焦家金矿-270矿体开采设计要点

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