井工矿山安全设施设计.doc

河北新烨 海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿一采区地下开采安全设施设计1 设计依椐1.1 建设项目依据的批准文件和相关的合法证明 1、采矿许可证 证号：c15000020090621200383202、企业法人营业执照 注册号：1503020000016123、内蒙古自治区乌海市海勃湾区阿拉坦图矿区铁矿生产详查报告评审意见书（内国土资储评字2011005号）和矿产资源储量评审备案证明（内国土资储备字201126号）。4、乌海市安全生产监督管理局“关于对海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿年开采30万吨铁矿石技改扩建项目安全预评价报告备案审核的通知”（乌安监发2013102号）。5、内蒙古自治区经济和信息化委员会“关于核准海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿年开采30万吨铁矿石技改扩建项目的通知”（内经信投规字201536号）。1.2 国家有关安全生产的法律、法规、规章1、中华人民共和国安全生产法（主席令201413号）2014.12.1；2、中华人民共和国矿山安全法（主席令199265号）1993.5.1；3、中华人民共和国矿产资源法（主席令199674号）1997.1.1；4、中华人民共和国环境保护法（主席令20149号）2015.1.1；5、中华人民共和国劳动法（主席令199428号）2013.7.1；6、中华人民共和国消防法（主席令20086号）2009.5.1.；7、中华人民共和国职业病防治法（主席令201152号）2011.12.31；8、地质灾害防治条例（国务院令394号）2004.3.1；9、安全生产许可证条例（国务院令397号）2004.1.7；10、民用爆炸物品安全管理条例（国务院令466号）2006.9.1；11、生产安全事故报告和调查处理条例（国务院令493号）2007.6.1；12、地质灾害防治条例（国务院令第394号，2004）；13、劳动防护用品监督管理规定国家安全生产监督管理总局1号令，2005。14、生产经营单位安全培训规定国家安全生产监督管理总局3号令，2006。15、安全生产事故隐患排查治理暂行规定国家安全生产监督管理总局16号令，2007。16、内蒙古自治区安全生产监督管理局关于做好全区非煤矿山和工商贸企业建设项目安全设施 “三同时”工作的通知（内安监管办字200560号）。17、国家安全监管总局关于发布金属非金属矿山禁止使用的设备及工艺目录（第一批）的通知，安监总管一2013101号。18、非煤矿山企业安全生产许可证实施办法国家安全生产监督管理总局令第20号，2009.6.8。19、国家安全监管总局关于印发金属非金属矿山建设项目安全设施设计编写提纲的通知（安监总局一201568号）。20、国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见，安监总管一200944号。21、企业安全生产费用提取和使用管理办法，财企 201216号。22、中华人民共和国资源税暂行条例实施细则，财法字1993第43号。23、建设项目安全设施“三同时”监督管理暂行办法国家安全生产监督管理总局36号令，2011.2.1。24、关于切实加强金属非金属地下矿山安全避险“六大系统”建设的通知，安监总管一2010108号。1.3 主要技术标准、规范、规程1、金属非金属矿山安全规程（gb16423-2006）。2、爆破安全规程（gb6722-2014）。3、厂矿道路设计规范（gbj28-87）。4、矿山电力设计规范（gb50070-2009）。5、建筑物抗震设计规范（gb50011-2010）。6、建筑设计防火规范（gb50016-2006）。7、建筑物防雷设计规范（gb50057-2010）。8、矿山井巷工程施工及验收规范（gbj213）。9、金属非金属矿山排土场安全生产规则（aq2005-2005）。10、矿山安全标志（gb14161-2008）。11、工作场所有害因素职业接触限值 物理因素（gbz2.2-2007）。12、金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范（aq2031-2011）。13、金属非金属地下矿山人员定位系统建设规范（aq2032-2011）。14、金属非金属地下矿山压风自救系统建设规范（aq2034-2011）。15、金属非金属地下矿山供水施救系统建设规范（aq2035-2011）。16、金属非金属地下矿山紧急避险系统建设规范（aq2033-2011）。17、金属非金属地下矿山通信联络系统建设规范（aq2036-2011）。1.4 其它设计依据1、内蒙古自治区第八地质矿产勘查开发院2008年12月编制的编制的内蒙古自治区乌海市海勃湾区阿拉坦图矿区铁矿生产详查报告。