采矿专业毕业设计(铅锌银矿).doc

湖南某铅锌矿开采设计 摘要 本次毕业设计的任务是湖南宝山铅锌矿床北部 154 197 勘探线 30m 以上矿段矿床开采设计 设计年生产 能力为 40 万 t a 设计的首要任务是将矿区的地质资料 水文资料和勘探线剖面图结合起来对矿体赋存情况进行了解掌握 结合矿山相关地质资料设计开拓系统 应当使矿山开拓系统结构简单化 使基建工程量减少 并且能够达到生 产能力 最后通过技术经济分析比较 来实现开拓系统方案和采矿方法的选择 本设计中开拓系统采用的是平 硐竖井联合开拓 采矿方法采用向上分层胶结充填采矿法 矿井的通风方式为两翼抽出式 采用集中通风 保 证井下通风安全 设计中对井下运输和矿井提升部分 考虑了井下和地面运输功最小原则 设计中所用到的某 些参数是采用类似矿山的数据 并以 采矿设计手册 为主 配合其它参考资料的方式进行设计 整个设计均 按照了设计标准执行 并采用 AutoCAD 计算机绘图 满足了规范设计的要求 关键词 铅锌矿开采 开拓系统 水平分层胶结充填法 矿井通风系统 矿井排水 The excavating design of an Hu Nan lead and zinc mine AbstractAbstract The object of this design is to initial an plan for an Hu Nan lead and zinc mining involving the area of its northern explore lines ranged from 154 to197 and from altitude of 30m upwards its has an anticipant capability of 0 4million t a The design of the main tasks is to mine geological hydrological data and prospecting line profile based on the geological condition of the ore body to understand According to the mine geological data design development system should make the mining development system has the advantages of simple structure make the capital construction engineering quantity reduction and can achieve the production capacity the technical and economic analysis of development to achieve the system scheme and selection of mining methods The design of open system is used in the adit shaft joint development mining methods upwards lamination Stoping cemented fill method Mine ventilation mode for the two wings of draw out type the central ventilation ventilation safety guarantee Design of the underground transportation and hoisting part considering the underground and ground transportation work minimum principle The design used in the some parameters used is similar to mine data and to mining design manual cooperate with other reference way design The whole design in accordance with the design standards and adopt AutoCAD computer graphics to meet the design requirements KeyKey wordswords lead and zinc mining on system development level stratified cementation and filling method mine ventilation system mine drainage 目 录 前前 言言 第第 1 1 章章 总论总论 1 1 1 1 设计任务与依据 1 1 2 矿山概况 1 1 3 矿山开采现状 3 第第 2 2 章章 矿山地质矿山地质 4 4 2 1 矿区地形特征 4 2 2 矿区地质 4 2 3 矿床地质 7 2 4 矿床开采技术条件与水文地质条件 11 2 5 矿区勘探与储量计算 11 