地下矿山开采毕业设计

1、1.4 技术经济指标表1-1 技术经济指标表序号指 标 名 称单位数 量备 注一地质数据为21-38行勘探线平均值1矿床类型矿床成因类型岩浆深部熔离贯入型矿床工业类型镍富矿类型矿床勘探类型第i勘探类型2矿体类型似层状、层状如脉状、透镜状等3主矿体产状倾向南西230，倾角6075部稍缓。走向长度m850m平均厚度m56.9m平均倾角度5560赋存标高m700m-1530m4矿石储量t85793313矿石平均品位： %1.835开采技术条件矿岩物理力学性质下盘围岩普氏系数=46上盘围岩普氏系数=68容重： 矿石t/m33.05围岩t/m33.05抗压强度：矿石mpa围岩mpa硬度f： 矿石68岩石

2、48松散系数：矿石1.3围岩1.3稳固性： 矿石不稳固围岩不稳固二采矿1设计储量矿石量：b+ckt85793.3平均品位：b+ckt85793.32矿山生产能力t/d6666.7kt/a2200.03开拓方式4阶段高度m605同时工作中段数个16基建工程量m37150007矿山基建时间a38矿山服务年限a33投产至达产年限a3达到设计规模年限a30减产年限a39采矿方法及比重采矿法1%100vcr采矿法10矿石回收率%95.3911矿石贫化率%6.712采出矿石品位%镍1.37%，铜0.8%13千吨采准比m/kt2.05814同时回采矿块数个615年下降深度m/a1216三级矿量保有期开拓矿量

3、a3采准矿量a1备采矿量a0.517矿山工作制度每年d330每天班3每班h818主要材料消耗回采：炸药钎钢硬质合金kg/tkg/tg/t0.2130.0760.34掘进： 炸药 坑木 雷管导火线kg/tm/t发/tm/t0.3410.00120.190.89三供电1设备安装容量kw147342设备工作容量kw120003计算负荷kw130124年耗电量kwh/a1030559515采矿单位矿石用电量kwh/t36.81四运输年运输量t/a3200000其中；矿石量t/a2800000废石量t/a400000五矿山机械1主要运输设备数量电机车（矿石）台3zk14-7/250-3电机车（废石）台2

4、zk7-7/250电机车矿车（矿石）台36ydc6-7型底卸式矿车矿车（废石）台39ygc1.2-7固定矿车材料车台2ylc3（7）2提升设备竖井套1jkm-4.56a型副井套12-jk-3.5/11.5a型盲副井套1jk-2.5/30a型3压气设备台5l12-100/7型4凿岩设备台3kqj-165第2章 矿山地质略第三章矿山生产能力3.1 矿山工作制度矿山年有效的工作天数按330天算，采用三八工作制，即每日三班，每班工作八小时。3.2 矿山生产能力验证矿山生产能力即年产量，一般是根据国家对矿山规定的最终产品产量要求计算年采出矿石量、矿山设计的任务即从技术可能性和经济合理性验证矿山生产能力，

5、毕业设计则是根据指导教师下达的设计任务书验证该矿山生产能力。3.2.1矿山开采年下降速度验证生产能力年下降速度是计算矿山生产能力的一项综合性指标，它与实际开采矿山的地质条件，回采工艺，机械化程度，技术管理水平以及操作人员的技术水平和素质有十分密切的联系，是矿山综合水平的反映。因此年下降速度的选用与矿山的可比性十分重要。根据矿山开采年下降速度验证生产能力计算如下。 （3-1）=2747189.98式中 aa矿山年产量，t/a；v矿床开采年下降深度，15m/a；s矿床开采面积，72305.8m2；矿石体重，3.05t/m；矿石回收率，回收率 为97%； 矿石贫化率，取4.0%；地质影响系数，取0.

