地下開采設(shè)計(jì)

1、組別:班級:學(xué)號:姓名:東北大學(xué)Northeastern University傾斜厚礦體鐵礦床地下開采開拓方法選擇課程設(shè)計(jì)說明書第二十組采礦130120121720 20121713 20121724溫鵬 牛奔 肖尊志2016年 5 月 6 日-1 - / 20第 1 章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1.1 基本條件鐵礦礦體埋深400m ，礦體總體走向 128 °，傾向 38°，水平傾角 45°，水平真厚度平均30m,屬于傾斜厚礦體，地表到下-200m ,巖層屬于第四紀(jì)土，-200-400m巖層屬于含水中等穩(wěn)固巖，-400-500m巖層屬于穩(wěn)固片巖。礦石及上、 下盤圍巖穩(wěn)固。1.

2、2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖紙基于平面圖-生成勘探線剖面圖和縱剖面圖以及一張中間位置的平面圖 A3圖框中，打印出來。1.3 開采技術(shù)條件一般來說，必須有工業(yè)價(jià)值的礦床，然后才能考慮開采問題。因?yàn)槲覈昏F礦石不多，品位越高，質(zhì)量越好，我國的工業(yè)品位定在大于45% ，含磷越低，鐵礦石的冶煉和分選的成本越低，是冶煉廠青睞的，價(jià)格越較 高。1) 開采設(shè)備分兩種：1. 露天開采：成本低，利潤高，主要是利用挖崛機(jī)，裝載機(jī)，汽車，風(fēng)鉆 機(jī)，炸藥等。2. 地下開采：成本較高，還需要坑道支架和通風(fēng)設(shè)備，鋪設(shè)礦山軌道，利 用專門設(shè)備小火車運(yùn)到地表。如果是向冶煉廠提供礦石， 聯(lián)系到火車車皮就可以， 如果是提供半成品， 還需要一套

3、設(shè)備，最小型的也要100 多萬元，把礦石磨細(xì)，進(jìn)行初步分選(需要大量的水，要求含鐵量在90%以上) ，然后提供給冶煉廠。至于對于資源的合理利用的問題，礦山的開采單位一般很難做到，開采時(shí)會(huì)給環(huán)境造成污染和破壞， 而礦渣基本上沒有什么用處， 如果是冶煉廠， 會(huì)把礦石中的其他元素分離出來，用做其他用途。2) 開采技術(shù)條件：礦體圍巖屬于穩(wěn)定中等含水片巖， 裂隙不發(fā)育， 巖石比較完整且穩(wěn)固， 力學(xué)強(qiáng)度較高，周圍地壓情況簡單，沒有地壓集中，巖石穩(wěn)定性較好。該礦體賦存條件簡單， 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 工程地質(zhì)條件為簡單性類型， 礦脈及上下盤巖石基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，對礦體開采有良好的保護(hù)作用。3) 水文地質(zhì)條件：礦體圍巖

4、為分布廣，厚度大，致密堅(jiān)硬，穩(wěn)固性良好，巖體具有含水性，裂隙水發(fā)育，礦脈兩側(cè)被包圍，涌水量較大。地下水補(bǔ)給主要靠大氣降雨，平巷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有5%左右的坡度，有利于自然排水，地下水淹沒坑道的危險(xiǎn)性較小。第 2 章 生產(chǎn)能力計(jì)算2.1 礦山服務(wù)年限預(yù)計(jì) 14 年采完，年產(chǎn)量12.9萬噸，基建期 1 年，閉坑 1 年，服務(wù)年限16年。1 .估算可采儲(chǔ)量根據(jù)切出的剖面圖，利用中的命令，計(jì)算出每一勘探線剖面圖上礦體的面積， 求出平均值作為垂直走向的剖面面積。同時(shí)根據(jù)水平剖面圖，粗略計(jì)算礦體走向長度。平均面積乘以走向長度得出礦體體積。鐵礦石的容重，在此取3.93。1號勘探線剖面圖上礦體面積：1793.000

5、0m22號勘探線剖面圖上礦體面積：1883.0000m23號勘探線剖面圖上礦體面積：2264.0000m24號勘探線剖面圖上礦體面積：2488.6000m2沿走向（即垂直剖面線方向）礦體面積平均值為：2107.1500m2礦體走向長度約為200.39m。礦體體積：2107.1500 m2X200.39422251.79m3礦體質(zhì)量：422251.79 m3 M.93=165 萬噸2.2 礦山生產(chǎn)能力2.2.1 生產(chǎn)能力計(jì)算根據(jù)礦床開拓設(shè)計(jì)手冊，當(dāng)前冶金工業(yè)部規(guī)定的礦山規(guī)模和經(jīng)濟(jì)合理服務(wù)年 限如表所示：表2-1合理服務(wù)年限表礦山規(guī)模礦山企業(yè)生產(chǎn)能力（萬噸）礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)合理服黑色金屬礦山有色金屬礦

