采矿工程本科毕业设计（论文）-武钢金山店铁矿张福山采区年产180万吨地下开采设计.doc

本科毕业设计 题题目目 武钢金山店铁矿张福山采区年产180 万吨 地下开采设计 学学 院院 资源与环境工程学院 专专 业业 采矿工程 学学 号号 学生姓名学生姓名 指导教师指导教师 日日 期期 2009 年 6 月 5 日 武汉科技大学本科毕业设计 II 摘要 此次毕业设计是以金山店现有地质勘探资料为依据 根据毕业设计说明书的要求 完成金山店铁矿张福山采区年产 180 万吨地下开采设计 主要设计内容有金山店采矿 方法的选择 开拓系统的确定 采矿设备的选型 主要工程断面的设计 通风排水系 统 矿山辅助工艺 总图运输 矿山安全卫生与土建设计 根据设计说明书要求的年 产量 确定矿石的提升量和采运设备的运输量 然后选用合适的提升设备和转运设备 在设计中 采用双箕斗井提升 通过铲运机转运矿石至溜井 然后在各运输阶段 由 电机车牵引矿车将矿石运到卸矿仓 放矿到主溜井至破碎硐室破碎 由主井提升至地 面 设计中的主要运输巷道断面根据运输设备的外形尺寸确定 包括双轨运输断面和 单轨运输断面 斜坡道断面等 在采矿方法的选择和开拓方案的确定中 通过技术经 济比较 最后选用无底柱分段崩落法和不留矿柱的中央集中式开拓方案 通风系统采 用中央对角式 然后根据风量和风压选取风机 根据正常涌水量和设计扬程选取水泵 和排水方式 矿山的辅助工艺主要设计了矿山的鼓风系统和供电系统 矿山安全主要 是防水 防火 降尘和安全用电等 矿山的土建主要设计了井塔和地表矿石与废石的 运输 关键词 金山店铁矿 地下开采 设计 武汉科技大学本科毕业设计 III 目 录 1 总论 1 1 1 设计任务 依据及原则 1 1 2 矿区概况 1 1 2 1 矿区交通位置 1 1 2 2 矿区建设条件 1 1 3 设计矿山可行性分析 2 1 4 主要设计方案简介 2 1 4 1 工作制度和矿山生产能力简介 2 1 4 2 设计方案概述 2 2 技术经济 4 2 1 概述 4 2 2 劳动组织及定员 6 2 3 总成本费用 9 2 3 1 成本计算说明 9 2 3 2 总成本费用 9 3 矿床地质特征 11 3 1 矿区地质概况 11 3 1 1 矿区底层系统及地质构造 11 3 1 2 矿床成因类型 矿床工业类型 顶底板围岩与矿体的接触关系 12 3 1 3 矿床地质 13 3 1 4 矿石特征 15 3 2 矿床开采技术条件 16 3 2 1 矿体及顶底板围岩的稳固性 16 3 2 2 矿 岩物理力学性质 16 3 3 矿区水文地质条件及防水措施 16 3 3 1 矿区水文地质条件 16 3 3 2 500m 设计涌水量 18 武汉科技大学本科毕业设计 IV 3 3 3 防水措施 19 3 4 矿床勘探和储量计算 19 3 4 1 矿床勘探 19 3 4 2 基础储量 20 3 4 3 矿体折算厚度的计算 20 4 采矿 22 4 1 开采范围及矿床开采技术条件 22 4 1 1 开采范围 22 4 1 2 矿床开采技术条件 22 4 2 矿床开拓 23 4 2 1 井田划分及地表移动范围的圈定 23 4 2 2 开拓方案的选择 24 4 2 3 开拓方法初选及其分析比较 24 4 3 采矿方法 25 4 3 1 采矿方法的初选 25 4 3 2 自然崩落采矿法 25 4 3 3 无底柱分段崩落法 29 4 3 4 采矿方法的技术经济比较 32 4 3 5 矿山工作制度与生产规模 33 4 3 6 矿块采切进度计划表 34 4 3 7 矿山生产进度计划 34 4 4 矿井通风 34 4 4 1 通风系统选择 34 4 4 2 风量计算 34 4 4 3 风机布置和通风设备选型 35 4 4 4 局部通风 36 4 5 井下排水系统 37 4 5 1 矿山涌水量 37 4 5 2 排水方案的确定 37 武汉科技大学本科毕业设计 V 4 5 3 水泵房设计 37 4 5 4 水仓设计 39 4 6 地下破碎系统 40 4 7 坑内运输系统 40 4 7 1 运输系统概况 40 4 7 2 井下矿车和电机车 40 5 矿建 43 5 1 井巷工程设计 43 5 1 1 主井井筒设计 43 5 1 2 副井井筒设计 45 5 1 3 风井井筒设计 46 5 1 4 巷道设计 47 5 1 5 斜坡道 51 5 1 6 溜井 52 5 1 7 井底车场 52 5 2 硐室工程 52 5 2 1 机修硐室设计 52 5 2 2 变电硐室设计 52 5 2 3 井下调度中心 53 5 3 基建工程 53 5 3 1 基建工程量的确定 53 5 3 2 基建进度计划 53 6 矿山机械 53 7 总图运输 55 7 1 工业场地布置 55 7 2 工业场地运输 55 7 3 外部运输 55 8 辅助设施 56 8 1 矿山排水系统 56 武汉科技大学本科毕业设计 VI 8 1 1 排水方案的确定 56 8 1 2 设备的选择与计算 56 8 1 3 水泵房的布置 57 8 1 4 水仓的布置 57 8 2 矿山供电系统 58 8 2 1 供 配电电压 58 8 2 2 提升系统供电 58 8 2 3 采区供电 58 8 2 4 通风系统供电 58 9 环境保护 59 9 1 废气 59 9 2 废水 59 9 3 