江铜武山铜矿开采设计 采矿工程专业毕业设计 毕业论文

1、江 西 理 工 大 学本 科 毕 业 设 计 （论 文）题目：江铜武山铜矿开采设计（采矿方法专题）学 院：资源与环境工程学院专业班级：采矿工程2004级（1）姓 名：樊忠华指导教师：肖广哲 赵奎完成时间：2008年05月28日目 录第一章总论11.1 矿山概况11.2 设计依据11.3 设计指导思想与原则21.4矿山建设主要方案21.5存在的问题与建议4第二章矿山地质52.1 矿区地理与气候条件52.2 矿区地质构造62.3 矿脉分布、产状及规模82.4 矿区水文地质82.5矿区工程地质9第三章矿山年产量及服务年限103.1 矿山年产量103.2 矿山服务年限的计算103.3 矿山工作制度11

2、第四章矿床开采技术条件124.1 矿体及其顶、底板岩石的稳固性124.2 矿石和围岩的物理力学性质124.3 有害的物质成份分析124.4 矿床开采工业指标12第五章矿床开拓145.1 井田划分145.2 岩体移动范围145.3 阶段高度的确定145.4 矿床开拓方法选择155.5 阶段及矿块开采顺序195.6 三级储量19第六章矿山井巷工程216.1 矿山基本井巷工程216.2 井筒及阶段运输巷道断面设计216.3 井底车场形式与马头门尺寸的确定286.4 井筒及阶段运输平巷位置布置306.5井筒及阶段运输平巷施工要求31第七章采矿方法(专题部分)327.1 矿床地质及开采地质条件327.2

3、 采矿方法选择337.3 采矿方法设计37第八章矿井运输与提升428.1 运输任务、方式及线路428.2 运输设备选型428.3 轨道结构与选型498.4 列车编组计算49第九章矿井通风549.1矿井通风概述549.2矿井通风条件549.3风量计算549.4通风阻力计算579.5通风制度589.6通风设施589.7通风设备选型58第十章矿井供风供水供电6210.1矿井供风6210.2矿山供水条件6210.3矿井供配电63第十一章矿井排水6411.1矿井涌水量及其确定依据6411.2排水系统及工程设施64第十二章劳动安全与工业卫生6612.1劳动安全6612.2工业卫生69第十三章矿山环境保护7

4、113.1矿山主要污染源及污染物7113.2采矿车间环境及保护7113.3其它污染源及环境保护72第十四章总图7314.1矿山地理位置及总图布置7314.2矿区运输73第十五章投资概算与技术经济7515.1投资概算7515.2技术经济76附录79参考文献80致谢81第一章 总论1.1 矿山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，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。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

5、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 设计依据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。2、设计的法规、规程、标准依据(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

6、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)金属非金属矿山建设项目初步设计安全专篇编写提纲；(8)金属非金属矿山安全规程 GBl64232006；(9)爆破安全规程 GB67222003；(10)工业企业厂界噪声标准GBl234890；(11)矿山电力设计规范GB5007094；(

7、12)建筑物防雷设计规范 GB5005794；(13)工业企业设计卫生标准GBZl2002；(14)江西省人民政府令第145号江西省企业投资项目核准暂行办法(15)建筑给水排水设计规范GB500152003；(16)建筑设计防火规范GBJl687(2001)；(17)建筑灭火器配置设计规范GBJl4090(1997)；(18)工业企业通信设计规范GBJ4281；(19)建筑抗震设计规范GB500112001。1.3 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

8、、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。1.4矿山建设主要方案开拓系统采用下盘竖井开拓方案，=5500mm，竖井兼用提升矿石、废石、人员、材料的上下，使用单层双罐笼提升，井口标高为+59m、井底标高为-315m。在矿脉下盘共设有0m、-50 m、-100m、-150 m、-200 m、-

9、250 m、-300 m七条阶段运输巷道(布置在矿体移动带之外，因为作为上阶段回风巷道)，多中段提升。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，矿体主要以含铜黄铁矿为主，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，故矿体稳定性不是很好，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。故只能采用充填采矿法，但如加于良好的控制，分层崩落法技术上也可行。根据设计任务，属中小型矿山，结合地质资料，采取钢筋混凝土假顶分层崩落法进路式采矿方法，阶段高度为50m，矿块长50m，宽即为矿体宽，矿块沿走向布置，各矿块设置一人