6、山務(wù)年限(a)大型及特大型200以上100以上或5中 型6020020100當(dāng)8小 型60以下20以下當(dāng)0(表詳見采礦手冊第七卷第38頁)根據(jù)上表可以得出，此礦山為小型規(guī)模礦山。開采的服務(wù)年限應(yīng)該大于10年,取此礦山服務(wù)年限為10年，則生產(chǎn)能力165 萬 13 年=12.7 萬2.2.2 生產(chǎn)能力驗(yàn)證(1).按技術(shù)可能性驗(yàn)證礦山企業(yè)年生產(chǎn)能力按技術(shù)可能性確定礦山生產(chǎn)能力的方法有三種，即按可能布置的礦塊數(shù)，按年下降速度及按新水平準(zhǔn)備時(shí)間。本設(shè)計(jì)僅采用按年下降速度來驗(yàn)證礦山年生產(chǎn)能力。按礦床開采年下降速度方法確定礦山年生產(chǎn)能力的實(shí)質(zhì)是根據(jù)采礦技術(shù)條件類似礦山的開采強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，概括地求出年產(chǎn)量A。

7、H.S.v.K-A=K1K2EQ式 2-11 -：式中：H一回采工作年下降深度，；S 一礦水面， ；V 一礦容， ；K 一礦回率，;P'一廢混率，%;E 一地影系，一般 0.70.9;一礦厚的正數(shù);一礦傾的正數(shù)。表2礦床開采年下降深度按礦體厚度和傾角的修正系數(shù)礦體厚度礦體厚度修正系數(shù)K1<51.255151.015 25 0.8>250.6礦體傾角/()90604530礦體傾角修正系數(shù)K21.21.00.90.8由于該礦山厚度為30m,平均傾角為45°,因此采用單階段回采，確定礦床年下降深度為15m,由表2確定Ki=0.6,K2=0.8? 及 在類比礦山條件基本一

8、致時(shí),不需要修正，當(dāng)厚度或傾角不同時(shí)，則應(yīng)有適當(dāng)修正般情況，若設(shè)計(jì)礦山礦體的厚度和傾角大于類比礦山時(shí)，可取 =1.1 -1.2,=0.7 0.9的系數(shù)，反之，可取=0.8-0.9,=1.11.2的系數(shù)。根據(jù)礦床開采年下降深度按礦體厚度和傾角的修正系數(shù)表1,本礦體平均厚度35米，礦體厚度修正系數(shù)取0.6,礦體傾角約為40。，傾斜礦體，礦體傾角19 / 20修正系數(shù)取0.87。最終年下降開采深度為:礦體水平面積：礦石容重：礦石回收率：廢石混入率：地質(zhì)影響系數(shù)：礦體厚度修正系數(shù)：H = 30m*0.6*0.87=15.66mS = 7936.851v = 3.9;K = 90%p= 20%E = 0

9、.9=1.1礦體傾角修正系數(shù)：=0.9依據(jù)上述年產(chǎn)量計(jì)算公式：A= H.S.v.K k1K2e 式 2-21 _計(jì)算出年產(chǎn)量12.9萬噸/年(2)按經(jīng)濟(jì)合理性確定年生產(chǎn)能力的方法有兩種，一是按最小成本法確定生產(chǎn)能力，另一種按合理的服務(wù)年限確定生產(chǎn)能力， 本設(shè)計(jì)僅按第二種方法校核礦山 年生產(chǎn)能力。Q.KT' =式2-3A(1 _ )式中:K一礦石的綜合回收率，; '一廢石混入率，%；A一礦山年生產(chǎn)能力，；T一計(jì)算服務(wù)年限，a；165 * 0. 9 y14年12. 9*(1 - 0. 2)礦山總服務(wù)年限：+ 年;計(jì)算服務(wù)年限：-(+ )年；式中一由投產(chǎn)至達(dá)產(chǎn)的時(shí)間，單位 a ;此礦