2、北京达飞安评管理顾问有限公司2013年6月编制的海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿30万吨/年技改扩建项目安全预评价报告。3、河北新烨工程技术有限公司于2015年7月编制的海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿地下开采初步设计。4、企业提供的矿山生产技术资料。5、海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿初步设计委托任务书。2 工程概述2.1 矿山概况2.1.1建设单位简介项目的建设单位为海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿，企业性质为个人独资企业，成立于2008年12月24日。企业投资人：刘林春；注册地址：乌海市海勃湾区千里山；注册号：150302000001612；经营范围及方式：铁矿开采、销售。2.1.2矿区交通位置阿拉坦图磁铁矿位于乌海市海勃湾区北东30km处，行政区划乌海市海勃湾区千里山镇管辖，其地理坐标为：东径：10654551065554；北纬：395322 395409。矿区位于乌海市海勃湾区北东30km，距千里山钢铁厂10km，距包兰铁路线新地站15km有柏油路相通，交通方便（见交通位置图）。2.1.3矿区自然地理矿区位于桌子山北（千里山地区），海拔标高1380m1452m，相对高差为72m，属中低山区。区内地形起伏比较大，除沟谷有第四系覆盖外，其它地区均为基岩裸露，植被不发育。本区属大陆性干旱气候，常年干旱少雨，温差变化大，夏季炎热，最高气温37.8，冬季寒冷，最低气温为-28；大气降水多集中在7、8、9月份，以短暂大雨为主，年平均降水量166.1mm，日最大降水量58.7mm；年蒸发量为3081.1mm，是降水量的20倍；春冬季以西北风为主，最大风力达8级以上，最大冻土深度1.08m。依据中国地震动参数区划图（gb-18306-2001）划分，该区地震动峰值加速度为0.20g，对照烈度为8度。2.1.4矿山开采现状海勃湾区千里山阿拉坦图磁铁矿为有采矿许可证的生产矿山，矿山于2005年12月建成投产，采矿许可证证号为：c1500002009062120038320，开采矿种：铁矿，开采方式：地下开采；生产规模30万t/年。矿区面积：0.459km2，矿区范围包括一采区和二采区。一采区范围内对fe5号矿体地表及浅部进行了露天开采，矿体沿走向自西北向东南依次形成5个采矿，各采坑大小分别约为4418m、7426m、77030m、11020m、18020m，深度10-15m。矿区地表除勘查探矿钻孔、探槽和露天采坑等以外，无其它采剥工程。2011年2月，内蒙古自治区第八地质矿产勘查开发院通过生产勘探，编制完成了内蒙古自治区乌海市海勃湾区阿拉坦图矿区铁矿生产详查报告。查明一采区资源储量（122b+333）477.33万t，消耗资源储量10.18万t，保有铁矿资源储量467.15万t，平均品位tfe28.51%，mfe23.52%。目前，一采区内现有探矿平硐pd1（盲斜井）一条、探矿竖井sj1、 sj2、 sj3、 sj4四条。其中平硐pd1（盲斜井）和探矿竖井sj1可利用，sj2、 sj3、 sj4探矿竖井已废弃不用。矿山没有地下采矿活动，正在履行建设项目“三同时”手续的工作。2.2 设计概况2.2.1开采范围设计范围为批准的矿区范围，一采区由4个拐点坐标组成，其3度带坐标为：一采区范围拐点坐标表点号1980年西安坐标系（3）xy14418957.3636407153.5224419150.5036407360.0834417912.8236408468.9044417821.2936408215.74采区面积：0.4278km2；开采深度：1414m-1210m；2.2.2开采方式矿区的磁铁矿体形态简单，呈层状、似层状或透镜体，属急倾斜薄矿体。根据矿体的赋存状态、地表地形条件和开采技术条件，本次设计选择地下开采方式。2.2.3设计规模、服务年限和工作制度采矿许可证批准的矿山生产规模为30104t/a。设计一采区生产规模为29104t/a。矿山服务年限12.99年。最终产品为铁矿石原矿。采矿工作制度采用间断工作制，年工作日300天，每天3班，每班8个小时。2.2.4主要技术方案2.2.4.1开拓方案1、现有工程一采区内现有探矿平硐pd1（盲斜井）一条、探矿竖井sj1、 sj2、 sj3、 sj4四条。现有平硐pd1位于矿区东南部，平硐（盲斜井）断面3.0m3.0m，盲斜井井筒倾角5，斜长80m。目前巷道完好，可以利用。现有探矿竖井sj1位于p6线附近，井筒净直径2.5m，井深50m。目前井筒完好，可以利用。