2 6 生产地质工作 13 2 7 地质资料评价 14 第 章第 章 矿山生产能力矿山生产能力 1515 3 1 矿山工作制度 15 3 2 矿山生产能力验证 15 第第 4 4 章章 矿床开拓矿床开拓 1717 4 1 开采范围确定 17 4 2 错动界限与保安矿柱圈定 17 4 3 矿床开拓 17 4 4 主井位置的确定 23 4 5 确定保安矿柱和绘制开拓系统图 24 4 6 井田中阶段开采顺序和阶段中矿块开采顺序 25 第第 5 5 章章 采矿方法采矿方法 2626 5 1 矿床开采技术条件 26 5 2 采矿方法选择 29 5 3 采矿方法概述 34 5 4 采准与回采计算 39 5 5 矿床开采技术 48 第第 6 6 章章 井下运输井下运输 4949 6 1 运输系统选择 49 6 2 运输设备选择与计算 51 6 3 井底车场设计 54 第第 7 7 章章 矿井提升矿井提升 5555 7 1 提升方式及系统选择 55 7 2 提升设备选择 55 第第 8 8 章章 矿井排水矿井排水 6060 8 1 排水方式与排水系统确定 60 8 2 排水设备选择 61 8 3 水泵房 水仓 65 8 4 排水设备及人员编制 66 第第 9 9 章章 压气设施压气设施 6767 9 1 压气设备的选择 67 9 2 压气管网 68 9 3 压气机耗电量计算 69 9 4 压气设备及人员编制 69 第第 1010 章章 矿山供电矿山供电 7070 10 1 供电电源 70 10 2 用电负荷计算 70 10 3 配电系统 72 第第 1111 章章 井巷断面设计井巷断面设计 7373 11 1 竖井断面设计 73 11 2 平巷断面尺寸设计 75 第第 1212 章章 矿井通风矿井通风 7979 12 1 通风系统选择与风量 负压计算 79 12 2 矿井通风设备的选择 88 12 3 局部通风 91 12 4 坑内防尘与安全 92 第第 1313 章章 矿山总平面布置矿山总平面布置 9494 13 1 矿山地面运输 94 13 2 采矿工业场地布置 94 第第 1414 章章 基建工程量与进度计划基建工程量与进度计划 9696 14 1 基建工程量 96 14 2 基建进度计划编制 99 致致 谢谢 101101 主要参考文献主要参考文献 102102 附图附图 103103 前 言 毕业设计是教学计划的一个有机组成部分 是最后的一个不可缺少的教学环节 它具有实践性和综合性 是一种很好的结业形式 通过毕业设计 能使学生受到工程师所必需的综合训练 学生运用所学基础理论 基础知识和基本技能 分析研究和解决各种采矿技术问题 从而提高调查研究 查阅文献和搜集资料的能力 提高理论分析 制定设 计方案的能力 提高设计 计算和绘图的能力 提高技术经济分析和组织工作的能力 提高总结 撰写论文或 设计说明书的能力 毕业设计是学生走向工作岗位前的一次 实践演习 为今后从事采矿专业技术工作打下良 好的基础 由于时间短 内容多 工作量大 毕业设计不能象工业设计那样面面具深 只能在保持章节完整性的基础 上重点进行矿床开拓设计 采矿方法设计 以及基建进度计划的编制等 对这些章节中的各项方案选择和技术 决定都要进行详细的论证和必要的技术经济比较 其它如提升 运输 压气 通风 排水和供电各章 则主要 是作各个系统的确定 设备选型设计 设备 人员表编制 以便进行详细的论证和必要的技术经济计算 也可 根据各个年级的具体情况 研究决定删减一些章节 本设计指导书是对毕业设计大纲较详细的说明 有些章节仍很粗糙 仅供毕业设计过程中参考 在保证大 纲要求的前提下 学生可以重新组织章节内容 可不受本指导书的限制 鼓励创造性的运用 切切避免照搬 毕业设计过程中 学生在指导教师指导下 要充分发挥独立思考正确运用所学理论知识的能力 以地质资 料为依据 认真分析现有生产系统和技术方案的利弊 使设计切实做到 生产安全而可靠 技术先进而适用 经济合理而有效益 设计说明书要简明扼要 书写工整 图纸整洁清晰 符合规范 设计完成交指导教师评阅认可后再提交答辩 答辩委员会根据指导教师的评语和学生的答辩情况评定 第 1 章 总论 1 1 设计任务与依据 1 1 设计依据 设计依据 以地质勘探资料为依据进行设计 2 2 设计范围设计范围 北部财神庙铅锌矿体 154 197 线 赋存标高 30 m 以上矿段 3 3 设计内容 设计内容 1 矿床开拓系统设计 2 倾角 55 标准矿块采矿方法设计 3 30m 中段平面开拓设计 4 编制矿山基建进度计划 2 5 a 5 通风系统设计 6 其它设计内容与要求按毕业设计大纲 1 2 矿山概况 1 2 1 矿区位置与交通 宝山有色矿业位于享有 有色金属之乡 美誉的湖南省郴州市 公司总部座落在桂阳县城关镇宝山路 30 号 离 千年古郡 桂阳县城仅 1 公里 公司区位优势凸显 北依长株潭 南临粤港澳 驱车约 20 分钟即可到郴州 市武广高铁西站 北上长沙 南下广州均在一小时路程圈内 有城市公路直达京广铁路 京珠高速 107 国道 距离仅 28 公里 距京珠高速复线 5 公里 距厦蓉高速仅 3 公里 距衡武高速 40 公里 公司在郴州市拥有货物 转运站 有铁路专线直通京广铁路 物流通畅 区位值高 可谓 三条高速绕矿过 交通便捷地势优 交通位 置见下图 1 