采矿方法课程设计(共20页)

1、武汉理工大学 资环学院 采矿工程 金属矿床地下开采课程设计 PAGE - 21 - 目录(ml) TOC o 1-3 u 1总论(zn ln)111课程设计概述(i sh)1111课程设计题目1112设计初始条件1113要求完成的主要任务112设计依据和技术经济原则1121设计依据1122技术经济原则213设计方案和设计内容简述22矿区概况221矿区地质简介222矿床地质2221 矿体特征2222矿石特征323矿床开采技术条件33采矿方法的选择和比较331采矿方法选择的原则，影响因素332采矿方法选择的方法和步骤4321方案初选4322初步技术经济分析8323综合技术经济比较933标准矿块尺寸

2、的计算及采矿方法图的绘制9331采场构成要素及矿块工业储量计算9332矿块采出矿石量计算9333采矿方法图的绘制104采准切割1041采准切割巷道(hng do)布置1042采准切割(qig)工程量表1143采准切割(qig)工作量的计算1144采准切割进度计划图表的编制1245切割巷道形成的方法1246采准切割成本的计算135回采工艺1451凿岩1452装药爆破1453采场通风1454矿石搬运1455采场地压控制和支护1556回采成本的计算1557回采循环图表的编制166小结17参考文献致谢1总论(zn ln)11课程设计概述(i sh)111课程设计题目(tm)题目:某石棉矿矿脉的采矿方法

3、设计112设计初始条件初始条件：某石棉矿某矿脉长60米，高50米，矿脉为含中长纤维石棉蛇纹岩，矿脉与围岩接触面明显，矿石中等稳固f=68，矿脉厚度m=1828米，倾角=82（见附页），地质品位2，矿块矿量为137200吨，净棉2744吨，矿石的松散系数k=1.41.5。围岩均为黑色致密蛇纹石。上盘围岩f=68，下盘围岩f=913。阶段运输平巷已经形成，断面22.2。年设计生产能力3万吨，矿石容重2.7t/m3。113要求完成的主要任务课程设计完成后提交一份设计说明书（手写，字迹工整，分节编写）和一套设计图纸（用autoCAD绘制并打印，比例自定，图纸幅面为A 1）。对给定矿脉选择最优的采矿方法

4、。选择过程要列表进行，理由说明要详尽。参与选择的方案的示意图要用autoCAD绘制，幅面为A 4。合理确定采矿方法构成要素并进行采准工程量计算。采准切割巷道布置及掘进进度计划图表的制定。采准切割工作设备的选择和采切成本指标的计算。叙述回采工艺（凿岩，爆破，搬运，支护）每道工序的叙述要包括设备选择，人员安排，定额的选取或制定，技术图表的绘制。矿石回采直接成本计算（可采用各种估算和概算指标）其它各项技术经济指标的计算。12设计依据和技术经济原则121设计依据课程设计任务书一份，矿床地质资料一份，包括：3#图纸的地质地形平面图一张，4#图纸的地质横断面图3张。122技术经济(jngj)原则矿体赋存条

5、件与空间分布(fnb)形态：矿体形态，矿体倾角，稳定性。矿石特点与品位变化(binhu)：坚固性，稳固性，含水性及碎胀性等。地质构造及地表崩落情况。矿石的损失及贫化：选择矿石损失与贫化率小的采矿方法。13设计方案和设计内容简述叙述与采矿方法有关的自然条件和开采技术条件，并依据这些条件初选几种方案。进行初选方案的初步技术经济比较，如果选出最佳方案，则开始确定矿块构成要素等相关工作，否则要进行方案的综合分析比较，以确定最佳方案。确定采准切割巷道的数量及布置，按一定比例绘制采矿方法图。进行采准切割计算：主要计算采准切割工程量，回收率，贫化率，工业储量；编制采准切割工程进度计算表，并计算同时掘进的采准

