采矿方法课程设计

课程设计学 院：资源与冶金学院专 业：矿物资源工程 姓 名： 学 号： 指导老师： 2013 年 1 月 17 日课程设计任务书有一矿床，开采深度 350m，矿体倾角 80，矿体平均厚度 3m，矿体连续性好，形状较规则，地质构造简单。矿体和围岩的 f810，原矿容重 3.0t/m3，矿山设计年生产能力 457500t，地表不允许陷落。要求：1、比较方案，选择最佳采矿方法；2、选择矿块参数，确定矿块落矿工艺；3、计算矿块采准、切割工程量；4、选择或计算矿块技术经济指标；5、制定采场落矿作业安全管理制度与措施；6、编制采场落矿施工组织计划；7、设计成果：（1）课程设计说明书一份（含附图、附表）；（2）采矿方法标准（号图纸）；目录第一章 矿床地质条件及设计要求 .31.1 矿山地质概述 .3第二章 采矿方法的选择 .42.1 采矿方法初选 .42.2 采矿方法比较 .52.3 两种方案主要经济技术指标比较 .92.4 结构和参数 .10第三章 矿块的切割与回采 .103.1 采准巷道的布置及断面规格 .103.2 采准与切割工作 .113.3 采准与切割工程量 .113.4 采准与切割循环图表 .123.5 采准切割成本 .13第四章 矿块回采 .134.1 凿岩爆破 .134.2 通风 .154.3 出矿 .154.4 充填 .164.5 回采作业循环 .17第五章 矿柱回采 .185.1 矿柱回采方式 .185.2 回采作业循环 .19第六章 采场落矿作业安全管理制度与措施 .196.1 采场落矿作业安全管理制度 .206.2 采场落矿作业安全管理措施 .21第七章 绘制采矿方法图 .22第八章 采矿方法技术经济指标 .23参考文献 .25致谢 .25第一章 矿床地质条件及设计要求1.1 矿山地质概述有一矿床，开采深度 350m，矿体倾角 80，矿体平均厚度 3m，矿体连续性好，形状较规则，地质构造简单。矿体和围岩的 f810，原矿容重 3.0t/m3，矿山设计年生产能力 457500t，地表不允许陷落。 1.2 设计要求：1、比较方案，选择最佳采矿方法；2、选择矿块参数，确定矿块落矿工艺；3、计算矿块采准、切割工程量；4、选择或计算矿块技术经济指标；5、制定采场落矿作业安全管理制度与措施；6、编制采场落矿施工组织计划；7、设计成果：课程设计说明书一份（含附图、附表） ；采矿方法标准（2 号图纸） ；第二章 采矿方法的选择2.1 采矿方法初选采矿方法选择的合理、正确与否，将直接关系到企业的经济效果及其成败。矿床地质条件对采矿方法的选择起控制作用，一般矿山根据矿体的产状、矿石和围岩的物理学力学条件就可以优选出 23 种采矿方法。矿石和围岩的 f=8-10,属于中等稳定，可用采矿方法:充填法、崩落法、空场法。矿体倾角 80，属于急倾斜矿体，可用采矿方法：分段崩落法、阶段崩落法、留矿采矿法、分段矿房法、阶段矿房法、上向分层充填法、分采充填采矿法。矿体平均厚度 3m，属于薄矿体，可用采矿方法：留矿采矿法、分段矿房法、上向分层充填法。地表不允许陷落，充填法较适合，其他的崩落采矿方法可以排除。虽然地质资料有限，要尽可能排除可能存在的不利因素，不宜采用易引起地表塌陷的方法；随着采矿对采矿工艺的研究和更广泛应用，对矿山安全和环境的更高要求，应注重对充填采矿方法的推广，故采矿空区尽量予以充填。充填法使用范围广，但要注意考虑成本的承受能力，综合考虑矿山效益。经过采矿工艺和采矿机械的进步，充填法工艺趋于成熟，成本可控性加强。表 2-1 采矿方法初选表主要的采矿技术条件项目编号 技术条件名称 技术条件特征按各种条件可以采用的采矿方法1 矿石稳固性 稳固（f=810） 充填法、空场法、崩落法2 围岩稳固性 稳固（f=810） 充填法、空场法、崩落法3 矿体倾角 80 充填法、分段矿房法、留矿采矿法4 矿体厚度 薄矿体 充填法、全面法、房柱法5 矿石比重 3t/m3 充填法、空场法、崩落法综上所述，可以考虑的较优的采矿方法有：分段矿房法、向上水平分层充填法。2.2 采矿方法比较采矿方法正确合理选择与否，直接关系到矿体能否安全采出及矿山企业的经济效益。分段矿房法以分段为独立的回采单元，灵活性大，围岩暴露较小，回采时间较小短。充填采矿法最突出的优点是矿石损失贫化小，而且应用水力充填和胶结充填技术，以及回采工作使用大功率无轨自行设备后，机械化上向分层充填法已进入高效率采矿方法行列，其适用范围不断扩大，已由矿石品位高、价值高的贵金属和稀有金属矿体扩大到品位较高、价值较大的普通金属矿体，而且有进一步扩展的趋势。