采矿工程毕业论文 (2).doc

学号：200605050228 河北理工大学 毕业设计说明书 设计题目：迁西县烈马峪万仓铁矿（南段） 地下开采设计 设 计 人：徐 细 斌 专业名称：采 矿 工 程 班 级：06 级（ 2）班 学院名称：资源与环境学院 指导教师：吕广忠 孙光华 2010 年 6 月 河北理工大学 毕业设计说明书 目 录 摘摘 要要 i i abstractabstract iiii 引引 言言 1 1 1 1 总论总论3 3 1.1 矿区概貌 3 1.2 设计任务.3 1.3 矿山主要生产过程概述 4 1.4 开采设计的主要技术经济指标.6 2 2 矿山地质矿山地质7 7 2.1 矿区自然地理概况.7 2.2 矿床地质.7 2.3 水文地质.8 2.4 矿石储量.9 2.5 矿床勘探10 3 3 矿床开拓矿床开拓1111 3.1 矿山建设现状11 3.2 矿山年产量验证11 3.3 开拓方法13 4 4 中段运输水平中段运输水平1616 4.1 矿床开采顺序16 4.2 中段运输水平线路设计16 5 5 矿山基建工程矿山基建工程2121 5.1 主井与风井21 5.2 石门及运输平巷24 5.3 溜井33 河北理工大学 毕业设计说明书 5.4 井底车场33 5.5 基建工程量39 6 6 采矿方法采矿方法4242 6.1 开采技术条件42 6.2 采矿方法选择42 6.3 矿块采准切割工作44 6.4 矿房回采工作46 6.5 矿柱回采及空区处理48 6.6 采准、切割及回采计算48 6.7 采矿方法主要技术经济指标50 7 7 矿井提升矿井提升5252 7.1 提升方式及系统选择52 7.2 矿井提升设备的选择52 8 8 矿井通风矿井通风6262 8.1 矿井通风系统及通风方式62 8.2 全矿总风量计算63 8.3 全矿总风压计算64 8.4 选择通风设备65 9 9 技术经济技术经济6868 9.1 全矿基建井巷工程量投资68 9.2 井巷工程费用摊消在每吨矿石的费用68 9.3 矿石回收量69 9.4 矿石成本计算69 9.5 矿床开采盈利情况分析69 参考文献参考文献 7171 谢谢 辞辞 7272 翻 译 河北理工大学 毕业设计说明书 i 摘 要 铁矿是我国重要的矿产资源，在国民经济中具有重要的战略地位。在我国一次 能源结构中，铁矿将长期是我国的重要资源。铁矿资源的合理开发和利用日益重要 起来，基于此，本设计针对万仓铁矿（南段）进行毕业设计。 本设计可采储量 73.3 万 t，设计生产能力为 5 万 t/a。本设计针对万仓铁矿实际 情况进行了较详细的分析说明，其中包括开拓方案的选择、采矿方法的选择、矿山 机械的选型计算、矿井通风设备的选取及计算、技术经济的分析等。最终确定为竖 井开拓方案，浅孔留矿采矿法，抽出式通风方式。 关键词：开拓系统；采矿方法；浅孔留矿；通风系统；运输系统 河北理工大学 毕业设计说明书 ii abstract iron ore is the basic resource in our country, which has important strategic position in our national economy. it is more and more important that the ore is properly developed and used. based on it, the wancang ore mine is designed as this graduate design. the reserves recoverable designed are 733,000t. the capacity designed is 50,000t/a. go on more detailed analysis prove to wancang iron ore actual conditions, including the choice of exploitation project and mining method, the calculation of choosing mining machine and the ventilating equipment, and analysis of technological economy, etc. and the design projects are made at last, for example, fixing the shaft-exploitation capacity, shallow hole shrinkage mining method, and exhaust ventilation finally,etc. keywords：development system; mining method; shallow hole shrinkage mining method; ventilating system; haulage system 河北理工大学 毕业设计说明书 1 引 言 采矿是除农业耕作外人类从事的最早生产活动。从约 45 万年前旧石器时代人类为 获取工具而采集石块开始，人类历史发展的每一个里程碑无不与采矿有关，实质上人 类文明发展史的各个阶段就是以矿物的利用划分的。