型架线 式直流电机车。 电机车,主要技术参数如下: 外型尺寸(长宽高):447010451500(mm) 轨距:600mm 轴距:1100mm 粘着重 量:7t 额定电压:250V 最小转弯半径: 7000mm 集电弓工作高度:18002200mm 牵引高度: 320mm 小时制牵引力:13040N 小时制功率: 20.6*2KW 根据矿山实际情况及所采用的采矿方法,采场内采用铲运机 出矿。 铲运机,主要技术参数如下: 外形尺寸(长宽高)6604 1549 1981 (mm) 拐弯半径:内半径:2667mm 外半径: 4699mm 最大举升高度:2515mm 最大卸载角: 45 5.3 地下破碎 在每个采场的溜矿井上部,架设格筛;格筛网度为 400400mm,对于采场内单向尺寸大于 400mm 的块矿必须进 行人工或爆破方式进行二次破碎。 5.4 排水系统 井下水主要为裂隙渗透水,井下生产水等。采场内的污水经 每个采场的泄水井,排到中段运输平巷内;然后经中段泄水井排至 -270 米水仓内;最后经水泵排至地表分水处理站处理。 -m水泵房由五套两种排水设备组成: 水泵名称:耐腐蚀泵 规格型号:* 流 量:立方米/时 扬程:米 电机名称:三相异步电动机 规格型号: YKK4501-4 额定功率: 额定电压: 额定电流: 水泵名称:耐腐蚀泵 规格型号:-* 流 量:立方米/时 扬程:米 电机名称:三相异步电动机 规格型号:- 额定功率: 250KW 额定电压: 额定电流: 排水管路由两套直径为mm 的管路组成,其中一套 备用 系统见附图。 6.5 风水电供应系统 井下供风、供水、供电系统见附图。 6 6 总图运输总图运输 6.16.1 矿山总平面布置矿山总平面布置 矿山毗邻焦家村,矿区附近设置职工家属区、学校、职工医院、 职工俱乐部等配套设施。详见附图井上下对照图 。 6.26.2 内外部运输内外部运输 矿区内主要通过铲运机,通过斜坡道对大部份材料进行井上井 下运输。矿石通过箕斗提升到地表后直接进入选矿厂;废石通过汽 车运至石子厂加工或运至尾矿库筑坝。 矿区外有烟潍公路通过,向南经莱州市至潍坊火车站 126km,向北经龙口港至烟台市 145km,水陆交通方便。对矿区 的材料供应极为方便。 7 7 采场单体设计采场单体设计 在此对实习期间所做的焦家金矿两种具有代表性的采矿方法设 计,作简要介绍。 7.17.1 上向分层进路充填采矿法上向分层进路充填采矿法 根据地质人员所提的地质资料本设计为J采场第五分层回 采设计。J采场南至104线与J采场相接,北至98线与J采场相连, 属号矿体B81100矿块。该采场本分层平均顶、底板标高为- 253.5m/-256.5m。矿体边界标高为-255.0m。 地质概况:该采场控矿构造为矿体上盘的焦家主断裂,矿体 赋存与主断裂下盘蚀变带内,主断裂控制矿体的上盘边界。矿 体总体走向NE50,倾向NW,倾角33左右.矿体平均水平厚度 为44.75m,矿体属于含金黄铁矿化、黄铁绢英岩化破碎蚀变岩 型,矿体赋矿岩石主要为黄铁绢英岩化碎裂岩、黄铁绢英岩化 花岗岩、硅化花岗岩。含金黄铁矿等硫化物主要呈浸染状,细 脉网状充填于矿石中。矿体上盘与围岩为断层接触关系,界线 明显;而矿体下盘与围岩呈渐变过渡关系,无明显的边界线, 需在回采过程中通过现场地质观察和地质取样化验等工作控制 下盘边界。 构造特征:采场内的主要构造为矿体上盘的控矿主断裂,其 总体走向为50,倾向NW,倾角33左右,在断裂面上发育有 一层厚约5cm的黑色断层泥。在矿体内部发育的次级构造主要 是呈共轭状产出的NE和NW向的裂隙、节理构造,其次为缓倾 斜的近水平构造。NE向裂隙节理倾向NW或SE,倾角58-78; NW向的裂隙节理倾向NE或SW,倾角为56-81。采场内岩石 稳固性中等,节理裂隙的交汇部位,岩石比较破碎,其稳固性 相对较差,极易形成三角冒落。 脉岩及围岩特征:采场内脉岩主要为煌斑岩,其总体走向约 261,厚约1.0m,走向上常出现一些局部拐弯,倾向NE,倾角 76,矿体回采过程中需穿过的煌斑岩要单独作为夹石剔除, 避免造成贫化。矿体上盘围岩为斜长角闪岩,稳固性差,暴露 面积较大或时间较长易塌方。矿体下盘围岩为绢英岩化,硅化, 钾化花岗岩,其内亦发育相互交错的裂隙节理,造成局部围岩 破碎。 水文地质:采场范围内主要为裂隙渗透水,无涌水,淋水情 况极少发生,局部有滴水现象。 注意事项:主断层上盘岩石相当破碎,主断层暴露面积不宜 过大或时间过长,以免发生上盘坍塌,在构造密集发育地段易 出现三角冒落,应注意安全并及时采取可靠的安全措施。 储量计算:本资料所提表、内外及低品位总矿石量为:16200t;平 均品位:2.26g/t; 金属量:36.66kg .其中低品位矿量:2200t;平 均品位:1.19g/t; 金属量:4.18kg 采准与回采工作 采准工作:在二分段巷的基础上经掘进形成该分层回采联巷, 期间与采场充填回风井、溜井、泄水井贯通。 回采顺序:01-02-03-301-04-05-06-07-08-801-09-10- 101-11-12-121-13-14-15-151-16- 17-171-18-19-20-21-22-221-23-24. 凿岩爆破:采用气腿式风动凿岩机凿岩,眼深2.0-2.2m;防水 乳化油炸药,人工装药;起爆器材为非电导爆管秒差雷管,正 向起爆。 通风:采用局扇压入式强制通风。新鲜风流由二分巷供给, 污风由该采场回风上山排至-190m回风巷; 出矿:采用柴油铲运机将工作面崩落下的矿石经采场回采 联巷运至采场矿石溜井。 二次破碎:对于单向尺寸大于400mm的块矿必须进行人工或 爆破方式进行二次破碎。 充填工艺:为了减小顶板暴露面积、缩短暴露时间,有效维 护顶帮稳定,进路回采结束需及时进行封闭并进行接顶充填。 具体要求:一步采进路空区先用配比为1:20的胶结充填料

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