10、行提升天井与一溜矿井，矿石崩落后，由电动铲运机装运，经联络道倒入溜井，再通过溜井自溜至矿仓，采用振动放矿机出矿。通风方式为中央对角抽出式通风，选择选择70B2-11型式扇风机，其性能参数为：转速：750r/min，叶片安装角=20°，风量42m3/s，风压925pa，效率0.6。扇风机的功率64.5kw，且在各回采矿块中采取局扇通风。采用的接力式排水，在-150米与-300米各设置一水泵房，150米以下各中段涌水自流涌入-300米中段水仓，再泵送到至-150米水仓集中抽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

11、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+59m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，方形井口2m×2m,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。地面炸药库布置在10线与20线之间山沟内，离矿体直线距离有378m，距离虽然有点短，但与矿体和其他建筑物之间一座小山坡隔离，所以对地面建筑物和井下工程影响不大。地面变压器和空压机房安放在0线附近，与矿体距离为101m，离移动带距离为87m，处于安全地带，合乎地表建筑物保护距离要求。

12、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，直线距离大约为260m，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。井下采用架线式型号为ZK7/250型电机车牵引YCC1.2（6）型矿车运输，从各中段的溜井口装车，运至竖井口，经罐笼提升运至地表。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。1.5存在的问题与建议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不多且很不全，矿区的储量、矿体的埋藏赋存状态及埋藏深度与实际不符合。

13、使采矿设计中一些数据与实际武山铜矿的不符合。矿区专门性的水文、工程地质工作未做，没有专门水文地质动态观察点。因而，给矿区含水层的划分、评价降水与地下水这间的关系和动态变化带来了一定的困难，使采矿设计中排水计算失去依据。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

14、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。该矿区是以钼为主的伴生铋金属矿床，如何充分利用和回收上述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，防治砂、石下河沟，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，使毕业设计更趋向真实化。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

15、经115°3738115°3956，北纬29°440429°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（如21图）。图2-1 武山铜矿交通位置图瑞昌气候温和，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2000小时上下，年无霜期240260天。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，南北宽2km。花岗闪长

16、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（图22）。图2-2 武山铜矿床地质略图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；1

17、9-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65°75°，倾向南东，倾角60°75°。地表除志留系、泥盆系出露较好外，其它时代地层仅零

18、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，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

19、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900m2，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

20、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100×610m，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，由南北两个矿带124个矿体组成，其中主矿体8个，占全区储量的96%，全区铜品位1.17%。北矿带位于岩体北侧接触带外地层围岩中，泥盆系上统五

21、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

22、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

23、.7m，最小厚度2m，平均4.9m。2.4 矿区水文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平方公里，洪水期达98平方公里，汇水面积374平方公里。赤湖的容水量为5.8亿立方m。平水期湖水边缘离矿床约1.5公里。白杨溪发源于严家畈一带丘陵区，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18.38km2，最大流量3318.9升/秒，最小流量536.57升/秒，属

24、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。目前坑内实际涌水量：北矿带：-160m中段 1050m3/d，最大3000 m3/d。矿区岩层历经多次

25、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。2.5矿区工程地质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，这些不良工程地质体一般厚35m，沿倾斜延伸最大达-300m标高以下。第三章 矿山年产量及服务年限3.1 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:(3-1)式中：A矿山年产量（吨/日）；g矿房日产量（吨/日），要求出加权平均值；N单阶段中可布置的有效矿块数（个）；30个左右t年工作日

26、；Kk由矿房产出的矿石日产量占矿块采出矿石日产量的比重（%）；同时回采矿块的有效利用系数；矿块生产能力为351.24t/d，单阶段可布置有效矿块4个，年工作日t 取330天， Kk取80%，把以上数据代入(3-1)可得出2805530（t/a）>1000300=300000（t/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(3-2)式中:矿山计算服务年限（a）；Q矿床工业储量（t）；Q=11234.9×104 tKz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）（%）；废石混入率（%）；A矿山年产量（t/a）。矿床工业储量Q=11234.9&#