显然，采矿活动与矿物利用推动 了人类历史的进步。 采矿工业是许多工业的基础，为许多工业和农业提供原材料和辅助材料。国民经 济的发展和人类生活水平的提高与矿产开发和利用有着密切的正比关系，人均矿产品 消耗水平已经成为衡量一个国家发展程及其国民生活水平的一个重要指标。矿产资源 的消费强度和消费特征取决于一个国家所处的工业化阶段和社会经济发展水平。 我国是发展中国家，社会经济发展刚刚从工业化初期进入工业化全面发展时期， 因此在未走向发达的相当长的一个时期内，我国将处于矿产资源高消费阶段。可见采 矿业对于我国社会经济发展至关重要。 近二十年来，露天开采的范围虽然有些扩大，其产量比重也有所增加，但是，随 着现代工业的迅速发展，对金属矿石的需求量不断增长，开采深度逐渐加大，露天矿 山可能陆续转为地下开采，而地下矿山也要向深部矿床伸展。因此，在未来的年代里， 地下开采比重可能逐渐增大。目前，西方资本主义国家地下开采的比重约占 35，俄 罗斯铁矿石占 15，而有色金属矿占三分之一，我国铁矿石占 10，有色金属矿占三 分之二。因此地下开采作为采矿工程的一门重要学科，在国民经济中起着举足轻重的 作用。 为了适应不同的矿床赋存条件、矿石和围岩性质及开采环境，地下矿开拓和开采 方法随着开采技术的进步不断演变，逐步形成了以竖井、斜井、平硐和斜坡道开拓为 基本方式的约十种矿床开拓方法，以及空场法、充填法和崩落法三大类共二十余种典 型采矿方法。 地下采矿方法演进的主要特点是：木材消耗量大、工效低的采矿方法的使用比重 （如支柱充填和分层崩落等）逐渐下降，如今在现代化矿山已基本消失；采用大孔径 深孔落矿的高效采矿方法逐渐推广，70 年代出现的大直径深孔法、vcr 法（垂直后退 式大直径深孔法）和分段空场法可以说是采矿方法的一大进展；充填法应用比重有增 长趋势，充填法与空场法联合工艺深孔落矿嗣后充填扩大了充填法的使用范围； 地下采矿方法结构逐步简化。 开采规模的大型化和劳动生产率的提高是地下开采技术发展的综合体现。上世纪 河北理工大学 毕业设计说明书 2 70 年代以来，国外地下金属矿山生产规模不断扩大，劳动生产率显著增加。西方国家 80 年代后期约有大型地下矿山 645 座，其中年产量 100300 万 t 的矿山有 150 座，占 23；年产量 300 万 t 以上的 62 座，占 9.6；年产量 5001000 万 t 的 20 多座；还 有几座 1000 万 t 以上的矿山。 铁是一种黑色金属。随着国民经济的发展，作为一种重要的金属资源，铁矿石目 前的需求量急剧上升。因此，铁资源的开发和利用已经提上日程。 钢铁是关系国计民生的大宗原料性商品，它发展的好坏对下游各领域、各行业乃 至整个国民经济的发展具有决定性的影响，而铁矿石正是铁和钢的原材料，是铁元素 在自然界的存在形式。 我国铁矿石储量丰富，原矿储量达 250 亿 t，位居世界前列，但由于我国铁矿石资 源条件比较差，采选的技术条件复杂，致使我国铁矿石的供应远远跟不上钢铁工业的 发展的需要。据海关统计，2005 年，铁矿石海运贸易量达到 6.35 亿 t，比上年增加 6100 万 t，增长 10；我国进口铁矿石达 2.64 亿 t，占全球海运贸易量的 41.6。 据不完全统计，2004 年上半年我国黑色金属矿采矿业利润总额为 44.06 亿元，去 年同期为 7.15 亿元，比上年增收利润 36.9 亿元，是上年同期的 6.16 倍。2004 年上半 年铁矿石采选业的利润率为 16.5%，效益明显上升。2004 年上半年铁矿原矿石的产量 为 13124.21 万 t，比上年同期增产 11.4%；从铁矿原矿石产销率看，04 年上半年我国 累计销售铁矿石 4820.7 万 t，产销率为 98.9.2%。6 月末铁矿石成品矿的库存量比年初 增加了 17.1%。 从以上数据可以看出，铁矿的开采在矿产开发中占有举足轻重的地位。 唐山市是河北省铁矿资源最丰富的地区之一，且矿体发育良好，产状较好，倾角 较陡，特别适合于浅孔留矿法开采。近年来，随着铁矿是价格的攀升，唐山市迁西县 小型地下矿山的开采成为可能。小型矿山的开采，对缓解国家需求紧张的局面是非常 有利，同时也为地方经济的进一步发展起到了促进作用。 本次设计针对铁矿床的地下开采进行综合性的毕业设计。 河北理工大学 毕业设计说明书 3 1 总论 1.1 矿区概貌 1.1.1 交通位置 迁西县烈马峪万仓铁矿（南段）位于迁西县洒河桥镇境内，矿区距迁西县城 22km。 隶属于迁西县洒河桥镇烈马峪村管辖，为民营企业。最低开采标高+200m。详 见图 1-1 矿区交通位置图。 1.1.2 矿区地质 1.1.2.1 地层 矿区出露的地层主要为太古界迁西岩群变质岩及第四系。 迁西岩群变质岩：总体走向北东 36，倾向北西，倾角 7585。岩性主要为角 闪斜长片麻岩，紫苏黑云斜长片麻岩，二辉片麻岩及磁铁石英岩。 第四系主要为砂、砾、亚粘土，分布于沟谷、低洼地带。 1.1.2.2 构造 区内构造较简单，未见大的构造，偶尔小揉皱，对矿体无破坏现象。 1.1.2.3 地形特点 矿区地处迁西境内，以山区为主，地形起伏不定，地表矿体出露不均。 1.1.3 气候条件 矿区属大陆性干旱气候，冬春季节干燥少雨，雨季主要集中在 78 月份。全年平 均降水量 790mm。 1.1.4 主要产品 河北省迁西县烈马峪万仓铁矿（南段）矿床类型为鞍山式沉积变质型铁矿，矿石 类型为磁铁石英岩。