广西大学采矿课程设计

1、辅导老师 王立平学号：331030090101河南理工大学地下工程设计说明书设 计 人： 王 杰 啸专业名称： 矿山建设 班 级： 土木人才10-01 指导教师： 王 立 平 2012年6月16日目录摘要-3一、设计基础资料与要求-4二、开拓方案选择-42.1 开拓方案的初选-42.2开拓方案初步分析比较-52.3开拓系统图-7三、设计主要井巷断面-83.1立井井筒断面设计-83.1.1提升容器的选择-83.1.2井筒断面的布置-83.1.3井筒净断面尺寸的确定-92.1.4井壁结构的选择和井壁厚度的确定-92.1.5绘制井筒施工图-103.2斜井断面设计-113.2.1斜井提升容器的选择-1

2、13.2.2断面尺寸设计-123.2.3绘制断面施工图-133.3巷道断面设计-133.3.1选择巷道断面参数-143.3.2绘制巷道施工图-14四、计算选用的开拓方案基建工程量-154.1分期建设-154.2各期建设基建工程量-15五、编制井巷掘进施工组织计划-16六、制定井巷掘进作业安全管理制度与措施-18参考文献-19摘要 根据设计任务要求，开始选择设计方案，由于矿体的特征，最初选择了三种方案，经过对三个方案的计算之后最终确定了采用联合开拓法方案。确定选择的开拓方案以后，画出系统开拓图，同时设计出主要井筒的断面尺寸，绘制井巷断面施工图，编制井巷掘进施工组织计划。然后根据所选择的开拓方案，

3、计算出开拓方案基建工程量。最后，制定出井巷掘进作业安全管理制度与措施。本设计主要设计竖井+盲斜井的联合开拓方法，设计运输工具，提升容器和巷道断面等。联合开拓方法的设计有别于单一开拓方法，联合开拓方法还要考虑各种开拓方式的协同与施工，生产的特殊要求。设计中各种方案更难，更复杂。关键词：竖井 盲斜井 联合开拓 提升 一、设计基础资料与要求有一矿体埋藏在地表以下400米处，水平矿体厚度20米，矿体平面积600×400m2，从矿体上部边界算起的设计开采深度310米，矿石容重3.0，围岩f=10-12，矿石回采率95%，矿石贫化率10%，顶盘岩石移动角70度，矿山年生产能力50万吨。该矿床位于

4、当地侵蚀基准面以上，地势较平坦。要求：1、比较开拓方案并选择最佳方案（附开拓系统图）；2、计算选用的开拓方案基建工程量；3、设计主要井巷断面；4、制定井巷掘进作业安全管理制度与措施；5、绘制井巷断面施工图；6、编制井巷掘进施工组织计划。二、开拓方案选择2.1 开拓方案初选 根据矿床赋存条件、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，综合考虑此矿体的倾角（通过计算可得，大概是在30-45度之间），大体可以确定竖井开拓和斜井开拓和竖井+盲斜井三种大的方案。对于斜井而言，其开采深度一般为300米左右，要求矿体埋藏深度不是很深，而对于以上矿体，埋藏深度达400米，再加之开采深度3

5、10米，则总的深度可以达到700米左右。所以，就以上这一点，可以将斜井开拓排除掉。而对于竖井而言，本矿矿体埋藏较深，且属于倾斜矿体，综合竖井开拓可能的三种方案（竖井布置在沿矿体走向中央，按上盘、下盘和侧翼布置），得知竖井开拓的三个方案中的最优方案在最下边一中段仍需开掘他达600米的石门，不仅增大了基建投资，而且也增加了日后生产的运输成本。由此得出竖井也并非最优方案，对于此矿山的情况，宜综合斜井开拓方法和竖井开拓方法的优缺点，采用坚井+盲斜井的联合开拓方法。2.2开拓方案初步分析比较对于坚井+盲斜井联合开拓方法，根据矿山的地质资料，在下盘矿体走向中央布置竖井，确定竖井井筒位置位于矿体下盘岩石移动

