河北红旗铁矿40万吨新井设计毕业论文.doc

华北科技学院毕业设计 论文 第 1 页 共 97 页 河北红旗铁矿河北红旗铁矿 4040 万吨新万吨新 井设计毕业论文井设计毕业论文 目录目录 绪 论 X X 一般部分 1 总论 1 1 1 1 地理交通位置与隶属关系 1 1 2 地形与气候 1 1 3 矿产品市场需求现状与预测 1 1 4 设计依据 4 1 5 矿山外部建设条件 4 1 6 本次设计原则 4 1 7 建设规模与产品方案 5 1 7 1 建设规模 工作制度 服务年限 5 1 7 2 产品方案 5 1 8 主要建设方案 5 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 2 页 共 97 页 1 8 1 开采方式的选择 5 1 8 2 矿山开拓与运输 5 1 8 3 开采顺序 采矿方法 7 1 8 4 坑内压气 7 1 8 5 生产供水 7 1 8 6 矿山排水 7 1 8 7 矿井通风 8 1 8 8 矿山供电 8 1 8 9 基建工程量及项目进度计划 10 1 8 10 投资概算 10 1 9 技术经济指标 10 2 矿山地质 1212 2 1 地质工作概况 12 2 2 矿区地质 12 2 2 1 地层 12 2 2 2 构造 13 2 2 3 岩浆岩 13 2 3 矿床地质 13 2 3 1 矿体形态 产状及规模 13 2 3 2 矿石特征 15 2 4 储量计算 15 2 4 1 储量计算工业指标 15 华北科技学院毕业设计 论文 第 3 页 共 97 页 2 4 2 储量计算方法及结果 15 3 矿区水文地质 1616 3 1 自然地理概述 16 3 2 矿区水文地质 16 3 3 矿床充水因素认识 18 3 4 矿井涌水量预测 18 3 4 1 矿井开采到 100m 水平实际涌水量 18 3 4 2 矿井开采到 300m 水平涌水量预测 18 3 4 3 300m 岩层移动范围渗水量 19 3 4 4 矿井 300 水平矿井涌水量预测 19 4 采矿 1919 4 1 开采范围 开采储量 19 4 2 开采技术条件 20 4 2 1 工程技术条件 20 4 2 2 水文地质条件 20 4 3 矿山开采方式 20 4 4 矿山规模 服务年限和工作制度 22 4 4 1 矿山规模 22 4 4 2 矿山服务年限 23 4 4 3 矿山的工作制度 23 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 4 页 共 97 页 4 5 矿床开拓 23 4 5 1 矿区开拓方式选择 23 4 5 2 井筒位置的确定 25 4 5 3 开拓方案的确定 26 4 5 4 采矿围岩影响界限的确定 27 4 5 5 阶段运输平巷 27 4 6 矿山基建工程 28 4 6 1 矿山基建工程量 28 4 6 2 矿山基建进度 29 4 7 采矿方法 29 4 7 1 采矿方法的选择 29 4 7 2 回采工艺及设备选择 30 4 7 3 主要技术经济指标 31 4 8 矿井通风 31 4 8 1 矿井通风系统 31 4 8 2 矿井需风量计算 31 4 8 3 矿井通风阻力计算 33 4 8 4 选择矿井主扇风机 35 4 9 矿山排水 36 4 9 1 排水系统概况 36 4 9 2 排水系统设计基础资料 37 4 9 3 选择水泵 37 华北科技学院毕业设计 论文 第 5 页 共 97 页 4 10 矿山生产采掘进度计划 39 4 11 采矿车间劳动定员 39 4 12 存在问题及建议 40 4 13 压气与供水 41 4 13 1 压气设施 41 4 13 2 坑内供水 41 4 14 提升 42 4 14 1 主井提升 42 4 14 2 副井提升 52 4 15 运输 65 4 15 1 设计依据 65 4 15 2 运输设备选择 65 4 15 3 台班运输能力 A 的计算 65 4 15 4 地下矿用汽车台数的确定 66 5 矿山机械 6666 5 1 主井提升绞车 66 5 2 副井提升绞车 67 5 3 空压机 68 5 4 主扇 68 5 5 水泵 68 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 6 页 共 97 页 5 6 铲运机 68 5 7 井下汽车 68 6 矿山供电 6868 6 1 矿山用电负荷 68 6 2 电源电压与配电电压 69 6 3 用电级别 69 6 4 供电系统 69 7 总图运输 7070 7 1 概述 70 7 2 矿山总体布置 71 7 3 矿石废石堆排 71 7 4 矿山运输 71 7 5 矿山通讯 71 8 环境保护 7272 8 1 矿山开采对环境造成的影响 72 8 2 设计采用的环境保护标准 72 8 3 采取的环境保护措施 72 9 投资概算 7373 华北科技学院毕业设计 论文 第 7 页 共 97 页 9 1 投资预算 73 9 2 成本估算 73 10 存在问题及建议 7373 结语 7575 致谢 7676 参考文献 7777 专题部分 FE5 矿体的爆破设计 7878 1 概述 7878 1 1 地理交通位置与隶属关系 78 1 2 地形与气候 78 1 3 可爆性 78 2 矿床开采技术条件 7878 2 1 矿区水文地质条件 78 2 2 矿床地质条件 79 2 2 1 矿体形态 产状及规模 79 2 2 