sj2、 sj3、 sj4探矿竖井位于矿体上盘，且在岩石移动范围之内，存在安全隐患，本次设计废弃不用，要求废弃的探矿竖井井口采用混凝土墙永久封闭。2、设计开拓方案据矿体赋存特征、矿床开采技术条件及现有主要井巷工程，经方案论证比较，确定一采区采用平硐（盲斜井）竖井开拓方式，fe4、fe5号矿体联合布置开拓工程如下：设计主平硐开采fe4号矿体1350m中段，硐口中心坐标：x=4418031，y=36408349， z=1356m；平硐净断面3.0m3.0m，为主运输通道和行人安全出口。设计主井布置在p4-p5线之间，井口中心坐标：x=4418321，y36407973，z1356m。井底标高1210m，井筒净直径4.0m，装备1.6m3双箕斗，作为主提升井，担负提升矿石、废石的任务。利用现有探矿竖井sj1作为副井，井筒净直径扩大至4.0m，主要服务于1350m及以下中段。井口中心坐标：x=4418495，y=36407809，z1328m。井筒净直径4.0m，井底标高1210m。装备2#单层罐笼，作为辅助提升井，担负运送人员、材料、设备的任务。井筒安装梯子间作为安全出口，梯子间与提升间用金属防护网完全隔开。设计北回风井布置在p8线附近，井口中心坐标：x=4418709，y36407606，z1325m。井底标高1310m，井筒净直径2.5m，井筒安装梯子间，兼作行人安全出口。利用现有平硐pd1作为南部回风平硐，硐口中心坐标：x=4418198，y=36408223， z=1350m；平硐净断面3.0m3.0m，盲斜井井筒倾角5，斜长80m，井底标高1350m。设计1350m、1310m、1270m、1230m四个采矿中段，中段高度40m。各中段利用边界行人通风井相互贯通，并通达地表安全出口，形成完整的开拓、通风系统。2.2.4.2采矿方法矿床总体开采顺序：先上盘矿体后下盘矿体，自上而下顺序开采，从矿体边界向进风井方向后退式开采。首采fe5号矿体1350m中段。采矿方法的选择取决于矿体赋存特征、矿床开采技术条件及矿山总体装备水平、参照国内类似冶金矿山的实际生产情况，确定采用浅孔留矿法作为主要开采方法。2.2.4.3提升运输主井承担矿石和废石的提升任务，拟选用一对1.6m3翻转式箕斗。设计选择提升钢丝绳619（1612）型绳钎维芯圆股钢丝绳，钢丝绳直径30mm。设计配备提升机型号2jk-2.5/20，电动机功率280kw。罐道为180180mm的组合型钢。副井承担运输人员、设备和材料的提升任务，拟选用2#单层铝合金罐笼，单罐笼带平衡锤系统。设计选择提升钢丝绳6v34+fc型绳钎维芯圆股钢丝绳，钢丝绳直径20mm。设计配备绞车型号2jtp-1.61.0，电动机功率75kw。罐道为180180mm的组合型钢。坑内运输采用无轨运输方式，矿石和岩石由3t柴油车直接运出主平硐外，或矿石和岩石采用3t柴油车运至主井车场，通过井口卸矿平台的钢板溜槽将矿石直接倒入箕斗，然后提升至地表。材料和设备装入罐笼运至井下各作业地点。2.2.4.4矿井通风设计一采区为两翼对角式通风系统，副井为进风井，回风平硐（北回风井）回风。回风平硐选用dk40-6-no16型矿用风机1台；北回风井选用k45-6-no15型矿用风机1台。要求风机叶片角度可以根据实际情况适当调节。风机可反转返风，返风效率不小于60%。主扇风机要配备一台同型号的电动机，以便工作电动机发生故障可随时更换。2.2.4.5压气设施空压机站设在副井井口工业场地，内设4台20/7型风冷螺杆空压机，其中3台工作，1台备用。总供气能力达80m3min，能满足供风要求。空压机全部设在地表，采用集中供风方式。供气管选用1594.5mm无缝钢管1条，沿副井敷设送入井下。2.2.4.6矿井排水设计依据：井下日常涌水量120m3/d，估算最大涌水量300m3/d，排水高度123m，进行排水设备的选型。经计算，选择d50-503离心泵3台，流量50m3/h，扬程150m，电机功率37kw，一台工作，一台备用，一台检修。排水管路采用两条无缝钢管，管径894.0mm。正常排水时，一条工作，一条备用。最大涌水量时，两条同时工作，回水全部排入地表高位水池。2.2.4.7供电系统一采区电源来自距矿区约10km的千里山35/10kv变电站，10kv架空线路（lgj-70mm2）已至矿区，杆塔为钢筋混凝土电杆。为保证副井提升、井下排水等一级负荷供电的可靠性，同时配备tz-300gf（300kw）和tz-200gf（200kw）各1台柴油发电机组作为备用电源。当工作电源突然故障停电时，柴油发电机组启动，供电主开关合闸向一级负荷供电。2.2.4.8通讯系统为了满足生产、生活需要，设计选用一台16门数字程控调度交换机，兼作行政管理与生产调度指挥通信使用。2.2.4.9总平面布置该矿工业场区设施主要由井口和工业厂区组成。采矿工业场地地面工程包括：主、副井井口厂房、变电所、绞车房、空压站、办公室及蓄水池、风机房和井口车场等。