6、8；km矿体厚度修正系数，取1.1；k矿体倾角修正系数，取0.9。可知，满足280万t/a的生产能力。3.2.2经济上合理的服务年限验证生产能力根据经济上合理的服务年限验证生产能力计算如下。 （3-2）=2708968.54 t式中 q矿床可采工业储量85793313t；矿石总回收率，为97%；矿石贫化率，4.0%；tj经济合理的服务年限（一般是下限），计算如下。 tj=tzh+0.5（tc+ tm） （3-3）=30+0.5（3+3）=33 a式中 tc矿山从投产到产到达产年限，3a；tzh矿山按设计能力正常生产时间，取30a（要求tzhtj）；tm矿山结尾时间，3a。通过验证，可满足280

7、万t/a的生产能力。第4章 矿床开拓4.1 开采范围确定本次毕业设计根据设计任务，矿体比较连续，采用一个井田开采比较适宜。设计开采赋存标高为940m以上的矿体。采用下行式开采顺序，即由上往下的顺序开采。4.2 错动界限与保安矿柱圈定4.2.1 错动界限的圈定矿石采出以后，原岩应力平衡遭到破坏，使围岩发生变形、位移开裂、冒落，甚至产生大面积移动。随着采空区不断扩大，岩移范围也相应增大。当岩移范围扩大到地表时，地表将产生变形和移动，形成下沉盆地和塌陷坑。为了使地面建（构）筑物及主要开拓巷道不受地下开采所引起的地表移动的影响，必须圈定地表移动带，其界限应标在总平面图、开拓系统平面图、剖面图及各中段平

8、面图上。为了圈出错动界限（移动带），需要知道金川二矿区矿体上、下盘岩石的移动角。类比金川龙首矿区，其上盘为含辉石橄榄岩，二辉橄榄岩，上盘较下盘稳定，移动角为55，下盘为二辉橄榄绿泥石，片岩，白云质大理岩黑云母片麻岩，节理发育有破碎带穿插，不稳定，下盘移动角为50，走向端部60。移动带界限见地形地质平面图。4.2.2 保安矿柱的圈定由于某些具体条件的限制，井筒和建（构）筑物不能布置在移动带以外，而需要布置在移动带以内时，必须留保安矿柱加以保护，设计中如遇此情况。应进行保安矿柱的圈定。金川镍矿品味高，价值大，并对国家的建设和发展有重要战略意义。为了提高采出率，减少损失，应采用损失少的开拓方式和开拓

9、工程的位置，本设计主要开拓工程布置在移动带以外，故不需圈定保安矿柱。4.3 矿床开拓为了开采地下矿床，从地表向地下掘进一系列井巷到矿体，便于人员的出入和采矿设备、器材等运送至采区工作面，同时把采出的矿石运往地表，使地表与矿体之间形成一条完整的运输、提升、通风、排水、动力供应等生产服务井巷，这些井巷工程的建设称为矿床开拓。为开拓矿床而掘进的井巷称为开拓井巷，其在平面和空间的布置系统构成了开拓系统。开拓系统按其在矿床开采中所起的作用，可分为主要开拓巷道和辅助开拓巷道。4.3.1 开拓方式选择依据矿床地质赋存特点、地表地形条件、井巷布置的位置和井巷形式的不同，开拓方法可按两种方法分类：（1）按井筒与

10、矿床的相对位置可划分为：下盘开拓，上盘开拓及侧翼开拓。（2）按井巷形式的不同可划分为：平硐开拓、斜井开拓、竖井开拓、斜坡道开拓及联合开拓。各种开拓方式及优缺点如下表所示。表4-1 矿床开拓方式主要优缺点开拓方式适用条件、主要特点以及优缺点竖井开拓此方法适用于矿体倾角45、矿山生产能力较大（矿体厚度较大）、矿体埋藏较深的矿床开拓。当竖井布置在矿区移动带以外则不需布置保安矿柱，加大了矿石的回采力度和减少矿石损失。但当矿体下部倾角较缓时容易使石门过长，从而增加基建费用。斜井开拓此方法适用于倾斜或缓倾斜矿体，倾角在1520至45之间、矿体赋存与地表以下但埋藏深度不大，矿山生产能力不高的中小型矿山。投产

11、快、投资低，可起到对矿床补充勘探的作用。但生产能力低、生产安全程度不高，容易出现矿车掉道的现象。其中胶带输送机斜井有较多优点：（1）在同样生产能力下，胶带输送机斜井断面较竖井断面小；斜井掘进及支护较竖井简单，掘进设备少，掘进效率高，石门短，投资省，成本低；（2）地表无高层井塔等构筑物，土建工程简单；（3）胶带输送机斜井可以同时提升矿石、废石及人员，具有连续运输的特点，大大促进了企业向自动化连续运输方面发展；（4）在工程地质相同的情况下，斜井口的选择比竖井更具灵活性，更适应地表总平面布置及外部运输需要；（5）胶带输送机斜井延深比竖井简单容易，施工安全，速度快、成本低。平硐开拓此法适用于矿体全部或