矿石呈灰、灰黑色，中细粒结构，条带状、块状结构。主要矿石 矿物为磁铁矿，少量的赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英、斜长石、辉石等；次 要矿物为角闪石、黑云母等暗色矿物。矿石 tfe 平均品位 31.27，矿石易磨、易选。 1.1.5 产品方案 矿山产出的矿石主要销往唐山钢铁集团，矿石出售按市场行情，按质论价。 1.2 设计任务 1.2.1 设计依据 1.迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）地质报告 ，河北省地勘局第五地质 河北理工大学 毕业设计说明书 4 大队，2005 年 7 月。 2.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）资源开发利用方案 ，中国冶 金建设集团秦皇岛冶金设计研究总院，2004 年 3 月。 3.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）储量核实报告 ，河北省地勘 局秦皇岛矿产水文工程地质大队，2004 年 3 月。 1.2.2 设计基础资料说明 1.迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）地质报告 ，论述了矿山的地质概况、 动态监测工作（包括地质和测量工作） 、储量估算、矿山地质环境（包括水文地质、工 程地质和环境地质）以及矿山安全生产。 2.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）资源开发利用方案 ，主要论 述了矿山概况、矿产品需求现状和预测、矿山资源概况、主要建设方案、矿床开采、 环境保护、安全生产与工业卫生及综合评价。 3.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）储量核实报告 ，对矿山的地 质储量进行了核实。包括地质工作及质量评述、储量估算和矿床技术经济概略评价。 1.2.3 设计范围 本次毕业设计的设计范围是+200m 水平以上的矿体。 1.3 矿山主要生产过程概述 1.3.1 矿山开拓系统概述 矿体走向长度为 330m，倾角 5785,属于急倾斜矿体，矿体延深 100 余 m，设 计采用竖井开拓。在岩石移动界线 20m 以外开掘主竖井和回风井。考虑到矿体外部运 输条件，主竖井布置在矿体中间。主井井筒直径 4.0m，井深 128m，用 2#罐笼加平衡锤 提升矿石，兼做进风井；回风井布置在矿体南段，井筒直径 2.5m，井深 97m，内设梯 子间，作为安全出口。 主井坐标： x=4465465；y=39602195；z=323； 回风井坐标： x=4465368；y=39602169；z=337。 河北理工大学 毕业设计说明书 5 图 1-1 矿区交通位置图 1.3.2 采矿方法 河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）矿石和围岩均很稳定，全矿矿体 走向 36倾向北西（局部直立，甚至倾向南东） ，倾角 80,属于急倾斜矿体。矿体平 均厚度约 5m。根据矿体特征及围岩性质，选用浅孔留矿法。 1.3.3 工作制度 河北理工大学 毕业设计说明书 6 矿山工作制度为：年工作日 330 天，3 班，每班 8 小时。 1.3.4 矿山生产服务年限 t=q/a(1-) 式中： a年产量 5 万 t/a； t合理服务年限，a； q地质矿量 73.3 万 t； 矿石回收率 80.4%； 地质系数 0.90； 废石混入率 9.5% t=73.380.4%0.90/5(1-9.5%)=11.72a 根据洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）的资源储量现状，确定矿山生产能力为 5 万 t/a 较合理。 1.4 开采设计的主要技术经济指标 主要技术经济指标见表 1-1 表 1-1 主要技术经济指标表 序号指 标 名 称单位数量 1 工业储量万 t 73.3 2 矿山生产规模万 t 5 3 矿石回收率 %80.4 4 矿石贫化率 %9.5 5 采出矿石品位 %28.3 6 基建总长度 m1867.34 7 基建总工程量 m312926.7 8 基建副产矿量 t23123.1 9 基建时间 a1.44 10 矿石成本元 40.79 河北理工大学 毕业设计说明书 7 2 矿山地质 2.1 矿区自然地理概况 2.1.1 地理位置、外部交通及行政管辖 洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）位于迁西县洒河桥镇烈马峪村，矿区距迁西县 城 22km。 隶属于迁西县洒河桥镇烈马峪村管辖，为私营企业。有简易公路通往迁西 宽城公路，交通比较方便。 2.1.2 经济概况 矿区位于燕山南麓低缓丘陵地带，海拔标高在 240375m。区内最低侵蚀基准面标 高为 180m。当地经济以农业为主，耕地较少，劳力充足，主要农作物有玉米、红薯、 大豆等，经济作物以板栗为主。矿业开发以铁矿为主，当地人民生活水平较好，开发 铁矿的积极性很高。 