所有建筑物位置选在当地最高洪水位1m以上，距离岩体移动界限20m以外岩土稳定地段。废石经竖井提升至地面，主要用以修建防洪坝及修筑道路等，其余废石堆至矿山排土场，废石场布置在主井附近的山坡下。2.2.4.10基建工程量及工期一采区井巷基建工程量3199m/25831m3，建设期1年。2.3 安全设施投资安全专项投资151.77万元，占项目总投资2986.28万元的5.08%。安全设施主要项目有劳动培训、劳动保护、医疗救护设施；消防设施、安全避险六大系统等。项目安全投资明细表 万元序号项 目规 格数 量单 价金 额备 注1安全培训150人0.02/人3.002劳动保护150人0.10/人15.003救护器材10.004救护车1辆8.008.005医疗器材8.006消防设施9.007消防器材9.008六大系统89.77合计151.773 矿区地质对矿床开采安全的影响分析3.1 矿区地质3.1.1矿区地质特征本区大地构造位于华北地台区（）鄂尔多斯西缘坳陷带（）桌子山褶断束（）。区内构造较复杂，千里山岩群地层褶皱强烈。总体构造线北西南东向。1、地层矿区内出露的地层主要为上太古界变质岩系。有少量的新生代地层。上太古界千里山岩群（ar2q）在矿区内出露较全。根据岩性的不同，分为三个岩组，其中二岩组分为二个岩段，三岩组分为三个岩性段。一岩组（ar2q1）主要分布于矿区北东部，岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩，含磁铁角闪斜长岩。地层产状：倾向40-280，倾角55-65，地层出露厚度89m，该岩组只在二采区内出露。fe1、fe2、fe3赋存于含磁铁角闪斜长岩中，与下伏的地层为假整合接触。二岩组（ar2q2）据岩性分为二个岩性段。一岩性段（ar2q2-1）下部为角闪斜长片麻岩，上部为角闪斜长片岩、透辉石岩，地层出露厚度26m。与下伏的一岩组呈整合接触。二岩性段（ar2q2-2）下部为透辉石岩夹磁铁矿；上部为透辉石岩夹透辉石大理岩、石英片岩。在含磁铁透辉石岩中赋存fe4、fe5矿体，为矿区的主要含矿层位。地层出露厚度23m。三岩组（ar2q3）据岩性不同分为三个岩性段。一岩性段（ar2q3-1）下部为含云母石英片岩夹透辉石岩、大理岩、石英片岩，地层产状：倾向46-60，倾角65-70，地层出露厚度约为43m。与下伏的二岩组为整合接触。二岩性段（ar2q3-2）含石墨云母石英片岩，主要矿物由石英组成，次为云母、石墨。石墨局部含量可达8%左右，并含有少量透辉石。地层产状：走向51，倾向56，地层出露厚度约为71m。与下伏的ar2q3-1呈整合接触。三岩性段（ar2q3-3）斜长片岩夹薄层状大理岩，在大理岩中含有条带状、团块状石英。地层出露厚度12m，与下伏的ar2q3-2呈整合接触。地层产状：倾向31，倾角58，地层出露厚度18.0m。三岩组在一采区内出露。矿区内新生界地层仅出露全新统冲洪积物（qhpl-ai）、残坡积物（qhel-dl）和风成沙（qheol）。冲洪积物（qhpl-ai）主要为巨砾、砂砾石及砂质粘土等。其厚度2-3m。残坡积物（qhel-dl）主要为砂土、碎石、黄土等，其厚度2-5m。风成沙（qheol）主要为细沙。其厚度1-2m。2、构造矿区位于千里山桌子山复背斜西翼，察干郭勒背斜和四泉山背斜中间，千里山岩群在矿区内呈带状紧密向斜构造（阿拉坦图向斜），构造线nw-se向，两端呈开阔状展布，略有向南东向倾没之势。向斜核部岩层为千里山岩群第三岩组，其两翼为千里山群二岩组、一岩组。向斜南西翼地层产状陡，大部分地段地层产状：倾向40-50，倾角：80-90，局部地段地层产状有倒转现象。北东翼地层产状较缓，倾向240-280，倾角55-60。一采区位于向斜的南西翼，二采区位于向斜的北东翼。矿区内断裂构造较发育。在二采区内断裂不明显，而在一采区内见断层8条，按其断层走向矿区内断层可分为二组，一组为平行构造线之高角度断层，其特点延伸长，规模较大，如f1断层走向为130-160，倾向北东或南西，倾角68-80，断层性质多为正断层。另一组为垂直构造线之高角度平推断层，断层走向为北东南西向，一般为40-70，倾向南东，倾角67-80。断层性质多为平推断层或正断层。其特点是数量多，对含矿层起到了一定的破坏作用，含矿层被该组断层错断成若干段，使矿体的连续性遭到了破坏。3.1.2矿床地质特征1、矿体地质特征本次详查共圈出一采区有2个磁铁矿体，编号为fe4、fe5。区内矿体位于阿拉坦图矿区西南部，阿拉坦图向斜的南西翼，赋存于上太古界中下部（ar2q2-2）透辉石岩中，成因类型均为沉积变质型铁矿，为一小型层控贫磁铁矿。矿体产状与围岩一致。矿体沿走向、倾向延伸稳定。fe5矿体为矿区内主要矿体，其形态、特征如下：fe5分布于矿区南西部，位于一采区范围内。矿体出露长度为1640m，矿体走向与地层一致，其产状为倾向45-60，倾角70-80，在矿体两端倾角变陡可达80-90，局部甚至倒转。