6、带以外一定安全距离处，由于岩石稳定性大（f=1012）安全距离取50米。关于盲斜井，结合现的技术，又可采用下盘斜井开拓法和脉内斜井开拓法。现就两个方案进行比较：方案1方案二方案一：采用下盘斜井开拓法。该方案，斜井布置在下盘坚固的围岩中，不需为斜井保留保安矿柱，可减少矿石贫化率和损失量，井筒平直，维护条件好，运行稳定，出矿条件较好，有足够的空间布置斜井井底车场，更易调度。风井建设容易。但是需要掘进大量的石门，且不可作探矿坑道，初期基建工程量大。对前期地质资料要求较高，掘进斜井不能出矿，增加废石运出量。方案二，采用脉内斜井开拓法。在该方案，不需要掘进石门，开拓时间较短，投产快；在开拓工程过程中，可

7、同时开采出部分矿石，有助于进一步探矿。但当矿体倾斜不规则，斜井难以保持平直，不利于提升和维护，需要留保安矿柱。增大矿石损失率，该方案多用于矿石价值不高的矿床。方案比较：优点缺点方案一 不需留保安矿柱； 井筒平直，维护条件好； 风井容易布置； 矿石损失率和贫化率低； 出矿条件较好，有足够的空间布置斜井井底车场。 石门长，初期基建工程量大。 对围岩强度要求高，不利于掘进。 掘进斜井不能出矿，资金积压量大，不利周转。方案二 不需要掘进石门； 开拓时间较短，投产快； 在开拓工程过程中，可同时开采出部分矿石，有助于进一步探矿； 需要留保安矿柱；矿石损失率大； 通风较困难。 受甩车道限制，不利于布置井底车

8、场； 当矿体倾斜不规则，斜井难以保持平直，不利于提升和维护；两方案工程量比较 （略去相同部分）方案一方案二石门长度158.19m0m竖井-斜井运输巷道43.65m69.32m总共开挖量120760m3110098m3投资成本115万元102万元保安矿柱0t8.3万吨经过对工程量比较、经济分析、施工耗时与其对施工难易程度的综合比较分析选择方案一。2.3 开拓系统图三、设计主要井巷断面3.1立井井筒断面设计井筒断面设计包括确定井筒断面尺寸，选择井壁结构并确定井壁厚度，绘制井筒端面施工图和编制工程量及材料消耗量表。3.1.1提升容器的选择根据本设计方案，由于矿山设计年生产为50t/a,属于中型矿山，

9、又竖井兼做提升人员物料的混合井，宜布置罐笼，采用罐笼提升方式。罐笼一次提升的容量和规格主要根据矿井年产量、井筒深度及矿井工作组织来确定：罐笼一次提升的容量按公式来进行计算，根据矿山的实际生产情况，取;根据公式,根据采矿手册取=35s，=5s,由,取，计算得T=62.5s，代入，有：，竖井又做矸石的运输通道，选用1.0t型号为MG1.1-6A的固定式车箱矿车即可符合运输量的需求，故系统选用双层双车单绳普通罐笼。3.1.2井筒断面的布置井筒断面根据选定提升容器与井筒装备的类型来布置。井筒断面内除提升间外，根据井筒的用途，还需要布置梯子间、管缆间或延伸间。井筒断面的布置，既要满足井筒内提升容器等设备

10、布置的要求，又要力求缩小井筒的断面，简化井筒装备，以达到节约材料和投资的目的。选择罐笼为提升容器以后，确定罐笼的布置方式为单侧布置。3.1.3井筒净断面尺寸的确定井筒净断面尺寸主要根据提升容器的规格和数量、井筒装备上午类型和尺寸、井筒布置方式以及各种安全间隙来确定，最后用通过井筒的风速校核。箕斗类型、井筒装备布置形式确定后，可以按一定方法计算确定井筒净断面内提升间和梯子间的净断面布置尺寸。 查阅现代矿山采矿机械设备实用技术手册得知，矿山竖井应采用GLGY-1×2/2型刚性罐道罐笼，异侧进出车，罐笼断面为2550mm×1020mm，此罐笼可同时装载24人上下井工作，根据所选罐