固体废物 59 9 4 噪声 59 10 安全与工业卫生 60 10 1 安全措施 60 10 1 1 崩落区安全技术措施 60 10 1 2 坑内防尘措施 60 10 1 3 坑内防火措施 60 10 1 4 坑内爆破安全措施 60 10 1 5 巷道掘进安全技术措施 60 10 1 6 用电安全措施 60 10 2 工业卫生 61 10 2 1 防尘 61 10 2 2 防噪 61 10 2 3 公共福利及卫生设施 61 11 土建工程 62 11 1 主井井塔 62 11 2 地表矿石转运皮带廊 62 武汉科技大学本科毕业设计 VII 11 3 地表废石转运公路 62 11 4 主要建筑材料用量 62 结束语 63 参考文献 64 致 谢 65 附图 JSD XC1 武钢金山店铁矿张福山采区 300M 中段工程布置图 附图 JSD XC2 武钢金山店铁矿张福山采区 350M 中段工程布置图 附图 JSD XC3 武钢金山店铁矿张福山采区无底柱分段崩落采矿方法 附图 JSD XC4 武钢金山店铁矿张福山采区自然崩落矿方法 附图 JSD XC5 武钢金山店铁矿张福山采区总平面布置图 附图 JSD XC6 武钢金山店铁矿张福山采区井筒断面图 附图 JSD XC7 武钢金山店铁矿张福山采区巷道断面图 附图 JSD XC8 武钢金山店铁矿 19 号勘探线开拓系统横剖面图 附图 JSD XC9 武钢金山店铁矿开拓系统纵投影图 附图 JSD XC10 湖北省大冶县武钢金山店矿田地形地质图 附图 JSD XC11 武钢金山店铁矿张福山采区采矿方法对比图 武汉科技大学本科毕业设计 1 1 1 总论总论 1 1 设计任务 依据及原则 本设计是以金山店现有地质勘探资料为依据 以导师下达的毕业设计任务书为指 导 设计年产量 矿石或金属量 180 万吨的铁矿矿山 所设计矿山为新建工程 此次毕业设计的设计依据为 1 1969 年 12 月 由冶金部中南地质勘查局 609 大队提交的 湖北大冶金山店矿 区张福山矿床地质勘探报告 2 1986 年 9 月 由中南地质勘查局 606 大队提交的 湖北省大冶县张福山矿床 东部详细勘探地质报告 3 1967 年 10 月 中南冶金地质勘探公司 609 队提交的 湖北大冶余华寺矿区地 质勘探报告 4 1974 年 7 月提交 中南冶金地质勘探公司 609 队的 湖北大冶余华寺矿床补 充地质勘探报告 金山店铁矿的设计可以根据以上地质勘查报告做初步设计 但是这两份报告距现 在时间比较长 所以在基建过程中还要进一步补充勘查 此次毕业设计的设计原则为 1 金山店铁矿原矿品位低 应采用高效率 低成本的采矿工艺 降低损失 贫化 指标 2 结合该矿储量大的特点 适度加大规模 体现规模效益 3 采用新技术和新设备 以提高劳动生产率 采用液压凿岩台车凿岩 电动铲运 机出出矿 1 2 矿区概况 1 2 1 矿区交通位置 金山店铁矿矿区隶属于湖北省大冶市金山店镇 东经 114 31 115 20 北纬 29 矿区的交通运输比较便利 临近黄石市 黄冈市 和武汉市等几大城市 矿内铁 路与外运专线铁路相连 精矿可通过铁路运往武钢的大型冶炼厂 也可以通过陆路运 往临近县市的冶炼厂 1 2 2 矿区建设条件 1 2 2 1 矿区气候条件介绍 矿区位于低山丘陵区 地表为走向北西西的山间洼地 地面标高最高为 245 6m 山间洼地标高一般 20 50m 零星分布有大小水塘 矿区东部才成溪经关山向南汇入大 武汉科技大学本科毕业设计 2 冶湖 流量 0 3m3 s 矿区年平均气温 17 最高 40 1 最低 10 年降水量 974 1889 3mm 平 均 1444 5mm 每年 4 7 月为雨季 最大日降水 251 5mm 最大小时降雨 90 7mm 最长 连续降雨 16 日 降雨量 240 3mm 年均蒸发量 1528 6mm 1 2 2 2 矿区生产辅助设施 金山店铁矿建有完整的辅助生产设施 公用设施和生活福利设施 具有机 电 汽修能力 外部运输建有外运专线与金山店车站接轨 公路运输也极其方便 当地矿 业发达 具备良好的外部协作条件 1 2 2 3 矿区供水与供电 矿区周边建有保安湖泵站和余华寺加压泵站 供水能力为 1760m3 h 矿山有双回路供电 电源分别引自下金线 铁金线 双电源互为备用 引用金山 店现有供电设备 矿山采用 2 台主变压器 2 号变压器为主要供电变压器 20000KVA 容量比为 20000 13400 20000 1 号变压器备用 25000KVA 容量比为 25000 16750 25000 1 3 设计矿山可行性分析 根据设计要求 本次设计为年产 180 万吨铁矿的金山店铁矿地下开采工程 不含 选矿部分 本次设计开采对象为张福山矿区 0m 到 500m 的所有已探明的可采界限内矿 体 设计通过分析矿山的地质构造条件 矿石的种类 矿石的价值以及现有矿山开采 技术 可以得出此矿山在开采条件上是技术上可行的 然后再根据矿山的基建 设备 的选型 人员的配备以及资金的来源进行经济上的分析比较 可以得出此矿山的运营 在经济上是合理的 1 4 主要设计方案简介 1 4 1 工作制度和矿山生产能力简介 本次设计维持矿山目前采用的工作制度 即间断工作制 年工作 330d 每天 3 班 每班 8h 根据设计任务书的要求 矿山生产能力为 