12、大部分赋存于主要地面工业场地水平以上时。平硐具有能充分利用矿石的自重溜放，便于通风、排水、多阶段出矿。平硐开拓具有施工简单易行，建设速度快，投资省、成本低，管理方便。但平硐不宜过长，否则平硐的掘进通风就比较困难，基建时间也较长。斜坡道地下开采使用无轨设备之后，其开拓方式应做相应的改变，它的主要变化是要开掘供无轨设备上下通行的斜坡道。无轨斜坡道优点为：（1）受地形、地表工业场地和岩层条件影响较小，地表无提升设施，地表附属构筑物及其简单，井口布置大为简化；（2）在斜坡道内既可用卡车直接从采场将矿石运输至地表，也可从地表将人员、材料设备运至各个工作面；同时需要检修的无轨设备能够方便的从井下运行至地表

13、；（3）在斜坡道施工期间的设备可以较方便的于生产期间使用，更为经济；矿山建设期间能方便的利用斜坡道探明矿体；（4）其自行设备运输线路选择比较灵活，运距大，能减少矿石运输的中间环节，便于实现集中运输，降低运输成本；缺点为：（1）斜坡道开拓基建工程量大，与竖井相比，在同深度下斜坡道开拓量比竖井开拓掘进量多36倍；（2）由于无轨设备的坡度一般在10%15%左右，采用无轨斜坡道运矿的矿山，其开拓深度将受到一定的限制。深度超过200m则运输费用较高；（3）机械化程度高，设备需要量大，设备价格较昂贵，一次性投资较大；（4）设备维修量大，备件维修技术要求较高，生产成本高；（5）使用柴油机为动力的无轨设备使井

14、下空气受到污染，需要增加通风量，相应增加一些工程，通风费用增加。联合开拓由于地表条件以及矿体赋存条件等原因，有时采用单一的一种开拓巷道难以完成矿床的开拓任务，必须采用两种甚至两种以上的主要开拓巷道来完成矿床的开拓工作，这种采用两种或两种以上开拓巷道作为主要开拓巷道的方法，称为联合开拓法。联合开拓方案主要有以下几种：（1）平硐与井筒联合开拓方案；（2）明与盲井联合开拓方案；（3）斜坡道与平硐、竖井、斜井联合开拓。4.3.2 开拓方案选择（1）方案初选影响开拓方案井巷类型选择的主要因素如下：（1）地表地形是确定井巷开拓的重要条件。矿床赋存在山岳地带，且埋藏在地表以上时，宜用平硐开拓。金川地区地表起

15、伏不大，矿体均赋存于矿区地表300m以下，因此首先排除平硐开拓以及平硐-井筒联合开拓方案。（2）一般情况下，矿床倾角为1575度时可采用斜井或竖井开拓；倾角在2050度时矿床大多采用斜井开拓；倾角在15度以下时，而倾斜较长时可采用胶带输送机、矿车组斜井或斜坡道开拓。倾角015度或7590度时，采用竖井或侧翼胶带输送机斜井开拓。金川二矿区2138勘探线之间矿体倾角为5075度。可以考虑采用竖井、斜井、侧翼胶带输送机斜井。（3）矿体倾角、厚度、埋藏深度等决定矿山开采深度和岩石移动范围，进而影响地表建筑物的布置范围及主要开拓巷道的位置；矿区构造应力场方向大小，直接影响主要开拓井巷的布置和阶段划分。（

16、4）综合考虑矿床规模、矿床开采深度、矿床生产能力、岩体的物理力学性质和矿山地表工作场地总平面布置等因素，统筹考虑力求合理布局。 考虑到胶带输送机斜井在以下方面的优点：（1）在同样生产能力下，胶带输送机斜井断面较竖井断面小；斜井掘进及支护较竖井简单，掘进设备少，掘进效率高，石门短，投资省，成本低。（2）地表无高层井塔等构筑物，基建工程简单。（3）胶带输送机斜井可以同时提升矿石、废石及人员，具有连续运输的特点，大大促进了企业向自动化连续运输方面发展。（4）在工程地质相同的情况下，斜井口的选择比竖井更具灵活性，更适应地表总平面布置及外部运输需要。（5）胶带输送机斜井延深比竖井简单容易，施工安全，速度

