浅孔留矿法与削壁充填法技术经济分析比较

东北大学课程设计川口钨矿采矿方法设计采矿方法课程设计说明书设计题目 川口钨矿采矿方法设计 专业班级采矿工程0901设计者曹龙2012年9月10日指导老师邱景平韩智勇~~目录HYPERLINK前言 1HYPERLINK第一章采矿方法选择 1HYPERLINK§1设计矿体的开采技术条件 1HYPERLINK§2采矿方法选择 2HYPERLINK§3矿块构成要素 3HYPERLINK第二章矿块采准切割工作 5HYPERLINK§1阶段运输巷道布置 5HYPERLINK§2切割工作 5HYPERLINK§3采准巷道及切割巷道断面尺寸 5HYPERLINK§4采矿方法三视图 7HYPERLINK§5采准工作量及矿石损失贫化计算 10HYPERLINK§6采出矿石品位和金属回收率计算 14HYPERLINK第三章矿房回采工作 16HYPERLINK§1矿房回采工艺过程 16HYPERLINK§2矿房落矿工作 16HYPERLINK§3采场运搬 18HYPERLINK§4采场地压管理 18HYPERLINK§5放矿漏口闸门 18HYPERLINK§6采场通风 18HYPERLINK§7回采工作组织及编制回采循环图表 19HYPERLINK§8编制采准、切割进度计划图表 20HYPERLINK§9采矿方法技术经济指标 20HYPERLINK第四章矿柱回采及空区处理 21HYPERLINK§1简述矿柱回采方法及其选择的主要依据 21HYPERLINK§2简述空区处理方法及其选择的主要依据 21前言采矿方法课程设计采取标准矿块设计与施工设计结合的方式进行。本设计要求既绘制采矿方法三面图（草图），同时所布置的采准、切割巷道绘制出有关的横剖面图及平面图，通过切剖面的方法，反映出设计的各种巷道的位置及结构。在本次采矿方法设计中，通过结合川口钨矿具体的矿体开采技术条件（如平均倾角、平均厚度、矿石及围岩的稳固程度、地表是否允许崩落等）作出综合的考虑后，再做出具体的采矿方法设计。第一章采矿方法选择§1设计矿体的开采技术条件1.矿体倾角（最大、最小、平均）及其变化情况主要矿体倾向为南，倾角为65°～80°，矿体平均倾角取73°。根据标准采矿方法设计，视矿体倾角为73°，且无变化。2.矿体厚度（最大、最小、平均）及其变化情况矿体主要呈层状，形态复杂，分支复合，厚度大小为0.1～0.2米，平均厚度0.15米。根据标准采矿方法设计，视矿体厚度为0.15米且无变化。3.矿体走向长度矿体沿走向长度约600米，故视矿体长度为600米。4.矿石及围岩的稳固程度在本矿床中，岩石节理裂隙不发育，故矿石稳固，上盘围岩稳固，下盘围岩稳固。6.矿体中夹石情况矿体中钨的品位均匀，不含夹石。7.矿岩的物理机械性能（抗压强度，坚固性系数，氧化性，自燃性，粘结性，矿岩体重、松散系数、自然安息角等）根据资料显示，矿石的体重为2.7吨/立方米。8.矿岩允许不支护暴露面积查《采矿手册》可知，矿石允许不支护暴露面积＜200～1000m2，围岩的允许不支护暴露面积＜200～1000m2。9.地表陷落的可能性矿区平坦，人口稀少、分散。故认为地表允许陷落。§2采矿方法选择首先按已知的矿体开采技术条件及采矿方法选择的原则，提出技术上可行的方案，并对各方案的优缺点进行分析比较，删去有明显缺点，不合理的方案。对剩余方案进行详细的技术经济分析比较。参与比较各方案的技术经济指标按类似矿山条件选取。主要技术经济指标有：（1）矿块生产能力；（2）矿块劳动生产率；（3）采准系数；（4）矿石损失率；（5）矿石贫化率；（6）主要材料消耗（如炸药、雷管、导爆管、合金片和合金钎头、木材、钢材、水泥、充填材料等）；（7）采出矿石直接成本；（8）安全条件。本次设计的矿山为钨矿，根据矿岩稳固性，矿体厚度和倾角等条件，初选采矿方法为：削壁充填法，浅孔留矿法。表1初选采矿方法的各项技术经济指标项目 单位削壁充填法浅孔留矿法矿块生产能力t/d11～3050～60贫化率％2578损失率％56.1采准工程量m/kt11018炸药单耗kg/吨0.760.62-矿块劳动生产率t/工班2.6直接成本元/吨25.743.4通过各项经济技术指标比较可知：在以上两种种采矿方法中，浅孔留矿法与削壁充填法相比在矿块生产能力、直接成本和采准工程量上有明显优势。