金属矿地下开采课程设计

1、内蒙古科技大学本科生课程设计说明书 题 目：炭窑口硫铁矿矿体16号矿块设计 学生姓名：时浩学 号：0972146326专 业：采矿工程班 级：采矿09-4班指导教师：刘树新目录第一章 矿井概况.3一、矿井地形、地貌、地物及其对开采的影响.3二、矿井开拓方式及主要井巷的布置形式.8三、矿井通风方法、主扇工作方式及通风系统情况.12四、矿井提升运输系统及主要设备配备情况.13五、矿井工作制度.13第二章 开采技术件.14一、块边界、位置及与相邻矿块的关系.14二、矿体地质条件.15三、技术经济条件.17四、矿块储量计算.17第三章 采矿方法的选择.17一、采矿方法的技术分析. .17二、采矿方法的

2、经济分析.18第四章 采矿方法方案设计.20一、矿块结构及参数.20二、采准工作.21三、切割工作.21四、回采工作.21第五章 安全.25一、安全规程.251、安全技术措施.262、安全操作规程.274、矿山安全避险规定.31参考文献.32第1章 矿井概况一、矿井地形、地貌、地物及其对开采的影响。1.1矿区位置及交通情况炭窑口矿区位于狼山南破，属内蒙古自治区巴彦卓尔盟潮格旗管辖，但矿区距杭锦后旗府陕坝镇北西29Km，而陕坝镇位于包兰铁路之临河车站北西32Km，均有公路可通汽车，交通方便。矿区地理坐标：东经106o47，北纬40o58。1.2区域地质概况 本区大地构造单元属内蒙台背斜，西北略跨

3、内蒙海西褶皱带。内蒙台背斜在狼山中段，为一巨型扇形复背斜，炭窑口多金属矿区位于狼山扇形复背斜的南。1.2.1.地层 (一)、太古代（Ar） 太古代五台系分布于西狼山包格太庙玻璃店一带，组成狼山于岭。主要由黑云母斜长片麻岩，角闪斜长片麻岩及混合岩组成；伟晶岩脉。角闪岩脉强烈注入，并剧烈褶皱，物质成分变化很大，难以辨认和恢复原岩面貌，为一套极为复杂的深变质岩系。在伟晶岩中产铌、钼等矿。（二）、元古代（Pt）元古代狼山群分布于狼山南北两侧，组成狼山扇形复背斜两翼，北翼较南翼出露广，根据较清楚的产状、层序及岩相特征，划分为五个组，南翼缺第五组、北翼缺第一组。1.片岩、片麻岩组（L1）：分布于东升庙与炭

4、窑口两地。下部为麻岩，上部为片岩，该层出露厚4 0 0 米，未全面出露地表。2.千枚岩、板岩、灰岩组（L2）：分布于霍各乞、东升庙、炭窑口。本组由千枚岩、片岩、灰岩、板岩组成。在各地岩相、厚度变化较大，在霍各乞除千枚岩、片岩、灰岩、板岩外，还有条带状石英岩，为富铜矿的含矿层。本组厚度变化很大，在炭窑口厚的9 4 0米，在霍各乞厚的1 5 8 5米，在东升庙厚约5 1 5米。与L1为整合接触。3.石英岩、片岩组（L3）:在炭窑口、东升庙、霍各乞均有出露。本组岩相、厚度变化均比较稳定。下部为云母石英片岩、片状石英岩，上部为薄层厚层石英岩，物质成分较单一，各地厚度较相近，厚约5 0 0米，L2为整合

5、接触。4.千枚岩、片岩组（L4）：分布于赛年仑之南阿拉企图散炭窑口北部。以石英片岩为主，其中夹包板岩、灰岩、千枚岩、黑色石英岩。本组含矿较为普通。厚3 5 0 0米，与L3为整合接触。5.灰黑色千枚状片岩组（L5）:霍各乞之南亨格利图一带。主要为一套灰黑色含炭的千枚状片岩，其中夹有少量板岩、灰岩及黑色石英岩。本组也有零星矿化。厚大于米。与L4为整合接触。（三）、石炭二叠系（Cp）石炭二叠系（Cp）零星分布于大坝口、石炭口。下部为砾岩，中部为黑色砂页岩及黑色页岩，上部为石灰岩，石灰岩与花岗岩接触，受热力影响成为大理岩，砾岩、砂岩、页岩未变质。上石炭系仅分布于本区西北之海西褶皱带内。由下面上为红色

6、碎屑岩、灰岩、砂岩夹灰岩、砂砾岩。岩石大部轻微变质，岩相变化不大，表现了沉积特征。1.2.2火成岩本区火成岩出露广泛，特别是海西期花岗岩分布在广大地区内。1.第一期片麻状花岗岩（r 41）：分布于东部的乌兰胡特格以北及西部的宝格太庙一带，呈岩基产出。2.第二期黑云母花岗岩（r 4）：呈岩基及不规则状产出，分布较广。3.第三期红色粗粒花岗岩（r 43）：呈不规则状产出在炭窑口附近及霍各乞之北。角闪岩、辉长岩、闪长岩、石英斑岩、石英闪长玢岩、花岗闪长岩、伟晶岩、石英脉等了；呈脉状侵入于新老地层中，均属海西期产物。分布于宝格太庙好力更山一带的伟晶岩中产铍、铌、钼等矿。分布于别力盖庙橄长岩中产铜镍矿，