6、切割工作面数；确定采切所需设备，计算采切巷道成本和采切成本。叙述回采工艺，编制回采工作面循环图表；计算矿房生产能力及同时回采的矿房数，矿柱生产能力及同时回采的矿柱数；计算回采工作面劳动生产率；确定回采设备；计算矿房回采直接成本；编制主要技术经济指标一览表。2矿区概况21矿区地质某石棉矿某矿脉长60米，高50米，矿脉为含中长纤维石棉蛇纹岩，矿脉与围岩接触面明显，矿石中等稳固f=68，矿脉厚度m=1828米，倾角=82（见附页），地质品位2，矿块矿量为137200吨，净棉2744吨，矿石的松散系数k=1.41.5。围岩均为黑色致密蛇纹石。上盘围岩f=68，下盘围岩f=913。阶段运输平巷已经形成，

7、断面22.2。年设计生产能力3万吨，矿石容重2.7t/m3。22矿床地质221 矿体特征矿体(kun t)长60m，高50m，厚度(hud)1828m，倾角82度，近似(jn s)直立，矿脉与围岩接触面明显。 222矿石特征矿石为含中长纤维石棉蛇纹岩，地质品位2，矿石中等稳固f=68，矿石的松散系数k=1.41.5，矿石容重2.7t/m3。23矿床开采技术条件矿块矿量为137200t，地质品位2%，净棉2744t。年设计生产能力3*104t，矿石容重2.7t/m3，矿块的空间体积为1372002.7=50814.8m3，阶段运输平巷已经形成，断面为2*2.2m2。3采矿方法的选择和比较31采矿

8、方法选择的原则，影响因素（1）选择采矿方法的基本原则安全性好：保证工人在日常采矿过程中能够安全生产，有良好的作业条件和环境；保证工人在发生坑内灾害时能够及时地撤离危险区；保证安全范围内的地表构筑物不致因采矿方法的影响而损坏；保证坑内各种设备，构筑物，基本巷道在使用中不遭到破坏。矿石回收率高，贫化率小：选择的采矿方法应使矿石有高回收率，充分利用地下资源，同时要保证贫化率低，满足加工部门对矿石质量的要求。矿块生产能力大，工人劳动生产率高：要保证矿块生产能力大，使一个阶段生产能满足矿山年产量的要求，最多不超过两个阶段。材料消耗少，采矿成本低：尽量选择材料消耗少，采矿成本低的采矿方法，尽量选择那些不用

9、木材或少用木材以及材料能够就地解决的采矿方法。（2）影响采矿方法选择的因素影响采矿方法选择的因素有以下方面：矿床地质条件矿体产状：主要是指矿体倾角，厚度，几何形状和埋藏深度等。矿石和围岩的稳固性：这是一个直接影响矿房结构尺寸和采场地压管理方法的因素。矿石的种类，品位和价值：开采国家稀缺或价值高的矿床以及品位较高的富矿(fkung)时，应选择回收率高，贫化率低，有利于矿物晶体保护的采矿方法；反之，宜采用成本低，效率高不考虑保护晶体的采矿方法。矿石和围岩的结块性和氧化性：当矿石有结块性时，有宜采用留矿法和阶段崩落法；当矿石有氧化性时，应考虑矿石因氧化降低(jingd)强度对矿石稳固性的影响。矿床开

10、采技术(jsh)条件地表允许陷落的可能性：如果矿体开采后，在地表移动范围内有河流，森林，铁路或其他重要建筑物而不允许地表陷落时，则不能采用崩落法或采后用崩落围岩处理空区的空场法。生产工艺的技术复杂程度：选择采矿方法时，其生产工艺应力求简单可靠，容易掌握，管理方便；对于中小型矿山，这点尤为重要。设备，材料的供应条件：如选用无底柱分段崩落法，就应事先了解装运机和凿岩台车能否供应，选用充填法时，要考虑填充料的种类和来源；选用分层崩落法时，要考虑木材的供应条件。加工部门对矿石质量的要求：如矿石种类，块度，色泽，品位，分级，矿石中有害杂质的含量，矿物晶体的完整和纯净度，湿度等。32采矿方法选择的方法和步