11、笼型号以及竖井需要布置样子间等条件，确定最小井筒直径为4800mm。3.1.4井壁结构的选择和井壁厚度的确定为井壁是井筒重要的组成部分，其作用是承受地压、封堵涌水、防止围岩风化等。合理选择井壁材料和结构，对节约原材料、降低成本、保证井筒质量、加快建井速度等都具有重要的意义。设计井壁厚度，必须首先确定井壁上所受的载荷。由地质资料知，矿山矿床位于当地侵蚀基准面以上，封堵涌水工作量不大，围岩稳固，地压承受能力强，不用做过多的井筒支护和井壁地压保护措施，选择混凝土浇注井壁结构，井壁结构厚度取480mm.设计好井壁厚度，根据前一节数据，确定竖井尺寸，从而画出竖井井筒断面施工图。3.1.5绘制井筒施工图按

12、照所确定的参数，绘制井筒施工图：3.2斜井断面设计3.2.1斜井提升容器的选择因为竖井提升采用罐笼做为提升容器，矿山年产50万吨，宜采用箕斗或罐笼提升。斜井箕斗提升具有生产能力大、装卸载自动化等优点，但考虑到箕斗提升需要在井下布置装卸载设备和煤仓，还与其到竖井的转运过程中增加了一套转运设备的工业场地，基建工程量大、施工难度极大，投资高等较串车提升复杂、不易安装高度、设备安装也时间很长。此外，为了解决矸石、材料设备和人员的运送问题，还需设一套副井提升设备。因此斜井提升也采用串车提升。根据设计要求，进行提升容器规格设计及校核，为了与竖井提升同步，设计提升速度应在某些程度上吻合。斜井一次提升容量与竖

13、井类似采用公式，其中代入数值有：则：,加上矸石运输量，取，即每次要拉出2×4节矿车，根据经验数据知，设计的斜井正常工作，满足设计要求。斜井运输采用平车场的双钩串车提升系统，平车场用于双钩串车提升。提升开始时，在井口平车场空车线上的空串车，由井口推车器向下推送。同时井底重串车向上提升，此时加速度为A0，速度为Vpc (Vpcb取10m/s)。当全部重串车进入井筒后，提升机加速到最大速度并以等速运行。重串车行至井口，而空串车行至井底时，提升速度减至Vpc,空、重串车以速度Vpc在井下和井上车场运行，最后减速停车。井口平车场内重串车线上借助惯性继续前进，当钩头行到摘挂钩位置时迅速将钩头摘下

14、，并挂上空串车，与此同时井下也进行摘挂钩工作,以提高出矿速度。3.2.2断面尺寸设计根据矿山地质资料得知，围岩稳固性为1012，斜井设计不需要进行特别的支护，井筒布置方便，工程量较少，而且斜井建井速度快，投资省。斜井的断面设计根据现有的设计方案，选取双轨，根据矿车，轨道宽为A=880mm,人行道宽度取c=800mm,非人行道侧取=0.35m,两车最小距离取t=0.4 。根据公式巷道净断面宽度确定公式;代入数值得：。巷道净断面高度，因为围岩稳固性好，拱高取, 依据架线的高度、人行道高以及安装管线的要求等条件计算选用其中最大值，取。因为的斜井，不铺设道渣。为0。代入数值计算得。由此，画出斜井断面。