7、分布于狼山及五台系中的石英脉有黄铜矿化。分布于东部的乌兰胡特格附近及北部坦克山。在坦克山的玄武岩为黑色细粒状；主要矿物为长石、辉石、磁铁矿等，磁性很强。在乌兰胡特格附近的玄武岩，为灰黑暗紫色，具气孔状、杏仁状构造，在气孔中充填有方解石。属喜马拉雅期产物。1.2.3、构造本区大地构造，其形态为以五台系为轴部的扇形复背斜，轴向为北东南西，北翼向北倒转，南翼向南倒转。北翼由狼山（L）组成，南翼除狼山（L）外，还有石炭二叠系（cp），侏罗系（J），白垩系，第三系等地层。山前大断层为正断层。狼山南缘突然下降为河套平原，高山与平原界限截然，成正断层接触，断层延长数十公里之区外，走向为南西，倾向为南东，倾角

8、500700，断层时期为第三纪第四纪初本区次级构造形态，在各系、地层中表现有所不同，但其构造形态仍受狼山扇形复背斜控制。1.在狼山中，狼山复背斜北翼霍各乞一带，呈较为舒缓的复式北向斜构造，轴向为北东南西。同时具有强烈的旋卷式反S型构造，其对矿床有一定影响，如霍各乞铜多金属矿区一号矿床的中部，由于反S型构造的影响，使之在走向上褶皱重叠，断层不明显。狼山复背斜南翼的狼山，在炭窑口及东升庙两地构造形态表现有所不同。在炭窑口以断层为最发育，其中以走向逆断层占优势，走向与岩层走向一致，为北东南西，其对矿床有所破坏。横断层次之，其对矿也有一定影响。2.在侏罗系中，表现为平缓的褶皱构造，并有小型逆掩断层。3

9、.在白垩系中，表现为相当平缓的单斜构造，小型断层也很发育。4.本区矿产丰富，分布广泛。根据矿床的空间分布规律及成矿特征，划分如下矿带：(1)、前狼山矿带：分布于南部东升庙炭窑口一带，主要为沉积变质多金属矿床，硫铁矿也相当丰富，这类矿床还伴有钴、银等元素，赋存在狼山第二组（L2）中，在炭窑口北部的狼山第四组中也有所分布。以铜、铅、锌、硫具工业价值，规模大，品位富，东升庙的远景极大。(2)、霍各乞矿带：分布于北部的温都尔哈拉霍各乞那论宝拉格一带，主要为沉积变质多金属矿床，这类矿床伴生有钴、银、镓、锗、铟、镉、金等元素。规模大，品位富，赋存于狼山第二组（L2）中，以铜、铅锌、铁具工业价值。其次尚有热

10、液型铅锌矿及含铜石英脉。(3)、欧巴拉格矿带：分布于本区西北的善代庙欧巴拉格一带，属内蒙海西褶皱带，矿化类型为沿裂隙充填的铜多金属矿脉，含铜石英脉及含铜砂岩。赋存于上石炭系（C3）中，规模不清，目前所知尚小，为有望矿点。(4)、宝格太庙好力更山含铍、铌、钽的伟晶岩带。赋存于五台系及花岗岩中的伟晶岩中，规模尚不太清楚。(5)、修铁阿拉企图敖包矿化带，多以石英脉或沿裂隙充填之铜、铅、锌矿脉出现。赋存于狼山第四组（L4）中，矿化普遍，目前所知，规模尚小，需待进一步工作。 除以上所分五个矿带（矿化带）外，在本区大片分布的五台系（Ar）_狼山（L）的各类岩层中，普遍分布着小型含铜石英脉，不具工业价值。同

11、时在五台（Ar）与狼山（L）南接触带，即在别力盖庙至三贵沟等地。有基性岩体分布，并在别力盖庙的辉长橄长岩中见有铜、镍矿床，有待进一步评价。分布在别力盖庙白石头沟间的石炭二叠纪的大理岩已被地方开采，作为加工的水泥原料。1.3矿区地质炭窑口矿区位于狼山扇形复背斜的南翼，以狼山地形分布最广，其岩性及其产状对矿床有直接控制作用，故详述如下，其他地层在此不再论述。狼山地层为一套浅海相地槽型沉积，经区域变质而成为石英岩、云母片岩、千枚状片岩、炭质板岩和石灰岩等地层，组成了矿区内主要地层，总厚度大于3 4 0 0 米，根据矿区内实际出露情况，共分为四组。地层第一组（Pt1）为片岩片麻岩组，分布于矿区南部背斜

12、轴部一带，未全部凹露地表，下部为花岗质混合岩，中部为黑云母石英片岩，上部为缘泥石石英片岩，二云母石英片岩。岩性变化较大，局部夹有变粒岩和绢云母石英片岩。本组有明显的花岗质混合作用，故形成眼球状、块状及条带状构造为其特征。该组未全部出露地表，厚度大于350米第二组（Pt2）:为片岩夹有石灰岩、炭质板岩，该组在本区发育较好，为本区含矿岩层，一、三、五、六号矿床分布于其中。共分四个亚组，总厚度大于9 0 0 米。第三组（Pt3）为石英岩：位于矿区中部，以厚层石英岩为主，并夹有薄层的千枚状片岩。在石英中有波痕。该组厚大于300500米。第四组（Pt4）：分布于矿区北部，上部岩石因花岗岩闪长岩侵入而产生