27、215;104t，工业矿石总回收率为90%，废石混入率10%，矿山年产量为3.0 t/a，把以上数据代入(3-2)可得：（年）矿山实际服务年限(3-3)式中：Tz矿山从投产到达产的时间，取Tz=8年；Tm矿山末期产量逐渐下降时间，取10年；Tj矿山按设计生产能力正常生产的时间，把相关数据代入(3-3)，可得。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300天，每天实行3班制，每班8小时，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。第四章 矿床开采技术条件4.1 矿体及其顶、底板岩石的稳固性断裂构造主要有北东东、北西北北西、北东向三组。北

28、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。矿石的矿物组成较为复杂，计有金属矿物55种，脉石矿物22种。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。其中主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿，其次为白铁矿、斑铜 矿、辉铜矿、兰辉铜矿、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子石、方解石、白云石、石英、高岭石。其次有玉髓、绿泥

29、石、蛇纹石、硅灰石、长石、云母等。北矿带以含铜黄铁矿为主，其次有含铜大理岩、含铜高岭土、含铜石英闪长玢岩、含铜破碎带、含铜角砾岩等。黄铁矿坚固性系数f为66.5。属于比较坚固性岩石。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。矿山工程地质条件复杂。4.2 矿石和围岩的物理力学性质勘探部门先后三次按矿石的自然和工业类型分别测定体重，并收集矿山的测定资料，结果为（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°矿石体重、湿度、松散系数

30、一览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3.591.224.3 有害的物质成份分析本矿床矿体为富含铜、锌、银、硫之矿脉，并有多量的伴生黄铁矿、毒砂等。矿床开采对人体有害的物质成分，除了大量的砷质物外，还有铅、锌、黄铁矿等硫化矿物以及碳等有害元素。4.4 矿床开采工业指标矿体主要矿石是铜、硫矿石，所以其主要的开采工业指标如下所示：边界品位： 铜0.3%、硫8%；最低工业品位：

31、 铜0.5%、硫12%；最小可采厚度： 1m；最大允许夹石厚度： 2m。第五章 矿床开拓5.1 井田划分本次设计针对的是北矿带，其有铜矿体4个，铜硫矿体8个，铅锌矿体1个。由于设计的矿床矿体走向长为1200m，矿体埋藏标高自-300至0m，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，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

32、、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。5.2 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

33、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°。5.3 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，但由于该矿体地质条件复杂，该矿带矿体和顶板围岩稳固性较差，矿带下盘围岩较稳固，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，认为选取阶段高度为50m是合理的。各中段矿

34、石量分布如下表5-1所示：表5-1 各中段矿石量中段矿石量（万吨）备注-50m1886.7由于地质资料不详，只能粗略计算-100m2056.5-150m1988.3-200m2013.9-250m1933.3-300 m2054.5总计11234.95.4 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1000t/d 。而且由于井下矿床矿体比较集中，而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，采用竖井开拓为宜。初选在技术上可行的三种开拓方法：下盘竖井开拓、平硐与明竖井联合开拓、斜井与盲竖井联合开拓。1、

35、下盘竖井开拓：根据地质地形条件，该矿体大部分赋存于当地地平面以下，且矿体为急倾斜矿体，这些条件均为下盘竖井开拓的有利条件。2、平硐与明竖井联合开拓：在标高46m处开拓平硐，然后在平硐的适当位置掘明竖井，采用这种开拓方法，在技术上也没有明显的缺陷，也是可行的。3、斜井与盲竖井联合开拓：为了能尽快探清矿体，在标高59m处掘一斜井通至0m中段，充分利用该井巷，在0m中段往下掘一竖井，而形成斜井盲竖井开拓，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格，以供比较和参考。表5-2 开拓方案优缺点分析比较方案一二三下盘竖

36、井开拓平硐与明竖井联合开拓斜井与盲竖井联合开拓优点1、单一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；2、采用单一开拓，劳动定员少，可提高经济效益；3、围岩不稳固，竖井的承压能力比斜井高，竖井井筒短，因而井筒维护费用较低；4、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；5、采用一套系统，设备投资费较低，年维修费用较少；6、为安排竖井工业场地需平场，但卷扬机安排在地表，无须打硐室；7、不会造成反向运输而增加提升运输费用；1、围岩不稳固，竖井的承压能力比斜井高，竖井井筒短，因而井筒维护费用较低；2、竖井提升能力较大