地表由p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6、p7、p8、p9、p10、p11勘查线剖面和p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6采样剖面控制，深部采用钻孔（zk0、zk1、zk2、zk3、zk4、zk5、zk7、zk8）、平硐（pd1）和穿脉（cd1、cd2、cd3）进行了控制，控制斜深100-155m。在地表矿层中有一透辉石岩夹层，其厚为1-3m。但在深部，该透辉石岩夹层都呈透镜状尖灭或变薄（其厚度1m）。经地表和深部工程控制，矿体厚度沿走向变化一般为3-10m，沿倾向变化一般为6.4-8.0m，矿体沿倾向有变厚的趋势。矿石品位tfe 25.64-32.44%，平均为tfe28.48%，mfe 21.48-27.64%，平均mfe 23.43%，矿石品位沿走向倾向比较稳定，品位变化系数为4.69%，属稳定类型，赋矿标高1414-1210m。矿体顶底板围岩均为透辉岩。fe4分布于矿区南西部一采区范围内，在fe5矿体东北侧，两矿体相距约20m。矿体长度为282m，矿体走向与地层一致，其产状为倾向45，倾角80-90。地表由探槽tc1、tc2 、tc3控制，深部采用竖井sj5进行了控制，控制垂深86m。经地表和深部工程控制，矿体厚度一般为1.29-2.8m，平均2.09m，厚度变化系数12.5%。矿石品位tfe一般为26.44-33.59%，平均为32.14%，mfe一般为20.88-33.59%，平均为26.22%，品位变化系数为15.73%，赋矿标高1394-1272m。矿区矿体特征一览表 采区编号矿体编号产状规模(m)厚度变化系数（%）品位（%）品位变化系数（%）控制工程控制垂直深度（m）赋矿标高(m)倾向（）倾角（）长厚度区间平均tfemfe含量区间平均含量区间平均一采区fe44580-902821.29-2.82.0912.526.44-39.46平均32.1420.88-33.59平均26.2215.73探槽3条竖井1条861394-1272fe545-6070-8016403.00-10.05.0025.64-32.44平均28.4821.48-27.64平均23.434.697条勘探线钻孔9个平硐1层穿脉3条1541414-12102、矿石质量特征（1）矿石矿物成份矿石矿物主要由磁铁矿组成，次为褐铁矿、以及微量黄铁矿、黄铜矿；脉石矿物主要为石英、斜长石、透辉石、绢云母、角闪石等。磁铁矿占矿物总量的20-50%，一般为他形半自形，偶见自形晶。细中粗粒状结构，晶粒直径0.011毫m，呈集合体或分散状分布在脉石矿物中。部分磁铁矿边部被褐铁矿化成环边。褐铁矿含量不足1%，假象粒状，均质，粒度0.2-0.02毫m，局部零星分布。金属硫化物主要为黄铁矿、黄铜矿，含量很少，地表已氧化成褐铁矿，呈星散浸染状，不规则他形粒状浸染分布。（2）矿石的化学成份矿石中主要有用元素为tfe和mfe，矿石中tfe 25.64-32.44%，平均tfe28.68%，mfe 20.34-25.37% ，平均mfe 23.59%，变化系数为tfe7.21%，mfe为4.33%，属稳定类型。矿石中有害元素s含量为0.032%，p含量0.10%。组合分析结果见表。组合样分析结果表 矿体编号样号化学分析结果表%备注tfemfesio2spfe5ch130.2922.7230.950.0320.010（3）矿石的结构、构造矿区内磁铁矿石常见的结构有它形半自形粒状结构。矿区内磁铁矿石常见构造有致密块状、不连续条带状、条带状、浸染状构造。（4）矿石类型矿石自然类型为石英-长石型磁铁矿石；工业类型属低硫、低磷、需选贫磁铁矿石。（5）矿体围岩和夹石矿体赋存于上太古界千里山岩群中， fe4、fe5赋存在二岩组二岩性段（ar2q2-2）中，其顶底板围岩均为透辉石岩，岩石呈中细粒变晶结构。围岩中tfe含量一般为2.414.41%，个别可达7.95%。矿体与围岩界限清楚，肉眼易于识别。fe5矿体中地表自矿区南端至北端有一层透辉石岩夹石层，厚度1-3m，沿倾向深部该夹石层逐渐变薄，厚度多小于1m，矿体与围岩产状基本一致，界线清晰。3.2 矿区水文地质3.2.1矿区水文地质特征矿区位于千里山北端，属千里山脉。地形总体南东高、北西低。矿区最高海拔为1452m，最低标高为1380m，相对高差为72m，属中低山区。矿体赋存标高为1210-1415m，开采最低标高要比当地侵蚀基准面1380m低出170m。矿区一采区内主要分布有第四系松散岩类、孔隙潜水和基岩裂隙水。含水层主要分布于矿区较大的沟谷之内，由于冲积物砂砾石较薄，厚度1-2m，大都透水不含水，矿区内没有揭露的民井。矿区基岩裂隙较为发育，从探矿竖井看，sj4井深41.95m，标高为1398.58m，没见地下水，sj1井深40m，sj1标高（1296m）比sj4标高(1398.5m)低(102.5m），未见水，由此可见sj1井深相当sj4井深102.5m，亦未见水。