13、混合作用。分两个亚组，总厚大于300米。第一亚组（Pt41）：下部为黑云母石英片岩、炭质板岩互层带，即十号矿床；上部为千枚状片岩、石英岩、二云母石英片岩，以二云母石英片岩为主，由于花岗闪长岩的侵入而形成六面积的混合岩。该组厚400米。第二亚组（Pt42）：下部为千枚状片岩，因混合作用仅在九号矿床底板局部出露；中部为石灰岩炭质板岩互层带，即九号矿床；上部岩石因混合作用而全部形成混合岩。第三亚组（Pt23）：本组下部岩层（六号矿床底板）因受F10断层影响未出露地表；中部为白云质灰岩与炭质板岩互层带，即六号矿床；上部以二云母石英片岩为主，并夹有变粒岩，在六号顶板至变粒岩间夹一层紫云母石英片岩，该层虽

14、厚度变化大，但沿走向或倾斜稳定，我们将紫云母石英片岩和变粒岩合称为该组特征层。该组厚度大于4 2 0米。第四亚组（Pt24）:为千枚状片岩，由千枚状片岩和炭质千枚状片岩组成，并夹有薄层状或透镜状泥灰岩，在泥灰岩中见有星散的晶形完好的黄铁矿，该组厚7 0 米。构造与矿床的关系一、褶皱构造由于矿床分布受地层岩性控制明显，故矿区褶皱构造对矿床有一定影响。矿区为一向东的倒转背斜构造，背斜南翼发生倒转，其南翼因受山前断层带的影响和被侏罗白垩系地层复盖矿床全部出露地表。现已发现的矿床分布在背斜的北翼，岩层走向N 700 E ，但在矿区西部因受断层的影响，地段向南东倾斜，但到深部仍向北西倾斜。石炭系，侏罗白

15、垩系地层，在本区分布较小多为倾斜岩层。二、断层构造其特点呈带状分布，沿走向有分枝复合现象，沿倾向的呈叠瓦式构造，多为高角度逆冲断层及正断层；不同时代的断裂构造，常表现为明显的继承性。我们仅由矿床内部观察，在三号矿床底板Cus_1矿体中见有少量的片岩角砾，在灰岩中可见到炭质板岩的角砾；同时在矿体中普遍见到黄铁矿，闪锌矿呈细脉状，条带状，一般分布在铁状矿石的两侧，在块状矿岩中见有石灰岩及炭质板岩的残留。这些现象表明具有破碎和断线构造，对矿床再造起着重要作用。1.3.3矿床分布及其认识矿区发现有六个矿床，分别分布在狼山地层中，第二组和第四组内，故形成了南北两个矿带，另外有两个矿化点，即杨贵口矿化点和

16、石炭口矿化点。南矿带分南北两个含矿层，南层东段为一号矿床，西段为五号矿床；北含矿层为三号矿床和六号矿床。南北矿层间由片岩相隔，相距300米，东西延长4000米。北矿带也分南北两层，北层为九号矿床，南层为十号矿床，全长6000米，东延至杨贵口一带（即杨贵口矿化点），被侏罗白垩系地层覆盖，又被F7破坏，西延被花岗岩破坏，至石炭口又有出露。1.3.4矿床地质特征三号矿床赋存在南部矿带的北层中，全长3400米，由于矿床的产状及矿石物质成分在东西两段有显著的差异（东段为铜、锌、硫矿床，西段为铜、锌矿床），本报告仅叙述东段。三号矿床东段（2015线间）长1750米，平均厚44米，走向700东倾向北西倾角1

17、50。一、矿床顶底板围岩（1）顶板：三号矿床顶板为一走向北700东，倾向北西，倾角东端稍陡，西端稍缓于矿东的走向逆倾斜断层即F10、F15。2线以西：该断层倾角稍缓于矿床，故在1000米标高以上矿床均直接与断层接触，破碎带厚度一般在12米，个别工程见有1015米，当破碎带不发育时，则矿床呈方解绿泥片岩接触。在1000米标高以下矿床与顶板千枚状片岩接触，千枚状片岩为会黑色，主要由石英及泥岩组成，具千枚状构造。2线以东：矿床北叉顶板F10及南叉顶板的F15，其倾角稍陡于矿床，矿床直接于断层接触，破碎带厚12米，特别是F15断层在59线间，倾角最大，破碎带不发育，仅厚35厘米的绿泥石带，而矿床与二云

18、母石英片岩接触。（2）底板矽质千枚状片岩:岩石呈灰黑色，主要由石英及石英质小砾石、长石、绢云母、黑云母、缘泥石、缘帘石、假象褐铁矿及少量的炭质组成。具花岗鳞片变晶结构或鳞片变晶结构，粒度一般较大，有时为炭质板岩。炭质千枚状片岩及炭质泥灰岩等，或组成互层带。整个岩性由西向东，由浅向深炭质逐渐减少，而钙质逐渐增高，厚度逐渐变薄，该层含矿性不好，仅在该层下部与重晶石灰岩的接触处，圈定有ZnS-9矿体。二、含矿层的划分及其变化三号矿床中受岩质控制极为明显，不同的矿体分别赋存于一定的品位中，因此含矿层各有不同的厚度及变化情况对矿体的厚度变化起着间接控制作用，根据含矿层内主要岩石、矿物的含量变化曲线，加以