2 矿岩的物理力学性质 81 3 爆破对象及爆破工程量 8181 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 8 页 共 97 页 4 开采爆破方案确定 8181 5 爆破参数 装药量及起爆方式 8181 5 1 爆破参数 装药量 81 5 2 起爆方式 83 5 3 起爆网络 83 6 装药 填塞和起爆 8484 7 爆破安全计算 8484 7 1 爆破地震效应 84 7 2 井下大爆破空气冲击波超压验算 85 7 3 爆破危险区界线的圈定 85 8 爆破安全措施 8585 9 爆破施工组织 8686 10 生产爆破技术经济指标 8787 参考文献 8888 华北科技学院毕业设计 论文 第 9 页 共 97 页 1 总论 1 1 地理交通位置与隶属关系 河北省红旗矿区位于唐山市城区东约 3km 矿山采区中心地理坐标为 东 经 117 59 31 北纬 40 11 18 唐 山 迁 安 公路从矿区通过 西距唐 石铁路专用线的唐山站 8km 河北省红旗铁矿矿区行政隶属于唐山市红旗村管辖 1 2 地形与气候 矿区处于唐山盆地中部 矿区地势东高西低 图幅东部地形最高点海拔高 度 95m 西部最低点小于 58m 高程一般在 70 82m 相对高差 37m 属丘陵地 貌类型 本区属半干旱大陆性气候 春季风大多沙 夏季炎热多雨 冬季寒冷干燥 雨量集中在 7 8 9 三个月 多年平均年降水量 659 6mm 平均年蒸发量 1377 9mm 年平均气温 10 5 1 月最冷 月平均气温 5 8 日最低气温 26 7 7 月最热 月平均气温 25 26 日最高气温 40 封冻期从 11 月 至次年 3 月份 冻结深度 0 5 0 8m 冬季盛行西北风 7 8 级大风经常出现 最大可达 9 级 区内地表水体有一条 M 河流径图幅东北部 为季节性河流 平 时无水 雨季有暂时性水流 1 3 矿产品市场需求现状与预测 钢铁是当今社会应用最为广泛的一种重要原材料 近年来 我国国民经济 高速发展 带动钢材的需求持续增长 促进了我国钢铁行业的飞速发展 以下 统计数据为 1986 年至 2007 年我国的钢产量及产量变化 表 1 1 1998 年至 2007 年我国的钢产量及产量变化表 年份钢产量 万吨 逐期增长量 万吨 增长率 19865220 198756284087 8 198859433155 6 198961592163 6 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 10 页 共 97 页 199066354767 7 199171004657 0 1992809499414 0 1993895686210 6 199492613053 4 199595362753 0 1996101245886 2 1997108947707 6 1998115596656 1 1999124268677 5 2000128504243 4 200115163231318 0 200218237307420 3 200322234399721 9 200428291605727 2 200535310701924 8 200642266695619 7 200748966670015 9 中钢协预计 2008 年中国粗钢产量达 5 2 亿至 5 4 亿吨 2008 年底美国次 贷危机引发的全球性经济危机 使世界经济受到了严重的冲击 我国也不例外 受到波及 出口下降 经济增长滑坡 但是 我国政府及时启动了 4 万亿人民 币的基建投资计划 出台了促进人们住房 家电下乡 汽车等一系列消费的优 惠政策 促进经济稳定增长 带动钢铁等原材料的消耗 促使钢铁需求保持稳 定增长的态势 通过对历年钢产量和铁矿石消费量的相关性分析可知 两者的关联性在 90 以上 铁精粉的铁含量一般在 65 左右 每冶炼 1 吨钢 需要消耗 1 9 吨 左右的铁精粉 我国铁矿资源富矿少 贫矿多 大部分矿石含铁品位在 30 以 下 生产每吨铁精粉需要消耗 2 吨以上的铁矿石 巨大的钢铁消耗增长必将带 动巨大的铁矿石消耗的增长 由于受到资源条件的限制 我国铁矿石的产量一 华北科技学院毕业设计 论文 第 11 页 共 97 页 直没有明显的增幅 2003 年以前 一直不足 2 5 亿吨 2004 年 3 1 亿吨 2005 年 3 49 亿吨 国产铁矿石量远远低于国内市场的需求 导致近年来进口 铁矿石量的一路飙升 以下统计数据为 2000 年至 2008 年我国的进口铁矿石量 统计表 单位 万吨 表 1 2 2000 年至 2008 年我国的进口铁矿石量统计表 年份进口铁矿石量 万吨 20006997 20019230 200211150 200315000 200420800 200527500 200632600 200738300 200844356 目前 我国已成为世界最大的铁矿石进口国 所需的铁矿石的 50 以上依 赖于进口 有资料对我国的铁矿石生产与消费进行预测 认为未来我国铁矿石生产能 力 2003 2010 年总体呈增长趋势 2010 年达到高峰 产能稳定 3 亿吨的生 产能力可以维持到 2020 年左右 国内铁矿石生产能力的增长不能满足钢铁工业 生产需要 缺口呈增大趋势 根据国土资源部的预测 中国矿产资源年报 中国东部地区铁矿资源状 况已基本清楚 在浅部找到新的大型铁矿已不大可能 对国内铁矿石的生产和 