1 图 1 1 宝山铅锌银矿交通位置图 1 2 2 矿区气候条件 郴州市位于北纬 24 53 26 50 属中亚热带季风性湿润气候区 因南北气流受南岭山脉综合条件 地 貌 土壤 植被 海拔 影响 太阳辐射形成多种类型的立体分布 垂直和地域差异大 具有四季分明 春早多 变 夏热期长 秋晴多旱 冬寒期短的特点 多年平均气温 17 4 多年平均降水量 1452 1 毫米 比全省平均数 多 19 7 毫米 为全国多年平均降水量的 2 22 倍 为世界大陆多年平均降水量的 1 3 倍 由于气候温暖湿润 郴州山青水秀 风光旖旎 历来被誉为 四面青山列翠屏 山川之秀甲湖南 正如 郴 字从林从邑 邑在林 中 森林和城市融为一个和谐的整体 有诗为证 郴山郴水 幽香醉人 宋代诗人阮阅诗云 万紫千红一 径深 胭脂为地粉为林 矿区附近主要河流有官溪河 春陵江 桂阳县地形属中高山地带 山峰高度一般在 300 400m 气候春夏多 雨 秋冬干燥 1 3 矿山开采现状 1 一期工程简况 宝山一期工程为露天开采 主要开采铜钼综合矿和单铜矿体 矿山于 1966 年 10 月破土建设 1972 年底竣 工建成生产能力 采矿 2000 吨 日 选矿 2500 吨 日 机修加工 255 吨 年 汽车大修 100 台 年 以及相应的供 电 供风 供水系统 露天开采于 1995 年末闭坑 2 二期工程简况 根据矿山的实际情况 一期工程露天开采的产量逐步减少 服务年限也在缩短 为了尽快解决好露天转井 下的生产衔接 保证矿山生产的持续发展 1987 年开始了二期工程建设 按宝山矿田的位置分 先后建设了中 部铜钼多金属矿区 西部铅锌银矿区 北部铅锌银矿区 中部铜钼矿区位于矿田的中部 东西长约 800 米 南北宽 100 380 米 矿体走向 NE 或 NEE 倾向 NW 属高 温热液交代的矽卡岩型矿床 1987 年开始建设 设计生产能力为 500 吨 日 主控工程按 1500 吨 日建设 采用 平硐 明竖井开拓 西部铅锌银矿区位于矿田的西部 距铜钼矿区西偏北仅 300 米处 矿体受宝岭倒转背斜东段倒转翼控制 主要产于层间断裂破碎带中 矿体走向 NW EW 倾向 NE 属中低温热液充填交代型矿床 1988 年采用探采结合 方式开始建设 设计生产能力为 300 吨 日 采用平硐 盲斜井开拓 主要开采 50 米标高至 250 米标高的西部 铅锌矿体 北部铅锌银矿区位于矿田的北部 东西长约 1400 米 南北宽 300 米 矿体主要受财神庙倒转背斜和断裂破 碎带控制 矿体走向 EN EW 和 EW 倾向 NNW 或 NNE 属中低温热液充填交代型矿床 1994 年开始建设 设计生 产能力为 300 吨 日 采用平硐 明竖井 盲斜井联合开拓 主要开采 30 米至 90 米标高铅锌矿体 第 2 章 矿山地质 2 1 矿区地形特征 宝山矿山所在的桂阳县位于湖南省郴州市西部 南岭北麓 湘江支流的舂陵江中上流 地理坐标为东经 112 13 26 至 112 55 46 北纬 25 27 15 至 26 13 30 全县以丘岗地为主 南北高中间低 属丘陵地带 宝山矿紧挨桂阳县城地表不允许大面积崩落 2 2 矿区地质 1 矿区地层 宝山矿区主要出露地层为石炭系 矿区内 Cu Pb Zn 等有色金属矿产的主要赋矿层位为 石磴子组灰岩 测水组砂页岩 梓门桥组白云岩 宝山矿区出露地层有泥盆系上统佘田桥组 锡矿山组 石炭系下统孟公坳组 石磴子组 测水组 梓门桥 组 中上统壶天群 其中石磴子组灰岩 测水组砂页岩为本区主要的赋矿层位 岩性 2 矿区构造 区内构造复杂 主要形成于印支 燕山期 由一系列的倒转背 向斜及压性 压扭性断裂构造所构成 矿区 主构造线方向为北东 南西 后期横断层 F3 将矿区划分为南北两区 现将矿区中与矿床有关的褶皱 断层特征 分述如下 1 褶皱构造 宝岭倒转倾伏背斜 背斜顶部位于矿区中部露采场 其核部由石磴子组灰岩组成 轴面南倒北倾 倾角约 30 45 轴面走向 80 90 褶皱轴东端向北东转 西端向南西西转 整个背斜向西倾伏延伸 该背斜的东端 及南翼被 F1 F38 破坏 北翼被 F0 切割 该倒转背斜的轴部和正常翼控制着矽卡岩型铜钼矿床 裂隙充填型铅 锌银矿床 倒转翼控制着裂隙充填型铅锌银矿床 牛心倒转向斜 宝岭北倒转向斜 位于西部矿床的中部 向斜核部主要由壶天群白云岩组成 轴面走向 70 80 南倒北倾 倾角 45 50 该向斜东扬西沉 倾伏角约 30 该向斜北翼被 F21 南翼被 F0 东端被 F3 西端被 F5 切割 向斜核部被隐伏的 F0 1 斜切 该向斜转折端与 F21 控制着西部铅锌银矿床 牛心倒转背斜 位于 F21 断层上盘 核部由石磴子组灰岩组成 轴面走向 70 80 南倒北倾 倾角 50 70 该背斜北翼被 F109 南翼被 F21 切割 财神庙倒转背斜 位于 F3 以北 南翼被 F3 斜切 核部由石磴子组灰岩组成 轴面走向北东 倾向北西 向北东倾伏 该背斜中近东西向的断裂构造 F25 F23 和层间破碎带 C1c 与 C1sh 及背斜轴部挤压裂隙带 是北部铅锌银矿床中的主要赋矿部位 杉木岭 桂阳 中倒转向斜 位于矿区北部 核部由壶天群白云岩组成 轴面走向北东 倾向北西 向北东 倾伏 2 断裂构造 矿区断裂根据其走向可分为北东组和北西组 