19、对比结合，将含矿层划分为五层。1.3.5矿床水文地质条件炭窑口三号矿床水文地质工作以前基本上未开展，本次依据设计部门的要求，重点是了解三号矿床东段的水文地质条件；炭窑口沟谷对矿床的充水性。两年来完成的工作量见下表1-1。表1-1矿床水文地质条件表工 程 项 目工 程 量 备 注 钻 探 621.02 （米）4个孔抽水试验 10 （点）4个孔坑道测绘 1215 （米）动态观测 10 （点）水样采取 12 （个）岩石力学采样11 （个）二、矿井开拓方式及主要井巷的布置形式。2.1开拓方案的选择2.1.1矿场开拓方案确定需要考虑的问题 井田开拓是指在井田范围内，为了采矿从地面向地下开拓一系列巷道进入

20、矿层，从而建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。矿床开拓设计是研究确定由矿井地面进入矿体通达地下开采区的主要井巷布置和开掘工程。它要保证矿井生产时开采、掘进、运输、提升、通风安全、排水和动力供应等各系统能正常高效的运行。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方案进行技术经济比较，才能确定。矿床开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采顺序，做

21、好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（5）合理确定矿井通风、运输及供电系统。2.1.2矿床开拓方案选择的基本要求及影响因素1、矿床开拓方案选择的基本要求：确保安全生产、创造良好的劳动卫生条件，建立完善的通风、提升、运输、排水等矿山服务系统；技术可靠，满足矿山生产能力的要求，以保证矿山企业的均衡生产并能顾及到矿山发展远景；基建工程量少，投资省，经济效益好；不留和少留保安矿柱，以减少矿石损失；地表总平面布置应不占或少占农田。2、影响开拓方案井巷类型选择的主要因素：地表地形是确定井巷开拓的重要条件。一般情况下，矿体倾角为15到75则可采用斜井或竖井开拓；倾角在20到50的矿

22、床大多采用斜井开拓。矿体倾角、厚度、埋藏深度等决定矿山开采深度和岩石移动范围，进而影响地表建筑物的布置范围及主要开拓巷道的位置；矿区构造应力场方向、大小，直接影响主要开拓井巷的布置和阶段的划分。矿床开采深度对选择开拓井巷的类型具有一定的影响。矿床规模。通常是决定矿山生产能力的重要因素，而生产能力又决定着开拓井巷的类型及提升设备的选型。岩体的物理力学性质是决定井巷类型、掘进方法和井巷支护方法的重要因素。岩体稳定时，采用竖井，斜井，斜坡道均可；岩体不稳定时，竖井掘进及维护较斜井、斜坡道简单。矿山地表工业场地总平面布置与开拓方案有密切关系，通常是地表总图布置与主要井巷位置统筹考虑，以求合理布局。2.

23、2方案初选考虑到矿床开拓方案选择的基本要求及影响开拓方案井巷类型选择的主要因素，结合本矿体实际情况：（1）炭窑口多金属矿区位于狼山扇形复背斜的南部（2）本区大地构造单元属内蒙台背斜，西北略跨内蒙海西褶皱带（3）矿体埋藏厚4米，倾角70（4）矿体走向长500米竖井开拓的使用条件：当矿体赋存地面工业场地标高以下，矿体倾角45的矿体，且其赋存条件适应时，可采用明竖井开拓。最后确定的开拓方案：明竖井开拓，主井布置在矿体下盘。2.3矿床开采顺序2.3.1 阶段开采顺序为了缩短矿山基建年限，提高矿山投产速度，采用下行式开采，单阶段回采。下行式开采的优点是：可以节省初期投资，缩短基定时间 ；在逐步向下的开采

24、过程中，能进一步探清深部矿体，避免浪费；生产安全条件好；适用的采矿方法范围广。2.3.2 阶段中矿块开采顺序由于设计的矿床为硫铁矿多金属矿床，因此阶段中矿块的开采顺序采用后退式开采。当一条阶段运输平巷掘进完成后，由矿体边界向主井依次回采各个矿块。后退式开采的优点：巷道维护工作少，采准矿量多，并有利于生产探矿工程提前安排。后退式开采的优点：阶段准备时间长。 2.3.3 相邻矿体开采顺序一个矿床如果有许多彼此相距很近的矿体，那么在开采其中一个矿体时，将会影响邻近的矿体。在这种情况下，确定合理的开采顺序，对于生产的安全和资源的回收都有很重要的意义。由于该矿体倾角（75）大于围岩的移动角（上盘75，下

25、盘65），应当因而采取从上盘向下盘推进的开采顺序。2.4开拓巷道的位置、断面形状与规格2.4.1主要开拓巷道布置应考虑的因素 选择主要开拓巷道位置的基本准则是：基建与生产费用最小，尽可能不留保安矿柱，有方便和足够的工业场地，掘进条件良好等。在具体选择时应考虑以下因素：（1）矿区地形，地质构造和矿体埋藏条件；（2）矿井生产能力及井巷服务年限；（3）矿床的勘探程度；（4）矿山岩石性质及水文地质条件；（5）井巷位置应考虑地表和地下运输联系方便，应使运输功最小，开拓工程量最小；（6）应保证井巷出口位置及有关构筑物不受山坡滑石，山崩和雪崩等危害；（7）井巷出口的标高应在历年最高洪水位以上3m，以免被洪水