削壁充填法能有效地将矿石与岩石分离，在贫化率上明显优于浅孔留矿法，况且钨矿价值较高。因此下一步应在削壁充填法和浅孔留矿法两种采矿放方法中进行比较与选择。§3矿块构成要素1.对选定的采矿方法，确定矿块的构成要素及矿块布置方式。矿块构成要素主要包括；阶段高度、矿块长度、矿块宽度、矿柱尺寸、分段高度、分层高度。削壁充填法矿块结构参数及布置方式：矿块布置方式阶段高度（m）矿块长度（m）矿块宽度（m）运搬方式底柱高(m)沿走向40601.0电耙搬运2.5浅孔留矿法矿块结构参数及布置方式：矿块布置方式阶段高度（m）矿块长度（m）矿块宽度（m）顶住高度(m)溜井间距(m)底柱高(m)沿走向45700.9152.52.确定回采工作面形式及矿房允许暴露面积（上盘岩石及矿石顶板）。削壁充填法：回采工作面形式：水平分层向上回采，采下矿石不存窿，立即从溜进放出，随之崩落围岩，然后进行分层充填。在经过平场的废石垫层上，又进行下个分层回采。如此循环作业至全矿房矿石采完。矿房允许暴露面积为<200～1000m2，但由于回采完成后，采场采用崩落的围岩充填，允许暴露面积60×1=60m²。急薄矿脉浅孔留矿法：回采工作面形式：利用分层回采，分层回采高度1.0～1.2，回采工作面成长梯段布置，用YSP-45型凿岩机向上凿岩，先在采场中间钻凿楔形拉槽炮眼（有中央天井自由面无需拉槽），然后向采场两端后退，炮眼成梅花形或之字形排列，炮眼间距0.8～1.0，每次爆破以后放出三分之一左右的崩落矿石，使采场内留矿面与回采工作面保留1.8～2.0的空间。矿房允许暴露面积为<200～1000m2，矿块利用矿柱和矿岩本身强度维持稳定，故允许暴露面积<200～1000m2。第二章矿块采准切割工作§1阶段运输巷道布置1.选择运输设备（类型、型号）参照类似矿山，选择运输设备为ZK10/250型架线式电机车，YGC2固定矿车，轨距为600mm（窄轨）。2.确定阶段运输巷道断面尺寸根据运输设备的外形尺寸，架线高度，安全间隙，人行道宽度，轨道的铺设要求，决定选用断面形式为三心拱，尺寸为3.0m×2.8m。3.确定阶段运输巷道布置形式削壁充填法：阶段运输巷道布置形式为沿脉布置的脉内运输平巷，在掘完采场天井、溜矿井之后，在拉底水平层沿矿块全长掘进拉底平巷，以形成拉底空间。浅孔留矿法：阶段运输巷道布置形式为探矿沿脉巷道，在矿块一端布置采准天井，另一端布置顺路天井，沿脉采准天井同时起探矿作用，有些采准天井由于矿块划分的需要，布置在矿块中央，此时矿块两端各布置一个顺路天井。§2切割工作浅孔留矿法的切割工作是先在沿脉平巷开掘漏斗颈，再拉掘底平巷，与漏斗颈贯通，然后扩大喇叭口，最好安装木漏斗。削壁充填法的切割工作是沿脉向上掘进先行天井和矿石溜进等，在矿块的另一侧底柱中开掘顺路天井（顺路天井高位底柱厚）作为人行材料井。先行天井掘成以后掘进回风横巷联通上阶段运输平巷。§3采准巷道及切割巷道断面尺寸1.选择采准巷道、切割巷道施工设备（掘进凿岩设备和出渣设备型号）；2.确定采准、切割巷道断面尺寸；3.确定采准、切割巷道数量及位置。削壁充填法：巷道凿岩设备出渣设备断面尺寸（m）数量位置采准巷道阶段运输巷道7655铲运机3.0×2.81矿房底部、脉内天井YSP-45人工3.0×1.31脉内溜矿石间YSP-457655人工3.0×1.32脉内回风巷道7655铲运机2.0×1.31脉内顺路天井YSP-457655人工2.0×1.31脉内、矿块边界处切割巷道切割平巷7655人工1.2×2.01脉内浅孔留矿法：巷道凿岩设备出渣设备断面尺寸（m）数量位置采准巷道阶段运输巷道7655铲运机3.0×2.81矿房底部、脉内采准天井YSP-45人工3.0×1.31脉内顺路天井YSP-45人工2.0×1.31脉内、矿房边界处回风巷道7655铲运机2.0×2.01矿房上部切割巷道辟漏7655铲运机1.2×1.514脉内切割平巷7655人工1.2×2.01脉内§4采矿方法三视图削壁充填法设计图：急薄矿体浅孔留矿法：`§5采准工作量及矿石损失贫化计算1.