180 万 t a 1 4 2 设计方案概述 1 4 2 1 开拓系统 本设计采用下盘中央开拓方式 主井担负全部矿石和废石提升任务 矿石和废石 混合提升 井筒中心坐标 x 35419 95 y 78170 86 井口标高 107 00m 井筒净直 径 5 0m 井底标高为 550m 井筒深 657m 107 0m 550m 钢丝绳罐道 内配 6m3底卸式双箕斗 JKM 4 6 多绳塔式提升机 4200kw 交流电动机 一般在阶段的最 低点进行回收矿石 粉矿回收设在 550m 矿石经现有溜破系统破碎后 下放到 550m 装矿水平 经主井提升到地表矿仓 废石从各中段车场经废石溜井直接下放到 550m 装 武汉科技大学本科毕业设计 3 矿水平 经主井提到地表 中央副井服务到 500 标高 人员 材料 设备的提升由中央副井承担 并兼作进 风井 管缆也布置在该井中 井筒直径为 6 0m 井口标高 107m 井底标高为 500m 井深 607m 副井采用多绳罐笼提升 各阶段标高为 50m 0m 50m 100m 150m 200m 250m 300m 350m 400m 450m 500m 阶段运输巷道采用环形布置形式 开拓系统图祥见附 图 JSD XC1 JSD XC2 1 4 2 2 采矿方法 根据金山店铁矿矿床开采技术条件 结合该矿已经取得的科研成果 借鉴国内外 类似条件下的采矿工艺 综合考虑目前采矿方法的优缺点 本次设计预设采用无底柱 分段崩落法 阶段高度为 50m 分段高度为 12 5m 进路间距为 16m 采用低贫损放矿 不用截止品味法放矿 回采工艺中凿岩采用 Simba H252 凿岩台车 凿岩效率 550kt 台 a 钻孔深度 33m 出矿采用 TORO400E 型 斗容为 3 8m3的电动铲运机 采矿方法图见 JSD XC3 和 JSD XC4 1 4 2 3 矿井通风 矿区采用中央对角式通风方式 采用进风井 中央副井进风 东 西风井出风的 两级压抽结合通风系统 矿区总需风量为 270m3 s 1 4 2 4 溜破系统 500m 以上生产时 矿石经过现有溜破系统破碎后 下放到 550m 装矿水平 经主 井提到地表矿仓 废石从各中段车场废石溜井直接下放到 550m 装矿水平 经主井提到 地表 1 4 2 5 坑内排水 矿山涌水量大 采用集中排水方式排水 在 500m 中段中央副井旁设计中央水泵房 及变电所排水 500 m 中段以上的涌水通过泄水井放到 500m 中段 用水泵经敷设在 中央副井中的排水管排至地表 1 4 2 6 设备选型 设备型号和数量根据年生产能力来选择 所选设备必须保证采矿工程的顺利进行 此次设计目的是设计一座现代化的大型铁矿山 设备选型在满足采场尺寸要求的前提 下 尽量选用高效率 先进的设备 1 4 2 7 矿山基建 矿山的基建主要包括 主井 副井 主井装矿系统 废石车场 矿废石卸载站 矿仓 运输大巷 斜坡道 硐室 采切等工程 开拓基建总工程量约为263647 3m3 采 切工程量约为26029 25m3 开拓基建工期为 38 个月 投产工期约为 48 个月 1 4 2 8 环保与安全卫生 本工程安全卫生设计按照国家有关规定进行 生产中应严格执行 金属非金属地下 武汉科技大学本科毕业设计 4 矿山安全规程 和 爆破安全规程 GB6722 2003 以及其他有关规程 规范和规定 2 2 技术经济技术经济 2 1 概述 金山店铁矿位于湖北省大冶市金山店镇 金山店铁矿设计规模为 180 万 t a 矿石 本次设计为年产 180 万吨铁矿的金山店铁矿地下开采工程 不含选矿部分 本次 设计开采对象为张福山矿区 0m 以下所有已探明的可采界限内矿体 金山店铁矿全矿主要技术经济指标见表 2 1 表 2 1 综合技术经济指标表 指标名称单位数量备注 1地质 1 1地质储量本次设计范围 1 1 1矿石量万 t12538 1 1 2平均品位 42 00 1 1 3金属量万 t4955 1 2矿体赋存条件 最大长度m3500 赋存标高m111 1000 倾角度50 85 平均厚度m34 2 1 3矿岩物理力学性质 矿石体重t m33 48 岩石体重t m32 7 矿石松散系数1 46 矿石抗压强度Mpa68 98 岩石抗压强度Mpa42 200 2采矿 武汉科技大学本科毕业设计 5 2 1矿山生产能力t a1800000 2 2基建开拓工程量m3264332 33 2 3矿山基建时间a2 17 2 4开拓方式下盘中央竖井 2 5采矿方法所占比重 2 6采矿贫化率 22 2 7采矿损失率 18 8 2 8生产掘采比m3 万 t454 9 2 9工作制度d a330 2 10出矿品位 Fe 35 28 3选矿达产年平均 3 1精矿品位 铁精矿含 Fe 70 硫精矿含 S 35 3 2选矿回收率 铁精矿含 Fe 81 0 硫精矿含 S 42 5 3 3精矿产量 铁精矿t a1220984 硫精矿t a100179 4供电采矿 4 1用电设备安装功率kw23130 4 2计算负荷kw10500 4 3年总用电量万 kwh a5875 5劳动 5 1采矿车间定员人918 5 2采矿车间劳动生产率t 人 a3268 6投资新增利用原有资产 武汉科技大学本科毕业设计 6 6 1总投资万元1498937781 其中 建设投资万元1498933443 