17、快、成本低。若选用侧翼胶带输送机斜井，由于开采深度最大为800米以上，斜井过长，为综合斜井和竖井的优点，应将竖井-斜井联合开拓应当纳入候选方案。由于矿体赋存深度较大，倾角为5075，绝大多数矿体属于急倾斜矿体。竖井开拓是地下矿山开采使用最广泛的，其使用条件是矿体赋存于地表以下，矿体倾角45，或倾角15而埋藏较深的矿体，该开拓方法生产能力较大，刚好适应特大型矿山的生产要求，能够满足年产量280万吨/年的要求，因此竖井开拓可以纳入比较方案。考虑到本次设计中矿区内矿岩赋存状态及矿岩的岩性，主要矿体为一号、二号矿体，被一断层分割，造成了矿体在空间分布位置的错动，可考虑采取明竖井加盲竖井，也能够满足矿山

18、的生产能力和安全要求。大型采矿设备的使用为地下采矿开辟了新道路，近几十年来，以铲运机为代表的地下无轨采矿设备广泛使用。铲运机集铲装、运输、卸载三功能于一体，不需要中转环节，因而工作简单、效率高、产量大。因此斜坡道开拓对于行走无轨设备有很大帮助，而该矿体又为特大型矿体，斜坡道-竖井联合开拓可发挥两种考托方式的优点，应纳入方案比较。综上，入选方案初比的三种方案为：（1）斜坡道-竖井联合开拓；（2）竖井-斜井联合开拓；（3）明竖井-盲竖井联合开拓。三种纳入方案初比的开拓方式的草图、位置和断面尺寸如下：（1）竖井-斜坡道联合开拓竖井斜坡道联合开拓方式，竖井和斜坡道均布置在下盘移动带20米以外，其中竖井

19、为副井，为使得地表工业场地和井底车场布置相对集中，将竖井口与斜坡道井口平行于矿体走向布置，布置在矿体中部，29-30行勘探线之间。类比国内外斜坡道开拓的矿山，结合装备业发展对矿山设备性能的提升。取斜坡道坡度为18度，对比金川二矿区、丰山铜矿等矿山，取斜坡道断面4.54，副井5.6.图4.1竖井斜坡道联合开拓2）竖井-斜井联合开拓竖井-斜井联合开拓方式，斜井和下部盲竖井均布置在下盘移动线20m以外，副井为竖井，盲斜井布置在940阶段至1240阶段，担负提升该部分矿体的矿石提升任务；斜井布置在1240至地表，担负该部分矿石运输及下部矿石的运输任务。类比国图4.2竖井斜井联合开拓内外矿山并综合技术发

20、展对矿山机械性能的推动，取主斜井角度为20度，断面为64.2；盲主井5.0，盲副井5.6 。3）明竖井-盲竖井联合开拓明竖井-盲竖井联合开拓，明竖井和盲竖井均布置在移动线20m之外，明竖井布置在1180至地表，担负整个矿山提升任务；盲竖井布置在940至1180阶段，担负该部分的矿石提升。类比国内外同等生产能力和相似赋存条件矿山，明竖井断面5.8，盲竖井断面5.8；副井断面5.6 。图 4.3 明竖井盲竖井联合开拓2）方案初比为了确定最合理的开拓方式需全面分析论证此三种方案的技术特点，分别从井巷工程量大小，施工条件（水文、工程地质条件等），所需主要设备型号、规格、数量、设备、材料的供应情况，主要

