地下矿山开采设计说明

1.4技术经济指标

表1-1技术经济指标表

序号指标名称单位数量备注

数据为21-38行勘

——地质

探线平均值

1矿床类型

矿床成因类型岩浆深吾口熔离一贯入型

矿床工业类型银富矿类型

矿床勘探类型第1勘探类型

2矿体类型似片最状、层状

倾向南西230，倾角60〜75部

3主矿体产状

稍缓。

走向长度m850m

平均厚度m56.9m—

平均倾角度55〜60—

赋存标高m700m—1530m—

4矿石储量t85793313——

矿石平均品位：%1.83——

5开采技术条件

下盘围岩普氏系数f二4〜6

矿岩物理力学性质

上盘围岩・学氏系数f二6〜8

容重：矿石t/m33.05

困岩t/m33.05——

抗压强度：矿石Mpa——

围岩Mpa——

硬度f:矿石6〜8

岩石4〜8—

松散系数：矿石1.3—

围岩1.3—

稳固性：矿石—不稳固

困岩—不稳固

'—采矿

1设计储量

矿石量：B+Ckt85793.3—

平均品位:B+Ckt85793.3—

2矿山生产能力t/d6666.7—

kt/a2200.0—

3开拓方式

4阶段高度m60—

5同时工作中段数个1—

6基建工程量m3715000——

7矿山基建时间a3——

8矿山服务年限a33—

投产至达产年限a3——

达到设计规模年限a30——

减产年限a3—

9采矿方法与比重

采矿法1%100VCR采矿法

10矿石回收率%95.39—

11矿石贫化率%6.7——

采出矿石品位镇1.37%，铜

12%—

0.8%

13千吨采准比m/kt2.058—

14同时回采矿块数个6—

15年下降深度m/a12—

16三级矿量保有期

开拓矿量a3—

采准矿量a1—

备采矿量a0.5—

17矿山工作制度—

每年d330—

每天班3—

每班h8—

18主要材料消耗——

回采：

炸药kg/t0.213

钎钢kg/t0.076

硬质合金g/t0.34

掘进：

炸药kg/t0.341

坑木m3/t0.0012——

雷管发/t0.19

导火线m/L0.89

三供电——

1设备安装容量kw14734——

2设备工作容量kw12000——

3计算负荷kw13012—

4年耗电量kwh/a103055951—

采矿单位矿石用电

5kwh/t36.81—

四运输——

年运榆量t/a3200000——

其中；矿石量t/a2800000—

废石量t/a400000—

五矿山机械——

1主要运输设备数量——

电机车（矿石）台3ZK14-7/250-3

电机车（废石）台2ZK7-7/250电机车

犷车（可,石）YDC6-7型底卸式川

台36

车

矿车（废石）台39YGC1.2-7固定矿车

材料车台2YLC3(7)

2提升设备

竖井套1JKM-4.5x6A型

副井套12-JK-3.5/1L5A型

盲副井套1JK-2.5/30A型

3压气设备台5L12T00/7型

4凿岩设备台3KQJ-165

笫2章矿山地质

略

第三章矿山生产能力

3.1矿山工作制度

矿山年有效的工作天数按330天算，采用三八工作制，即每日三班，每班工作八

小时。

3.2矿山生产能力验证

矿山生产能力即年产量，一般是根据国家对矿山规定的最终产品产量要求计算年

采出矿石量、矿山设计的任务即从技术可能性和经济合理性验证矿山生产能力，毕业

设计则是根据指导教师下达的设计任务书验证该矿山生产能力。

3.2.1矿山开采年下降速度验证生产能力

年下降速度是计算矿山生产能力的一项综合性指标，它与实际开采矿山的地质条

件，回采工艺，机械化程度，技术管理水平以与操作人员的技术水平和素质有十分密

切的联系，是矿山综合水平的反映烟此年下降速度的选用与矿山的可比性十分重要。

根据矿山开采年下降速度验证生产能力计算如下。

A”等K“KE

1一°(3-1)