流动资金万元4338 6 2资金来源 6 2 1自有资金万元1498937781 6 2 2流动资金借款万元 7成本费用达产年平均 7 1总成本费用万元 a27248 7 2经营成本万元 a23835 7 3单位矿石成本费用元 t90 83 其中 采矿成本元 t44 59 选矿成本元 t27 85 管理费用元 t12 69 销售费用元 t5 70 财务费用元 t 8销售收入 税金及利润达产年平均 8 2销售税金及附加万元 a1811 8 3利润总额万元 a3996 8 4所得税万元 a1303 8 5税后利润万元 a2693 9经济效益指标总量新增投资 9 1全投资内部收益率 6 2221 12 9 2投资回收期a12 716 72 9 3全投资净现值 i 6 万元2382 9 4投资利润率 7 57 9 5投资利税率 15 54 9 6自有资金净利润率 5 10 武汉科技大学本科毕业设计 7 2 2 劳动组织及定员 本次设计仅为地下开采工程 地表辅助设施和选矿等不在本次设计范围 因此只 对采矿车间劳动定员进行编制 本次设计采用的工作制度 主要生产工段实行间断工作制 年工作 330 天 每天 3 班 每班 8 小时 管理及部分辅助生产工段 年工作 251 天 每天 1 班 每班 8 小时 本次设计根据采矿生产工艺流程以及 劳动法 的相关规定 按照精干高效的原 则重新编制采矿车间劳动定员 各工种的在册人员系数选取如下 一般生产工人为 1 33 少数连续生产制生产工人为 1 51 非生产人员 管理及服务人员 为 1 经编 制 采矿车间定员为 660 人 见表 2 2 按照上述定员计算的采矿车间全员劳动生产率为 2727t 矿石 人 a 本次设计从 以下几个方面提高劳动生产率 1 选用高效采矿方法 2 改用铲运机出矿 提高出矿效率 3 按照精干高效原则 部分岗位实行并岗 为实现劳动生产率的提高 企业应 加强职工技术培训 使部分岗位职工能够掌握多个工种技能 人员只需在企业内部培训 使其技能得以提高满足生产需要而不需外委培训 只 有部分工程技术人员和生产工人需要到相关企业进行培训 以熟悉掌握铲运机出矿工 艺 表 2 2 劳动定员表 作业班次 序号工作单位及工种 123 合计 在册人员 系数 在册人员 数 1回采工段404040120159 1 1凿岩工252525751 33100 1 2装药爆破工666181 3324 1 3铲运机司机666181 3324 1 4辅助工464141 3319 1 5工段长11131 334 2掘进工段304530105139 2 1凿岩爆破工203020701 3394 2 2出渣工999271 3336 武汉科技大学本科毕业设计 8 2 3支护工888241 3332 2 4测量工888 2 5工段长11131 334 3提升运输工段2020206080 3 1坑内运输101010301 3340 3 2卷扬机司机22261 5110 3 3信号工777211 5132 3 4皮带工555151 5123 3 5中段电梯工444121 5118 3 6粉矿回收13151 337 3 7工段长11131 55 4辅助工段2030207070 4 1无轨设备维修888241 3332 4 2井下调度22261 519 4 3炸药库666181 3324 4 4材料运输及供应444121 3316 4 5电钳工33391 3312 4 6管道修理工33391 3312 4 7井下变电所22261 519 4 8井下破碎站22261 339 4 9通风防尘22261 519 4 10空压机站22261 519 4 11井底水泵22261 519 4 12安全检查22261 519 4 13机修444 4 14工段长11131 515 5车间管理人员1030105050 5 1主任555 武汉科技大学本科毕业设计 9 5 2工程技术及管理101010 5 3坑口福利11133 5 4服务人员61863050 采矿车间合计152235145532660 2 3 总成本费用 2 3 1 成本计算说明 生产成本及费用包括采矿制造成本 选矿制造成本 管理费用 财务费用和销售 费用 采矿制造成本根据设计采用的生产工艺流程 参照矿山的实际生产成本 并结合 当地的各种材料价格进行估算确定 选矿成本参照矿山目前成本水平并考虑生产规模扩大的规模效益按 27 85 元 t 矿 石计算 管理费用包括管理人员工资 修理费 折旧费 摊销费 资源补偿费 劳保费 工会及教育经费 办公费等 本次设计管理费用参照矿山目前水平固定费用保持不变 可变费用相应增加 年管理费用为 3796 万元 各种材料 燃料和电的价格为不含增值税价格 计算的成本为不含增值税成本 工人工资及福利费按企业目前总工资额计算 每年为 5951 万元 电价按 0 342 元 kWh 计 固定资产修理费按固定资产原值的 4 计 年修理费为 2576 万元 采矿车间的维简 费按 9 元 t 矿石计提 折旧费 除提取维简费的固定资产外 其余资产按建构物和设备分类提取折旧费 建构筑物的折旧年限按 20 年计 机器设备的折旧年限按 15 年计 固定资产残值率均 按 5 计 经计算项目的年均折旧费为 592 万元 无形及递延资产按 10 年摊销 资源补偿费按原矿销售收入的 2 