11、骤321 方案初选序号主要地质和开采技术条件适用的采矿方法不适用的采矿方法条件名称技术特征1矿石稳固性中等稳固空场法，充填法2围岩稳固性上盘：中等稳固下盘：稳固空场法，充填法崩落法3矿体倾角矿体厚度82极倾斜矿体1416m，厚矿体分段矿房法，阶段矿房法房柱法，全面法4矿体形状走向长度垂直高度规则矿脉60m50m无限制无限制5矿石品位2%，品位较高不宜采用矿石损失贫化高的深孔崩落法6地表是否允许陷落地表允许陷落无限制无限制7自燃性结块性无无无限制无限制8开采强度3104t为小型矿山无限制无限制经过初选，初步(chb)确定采矿方法如下：垂直(chuzh)中深孔落矿阶段(jidun)矿房法；上向水平

12、分层水力充填采矿法；（1）垂直中深孔落矿阶段矿房法垂直中深孔落矿阶段矿房法采矿方法示意图如图：垂直(chuzh)中深孔落矿阶段(jidun)矿房法的特点：回采工作面是垂直的，回采工作开始前，除在矿房底部拉底，辟漏外，必须开凿(kizo)垂直切割凿，并以此为自由面进行落矿，崩落的矿石借自重落到矿房底部放出。随着工作面的推进，采空区不断扩大，矿房回采结束后，再回采矿柱。矿块布置和结构参数矿脉高度为50m，因此布置一个阶段，阶段高度50m，矿块长度60m，整个矿体就是一个矿块，宽度取矿体厚度平均值20m，中间布置矿房，矿房宽度40m，两边布置两个间柱宽度均为10m，因为开采范围只有一个阶段，因此不留

13、顶柱，底柱高度10m，矿房高度50m-10m=40m。采准工作采准巷道有：阶段运输巷道， 溜井，电耙道，漏斗，通风人行天井，分段凿岩巷道，拉底巷道。阶段运输巷道沿矿体下盘接触线布置，通风行人天井布置在间柱的中间，上下端部通过联络道与上下盘阶段运输巷道连通，从天井中沿矿体走向掘进分段凿岩巷道和电耙巷道，分段凿岩巷道布置在矿体垂直走向中央。切割工作切割工作包括拉底，辟漏及开切割槽。垂直切割槽布置在矿体中间，采用垂直深孔拉槽法开凿切割槽，切割槽长为矿体宽度15m，宽为3m.，通风行人天井沿矿体走向掘进拉底巷道，然后从拉底巷道向两边扩帮至达矿体边界，拉底空间形成后，从拉底空间底板向下开始辟漏。回采工作

14、在分段巷道中打上向扇形中深孔，最小抵抗线1.5m，全部炮孔打完后，每次爆破35排炮孔，用毫秒雷管起爆，崩落的矿石靠自重落到矿房底部，红漏斗到电耙道。电耙绞车能力为30kw，耙斗容积0.3m3。(2)上向水平分层水力充填采矿法：上向水平分层水力充填采矿法示意图上向水平分层水力充填(chn tin)采矿法特点：一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱，回采矿房时，自下向上水平分层进行(jnxng)，随着工作面的推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间，矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填，矿柱则在采完若干矿房和全阶段采完后，再进行回采。矿块尺寸(ch cun)及结构参数矿房

15、沿走向布置，矿块长度60m，宽度为矿体厚度20m，阶段高度50m，间柱垂直走向布置，宽度8m，长度为矿体厚度25m，顶柱厚4m,底柱高5m。采准工作在下盘脉外布置阶段运输巷道，布置穿脉巷道垂直于阶段运输巷道，穿脉巷道布置在矿房中部，从穿脉巷道向上掘进两条溜矿井，一条通风行人滤水井，从上阶段的穿脉巷道向下掘进充填井，溜井用混凝土浇灌，壁厚300mm，内径1.5m，人行滤水井用预制钢筋混凝土构件砌筑，充填井断面2mX2.4m，内设管路和人行梯子，是矿房的安全出口。切割工作在底柱上部掘进拉底巷道，并以此为自由面扩大(kud)至矿房边界，形成拉底空间，再向上挑顶2.53m，并将崩下的矿石(kungsh