15x72305.8x3.05x0.97八。,,八八

=---------------------x0.8x1.1x0.9

0.96

=2747189.98

式中Aa一矿山年产量，t/a；

―矿床开采年下降深度，15m/a；

S」矿床开采面积，72305.；

y—矿石体重'3.05t/ni；

〃一矿石回收率，回收率为97%⑵；

“一矿石贫化率，取4.0%⑵；

£一地质影响系数，取0.8⑵；

从一矿体厚度修正系数，取1.1⑵；

七一矿体倾角修正系数，取0.9⑵。

可知，满足280万t/a的生产能力。

3.2.2经济上合理的服务年限验证生产能力

根据经济上合理的服务年限验证生产能力计算如下。

(3-2)

85793313x0.97

33x0.96

=2708968.54t

式中0—矿床可采工业储量85793313t；

〃一矿石总回收率»为97%；

p一矿石贫化率，4.0髡；

Tj—经济合理的服务年限(一般是下限)，计算如下。

Tj=Tzh+0.5(Tc+TO(3-3)

=30+0.5(3+3)

=33a

式中兀一矿山从投产到产到达产年限，3a；

2

丁加一矿山按设计能力正常生产时间,取30a(要求Tzh4-Tj)；

3

TM—矿山结尾时间，3a°

通过验证，可满足280万t/a的生产能力。

第4章矿床开拓

4.1开采围确定

本次毕业设计根据设计任务，矿体比较连续，采用一个井田开采比较适宜。设计

开采赋存标高为940nl以上的矿体。采用下行式开采顺序，即由上往下的顺序开采。

4.2错动界限与保安矿柱圈定

4.2.1错动界限的圈定

矿石采出以后，原岩应力平衡遭到破坏，使围岩发生变形、位移开裂、冒落，

甚至产生大面积移动。随着采空区不断扩大，岩移围也相应增大。当岩移围扩大到地

表时，地表将产生变形和移动，形成下沉盆地和塌陷坑。

为了使地面建（构）筑物与主要开拓巷道不受地下开采所引起的地表移动的影响，

必须圈定地表移动带，其界限应标在总平面图、开拓系统平面图、剖面图与各中段平

面图上。

为了圈出错动界限（移动带），需要知道金川二矿区矿体上、下盘岩石的移动角。类比金川

龙首矿区，其上盘为含辉石橄榄岩，二辉橄榄岩，上盘较下盘稳定，移动角为55,，下盘为二辉

橄榄绿泥石，片岩，白云质岩黑云母片麻岩，节理发育有破碎带穿插，不稳定，下盘移动含为50~

走向端部60,。移动带界限见地形地质平面图。

4.2.2保安矿柱的圈定

由于某些具体条件的限制，井筒和建（构）筑物不能布置在移动带以外，而需要

布置在移动带以时，必须留保安矿柱加以保护，设计中如遇此情况。应进行保安矿柱

的圈定。金川镇矿品味高，价值大，并对国家的建设和发展有重要战略意义。为了提

高采出率，减少损失，应采用损失少的开拓方式和开拓工程的位置，本设计主要开拓

工程布置在移动带以外，故不需圈定保安矿柱。

4.3矿床开拓

为了开采地下矿床，从地表向地下掘进一系列井巷到矿体，便于人员的出入和采

矿设备、器材等运送至采区工作面，同时把采出的矿石运往地表，使地表与矿体之间

形成一条完整的运输、提升、通风、排水、动力供应等生产服务井巷，这些井巷工程

的建设称为矿床开拓。为开拓矿床而掘进的井巷称为开拓井巷，其在平面和空间的布

置系统构成了开拓系统。

开拓系统按其在矿床开采中所起的作用，可分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。

4.3.1开拓方式选择