2.2.1 分段矿方法分段矿房法是在矿体的垂直方向，在划分为若干段，在每个分段水平上布置矿房和矿柱，各分段采下的矿石分别从各段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱，并同时处理采空区。（1）主要采准工程如图 2-1 所示，从阶段运输巷道掘进斜坡道连接各个下盘分段运输平巷 1，以便行驶无轨设备、无轨车辆（运送人员、设备和材料） ；沿矿体走向每个 100 米，掘进一条放矿溜井，通往各分段运输平巷。在每个分段水平上，掘进下盘分段运输平巷 1，在此巷道沿走向每隔 1012m，掘进运输横巷 2，通到靠近下盘的堑沟平巷 3，靠上盘接触面掘进凿岩平巷 4。图 2-1 分段矿房法（2）主要切割工程在矿房一侧掘进切割横巷 6，联络凿岩平巷 4 和矿柱回采平巷 5，从堑沟平巷 3 到分段矿房的最高处，掘进切割天井 9。在切割巷道钻环形深孔，以切割天井为自由面，爆破后便形成切割槽（图 2-1 中-） 。（3）回采工作从切割槽向矿房另一侧，进行回采。在凿岩平巷中钻环形深孔，崩下的矿石从装运巷道用铲运机运到分段运输平巷最近的溜井，溜到阶段运输平巷装车运出（图 2-1 中-） 。当一个矿房回采完过后，立即回采间柱和斜顶住。回采间柱的深孔凿岩硐室，布置在切割巷道靠近下盘的侧部（图 2-1 中 7） ；回采斜顶住深孔凿岩硐室，开在矿柱回采平巷的一侧（图 2-1 中 8） ，对应于矿房的中央部位。间柱和斜顶住深孔布置如图 2-1 中的-剖面所示。回采矿柱的顺序是：先爆间柱并将崩下矿石放出，然后再爆顶柱，因受爆力抛掷作用，顶柱崩下的矿石溜到堑沟放出。矿石总回采率 80%以上，贫化率不大。沿走向每隔 200m 划为一个回采区段，每个区段有一个矿房正在进行回采，一个回采矿柱，一个切割。使用铲运机出矿时，矿房日产量均为 800t，矿房月产量达到2.510 t。42.2.2 上向分层充填采矿法上向分层充填采矿法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，随工作面向上推进，逐步充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并作为上采工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井。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或全阶段采完后，在进行回采。 斜 坡 道 溜 矿 井 3阶 段 平 巷4井 底 车 场 5分 段 平 巷 6采 场 联 络 道7充 填 井 8人 行 脱 水 井 9钢 筋 混 凝 土底 板 10胶 面 1底 柱 2充 填 体图 2-2 上向分层间隔回采充填法（1）主要采准工程如图 2-2 所示，1 斜坡道是凿岩台车和铲运机在不同分层间实现自由快速移动的重要通道，因需要布设必要的管线电缆，且要考虑行人需要，因此，斜坡道应有一定规格要求，坡度应满足无轨设备最大爬坡能力要求。5 分段平巷的布置是影响采准工程量和采准比的重要因素，也是采准优化设计最值得研究探讨的关键问题之一。分段平巷到采场的距离，应保证采场联络道坡度要求；采场联络道与分段平巷之间保证 6m 以上的转弯半径，并使铲运机有一定的直线铲装距离，在此前提下，尽量缩短采场联络道的长度。6 采场联络道，每个分层均布置一条采场联络道，沟通采场和分段平巷。其中，下向采场联络道从分段平巷用普通掘进方法形成，水平采场联络道则在向下的采场联络道顶板上挑顶形成，而上向联络道则由水平联络道上挑形成。挑顶崩落的废石，可用来充填该采场联络道。采场联络道布置在采场中央，以利于台车和铲运机作业，且采场开口阶段作业效率高，采场两侧边界易于控制。采场充填时，用木板封闭采场联络道。7 充填井，为减少采准工程量，每两个采场共用一条通风充填上山。充填井布置在两采场交界处、第二步回采的矿房内。在保证上盘岩体稳定、顶板安全的条件下，通风充填上山尽量靠近上盘布置，以改善采场通风效果。9 溜矿井，采用电耙出矿时，一般每个采场都要布置 12 个溜矿井，其溜矿井一般布置在脉内，随回采、充填工作进行，顺路架设。采用铲运机出矿时，溜矿井一般布置在脉外，且几个采场共用一套溜矿井系统。溜井底部由装矿平巷与主运输平巷相连。8 人行脱水井，为降低充填成本，提高分层充填效率，越来越多的矿山使用 PVC 塑料脱水管滤水。在塑料管上钻凿泄水孔，周围包裹两层砂布。