削壁充填法：表2-1采准工程量计算表序号巷道名称巷道数量巷道长度(m)巷道断面积(m2)工程量(m3)矿石中岩石中矿岩合计岩石中矿石中矿石中岩石中合计单长总长单长总长一采准巷道1阶段运输巷道160606060607.950.45274775042天井137.237.237.237.237.23.450.4516.7128.3145.13溜矿石间237.237.237.237.237.22.840.322.3211.3233.64回风巷道149494949492.70.314.7132.31475顺路天井137.237.237.237.237.22.30.311.285.696.76电耙硐室2003336001818小计7220.6220.6220.691.91034.51126.4二切割巷道1切割平巷149494949492.10.314.7102.9117.6小计1494914.2102.9117.1三矿块合计8269.6269.6106.11137.41243.52.浅孔留矿法：表2-1采准工程量计算表序号巷道名称巷道数量巷道长度(m)巷道断面积(m2)工程量(m3)矿石中岩石中矿岩合计岩石中矿石中矿石中岩石中合计单长总长单长总长一采准巷道1阶段运输巷道170707070707.950.4531.5556.5177.12采准天井142.242.242.242.242.23.450.4519145.6109.73顺路天井142.242.242.242.242.22.150.451990.7259.54回风巷道165656565653.70.319.5240.51052.8小计4219.4219.4219.4891033.31122.3二切割巷道1辟漏142.5352.535351.620.1888.2793.88822切割平巷165656565652.220.1811.7144.3156小计1510010010099.9938.11038三矿块合计19319.4319.4319.42160.32、矿石损失率、废石混入率及各种工作的采出矿石量计算削壁充填法：序号工程项目矿石储量(t)回收率(%)废石混入率(%)采出储量(t)采出矿石量(t)采出矿量比值(%)一采准工作1阶段运输巷道72.910094.372.91287.902天井45.21008745.2346.503留矿石间60.31008960.3570.504回风巷道39.71008939.7357.205顺路天井30.11008730.123106电耙硐室001000810小计248.210091248.22793.170.2二切割工作1切割平巷39.71008639.7277.80小计39.710085.739.7277.87.4三矿房回采605.39020544.868118.2四底柱回采26.3968425.21584.2五矿块合计893.293.220832.73752100浅孔留矿法：序号工程项目矿石储量(t)回收率(%)废石混入率(%)采出储量(t)采出矿石量(t)采出矿量比值(%)一采准工作1阶段运输巷道85.110094.385.11502.62采准天井51.31008751.3393.13顺路天井51.31007951.32454回风巷道52.71009252.7649小计24010091240279024二切割工作1辟漏23810088.92382143.32切割平巷31.61009231.6389.6小计269.710089.4269.72532.921.8三矿房回采960.99684922.55765.250四矿柱回采1底柱26.3968425.21582顶住65.8968463.23953小计92.18488.45534.8五矿块合计15639786.91520.9116411003、采准工作量计算采准系数K1及采准工作比重K2分别按下式计算：[m/kt][m3/kt]式中：——采准巷道和切割巷道总长度，[m]；——采出矿石总量，[t]；——由采准巷道和切割巷道中采出的矿石量，[m3]；削壁充填法：浅孔留矿法：§6采出矿石品位和金属回收率计算1、计算采出矿石品位式中：a’—采出矿石品位，%；a—工业储量矿石品位，%；a’’—混入的废石品位，%；Y—岩石混入率，%。假定本矿山金矿品位为0.3%，废石品位为0，则削壁充填法：浅孔留矿法：2、计算金属回收率式中：E——金属回收率，[%]；Q总——矿块工业储量，[t]；T总出——采出矿石总量，[t]；a及a‘含义同上。