依据矿床地质赋存特点、地表地形条件、井巷布置的位置和井巷形式的不同，开

拓方法可按两种方法分类：

(1)按井筒与矿床的相对位置可划分为：下盘开拓，上盘开拓与侧翼开柘。

(2)按井巷形式的不同可划分为：平碉开拓、斜井开拓、竖井开拓、斜坡道开拓

与联合开拓。

各种开拓方式与优缺点如下表所示。

表4-1矿床开拓方式主要优缺点

开拓方式适用条件、主要特点以与优缺点⑶

此方法适用于矿体倾角〉45°、矿山生产能力较大(矿体厚度较大)、

矿体埋藏较深的矿床开拓。当竖井布置在矿区移动带以外则不需布置保

竖井开拓

安彳柱，加大了矿石的回采力度和减少矿石损失。但当矿体下部倾由较

^时容易使石门过长，从而增加基建费用。

此方法适用于倾斜或缓倾斜犷体，倾角在15°〜20°至45°之间、矿

体赋存与地表以下但埋藏深度不大，矿山生产能力不高的中小型矿山。

投产快、投资低，可起到对矿床补充勘探的作用。但生产能力低、生产

安全程度不高，容易出现矿车掉道的现象。其中胶带输送机斜井有较多

优点：

斜井开拓

(1)在同样生产能力下，胶带揄送机斜井断面较竖井断面小；斜井掘进

与支护较竖井简单，掘进设备少，掘进效率高，石门短，投资省，成本

低；

(2)地表无高层井塔等构筑物，土建工程简单；

(3)胶带输送机斜井可以同时提升矿石、废石与人员，具有连续运输的

特点，大大促进了企业向自动化连续运输方面发展；

(4)在工程地质一样的情况下，斜井口的选择比竖井更具灵活性，更适

应地表总平面布置与外部运输需要；

(5)胶带揄送机斜井延深比竖井简单容易，施工安全，速度快、成本低。

此法适用于矿体全部或大部分赋存于主要地面工业场地水平以上

时。平碉具有能充分利用矿石的自重溜放，便于通风、排水、多阶段出

平碉开拓矿。平碉开拓具有施工简单易行，建设速度快，投资省、成本低，管理

方便。但平碉不宜过长，否则平碉的掘进通风就比较困难，基建时间也

较长。

地下开采使用无轨设备之后，其开拓方式应做相应的改变，它的主

要变化是要开掘供无轨设备上下通行的斜坡道。无轨斜坡道优点为：

(1)受地形、地表业场地和岩层条件影响较小，地表无提升设施，地

表附属构筑物与其简单，井口布置大为简化；

(2)在斜坡道既可用卡车直接从会场将矿石运输至地表，也可从地表将

人员、材料设备运至各个工作面；同时需要检修的无轨设备能够方便的

从井下运行至地表；

(3)在斜坡道施工期间的设备可以较方便的于生产期间使用，更为经济；

矿山建设期间能方便的利用斜坡道探明矿体；

(4)其自行设备运揄线路选择比较灵活，运距大，能减少矿石运输的中

斜坡道

间仄节，便于实现集中运输，降低运输成本；

缺点为：

(1)斜坡道开拓基建工程量大，与竖井相比，在同深度下斜坡道开拓量

比竖井开拓掘进量多3〜6倍；

(2)由于无轨设备的坡度一般在左右，采用无轨斜坡道运矿的

矿山，其开拓深度将受到一定的限制。深度超过200m则运输费用较高；

(3)机械化程度高，设备需要量大，设备价格较昂贵，一次性投资较大；

(4)设备维修量大，备件维修技术要求较高，生产成本高；

(5)使用柴油机为动力的无轨设备使井下空气受到污染，需要增加通风

量，相应增加一些工程，通风费用增加。

由于地表条件以与矿体赋存条件等原因，有时采用单一的一种开拓巷

道难以完成矿床的开拓任务，必须采用两种甚至两种以上的主要开拓巷

道来完成矿床的开拓工作，这种采用两种或两种以上开拓巷道作为主要

联合开拓

开拓巷道的方法，称为联合开拓法。联合开拓方案主要有以下几种:(1)