深部构造裂隙水由于岩性、厚度、裂隙发育程度尚不清楚，采区地下水情况有待下一步对深部含水情况了解。矿床主要充水含水层以裂隙含水层为主，富水性较弱，地下水补给条件差，第四系覆盖薄，因此按照矿区水文地质勘探规范（gb12719-91）将本矿区水文地质类型划分为第二类第型，即裂隙含水充水矿床，水文地质条件属简单类型。3.2.2 坑内涌水量预测矿床主要充水含水层以裂隙含水层为主，富水性较弱，地下水补给条件差，第四系覆盖薄，大都透水不含水。从施工的探矿竖井看亦未见水。水文地质条件属简单类型。充水方式以沿裂隙渗流为主，而在局部构造发育及交汇处表现为沿构造裂隙或破碎带渗流或集中涌流方式。但因补给量有限，含水层富水性弱，对矿床开采无较大的影响。根据报告水文资料，估算日常涌水量为120m3/d，最大涌水量300m3/d。3.2.3 矿区水文地质条件对矿床开采安全的影响及防治水措施矿区水文地质条件简单，地下涌水量较小，基本上不受地表水和地下水威胁。但由于受局部断层的影响，在开采过程中可能存在导水的可能性，因此为确保安全生产，本次设计明确矿山应采取如下防治水措施：1、设计一采区在1210m中段副井井底车场附近，设中央水仓和泵房，地下涌水直接由水泵排至地表。设计水仓容量为168m3，水仓断面8.4m2。2、泵房内配备相同型号的3台水泵，要求工作水泵能在20h内排出一昼夜的正常涌水量；工作泵和备用泵同时工作，能在20h内排出一昼夜的最大涌水量。3、在中央水泵房及变电所出口与井底车场联接处各安装一个fsz2.5型防水门。防止井下发生水灾危害，淹没竖井和泵房，影响正常生产。4、竖井井口平台比当地最高洪水位高1m以上，以确保地表水不进入井下。5、当矿山开始生产后，在地表岩石移动区设置截洪排水沟，以避免地面雨水涌入井下。6、为防突然涌水对顶底板有充水危险的岩层或接触带、岩溶和空洞在矿床开采过程应先打超前探水钻孔，使其涌水减压后再行施工。7、今后生产中应加强水文地质工作，准确预测矿坑涌水量，实际生产中，如涌水量大于设计涌水量，应及时增设调整水仓、水泵等排水设施。8、平硐内设水沟，水沟断面0.3m0.3m，水流坡度3，水自流出平硐外。3.3 矿区工程地质3.3.1矿区工程地质特征本矿区主要出露的地层为第四系冲洪积的中粗沙，沙砾石，残坡积的碎石及其下覆的透辉石岩、角闪磁铁斜长岩等。稳定性能极差的第四系松散层分布于矿区冲沟内，主要岩性为冲洪积的中粗沙及砂砾石，还有基岩上覆的残坡积的中粗砂及碎石，其结构松散，工程地质性能极差。稳定性能较差的软弱岩层指位于风化带以内的透辉石岩、角闪磁铁斜长岩，根据浅井及钻孔的编录，大致可确定其风化带为3-5m，其rdq值不到10%，为劣等。稳定性能较好的透辉石岩、角闪磁铁斜长岩，其抗压强度56.56-144.00mpa，抗拉强度1.59-4.33mpa，粘聚力为31.44-54.11mpa，据8个钻孔编录rqd值大于70%，属于较坚硬岩石。矿区内主要有级结构面：节理、片麻理、延展有限，主要破坏岩体完整，影响岩石的力学性质及局部稳定性。矿区地层岩性简单，地质构造亦简单，矿体及围岩均由较坚硬块状岩层组成，构造破碎带不发育，岩石强度高，稳定性较好，所以矿区工程地质类型属二类型，即以块状岩层为主的工程地质条件简单的矿区。3.3.2矿区工程地质条件对矿床开采安全的影响及井巷支护措施矿区地层岩性简单，地质构造亦简单，矿体及围岩均由较坚硬块状岩层组成，构造破碎带不发育，岩石强度高，稳定性较好，矿山开采安全性好。但不排除部分断层、破碎带附近因构造影响，降低了岩石整体力学强度，在地下开采时，要防止顶板的塌落及井壁的垮帮现象，必要时加强支护，以避免坍塌事故的发生。因此为确保安全生产，本次设计明确矿山应采取如下井巷工程支护措施：1、对井下地质破碎带和岩石风化的地段，及时加强巷道支护，支护采用防火阻燃型材料。2、遇到断层或破碎带时，必须进行超前支护，并采用锚网喷或混凝土砼的方式快速通过。重要硐室采用混凝土支护，厚度不小于300mm，强度不低于c30。3、锚网喷支护参数：锚杆18mm螺纹钢，钢筋6.5mm圆钢，锚杆间距900900mm，网间距300300mm。喷混凝土要求厚度不小于100mm，混凝土强度不小于c20。4、遇到导水断层或破碎带涌水量大于20m3h，宜采用预注浆堵水。巷道穿越强含水层或高压含水断裂破碎带之前，宜先进行工作面预注浆，进行堵水与加固后再掘进。3.4 矿区地质灾害3.4.1矿区环境地质条件矿区自然情况下地质环境质量中等，采矿可能产生局部变形，但对地质环境破坏较小，区内无重大污染源，地表水与地下水水质较好。矿石和废石化学成分基本稳定，无其他地质隐患。该区环境地质类型为第二类，矿区地质环境质量为中等。根据中国地震动参数区划图（gb183062001），本区动峰加速度为0.20 g，对照烈度8度。属地震微弱区，区域地壳相对稳定。