消费情况进行分析和预测后 指出 2005 年 2010 年 中国铁矿石消费需求呈 增长趋势 但增长速度会有所下降 2010 年 铁矿石自给率降到 40 45 国内铁矿石生产能力与钢铁工业生产需求量进一步扩大 缺口呈增大趋势 进 口铁矿石占的比重将达到 55 60 1 4 设计依据 1 中华人民共和国矿产资源法 1986 年 10 月 1 日起实施 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 12 页 共 97 页 2 中华人民共和国劳动法 1994 年 7 月 5 日颁布 3 中华人民共和国安全生产法 2002 年 11 月 1 日实施 4 中华人民共和国矿山安全法 1992 年 11 月 7 日颁布 5 中华人民共和国矿山安全法实施条例 1996 年 10 月 30 日颁布 6 金属非金属矿山安全规程 GB16423 2006 7 爆破安全规程 GB6722 2003 8 矿山电力设计规范 GBJ50070 94 9 冶金企业安全卫生设计规定 冶生 1996 204 号文 10 冶金工业环境保护设计规定 YB9066 95 11 中华人民共和国水土保持法 1991 年 6 月 29 日颁布 12 河北省安全生产监督管理局 关于加强金属非金属矿山安全基础管 理的实施意见 冀安监管 2009 127 号文 13 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 2009 44 号文 14 地质局第十大队于 1977 年 6 月提交的 矿山地质报告及附表附图 15 矿山提供的其他设计资料 1 5 矿山外部建设条件 1 红旗铁矿位于唐山市城区东约 3km 唐 山 迁 安 公路从矿区通 过 西距唐 山 石 人沟 铁路专用线的唐山站 5km 矿区交通便利 2 沙河纵贯矿区 110KV 变电站坐落在矿区中心 所以说 矿山用水用电 方便 3 唐山市位于冀东地区 是我国铁矿石资源最为丰富地区 也是河北省 的工业强市 是我国采矿业最为发达地区 具有十分良好的外部协作办矿条件 1 6 本次设计原则 1 坚持 在保护中开发 在开发中保护 的原则 切实充分利用本矿资 华北科技学院毕业设计 论文 第 13 页 共 97 页 源 贯彻 安全第一 预防为主 的安全生产方针 在保证安全的前提下 使 设计的各个生产系统趋于合理并具有可操作性 2 设计的采矿工艺 装备水平要符合地方办矿的特点 尽量利用矿山现 有工程 现有设备 以节省投资 3 本次设计开采 0m 300m 之间的矿体 4 本次设计主要任务是使矿山形成 40 104t a 的采矿生产能力 重点是 矿山开拓 采矿方法 运输 安全设施等 5 尽可能提高机械化程度 最大可能的减少危险发生的概率 1 7 建设规模与产品方案 1 7 1 建设规模 工作制度 服务年限 本次设计为河北省唐山市红旗铁矿新井设计 设计该矿山生产能力为 40 104t a 设计矿山采用间断工作制 一年工作 306 天 每天 3 班 每班工作 8 小时 矿山基建时间 3 年 矿山服务年限为 37 年 稳产期 33 年 减产期 1 年 1 7 2 产品方案 本设计矿山的产品为原矿石 最高采矿贫化率 8 最低采出矿石平均品 位为 24 19 最大块度不大于 350mm 1 8 主要建设方案 1 8 1 开采方式的选择 根据地表地形 矿体赋存条件 开采技术条件等因素 设计采用地下开采 方式 1 8 2 矿山开拓与运输 根据矿体第四系覆盖层及上下盘围岩的物理力学性质与稳定性 工程类比 本地区同类矿山的情况 确定矿体的围岩移动角如下 第四系覆盖层取 45 上 盘基岩层取 65 下盘基岩岩层与端部基岩岩层为 70 用作图法确定矿山开 采到 300m 水平时的地面岩体移动范围 见总平面布置图 1 矿山开拓 根据上述矿体赋存条件与分布特点 矿体和围岩的物理力学性质 地表地 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 14 页 共 97 页 形条件 水文地质条件 矿山生产规模 矿山现状 本着少占耕地 尽量减小 矿区开采范围 尽可能实现机械化作业 少用人工 提高安全系数 降低作业 成本 提高经济效益的原则设计采用竖井开拓 设计建设副井 主井和风井三 口竖井 三口竖井均布置在矿带的下盘 下面分别论述如下 主井布置在矿体的下盘 岩石移动界限以外 矿体中部最小运输功的 位置 井口中心坐标为 X 4 96470 Y 1 17863 H 67 主要承担全矿井的矿石 提升任务 采用双翻转式箕斗提升 提升机设计选用 2JK 2 5 11 5E 型提升机 提升速度 7 2m s 配套电动机转速 600r min 功率 500KW 箕斗容积 2m3 额 定载重 4t 主提升钢丝绳 30NTA6V 21 7FC1770 型 天轮直径 2 5m 采用钢丝 绳罐道 四角布置 每个箕斗 4 条 两个共 8 条 钢丝绳直径不小于 28mm 公 称抗拉强度 1670MPa 年提升能力不小于 54 53 104t a 井筒净直径 4 3m 采 用混凝土支护 支护厚度 350mm 井底标高 329m 井下采用振动定量箕斗装载 设施 副井布置在矿体的下盘 岩石移动界限以外 矿体南端的位置 井口 中心坐标为 X 4 61972 Y 0 85965 H 50 主要承担全矿井人员 岩石 物料 与设备的升降任务 同时兼做进风井与矿坑一个安全出口 