脱水管采用快速活动接头，每分层充填前首先接长脱水管。脱滤水通过布置在采场底部水平管导入底盘沿脉平巷水沟。（2）主要切割工程在采场底部掘进切割巷道，向两侧扩帮形成拉底空间；为提高爆破效果，除拉底外，还应形成垂直方向上的切割槽。当整个拉底空间形成后，再砌筑钢筋混凝土底板，底板厚度为 0.81.2 米（如图 2-3） 。到此切割工作室完成，可进行正式，回采工作了。 -231030672 301- 23-图 2-3 钢筋混凝土底板结构（3）回采工作在凿岩爆破方面，上向分层充填法在大型机械化作业时得到很好的应用，所以凿岩爆破一般采用台车爆破。在通风通风方面，新鲜风流经斜坡道、分段平巷及采场联络道进入采场，经充填回风井，排入上阶段回风巷。每次爆破，必须经充分通风（通风时间不少于 40min）后，人员方能进入采场。在采场顶板地压管理方面，采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员操作采场服务台车，清理顶帮松石，如顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后，仍无法保证正常作业，可考虑其它顶板支护方式，如悬挂金属网，布置锚杆等。第二步矿房回采，由于受相邻充填采场充填接顶不充分、充填质量难以保证、充填渗水等影响，矿岩稳固性比第一步矿柱采场要差，顶板安全管理任务更加繁重。在出矿方面，一般采用铲运机，将崩落的矿石卸入溜矿井，装车运出，提高出矿效率。在充填方面，每分层出矿结束后，及时进行充填。充填前应做好如下准备工作：一是延长脱水管道，充填之前，首先利用活动接头，延长脱水塑料管；二是构筑与采场联络道间的密闭墙；三是接通采场充填管路，在延长脱水管道与构筑密闭墙的同时，从上中段充填回风平巷，通过通风充填上山，往采场接通充填塑料管，并将充填塑料管用木质三脚架固定在适当地方，以便采场均匀充填；四是检查地表充填制备站与充填采场之间的通讯系统；五是检查充填线路，确保线路安全畅通，保证充填正常进行。2.3 两种方案主要经济技术指标比较根据类似矿山的经验和有关研究，可以作出如下的经济方案比较：表 2-2 采矿方案技术经济指标比较项目名称第一方案上向水平充填法第二方案分段矿方法1 矿块生产能力（t/d） 8090 1202 矿石损失率(%) 35 5.53 矿石贫化率(%) 4-7 10.74 安全条件暴露在顶板下作业暴露面积不大，安全性较好暴露面积较大，回采矿柱困难5 采切比（%） 17.25 226 采矿设备与难易程度 需要大型机械 简单7 采准工作量 小 小8 采矿成本 略高 低9 材料消耗 水泥量大 人工矿柱10 资料来源 某铜矿 某铜矿11 回采安全性 安全 较安全12 对地表影响 基本上无影响 可能塌陷由以上的分析可知，上向分层水平充填法和分段矿房法的采矿总成本相差无几，回采的进程都是小分层向上推进，安全性很好。但是分段矿房法的间柱回采困难，矿石的贫化、损失大，底部的漏斗采切工作复杂，矿块的生产能力相对较小，且平场工作量大，积压的矿量太大，影响资金的周转。上向分层水平充填法的矿石贫化、损失小，故选用上向分层水平充填法作为本矿山的采矿方法。2.4 结构和参数沿矿体的走向在同一阶段，将矿体划分 50m 长一块的矿块，再将其分为 20m 和 30m宽度的矿房、矿柱相间布置。采用两步骤回采的方式，即先采 20m 宽的矿房，用尾砂进行胶结充填，作为矿柱回采的保护体；在胶结充填体的保护下再回采矿柱，用尾砂和废石进行非胶结充填。相邻的矿块间，亦先采矿房后采矿柱。同时，相邻的矿块间不留间柱，只在回采过程中用砼浇灌隔墙，以隔离矿体和充填料。同时，为了充分地回收矿量，不留底柱，只在阶段运输平巷上浇 1m2m 厚的钢筋砼人工底柱。主要结构参数如表 2-3所示：表 2-3 主要结构参数项目 阶段高（m） 矿块长（m) 矿块厚（ m）分层高（m） 假底高（ m）参数 40 50 3.5 3 2在充填的时候，应预先在胶结充填体内构筑溜井、人行泄水井；非胶充填时，在矿柱的两端顺路架设双格顺路天井，兼作放矿、人行及通风使用。第三章 矿块的切割与回采3.1 采准巷道的布置及断面规格由于矿体的上下盘都稳固，且矿体厚度较薄为 3.5m，故将阶段运输平巷沿矿体走向布置在矿体下盘。一方面，增强了运输平巷的稳定性；另一方面，加强探矿工作。充填井布置在矿体的中部，兼顾采场两端的充填工作。在胶结充填的矿房中央掘进双格先行人行充填天井，并靠近下盘岩石边界，有利于探采结合；一格作为人行，另一格下放充填料。在充填的时候，在充填