26、淹没；（8）井筒（或平硐）位置应避免压矿，尽量位于岩层移动带以外，距地面移动界线的最小距离应大于20m，否则应留保安矿柱；（9）井巷出口应有足够的工业场地，以便布置各种建筑物，调车场，堆放场等；（10）改进或扩建矿山应考虑原有井巷和有关建筑物，构筑物等的充分利用。2.4.2主井、副井、风井主井担负全矿井的矿石提升。井筒净直径4.0m，井筒净断面积12.56m，井筒掘进面积16.62 m。井筒支护：混凝土支护，支护厚度为300 mm。副井担负全矿井人员、材料、设备和矸石的提升任务，为矿井的主要进风井。副井井筒净直径为4.0 m，井筒净断面积12.56m，井筒掘进面积16.62 m。井筒支护：混凝

27、土支护，支护厚度为300 mm。风井位于矿山边界带下盘，考虑到矿井发生火灾时确保人员的安全撤出，在风井井筒内安装了梯字间，并备有安全出口。圆形断面，井筒净直径2.4 m，净断面4.52 m，井筒掘进面积7.07m。井筒支护：混凝土支护，支护厚度为300 mm。2.4.3井底车场井底车场是由若干连接和环绕井筒的巷道及辅助硐室所组成，是地下运输的枢纽站。它连接着井下运输与井筒提升。主要作用是提升矿石、废石和下放材料，此外，也为升降人员、排水及通风等工作服务。同时，地下主要硐室如水泵房、变电所、电机车库、机修站等多设置在井底车场附近。影响井底车场形式选择的因素：（1）矿井生产能力的大小直接影响提升井

28、筒的数目、提升容器的类型以及井底车场的矿车运输系统。（2）矿井的开拓方式。（3）主要运输平巷的运输方式和调车方式。（4）运输设备的类型和井口机械化和自动化的程度。（5）主要硐室的位置，防水门、自动风门的不知要求。（6）井底车场所处位置的工程地质及水文地质情况。综合以上各因素，最终确立井底车场的形式为尽头式井底车场。2.4.4阶段运输巷道满足运输能力的要求；安全、通风和防氡的要求；掘进和维护费用少；按采矿方法、采场结构、采准布置、采场出矿能力等要求进行阶段运输巷道布置；考虑矿山的运输设备类型、技术规格、外形尺寸等进行巷道断面和转弯半径设计；矿体的厚度和矿石、围岩的稳固性；其他技术要求。三、矿井通

29、风方法、主扇工作方式及通风系统情况。因为矿体赋存于地表工业场地标高以下，且为急倾斜矿体，所以采用下盘立井开拓，下盘立井井筒在矿体底板中。主井与副井采用集中布置，风井采用中央并列式布置，采用垂直式溜井，阶段运输巷道为单一沿脉布置形式。4、 矿井提升运输系统及主要设备配备情况。4.1矿山运输水平 通过所给资料知道矿山的储量及年产量都比较低，采用单罐笼提升设备，采用分散运输水平。4.2地下运输方式选择根据本矿山矿床的赋存条件、开拓系统、采矿方法、开采规模及与生产服务年限，以及运输设备的发展现状及企业的管理水平等，该矿山采用轨道运输方式。轨道运输可采用计算机控制管理，实现运输自动化措施，劳动条件改善，

30、人员明显减少，运输效率提高，给矿山带来良好的经济效益。选择轨道运输方式做到了技术上先进可靠、经济上合理有利、运转安全、管理方便、能耗小、投资省。4.3主要运输设备选择（1）设备选型原则1）必须考虑矿井开拓系统状况，并与运输系统统一规划，注意上下运输环节能力的配套，以及局部运输与总体运输的统一；2）必须使上下两个运输环节设备能力基本一致，设计时应合理的选择生产不均匀系数和设备能力的配套系数；为缓和上下两个运输环节的生产不均匀性或不连续性，要采取一些缓冲措施，如设置矿仓或储车线等；3）必须注意尽量减少运输转载的次数；4）必须使设备的运输、安装和检修方便，并应考虑输送设备对通风、供电的要求是否合理，

31、电压等级是否相符合等；5）必须在决定主要运输的同时，统一考虑辅助运输是否合理经济等。（2）机车的选择根据矿山的年采矿量，矿床开采技术条件等，架线式电机车比较适合该矿山。架线式电机车结构简单、维护容易、用电效率高、运输费用低等特点。该矿山采用的电机车型号为：ZK10/550型，轨距为600mm，架线电机车的长为4500mm，宽为1060mm，司机室高为1550mm 。五、矿井工作制度。5.1矿井工作制度 年工作日270天，井下每天4班，每班6小时；井上每日工作3个班，每班8个小时。第2章 开采技术条件一、 块边界、位置及相邻矿块的关系三号矿床赋存在南部矿床的北层中，全长3400米。由于矿床的产状

32、及矿石物质成分在东西两段有显著的差异（东段为铜、锌、硫矿床，西段为铜、锌矿床）。三号矿床东段（2015线间）长1750米，平均厚4米，走向700东、倾向北西、倾角150。1.1矿床顶底板围岩（1）顶板：三号矿床顶板为一走向北700东，倾向北西，倾角东端稍陡，西端稍缓于矿东的走向逆倾斜断层即F10、F15。2线以西：该断层倾角稍缓于矿床，故在1000米标高以上矿床均直接与断层接触，破碎带厚度一般在12米，个别工程见有1015米，当破碎带不发育时，则矿床呈方解绿泥片岩接触。在1000米标高以下矿床与顶板千枚状片岩接触，千枚状片岩为会黑色，主要由石英及泥岩组成，具千枚状构造。2线以东：矿床北叉顶板F