计 本次评价按精矿销售收入的 0 8 计提 财务费用包括长期贷款和流动资金贷款的利息以及汇兑损益等 本项目所需资金 均按自筹计算 因此财务费用为零 2 3 2 总成本费用 按照上述说明计算 项目达到设计生产能力的年平均总成本费用为 27248 万元 不含增值税和资源税 折合单位矿石成本 90 83 为元 t 扣减硫精矿副产后的单位 铁精矿成本为 218 81 元 t 项目的总成本费用计算见表 2 3 和表 2 4 表 2 3 的采矿 制造成本为矿山达产年平均成本 根据前后期装矿点以及排水泵房的差异分别估算的 采矿车间制造成本前期为 43 59 元 t 矿石 后期为 45 29 元 t 矿石 前期采矿车间制 武汉科技大学本科毕业设计 10 造成本以及作业成本估算详见附表 2 1 至附表 2 4 表 2 3 总成本费用 制造成本法 序号成本项目年总成本 万元 单位成本 元 t 备注 1制造成本2173272 44 采矿制造成本1337744 59 选矿制造成本835527 85 2管理费用380612 69 3销售费用17095 70 4总成本费用2724890 83 其中 折旧费5921 97 维简费27009 00 摊销费1210 40 5经营成本2383579 45 表 2 4 总成本费用 要素成本法 序号成本项目年总成本 万元 单位成本 元 t 备注 1原辅材料455115 17 2燃料及动力406613 55 3工人工资及福利595119 84 4修理费25958 65 5财务费用 6摊销费用1210 40 7折旧费用5921 97 8维简费27009 00 9其它费用667222 24 10总成本费用2724890 83 11经营成本2383579 45 武汉科技大学本科毕业设计 11 3 3 矿床地质特征矿床地质特征 金山店铁矿田位于淮阳山字型构造的前弧西翼与幕阜山为主体的杨子纬向构造带 的过渡地带 处在新华夏系第二隆起带的次级构造鄂城 大磨山主体复合隆起带与上 述过渡地带的复合部位 金山店铁矿由张福山和余华寺两个矿床组成 其中张福山矿床位于矿田的中部 金山店侵入杂岩体的南缘中段 为大型硅卡岩型铁矿床 余华寺矿床属矿卡岩型铁矿 床 现已探明地质储量 A B C 级 1257 6 万吨 D 级 187 6 万吨 累计探明储量 1445 2 万吨 其中 I 号矿体 1414 31 万吨 占探明总储量的 97 86 3 7 号矿体合计 30 89 万吨 仅占探明总储量的 2 14 3 1 矿区地质概况 3 1 1 矿区底层系统及地质构造 3 1 1 1 矿区地层 矿区地层主要为上 中三叠统和部分侏罗系地层 第四系也比较发育 第四系 Q 主要为残 坡积物 广泛分布于矿区低洼 冲沟 山坡和山麓等地 厚 0 20m 中 下侏罗统武昌组 J1 2W 分布于矿区南部 由石英砂岩 石英砂岩夹页岩 组成 呈假整合覆盖于三叠系地层之上 厚 360 435m 上三叠统鸡公山组 断续分布于矿区南部 由浅灰色页岩 砂质页岩夹薄到中厚 层细粒砂岩 粉砂岩组成 厚 0 5m 中 上三叠统蒲圻群 分布于矿区南部 为角岩和变余砂岩 厚 616 922m 是矿 床的直接顶板围岩 中三叠统灰岩组或嘉陵江灰岩 T2 被交代为薄到厚层状白云质大理岩 白云石 大理岩 硅卡岩或磁铁矿体 厚 12 18m 为本矿床主要控矿层位 下三叠统大冶群 分布于矿区北部 为控矿重要层位 岩性为中到厚层白云质灰 岩 灰岩夹灰质白云岩 厚 30 70m 3 1 1 2 矿区构造 矿区处于大冶复式向斜北翼 保安背斜南翼之次级构造 金山店背斜南翼 金山店背斜 张福山矿床位于该背斜南翼中段的单斜构造上 地层走向为 NWW 向 至 EW 向 倾向 170 215 倾角为 45 85 呈西陡东缓 北陡南缓及上陡下 缓的变化规律 太婆山复合背斜 张福山矿床位于太婆山复合背斜与 NWW 向岩体南缘接触断裂带 的复合部位 背斜南北长 4 5 5km 东西宽 4 5 5km 长短轴比接近 1 1 背斜构造 走向 NE18 20 武汉科技大学本科毕业设计 12 矿区主要断裂构造 包括 NWW 向到近 EW 向断裂和 NNE 向断裂 NWW 向到近 EW 向断烈主要包括 F1 F2 F3 和 F4 主要为岩体南缘接触断裂带的 一部分 基本平行排列 F1 断裂分布于 1 12 线间以及 32 52 线间岩体接触带内侧 在 45 线附近被 NNE 向 F46 断层错断 1 12 线间断裂大致呈 NWW 向延伸 东西长约 720m 走向北偏西 70 倾向南 倾角 70 80 为一正断层 F2 断裂分布于 19 45 线间 I 号 号矿体南侧 大致沿 NWW 或近 EW 向延伸 在 45 线附近被 NNE 向 F46 断层错断 断裂长约 1600m 其产状为 25 线以西走向 NW55 倾向 SW 倾角 65 75 向东走向近 EW 倾向南 倾角 65 75 为一平推正 断层 F3 断裂位于 26 47 线 I 号矿体之间 在 45 线附近被 NNE 向 F46 断层错断 断层倾向南 倾角上陡下缓 为 55 90 断层南盘上升东移 垂直断距为 300 500m 水平错距 50 100m 为逆断层 F4 断层位于岩体南缘接触带外侧蒲圻群下部地层中 大致与 F3 断层平行排列 纵 贯全区 在 45 线附近被 NNE 