其中北东组断裂多为早期形成的压扭性走向逆冲断层 倾向 北西 倾角 60 70 主要有 F109 F21 F0 F1 等 北西组断裂为晚期形成的横向平移 旋转张扭性正断层 该组断裂多倾向北东 少数倾向南西 主要有 F2 F3 F4 F5 等 北东组断裂与成矿较密切 现将矿区中的主 要断层特征叙述如下 F3 位于矿区中北部 为后期横断层 它将矿区分为南北两区 北区为财神庙铅锌银矿床 南区根据控矿 构造和矿床位置分为西部铅锌银矿床 中部铜钼矿床 东部铅锌矿床 F3 断层是宝山矿区中一条规模较大的张 扭性正断层 走向 280 300 倾向北东 倾角 65 75 上盘西端下沉 东端抬升 下盘西端抬升 东端下沉 断层破碎带宽 0 5 50 米 主要由砂岩 页岩 白云岩 灰岩的碎块经铁锰质 炭质 泥钙质等胶结而成 该断 层在地表风化后常呈黑土带 F0 位于矿区东南部 地表从宝岭倒转背斜的正常翼上通过 为成矿前压扭性逆断层 断层走向 10 30 倾向北西 倾角 40 65 断层破碎带宽 0 1 40 米 主要由砂 页岩碎块 千枚岩 灰岩角砾经泥 炭质胶结 而成 破碎带中普遍见辉钼矿化 局部地段见透镜状铜 钼 铅锌矿体 矿区中部铜钼矿床主要赋存在 F0 的下 盘 F21 位于牛心倒转背斜与宝岭北倒转向斜之间 东至 F3 西到竹子岭 全长约 2 公里 走向 70 80 倾向北西 倾角 60 75 断层破碎带宽 0 8 30 米 主要由砂页岩 灰岩 白云岩 黄铁铅锌矿角砾经泥 炭 质物胶结而成 破碎带中普遍见黄铁铅锌矿化 局部地段见脉状 扁豆状黄铁铅锌矿体 F21 为西部铅锌银矿床 的主要含矿断裂 F4 位于北部财神庙铅锌银矿区 为平移正断层 断层走向 270 300 倾向北东 倾角 50 80 断层上 部大部分地段被花岗闪长斑岩充填 深部为破碎角砾岩带 局部地段见透镜状铅锌矿体 F25 位于北部财神庙铅锌银矿区 为张扭性正断层 断层走向北北东 东西 倾向北 倾角 35 60 断层 破碎带宽 2 25 米 主要由破碎角砾岩组成 局部地段见透镜状 囊状铅锌矿体 F25 为北部铅锌银矿床的主要 含矿断裂 3 矿区岩浆岩 宝山矿区的岩浆岩均为燕山早期超浅成中酸性小岩体 其同位素地质年龄为 182 百万年 145 百万年 岩石 类型主要有 花岗闪长斑岩 微晶花岗闪长斑岩 石英斑岩 英安质凝灰角砾岩 辉绿玢岩 矿区地表出露岩 体 26 个 其中以微粒花岗闪长斑岩为主 矿区中的岩体主要分布在三个北西西向展布的岩带中 宝山矿区代表性岩体为隐伏于宝岭倒转背斜中的 306 号花岗闪长斑岩脉 该岩脉已有 14 个钻孔控制 走向 长约 400 米 倾斜延伸约 1200 米 倾向北 倾角 58 岩石呈深灰色 烟灰色 斑晶含量 20 30 多为中长 石斑晶 具环带构造 少量为更长石 钠长石 多呈自形 半自形晶 其次为正长石 石英 角闪石 黑云母 基质为石英 长石 角闪石 岩石具斑状结构 基质呈细粒花岗结构 整个岩体具钾长石化 岩体上下盘接触 带具矽卡岩化 岩体中 Cu Mo W Bi Pb Zn Ti Cr Ni 等元素含量较高 该岩体与成矿关系极为密切 具有相对封闭的环境 岩体所带来的挥发份及金属成矿元素不易扩散 在整个缓慢的分异过程中 逐渐与围岩 发生交代反应 形成矽卡岩时期的铜钼矿床和硫化物时期的铅锌银矿床 宝山矿区是一个与隐伏花岗闪长斑岩有一定成因联系的多金属矿区 矿床正向分带性明显 由隐伏岩体向 外依次为高中温岩浆热液矽卡岩型 W Bi Mo Cu 多金属硫化物矿床 中温热液 Cu Pb Zn 硫化物矿床 中低 温热液 Pb Zn Ag 硫化物矿床 低温 Ag Mn 矿床 并出现相应的围岩蚀变为矽卡岩化 绿泥石化 大理岩化 铁锰碳酸盐化 4 围岩蚀变 宝山矿区的围岩蚀变主要有 矽卡岩化 云英岩化 萤石黄铁矿化 硅化 黄铁铅锌矿化 大理岩化等 矽卡岩化 主要分布在中部铜钼矿区隐伏的花岗闪长斑岩的外接触带上 矽卡岩的原岩为含泥质较高的 C1sh 组灰岩和 C1c 组钙质砂页岩 矿区中的矽卡岩主要呈透镜状不连续产出 矿区中的矽卡岩主要见有黄绿色 和浅红色两种 黄绿色的矽卡岩与黄铁矿 黄铜矿的矿化较密切 浅红 浅灰色的矽卡岩则与辉钼矿 白钨矿 辉铋矿的矿化较密切 矽卡岩中的组成矿物主要有 石榴子石 透辉石 绿帘石 绿泥石等 云英岩化 主要见于矽卡岩外侧蚀变砂页岩中钨铋矿脉两侧 与钨铋矿化密切 萤石黄铁矿化 主要以细脉状 网脉状 团块状分布于砂页岩和白云岩中 产于矽卡岩外侧蚀变砂页岩裂 隙或破碎带中时 常与白钨矿化较密切 产于白云岩裂隙中时 与铅锌矿化有一定的关系 硅化 产于矽卡岩外侧围岩时 与钨 钼 铋矿化较密切 产于断裂带外侧时 常与铅锌矿化较密切 黄铁铅锌矿化 主要产于含矿断裂带或层间破碎带及近矿围岩的裂隙中 它是寻找铅锌矿床的直接找矿标 志 大理岩化 主要产于矽卡岩内及外侧围岩 与铜钼矿化关系密切 2 3 矿床地质 北部财神庙铅锌银矿床 矿床主要产于财神庙倒转背斜正常翼 北西翼 的断裂中 矿体受断裂控制 财神庙倒转背斜核部由 C1sh 灰岩组成 两翼为 C1c 砂页岩 轴面产状为走向北东东 倾向北北西 南倒北倾 倾角约 50 左右 该背斜南 端被 F3 F4 两条走向北西 倾向北东的正断层斜切并旋扭 财神庙矿区的铅锌矿体 主要受 F25 F23 F4 断 裂及 F25 与 