10、山取 =1年；一正常生產(chǎn)階段，此礦山取14a ；一礦山結(jié)尾期間(即產(chǎn)量逐漸下降階段)，單位a。礦山取 =1年礦山總服務(wù)年限：T=1+14+1=16 年。計(jì)算服務(wù)年限：-(+ ) =14+1=15年。在校核礦山生產(chǎn)能力時(shí)，還應(yīng)計(jì)算出礦山達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的正常生產(chǎn)能力不能小于整個(gè)服務(wù)年限的三分之二，即<23。計(jì)算得符合山達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的正常生產(chǎn)能力不能小于整個(gè)服務(wù)年限的 三分之二。確定經(jīng)濟(jì)合理的服務(wù)年限，主要是從礦山固定資產(chǎn)折舊以及生產(chǎn)時(shí)期的經(jīng) 濟(jì)效果方面考慮的，也即主要是從如何更加合理地，有效地利用國家的基建資金， 來考慮礦山的服務(wù)年限。因此要求礦山服務(wù)年限應(yīng)與其固定資產(chǎn)平均使用年限大

11、體相適應(yīng)。在小型礦山中地面上常用的簡易的建筑物、構(gòu)筑物、其使用年限在10年左右，一般工業(yè)建筑物、構(gòu)筑物的使用年限在20年左右；大型礦山常用的鋼結(jié)構(gòu)、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工業(yè)建筑物、構(gòu)筑物使用年限在 30年以上。大型礦山所用的 重型設(shè)備的折舊年限，可達(dá)2030年；小型設(shè)備僅為1015年左右。若加強(qiáng) 設(shè)備的維護(hù)管理，機(jī)械設(shè)備的使用年限，可超過上述數(shù)字。基于上述對生產(chǎn)能力的校核，設(shè)定年生產(chǎn)能力為12.9萬噸/年 是合理的。礦 山的服務(wù)年限：正常生產(chǎn)期為14年，基建期為1年，礦山結(jié)尾期為1年，礦山 總服務(wù)年限為16年。第3章開拓方案選擇3.1階段高度確定按階段開拓和采準(zhǔn)時(shí)間計(jì)算出階段高度在一定礦山年產(chǎn)量

12、的條件下，增加階段高度可以改善礦床回采的總回收指標(biāo),并可降低開拓采準(zhǔn)和回采礦柱的超額費(fèi)用所攤至每噸礦石上的數(shù)額；并可使階段 回采時(shí)間增長，為新階段的建立贏得了時(shí)間，并對開采階段的回采時(shí)間有必要的超前關(guān)系，依此公式來確定最小階段高度Hmino”詈式3-1式中:Hmin 計(jì)算出最小的階段高度礦床的水平面積，相當(dāng)于同時(shí)開采的采場面積，S=1232 m2;礦山年產(chǎn)量；12.9萬噸;開拓和采準(zhǔn)時(shí)間對回采的超前系數(shù)，一般取1.5 ;下一階段開拓、采準(zhǔn)所需時(shí)間，取 1.5年;P礦石的貧化率;=20%礦石體重； 礦石回收率;將數(shù)據(jù)代入得:12. 91.51.5 (1 - 20%) 104H min_ 一 一

13、2107. 153. 990%>31.4m綜合該礦體的賦存條件屬于穩(wěn)固片巖，巖性單一，巖石較完整不易破碎。而且類比一些類似礦山開采傾斜礦體的經(jīng)驗(yàn)（階段高度一般為40-60m ）/，階段高度不宜過大，另一方面，為了減少采切工程量，故綜合考慮決定階段高度以 40m劃分一個(gè)中段。3.2 移動(dòng)角選擇地表到地下-200m巖層屬于第四紀(jì)表土，查表得上盤移動(dòng)角 45°下盤移動(dòng)角45° ,走向端部移動(dòng)角45 °-200-400m巖層屬于含水中等穩(wěn)固片巖，查表得上盤移動(dòng)角450下盤移動(dòng)角55 ° ,走向端部移動(dòng)角65 °-400-500m巖層屬于穩(wěn)固片巖，

14、查表得上盤移動(dòng)角550下盤移動(dòng)角60° ,走向端部移動(dòng)角70°3.3 地表移動(dòng)帶圈定勘探線剖面圖上按礦體設(shè)計(jì)開采的最低水平畫出礦體下盤和上盤的巖石移 動(dòng)線（在巖層中按巖石移動(dòng)角畫移動(dòng)界限，遇土層時(shí)按表土的移動(dòng)角畫移動(dòng)線） 如圖所示圖3-1I號勘探線剖面圖一加口 -240-*白 -3G0 -400-430 一0口圖3-2 號勘探線剖面圖己裾爪砌圖3-3號勘探線剖面圖工日圖3-4號勘探線剖面圖圖3-5 沿礦體走向剖面圖圖3-6地表地形圖第4章開拓方案選擇4.1 開拓方案初選根據(jù)礦體條件，初選2-3種可能的開拓方案。鐵礦礦體埋深 400m,礦體總 體走向128° ,水平