16、)经溜矿井放出，形成4.55m高的拉底空间(kngjin)后，即可浇筑混凝土底板，底板厚0.81.2m，配置双层钢筋，间距700mm。回采工作用浅孔崩矿，回采分层高23m，崩落的矿石用装运机出矿，矿石出完后，清理底板上的矿粉，然后进行充填。充填前要浇筑溜矿井，砌筑人行滤水井，浇灌混凝土隔墙等工作，先用预制的混凝土砖砌筑隔的外层，然后浇灌0.5m厚的混凝土，形成隔墙的内层，其总厚度为0.8m。322初步技术经济分析采矿方法详细技术经济指标比较如下表：序号项目名称垂直中深孔落矿分段凿岩阶段矿房法上向水平分层水力充填采矿法备注1矿块生产能力（t/d）1502001852工作面工作效率（t/工班）31

17、44较低3矿石损失率(%)18.58.384矿石贫化率(%)1237.925材料消耗量主要消耗坑木消耗坑木，混凝土砖，混凝土，钢，材料消耗量大6采矿成本（元/t）成本较后一种低成本较前一种高7采矿工艺繁简难易程度工艺较简单工艺复杂，充填系统复杂8资料来源河北铜矿山东三山岛金矿从上表可以看出，垂直中深孔落矿分段凿岩阶段矿房法较上向水平分层水力充填采矿法相比，矿块生产能力大相差不大，垂直中深孔落矿分段凿岩阶段矿房法工作面效率高，采矿成本低，采矿工艺较简单，便于生产控制和管理，材料消耗量较少，上向水平分层水力充填采矿法生产成本高，采矿工艺和充填系统复杂，材料消耗量大，优点是矿石损失和贫化低，但是开采

18、的是石棉矿，矿石不算太贵重，因此损失和贫化低的优越性并不是很明显。经过分析比较，取终选择的是垂直中深孔落矿分段凿岩阶段矿房法。323综合技术经济比较第二步的初步技术(jsh)经济比较已经选出最佳(zu ji)方案，故不必进行综合技术经济比较，最佳的采矿方法是垂直(chuzh)中深孔落矿分段凿岩阶段矿房法。33标准矿块尺寸的确定及采矿方法图的绘制331采场构成要素及矿块工业储量计算（1）采场构成要素矿脉高度为50m，因此布置一个阶段，阶段高度50m，矿块长度50m，整个矿体就是一个矿块，宽度取矿体厚度平均值20m，中间布置矿房，矿房宽度40m，两边布置两个间柱宽度均为10m，因为开采范围只有一个

19、阶段，因此不留顶柱，底柱高度10m，矿房高度50m-10m=40m。（2）矿块工业储量计算Q=LBH=2.7502050t=135000t 式中：Q矿块储量; 矿石体重；L矿块长度；B矿块宽度；H矿块高度。（3）矿房工业矿量计算Q1=L1B1H1=2.7402040t=86400t（4）底柱工业矿量计算Q2=L2B2H2=2.7402010t=21600t（5）一个间柱工业矿量计算Q3=L3B3H3=2.7201050t=27000t332矿块采出矿石量计算表矿块采出矿石量计算表工作阶段工业矿量/t回收率/%贫化率/%采出工业矿量/t采出毛矿石量/t占矿块采出毛矿石量比重/%一采准工作9711

20、4785108254.759171.948.06二切割工作1130988510961331068150.94三回采工作矿房831608510706867854069.00矿柱26257.5851022548.425053.822.01矿块总计1202608510100922113833.9100333采矿方法图的绘制(huzh)依据设计的矿块尺寸，按比例尺1：200，采用(ciyng)AutoCAD绘制采矿方法三视图，图纸幅面为A1，见附图。4采准切割(qig)41采准切割巷道布置确定采准切割巷道数量及尺寸:运输巷道：布置在矿体下盘，矿体与围岩交界处，年生产能力小，布置单轨巷道，参照标准，取宽