21、工程竣工时间及其对矿山投产的影响，对矿井劳动生产率的影响，分期建设时各期开拓的关系和影响，对这三种开拓方案的优缺点分析。由于各个方案副井位置，断面大小，长度几乎没有差别，故可视为相同而不参与比较。1）各方案技术特点斜坡道-竖井联合开拓：金川矿区是一个老矿区在国民经济发展占有一定的地位。发展几十年来形成了成套的工业体系，其装备制造业在甘肃省也比较先进，加之引进了成套的进口采矿自行设备，机械化水平较高，装备业能满足矿山对自动机械的需求。这就为斜坡道开拓创造了条件，如上阐述，斜坡道开拓有许多优点，如灵活方便，适应性强，减少运输环节，井口布置简化等。而在开采埋藏较深的矿床，由于辅助运输、通风任务加重，

22、需结合竖井辅助运输。竖井-斜井联合开拓：胶带输送机斜井开拓具有很多优点，近年来胶带输送机在国内外发展较快，研究表明：在运距5km范围内，运量在1000万t内，胶带输送机运输比铁路或汽车运输都经济。高强度胶带输送机的的研制成功使其广泛应用于地下矿山，它具有生产能力大、自动化、生产工艺系统简单的优点，由于该矿体倾角较大，埋藏较深，深部矿体需要盲竖井开拓以克服转载次数多，巷道过长的困难。明竖井-盲竖井联合开拓：该矿体最低水平在地表800米，属深井。应优先考虑竖井开拓，考虑到该矿体的倾角和竖井的深度，为减小阶段平巷的距离和避免竖井过长对提升的影响，应考虑采用明竖井-盲竖井联合开拓。2）井巷工程量大小斜

23、坡道-竖井联合开拓：石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为3337.5m，类比同类矿山取断面为4.53；斜坡道总长度为2529.2，井巷断面为4.54；竖井-斜井联合开拓：石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为2492m，断面取4.53，斜井长度为1481.8m，断面为64.2；盲竖井长度为312.7，断面为5.8明竖井-盲竖井联合开拓：石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为3705，断面为32，竖井长度为813.4m。明竖井断面5.8，盲竖井断面5.83）施工条件（水文、工程地质条件等） 各开拓方案通风、充填等开拓系统和副井施工条件及工程量均相同，主要比较斜坡道、竖井

24、、斜井的施工条件。其中斜坡道拟采用折返式，斜坡道开拓与竖井相比存在基建工程量大，施工生产机械化程度高，设备投资大，设备维修量大等缺点；竖井。竖井施工受自然条件影响小，适应性强；斜井位置选择灵活，延伸容易，施工简单安全，工程地质条件比竖井要求严格，维护费用高。（3）方案综比对初选的方案详细计算并按表4-1列表比较各项工程量，所需开拓工程和设备等基建费用，生产中的经营费用，需留保安矿柱数量以及它的损失量和回采所增加的费用。参考文献11开拓施工费用预算，见表4-2、4-3、4-4、4-5、。表4-2 各开拓方案技术经济比较表序号项目内容开拓方案开拓方案开拓方案一方案内容简介斜坡道-竖井联合开拓；竖井

25、-斜井联合开拓明竖井-盲竖井联合开拓二主要开拓井巷个数、断面尺寸长度石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为3337.5m，断面为4.53；斜坡道总长度为2529.2，井巷断面为4.54；石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为2492m，断面取32，斜井长度为1481.8m，断面为64.2；盲竖井长度为312.7，断面为5.。石门及穿脉等平面开拓系统共有10条巷道总长度为3705，断面为32，竖井长度为813.4m。明竖井断面5.8，盲竖井断面5.8三主要设备装运车、铲运机胶带输送机、铲运机铲运机、电机车四方案特点可以实现井下采、装、运、卸的高度机械化生产能力大、自动化、生产工艺

26、系统简单的优点两段提升，两段转运，减少石门长度五基建工程量65550.6 m358178.1m343709.8m3六井巷开拓费（万元）10876806128005519684128七优缺点比较投资量大，工程量也大，但施工较易，行车速度大，通风和出渣较方便投资小，石门长度短，节省投资，但矿石、废石、材料、人员均需二段转运，工序较多井筒的维护简单，不需留保安矿柱，但石门长度随下降深度增加而增加表4-3 斜坡道-竖井联合开拓费用一览表 竖井（普通爆破）直接费用辅助费用人工费（元）3973107第一类费用（元）1894320材料费（元）4179084第二类费用（元）2435902机械费（元）27246