设计采用 2 防坠罐 笼 平衡锤提升 提升机设计选用 JK 2 5 20E 型提升机 提升速度 3 7m s 配 套电动机转速 600r min 功率 250KW 提升容器选用 2 单绳单层防坠罐笼 采 用对角制动 提升钢丝绳选用 26NAT6V 7FC1770 型 设计采用钢丝绳罐道 钢 丝绳直径不小于 28mm 公称抗拉强度 1670MPa 每个罐笼对角布置两条罐道绳 对角布置两条制动绳 天轮直径 2 5m 副井井筒内布置梯子间 两条主排水管 道 一条井下供风管道 一条井下供水管道 两条井下动力电缆 两条信号电 缆 两条通讯电缆 井筒净直径约 4 5m 采用混凝土支护 支护厚度 350mm 井底标高约 310m 高 井底车场设计有轨与无轨设备的转载设施 风井设计布置在矿体的下盘 岩石移动界限以外 矿体北端 井口中 心坐标为 X 5 14936 Y 1 41207 H 62 作为矿井的回风井兼做第二安全出口 井内布置梯子间 井口布置安装高效节能型矿用风机 通风附属设施及配电设 施 井筒净断面直径 3 5m 采用混凝土支护 支护厚度 300mm 井底标高 300m 华北科技学院毕业设计 论文 第 15 页 共 97 页 2 运输 设计中段运输能力为 44 104t a 包括岩石 井下采用无轨运输设备 运输平巷布置 每个阶段的运输平巷采用环形布置 在矿带的上盘和下盘共布 置两条沿脉巷道 每隔 100m 布置一条穿脉巷道 共布置七条穿脉巷道 联通 两条沿脉巷道 构成阶段环形运输系统 1 8 3 开采顺序 采矿方法 1 采矿方法 根据矿区矿体的赋存特点 结合地方办矿的矿山技术装备特点 设计采用 平底结构的浅孔留矿法采矿 Fe5 矿体采用阶段崩落法采矿 设计参数 顶 柱厚约 5 6m 底柱厚约 5 6m 间柱 4 5m 采用 7655 型气腿式凿岩机钻凿 浅炮孔 激发器激发导爆管 导爆管启爆 2 岩石炸药爆破落矿 采用 DLK 1 型 电动铲运机 在矿块平底结构内铲取矿石 后退到下盘联络巷内 然后前行运 输至穿脉运输巷将铲取的矿石装入运输汽车 2 开采顺序 在垂直方向上 采用自上而下的开采顺序 在走向上 采用从风井向主井 的方向即自北向南的方向 倒退式回采顺序 1 8 4 坑内压气 设计采用活塞式空压机 型号为 4L 20 7 排气压力 0 7MPa 排气量 20m min 配套电机功率 132KW 采用专用配套定型电器设备控制 空压机设 计配备五台 根据矿井耗气量 矿井供气管道设计选用 108 5 的无缝钢管 供风管自 压气站出来 经过罐笼井 井下码头门 阶段运输平巷 到井下矿块 矿块内 采用软管连接到凿岩机 1 8 5 生产供水 在副井井口附近建设一个容积约 500m 的水池 井下排水管路接到该水池 井下排出的矿井涌水经过该水池沉淀后 通过安设在水池中下部的供水管路向 矿井各用水点供水 多余部分 通过水池溢流口溢流到地面排水沟 自流到指 定地点排放 根据井下耗水量 井下供水管路设计选用 108 的无缝钢管 经 过副井井筒 井下码头门 泵站 井下车场 石门巷 阶段运输巷 到达采矿 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 16 页 共 97 页 工作面 向采矿工作面供水 在井下车场供水管路上安装减压阀 将水压减到 凿岩机的工作水压 1 8 6 矿山排水 1 坑下排水 该铁矿水文地质条件属于简单类型 地下水为裂隙水 矿体围岩不渗漏 地下水没有大的河流 湖泊等水体的侧向补给 主要为大气降雨垂直补给 考 虑到矿山开采造成的围岩移动破坏 形成雨水渗漏 矿山排水能力按矿山围岩 移动范围内 地区最大降雨条件下的雨水补给量与矿井丰水时期最大涌水量之 和 约 9606 5m 昼夜设计 设计采用集中式排水 300m 以上水平的涌水通过副井铺设的泄水管道下 泄至 300m 中段 通过 300m 水平的中央泵站集中排到地表 根据涌水量 依据 安全规程 设计泵站安装 3 台 DS450 100 5 矿用耐磨离心式水泵 配套电机 Y5003 2 900KW 正常时开动 3 台 备用 1 台 检修 1 台 设计布置两套水仓 每套水仓约 1650m3 50m 中段 100m 中段 150m 中段 200m 中段 250m 中段 300m 中 段的副井石门巷 各设计布置一个防水门 以防井下突水淹没中央泵房 2 地表防水 为防止雨季雨水或山洪流入矿区岩体移动区渗入地下 根据现场地形特点 构筑部分防洪挡墙和防洪沟 将雨水引致无影响区域 1 8 7 矿井通风 设计矿山采用侧翼对角式通风 新鲜空气自罐笼井进入井下 经过码头门 车场 到沿脉运输平巷 联络穿脉通风巷 再经过矿块人行天井 到采场工作 面 冲淡稀释采场污垢空气后 经过矿块回风天井 回到上阶段运输平巷 再 经过回风石门到风井由主扇抽出排放到大气中 经过计算 矿井需风量为 46 4m s 矿井通风阻力为 1735 235Pa 设计选择 2K60NO18 风机 风机性能为 风量 40 60m s 全压 1960 2940 Pa 配套电机型号为 Y355M2 6 额定电压 380V 额定功率 200KW 设备用电动机一台 并安装反风设施 华北科技学院毕业设计 论文 第 17 页 共 97 页 1 8 8 矿山供电 1 矿山用电负荷 设计矿山安装负荷 4400KW 考虑到各种设备的同期工作系数 正常时期 矿山最大同时工作负荷为 2046KW 2 电源电压与配电电压 设计矿山的负荷较大 同时矿山有一类用电负荷 