21、度2m，高度2.2m，长度60m；通风人行天井：断面为1.5m2.0m，长度为50m；漏斗：整个矿房内设计2排漏斗，沿走向方向，每排漏斗设4个，漏斗直径10m，漏斗高度为3m；电耙巷道：高2.5m，宽2.2m；长度为矿房长度加一个间柱宽度，设计为50；溜井：溜井直径不小于3倍矿石合格块度，设计为2m；高度为2.5m；溜井出口距阶段运输巷道底板留2m的空间，便于安装计量装矿装置。溜井倾角设计为60,斜长为2.5mcsc60=3m；拉底巷道：拉底巷道断面为2m2.5m，长度40m；分段凿岩巷道：使用YG-40凿岩设备，巷道断面：2.5m2.5m；长度为40m；人行联络道：断面2.52.5m，长度4

22、0m；切割天井：切割天井设计为：1.83.2m；长度为38m；开凿在围岩中的回风巷道：2.02.0，长度60m。42采准切割工程量表编制采准切割工程量计算表:采准切割(qig)工程量计算表工程阶段及工程名称巷道位置巷道长度/m巷道断面/ m2巷道体积量/ m3工业矿量/t一采准工作阶段运输巷道底柱矿体与围岩交界处5022.2220594人行通风天进间柱中501.52.0150405人行联络道间柱中402.52.5250675漏斗底柱中75148340041电耙巷道底柱中502.52.2275742.5矿石溜井底柱中33.14218.8450.87分段凿岩巷道矿房中1602.52.5100027

23、00回风巷道矿体顶部围岩中502.02.0200540二切割工作拉底巷道矿房底部4022.5200540切割槽矿房中部38183.2218.88590.98总计55640157210842.4543采准切割(qig)工作量的计算(1)计算(j sun)采准系数以采准切割巷道总长度表示的采准系数R准(m/kt)=556m113833.9t1000=4.88以采准切割巷道总体积表示的采准系数R准1(m/kt)=4015.72m3113833.9t1000=35.3千吨采准比R准=478/113833.91000m/kt=4.20m/kt千吨切割比R准=78/113833.91000m/kt=0.6

24、8/kt44采准切割进度计划图表的编制采准切割进度计划表序号采切工程巷道全长(m)月掘进速度(m/月)掘进时间（月）1阶段运输巷道502000.252回风巷道502000.253人行通风天进501000.54电耙巷道502000.255矿石溜井3500.066拉底巷道402000.257漏斗75500.158人行联络道402000.29分段凿岩巷道1602000.810切割槽381000.38合计5563.1045切割巷道(hng do)形成的方法选掘进拉底巷道，然后向矿体边界护帮，形成拉底空间后，从矿房中间垂直(chuzh)向上掘进切割天井，切割天井断面为1.8m3.2m，从切割天井向两边掘

25、进切割平巷(pn hang)，切割平巷断面1.82.0m，垂直方向每3m高度掘进切割平巷，从切割平巷向下凿岩爆破，最终形成20m1.8m断面的垂直爆破自由面。巷道平面布置如图：46采准切割成本的计算采准切割成本计算表序号工程巷道名称长度(m)单位成本(元/m)费用(元)1阶段运输巷道501000500002回风巷道50400200003人行通风天进50300150004电耙巷道50200100005矿石溜井33009006拉底巷道4020080007漏斗75400300008人行联络道4020080009分段凿岩巷道1602003200010切割天井382509500合计556183400采准

