地下采矿设计

.矿床地下开采课程设计说明书设计题目专业名称学 号学生姓名 指导教师.矿床地下开采课程设计任务书题目1、初始条件某石棉矿某矿脉长60米，高50米，矿脉为含中长纤维石棉蛇纹岩，矿脉与围岩接触面明显，矿石中等稳固f=68，矿脉厚度m=1828米，倾角=82（见附页），地质品位2，矿块矿量为137200吨，净棉2744吨，矿石的松散系数k=1.41.5。围岩均为黑色致密蛇纹石。上盘围岩f=68，下盘围岩f=913。阶段运输平巷已经形成，断面22.2。年设计生产能力3万吨，矿石容重2.7t/m32、课程设计的内容和要求（1） 课程设计的目的本课程设置的目的是训练学生在资料检索、数据计算、工程制图和科技写作等方面的技能；培养学生的技术实施、工程设计和研究开发能力；使学生面对模拟或实际的矿山工程设计课题，能够综合运用所学的专业理论知识，提出可行与合理的技术设想和实施方案。（2） 课程设计的要求课程设计要求学生了解矿物资源开发工程设计的特点，熟悉相关的设计规范和设计程序，掌握地下开采采矿方法的设计方法与步骤。设计者在条件许可时应使用CAD软件进行工程计算和工程绘图。3、主要参考文献4、课程设计工作进度计划1天 设计基础资料准备及熟悉矿床开采技术条件，采矿方法选择；2天 绘制采矿方法大图；2天 采准、切割、回采计算、采矿方法主要技术经济指标、编写设计说明书。指导教师（签字）日期2014年5月12日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日.矿床地下开采课程设计成绩评定表评语：设计说明书（70分）设计图纸（30分）总分评阅教.目录1采择矿方法选11.1 设计矿体的开采技术条件11.1.1矿体倾角11.1.2矿体厚度11.1.3矿体走向长度及沿倾斜长度11.1.4矿石品位及围岩含矿品位情况11.1.5矿石及上、下盘围岩种类，节理裂隙发育情况，地质构造，矿岩稳固程度及其矿岩接触情况11.1.6矿体的物理机械性能11.1.7矿岩允许不支护暴露面积11.1.8地表陷落的可能性11.2 采矿方法的选择11.3 矿块构成要素21.3.1对选定的采矿方法，确定矿块的构成要素及矿块布置方式31.3.2确定回采工作面形式及允许暴露面积32矿块采准切割工作32.1 阶段运输巷道布置32.1.1选择运输设备32.1.2确定阶段运输巷道断面尺寸32.1.3确定阶段运输巷道布置形式42.2 矿块底部结构42.3 切割工作42.4 采准巷道及切割巷道断面尺寸42.4.1选择采准巷道、切割巷道施工设备42.4.2确定采准、切割巷道断面尺寸42.4.3确定采准巷道及切割巷道数量及位置42.5. 采准工程量42.5.1采准工程量计算42.5.2采准工作量计算53 回采工作63.1 矿房落矿工作63.1.1选择凿岩设备及工具63.1.2确定落矿参数63.1.3按类似矿山条件，确定单位炸药消耗63.1.4确定炮孔布置形式，并绘制炮孔布置草图63.1.5简述装药及起爆方法73.1.6计算一个循环落矿量（）73.1.7计算一个循环落矿消耗的炸药量（）73.1.8计算单位炸药消耗量（）73.1.9计算每米炮孔崩矿量（）73.1.10简述二次破碎方法73.2 采场选择83.3 采场地压管理83.4 采场通风83.5回采工作组织及编制回采循环图表83.5.1简述回采工作组织83.5.2计算回采凿岩、装药爆破、爆破后通风及出矿的时间83.5.3编制回采循环图表93.6 编制采准、切割进度计划图表94 矿柱回采及空区处理105 附图11图一 炮孔布置图11图二 切割平巷和切割天井联合拉槽法116 参考文献127 结束语12.课程设计说明书 1采择矿方法选 1.1 设计矿体的开采技术条件 1.1.1矿体倾角 倾角=82。 1.1.2矿体厚度 矿体厚度m=1828米。 1.1.3矿体走向长度及沿倾斜长度 矿长60米，高50米。 1.1.4矿石品位及围岩含矿品位情况 地质品位2 1.1.5矿床地质构造，矿岩稳固程度及其矿岩接触情况 矿石容重2.7t/m3，矿石中等稳固,f=68，上盘围岩6-8，下盘围岩f=913, 矿石的松散系数k=1.41.5，矿体与围岩接触明显，围岩均为黑色致密蛇纹石。 1.1.6矿体的物理机械性能 矿石的松散系数k=1.41.5。