结合地方市场电源电压 级别 设计矿山电源为市电 10KV 双回路电源 双回路电源来自不同的 110KV 10KV 区域变电站 3 用电级别 矿山罐笼井提升绞车 矿井主扇 井下水泵为一类负荷 4 供电系统 矿山地面 10KV 开关站设计布置在罐笼井井口附近 开关站采用单母线分段 主结线 其中一段母线的受电柜受一回 10KV 市电电源 二段母线受另一回 10KV 市电电源 一段母线和二段母线分别向主井提升机 副井提升机 风井 地面 0 4KV 变电站 井下中央变电站输出供电线路 形成重要负荷的双回路供 电 一 二段母线直接设计联络柜联络 一段母线受电柜的断路器 二段母线 受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁 地面低压 0 4KV 变电站设计在罐笼井附近 距离压气站较近的地方 设计 安装两台型号为 S11 800 10 的主变 主变的电源分别来自地面 10KV 开关站的 一段母线和二段母线 设计地面 0 4KV 变电站的低压母线采用单母线分段主结 线 其中一段母线的受电柜受 1 主变 0 4KV 电源 二段母线受 2 主变 0 4KV 电 源 一段母线和二段母线分别向主井提升机 副井提升机 压气站 地面照明 等负荷输出供电线路 形成重要负荷的双回路供电 一 二段母线直接设计联 络柜联络 一段母线受电柜的断路器 二段母线受电柜断路器和联络柜的断路 器设计电气连锁 井下中央变电站 10KV 开关站采用单母线分段主结线 其中一段母线的受电 柜受来自地面开关站一段母线的输出电源 二段母线受电柜受来自地面开关站 二段母线的输出电源 一段母线和二段母线分别向井下水泵 井下 10KV 0 4KV 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 18 页 共 97 页 主变输出电源 一 二段母线直接设计联络柜联络 一段母线受电柜的断路器 二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁 井下低压 0 4KV 变电站设计安装两台型号为 S11 315 10 的主变 主变的电 源分别来自井下 10KV 开关站的一段母线和二段母线 设计井下 0 4KV 变电站的 低压母线采用单母线分段主结线 其中一段母线的受电柜受 1 主变 0 4KV 电源 二段母线受 2 主变 0 4KV 电源 一段母线和二段母线分别向井下用电负荷输出 供电线路 形成重要负荷的双回路供电 一二段母线直接设计联络柜联络 一 段母线受电柜的断路器 二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连 锁 所有重要负荷的控制柜采用自动双电源互投装置 并且要带必要的电器与 机械互锁装置 所有的断路器采用带漏电保护型 由于向井下负荷供电 主变与发电机的中性电不接地 向井下供电的电缆 选用阻燃型钢丝铠装电缆 1 8 9 基建工程量及项目进度计划 1 投产前基建工程量 182318m3 2 矿山服务年限为 37 年 其中 矿山基建时间为 3 年 稳产期 37 年 减产期 1 年 1 8 10 投资概算 设计井巷工程量 182318m 估算投资 7592 256 万元 固定资产投资按结 构划分为 表 1 3 固定资产投资结构划分表 序号项目名称投资数量 万元 占投资总量的百分数 1 井巷工程 4745 1662 5 2 一般建筑工程 593 17 8 3 设备及工器具 114015 4 安装费 2002 6 6 其他费 918 612 1 合计 7603 76100 华北科技学院毕业设计 论文 第 19 页 共 97 页 1 9 技术经济指标 表 1 4 主要技术经济指标一览表 序号项目单位数量备注 一地质 1 保有资源 储量 104t1286 748122b 2 设计利用储量 104t1286 748122b 3 预可采储量 104t980 4 平均地质品位 TFe 26 29 二采矿 1 矿山设计规模 104t a40 2 矿床开拓方式竖井 3 采矿方法浅孔留矿法 阶段崩落法 4 采出矿石品位 TFe 25 5 废石混入率 15 6 回采率 85 7 采掘比 m kt3 5 8 矿山工作制度天 306 9 矿山服务年限年 37 三电力 1 装机容量 kW4400 2 工作容量 kW2046 3 年耗电量 104kW h1503 四基建工程量 m3182318 五基建期年 3 六职工定员 233 1 生产工人人 182 2 管理及服务人员人 51 七总投资万元 8363 76 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 20 页 共 97 页 1 固定资产投资万元 7603 76 2 流动资金万元 760 八主要经济指标 1 年销售收入万元 7200 2 年采矿成本万元 3600 3 年销售利润万元 3600 4 年税金及附加万元 720 含资源税 210 5 投资利润率 17 84 6 投资净利润率 13 38 7 投资回收期年 6 21 税后 含建设期 3 年 8 投资回收期年 5 96 税前 含建设期 3 年 2 矿山地质 2 1 地质工作概况 1958 年大办钢铁期间 地表不同程度地进行采掘 1958 年至 60 年 唐山综合地质大队对唐山地进行了 1 5000 地面垂直磁 测 配合物探磁法在露岩区进行了 