F4 之间发育于 C1sh 灰岩中的裂隙带控制 其次是受背斜轴部挤压形成的剥离空间破碎带和受岩体 冷凝收缩产生的破碎带控制 矿体主要产于 C1sh C1c C1z1 中及 C1sh 与 C1c 界面近围的 C1sh 灰岩中 C1sh C1c C1z1 与岩体接 触带中 主要以产于石蹬子组灰岩中的矿体为主 其矿体产状主要受断裂控制 矿体厚度大 品位高 产于测 水组砂页岩中的矿体主要为成矿期后受应力运移至其内的矿体 该类型矿体小 厚度薄 品位相对较低 产于 梓门桥组白云岩中的矿体主要为受断裂旁侧羽状裂隙控制 矿体小 大部分为氧化矿石 矿体形态为透镜状 扁豆状 脉状 似层状及不规则状 其中产于岩体接触带的小矿体走向北西 280 310 倾向 NE10 40 倾角一般为 80 左右 2 3 1 矿床成因类型与工业类型 宝山矿床类型主要是岩浆期后高中温热液接触交代矽卡岩型铜钼钨铋多金属矿床和中低温热液裂隙充填交 代型铅锌银矿床 根据地质及各种测试结果研究表明 宝山隐伏花岗闪长斑岩属深源幔壳同熔过渡型花岗岩成矿系列 同生 含 W Mo Cu Bi Pb Zn Ag Au 等成矿元素丰度较高 是成矿母岩 宝山矿田各矿床系含矿岩浆沿深大 断裂侵入 于宝岭复 式倒转 背向斜而成 矿体亦赋存其中 矿石硫同位素测试结果表明 矿区大多数有浆硫特点 矿床的铅同位素组成主要为岛孤铅 大多数样品落在正常铅演化模式的增长线上 不同层位中的铅同位素 组成基本一致 证明物流一致 但测水组中黄铁矿中的铅属异常铅 虽矿体中也有个别样品属异常铅 但不是 主要的 个别样品落在 5 亿年等时线上 证明有地层铅的存在 但样品少 属污染性质 铅同位素模式年龄经 计算 H H 法 R F E 法 R S F 法 平均在 1 3 亿年左右 岩体年龄与矿体年龄具有一致性 本区 矿石中的铅 主要是由深源岩浆带来的 包囊体均一温度测定在 140 350 显示了成矿的高 中 低温的多阶段性 成矿溶液类型西部矿区为 K Ca Cl 型 东部及中部为 K Na Ca F 型 从岩体到矿体均显示 K Na 岩体和黑云母微量元素测定所含元素与矿区矿种一致 显示岩体成矿在地球化学上的继承性 矿物中的辉 钼矿含铼 方铅矿中含硒 闪锌矿中含 In 伴生金银组分含量高等 均显示了深源物质特点 矿物中 的某些 元 素 如 闪锌矿 中的 Ca Ce Ag Cd Fe 黄铁矿中的 Ca Ni 等 与某些典型火山热液及深源岩浆有关 的矽卡岩 热液矿床相近 综上所述 本区为与深源岩花岗闪长斑岩有关 本区深部岩浆岩上侵时所带来的大量有用金属元素组份为矿床的形成提供了丰富的物质基础 而脆性的碳 酸盐岩在构造应力作用下形成的断裂破碎带和节理裂隙带为矿液的运移沉淀提供了有利的空间 其成矿的富集 规律主要有以下几点 1 控矿断裂破碎带中常形成脉状 透镜状矿体 并在走向上往往在其呈 10 1 无功负荷 Q P tg kW 10 2 视在负荷 10 3 式中P 用电设备额定容量 kWh Kx 需要系数 tg 功率因素的正切值 详细用电负荷见下表 10 1 22 QPS 表表 10 110 1 用电负荷计算表用电负荷计算表 用电设备 名称 设备容量 kW 计算系数计算负荷 年耗电量 万 KWh 总数工作Kxcos tg 有功 kW 无功 kW 视在 kVA 提升机2500050 80 920 720000230003048013800 主扇风机68020 730 80 75584640866384 局扇440440 70 80 75339387 8515233 生活水泵480030 90 820 624320393658442362 坑内水泵160020 750 60 751200960601576 压气机175050 450 820 778814351637861 电机车20840 70 720 7314615020990 合计18306 计算年耗电能时 地下矿山最大负荷年利用小时数 一班 2000 2500 二班 3000 4000 三班 5000 7000 设计矿山采用三班制 因此载荷年利用小时数取 6000h 计算系数见下表 10 2 表表 10 210 2 地下矿山电气设备计算系数地下矿山电气设备计算系数 计算系数 Kxcos tg 坑内水泵0 750 600 75 尾砂水泵0 850 850 62 生产 生活水泵0 900 8 0 850 75 0 62 通风机0 70 0 750 800 75 卷扬机0 75 0 850 9 0 940 49 0 85 硅整流器0 55 0 600 800 75 空压机0 850 820 70 电耙绞车0 450 780 80 装岩机 载 0 400 651 17 照明需要系数 地下 1 0 生产厂房 0 95 1 0 其它 0 8 照明负荷同时系数 0 75 09 10 3 配电系统 确定配电系统的结构形式 各用户的高低压配电电压 画出配电系统图 10 1 图图 10 110 1 配电系统图配电系统图 第 11 章 井巷断面设计 11 1 竖井断面设计 1 井筒断面形状的选择 主井的断面一般都是选用圆形断面 这样掘进方便而且支护简单 而且圆形断面受力条件好 通风阻力小 应此此次设计主井断面也选择圆形断面 2 井筒井筒装备 考虑到该井筒提升能力大 提升钢丝绳终端荷载大 