2.2 矿床地质 2.2.1 地形特征 矿区地处迁西境内，以山区为主，地形起伏不定，地表矿体出露不均。 2.2.2 区域地质 2.2.2.1 地层 矿区出露的地层主要为太古界迁西岩群变质岩及第四系。 迁西岩群变质岩：总体走向北东 36，倾向北西，倾角 7585。岩性主要为角 闪斜长片麻岩，紫苏黑云斜长片麻岩，二辉片麻岩及磁铁石英岩。 第四系主要为砂、砾、亚粘土，分布于沟谷、低洼地带。 2.2.2.2 地质构造 区内构造较简单，未见大的构造，偶尔小揉皱，对矿体无破坏现象。区内构造简 单，地层呈单斜产出，矿区走向北东 3540，倾向北西，倾角 6580。 2.2.3 矿床地质 2.2.3.1 矿床成因类型 矿区位于华北地台燕山台褶带马兰峪复背斜中段。区内出露地层较为简单，主要 为太古界迁西群三屯营组二段和第四系冲积、残坡积物。 2.2.3.2 矿床特点 地层走向北东 3540，倾向北西，倾角 6580，经巷道揭露，在延伸方向局 河北理工大学 毕业设计说明书 8 部出现反倾斜现象。 2.2.3.3 围岩 三屯营组二段岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩、角闪辉石斜长片麻岩、黑云紫苏 斜长片麻岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩等。 2.2.3.4 矿石及其变化规律 矿石矿物成分简单，以磁铁矿为主，另外还有极少量的赤铁矿和黄铁矿。脉石矿 物以石英为主，少量辉石、角闪石等。磁铁矿呈灰褐色铁黑色，为半自形它形粒 状，粒径在 0.21.5mm，含量 2540%。磁铁矿颗粒局部边缘有赤铁矿化现象，石 英呈它形不规则粒状，颗粒大小不等，粒径在 0.10.3mm。 2.2.3.5 矿体赋存要素 矿体分布于矿区北部，登记开采范围内矿体长 330m 地表最厚 6 米，一般 4-5m，深 部矿体最厚 6.2m，平均 5m，体总走向 ne3540，局部反倾，倾角 80。 2.3 水文地质 2.3.1 水文地质类型 该矿山水文地质类型为简单型。 2.3.2 主要含水层 矿区开采中水因素主要有基岩裂隙含水层和构造裂隙含水层。 基岩风化裂隙含水层：区内基岩以片麻岩为主，地表岩石经风化作用，裂隙普遍 发育，风化带内普遍含水，风化带深度 5080m，地下水埋深 925m，但是由于这些 裂隙多被泥质充填，富水性很弱，对矿山开采影响不大。 构造裂隙含水层：深部有一南北走向的逆断层，断层两侧裂隙虽较发育，但大多 呈闭合状态，构造裂隙水对矿山开采影响不大。 2.3.3 矿井地下涌水量 综合分析矿方提供的近年矿井涌水量资料：正常涌水量为 2035m3/h，最大涌水 量为 40m3/h。考虑矿井深部开采其涌水量增大的因素，矿井设计按正常涌水量为 40m3/h，最大涌水量为 45m3/h 设计排水系统。 2.3.4 矿井涌水来源 矿床开采过程中的矿井涌水主要来源于地表的大气降水。 河北理工大学 毕业设计说明书 9 2.4 矿石储量 2.4.1 矿石工业类型及组成 矿石矿物成分简单，以磁铁矿为主，极少量的赤铁矿和黄铁矿。脉石矿物以石英 为主，少量辉石、角闪石等。磁铁矿呈灰褐色铁黑色，为半自形它形粒状，粒径 在 0.21.5mm，含量 2540%。磁铁矿颗粒局部边缘有赤铁矿化现象，石英呈它形 不规则粒状，颗粒大小不等，粒径在 0.10.3mm。 矿石呈粒状变晶结构，片麻岩状或条纹状构造。 根据矿石的矿物成分、结构构造，矿石自然类型为磁铁石英岩型贫矿，主要为原 生矿。 经采样分析，矿石品位稳定，tfe 品位为最低 27.33%，最高 33.02%，平均品位为 31.27。 2.4.2 矿石的工业指标 见表 2-1 表 2-1 矿石工业指标表 序号指 标 名 称单位数量 1边界品位 15 2 最低工业品位 25 3 平均品位31.27 4 矿体最小工业厚度 m 1 5 最小夹石剔除厚度m 1 2.4.3 矿石中有害成分含量及变化情况 矿床类型为鞍山式沉积变质型铁矿，矿石类型为磁铁石英岩。主要矿石矿物为磁 铁矿，少量的赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英、斜长石、辉石等；次要矿物为 角闪石、黑云母等暗色矿物。基本无有害成分。 2.4.4 矿石工业储量 河北理工大学 毕业设计说明书 10 2.4.4.1 工业储量及其计算； 矿石工业储量为 73.3 万 t。其计算如下： 号矿体：长度 330m，可采深度为 80m（上部 20 余 m 已经民采） ，平均厚度为 5m，倾角为 80，矿石体重为 3.3t/m3，故其矿量 a3308053.3sin80=442320t44.2 万 t 号矿体：长度 217m，可采深度为 80m（上部 20 余 m 已经民采） ，平均厚度为 5m，倾角为 80，矿石体重为 3.3t/m3，故其矿量 a2178053.3sin80=290859t29.1 万 t。 所以，总的工业矿量 aaa44.2+29.173.3 万 t。 2.4.4.2 远景储量。 根据矿体的埋藏条件和发育条件，推测矿体远景储量不大。 2.5 矿床勘探 2.5.1 勘探类型、勘探手段及勘探网度 经地质检测，共求得储量 73.3 万 t，储量类别为 122b。矿山上部部分已经民采。 2.5.2 勘探控制程度 矿床勘探程度很低，矿体深度在+200m 以上，走向长度 330m。 