向 F46 断层错断 断层倾向南 倾角为 55 85 上陡 下缓 垂直断距为 400 600m 水平错距大于 100m NNE 向断裂主要有 F111 F112 F113 F114 F46 和 F44 等 其中 F46 规模最大 它位于 45 线附近的蒲圻群和武昌组地层中 走向 NE15 20 倾向 SE 倾角 65 75 长度大于 1500m 垂直断距约 60m 水平断距为 100 120m 矿体的分布与构造具有密切的关系 NNE 向断裂常常构成矿体的边界 背斜构造轴 线与岩体南缘接触断裂带相交部位常成为主矿体的厚大富集地段 岩体南缘接触断裂 带严格控制矿体的形态 产状与规模 成矿后断裂主要发育 NNE 向断裂 相对发育程 度较低 3 1 1 3 岩浆岩 矿区岩浆岩属于金山店侵入杂岩体南缘中段的一部分 为燕山中晚期岩浆岩 矿区岩浆岩主要有石英闪长岩 二长花岗岩 闪长岩和花岗闪长岩 它们构成矿 体的直接下盘围岩 3 1 1 4 变质和蚀变作用及其变质岩 矿区主要发生了热力变质作用和接触交代变质作用 围岩蚀变有硅卡岩化 透辉 石化 金云母化 蛇纹石化 黄铁矿化 磁铁矿化 硬石膏化 钠长石化等 形成了 角岩 变余砂岩 大理岩 镁硅卡岩 透辉石硅卡岩 金云母硅卡岩以及蛇纹石硅卡 岩等 3 1 2 矿床成因类型 矿床工业类型 顶底板围岩与矿体的接触关系 张福山矿床中矿体主要由块状及浸染状 粉状 角砾状 硅卡岩 磁铁矿等磁铁矿 矿石组成 不同的矿石其稳固性不同 块状及浸染状磁铁矿矿石结构致密坚硬 节理 武汉科技大学本科毕业设计 13 裂隙不发育 属中等稳固性矿石 角砾状磁铁矿矿石及硅卡岩 磁铁矿矿石结构不甚紧 密 节理裂隙发育 属稳固性差的矿石 粉状磁铁矿矿石结构松散 强度极低 属稳 固性极差的矿石 矿体的主要顶底板岩石中 石英闪长岩 花岗岩致密坚硬 节理裂隙不甚发育 属稳固性好的岩石 变余砂岩 角岩结构致密 但节理发育 属稳固性中等的岩石 硅卡岩岩性软硬不均 节理裂隙发育 属稳固性差的岩石 区内构造接触带 侵入体和围岩的接触带 岩石破碎 岩性松软 地下水活动较强 岩石稳固性显着降低 是矿床的软弱带 矿床中的另一软弱带是粉状矿石 呈透镜状 和不规则状夹于块状矿石之中形成软弱夹层 张福山铁矿床西起罗咸益第 3 勘探线 东经张福山至李道士 52 勘探线 东西长 3500m 南北宽 1000m 面积约 3 5km2 在此范围内 分布有一百多个矿体 其中 号矿体是张福山矿床的两个主要矿体 为此次初步设计的主要对象 矿体形态 似层状或脉状 呈北西西至东西向平行展布 倾向南南西 倾角 57 89 由西向 东 矿体有向东侧伏的趋势 张福山矿区以 25 勘探线为界 划分为东西两个矿区 3 1 3 矿床地质 张福山矿床位于金山店侵入岩体南缘罗咸益 张福山和罗同云一带 矿化范围西 起 3 线 东至 48 线 长 3500m 南北宽 100 600m 共分布大小 100 个矿体 其中规 模较大的有 和 号矿体 和 号矿体占矿床探明储量的 90 以上 本次设计范围内只有 号主矿体 其地质特征叙述如下 1 号矿体特征 号矿体西起 3 线以西 东至 44 线 东西长 2690m 走向 NE77 SE126 倾向 SE172 SW203 倾角 50 85 矿体产于 F3 断层南盘大冶群 T1dy7 和蒲圻群 T2 地 层分界线附近 受碳酸盐岩的发育程度 岩体与大冶群 T1dy7 接触构造 层间滑动破 碎带及 F3 F4 断层等因素的控制 赋存标高为 110 1100m 矿体形态较简单 在平 面上呈条带状展布 剖面上呈似层状 部分为脉状 矿体的头 尾及东西尖灭部位有 时出现分叉 局部有天窗 矿体厚 0 18 83 96m 平均 24 79m 矿体富集的厚大部位 主要分布于 14 23 线的 100 500m 标高之间和 32 42 线的 300 700m 标高之间 号矿体上盘围岩主要为硅卡岩 泥质黑云母角岩 变余粉砂岩 英长角岩 其 次为闪长玢岩 石英闪长岩和大理岩 下盘围岩主要为石英闪长岩 大理岩 硅卡岩 其次为二长花岗岩 闪长玢岩 泥质黑云母角岩等 围岩一般和矿体接触界线清楚 矿体中的夹石主要有磁铁矿化硅卡岩和硅卡岩 其次为闪长玢岩 夹石一般厚度 为 0 5 2m 占 51 17 厚度为 2 5m 的夹石 占 32 36 厚度大于 5m 的夹石 占 16 47 夹石在矿体中所占厚度为 13 86 号矿体主要由磁铁矿石和少量磁铁 赤铁矿石构成 磁铁矿石分为块状及浸染状 矿石 粉状矿石和硅卡岩矿石 块状磁铁矿石多分布在矿体厚大富集部位 而且多分 武汉科技大学本科毕业设计 14 布于矿体的中下部 浸染状磁铁矿石一般在矿体的头部 尾部 东西边部及厚大部位 的两侧较发育 剖面上多分布于矿体上 下部位紧靠围岩地段 粉状磁铁矿石厚 0 32 42 02m 主要分布于 10 16 线 10 340m 标高 21 23 线 60 300m 标高和 24 40 线 180 690m 标高 它与块状磁铁矿有明显的相依性 是矿体厚大部位 且 多位于矿体的中下部 硅卡岩 磁铁矿矿石在矿体中多呈零星分布 在相邻工程和剖面 间一般均不能对比 多分布于矿体尖灭部位 夹石两侧 与浸染状磁铁矿石及磁铁矿 化硅卡岩呈渐变过渡 菱铁 磁铁矿石仅在矿体东段零星分布 2 号矿体特征 号矿体的规模在矿床中仅次于 