因此选用刚性罐道和罐道梁 以钢轨作罐道 工字钢 作罐道梁 3 井筒井筒布置 该井采用 4a 双层双罐笼 布置梯子间 4 井筒断面尺寸的确定 参考类似矿山经验 初选 罐道 38Kg m 钢轨 主罐道梁 I28a 1 2 号 次梁 I25a 3 号 梯子梁 I14 它们的尺寸详见参 b 照手册 2 5 井筒各构件间平面尺寸的计算 11 1 bb 2 1 h2mL 210 1530 280 1812mm 122122 2 1 11 2 bb 2 1 h2mL 3100 1530 2250 2149mm 116122 2 1 式中 L 两相邻罐道梁水平中心距离 mm 0 L m0 罐笼的罐道之间的水平间距 1 1530mm h 罐道的高度 2 80mm h 罐道的高度 2 250mm 0 b1 b2 b3 罐道梁的宽度 6 梯子间尺寸计算 11 3 2 1200 3 bmM 1200 100 122 2 1361mm 1500 400 11 4 d HS 1100mm 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 2 100mm b3 梯子主梁或罐道梁的宽度 2 mm H 梯子间短边次梁中心线间距 即梯子间长度 2 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 7 解析法确定井筒直径 N e 2 C2 R 1 r 2 11 5 1411 94 2 150 700 e 2 12002 R2 S2 L e M 2 R2 11 6 15192 514 e 2 R 200 2 y 222 m 10 Bb hN 式中 b2 梯子梁的宽度 2 60mm 1 箕斗最突出部分距离梯子梁内边的安全距离 1 查表 1 1 3 取 150mm B 罐道中心线距离箕斗一端的距离 mm e 井筒中心线至罐道中心线的距离 mm R 井筒近似净半径 mm 由于井筒的断面的直径是以 500mm 向上进位的 因此 井筒断面直径取 4500mm 井筒支护采用混凝土 支护 厚度 300mm 2 8 井筒断面施工图见附图 2 11 2 平巷断面尺寸设计 1 巷道断面形状的选择 选择平巷断面形状 主要考虑的因素是 围岩性质 巷道地压大小及来压方向 巷道用途 服务年限 支 架的材料与结构以及巷道断面利用率 施工难度及费用等 常见的巷道断面形式有梯形 半圆形 三心拱 圆弧拱 圆形 椭圆形和马蹄形等 这些巷道的主要特征及适用范围如下表 11 2 表表 11 211 2 各种断面巷道特征表各种断面巷道特征表 断面形式特征适用范围 梯形断面利用率高 施工简单 对不均 匀地压适应性良好 但维修量大 围岩稳固 地压较小 跨度小于 3 4m 服务年限较短的矿山 半圆拱受力性能好 拱顶承受地压能力大 但断面利用率低 费用较高 围岩不够稳固 顶侧压较大 服务 年限较长的矿山 三心拱断面利用率较高 掘砌费用较半圆 拱低 当顶压大时 易在拱顶及拱 基处开裂 围岩中等稳固 顶压较小 服务年 限较长的矿山 圆弧拱介于半圆供与三心拱之间围岩中等稳固 顶压小 无侧压或 侧压小于顶压 服务年限较长的矿 山 圆形 椭圆形 马蹄形结构稳定 可承受多方来的地压 但断面利用率低 施工复杂 掘砌 费用高 围岩不稳固 侧压和低压大的矿山 根据以上各个因素再结合本铅锌矿山的实际情况 最终平巷断面形状选择三心拱 双轨运输 巷道比较宽 故选三心拱 2 巷道拟安装的设备设施与通风排水要求 由于平硐运输巷道采用电机车牵引矿车运矿 因此巷道断面的安装设备有架线弓子 人行道和排水沟 3 巷道断面尺寸的确定 1 根据该巷道所通过的运输设备类型 参照设计手册 1 查得 ZK10 250 型 600mm 轨距架线电机车的宽 度为 1060mm 高为 1550mm 长 4500mm YCC 2 6 侧卸式矿车的宽 1250mm 高 1300mm 长 3000mm 两者比较 取其最大值 故通过巷道运输设备的宽 b 1250mm 高 h 1550mm 2 该巷道通过的是 10t 的架线电机车 查 7 人行道宽度取 b2 800mm 3 双轨运输两对开列车通过时 安全距离 b1 300mm 运输设备车体间隙查表 7 取 m 300mm 时 轨道中心 线间距为 F b m 1550mm ZK10 250 型电机车为 600mm 轨距 4 结合以上诸尺寸 计算巷道净宽度 B0 b F b2 b1 11 7 1250 1550 800 300 3900mm 式中 b 运输设备最大宽度 1360mm m 运输设备之间的安全间隙 7 300mm b1 运输设备与支护之间的安全间隙 2 300mm b2 人行道宽度 2 800mm 5 采用喷射混凝土支护 根据巷道宽 3 9 米 穿过中等稳固岩层 服务年限时间长等条件 经资料得 喷射厚层 T 50mm 两次喷射第一次喷 100 mm 第 2 次喷 150mm 故支护厚度为 T 300mm 6 参考课本 5 ZK10 250 型电机车选用 24kg m 钢轨 采用钢筋混凝土轨枕 参考课本 7 中查得 巷道铺 轨结构尺寸 h6 400mm h5 250mm 150mm 564 hhh 7 半圆拱高 f0 B0 3 1300mm R 0 54B0 2106mm 8 巷道底板到拱基线高度 