平碉与井筒联合开拓方案：(2)明与盲井联合开拓方案；(3)斜坡道与

平砌、竖井、斜井联合开拓。

4.3.2开拓方案选择

(1)方案初选

影响开拓方案井巷类型选择的主要因素如下：

(1)地表地形是确定井巷开拓的重要条件。矿床赋存在山岳地带，且埋藏在地

表以上时，宜用平碉开拓。金川地区地表起伏不大，矿体均赋存于矿区地表300m以

下，因此首先排除平碉开拓以与平碉-井筒联合开拓方案。

(2)一般情况下，矿床倾角为15〜75度时可采用斜井或竖井开拓；倾角在20〜50

度时矿床大多采用斜井开拓；倾角在15度以下时，而倾斜较长时可采用胶带输送机、

矿车组斜井或斜坡道开拓。倾角075度或75〜90度时，采用竖井或侧翼胶带输送机

斜井开拓。金川二矿区21—38勘探线之间矿体倾角为50〜75度。可以考虑采用竖井、

斜井、侧翼胶带输送机斜井。

(3)矿体倾角、厚度、埋藏深度等决定矿山开采深度和岩石移动围，进而影响

地表建筑物的布置围与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划分。

(4)综合考虑矿床规模、矿床开采深度、矿床生产能力、岩体的物理力学性质

和矿山地表工作场地总平面布置等因素，统筹考虑力求合理布局。

考虑到胶带输送机斜井在以下方面的优点：

(1)在同样生产能力下，胶带输送机斜井断面较竖井断面小；斜井掘进与支护

较竖井简单，掘进设备少，掘进效率高，石门短，投资省，成本低。

(2)地表无高层井塔等构筑物，基建工程简单。

(3)胶带输送机斜井可以同时提升矿石、废石与人员，具有连续运输的特点，

大大促进了企业向自动化连续运输方面发展。

(4)在工程地质一样的情况下，斜井口的选择比竖井更具灵活性，更适应地表

总平面布置与外部运输需要。

(5)胶带输送机斜井延深比竖井简单容易，施工安全，速度快、成本低。

若选用侧翼胶带输送机斜井，由于开采深度最大为800米以上，斜井过长，为综

合斜井和竖井的优点，应将竖井-斜井联合开拓应当纳入候选方案。

由于矿体赋存深度较大，倾角为50〜75°，绝大多数矿体属于急倾斜矿体，竖井开

拓是地下矿山开采使用最广泛的嗔使用条件是矿体赋存于地表以下，矿体倾角＞45°，

或倾角＜15°而埋藏较深的矿体，该开拓方法挣产能力较大，刚好适应特大型矿山的牛

产要求，能够满足年产量280万吨/年的要求，因此竖井开拓可以纳入比较方案。考

虑到本次设计中矿区矿岩赋存状态与矿岩的岩性，主要矿体为一号、二号矿体，被一

断层分割，造成了矿体在空间分布位置的错动，可考虑采取明竖井加盲竖井，也能够

满足矿山的生产能力和安全要求。

大型采矿设备的使用为地下采矿开辟了新道路，近几十年来，以铲运机为代表的

地下无轨采矿设备广泛使用。铲运机集铲装、运输、卸载三功能于一体，不需要中转

环节，因而工作简单、效率高、产量大。因此斜坡道开拓对于行走无轨设备有很大帮

助，而该矿体又为特大型矿体，斜坡道-竖井联合开拓可发挥两种考托方式的优点，

应纳入方案比较。

综上，入选方案初比的三种方案为：(1)斜坡道-竖井联合开拓；(2)竖井-斜井

联合开拓；(3)明竖井-盲竖井联合开拓。

三种纳入方案初比的开拓方式的草图、位置和断面尺寸如下：

(1)竖井-斜坡道联合开拓

竖井一斜坡道联合开拓方式，竖井和斜坡道均布置在下盘移动带20米以外，其

中竖井为副井，为使得地表工业场地和井底车场布置相对集中，将竖井口与斜坡道井

□平行于矿体走向布置，布置在矿体中部，29-30行勘探线之间。类比国外斜坡道开

拓的矿山，结合装备业发展对矿山设备性能的提升。取斜坡道坡度为18度，对比金

川二矿区、丰山铜矿等矿山⑶，取斜坡道断面4.5x4，副井①5.6.