1 200 地质草测 对隐伏磁性体投入了三个 试验钻孔 结论是 矿体向南急倾斜 夹石多 品位低 达到工业要求者很少 没有提交储量 1959 年 地质部 901 物探航测大队亦发现了隐伏矿体 地面检查后施工单 位进行深部验证 1972 年 7 月地质队对露岩区进行了 1 2000 地质草测 槽距 100 200 米 同时 对冀 C 59 101 航测异常进行了 1 5000 地面垂直磁测 1973 年至 77 年 5 月 地质队断续地对唐山的磁异常按大致 400 200 米网 度 投入钻探验证 共施工 30 个孔 初步查明了矿体规模 形态 产状以及品 位的情况 1976 年 3 月至 77 年 4 月 地质队对铁矿区地外围的物探异常投入了深部 钻孔探验证 取得了必要地资料 华北科技学院毕业设计 论文 第 21 页 共 97 页 经过几年的工作 认为本区是一个中型鞍山式磁铁石英岩贫矿床 2 2 矿区地质 矿区位于燕山台褶带马兰峪复式背斜遵化穹褶束中部 矿区出露地层为太 古界迁西群三屯营组黑云角闪斜长片麻岩 斜长角闪岩 磁铁石英矿 磁铁辉 石石英岩等 矿岩层总体走向北向东 倾向北西 2 2 1 地层 本区位于燕山沉降带的东段 马兰峪背斜的轴部 地层由老至新的分布特 点如下 太古界系塔子群 三屯营组分布在本区东部 该组一段主要以黑云斜长片 麻岩 黑云角闪斜长片麻岩 夹黑云二辉斜长片麻岩 斜长角闪岩及磁铁石英 岩 厚度约 6800m 二段为黑云角闪斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩 马兰峪组一段 Arm1 分布在本区以及本区西部 主要由紫苏黑云角闪 斜长片麻岩 黑云角闪斜长片麻岩 角闪二辉斜长片麻岩 夹透镜状磁铁石英 矿 本矿区的矿体即赋存于该层位 厚度约 1000m 马兰峪组二段 Arm2 主要是黑云角闪斜长片麻岩 角闪斜长片麻岩 角闪辉石斜长片麻岩 厚约 9000m 震旦系地层主要为砂岩 石英岩 页岩和白云岩组成 第四系地层广泛分布于各时代基岩岩层表面 山区为坡积残积物 厚数十 厘米 平原则夹砾石的黄土及河床冲击沙砾石 厚度 10 30m 2 2 2 构造 从区域上看矿区位于马兰峪大背斜的轴部 矿床构造初步认为是一个走向 北东 30 50 向北西倾斜 倾角在 75 85 的单斜构造 虽然地表露出 处 片麻理产状直立 甚至见到向南东倾斜的现象 但经深部钻孔验证 仍然 往北西倾斜 矿南区 1 3 线附近 断裂构造较为发育 矿体形状变化较大 后期蚀变强 烈 岩矿心破碎 经钻孔验证 该断层为一走向冲断层 F1 走向与片麻理近 乎一致 倾向南东 倾角 70 致使下盘矿体下降 从刻面上看 矿体沿断层 倾斜面位移 75m 左右 这说明 矿区内还是有少数断距较大的断层存在 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 22 页 共 97 页 矿区断裂有两组 一组方位北东 50 另一组是北西 340 倾角较陡 属压扭性 地表见到小断层断距小 错动不大 部分被皇斑岩脉充填 2 2 3 岩浆岩 区内未见岩浆活动 2 3 矿床地质 2 3 1 矿体形态 产状及规模 本区矿床属鞍山式沉积变质型磁铁石英岩贫矿床 赋存于马兰峪组一段底 部 呈层状 似层状 透镜状互相近于平行的产出 矿体产状与片麻理一致 矿体规模大小不一 最长者近 800m 一般长约 200m 厚 3 12m 最厚者近 50m 矿体群走向 北东 45 矿体倾角较陡 75 85 所有矿体大致分 布在长为 2500m 宽 500m 的范围之内 大多数矿体皆出露于地表 由三层矿组成 分别编号 Fe1 Fe2 Fe3 Fe4 Fe5 各矿体相距 50 80m 各矿体的规模 产状及控制程度见下表 表 2 1 红旗铁矿区矿体一览表红旗铁矿区矿体一览表 产状厚度 m 矿 体 号 相当 Z 磁性 体编 号 走向 延长 m 倾斜 延深 m 控制 标高 m 走 向 倾 向 倾角 品位 TFe 磁性 率 平 均 最 大 备 注 Fe1M2530580 50037 NW80 85 29 392 4033 5 Fe2M2195580 50040 NW70 78 30 122 3533 5 Fe3M2330540 50040 NW75 80 25 101 89912 Fe4750560 50040 SE82 85 26 3068 Fe5 隐伏 矿 200600 50040 NW70 75 27 712 011012 华北科技学院毕业设计 论文 第 15 页 共 97 页 2 3 2 矿石特征 1 矿石类型及品级 自然类型属原生石英岩型磁铁矿石 其工业类型属需选铁矿石 按造渣组 分属酸性矿石 2 矿石矿物成分及结构构造 矿石有磁铁石英岩 含辉石磁铁石英岩 含磁铁辉石石英岩三种类型 其 主要矿物成分 金属矿物主要由磁铁矿 少量赤铁矿 褐铁矿等 脉石矿物主 要为石英 角闪石 辉石 斜长石 黑云母 钻石等 矿石为中细粒变晶结构 条纹 条带状 片麻状构造 3 矿石化学成分及品位变化 矿石化学成分单一 主要是 Fe Si 占矿石总量的 90 95 次为 Al2O3 MgO CaO 等成分 占 3 6 矿石有害元素 S P 含量极低 对工业利 用没有影响 矿石中不存在综合利用元素 2 4 储量计算 2 4 1 储量计算工业指标 1 资源储量估算 a 工业指标 表 2 2 矿石质量指标矿石质量指标 TFe 有害杂质含量 矿石 品级边界品位块段平均品位 