矿石容重2.7t/m3。无氧化性，无自燃性。 1.1.7矿岩允许不支护暴露面积 该矿为中等稳定矿床，则允许暴露面积范围在采矿设计手册中200，在采矿手册中 200250。在金属矿床地下开采教材中50200。 1.1.8地表陷落的可能性 该矿地表为荒山，容许塌陷。 1.2 采矿方法的选择 该铁矿体属倾斜、急倾斜厚矿体，矿石中等稳固，围岩不稳固。可选择分段崩落法、阶段崩落法和上向水平充填法。 表一 采矿方法分类矿体倾角矿体厚度 矿 体 稳 固 性矿石稳固围岩稳固矿石稳固围岩不稳固矿石不稳固围岩稳固矿石不稳固围岩不稳固缓倾斜薄、极薄全面法、房柱法单层崩落法，垂直分条充填法垂直分条充填法，全面法，单层崩落法垂直分条充填法，单层崩落法中厚分段矿房法、房柱法、全面法分段阶段矿房法，分层崩落法，有底柱分段崩落法，分层充填法，锚杆房柱法分段矿房法，上向进路充填法，垂直分条充填法有底柱分段崩落法，分层崩落法，垂直分条充填法厚和极厚阶段矿房法，分段、阶段崩落法，上向分层充填法分段、阶段崩落法，上向分层充填法上向进路充填法，分段崩落法，阶段崩落法分段、阶段崩落法，分层崩落法，下向充填法，上向进路充填法倾斜薄、极薄全面法，房柱法垂直分条充填法，上向分层充填法，单层崩落法上向进路充填法，分段矿房法，分段崩落法，全面法分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，分段崩落法中厚分段矿房法有底柱分段崩落法，上向分层充填法上向进路充填法，分段矿房法，有底柱分段崩落法有底柱分段崩落法，下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法厚和极厚阶段矿房法，分段矿房法分段、阶段崩落法，上向分层充填法上向进路充填法，分段矿房法，分段、阶段崩落法，下向分层充填法分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，分段、阶段崩落法急倾斜极薄削壁充填法，留矿法削壁充填法上向进路充填法，下向分层充填法下向分层充填法，上向进路充填法薄留矿法，分段、阶段矿房法上向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法上向进路充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法中厚分段矿房法，阶段矿房法，分段崩落法分段矿房法，上向分层充填法，分段崩落法上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法，分段、阶段崩落法厚和极厚阶段矿房法，分段、阶段崩落法分段矿房法，分段、阶段崩落法，上向分层充填法上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段，阶段崩落法分段，阶段崩落法，下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法 该铁矿山的设计年产量为70万t/a，属中型矿山，矿石平均品位33.5%，品位较低。如果采用充填法开采此矿体，经济上不合理。 该矿的价值不太高，崩落法中可选方法有无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、阶段崩落法。无底柱分段崩落法结构与回采工艺简单、安全、机械化程度高，按计划条件分析，矿石的损失贫化有可能小于有底柱分段崩落法，无底柱分段崩落法通风条件差，在完好通风系统和加强通风的情况下该缺点是可以减弱的。有底柱分段崩落法回采矿石的损失贫化比较大，采准切割的工程量大，施工的机械化程度低。其底部结构复杂，它的工程量约占整个采准切割工程的一半。阶段强制崩落法矿石损失贫化大，灵活性也不如无底柱分段崩落法，大块产出率较高二次破碎工作量大。 综上所述，最后确定两种采矿方法即无底柱分段崩落法和阶段自然崩落法进行技术经济比较。 1.3 矿块构成要素 1.3.1对选定的采矿方法，确定矿块的构成要素及矿块布置方式 第一方案，无底柱分段崩落法。分段高度10m，回采巷道间距10m，沿走向布置。第二方案，阶段自然崩落法。