1540

1480

1420

1360

1300

1240

1180

1120

1060

1000

940

图4.1竖井一斜坡道联合开拓

2）竖井-斜井联合开拓

竖井-斜井联合开拓方式，斜井和下部盲竖井均布置在下盘移动线20m以外，副

井为竖井，盲斜井布置在940阶段至1240阶段，担负提升该部分矿体的矿石提升任

务；斜井布置在1240至地表，担负该部分矿石运输与下部矿石的运输任务。类比国

图4.2竖井一斜井联合开拓

外矿山⑶并综合技术发展对矿山机械性能的推动，取主斜井角度为20度，断面为6

x4.2；盲主井中5.0，盲副井中5.6。

3）明竖井-盲竖井联合开拓

明竖井-盲竖井联合开拓，明竖井和盲竖井均布置在移动线20m之外，明竖井布

置在1180至地表，担负整个矿山提升任务；盲竖井布置在940至1180阶段，担负该

部分的矿石提升。类比国外同等生产能力和相似赋存条件矿山⑶，明竖井断面①5.8，

盲竖井断面①5.8；副井断面5.6。

图4.3明竖井一盲竖井联合开拓

2）方案初比

为了确定最合理的开拓方式需全面分析论证此三种方案的技术特点，分别从井

巷工程量大小，施工条件（水文、工程地质条件等），所需主要设备型号、规格、数

量、设备、材料的供应情况，主要工程竣工时间与其对矿山投产的影响，对矿井劳动

生产率的影响吩期建设时各期开拓的关系和影响，对这三种开拓方案的优缺点分析。

由于各个方案副井位置，断面大小，长度几乎没有差别，故可视为一样而不参与比较。

1）各方案技术特点

斜坡道-竖井联合开拓：金川矿区是一个老矿区在国民经济发展占有一定的地位。

发展几十年来形成了成套的工业体系，其装备制造业在省也比较先进，加之引进了成

套的进口采矿自行设备，机械化水平较高，装备业能满足矿山对自动机械的需求。这

就为斜坡道开拓创造了条件，如上阐述，斜坡道开拓有许多优点，如灵活方便，适应

性强，减少运输环节，井口布置简化等。而在开采埋藏较深的矿床，由于辅助运输、

通风任务加重，需结合竖井辅助运输。

竖井-斜井联合开拓：胶带揄送机斜井开拓具有很多优点，近年来胶带输送机在

国外发展较快，研究表明：在运距5km围，运量在1000万t，胶带输送机运输比铁

路或汽车运输都经济。高强度胶带输送机的的研制成功使其广泛应用于地下矿山，它

具有生产能力大、自动化、生产工艺系统简单的优点，由于该矿体倾角较大，埋藏较

深，深部矿体需要盲竖井开拓以克服次数多，巷道过长的困难。

明竖井-盲竖井联合开拓：该矿体最低水平在地表800米，属深井。应优先考虑

竖井开拓，考虑到该矿体的倾角和竖井的深度，为减小阶段平巷的距离和避免竖井过

长对提升的影响，应考虑采用明竖井-盲竖井联合开拓。

2）井巷工程量大小

斜坡道-竖井联合开拓：石门与穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为

3337.5m，类比同类矿山取断面为4.5x3；斜坡道总长度为2529.2，井巷断面为4.5x

4；

竖井-斜井联合开拓：石门与穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为24921n，

断面取4.5x3斜井长度为1481.8m，断面为6x4.2；盲竖井长度为312.7嘶面为65.8

明竖井-盲竖井联合开拓：石门与穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为

3705，断面为3x2，竖井长度为813.4m。明竖井断面①5.8，盲竖井断面①5.8

3）施工条件（水文、工程地质条件等）

各开拓方案通风、充填等开拓系统和副井施工条件与工程量均一样，主要比较斜

坡道、竖井、斜井的施工条件。其中斜坡道拟采用折返式，斜坡道开拓与竖井相比存

在基建工程量大，施工生产机械化程度高，设备投资大，设备维修量大等缺点；竖井。

竖井施工受自然条件影响小，适应性强；斜井位置选择灵活，延伸容易，施工简单安

全，工程地质条件比竖井要求严格，维护费用高。

（3）方案综比