2.5.3 储量数量 经相关部门检测，共求得 b 级保有储量 73.3 万 t。 2.5.4 储量级别 生产勘探密度达到储量类别为 122b。 河北理工大学 毕业设计说明书 11 3 矿床开拓 3.1 矿山建设现状 该矿山属于新建矿山，尚未进行建设。 3.2 矿山年产量验证 3.2.1 设计范围内的可采矿量 本次设计的开采范围是+200m 水平以上，开采深度为 80m，设计范围内可采矿量为 73.3 万 t。 3.2.2 矿山工作制度及产量不均衡系数 矿山采用 330 天，三班，每班 8 小时工作制。矿山产量不均衡系数 1.1。 3.2.3 年产量验证 3.2.3.1 年产量验证 （1）按矿山开采年下降速度验证年产量 ekk kvrs a 21 1 年 式中：s矿体水平可采面积，取 s2737m2； 矿石容重，3.3t/m3； v矿床开采年下降速度，取 v20m/a； k矿石回收率，取 k80.4%； 废石混入率，取 9.5%； k1矿体厚度修正系数，取 k11.0； k2矿体倾角修正系数，取 k21.0； e地质影响系数,0.7-1.0，取 e=0.8。 att ekk kvrs a /84.12 6 . 129035 8 . 011 %5 . 91 % 4 . 80203 . 32737 1 21 万 年 可以达到年产 5 万 t 的生产能力，符合要求。 （2）按回采工作条件（即可能同时回采的矿块数目）验证矿山年产量 z tkqn a 1 年 河北理工大学 毕业设计说明书 12 式中：n一个中段可布矿块数目； q矿块采场或进路出矿能力； t年工作日； z副产矿石率，%； k矿块利用系数，取 0.3， 根据采矿设计手册矿山开采下卷表 2-1-33， n=nl/l=(0.8330)/40=6.6,取 n6。其中，q=100t/d;z=10%. ta万 年 6 . 6 %101 3303 . 01006 大于设计要求，符合要求。 （3）按经济合理服务年限验证矿山产量 )1 ( t kq a年 式中：q矿体工业储量，为 73.3 万 t t 经济合理服务年限，t=11.72 年； k矿石回收率，为 80.4%； 矿石贫化率，为 9.5%； t t kq a万 年 56 . 5 %)5 . 91 (72.11 %4 .80 3 . 73 )1 ( 大于 5 万 t，符合设计要求。 3.2.3.2 矿山服务年限 （1）矿山企业计算服务年限 矿山企业服务年限：按200 米280 米的矿量计算 )1 ( a kq t 式中，a=5 万 t； k工业矿石总回收率； k=80.4%； 矿石贫化率，9.5%； q工业矿床储量，q=73.3 万 t。 所以 年 计 02.13 %)5 . 91 (5 % 4 . 80 3 . 73 t 河北理工大学 毕业设计说明书 13 （2）矿山企业按设计生产能力正常生产年限 矿山企业设计生产能力正常生产年限 t正 ）（ 下上计正 tttt 2 1 式中： 矿山正常生产年限； 正 t 矿山产量上升年限，取 2 年； 上 t 矿山产量下降年限，取 3 年； 下 t 所以，年）（）（ 下上计正 52.1032 2 1 02.13 2 1 tttt （3）矿山实际总存在年限 矿山实际总的存在年限 年 下上正实 25 . 51322 5 . 10tttt 因此，该矿山的实际存在年限为 15.52 年。 3.3 开拓方法 3.3.1 阶段高度 根据我国矿山的实际，开采倾斜至急倾斜矿床时，阶段高度采用 40、50、60m。考 虑到安全因素、回采落矿的方便以及地压管理等因素，本次设计确定阶段高度为 40m。 3.3.2 开拓方案选择 3.3.2.1 可能使用开拓方案 根据矿体赋存条件，本次设计的开拓方案适宜选用竖井开拓。 （1）开拓方式 竖井开拓，是在矿体岩石移动带以外掘进竖井，再掘进阶段石门通达矿脉。这种 开拓法在国内金属矿山中使用最广。 （2）主要开拓井巷的型式 鉴于矿体厚度 5m,属于中厚矿体，开拓巷道采取脉内布置形式，基建期可副产一定 量的矿石。从而可加快矿山资金周转。 （3）主要开拓井巷 在岩石移动界线 20m 以外掘进竖井，设计沿矿体走向分别布置主井和回风井。主 井掘进到+200m 水平，回风井掘进到+240m 水平。 （4）主要开拓井巷的断面形状，尺寸及支护方法。 河北理工大学 毕业设计说明书 14 开拓巷道主要有运输巷道和回风巷道，运输巷道净断面为 6.35m2，支护采用喷射 混凝土，喷射厚度为 200mm。回风巷道采用 22m 断面形式，不支护。 3.3.2.2 开拓方案比较 （1）各开拓方案的技术条件分析论证 本矿主要适合的开拓方案为下盘竖井开拓和上盘竖井开拓。 下盘竖井开拓是在矿体下盘移动带外开掘竖井，再掘进阶段石门通达矿脉。这种 开拓法在国内金属矿山中使用最广。 上盘竖井开拓是在矿体上盘移动带外开掘竖井，再掘进阶段石门通达矿体。 下盘竖井开拓开采矿山上部时石门短，基建工程量小，基建投资少，见效快。上 盘竖井开拓上部石门较长，矿山基建工程量较大，只有在特殊条件下才考虑使用，目 前使用很少。 （2）方案的技术经济比较 下盘竖井开拓方案上部石门短，基建工程量小，基建投资少，矿山建设初期投资 少见效快。目前在国内使用较为普遍。 综上所述，下盘竖井开拓在很大程度上优于上盘竖井开拓。 （3）开拓方案的全面论述 本次设计选用下盘竖井开拓方案。