27、15 表4-4竖井-斜井联合费用一览表明竖井-盲竖井（普通爆破）直接费用辅助费用人工费（元）4384025第一类费用（元）2390809材料费（元）6581632第二类费用（元）5643218机械费（元）1834894 表4-5明竖井-盲竖井联合开拓费用一览表 斜坡道（普通爆破）直接费用辅助费用人工费（元）3276463第一类费用（元）1287650材料费（元）4620475第二类费用（元）3486780机械费（元）1787190注：以上数据为除去副井系统，风井系统等开拓系统的总费用 通过比较，明竖井-盲竖井联合开拓方案开拓总费用最低，工程量最小，为最优开拓方案。4.3.3阶段高度确定阶段高度

28、直接关系到矿山开拓方式和开采工艺的效益。影响阶段高度的因素有：（1）矿床开采技术条件如矿体厚度，倾角，矿岩稳定性，矿体底板平整性，矿石品味，矿石粉碎程度等（2）基建工程量对阶段高度的影响：当矿山工程只延伸一个阶段时，高阶段工程量较大；当矿山工程延伸若干阶段时，其阶段高度的总基建量将减少。（3）阶段高度与采场采准、切割工程量及阶段保有开拓矿量密切相关：阶段高度增大使采切工程量相对减少，采场保有回采矿量增加，从而增大了采场能力，同时使阶段服务年限增长，但初期基建投资加大。（4）阶段高度的确定必须考虑矿山装备水平并与之相适应。1）按年产量及沿走向的回采进度，计算如下。 h= （4-1） = =61.

29、56式中 a矿山年产量，280万t/a；n同时开采阶段数，最多时为2；f阶段中开采翼数，2；a矿体倾角,55度；l在阶段一翼中沿走向回采的年进度，m；m矿体真厚度，m；矿石体重，3.05t/m；矿石回收率，97%；矿石贫化率，4%； 2）类比法确定阶段高度我国矿山阶段高度偏低，特别是急倾斜矿山，阶段高度一般为5060m。金川二矿区矿体倾角为6075属于急倾斜矿体，参照国内外类似矿山，特别是金川龙首矿，其倾角，厚度等矿船开采的技术条件与二矿比较近似，本次设计中阶段高度取60m。根据本矿床赋存条件，开采技术条件、回采工艺的要求，自下而上分设940m、1000m、1060m、1120m、1180m、

30、1240m、1300m、1360m、1420m、1480m十个阶段，阶段高度为60m。在各个阶段中划分为长为50m，宽为12m，高位阶段高度的矿块，应用vcr采矿法进行回采。尽量合理安排生产，使得同时开采中段书最少，同时开采中段书最多不大于2。矿山正常投产时开拓、采准和切割工程满足国家对矿山三级储量的有关规定。4.3.4开拓系统简述（1）提升运输系统通过方案比较，此次矿山设计采用明竖井-盲竖井联合开拓。1540m阶段矿石储量较少，为提早出矿以弥补基建费用，该中段矿石可直接由副井经罐笼提出。1180m1480m阶段采下矿石用矿车运输至中心溜井，设置集中破碎硐室，井下破碎站进行初步破碎，破碎后矿石

31、装入箕斗，经主井提升至地表。1180m标高以下的矿体采出后运到破碎站破碎后装入箕斗，经盲竖井提升到1180m标高处再转运到明竖井提升到地表。废石的运输路径选择和矿石相同的运输路径，废石通过副井提升至地表。主井采用双箕斗提升矿石。人员、材料及设备通过副井完成提升任务。（2）通风、排水、充填方式及系统1）通风系统矿床通风为抽出式通风，风井布置形式为中央对角式通风；阶段凿岩水平和运输水平分别通风：新鲜风流经副井分别由上部石门、凿岩进路平巷、进路横巷进入凿岩硐室，供给硐室新鲜风流并排除粉尘，污风经回风平巷排至回风井排至地表；下部装岩工作面新鲜风流由副井经石门、阶段运输巷道、穿脉运输巷道送至装运巷道，污