即墙高 h 按下列三种情况确定 3 按电机车架线要求确定墙高 h H h 11 8 316 22 250 ZKR 2 0 2 2 BR 2000 400 2222 2 3900 2106 1025400 2502106 2085m 式中 H1 架线弓子到轨面的距离 mm 250 导电弓子顶端两切线交点于巷道壁间的最小安全距离 mm K 电机车导电弓子宽度之半 2 一般 2K 800 900mm Z 人行道另一侧轨道中心线与巷道中心线的间距 mm 轨道中心线与巷道中心线的距离 Z b b 2 11 9 2 0 B 1 3900 2 300 1250 2 1025mm 其他符号同上 按照管道架设要求计算墙高 11 10 2 21 2 53 300R n h1800hZDK 1800 250 350 776 1mm 2 2 5252003004002160 200 100 50 350mm 11 11 21 100DDn 式中 n 管路占用的垂直距离 mm D1 风管子直径 200mm D2 水管子直径 50mm Z2 人行道一侧轨道中心线与巷道中心线的间距 525mm 其他符号同上 按人行道要求决定墙高 11 12 2 2 53 100R h1800Rh 1800 250 1400mm 22 1002160 2160 通过上面三种方法计算出的结果后 取最大值 2085 按 100mm 的倍数向上选取 则墙高 2100mm 3 h 9 风速验算 主平硐和主井共同作为入风井口通风风量 Q 50m s 3 巷道净断面 S0 h2 0 393B0 B0 1850 0 3933900 3900 13 2m2 由表 1 10 查得 v 允 6 m s 平硐通过风速 v 50 13 2 3 78 m s V 允 满足通风要求不需要修改 0 S Q 断面尺寸 1 10 计算各部分尺寸 巷道净高度 H0 h3 f0 h5 2100 1300 250 3150mm 巷道掘进高度 H h3 f0 d0 2100 1300 100 3500mm 巷道掘进宽度 B B0 2T 3900 200 4100mm 巷道净断面 S0 h2 0 393B0 B0 1850 0 3933900 3900 13 2m2 拱部面积 6 6m2 2 1 d2 B S 2 00d 2 1 1001950 2 边墙面积 ST 2h3T 22100100 0 42m2 墙基面积 0 25 0 5 0 1 0 075 m2 T 5 025 0 Sj 道渣面积 Sz h5B0 0 253 9 0 975 m2 水沟面积 0 15 m2 Sg 巷道掘进断面面积 Sn S0 Sd ST Sj Sz Sg 13 2 6 6 0 42 0 075 0 975 0 15 21 42m2 10 水沟设计及管揽布置 水沟的坡度和巷道的一致 采用 选择 型水沟 水沟断面 7 根据涌水量 100 m3 h 参考表 1 9 选取 00 0 3 上宽 310mm 下宽 280mm 深度 200mm 水沟净断面积 0 06 m2 每米水沟混凝土消耗 0 12m3 水沟采用混凝土 盖板 厚 50mm 宽为 530mm 管子布置在人行道一侧 采用管子托架架高敷设 可以减小巷道净宽 托架上设 压风管 下边悬挂供水管 动力电缆设于非人行道一侧 通讯电缆与照明电缆设于人行道一侧 电缆悬挂全部 采用挂钩悬挂在支护侧墙上 巷道断面图见附图 2 第 12 章 矿井通风 12 1 通风系统选择与风量 负压计算 12 1 1 通风系统选择 在拟定矿井通风系统时 应该严格遵循安全可靠 通风基建费 经营费最低和便于管理的言责 即 1 矿井通风网路结构合理 集中进 回风线路短 通风阻力小 多阶段同时作业时 相邻分支风路的压差 要小 主要人行运输坑道和工作地点上的污风不串联 2 风量分配调节应易于满足生产需要 内外部漏风少 3 通风构筑物饿风流调节设施 辅扇 局扇要少 并便于维护管理 4 充分李咏一切可以利用以通风的井巷 使专用通风井巷工程量小 5 通风动力消耗少 通风费用低 由于矿体埋藏较深 走向长度为 1700m 分布相对集中 且连通地面的老硐 采空区和崩落区等漏风通道都 没有 为方便管理和设计因此此次设计采用集中通风 按照全矿统一通风与分区通风系统的进风和回风井相对位置的不同布置形式 可分为对角式 对角单翼式 和对角双翼式 中央式 中央并列式 端部并列式和中央分列式 混合式三种布置形式 其使用条件见表 12 1 综合考虑设计矿山的矿体赋存条件 矿床赋存较深 走向上长度并不是很长且矿体主要集中在中央 因此 设计矿山选用对角两翼式通风 将主井用于入风井 在矿床两端设置回风井 矿井通风方式有压入式 抽出式和混合式三种 三种通风方式的优缺点和适用条件比较如下表 12 2 所示 表表 12 112 1 风井布置形式表风井布置形式表 通风系统和风井布置形式分类进回风井布置形式使用条件 对角单翼式 进回风井分别位于矿体 走向两端 矿体走向不长 埋藏较浅 用端部开拓回采的阶 段不多的中小型矿井 进风井位于矿床走向中 央矿体两端各设一回风 井 矿体走向不太长 或矿体较为分散 采用中央是 开拓 回采阶段多 而需风两部太大的大 中型 矿井 对 角 式对角双翼式 中央进风 两端在垂直 方各设一个或几个回风 井 矿体埋藏较深 走向较长或矿体分散 