33、10及南叉顶板的F15，其倾角稍陡于矿床，矿床直接于断层接触，破碎带厚12米，特别是F15断层在59线间，倾角最大，破碎带不发育，仅厚35厘米的绿泥石带，而矿床与二云母石英片岩接触。（2）底板矽质千枚状片岩:岩石呈灰黑色，主要由石英及石英质小砾石、长石、绢云母、黑云母、缘泥石、缘帘石、假象褐铁矿及少量的炭质组成。具花岗鳞片变晶结构或鳞片变晶结构，粒度一般较大，有时为炭质板岩。炭质千枚状片岩及炭质泥灰岩等，或组成互层带。第四层，炭质板岩：该层岩性及厚度变化均大，在不同地段分为炭质板岩、泥灰岩、千枚状片岩及互层带等，经光谱半定量分析，CaO68，MgO610，Al2O3812，SiO22030。同

34、样遭到F15断层的破坏，分成东西两段，东段（915线间）厚35m，一般为炭质板岩或灰岩与炭质板岩互层，均已圈定为硫矿体；西段（018线间）厚28m间，上部多为炭质板岩，个别地段为灰岩与炭质板岩互层，其深部则过度为泥灰岩或炭质灰岩。整个岩性由西向东，由浅向深炭质逐渐减少，而钙质逐渐增高，厚度逐渐变薄，该层含矿性不好，仅在该层下部与重晶石灰岩的接触处，圈定有ZnS-9矿体。1.2含矿层的划分及其变化三号矿床中受岩质控制极为明显，不同的矿体分别赋存于一定的品位中，因此含矿层各有不同的厚度及变化情况对矿体的厚度变化起着间接控制作用，根据含矿层内主要岩石、矿物的含量变化曲线，加以对比结合，将含矿层划分为

35、五层。二、 矿体地质条件Zn.S-9矿体：赋存在第三与第四接触带附近，分布在218线间，长800m,平均厚4m，平均含锌1.97，含硫17.08，为第三号矿床之主要锌硫矿体。矿体呈层状或透镜状，为一半隐伏状矿体，212线间矿体出露地表，延伸至1000m标高左右，即发现变薄而尖灭，而1418线间，矿体均未出露地表，而赋存在1000m标高以下，故矿体东西呈半隐伏并向西侧伏的状态，倾伏角15o ，矿体厚度大，平均厚4m。2.1矿石与围岩的物理性质测定容重：容重采用小块样品用蜡封法测定的。采取样品时，考虑到了矿石类型和品味的不同。西起18线，东至15线的部分工程中，均采集有小块容重的样品。样品规格一般

36、为4*6*86*8*10（cm）。各类型矿体小块容重测定个数及测定结果：（1） 铜硫类型矿体：取样60个，平均容重为4.01吨/m3。（2） 单铜类型矿体：取样3个，平均容重为3.36吨/m3。（3） 锌硫类型矿体：取样33个，平均容重为3.77吨/m3。（4） 富硫类型矿体：取样30个，平均容重为4.19吨/m3。（5） 贫硫类型矿体：取样26个，平均容重为3.76吨/m3。（6） 表外硫类型矿体：取样2个，平均容重为3.39吨/m3。2.2矿体的块度块度及机械分析是结合大体重进行的，在一平方米内布置45个炮眼，采用人工打眼的方法，每个炮眼深0.5米。将爆破下来的矿石按一定顺序筛分，块度分为

37、大于20公分、1020公分、410公分、14公分和小于1公分五级，最大块度30公分。按机械分析结果看，硫品味与块度的关系不是很明显，而铜锌品味块度低于1公分者有明显降低现象。2.3矿岩强度及硬度本区为层状、片状岩石，裂隙、片理比较发育，力学试验样品不易加工成合乎规格要求的试件，尤其是顶地板围岩。炭质板岩性软，层理薄，采样与加工就更困难了。表2-1矿体采样表矿床号矿体号采样日期样品重量（KG）采样方法试验单位备注三CuS-1钻孔矿心四分之一华北冶金勘探公司中心实验室一、五、三（西段）Zn100702钻孔矿心四分之一和坑道刻槽同上六、盲Cu-1200.5钻孔矿心四分之一同上3、 技术经济条件矿体走

38、向长500米，厚4米，倾角70，矿体产生在断裂带或破碎带中，矿岩均不稳固，矿石品位很高，地表需保护，不允许陷落，年产量30万吨。四、矿块储量计算。4.1资源储量估算的工业指标根据国土资源部2002年12月17日发布的地质矿产行业标准DZ/T 02002002铁、锰、铬矿地质勘查规范并结合探矿权人的意见，按需选磁铁矿石一般工业指标要求，确定矿区工业指标。4.2资源储量类型的确定矿体地表及深部都有工程控制的块段，其工程间距不超过100100米的勘探网度，资源储量类型为控制的基础储量(122b)；（122b）基础储量外推部分以及只有地表探槽工程控制的块段估算推断的内蕴经济资源量（333）。进行设计利

39、用资源量计算时，基础储量(122b)取其100%进行计算，内蕴经济资源量（333）取其80%进行计算。第3章 采矿方法的选择1、 选择采矿方法的基本要求 （1）安全 （2）矿石贫化小 （3）矿石回收率高 （4）生产效率高 （5）经济效益高 （6）遵守有关法规要求 2、 影响采矿方法选择的的主要因素2.1矿床地质条件 （1）矿石和围岩的物理力学性质。（2）矿体产状。（3）矿石品位及价值。（4）矿体内有用成分的分布及围岩矿物成分。（5）矿体赋存深度。（6）矿石和围岩的自然性和结块性。2.2开采技术经济条件（1）地表是否允许陷落。（2）加工部门对矿石质量的技术要求。（3）技术装备与材料供应。（4）采