对初选的方案详细计算并按表4-1列表比较各项工程量，所需开拓工程和设备等

基建费用，生产中的经营费用，需留保安矿柱数量以与它的损失量和回采所增加的费

用。。参考文献”开拓施工费用预算,见表4-2、4-3、4-4、4-5、。

袭4-2各开拓方案技术经济比较表

序号项目容开拓方案I开拓方案II开拓方案HI

斜坡道-竖井联合开竖井-斜井联合开明竖井-盲竖井

--方案容简介

拓；拓联合开拓

石门与穿脉等平面

石门与穿脉等

开拓系统共有10

石门与穿脉等平面开平面开拓系统

条巷■道总长度为

拓系统共有10条巷道共有10条巷道

2492m，断面取3x2，

总长度为3337.5m，断总长度为3705，

主要开拓井巷个数、断斜井长度为

二面为4.5x3；斜坡道断面为3x2，竖

面尺寸长度1481.8m，断面为6

总长度为2529.2，井井长度为

x4.2；盲竖井长度

巷断面为4.5x4；813.4用。明竖井

为312.7，断面为

断面中5.8，盲

65.。

竖井断面①5.8

三主要设备装运车、铲运机胶带输送机、铲运铲运机、电机车

机

四方案特点可以实现井下采、装'生产能力大、自动两段提升>两段

运、卸的高度机械化化、生产工艺系统转运，减少石门

简单的优点长度

五基建工程量65550.6m358178.1m3437D9.8，

六井巷开拓费（万元）10876806128005519684128

投资小，石门长度井筒的维护简

投资量大，工程量也

短，节省投资，但单，不需留保安

大，但施工较易，行

七优缺点比较矿石、废石、材料、矿柱，但石门长

车速度大，通风和出

人员均需二段转度随下降深度

渣较方便

运，工序较多增加而增加

表4-3斜坡道-竖井联合开拓费用一览表

直接费用辅助费用

第一类费用

人工费（元）39731071894320

竖井（普通爆破）（元）

材料费（元）4179084第二类费用

2435902

机械费（元）2724615（元）

表4-4竖井-斜井联合费用一览表

直接费用辅助费用

第一类费用

明竖井-盲登井人工费（元）43840252390809

（元）

（普通爆破）

材料费（元）6581632第二类费用

5643218

机械费（元）1834894（元）

表4-5明竖井-盲竖井联合开拓费用一览表

斜坡道直接费用辅助费用

（普通爆破）人工费（元）3276463第一类费用（元）1287650

材料费(元)4620475

第二类费用(元)3486780

机械费(元)1787190

注：以上数据为除去副井系统，风井系统等开拓系统的总费用

通过比较，明竖井-盲竖井联合开拓方案开拓总费用最低，工程量最小，为最优

开拓方案。

4.3.3阶段高度确定

阶段高度直接关系到矿山开拓方式和开采工艺的效益。

影响阶段高度的因素有：

(1)矿床开采技术条件如矿体厚度，倾角，矿岩稳定性，矿体底板平整性，矿

石品味，矿石粉碎程度等

(2)基建工程量对阶段高度的影响：当矿山工程只延伸一个阶段时，高阶段工

程量较大；当矿山工程延伸若干阶段时，其阶段高度的总基建量将减少。

(3)阶段高度与采场采准、切割工程量与阶段保有开拓矿量密切相关：阶段高

度增大使采切工程量相对减少，采场保有回采矿量增加，从而增大了采场能力，同时

使阶段服务年限增长，但初期基建投资加大。

(4)阶段高度的确定必须考虑矿山装备水平并与之相适应。

1)按年产量与沿走向的回采进度，计算如下。

2800000sin55(1-0.7)

-2x50x103x3.05x().95

=61.56

式中A一矿山年产量，280万t/a；

n一同时开采阶段数，最多时为2；

F一阶段中开采翼数，2；

a—矿体倾角，55度；

L-在阶段一翼中沿走向回采的年进度，m；

M—矿体真厚度，m；

/一矿石体重，3.05t/m3»

〃一矿石回收率，97%；

「一矿石贫化率，4%；

2)类比法确定阶段高度

我国矿山阶段高度偏低，特别是急倾斜矿山，阶段高度一般为50〜60m。金川二

矿区矿体倾角为60〜75°属于急倾斜矿体，参照国外类似矿山，特别是金川