根据上述选出来的两种采矿方法：无底柱分段崩落法，阶段自然崩落法进行不同方面的比较，主要在矿石生产能力，矿石贫化率及损失率，回采率，原矿成本，采准比等方面进行粗略的比较。 根据该矿的具体条件，因此选取与本矿山地质地形条件，及矿体赋存条件，矿石及围岩的物理力学性质相近的矿山来作为本矿山的比较蓝本。表二 采矿方法技术经济指标分析比较表序号比较项目单位无底柱分段崩落法阶段自然崩落采矿法1矿块生产能力t/d2503002002损失率%16263贫化率%20204采切比m/kt57.55同时回采矿块数个611根据上表显示，虽然两矿的情况不是完全相同，但是在大致基本情况相同的情况下，使用无底柱分段崩落法的采矿方法及掘进的方法相比阶段自然崩落法有明显的优势。因此本矿山选取无底柱分段崩落法作为开采的采矿方法。 根据矿山地质资料及开采条件确定矿块要素： （1）阶段高度。取50m。 （2）矿块尺寸。矿块长度取50m，矿块宽度取23m。 （3）溜井位置。溜井布置在脉外，溜井断面为方形2.8m2.5m。 （4）分段高度。取10m。 （5）回采巷道。回采巷道的间距取10m，上下分段回采巷道严格交错布置，使回采分间成菱形。 1.3.2确定回采工作面形式及允许暴露面积 采用不支护的形式，上盘岩石允许暴露面积15002000，矿石顶板允许暴露面积800。 2矿块采准切割工作 2.1 阶段运输巷道布置 2.1.1选择运输设备 阶段运输巷道沿脉布置，采用ZYQ-14装运机运至溜井。 2.1.2确定阶段运输巷道断面尺寸 阶段运输巷道断面尺寸2.8m2.5m。 2.1.3确定阶段运输巷道布置形式阶段运输巷道沿脉布置。将总长600米的矿体划分为12个矿块，每个矿块长50米。 2.2 矿块底部结构选择矿房底部结构形式为堑沟式底部结构形式。其矿块底部结构的巷道有出矿巷道和堑沟巷道。 2.3 切割工作选择切割平巷与切割天井联合拉槽法。切割平巷与切割天井联合拉槽法：沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各回采巷道端部，每条进路末端掘进一条切割天井。切割平巷的断面尺寸3.0m2.5m，切割天井断面尺寸为2.0m2.8m。施工设备选择YG80型凿岩机。 2.4 采准巷道及切割巷道断面尺寸 2.4.1选择采准巷道、切割巷道施工设备 选择YG80型凿岩机8台，ZYQ-14型4台。 2.4.2确定采准、切割巷道断面尺寸 切割平巷的断面尺寸3.0m2.5m，切割天井断面尺寸为2.0m2.8m。回采巷道断面尺寸2.8m2.5m。 2.4.3确定采准巷道及切割巷道数量及位置 采准巷道数量为35，切割巷道数量为35。切割巷道位于矿体上盘内部，上盘围岩一面相交。回采巷道的末端形成切割槽，位置是沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各回采巷道端部，每条进路末端掘进一条切割天井。 2.5. 采准工程量 2.5.1采准工程量计算表三 采准工程量计算表序号巷道名称巷道数目巷道长度（m）巷道断面（m2）工程量（m 3）矿石中岩石中矿岩合计矿石中岩石中合计单长总长单长总长1沿脉运输巷道25010077007002矿石溜井1404052002003分段运输平巷4502007140014004回采巷道3523598075635122568605分段切割巷道5502507.5187518756切割天井3593155.6176417647小计82188512799 2.5.2采准工作量计算 采准系数k1及k2分别按下式计算： （1）用长度表示采准系数： =1885(23000127994)1000 =66.85m/kt （2）用体积计算采准系数： =9274(23000127994)1000 =328.91 m3/kt其中：L=1885m；V =12799m3； =5635+1875+1764=9274m3；式中： 矿石总量，t； 矿块长度，50m； 可采高度，50m； 采场宽度，23m； 矿石体重，平均； 采准巷道和切割巷道总长度，； 脉内采切巷道矿石总体积，； 由采准巷道和切割巷道中采出的矿石总体积，。 3 回采工作 3.1 矿房落矿工作 3.1.1选择凿岩设备及工具由凿岩设备YG-80，装配在CZZ-700型胶轮自行单机凿岩台车上。 