32、风排至回风巷道经阶段回风井排至回风巷道；爆破产生的炮烟主要通过64个165mm的钻孔抽出并排至回风巷道。2）排水系统矿区水文条件简单，涌水量小，此次设计采用井下集中排水。由于矿井深度较大，故采用分段接力排水措施，第一个水仓设在1180m，1180m及以上水平的矿坑水统一排至1180m；1180m以下至940m的矿坑水统一排至940m，再用水泵排至1180m，最后所有矿坑水在1180m统一通过副井抽到地表。3）充填系统矿井两翼同时回采， 为了满足矿山的充填需求，设计将充填管路布置在东、西风井中。充填采用高浓度料浆自流输送和加粗骨料的膏体泵送充填系统，地面充填站系统将制备的充填料，由管道经东、西风

33、井送至各阶段回风大巷，再经穿脉回风巷道运至各个采场进行充填。（3）矿山工业场地位置、工业建筑物配置与主要开拓井巷关系工业厂区布置于下盘移动带以外的稳固的岩层中，避开含水层、断层或断层影响带；不受地表塌陷、沉降等的影响。主井井塔和提升机房、进风井、矿废石仓及转运设施、总降压站、井口维修车间、锻钎机房、地标材料库、采矿办公楼、坑口服务楼设施于矿山工业场地集中布置；出风井布置在矿体两翼；充填料制备站、混凝土搅拌站在满足生产要求的前提下，查阅文献地表布置见附图。（4）主、副井与选厂、炸药库的关系主井和副井集中布置；选厂工业污染严重，不宜就近建立选冶厂。采矿工业场地和选冶厂相距较近，且选冶厂设在矿区西部

34、地势较低的谷底中，便于重车下行，采用汽车运输。炸药库要远离其他工业建（构）筑物1000m距离的安全距离，参阅文献，将其设计在山谷，利用专用线路运输。（5）废石场由于矿山上盘地势起伏不大，而且矿床开拓出的废石量较大，因而在满足废石量排放需求和安全规程的基础上排土场可以选择在矿区西北部地势较低位置布置。（6）主要开拓工程在地表移动带范围内，土岩可能发生移动或塌陷。为此井筒和井口周围的构筑物或建筑物，需布置在地表移动带之外，为确保安全应距移动带保持一定的安全距离。其中提升井筒、井架、卷扬机房等安全距离为20m。主要根据最小运输功影响，结合合理总体布局（考虑其与全矿生产、运输、生活等系统间相互联系）；

35、足够的工业场地；安全的井口位置；工程地质条件；地下开拓工程及总费用等确定。进行矿床开拓设计时，除确定主要开拓巷道的位置外，还需确定其他辅助开拓巷道位置，这里主要确定副井、通风井的位置。副井应该尽可能和主井靠近布置，但二者的间距不小于30m，这种布置叫集中布置，集中布置主要有工业场地集中；井底车场布置集中，生产管理方便，减少基建工程量；开拓工程量少；有利于集中排水等一系列优点。结合运输、安全条件、地表布置等确定主副井间距取30m。通风方式采用中央对角式，主井为箕斗井，副井为罐笼井。副井兼做入风井，在矿体两翼布置排风井。通风井、充填井保护等级为二级，安全距离为10m。主要的开拓工程有：主井、中央副

36、井、盲主、副井、东风井和西风井，其井口坐标和深度等见表4-6。表4-6 主要开拓工程坐标井巷名称xyz井深（m）主井7357.768242.371755.0057500副井7335.038272.061755.00575.00盲主井7310.807898.281180.00240.00盲副井7335.677917.411180.00240.00东风井6750.148766.191717.00657.00西风井7220.527609.561763.001023.00（7）井底车场设计采用集中出矿，在1180m阶段设置井底车场。矿井提升能力大，井底车场采用环形布置形式。主井重车线取平坡，矿车摘钩用

37、推车机进罐笼时，推车机至翻笼区段取3的坡度，在翻车机口约一个矿车的长度取2的上坡，其余部分取4坡度。箕斗空车线坡度，矿车摘钩翻转时，空车出翻笼后10m一段取15的坡度。空车线其它部分取6的坡度，保证矿车自溜。两翼来车时，重车、空车线均取平坡。罐笼重车线采用电机车调车，取4的坡度。会车线坡度的空车爬上坡坡度为15，拉重车爬上坡坡度为5。（8）保安矿柱由于该矿山的主井、副井、风井、溜井以及其他的工业场都布置在移动带以外，因此该矿山不需要设保安矿柱。（9）开拓系统评价本次设计的开拓系统中副井为明-盲竖井，需要在地下设一套提升设备及提升硐室，花费设备的代价和维护费用较高，且1180m阶段以下的矿石、废