矿区内及其周围没有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降及地裂缝地质灾害现象。3.4.2矿山开采对矿区地质环境的影响矿山为地下采为主，由于矿区工程地质条件较好，不易产生大面积地面塌陷，可能在局部产生地面塌陷和地面沉降，采矿巷道可能发生冒顶、片帮等现象。采矿过程中将对地下水进行排放，由于地下涌水量较小，可能对矿区地下水水位有一定影响，但对区域地下水资源影响较小，不会引起土地沙化、地面沉降、地裂缝等。矿山生产以矿石开采为主，矿石、废石不易分解出有害物质，也无放射性。地下开采远离村庄，生产噪声也不会对当地居民造成侵害。因此，矿山生产对周边环境造成的污染不会太大。矿体附近有较完整的废渣堆放场地，只要严格按照设计科学堆放，洪涝灾害不易引起泥石流地质灾害。该区历史上无大的地震记录，矿体附近未见明显的山体开裂现象，所以地震活动对矿床开采无大的影响，矿床开采也不会诱发地震。总之，将来矿山建设及生产过程中对环境的不良影响，主要表现为废石堆放、粉尘及噪声污染，局部产生地面塌陷或地面沉降，局部植被受破坏和自然景观的改变。因此矿山开采时，对各种不良的地质、生态环境影响需采取应对措施。3.4.3地质灾害防治措施1、严格按照设计预留保安矿柱，节理裂隙发育处及断裂带必须进行工程加固，以避免出现大的塌陷事故。2、发现地表塌陷坑应及时回填，以防积水对井下开采活动造成灾害。3、增设围栏、警示标识等保护设施，严禁人员进入地表崩落区。4、必要时，建立地表变形及矿体顶板岩石变形位移的监测系统，随时观测，及时采取相应措施。5、井下废石按规划位置进行合理堆放，并做好排土场防洪设施。有条件时采用废石充填采空区，以减少废石场占地。3.5 特殊灾害对开采安全的影响 3.5.1地震根据中国地震动峰值加速度区划图，矿区地震动峰值加速度 （g）为 0.20，对照地震烈度为8.0度。矿山建筑物均按8.0度设防，主要建筑物选择建在岩体稳定性好的地段。3.5.2雷电矿区内高于15m的建、构筑物均按照国家有关规定设置防直击雷保护装置，并采取防止高压电位从各种管线传入的措施。3.5.3暴雨暴雨对井下作业影响较大，因此雨季生产注意做好防洪、排水工作。3.5.4冻害埋设地下管道要考虑最大冻土深度，防止冻管。井口设采暖炉，加热空气以防止井筒结冰。地表高位水池采用泡沫混凝土等保温材料，以防止冻裂。保温材料厚度不小于50mm，水池的混凝土墙外采用黄土进行覆盖，覆盖层厚度不小于500mm。4 矿床开采安全可靠性分析4.1 开拓系统4.1.1开拓方案简述1、现有工程一采区内现有探矿平硐pd1（盲斜井）一条、探矿竖井sj1、 sj2、 sj3、 sj4四条。现有平硐pd1位于矿区东南部，平硐（盲斜井）断面3.0m3.0m，盲斜井井筒倾角5，斜长80m。目前巷道完好，可以利用。现有探矿竖井sj1位于p6线附近，井筒净直径2.5m，井深50m。目前井筒完好，可以利用。sj2、 sj3、 sj4探矿竖井位于矿体上盘，且在岩石移动范围之内，存在安全隐患，本次设计废弃不用，要求废弃的探矿竖井井口采用混凝土墙永久封闭。2、设计开拓方案据矿体赋存特征、矿床开采技术条件及现有主要井巷工程，经方案论证比较，确定一采区采用平硐（盲斜井）竖井开拓方式，fe4、fe5号矿体联合布置开拓工程如下：设计主平硐开采fe4号矿体1350m中段，硐口中心坐标：x=4418031，y=36408349， z=1356m；平硐净断面3.0m3.0m，为主运输通道和行人安全出口。设计主井布置在p4-p5线之间，井口中心坐标：x=4418321，y36407973，z1356m。井底标高1210m，井筒净直径4.0m，装备1.6m3双箕斗，作为主提升井，担负提升矿石、废石的任务。利用现有探矿竖井sj1作为副井，井筒净直径扩大至4.0m，主要服务于1350m及以下中段。井口中心坐标：x=4418495，y=36407809，z1328m。井筒净直径4.0m，井底标高1210m。装备2#单层罐笼，作为辅助提升井，担负运送人员、材料、设备的任务。井筒安装梯子间作为安全出口，梯子间与提升间用金属防护网完全隔开。设计北回风井布置在p8线附近，井口中心坐标：x=4418709，y36407606，z1325m。井底标高1310m，井筒净直径2.5m，井筒安装梯子间，兼作行人安全出口。利用现有平硐pd1作为南部回风平硐，硐口中心坐标：x=4418198，y=36408223， z=1350m；平硐净断面3.0m3.0m，盲斜井井筒倾角5，斜长80m，井底标高1350m。设计1350m、1310m、1270m、1230m四个采矿中段，中段高度40m。各中段利用边界行人通风井相互贯通，并通达地表安全出口，形成完整的开拓、通风系统。4.1.2开拓系统安全可靠性分析主井筒位于岩石移动范围20m之外，施工地段工程地质条件良好，没有断层破碎带不良地质构造。