3.1.2确定落矿参数起爆时每次爆破两排炮孔，排距在1.51.8m之间，方式为由上盘到下盘后退式回采，且要保证上分段回采超前于下分段，其中炮孔前倾角为85，边孔角为45。凿岩设备为YG-80型凿岩机，YG-80型凿岩机装配在CZZ-700型胶轮自行单机凿岩台车上，根据设备参数可以选取孔径为60mm，即d=60mm。它的有效孔深不超过14m，最小抵抗线W=2530d=15001800mm，可取1.8m。孔底距h=0.851.2w=1.532.16m，取1.6m。崩矿步距可取为2.5m。综上所述，炮孔前倾角为85；边孔角为45；有效孔深不超过14m；最小抵抗线W=1.8m；孔底距h=1.6m；崩矿步距2.5m。 3.1.3按类似矿山条件，确定单位炸药消耗 按类似矿山条件，根据矿石坚固性系数选择炸药单耗q=0.35Kg/t。 3.1.4确定炮孔布置形式，并绘制炮孔布置草图炮孔布置形式为上向扇形炮孔形式。表四 一排炮孔的装药量。炮孔编号炮孔倾角（度）炮孔长度（m）炮孔装药长度（m）炮孔装药量 （kg）145108.47.5325310.89.28.2436111.6108.9646912.410.89.6857713.211.610.396851412.411.1177713.211.610.3986912.410.89.6896111.6108.96105310.89.28.241145108.47.53合计130112.4100.71 3.1.5简述装药及起爆方法 用FT281药卷装药器，装药选择多孔粒状铵油炸药。采用非电力起爆以及导爆索起爆，起爆方式为每次起爆2排孔。 3.1.6计算一个循环落矿量（） 一个循环落矿量 3.1.7计算一个循环落矿消耗的炸药量（） 每次起爆2排孔，一个循环落矿消耗的炸药量 3.1.8计算单位炸药消耗量（） 式中：单位炸药消耗量，； 一个循环落矿消耗的炸药量，； 一个循环落矿量，。 3.1.9计算每米炮孔崩矿量（） 式中：每米炮孔崩矿量，； 一个循环落矿量，； 一个循环炮孔总长度，。 3.1.10简述二次破碎方法二次破碎的概念是：回采落矿后所产生的不合格的大块，在岩石运搬过程中需要进行破碎。减少二次破碎量的方法有：（1）正确的选择崩矿的参数，使大块产出率降到最低；（2）允许有一定数量的大块产出率，但在地下设置破碎硐室，用破碎机进行二次破碎。 3.2 采场选择采用ZYQ-14型装运机出矿，铲斗将矿石装入自身带有的自卸车厢中，运至溜井卸矿，完成装、运、卸三种作业。在同一分段水平，装矿顺序是逆风流风向进行的。为提高装运机效率，每台装运机保有三条以上的回采巷道轮流作业。出矿时，用铲斗从右向左循环装矿。 3.3 采场地压管理采场地压管理方法有：（1）留设矿柱或岩柱支护；（2）锚杆锚网支护；（3）充填空区；（4）封闭采空区等等。其中它们的具体方式如下。 （1）留设矿柱或岩柱支护：留设必要的矿柱或岩柱支护采空区； （2）锚杆锚网支护：在采空区顶板打入锚杆，固定钢网，形成锚杆锚网加固顶板，防止顶板松散岩层或松石冒落； （3）充填空区：在矿房回采之后，可用充填材料将矿房或采空区充填，防止岩层移动或松散岩层垮落； （4）封闭采空区：在通采空区的巷道中，砌筑一定厚度的隔墙，使空区围岩崩落产生的冲击气浪，遇到隔墙时能得到缓冲。 3.4 采场通风采用分区通风方式，确保每个矿块都有独立的新鲜风流，并保证回采巷道的最小风速，在有设备工作时不低于0.3m/s，其它情况下，不低于0.25m/s。回采工作面采用局扇通风。局扇安装在上部回风水平，新鲜风流由本阶段的沿脉运输平巷经设备井，进入分段运输巷道和回采巷道。清洗工作面后，污风由铺设在回采巷道及回风系统上的风筒引至上部水平回风巷道，并利用安装在上水平回风巷道内的两台局扇并联抽风。 3.5回采工作组织及编制回采循环图表 3.5.1简述回采工作组织 回采凿岩人数为8人，装药爆破人数为4人，通风人数为4人，出矿人数为4人。每天三个工班，每班20人。 3.5.2计算回采凿岩、装药爆破、爆破后通风及出矿的时间 回采凿岩：选用的是YG-80型凿岩机，平均效率约为4060m/（台班）。 两排炮孔总长度为。 则凿岩时间约为班。即6.5，则取7。 装药爆破：用FT281药卷装药器，装药效率为6878。 装药爆破时间取。