SPSiO2MgO 混合矿 c 20 25 80 6 b 开采技术条件指标 1 最低可采厚度 2m 贫富矿部分 2 夹石剔除厚度 2m 3 TFe FeO 3 5 为原生矿 TFe FeO 3 5 为氧化矿 4 混合矿系指经选矿处理的磁铁矿与贫矿的混合矿 5 矿体连图按就低不就高的原则 2 4 2 储量计算方法及结果 地质队提交本矿区矿产资源 储量 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 16 页 共 97 页 表 2 3 地质队提交本矿区矿产资源 储量 3 矿区水文地质 3 1 自然地理概述 矿区处于唐山市盆地中部 矿区地势东南高西北低 图幅东南部地形最高 点海拔高度 95m 西部最低点小于 58m 高程一般在 70 82m 相对高差 37m 属丘陵地貌类型 矿区属半干旱大陆性气候 春季风大多沙 夏季炎热多雨 冬季寒冷干燥 雨量集中在 7 8 9 三个月 多年平均年降水量 659 6mm 平均年蒸发量 1377 9mm 最大积水深度约 0 6 0 8m 矿区地面海拔标高为 57m 最大洪水时 期的地面积水面标高为 57 8m 年平均气温 10 5 1 月最冷 月平均气温 5 8 日最低气温 26 7 7 月最热 月平均气温 25 26 日最高气温 40 封冻期从 11 月至次年 3 月份 冻结深度 0 5 0 8m 冬季盛行西北风 7 8 级大风经常出现 最大可达 9 级 区内地表水体有一条河流流经图幅东北 部 为季节性河流 平时无水 雨季有暂时性水流 3 2 矿区水文地质 1 第四系冲积 洪积孔隙潜水含水层 区内除东部 西北部有极少部分原岩出露及零星的坡积 残积层和粘土层 分布外 绝大部分为第四系冲积 洪积地层覆盖 分布于沙河东西两侧的平坦 地带 其主要由土层 砂层 砂砾石层及粘土层组成 地表分布有土层及砂层 一般厚度 0 2m 向下逐渐过渡为沙砾石层 土层以下到基岩风化壳 砾石 B C 矿体号工业级别 矿石量 万吨 平均品位 Fe1 表内 304 429 39 Fe2 表内 111 9730 12 Fe3 表内 534 625 10 Fe4 表内 787 0526 3 Fe5 表内 406 5627 71 合计 2144 58 华北科技学院毕业设计 论文 第 17 页 共 97 页 粒度变化较大 大者直径可达 0 3m 小者只有 2cm 磨因度较差 在沙砾石层 中常有黄土透镜体出现 分布在矿区第四系冲积 洪积地层厚度不等 一般在 11 32 43 23m 主要由老年期沙河的冲积物堆积而形成 由于河流多次改道导 致其基底起伏变化较大 但总的趋势是东北高西南低 第四系冲积 洪积孔隙潜水是本矿区水量最大的含水层 地下水赋存于第 四系冲积 洪积地层的砂砾石层中 基底的片麻岩成为该含水层的隔水底板 在枯水期 含水层厚度一般在 5 30m 利用农田灌溉的机会 进行三个民井涌 水量测定和一个民井的简易抽水试验 求得其单位涌水量为 36 62 升 秒 米 红旗矿区位于第四系冲积 洪积孔隙潜水的迳流地段 其北面为补给区 西南方向为排泄区 潜水随着基底地段的变化 自东北向西南渗流 水力坡度 不大 大气降水是本区第四系冲积 洪积孔隙潜水的主要补给源 地下水位随着 大气降水量的多少 而有着明显的周期性变化 年变幅 2 3m 另外 水库放 水及农田灌溉 对本区潜水动态也有一定的影响 所以该区第四系冲积 洪积 孔隙潜水随降水 灌溉双重补给 开采消耗型动态 M 河床主要由砂砾石组成 透水性能较好 故在汛期沙河补给第四系冲积 洪积孔隙潜水 该含水层水质较好 属 HCO3 Ca2 Mg2 型水 表 3 1 抽水试验结果 井号井深 m 井规格抽水日期 涌水量 升 秒 水位降单位涌水量 升 秒米 H29 71 大井口 77 5 9 77 5 10 16 20 4436 82 H39 11 大井口 76 5 1011 62 145 42 H67 00 大井口 76 5 1013 30 9314 30 2 第四系坡积 残积含水层 矿区西北部地表地层主要有坡积 残积的亚粘土 亚砂土 砂土组成 透 水性较差 其北面为粘土层 不透水层 及风化裂隙潜水含水层 南面与第四 系冲积 洪积孔隙潜水含水层相邻 该含水层北高南低 其北面的粘土层及风化裂隙潜水含水层 水量不大 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 18 页 共 97 页 南面的第四系冲积 洪积孔隙潜水含水层 位于该含水层的迳流排泄地段 故 本含水层的侧面补给量很小 其主要靠大气降水的垂向补给 水量甚微 3 风化裂隙潜水含水层 矿区东部为前震旦系片麻岩原岩出露 由于长期风化作用 在原岩表层形 成较厚的风化壳 其岩石松散 透水性能良好 构成本矿区风化裂隙潜水含水 层 该含水层所处地势较高 大气降水是风化裂隙潜水的唯一补给来源加之其 泄水条件较好 故该含水层只在汛期具有一定的水量 枯水期则水量较少 4 构造裂隙含水带 红旗矿区出露的地层 主要为前震旦系单塔子群马兰峪组一段的片麻岩 其岩石致密 节理裂隙不甚发育 透水性极差 为不透水岩层 但是由于后期 多次的岩浆活动 本区形成规模大小不一的皇斑岩脉及伟晶沿脉 这些岩脉的 上下覆围岩岩石较为破碎 成为该区构造裂隙水的主要通道 如 F2 断层是本区较大的区域性大断裂 由于后期的岩浆活动 破碎带被 不透水的酸性岩脉充填 脉体下盘围岩岩石破碎 构成地下水良好通道 由于 