其优缺点如下： 优点：下盘竖井开拓在矿山开始建设初期由于上部石门较短，故基建工程量较少， 基建初期费用较低。从初期投资角度来看有很大的优点。另外，由于开拓竖井布置在 下盘，在考虑矿山远景开采方面，下盘竖井开拓井筒保护条件要优于上盘，不需要留 设保安矿柱，相反，上盘竖井开拓则需要留设井筒保安矿柱。 缺点：随着矿体向下延伸，石门的长度逐渐加长，当矿体倾角变小时，石门的长 度 会逐渐加长，开拓工程量也会随之增大。 虽然下盘竖井开拓存在一定的缺点，但是相对于上盘竖井开拓来说，下盘竖井开 拓更适合于本次设计。故选用下盘竖井开拓方案。 3.3.2.3 开拓方案的选定 本次设计选用下盘竖井开拓方案，矿体最终开采至+200 水平。从地表开掘主井和 回风井，主井掘进到+200m 水平，回风井掘进到+240m 水平。在+240m 水平，由回风井 向矿体开掘回风石门通达两矿体。在+200m 水平,由主井向矿体掘进运输石门通达两矿 河北理工大学 毕业设计说明书 15 体。在+240m 水平在两矿体内部靠近下盘处沿着矿体走向掘进回风巷，在+200m 水平在 两矿体内部靠近下盘处沿着矿体走向掘进运输巷。 在+200m 水平设置水泵房，井下涌水汇集到+200m 水平汇入水仓，再由水泵房里的 水泵将水吸起并通过架设在竖井内的排水管扬至地表排出。 河北理工大学 毕业设计说明书 16 4 中段运输水平 4.1 矿床开采顺序 4.1.1 延深方向回采顺序 为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。 设计矿体垂直方向先采上中段矿体后再采下中段矿体。 4.1.2 中段回采顺序 为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。 设计矿体水平方向采用后退式开采，即由矿体端部矿块开始回采。 4.1.3 矿体的回采顺序 为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。 矿体垂直方向先采上中段后采下中段；水平方向采用后退式开采，即由矿体端部 矿块开始回采。 由于本矿山有两条矿体出露，且两条矿体基本平行，故在开采顺序上先采上盘矿 体，再采下盘矿体。 4.1.4 阶段 本次设计共有两个中段，每个阶段都能单独达到设计生产能力。 4.2 中段运输水平线路设计 4.2.1 中段运输水平线路布置 井下运输采用电机车运输。+200m、+240m 水平的矿石由采场经运输巷石门、车场 运至主井，并由主井提升至地表。各中段工程布置见图 4-1 和图 4-2 具体布置要求如下： 1.按采矿方法、采场结构及采准布置，采场出矿能力，进行阶段布置。 2.按运输设备的类型、技术风格、外形尺寸等考虑巷道断面。 3.阶段运输量大时，可采用环形巷道布置；阶段矿量小时，可采用沿脉错车道布 置形式。布置运输巷时，必须在掌握矿体的界限和上下盘岩体工程地质资料的基础上， 尽量避开破碎带。 4.采用穿脉装车时，靠阶段平巷的最近的一个采场溜井距平巷应大于一列车的长 度，以免堵塞主运输巷其它车辆的通行。运输线路一般按 35重车下坡设计。采 用单轨运输，主运输脉外环形布置，单线会让式。 河北理工大学 毕业设计说明书 17 主竖井 水泵房 外水仓 变电硐室 内水仓 =66 r=12000 t=7793 l=13880 =90 r=12000 l=18840 图 4-1 +200m 水平运输平面图 河北理工大学 毕业设计说明书 18 回风井 主竖井 =66 r=12000 t=7793 l=13880 =90 r=12000 l=18840 图 4-2 +240m 水平运输平面图 4.2.2 线路设计 设计井下年运量为：矿石 5 万 t/a、废石 0.5 万 t/a，最大运距 300m，平均运距 190m。矿石松散体重 2.2t/m3、废石松散体重 1.8t/m3。工作制度：330d/a、3 班 /d、8h/班。采用 0.5m3矿车运输。 根据中段运输能力、运距、矿车类型计算，选用 zk3-6/250 电机车 1 台。需用 yfc0.5-6 矿车 10 辆。中段运输巷选用 15kg/m 轻轨。 （1）轨道 轨道参数见表 4-1 表 4-1 轨道参数表 轨形轨枕厚度轨枕长度轨枕间距钢轨长度 15 kg/m120mm1200mm675mm7000mm 采用电机车单轨运输，轨距 600mm，钢轨类型为 15kg/m。 （2）轨枕 选用木制轨枕，其弹性好，价格便宜。 河北理工大学 毕业设计说明书 19 （3）道渣 道渣的块度为 20-40mm，在水平或 10以下的倾斜巷道中，道渣的厚度不得小于 150mm,轨枕下部的渣厚 180mm。 （4）连接杆：包括道钉、垫板及鱼尾板。 （5）弯道的半径： r=csz=10816=8160 (v1.5m/s) 取 r=12m 式中：sz-运输设备的轴距，电机车为 816mm,矿车为 500mm。 （6）轨距加宽 列车运行到拐弯处，轨距需加宽，以保证行车安全。 s =0.18(816)2 / 12000 =10mm 式中：s-轨距加宽值；r-弯道的半径，12m； s-运输设备的轴径，电机车为 816mm,矿车为 600mm。 (7)外轨超高 列车在弯道上运行时，由于离心力作用，使外轮轮缘向外轨挤压。这种现象轻则 加巨轮缘与钢轨的摩擦，增加运行阻力；重则使车辆倾覆。