37、，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，但联合开拓的提升费用略高于单一开拓法；3、无须平场，但要开挖卷扬机硐室，其石门比下盘竖井开拓要短；4、在运输功中心线附近，不会造成反向运输；1、围岩不稳固，竖井的承压能力比斜井高，竖井井筒短，因而井筒维护费用较低；2、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、无须平场，但要开挖卷扬机硐室，其石门比下盘竖井开拓要短；4、为安装斜井卷扬机，需平场，且盲竖井用的卷扬机硐室比前二者的井筒掘砌量要少，石门长度更短；缺点1、石门的长度随开采深度是增加而加长；2、当矿体倾

38、角变小时，下部石门特别长；1、联合开拓法运输提升系统复杂，难于管理，可能出现由于管理不当而造成两套系统配合失调的现象；2、联合开拓法采用两套系统，劳动定员高；3、采用两套系统的设备投资较高，年维修费也较高；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；2、斜井提升能力小，提升费用高，提升纲绳易损，提升容器易掉道，脱钩，生产不安全，而且斜井所需各种管道长，排水费用较高；3、现有斜井口，偏离了运输功中心线，会造成反向运输，从而增加运输费用；通过对三种初选方案的优缺点进行简单对比分析，可以确定下盘竖井开拓和平硐与明竖井联合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

39、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，由于竖井的保护等级为级，竖井布置在下盘地表移动带之外20m，然后分别在0m、-50 m、-100m、-150 m、-200 m、-250 m、-300 m标高开掘阶段石门通达矿体。相关坐标如下：竖井口坐标： X= 68970.529， Y=93026.159，井口坐标Z =+59m ，井底坐标Z =-315m。井筒采用圆形断面，断面尺寸为=5500mm，采用混凝土支护。竖井提升矿石，人员、材料、设备、废石，采用双罐笼提升。钢丝绳直径=36mm，提升机型号2JK-3/11.5A，电

40、动机型号ZQ-21，电动机功率20.6kw。电机车型号为ZK7/250型。本矿床沿走向较长，为1600m，平均厚度16.8m，而竖井为罐笼井，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回风井，形成中央对角式通风方式。因本矿床矿体和围岩均不是很稳固，为了提高风井的承压能力，减少支护费用，回风井采用竖井形式要较斜井形式好，采用方形断面形式。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，根据矿区总平面图布置，可将回风井井口定在如下位置：西风井位置为X=68374.835，Y=92600，井口标高为Z=+29

41、.5m；东风井位置为X=69645.854，Y=93100，井口标高为Z=+57.3m。 两回风井井口均距矿区有一定的距离，在其边部，两回风井都处于山腰，而不在山顶，这样，回风井排出的粉尘便不会飞扬很远，可减少空气污染，有利于环境的保护。从地质地形图上，可得知，这两个位置的地质地形条件都有利于设置风井。因此，风井的位置选择合理。经过计算确定，风井断面规格为2000mm×2000mm。采用混泥土支护，厚度为200300mm。方案：平硐与明竖井联合开拓 由于矿山所在的具体情况及其矿体越到底部矿体越向西倾斜，而且考虑到以后各中段的采矿作业的方便，现从长远考虑总体出发，采用平硐与明竖井联合开

42、拓。由于竖井的保护等级为一级，竖井布置在下盘移动带之外20m，井口坐标： X =68970.529， Y =93026.159， 井口坐标Z = +46m，井底坐标Z =-315m。井筒为圆形井，断面尺寸为=5500mm，采用混凝土支护。主井提升矿石、废石以及人员和材料，采用双罐笼提升。钢丝绳直径=36mm，提升机型号2JK-3/11.5A，电动机型号ZQ-21，电动机功率20.6kw， 电机车型号为ZK7/250型。本矿床沿走向较长，为1200m，平均厚度16.8m，而竖井为罐笼井，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。因本矿床矿体和围