其上覆为不透水的酸性岩脉 故此含水带有局部承压现象 5 粘土层 由褐红色的粘土及黄灰色的亚粘土组成 褐红色的粘土层分布于矿区东部 下石河 瓦子庄 铁山岭一线的残丘边缘 发育厚度极不均匀 黄灰色的亚粘 土分布于矿区西北部枣林庄一带 本区出露的粘土是组成坡积裙的主要物质成 分土层致密 为本区的不透水层 3 3 矿床充水因素认识 第四系冲积 洪积孔隙潜水含水层直接赋存于矿体之上 与地表水体联系 密切 接受地表水的垂向补给 水量丰富 是对矿床威胁最大的充水因素 红旗矿床水文地质条件属中等类型 相对较为简单 3 4 矿井涌水量预测 3 4 1 矿井开采到 100m 水平实际涌水量 根据现场收集资料 附近矿山多年开采涌水量的实际统计资料 100m 水 平最大涌水量不超过 150m3 h 华北科技学院毕业设计 论文 第 19 页 共 97 页 3 4 2 矿井开采到 300m 水平涌水量预测 根据本矿山水文地质条件是中等类型的矿体 地下水定性为裂隙水 采用 水文地质比拟法预测 300m 水平涌水量 Q 300 Q 100 F2 F1 1 m S2 S1 1 n 式中 Q 100 F1 S1 已知生产矿山矿坑的涌水量 3600m3 d 水位降 深 150m 面积 120000m2 Q 300 F2 S2 预测生产矿山矿坑的涌水量 m3 d 水位降深 350m 面积 160000m2 m 经验参数 根据水位降深对涌水量的影响取值 常见取值范围 1 m 2 n 经验参数 根据矿坑面积对涌水量的影响程度而取值 常见取值 范围 2 m 4 面积对涌水量不大时 n 4 求得涌水量为 290 3m3 h 6966 5 m3 d 3 4 3 300m 岩层移动范围渗水量 根据设计频率暴雨岩石移动范围渗入量计算 Qp Hp F max 式中 Qp 设计频率暴雨岩石移动范围渗入量 m3 d Hp 设计频率暴雨量 110mm F 渗水面积 16 104m2 max 设计频率暴雨深入系数 0 15 求得 Qp 2640 m3 d 3 4 4 矿井 300 水平矿井涌水量预测 由以上计算得到 矿井平水期涌水量 6966 5 m3 d 丰水期涌水量 9606 5 m3 d 4 采矿 4 1 开采范围 开采储量 本次设计的开采范围是矿区内的 Fe1 Fe2 Fe3 Fe4 Fe5 五个矿体 开 采储量为 1286 748 万吨 唐山市红旗铁矿 40 万吨新井设计 第 20 页 共 97 页 4 2 开采技术条件 4 2 1 工程技术条件 红旗矿矿体顶底板均为花岗质混合片麻岩及黑云角闪斜长片麻岩 岩石致 密坚硬 强度高 稳定性好 引用同类矿山物性测试成果如下表 表 4 1 矿山物理力学性质测试成果 抗压强度 MPa 抗拉强度 MPa 类别 一般平均一般平均 矿石51 96 73 8 4 1 8 1 6 35 岩石63 79 71 5 5 2 8 6 7 45 4 2 2 水文地质条件 根据前面地质报告所述 该矿床水文地质属于中等类型 地下水主要为洪 积孔隙潜水含水层的裂隙水 接受地表水的垂向补给 在雨季或汛期附近水库 排洪 农业灌溉等时期 是本矿床地下涌水的丰水期 4 3 矿山开采方式 考虑矿山地质情况 本次设计可选用两种方案 方案 1 先进行露天开采 开采到一定深度后进行地下开采 方案 2 直接进行地下开采 因此应对两种 方案进行比较 方案 1 先进行露天开采 开采到一定深度后再进行地下开采 结合本矿实际情况 5 个矿体都为急倾斜矿体 且由于 Fe1 Fe2 Fe4 矿 体太薄 采用露天开采明显不合理 Fe3 矿体如果采用露天开采会占用大量农 田 将花费较高的征地费用 也不宜采用露天开采 因此 只有 Fe5 矿体需考 虑露天开采 露天开采可通过原矿成本比较法和精矿成本比较法来确定经济合 理剥采比 1 原矿成本比较法 Nj c a b 3t t 式中 Nj 经济合理剥采比 c 地下开采每 t 矿石成本 65 元 a 露天开采每 t 矿石采矿费用 20 元 华北科技学院毕业设计 论文 第 21 页 共 97 页 b 露天开采每 t 剥离费用 15 元 2 精矿成本比较法 Nj cd at Bt1 cd C fd Td Td d 1 d d ad d a1 a f1 T1 T1 1 1 1 1 a1 1 式中 cd 地下开采 1t 精矿的成本 543 元 a1 露天开采 1t 精矿的成本 417 6 元 Td T1 分别为地下和露天开采 1t 精矿需要的原矿量 t t fd f1 分别为地下与露天开采 1t 原矿的选矿加工费 105 元 d 1 分别为地下与露天开采的精矿品位 64 a 地质品位 26 29 ad a1 分别为地下与露天开采混入的废石品位 0 d 1 分别为地下与露天开采的废石混入率 分别为 8 和 6 d 1 分别为地下与露天采矿的选场回收率 74 4 经计算 Nj 3 8 t t 根据上述两种比较法 综合考虑各种影响因素得出本矿的经济合理剥采比 为 3 5t t 根据矿体第四系覆盖层及上下盘围岩的物理力学性质与稳固性 工 程类比地区同类矿山的情况 确定矿体的最终边坡角如下 第四系覆盖层取 45 上盘基岩层取 50 下盘基岩层取 55 端部基岩层取 55 根据手 工作图法确定开采境界 令境界剥采比 Nk Nj 经计算 在开采到 65m 时 地 下开采单位体积的矿石等于露天开采单位体积矿石的费用 这就是露天矿的极 限开采深度 以后随着开采深度的增加 生产剥采比越来越大 此时应转入 地下开采 露天开采和地