40、矿方法所需要的技术管理水平。三、采矿方法的技术经济条件分析（1）硫铁矿多金属矿床，矿体产生在断裂带或破碎带中；（2）矿体走向长500米，厚4米，倾角70；（3）地表需保护，不允许陷落；（4）矿岩均不稳固；（5）矿石品位很高； （6）年产量30万吨。四、采矿方法的初选 本次设计范围内矿体的埋藏深度较深，不适合采用露天开采，因此采用地下开采。该铁矿体倾角70属急倾斜中厚矿体，矿石不稳固，围岩不稳固，地表需保护，不允许陷落，矿石品位很高；根据上述开采技术条件可以初步选择采矿方法：分段矿房法、分层崩落法、下向分层胶结充填采矿法。4.1采矿方法初选技术经济分析参考类似矿山的技术经济指标，对下列指标进行选

41、取并比较：矿块生产能力，矿石损失贫化指标，劳动生产率，主要材料消耗，采切比，劳动强度，安全程度，工作环境等，通过比较以上指标，删去一些较差和相对较差的采矿方法，在删减的过程中，各采矿方法的优缺点要分清主次，具体矿床具体考虑，最后剩下23个难以区别优劣的采矿方法参加下一步的比较。初步进行简要的技术经济分析，分析指标见下表一：表一:评价采矿方法适用条件优点缺点分段矿房法 矿石和围岩中等稳固以上的倾斜和急倾斜厚矿体使用高效率的无轨装运设备，应用时灵活性大，回采强度高。可立即回采矿柱和处理采空区采准工作量大；每个分段都要掘分段运输平巷、切割巷道、凿岩平巷等分层崩落法矿石松软破碎，围岩稳固性差，矿体厚度

42、大，急倾斜，矿石品位高，价值大，地表允许崩落矿石回收率高，贫化率低，应用灵活性大，作业安全，采准切割简单生产效率低，机械化程度低、劳动强度大，木材消耗大易发火灾，回采工作面通风条件差方框支架充填采矿法矿体厚度大，矿石围岩极不稳定，矿体形态产状复杂，顶板不许崩落，矿石贵重适用及其复杂不利的矿山地质劳动强度大，生产效率低，坑木消耗很大，回采成本高下向分层采矿法用于开采矿石很不稳固或矿石和围岩均很不稳固，矿石品位很高或价值很高的有色金属或稀有金属矿体矿石损失小（35%），保护围岩和地表的可靠性好劳动生产率低，成本较高从分析比较表一中对各种采矿方法的评价可以得出以下结论:首先对于分段矿房使用条件是矿石

43、和围岩中等稳固以上与已知矿床条件不符合，而且有不少巷道布置在脉外采准切割工程量太大，费用高，矿脉太薄导致劳动生产率降低，并且该法主要对中厚矿体以上有利，故不宜采用。其次对于分段崩落法虽然符合矿石松软破碎，围岩稳固性差，矿体厚度大，急倾斜，矿石品位高，价值大，但是已知条件不允许地表崩落塌陷，故在此也不宜采用。再次对于方框支架充填采矿法适用及其复杂不利的矿山地质，矿体厚度大，矿石围岩极不稳定，矿体形态产状复杂，顶板不许崩落，矿石贵重时采用，但是由于其劳动强度大，生产效率低，坑木消耗很大，回采成本高，无法更好的获取利益，所以也不宜采用。最后下向分层充填法相对以上所述两种方法都具有一些优越性。这种采矿

44、法法适用于复杂的矿山开采条件，如围岩不稳，围岩和矿石都不稳固，以及地表不许崩落而且矿石损失小（35%），保护围岩和地表的可靠性好等优点。它代替分层崩落法可取得良好的经济效果。其实质是：从上往下分层回采和逐层充填，每一分层的回采工作，是在上一层人工假顶的保护下进行的。下向分层充填法按充填材料的不同分为下向分层水力充填采矿法和下向分层胶结充填采矿法，它与下向分层水力充填采矿法的区别在于充填料不同。下向分层水力充填法结构和工艺较复杂，保护围岩和地表的可靠性不如下向胶结充填方案。在矿石价值较高时应用下向分层胶结充填法。它取消了钢筋混凝土底板和钉隔墙。只需在巷道两端构筑混凝土模板，用尾砂胶结充填采空区，

45、简化回采工艺。该法一般用巷道回采。高34m,宽度3.54m。回采巷道间隔回采，上下相邻分层的回采巷道应互相交错布置。充填工作连续进行，使充填体完整，在57天可在相邻进路进行回采。浅孔落矿，电铲出矿。随着矿床开采深度增加，地压加大，下向分层充填法具有广阔的应用前景。考虑到成本问题采用下向分层水力充填法。五、采矿方法的确定由上述各方案的比较知，尽管下向分层水力充填采矿法存在工艺复杂，效率低，劳动强度大，但其贫化率低，对于开采贵金属矿脉，在经济上优越；而在安全方面下向分层水力充填采矿法同样也高于其他几种采矿法，因此采矿方法最终选择下向分层水力充填采矿法。 第4章 采矿方法方案设计一、矿块结构及参数1