43、岩均不是很稳固，为了提高风井的承压能力，减少支护费用，回风井采用竖井形式要较斜井形式好，而且采用方形断面形式。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，根据矿区总平面图布置，可将回风井井口定在如下位置：西风井位置为X=68374.835，Y=92600，井口标高为Z=+29.5m；东风井位置为X=69645.854，Y=93100，井口标高为Z=+57.3m。 两回风井井口均距矿区有一定的距离，在其边部，两回风井都处于山腰，而不在山顶，这样，回风井排出的粉尘便不会飞扬很远，可减少空气污染，有利于环境的保护。从地质地

44、形图上，可得知，这两个位置的地质地形条件都有利于设置风井。因此，风井的位置选择合理。经过计算确定，风井断面规格为2000mm×2000mm。采用混泥土支护，厚度为200300mm。表5-3 开拓方案技术经济比较表序号项目单位方案下盘竖井开拓平硐与明竖井联合开拓1掘砌工程量108366.41110679.632可比投资万元2264.42+设备2298.2+设备其中：设备万元井巷工程万元851.02851.023年经营费用万元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。井筒和石门短，减少一定工程量，施工方便，需要增加地下调车场，需要增加地下卷扬机硐室，

45、越到下部，石门越长。通过上述技术经济比较，可以明显地看出，下盘竖井开拓方案要优于平硐与明竖井联合开拓方案，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该矿床的开拓方案。5.5 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，下行式开采顺序对矿山

46、的发展远景也有利。阶段中矿块开采顺序，则采用双翼后退式回采。这种采矿方式尽管会使矿井基建时间有所延长，但因该矿矿岩不稳固，采用此法可减少沿脉巷道的维护费用，因它可形成较长的回采工作线，获得较多的采矿量，从而缩短了阶段的回采时间而减少巷道的维护费用，而且采用此法，采掘干扰少，管理方便。此法在冶金矿山中使用普遍，是应用的较成熟的一种开采顺序。5.6 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：1、开拓储量式中：开拓储量的保有期限，3a；矿井年产量，t/a；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)%； 废石混入率 （采出的纯矿石量与工业储量之比率）%2、采准

47、储量式中：采准储量的保有期限，1a；其它同前。3、备采储量式中：备采储量的保有期限，0.5a；其它同前。第六章 矿山井巷工程6.1 矿山基本井巷工程矿山主要井巷工程有竖井、通风井、溜矿井、阶段运输平巷或沿脉平巷、穿脉等。表6-1 矿山基本巷道断面及支护一览表巷道名称竖井阶段运输巷道回风井溜井断面形状圆形三心拱方形方形支护情况岩层稳固处不支护，遇构造发育段或断层带钢砼砌筑支护，支护厚度为250mm。一般不支护，遇岩层不稳段采用木棚支护，遇构造发育段或断层带钢砼砌筑支护，支护厚度为100250mm。一般不支护，遇岩层不稳段采用木棚支护，遇构造发育段或断层带钢砼砌筑支护，支护厚度为100150mm。

48、一般不支护，遇构造发育段或断层带用钢砼砌筑支护，支护厚度为100150mm。6.2 井筒及阶段运输巷道断面设计阶段运输巷道断面设计1、巷道断面形状选择阶段运输巷道担负着人行、通风、材料等运输，起着重要的作用。鉴于该矿矿岩稳定性不是太好，阶段运输巷道断面形状采用1/3B类型的三心拱形。2、巷道断面各部尺寸的确定(1) 根据我矿井下生产实际及-300m以上开拓工程的需要，现巷道通过的设备类型及有关规格尺寸见下表：（单位mm）表6-2 运输设备类型及尺寸运输设备类型设备外形尺寸轨距S0架线高度H1长宽b高h电机车ZK10/25045001060155060018002200矿 车YCC1.2(6)1

49、90011250600选取以上规格尺寸之最大值，故通过该巷道的运输设备宽度b=1060mm，高度h=1550mm。(2) 根据金属矿山安全规程的有关规定，取巷道人行道宽b2=800mm，非人行道一侧（运输设备到支架间隙）宽b1=300mm，轨距600mm。(3) 确定平巷宽BoBo=b1+b+b2=300+1060+800=2160mm 根据平巷按50 mm进级取整，故Bo取2200 mm。(4) 巷道混凝土衬砌厚度，参考井巷工程表4-9中，取墙厚T=250mm；拱厚do=250mm(5) 参照井巷工程表1-7中，ZK-7/250型电机车选用18公斤/m钢轨，采用钢筋混凝土轨枕，由表1-8查得