I 号矿体 位于 I 号矿体东段北侧 两者相距 15 120m 分布于 26 43 线之间 东西长 1020m 号矿体产于 F3 断层北盘蒲圻群 T2 3pg 与灰岩组 T2 及大冶群 T1dy7 地层分界线附近 受碳酸盐岩的发育程度 岩 体与大冶群 T1dy7 接触构造 层间滑动破碎带及 F2 F1 断层等因素的控制 走向近东 西 一般倾向南 倾角 50 81 中部和西部 350m 标高以上部分地段矿体向北倾 矿体赋存于 70 719m 标高 在 26 34 线间出露地表 矿体明显向东南侧伏 倾伏角 为 67 矿体形态为大透镜状到脉状 端部分支复合现象明显 矿体矿化连续性良好 矿体厚度为 0 76 131 31m 平均厚 26 36m 具有上薄下厚 东厚西薄变化特征 其 中 36 40 线为矿体厚大富集部位 厚 1 01 131 31m 平均 58 01m 号矿体上盘围岩主要为硅卡岩 泥质黑云母角岩 变余粉砂岩 其次为大理岩 闪长岩 石英闪长岩 下盘围岩主要为石英闪长岩 大理岩 二长花岗岩 硅卡岩 其次为闪长玢岩 磁铁矿条等 围岩一般和矿体接触界线清楚 矿体中的夹石主要有磁铁矿化硅卡岩 泥质黑云母角岩 其次为硅卡岩 辉绿玢 岩等 夹石一般厚度为 0 5 2m 占 52 68 厚度为 2 5m 的夹石 占 28 31 厚度 大于 5m 的夹石 占 19 01 夹石在矿体中所占厚度为 20 07 号矿体主要由磁铁矿石和少量磁铁 赤铁 或褐铁 矿石构成 磁铁矿石分为块状 及浸染状矿石 粉状矿石 硅卡岩矿石和菱铁 磁铁矿石等 块状磁铁矿石多分布在矿 体厚大富集部位 而且多分布于中下部 浸染状磁铁矿石和粉状贫磁铁矿石一般分布 于块状和块状磁铁矿石中两侧 粉状磁铁矿石部分厚 0 67 30 63m 它与块状磁铁矿 有明显的相依性 是矿体厚大部位 且多位于矿体的中下部 硅卡岩 磁铁矿矿石在矿 体东部及边部较发育 以矿体顶底盘附近分布较多 与浸染状磁铁矿石及磁铁矿化硅卡 岩呈渐变过渡 菱铁 磁铁矿石主要在矿体 36 40 线 200 490m 标高 分布于矿体中 下部 3 号矿体相对关系 号矿体相对 号矿体来说规模要相对小 埋藏也较浅 矿体位于 号矿体的北 方 主要储量在张福山东区 号矿体的规模在矿床中仅次于 I 号矿体 位于 I 号矿 体东段北侧 两者相距 15 120m 武汉科技大学本科毕业设计 15 3 1 4 矿石特征 3 1 4 1 矿石类型 矿石自然类型 根据矿石结构及矿物成分等特征矿石可划分为块状磁铁矿石 粉 状磁铁矿石 浸染状磁铁矿矿石 斑块状磁铁矿矿石 条带状磁铁矿矿石及硅卡岩磁 铁矿矿石等自然类型 矿石工业类型 按矿石工业指标可划分为块状富矿 块状贫矿 粉状富矿 粉状 贫矿以及表外矿五种类型 3 1 4 2 矿石物质组成 矿石矿物成分中金属矿物主要为磁铁矿 其次为黄铁矿 赤铁矿 黄铜矿及少量 磁黄铁矿 菱铁矿 辉铜矿 闪锌矿等 非金属矿物主要有碳酸盐 石膏 其次为金 云母 透辉石 绿泥石 石英 绿帘石 黝帘石等 锆石 蛇纹石 角闪石及榍石等 比较少见 矿石物相分析结果表明 铁主要以磁性铁形式存在 其次为赤 褐 铁及硫化铁 碳酸铁及硅酸铁含量很少 张福山西区 340 410m 阶段生产勘查报告提供的矿石铁物 相分析结果见表 3 1 本次开采设计范围内矿石属于高硫低磷原生磁铁矿矿石 张福山矿床不同矿石类 型主要化学组分平均含量见表 3 2 表 3 1 张福山西区铁物相分析结果 样品编号 磁性铁 mFe 碳酸铁 CFe 赤 褐 铁 OFe 硫化铁 SfFe 硅酸铁 SiFe 141 200 405 603 200 00 228 700 503 902 700 11 335 700 423 782 800 50 表 3 2 张福山矿床不同矿石类型主要化学组分平均含量 矿石 类型 矿体 号 TFe S SiO2 Al2O3 CaO MgO P Cu Co 52 803 4688 912 407 423 420 1350 0180 015 块状 48 983 279 403 806 465 350 0320 0150 013 54 693 999 022 874 383 650 1030 0200 013 粉状 50 373 36311 793 4055 235 970 0650 0190 016 34 963 4313 813 9011 385 600 1350 0190 014 浸染状 35 932 91314 114 2610 247 430 0390 0220 013 35 443 66917 954 757 897 520 0700 0150 014粉状 贫矿 36 543 2714 465 217 928 180 0270 0200 013 硅卡 23 913 17726 896 9311 26 890 240 0210 015 武汉科技大学本科毕业设计 16 岩型 24 882 44322 797 049 549 850 0400 0110 009 3 2 矿床开采技术条件 3 2 1 矿体及顶底板围岩的稳固性 张福山矿床中矿体主要由块状及浸染状 粉状 角砾状 硅卡岩 磁铁矿等磁 铁矿矿石组成 不同的矿石其稳固性不同 块状及浸染状磁铁矿矿石结构致密坚硬 节理裂隙不发育 属中等稳固性矿石 角砾状磁铁矿矿石及硅卡岩 