为了消除离心力的影响， 要把外轨抬高，使离心力与矿车重力的合力与抬高后的轨面垂直。使车辆不首离心力 的影响，和直线轨道运行一样。 计算公式为： ho=sgv2/(gr) 式中：ho-外轨超高值；sg-轨距，600mm； v- 设备运行速度，1.5m/s； g-重力加速度，9.8 m/s； r-弯道的半径，12m； ho= 0.61.52/（9.812）=11.5 mm，取 12 mm。 河北理工大学 毕业设计说明书 20 5 矿山基建工程 5.1 主井与风井 5.1.1 主井 井筒直径 4.0m，采用 2罐笼加平衡锤提升。采用喷射混凝土支护，支护厚度设 计为 300mm。内设梯子间，敷设排水管、吸水管、压气管和电缆。 5.1.1.1 井筒断面设计 （1）选择井筒断面形状 立井井筒断面形状有圆形和矩形两种，考虑到圆形断面井筒具有承受地压性能好、 通风阻力小、服务年限长、维护费用底以及便于施工等优点，本次设计主井和回风井 均设计成圆形断面。 （2）选择罐道形式及材料 设计选用木罐道、钢性罐道梁（工字钢） 。主罐道梁选用 i22a 型 （bh=220110mm）主罐道选用木罐道（bh=180160mm） ；次罐道梁（平衡锤罐道 梁）选用 i20a 型（bh=200100mm） ，次罐道选用木罐道（bh=120110mm） ；梯子 梁选用14b 型（bh=14060mm） 。 （3）断面设计 井筒各构件平面尺寸计算 i.井筒主要装备：2#单层罐笼，长 1800mm，宽 1150mm；平衡锤，长 1000mm，宽 300mm，重 3.3t。 ii.罐道梁间水平中心间距： a. l1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2) 式中、l1两相邻主罐道梁水平中心距离，mm ; m0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由罐笼型号确定，mm; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取 10mm； b1、b2罐道梁的宽度，mm。故 l1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1190+2（160-10）+0.5（110+110） =1600mm b. l2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b3) 河北理工大学 毕业设计说明书 21 式中、l2两相邻平衡锤罐道梁水平中心距离，mm ; m0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由平衡锤型号确定，mm; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取 10mm； b1、b3次罐道梁的宽度，mm。故 l2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1040+2（110-10）+0.5（100+100） =1340mm c.梯子间尺寸计算 m=1200+m+b3/2 s=h-d 式中、m梯子间短边梁中心线与井壁的交点至梯子主梁中心线间距，mm; m梯子间安全隔栏的厚度，取 100mm; b3梯子主梁或罐道梁的宽度，mm； h梯子间的两外边次梁中心线间距，即梯子间长度，取 1400mm； s梯子间短边次梁中心线至井筒中心线的距离，mm; d梯子间另一侧短边次梁中心线至井筒中心线的距离，考虑方便安装，应 不小于 300mm。 m=1200+m+b3/2=1200+100+110/2=1355mm; s=h-d=1400-400=1000mm。 利用图解法确定井筒直径 经绘图量取井筒直径近似为 3865mm，按 500mm 模数进级，确定主井井筒断面直径 为 4.0m。 详见图 5-1 主井井筒断面图。 支护厚度选用 参照井巷工程表 10-4，选取井筒支护厚度为 300mm。故井筒的掘进直径为 4.6m。 管缆布置 按照管缆布置的原则，结合该井条件，管缆布置见井筒断面图。 工程量及材料消耗 井筒净断面积：s净=d净 2/4=4.0 2/4=12.56m2； 河北理工大学 毕业设计说明书 22 井筒掘进断面积：s掘=d掘 2/4=4.6 2/4=16.6m2； 每米井筒混凝土量：v壁=（s掘-s净）1=（16.6-12.56）1=4.04m3； 罐道梁、梯子梁长度 罐道梁长度按下式计算： 22 l =2 rc 式中、r井筒净直径； c每根罐道梁至井筒中心线的距离。故 图 5-1 主井井筒断面图 在保证罐道梁埋入井壁的长度须合乎要求的前提下，取长度 10 的整数倍，则各 罐道梁长度分别为： l1=3860mm； 2222 1 2222 2 2222 1 l =220005393852 l =2200010613391 l =220006703769 rcmm rcmm rcmm 2 2 2 河北理工大学 毕业设计说明书 23 l2=3400mm； l3=3780mm。 梯子梁长度： lt1=1063mm；lt2=1374mm；lt3=1366mm。 根据实际情况，取值如下： lt1=1070mm；lt2=1380mm；lt3=1380mm。 