50、，巷道铺轨结构尺寸：=350mm， =200mm，=150mm。(6) 确定平巷拱高f0f0=733mm大圆弧半径：R=0.692B=0.692×2200=1522mm， 圆弧角 = 33°41小圆弧半径：r=0.262B=0.262×2200=576mm， 圆弧角 =56°19(7) 三心拱巷道墙高（h3）的确定：通常墙高是根据电机车架线要求计算，再按行人及管道架设等要求验算比较，最后选其中最大值。 按架线电机车导电弓子顶端两切线的交点与巷道拱壁间最小安全距离按（250 mm）计算取架线导电弓子宽度之半径K=400mm，巷道轨面至导电弓子的高度H1=2

51、000mm（有人行道），则轨道中心线至巷道中心线的间距Z为：Z =-（+ b1）= - (+ 300)=270mm轨道中心线至非人行侧巷道壁的距离：a =+b1=+300=830(mm)cos= =0.5290.554式中：r 三心拱的小半径； 运输设备与支护之间的安全间隙，查采矿设计手册井巷工程卷表1-3-1。故导电弓子在大圆弧断面内（式中0.554是拱高f0 = 的三心拱小圆的圆心角的余弦值，即cos56°19= 0.554），则：h3 = -(R- f0)式中：R 三心拱的大半径。则h3 = 2000+350 -(1522-733)=2058（mm） 按人行要求确定巷道断面墙高

52、：h3 = 1900+ h6-14.1 =1900+350 14.1 =1827（mm）式中： 250mm为考虑到风水管敷设后所占用的巷道宽度。 按架设管道要求确定巷道断面墙高：用架线式电机车运输时，要求电机车导电弓子与管道距离不小于300mm，计算公式为：h3= 1900+ h5+n -式中：n管道所占高度等于管子直径与托管梁的高度之和，即：n=D1+D2+100=100+50+100=250mm D1风管直径 取100mm D2水管直径 取50mm从而可得：= 1774 mm综上计算，取以上情况的最大值能满足架线、管道敷设和行人要求，最后确定设计墙高h3为2060mm。(8)由此可确定巷道

53、净高度H0 = f0 + h3=733+2060=2793mm巷道掘进高度为：H= f0 + h3 +do= 733+2062+250=3043mm从道渣面算起之墙高为：h2= h3h5=2062-200=1860mm巷道净断面面积：m2= +其中：=6.86 m2=1.33（B0+T）do=1.33（2.2+0.25）0.25=0.81 m2=（0.5+0.25）T=0.75×0.25=0.23 m2=2 h3 T=2×2.06×0.25=1.03 m2= h5B0=0.2 ×2.2=0.44 m2故=6.86+0.81+0.23+1.03+0.44=

54、9.37 m2P净=2 h2+2.33B0=2×1.86+2.33×2.2=8.846 m(9) 允许通过风速较核根据断面尺寸用下式验算风速式中： Q 根据设计要求通过该断面的风量，； 断面的净断面积，； V 通过该断面的风速，； 允许通过的最大风速，。 对于主要阶段运输巷道故满足要求。3、材料消耗量每m巷道砌拱所需材料量：= S拱×1=0.81 m3每m巷道砌墙所需材料量：= S墙×1=1.03 m3每m巷道基础所需材料量： 设有水沟一侧基础深500mm，另外一侧基础深250mm，水沟壁厚100mm，则：=（0.5+0.25）0.25=0.1875 m3每m巷道水沟及盖板所需材料量，查表1-8得= 0.093+0.028=0.12 m3每m巷道共需材料量：V=+ =0.81+1.03+0.1875+0.12=2.15 m3巷道的粉刷面积：=1.33B0+2 h2=1.33×2.2+2×1.86=6.646 m34、水沟设计及管缆设置水沟的坡度与巷道的坡度相同，取3%。水沟断面根据涌水量，参照表1-8选取上宽350mm，下宽310mm，深度300mm，每m水沟支护材料消耗0.093立方m，水沟盖板0.029m3。排水管、风管布置在人行道一侧，采用管子托架架高敷设，可以减少巷道净宽。托架上设压风管，下设悬挂洒水管。两条