磁铁矿矿石结 构不甚紧密 节理裂隙发育 属稳固性差的矿石 粉状磁铁矿矿石结构松散 强度极 低 属稳固性极差的矿石 本次开采设计范围内 340 410m 阶段矿床西区主要为块状 矿石 粉状矿石含量很少 矿体的主要顶底板岩石中 石英闪长岩 花岗岩致密坚硬 节理裂隙不甚发育 属 稳固性好的岩石 变余砂岩 角岩结构致密 但节理发育 属稳固性中等的岩石 硅卡 岩岩性软硬不均 节理裂隙发育 属稳固性差的岩石 区内构造接触带 侵入体和围岩的接触带 岩石破碎 岩性松软 地下水活动较 强 岩石稳固性显着降低 是矿床的软弱带 矿床中的另一软弱带是粉状矿石 呈透 镜状和不规则状夹于块状矿石之中形成软弱夹层 3 2 2 矿 岩物理力学性质 张福山矿床西区 340 410m 阶段生产勘查报告 对西区矿石体重值未重新测定 仍沿用地勘时期体重值 本次设计也采用该体重值 见表 3 3 表 3 3 张福山矿床西区 340 410m 阶段体重值表 矿石类型符 号体重值备 注 矿状富磁铁矿矿石Fe13 90 矿状贫磁铁矿矿石Fe33 58 粉状富磁铁矿矿石Fe23 21 粉状贫磁铁矿矿石Fe42 91 表外矿矿石Fe53 05 张福山铁矿矿石体重原有两套数据 分别为 1969 年的地质勘探测定的数据和 1986 年东区详细勘探测定的数据 本次设计依旧依据这两套数据 西区 6 25 线以外及东 区矿石体重值见表 3 3 矿区水文地质条件及防水措施 3 3 1 矿区水文地质条件 矿区地处低山丘陵区 地表为走向北西西的山间洼地 地面标高最高为 245 6m 山间洼地标高一般 20 50m 零星分布有大小水塘 矿区东部才成溪经关山向南汇入 大冶湖 流量 0 3m3 s 武汉科技大学本科毕业设计 17 表 3 4 张福山矿区矿石体重表 西区 025 线以西 6 25 线以外 加权平均值 TFe 含量分级 矿石类型体重样个数 体重 t m3 TFe 50块状富磁铁矿矿石284 2555 49 45 50块状富磁铁矿矿石243 9047 41 40 45浸染状贫磁铁矿矿石243 7642 37 35 40浸染状贫磁铁矿矿石263 5838 15 浸染状贫磁铁矿矿石233 3532 43 粉状磁铁矿矿石3 2454 6830 35 粉状贫磁铁矿矿石2 9135 36 25 30表外矿203 1627 37 20 25表外矿222 9522 90 东区 025 线以东 加权平均值 TFe 含量分级 矿石类型体重样个数 体重 t m3 TFe 50块状富磁铁矿矿石643 7354 86 45 50块状富磁铁矿矿石433 6647 91 40 45浸染状贫磁铁矿矿石543 4242 39 35 40浸染状贫磁铁矿矿石523 2837 34 浸染状贫磁铁矿矿石3 2032 16 粉状磁铁矿矿石3 2454 6830 35 粉状贫磁铁矿矿石 47 2 9135 36 25 30表外矿453 1027 67 20 25表外矿232 9122 64 表 3 5 矿石和围岩的物理力学性质 项 目阶段 块状 磁铁矿 粉状 磁铁 矿 浸染状 磁铁矿 石英 闪长岩 硅卡岩大理岩角 岩 生产1 51 41 51 51 51 51 5 松散系数 勘探1 461 56 生产 700 10 00 50500 1000 40 0 300 600 800 120 0 800 110 0抗压强度 kg cm2 勘探 700 10 26 50 139 123 0 532 152 8 660 824 649 136 3 433 209 8 弹性模量 kg cm2 1 生产2 877 384 114 575 795 28 武汉科技大学本科毕业设计 18 05 勘探 5 28 6 23 0 76 17 41 11 67 1 45 1 5 8 6 12 314 14 70 生产0 200 330 270 300 35 泊桑比 勘探 0 27 0 39 0 18 0 2 5 0 230 3 0 37 0 22 0 3 4 0 14 0 3 1 矿区年平均气温 17 最高 40 1 最低 10 年降水量 974 1889 3mm 平均 1444 5mm 每年 4 7 月为雨季 最大日降水 251 5mm 最大小时降雨 90 7mm 最长 连续降雨 16 日 降雨量 240 3mm 年均蒸发量 1528 6mm 矿区出露地层有第四系 侏罗系武昌组 三叠系蒲圻群砂页岩和三叠系下统大 冶群灰岩 第四系广泛分布于地表沟谷和山麓地带 厚度 0 20m 岩性以粘土夹碎石 为主 蒲圻群砂页岩分布于矿区南部 厚度 600 900m 构成矿区南部分水岭 大冶 群灰岩分布于矿区北部 厚度 40 80m 构成矿区北部分水岭 矿区主要含水层有浅 部的风化裂隙 第四系含水层以及深部的接触带含水层 部分矿体呈粉状 含有一定 的地下水静储量 风化裂隙含水层厚 15 30m 在山麓地带为第四系坡积物 洪积物 谷底有厚 0 5 3m 的亚砂土 亚粘土含水层 含水性较弱 其下部有 3 5m 的青灰色粘土隔水 层 闪长岩和蒲圻群的接触带裂隙发育 构成深部的含水带 该带两侧为隔水的闪长 岩和蒲圻群角岩化砂页岩 只有西部与大理岩含水带相连 在矿区中部含水带宽度 200 300m 向两端宽度减到 100m 以下 局部的大理岩含水体和粉状矿体也为该带的 一部分 含水带富水性中等