5.1.2 风井 设计回风井井筒断面净直径 2.5m，采用喷射混凝土支护，支护厚度设计为 200mm。内设梯子间，兼作第二安全出口。详见图 5-2 回风井井筒断面图。 图 5-2 回风井井筒断面图 5.2 石门及运输平巷 5.2.1 巷道断面形式 烈马峪万仓铁矿（南段）运输巷道断面主要有两种形式，即双轨运输巷道和单轨 河北理工大学 毕业设计说明书 24 运输巷道。双轨运输巷道主要用在各水平的车场部分，单轨运输巷道主要用于各水平 的井下运输巷。运输巷均布置在矿体的下盘，矿体的底板为闪长玢岩，矽卡岩，石灰 岩，属中等稳固，故选用 fo=bo/3 三心拱断面，适用于岩石中等稳定的矿山，巷道支护 采用喷射混凝土，对于局部围岩不稳定的巷道可采用锚喷支护。以下分别就单轨运输 巷道和双轨运输巷道分别进行计算。 5.2.2 单轨巷道断面 5.2.2.1 确定净宽度 根据矿山的年产量 5 万 t，选用 zk3-6/250 型 600mm 轨距架线电机车，电机车尺寸 为 270012501550；yfc0.5-6 矿车，矿车的尺寸为根据以上数 据，选取较大值，故取运输设备的宽度 a1=1250mm，h=1550mm。 由井巷工程表 1-3 取安全间隙 b左=300mm，人行道宽度 b右=800mm。a1=a1/2+b 左=925mm，c1=a1/2+b右=1425mm。故巷道净宽度 b=a1+c1=9251425=2350mm，恰好是 50mm 的整数倍。 5.2.2.2 道床的参数 根据巷道采用的设备及运输量，查井巷工程表 3-5 选用 15kg/m 钢轨。由表 1- 3-9 查得，底板运输水平与轨面的水平间距 hc=320mm，底板至道渣面的高度 hb=180mm。 5.2.2.3 拱高 fo fo=bo/3=2350/3=783.3mm 大圆弧半径 r=0.6922350=1626.2mm；小圆半径 r=0.2622350=615.7mm。 5.2.2.4 巷道墙高 h3 按下列三种情况计算 )按架线电机车导电弓子要求确定 h3； 2 1 2 43 )()(hbknrrfhh oc 式中：h4-轨道起电机车架线高，取 h4=2000mm; hc道床总高度；查表 3-7 取 hc=320mm，道渣高度 hb=180mm； n导电弓子距拱壁安全距离；取 n=300mm； k导电弓子宽度之半；取 k=400mm； b1轨道中线与巷道中线间距；b1=b/2-a1=250mm。故 河北理工大学 毕业设计说明书 25 mm bknrrfhh oc 9 . 2006 )250400()300 2 . 1626( 2 . 16263 .7833202000 )()(h 22 2 1 2 43 )按管道架设要求确定 h3; 2 1 2 753 )2/2/(-hhhhdmkbbrr b 式中，h5渣面至管子底高度，取 h5=1800mm; h7管子悬吊件总高度，取 h7=900mm； m导电弓子距管子间距，取 m=320mm； d压气管法兰盘直径，d=335mm。故 mm dmkbbrr b 06.2267 )2/3353004002502/2350( 7 . 615 7 . 6151809001800 )2/2/(-hhhh 2 2 2 1 2 753 )按人行高度要求确定 h3： 2 2 b3 h8001hjrr 式中，j距巷道壁 j 处的巷道有效高应不小于 1800mm，j100mm，取 j=200mm。故 mmjrr 8 . 1545200 7 . 615 7 . 6152001800h8001h 2 2 2 2 b3 按以上三个数据中最大值 2267.06mm，按 10mm 的整数倍，取 h3=2270mm。 5.2.2.5 巷道净高 ho ho=fo+h3-hb=783.3+2270-180=2873.3mm 5.2.2.6 风速验证 )( 21tdjh qqqqkkq 式中：qh回采工作面所需风量； qj掘进工作面所需风量； qd独立通风的硐室所需风量，取 5m3/s； qt其他工作面所需风量，取 5m3/s。 其中 qh=(n/t)ls 风量交换倍数 n=12； 排烟时间 t1200s； 采场长度 l40m； 河北理工大学 毕业设计说明书 26 过风断面 s4.93m2 所以，qh=(n/t)ls=2m3/s。考虑到同时回采矿块数为 2，故排烟风量 。 smq hh /422q2 3 参考采矿设计手册矿床开采卷下，表 21616，取 qj=2m3/s。 23)5524(2 . 12 . 1)( 21 tdjh qqqqkkq 风量 q= 23m3/s, 查手册采矿设计手册 3表 1-3-23， 可得过风断面 so=(0.26bh3-hb)b =（0.262.35+2.27-0.18）2.35 =6.35m2 由井巷工程表 3-4 查得：vm=6m/s, v=q/so=23/6.35=3.62m/svm 故满足通风要求，不用修改断面尺寸。 5.2.2.7 支架参数选择 由井巷工程表 5-7 查取，混凝土支护厚度 t=200mm。 5.2.2.8 水沟参数 参阅井巷工程 ，决定选用型水沟，其断面参数：上宽为 400mm，下宽为 360mm，深 350mm。净断面积为 0.13m2, 掘进断面积 0.26m2，每米水沟砌 0.16m2，坡度 5，