即取3小时。 爆破后通风：由于采区的空区随着工作面的推进而不断增大，爆破通风时间也不断增加，每次爆破之后要保证通风40min以上，取。 出矿：用ZYQ-14型铲运机装矿石，经采场联络道、分段平巷，运至溜矿井矿。铲运机台班生产能力=500t/台班。 一次崩矿量。 采场出矿时间为班。即5.12，则取6。 3.5.3编制回采循环图表表五 回采循环图表序号工作项目工作时间（h）第一班第二班第三班1234567812345678123456781凿 岩 72装药爆破 33通 风 14出 矿 6 3.6 编制采准、切割进度计划图表表六 采准切割进度计划表序号采准工程项目全长(m)掘进速度（米/月）掘进时间（月）1沿脉运输巷道1002000.52分段运输平巷401000.43矿石溜井2001501.334回采巷道9803003.275切割巷道25025016切割天井3152501.267合计18857.76 表七 采准切割进度计划表采准工程项目掘进时间（月）12345678沿脉运输巷道0.5分段运输平巷0.4矿石溜井1.33回采巷道3.27切割巷道1切割天井1.26合计7.76 4 矿柱回采及空区处理 矿柱回采和空区处理应该遵循如下原则：(1)统一性。矿房、矿柱回采是矿块开采过程中紧密联系的互为条件的两个步骤。矿柱回采受回采矿房所形成的条件的影响，但又反作用于矿房回采方案和工艺的选择。(2)及时性。矿柱能否及时回采其效果迥异。(3)合理性。为了促进及时回采矿柱和处理空区，应该从资源利用、安全、经济效益等方面对矿柱回采进行全面的正确的技术经济分析。矿柱回采的技术条件比矿房回采复杂和困难，回采技术经济指标一般低于矿房。但是，由于开拓费用、与矿房共用的采切费用和管线敷设费用等与矿柱回采与否无关，矿柱的回采成本仅由回采矿柱所需追加的采准、回采费用及其他相关费用组成。因此，其经济效果示必低于矿房。很大程度上取决于所采用的回采方法和回采是否及时。 矿柱回采方法按其回采前的矿房状态分为：(1)敞空矿房的矿柱回采；(2)充填矿房的矿柱回采。 空区处理的方法分为：(1)充填法；(2)崩落法；(3)永久矿柱技撑法；(4)隔绝未能；(5)联合法。 5 附图 图一 炮孔布置图 图二 切割平巷和切割天井联合拉槽法 1切割平道；2回采炮孔；3切割天井；4切割炮孔 6 参考文献 1金属矿床地下开采（解世俊主编）2采矿设计手册 第二卷（下册）3采矿手册第四卷4矿柱回采与空区处理（中南工业大学编）5无轨采矿（李开文编）6采矿方法型谱（上、下册）7 无底柱分段崩落法文集8 无底柱分段崩落采矿法9 采矿方法计算（西北冶金设计院1976年编印）10 矿图（东北工学院采矿教研室编写）11 冶金矿山设计参考资料 7 结束语经过此次的金属矿床地下开采课程设计，通过查找矿床地下开采的各种相关知识的书籍以及在网上找到的相关论文和设计报告，让我进一步巩固以及拓展了课本中所学的专业知识，而且还从中学到了更多的以前我在课堂和书本中没有的知识。经过此次的金属矿床地下开采课程设计，不仅得到了一定的实际锻炼，而且也使自己的设计能力有了进一步的加强。通过实际操作，使自己清楚的认识到了本门专业的许多知识，需要和实际联系的很多，不能只停留在理论中，要和实际相联系，要想成为一名合格的采矿工作人员，还需要更多的锻炼才行，而且还要更加的努力。在设计过程中遇到的疑难问题，在魏老师耐心的指导下，我们都一一克服了，这使得我顺利完成了本次设计内容。经过此次的金属矿床地下开采课程设计，让我知道了在今后的学习中，我要更加努力的学习本专业的其他专业课程及相关课程，使自己向一个合格采矿人员迈进。奔波在俗世里，不知从何时起，飘来一股清流，逼着每个人优秀。人过四十，已然不惑。我们听过别人的歌，也唱过自己的曲，但谁也逃不过岁月的审视，逃不过现实的残酷。如若，把心中的杂念抛开，苟且的日子里，其实也能无比诗意。借一些时光，寻一处宁静，听听花开，看看花落，翻一本爱读的书，悟一段哲人的赠言，原来，日升月落，一切还是那么美。洗不净的浮沉，留给雨天；悟不透的凡事，交给时间。很多时候，人生的遗憾，不是因为没有实现，而是沉于悲伤，错过了打开心结的时机。有人说工作忙、应酬多，哪有那么多的闲情逸致啊？记得鲁迅有句话：“时间就像海绵里的水，只要挤总是有的。”不明花语，却逢花季。一路