26、切割(qig)总成本CZ=183400元每米采准切割巷道(hng do)成本CM=1.2CZ/L=1.2183400/556=395.83元/吨采准切割(qig)副产矿石每吨成本CT=1.2CZ/T=1.2183400/(9171.94+1068.15)=21.49元/吨5回采工艺51凿岩选用凿岩设备要依据分段高度来确定，设计的分段高度为10m,，矿体厚度为20m，分段巷道位于矿体中间，因此凿岩深度在1015m范围内的凿岩机比较适合。因此凿岩设备选用YG-80型凿岩机，凿岩机安装在CZZ-700型胶轮自行单机台车上，其最大钻凿深度为40m，工作有效深度为2025m，在分段凿凿岩巷道内钻凿上向扇

27、形中深孔，台班效率3050m/台班，炮孔排距为1.51.8m。凿岩作业时，要采取有效措施保证凿岩工作面有良好的作业环境，一是采用施法钻孔，二是加强凿岩工作面通风。凿岩施工示意图如图：52装药爆破(bop)选用防水的乳化(rhu)炸药，用装药器装药，炮孔直径(zhjng)60mm，一次爆破量根据年生产能力及一个完整的从凿岩到下一次凿岩的生产周期来确定，装药器规格为AYZ-150，生产能力为600kg/h。年生产能力为30000t，设定一年工作300天，每隔5天爆破一次，则一次爆破方量为300002.7 (3005)=186m3。沿走向一次爆破长度1861020=0.93m，取1m。布置两排孔，孔

28、距0.5m。53采场通风根据安全规程，爆破后经过至少30min的通风后人才能进入采场作业面，由于采场进出口多，容易漏风，因此采场通风要加强，可采取加设风机或临时堵塞部分进出口以集中风流将炮烟引入回风巷道。54搬运崩落下的矿石靠自重落至漏斗内溜至电耙道，在电耙巷道内安置30kw，900t/台班的电耙将矿石耙到矿石溜井内，溜井出口安装放矿闸门往矿车内装矿。55采场地压控制和支护先回采矿房，矿房回采完毕后，用废石充填矿房，再回采矿柱，充填矿房时，先在矿房边界砌筑50100mm厚的混凝土砖墙，以防在回采间柱时废石垮落，再运送废石进行干式充填。设计时底柱高度为10m，由于矿石中等稳固，因此在生产过程中，

29、可对底柱进行支护。矿房是从下往上逐渐暴露的，因此矿房在回采过程中不支护。阶段运输巷道，人行天进，回风巷道用喷射混凝土和打锚杆支护。56回采成本(chngbn)的计算回采(huci)成本计算表序号成本项目单位吨矿单耗单价/元金额/元运杂费/元单位成本/元备注一材料消耗1钻头个0.0003500.0150.00150.01652钻杆根0.0002100.0020.00020.00223钎尾根0.000250.0010.00010.00114炸药kg0.3582.80.283.085雷管个0.2130.630.0630.6936导爆索m0.02550.1250.01250.13757木材M30.00

30、02200.0040.00040.00448水泥T0.0053001.50.151.659润滑油Kg0.03501.50.151.65二燃油动力费11柴油Kg0.46.72.680.2682.94812水M341.45.60.566.1613压气M350.52.50.252.7514电Kwh7.230.654.69950.469955.16945三工人工资（基本工资+辅助工资）元20222辅助工资取基本工资的20%四工人工资附加费元0.220.0220.242按生产工人工资的11%计算五合计元26.757回采循环(xnhun)图表的编制回采工序包括：凿岩，装药联线，放炮通风及装矿运输。回采组织采用四班6h制，班制分凿岩爆破班和出碴班。凿岩4h，装药连线2h，爆破通风2h，装矿运输4h。回采循环图表如表：6小结(xioji)课程设计是对理论知识的一次实践，是课程学习的重要(zhngyo)部分，通过课程设计，不仅加深了对理论的理解，而且很好地运用知识解决实际问题。课程设计是一个很宽阔的平台，在课程设计过程中，在不脱离基本要求的前提下，我们可以运用所学知识，充分发挥我们的创造力和想像力，使我们的设计更加完善。本学期有两个课程设计同时进行，一个是采矿方法的课程设计，一个是开拓系统的课程设计，这两部分有着紧密的联系，开拓系统的设计是为采矿方法的设计服务的，开拓系