15、傾角45 ° ,水平真厚度平均30m,屬于傾斜厚礦體，地表到 下-200m ,巖層屬于第四紀(jì)土，-200-400m巖層屬于含水中等穩(wěn)固巖，-400 -500m巖層屬于穩(wěn)固片巖。礦石及上、下盤圍巖穩(wěn)固。地表到地下-200m巖層屬于第四紀(jì)表土，查表得上盤移動(dòng)角 450下盤移動(dòng)角45° ,走向端部移動(dòng)角45° -200-400m巖層屬于含水中等穩(wěn)固片巖，查表得上盤移動(dòng)角45 0下盤移動(dòng)角55 0 ,走向端部移動(dòng)角65°-400-500m巖層屬于穩(wěn)固片巖，查表得上盤移動(dòng)角 55 0下盤移動(dòng)角65 ° ,走向端部移動(dòng)角70°。開拓方案有：開拓方

16、法分類表開拓方法主要開拓巷道的形式和位置單平洞開拓1 .沿礦體走向；2.平碉與礦體走向相交開豎井開拓1 .豎井穿過礦體；2.豎井在礦體上盤；3.豎井在礦體下盤；4.豎井在礦體側(cè)翼拓斜井開拓1 .斜井在礦體下盤；2.斜井在礦體中法斜坡道開拓1.螺旋式斜坡道開拓2.折返式斜坡道開拓聯(lián)平洞旨豎井開拓礦體上部為平洞、深部為盲豎井合平洞旨斜井開拓礦體上部為平洞、深部為盲斜井開豎井盲豎井開拓礦體上部為豎井、深部為盲豎井拓豎井盲斜井開拓礦體上部為豎井、深部為盲斜井法斜井盲豎井開拓礦體上部為斜井、深部為盲豎井斜井盲斜井開拓礦體上部為斜井、深部為盲斜井4.2 開拓方案一下盤斜井開拓法，側(cè)翼對角式風(fēng)井，平巷斜溜井

17、溜礦，采用箕斗提礦，充填 式采礦方法。4.2.1 主要開拓工程的位置確定在移動(dòng)帶外圍25米處，礦體下盤開鑿斜井，井筒標(biāo)高 30米。地下400米 開鑿平巷，設(shè)計(jì)40米一個(gè)中段，平巷寬5.5米，高3.5米。在礦體25米處設(shè)計(jì) 斜溜井。4.2.2 階段運(yùn)輸巷道設(shè)計(jì)1 .階段運(yùn)輸設(shè)計(jì)的布置，首先要滿足階段生產(chǎn)能力的要求，即既能保證將礦 石運(yùn)至井底車場，又可以滿足以后擴(kuò)大生產(chǎn)時(shí)的需要。 該礦階段生產(chǎn)能力小，在 此選擇單一沿脈巷道布置2 .礦體厚度在15-30m ,多選擇一條下盤沿脈巷道加穿脈巷道，或者兩條下 盤沿脈巷道加聯(lián)絡(luò)巷道。本礦山礦體厚度為35米左右，也可以采用這樣的方法。 4.2.1.1階段運(yùn)輸

18、巷道形式脈外平巷加穿脈布置，從線路布置上講，采用雙線交叉式，即在沿脈巷道中 鋪設(shè)雙線，穿脈巷道中鋪設(shè)單線。4.2.1.2運(yùn)輸巷道斷面確定考慮到該礦的年產(chǎn)量以及階段運(yùn)輸巷道形式，運(yùn)輸巷道確定為單軌運(yùn)輸，支護(hù)采用噴射混凝土支護(hù)，-400m出現(xiàn)礦但是上不有含水巖石所以巷道坡度定為5 o4.2.3開拓方案視圖圖2-3-8下盤斜井開拓方案4.3 開拓方案二明井與盲井聯(lián)合開拓法采用1.6(3.5)箕斗；其幾何容積為1.6立方米；最大外形尺寸長為1134, 寬為1338,高為4102;主井直徑4.5m；副井4項(xiàng) 主運(yùn)輸設(shè)備為15,長為8420, 寬為1828, 高為2305; 主運(yùn)輸巷道高3.5m寬5.3m。4.3.1 主要開拓工程的位置確定根據(jù)準(zhǔn)備期圈定的移動(dòng)