46、.1 阶段高度确定（1）阶段高度一般为3060m（常用的是3545m）；（2）阶段高度过大，在生产中会产生一些困难，如：当矿体厚度不大，而矿体倾角变化大时，会引起架设流矿井的困难；当矿体很厚，出矿量很多时，溜井下部磨损大，维护困难（钢溜井可通过1015万吨矿石，予制混凝土溜井一般达不到10万吨矿石）。 总之，阶段高度确定直接关系到矿山开拓方式和开采工艺效益，阶段可采矿量与阶段高度成正比，阶段高度的增加可以改善矿床回采的总回收指标，并可降低开拓、采准和回采矿柱的超额费用所摊到每吨矿石上的数额，并可使阶段回采时间增长，为新阶段的建立赢得了时间，但阶段高度太高也会使采矿技术发生困难，会使天井掘进、提

47、升、排水等费用相应增大，故确定阶段高度最核心的内容是矿山企业的经济效益。据我国矿山统计实际资料，开采倾斜到极倾斜矿床时，阶段高度常采用4060m，本设计考虑到矿区开拓系统和采矿技术条件，阶段高度确定为40m。采矿方法的结构参数（1）矿块布置：矿块沿走向布置；（2）阶段高度：40m；（3）分层高度：2.9m；（4）矿块的长度和宽度：长50m，宽等于矿体的水平厚度4m；（5）不留顶柱、底柱和间柱；（6）底部结构：采用溜井自重放矿底部结构。二、采准工作采准工作包括：运输巷道、天井、行人天井、溜矿井以及联络道。2.1 运输巷道为了便于探矿和采矿，一般运输巷道布置在下盘接触线处和下盘岩石中。运输巷道多用

48、于中厚以下矿体的回采中。运输巷道的断面为宽高=2.12.5m，断面积为5.47m2。2.2天井天井布置在矿块两侧的下盘接触带。（1） 行人天井 随着回踩分层的下降，行人天井逐渐为建筑在充填料中的混凝土天井所代替行人天井断面为长宽=1.51.5m2。 考虑矿块内需要两个安全出口，所以一个矿块内至少有两个人行顺利天井且人行顺路天井布置在矿体两端下盘。2.3溜矿井溜矿井布置在矿体中央位置，随回采分层的下降溜矿井从上往下逐层消失。采用方形断面，边长为1.5m，它是由矿石的块度及出矿量大小确定的。支护形式采用混凝土浇灌，其壁厚为300mm。三、切割工作1、切割方式的选择。每一分层回采前，先沿下盘接触带掘

49、进切割巷道。当矿体形状不规则或者厚度较大时，切割巷道也可布置在矿体中央，根据本矿体实际情况需采用切割巷道也可布置在矿体中央，2、切割方法和顺序。运输大巷 人行天井 溜矿井 拉底 充填井。四、回采工作1、落矿方法（附炮孔布置图）。 回采工作一般是按分层进行的，每采完一层，就充填一层，使工作空间始终保持2.02.2m左右的高度。这样每采充一次便形成一个工作循环。每一分层的回采作业是相同的。回采分层高度一般为2.53m，回采巷道宽度为22.4m。采用浅孔落矿，孔深1.62m。多采用7KW电耙出矿。凿岩方式采用上向式凿岩机打上向孔，采场凿岩采用YSP45型凿岩机。（1）围岩爆破参数围岩打上向孔，可以集

50、中把眼打定，然后一次爆破，也可分次爆破。以充填井为自由面崩矿，每分层分为2-3次爆破。放炮后，集中出矿，适合用电耙出矿。炮孔按三角形布置，采用2#岩石炸药。1）炮眼直径d1：取34mm；2）药卷直径d2，取27mm；3）眼深，取2.0m；4）最小抵抗线：W=（2530）d1，取0.8m；5）孔距a=（11.5）W，取1.2 m；6）排距b，取1.04m；7）炮泥填塞长度0.4m。（2）凿岩工作的组织和施工要求参照采矿手册2卷，本设计的矿块的生产能力拟定为为80t/d。凿岩机为4070t/台班，每采场配备1台凿岩机。每台凿岩机配备2人，采用四班制。 2、矿石运搬方式。采用电耙设备，型号为2DPJ

51、-28。电耙子的优点是：坚固耐用，操作简单，维修费低，运搬能力大，用电耙在采场内既可出矿，又可用来耙平混凝土料，也可用来铺平充填料，效率高。缺点是：靠边处矿石耙不干净，要人工辅助清理，要经常移动滑轮。需要有高强度的混凝土底板，否则会增加矿石的损失贫化。采用重力放矿。在局部放矿时，放矿工人应与平场工人密切联系，按规定的漏斗放出所要求的矿量，以减少平场量和防止在留矿堆中形成空硐。如果发现已形成空硐，应及时采取措施处理，其处理方法有爆破震动消除法、高压水冲洗法、采用土火箭爆破法消除空硐、从空硐两侧漏斗放矿，使悬空的矿石垮落。3、地压管理方法。（1）充填的主要目的是利用充填料支撑两盘围岩和作为工人作业的工作台。每采完一层后要进行充填，否则采完下的空区高度加高一层，对采矿作业不方便，且不安全。（2）充填工艺。出矿后，完成一部准备工作后，（如浇注隔墙，加高溜矿井及顺路天井等），之后从充填井向矿房下放充填料，待充填量达到设计要求的高度时停止，扒平表面，然后铺一层混凝土底板。至此，充填工作结束，