但集中分 布在两翼 采用中央开拓 同时回采的阶段多 需风量大的大 中型矿山 中央并列式 进回风井并列布置 在 矿体走向的中央 矿体走向不长 埋藏较深 矿床两端未探清或地 形不便于设置风井和主扇的中央式开拓的中小型 矿井 端部并列式 进回风井并列布置 在 矿体走向一翼的端部 矿体走向较短 埋藏较深 采用端部开拓 在矿 体另一端不便开掘回风井巷和安装主扇 矿床另 一端未探明又急于投产的中小型矿井 全矿 集中 通风 系统 中 央 式 进回风井布置在中央 矿床走向较短 矿床两翼未探明又急于投产或两 中央分列式但两者有相当的距离翼不便于设置风井及主扇和用平硐开拓的山区中 小型矿井 混 合 式 中央分列对角混合 式 进风井位于矿床中央的 顶盘 回风井位于中央 底盘 回风井位于矿床 两翼 矿床走向较长 分布范围广 矿床勘探程度不够 又急于加快矿山建设的大中型规模矿井 表表 12 212 2 各种通风方式各种通风方式 通风方式适用条件优点缺点 抽出式 矿体埋藏深或回采后采空区易 于密闭及覆盖岩层厚 透气性 不强的崩落法矿井 可以利用副井进风 进风段 风速小 人行 运输劳动条 件好 不需要专用进风井巷 和井口密闭 排烟快 用风 流主要在回风段调节 不防 碍人行运输 便于维护管理 较难控制漏风 污风经过主 扇 腐蚀性较大 压入式 回采段与地表沟通多 难于密 闭和维护的矿井 进回风井高差大 矿体埋藏较 浅 透气性强的崩落法矿井 可以利用通地表的井巷组成 多井巷回风 减少通风阻力 密闭工程量少 矿井风压处 于正压状态 可减少有害气 体析出量新风经过主扇 腐 蚀性较小 利用生产井巷作进风井时 井口密闭困难 若开掘专用 进风井时工程量大 基建投 资多 进风段风量大 劳动 条件差 密闭工作量大 管 理复杂 在回风段风压低 排烟速度慢 混合式 矿井主要漏风区段在需风段而 进回风段难于密闭和维护的矿 井 进回风段漏风都很大 通 风线路长 矿岩节理发育的矿 井 漏风小 可克服较大的通风 阻力 利用生产井巷作进风井时 井口密闭困难 若开掘专用 进风井时工程量大 基建投 资多 进回段的密闭工作量 大 较难维护 进回风段风 速都较大 劳动条件差 需 要两套主扇 设备投资多 管理复杂 根据矿体的实际条件 以及各种通风方法的不同点 最终选择抽出式通风系统 矿体厚度一般 属于中厚矿床而又多阶段开采 同时结合所采用的上向分层水平胶结充填采矿法 最终选 择对角两翼式的通风网路 利用上部已经结束的生产阶段运输平巷作为总回风道 下部各生产阶段沿走向根据 工作面布置充填回风天井 回采工作利用上一阶段已采区的运输巷道回风 用阶段石门与主井连通 具体的通风线路上 新鲜风流从中央主井和充填井进入井下 通过阶段石门进入各个阶段的下盘沿脉巷道 再沿矿块的穿脉巷道和人行天井最终进入采场 清洗工作面以后通过抽风机排入通风充填天井 再进入上阶段 的阶段穿脉巷道 沿脉运输巷道 最终通过东 西风井排出地表 具体通风网路布置见通风网络系统图和通风 系统示意图见图 12 1 图图 12 112 1 通风网络系统图通风网络系统图 12 1 2 矿井需风量计算 1 矿井风量估算 按矿井年产量和年产万吨耗风量估算总风量 如下式 12 1 qAQ a 402 0 80 m3 s 式中Q 矿井所需总风量 m3 s Aa 矿井年产量 104t a q 年产万吨耗风量 m3 s 参照表 12 3 选取 表表 12 312 3 年产万吨耗风量年产万吨耗风量 矿井类型特大型矿井大型矿井中型矿井小型矿井 q m3 s 1 0 2 51 2 3 51 5 4 02 0 4 5 2 矿井风量计算 回采工作面需风 qh计算 1 按排尘风量确定回采工作面需风量 开采单面面积为 16m2 为硐室型作业面 按照表确定 qh 3m3 s 2 按照排尘风速计算回采工作面需风量 qh sv 12 2 160 15 2 4 m3 s 式中s 工人和产尘设备所在位置的国风断面 m2 v 作业面排尘风速 m3 s 即作业面产尘设备所在位置的平均风速 巷道型 20m2 作业面 当 s30 40m2时 v 0 06m s 3 按排除炮眼计算会此案工作面需风量 12 3 SAL t N q yh 300 5 25 16496 24 3 4m3 s 式中N 风流交换系数 实验测得 N 25 5 t 爆破后排烟通风时间 s 对于采场一般取 1200 2400 对于电耙道一般取 300s A 采场一次爆破的炸药量 kg Ly 采场爆破后炮烟中心至采场回风道的距离 一般可取采场长度的一半 S 采场过风断面面积 m2 综上几种计算 qh应选择较大者 因此 qh 3 4m3 s 准备工作面风量 对于可简单密闭的回采工作面 取回采工作面风量的二分之一 对于难以密闭的备用工 作面 如电耙群和凿岩天井等安回采工作面需风量配风 因此 准备工作面风量取回采工作面风量的二分之一 q 1 7m3 s 掘进工作面风量 矿井总体设计对于掘进工作面的数量和分布 一般根据采掘比大致确定 掘进工作面需 风量可按 1 选取 该表已经考虑了巷道断面大使用设备多等因素和局部通风的必备风量 按表选取掘进工作面 风量 qj 2 5m3 s 各种硐室需风量见表 12 4 表表 12 412 4 各硐室需风量 单位 各硐室需风量 单位 m3 s s 大型变电硐室 4 5 井下水泵硐室 2 0 装卸