削壁充填：浅孔留矿法：由以上计算比较可知：削壁充填法的采准系数和采准工作比重均大于浅孔留矿法。即用浅孔留矿法开采每千吨矿石所掘进的采准、切割巷道的工程量与比削壁充填法开采所掘进采准切割巷道的工程量小。根据计算出的采出矿石品位和金属回收率可知：对于川口钨矿的急倾斜急薄矿体，用削壁充填法采出的矿石不论在品位上还是在金属回收率上都要高于用浅孔留矿法采出的矿石。综上所述，由于钨矿的价值很高，用削壁充填法开采川口钨矿的直接成本尚经济合理，故本设计选用削壁充填法。第三章矿房回采工作§1矿房回采工艺过程简述矿房回采的各工艺过程及其相互间的联系：本次设计选用削壁充填法开采矿体。其回采工作过程为：在拉底平巷内用YSP-45型凿岩机凿上向炮孔，孔深1.8m，前倾80°，孔距0.5m，排距0.7m，沿矿房长度一次凿岩完毕。落矿分为两个梯段，每个梯段为25m。爆破完之后，用电耙将矿石爬入溜矿石间，通过溜井自重放到间断运输平巷，由装矿漏斗闸门装车出矿。分层矿石出完之后，随即架设顺路天井、溜矿石井，每次架设高度等于一个分层的高度。然后用7655型凿岩机在下盘或者上盘围岩上按0.7m孔距，1m排距钻凿1.5m深的孔削壁。削壁炮孔起爆前用钢板盖好，以免爆破岩石埋塞或破坏井内设施。最后将爆破岩堆扒平，作为分层地板，准备下一分层的上采，依次循环进行。§2矿房落矿工作1.选择凿岩设备及工具凿岩设备：7655气腿式凿岩机；YSP-45型凿岩机。同时工作的凿岩机台数为2～3台，凿岩中心高度0.8m。2、确定落矿参数（包括炮孔直径、最小抵抗线、孔底线、炮孔排距等）参数钎头直径（mm）炮孔直径（mm）药卷直径（mm）炮孔深度（m）炮孔间距（m）炮孔排距（m）最小抵抗线（m）3842321.80.710.83、按类似矿山条件，确定单位炸药消耗量按类似矿山条件，确定单位炸药消耗量为0.76kg/t。4、确定炮孔布置形式，并绘制炮孔布置草图5、简述装药及起爆方法装药方式：采用机械装药方式，用药卷装药器装药。装药设备：BQ-100型装药器(装药密度为0.9g/cm3)。装药工作组织：浅孔爆破装填施工前应清理好工作面，查清炮孔数目，清除炮孔内积水和泥渣才能进行装药。机械装药时应注意装药前设备的安装和接地，防止静电集聚。装药方法：机械装药，每个炮孔的装药量按设计要求装填，剩余部分用砂子、岩粉、尾矿砂和粘土混合物填塞，常用砂子和粘土的比例为3：1，加入20%的水泥制成炮泥。起爆方法：采用非电导爆管起爆。将起爆药包置于孔底第二个药包位置，雷管聚能穴朝向孔口反向起爆。6、计算一个循环落矿量T=25×1.8×1×2.7=121.5t7、计算一个循环落矿消耗的炸药总量Q=35×1×1302.2g=45.58kg8、计算单位炸药消耗量q=Q/T=45.58kg/121.5=0.38kg/t9、计算每米炮孔崩矿量Tm=T/L=121.5t/1.8m=67.5t/m10、简述二次破碎方法，并计算出炸药单耗量采用裸露爆破法对大块进行破碎，该法又称糊炮，即将药包放置在大块上方进行爆破的一种方法。该法的实质是利用爆轰波的冲击作用对被爆岩体的局部产生粉碎和击穿。这种方法不要钻孔机械及其辅助设施，工作具有很大的灵活性，也不需要钻孔及其他准备工作，速度快，消耗劳动力比较少，操作简单，工人易于掌握和运用。爆破时药包上方一定要放置覆盖材料，覆盖材料由泥沙混合制成，其厚度应大于药包厚度。药包的起爆可用导爆索或电力起爆，当药包非齐发爆破时，各裸露药包之间应保持一定距离，防止先爆的药包所产生的空气冲击波将其他邻近的药包冲散。单位炸药消耗量取决于矿岩爆破性、岩块形状以及炸药爆轰性能，一般为1.5～3.0kg/m3。§3采场运搬1、确定采场运搬设备，确定采场运搬设备台数运搬设备：30KW2DPJ-30电耙运搬设备台数：3台2、计算采场出矿生产率出矿生产率：136.98吨/台·日§4采场地压管理采场地压管理方法：利用矿石和围岩自身的强度维持矿房的稳固，同时随着矿房的逐渐回采，通过留下的夹石和人工柱，以维持采场的稳定。回采时，局部不稳定的地方用锚杆支护。§5放矿漏口闸门放矿形式为利用重力和振动放矿机进行放矿，放矿漏口闸门形式选择扇形漏口闸门，原因是闸门构件已经标准化，效率高，不易撒矿和漏矿。§6采场通风通风方式与回采形式相适应，保证采场和运输巷道内有足