由于现有副井位于矿体上盘且在岩石移动范围之内，为保护井筒安全，设计井筒周围留20m矿柱不采，倾向方向按上下盘围岩岩石移动角进行圈定。在fe5号矿体上部沿矿体走向自西北向东南依次形成5个采坑，各采坑大小分别约为4418m、7426m、77030m、11020m、18020m，深度10-15m。为防止地表水进入井下和1350m首采中段安全开采，设计预留不小于20m安全顶柱。设计副井、北风井、主平硐和回风平硐为一采区通向地表的四个安全出口，竖井和北风井均设梯子间，平硐内设行人通道。主井、北风井和平硐之间的安全出口距离均均大于30m，符合安全规程规定。整个井下各中段都设计有两个以上安全出口，满足安全要求。所选用的采矿方法每个矿块均设计有两个行人天井通达采场，同样满足出口要求。设计中段高度30-40m。各中段利用边界行人通风井相互贯通，并通达地表安全出口，形成完整的开拓、通风系统。综上所述，设计的开拓系统是安全可靠的4.2 采矿方法4.2.1采矿方法概述矿床总体开采顺序：先上盘矿体后下盘矿体，自上而下顺序开采，从矿体边界向中央后退式开采。首采fe5号矿体的1350m中段。矿区的磁铁矿体形态简单，呈层状、似层状或透镜体，属急倾斜薄矿体。矿区水文地质条件和工程地质条件简单。因此根据矿体赋存特征、矿床开采技术条件，参照国内类似冶金矿山的生产情况，确定采用浅孔留矿法作为主要开采方法。以下主要论述浅孔留矿法采矿工艺。设计采场结构参数如下：矿块走向长度：50m 矿块垂高：30-40m间柱宽度：6-8m 顶柱：3-5m底柱：5m 漏斗间距：5-7m 天井联络巷间距：4m 4.2.2采场稳定性分析根据岩体力学理论，浅孔留矿法主要依赖采场顶板自撑能力和矿柱支撑维持采场空间的稳定。因此采场暴露面积的大小及矿柱尺寸的选取成为影响采场稳定性的关键因素。本次设计根据矿山实际生产情况和矿岩物理力学条件，设计矿块间柱宽度6-8m，顶柱高3-5m，底柱高5m，均能有效的支撑顶底板围岩，保证回采期间采场的稳定性。在构造破碎带地段则应采用锚喷等临时支护措施，确保采场作业的安全。但需注意，采场暴露面时间不能过长，建议加大开采强度，快采快退。4.2.3 采空区处理该区地表允许陷落，采用深孔或药室大爆破强制崩落顶板围岩充填采空区，采场在大量放矿前施工上盘绕道和上盘预留炮孔，大量放矿结束后即开始采空区处理。首先在采空区处理时形成20m(或不得小于空场总体积的30%)厚的废石垫层，并使采空区与大气贯通，以避免采空区围岩大量冒落时空气冲击波对井下人员、构筑物及设备等造成损伤或破坏。然后实施爆破强制崩落顶板围岩充填采空区。空区管理应采取如下防范措施：1、采场结束后，封闭通往空区的中段进路并砌筑300-500mm厚度的混凝土隔墙。2、矿房矿柱回收完毕后，封闭采空区。顶板围岩逐渐离层自然冒落充填采空区，对顶板坚硬的空场，可采取强制崩落的方法充填采空区。3、矿山必须加强地压管理，配备专职人员及相应设备，仪器进行监测。4、必须严格按设计进行回采，不准损坏矿柱和护顶矿柱，发现矿柱损坏，必须及时支护和加固。5、每次爆破后，必须详细检查和处理顶板和两帮，采场顶板应保持平整。6、采场回采必须实行强化开采，大量放矿时，严禁人员进入采场，采矿结束后，严密封闭全部通路。7、尽可能利用通往地面的天井放出气流，以减缓围岩冒落对生产区产生的冲击力。8、地压活动异常的采场和主要巷道，必须及时采取防护措施。凡危及人员安全的废旧通道、井巷、采空区、塌陷区等，均要设置警示标志，禁止人员进入。4.3 提升系统4.3.1提升系统主要设备及参数 1、副井提升副井最大提升高度：120m，副井采用单绳2号单层罐笼带平衡锤提升方式，罐道为180180mm的组合型钢。每次载0.7m3矿车1辆，一次乘9人。罐笼底板尺寸：1800mm1080mm。罐笼自重：1.39t，矿车容积: 0.7m3，矿车自重: 0.71t，矿车载岩: 1.14t。 副井提升设备选型计算表项目计算内容单位计算结果提升任务人员、材料、设备最大提升高度hm98钢绳悬长h0m110提升方式2号单层罐笼带平衡锤提升容器罐笼：底板尺寸mm18001080自重kg1390（含悬挂装置）最大载重kg1844一次载人数人9矿车型号yfc0.7-6矿车有效载重1134一次提矿车数辆1平衡锤重量kg2300提升钢绳型号6v34+fc（镀锌）直径mm20每米质量kg/m1.62抗拉强度mpa1670钢丝破断拉力总和kn282.48安全系数 8.077.5（提岩）129(提人)计算最大静张力kn34.98计算最大静张力差kn12.23提升机型号2jtp-1.61.0卷筒直径mm1600卷筒宽度mm1000最大静张力kn45最大静张力差kn30速比i=20提升速度vm/s3.06电动机型号yr280m-6电动机功率nkw75电动机转速nrpm972电压v380提升系统图和提升机等机电操作规程应悬挂于提升绞车房内。另外，每班上下井时间表、信号标志、每层罐笼允许乘罐人数和其它有关升降人员的注意事项应悬挂在提升人员井