15、3.2.3绘制断面施工图3.3巷道断面设计巷道是井下生产的动脉，巷道断面设计合理与否，直接影响矿产生产的安全和经济效益，巷道断面设计的原则是：在满足安全、生产和施工要求的条件下，力求提高断面利用率，取得最佳的经济效益。3.3.1选择巷道断面参数选择巷道断面形状为三星拱形，主要运输巷道的断面尺寸的确定，既要保证各种机械、器材或运输设备在巷道中畅通无阻，又要满足安全规程规定的人行道宽与各种安全间隙以及通过巷道的风量、风速要求。同时，还要考虑巷道中的各种管道、电缆的合理布置。矿山开拓系统采用270V直流电车，为了配合竖井出矿，斜井和坚井的相通的运输平巷采用双轨布置，车轨轨距选择600mm,不需进行转

16、装，方便井下生产，节约生产成本。设计各项数值计算与斜井取法相同，由于篇幅关系，不做细述，具体尺寸标巷道断面施工图上。3.3.2绘制巷道施工图四、计算选用的开拓方案基建工程量4.1分期建设根据矿体的分布条件和所选取的开拓方式，具体的开拓过程可以分为三期建设。考虑到所选用的开拓方案的特殊性，前期建设时一次开拓竖井，斜井开拓至150中段，掘进310水平运输大巷，并布置好200中断水仓和310水平中转水仓（假设井口标高为710m），同时掘进风井至150水平。开拓通风巷道，以形成一个完整的开拓系统，投入生产。根据大体估算，前期开拓的用时在2年左右。二期建设是在前期建设完成以后，开拓250，200，150

17、三个中段，开拓穿脉及沿脉巷道，进一步确定矿体边界，将中段通风与竖井通风联合起来，形成一个完整的通风系统。形成二期完整的开拓系统，投入生产。由于二期开拓比前期少了许多工程量，因此，二期开拓可能用时为1年。三期建设矿山建设的末期工程，在二期工程的基础上对斜井、风井进行延伸0水平，布置0中段水仓，开拓100，50，0三个中段与其相应的石门及运输巷道，将中段通风与竖井通风连通。形成完整的通风系统，布置各项工序。形成完整的开拓系统，投入生产，开采下几个中段的矿石。计划建设时间为1年。4.2各期建设基建工程量根据以上所选择的主要巷道的井巷断面的尺寸和所选取的开拓方案所需掘进井巷的长度，可以将各分期所开拓的

18、几件工程量计算出来。分期建设序号开拓项目名称面积（m2）长度(m)体积（工程量）(m3)前期建设1坚井21.903257117.52斜井8.537832043巷道9.843.74284风井8.555834984二期建设6石门6.11591.57脉内巷道1860113468风井8.551501282.5末期建设10石门6.1310189111脉内巷道175910833012风井8.552101539五、编制井巷掘进施工组织计划 井巷掘进施工组织计划循环图表，是加快井巷施工速度，缩短建井工期的具体方法，除了采用新技术、新设备、新工艺、新方法等技术措施外，科学的施工组织和管理方法也是十分重要的因素。

19、 根据经验数据，得知各主要工程施工月进尺如下：竖井40-60米; 斜井50-70米; 平巷 50-240米。再加和工程准备时间，对于此矿体，制定的井巷掘进施工组织计划循环图表如下第 22 页 共 22 页名称第一年第二年第三年备注12345678910111212345678910111212期工程竖井巷道风井斜井二期工程石门巷道风井末期工程斜井巷道风井310运输大巷 150-310水平斜井 中段石门,同时施工 中段穿脉及运输巷道，同时施工 中段与风井贯通，各中段同时施工斜井，上部掘进巷道时同时施工中段穿脉及运输巷道，同时施工 六、制定井巷掘进作业安全管理制度与措施爆破作业、爆破安全距离符合爆破安全规程要求情况，落实爆破作业设计和作业规程、防止危及人身安全和中毒窒息事故的预防措施以及推广中深孔爆破技术情况；爆炸物品的储存、购买、运输、使用和清退登记制度等落实情况。露天矿山自上而下分台阶开采，台阶高度符合金属非金属矿山安全规程或小型露天采石场安全生产暂行规定要求情况；露天边坡稳定性定期监测情况；深凹露天采