38、石需要通过盲竖井提升后再由明竖井转运，从而增加了运输成本，增加了运输程序。但是采用明-盲竖井可以减少石门长度，节约开拓费用。第5章 采矿方法5.1 矿床开采技术条件5.1.1 矿体赋存情况（1）矿体沿走向、倾向的赋存范围设计开采任务包含、号矿体。号矿体赋存在岩体的中下部及底部，分布在430行之间，上部尖灭于1400m1320m标高，下部延深至550m标高尚未尖灭，全长1100余米，平均厚度为98m。其中富矿长度1000m、平均厚度在69m。在1216行最厚，两端变薄。其中18行延伸最深，倾斜长度达到845m。沿倾斜膨大部位为矿体中上部（1100m标高），向上、向下逐渐变薄。号矿体赋存于岩体深部

39、和底部，分布在3056行直至矿区6行之间，长度为1600m，平均厚度为18m。其富矿长900m，厚42m。上部尖灭标高为1500m，矿体下端点尖灭于1100m950m标高。在40行附近，由于受到f17的影响，矿体在水平和垂直方向上发生了百余米的位移。断层上盘的矿体下降，使断层以东矿体向西倾。矿体在此处较小，产状多变，且此处小断层密集，对采矿方法有一定影响。（2）矿体厚度、品位及其变化情况号矿体全长1600m，平均厚度为98m。富矿长度为1300m、平均厚度为69m，本设计中21-30行勘探线即为一号矿体的一部分。号矿体赋存在岩体深部和底部。长度为1600m，平均厚度为18m。其中富矿长度为90

40、0m，厚度为42m，本设计中30-38行勘探线即为该矿体的一部分。号矿体镍铜金属储量分别占整个矿区的76.45%和80.85%；富矿占87%、矿石平均品位分别为：ni2.01%、cu1.45%，cu/ni比值为0.72，贫矿占13%。矿石平均品位分别为ni0.59%、cu0.32%，cu/ni比值为0.54，矿体西延至矿区4行。号矿体镍铜金属储量占全矿区的22.86%。其富矿占41.29%。矿石平均品位分别为：ni1.83%、cu0.89%，cu/ni比值为0.49，贫矿占58.71%，矿石平均品位分别为ni0.57%、cu0.32%，cu/ni比值为0.56，矿体延至矿区6行。（3）矿体倾角

41、及其变化情况号矿体的形态呈板状，矿体产状与岩体底盘产状基本一致，倾向南西，倾角2575，其西部缓，东部陡，由南东向北西侧伏。沿走向膨缩变化明显，沿倾斜方向上东端分枝现象常见，其余部则较规则。号矿体形态呈“歪漏斗”状，形态比号矿体复杂，沿倾向、走向方向膨缩变化较大，分枝尖灭较常见。产状随岩体底板起伏而变化，倾角比号矿体缓，为2565之间，由西向东逐渐变缓，21-38行勘探线矿体平均勘探角可取55度。5.1.2 矿石与围岩的物理力学性质（1）矿、岩的稳固性矿石节理裂隙发育，矿岩都比较破碎。围岩稳固性顶板较好，底板较差。下盘围岩普氏系数f=46，上盘围岩普氏系数f=68。（2）矿、岩重度及松散系数储

42、量计算所用矿石体重为：贯入型特富矿石4.02t/m3、交代型富矿3.16t/m3、交代型贫矿3.04t/m3、超基性岩型矿石3.03t/m3、超基性岩型贫矿2.99t/m3。矿岩的松散系数为1.5。（3）矿石的凿岩爆破性因为矿岩节理发育，矿岩破碎，所以矿岩的凿岩爆破比较容易。由于破碎的岩石容易卡钻，在凿岩爆破设计爆破参数时因更加注意。（4）矿石的自燃、结块与含水性矿区的四类成因矿石中，硫化矿石有弱的氧化性，其他三类矿石几乎无氧化性，所以矿石没有自燃性；矿石相对较破碎，矿石没有结块性；该矿区地处我国西北干旱地区，降水量小且矿区无河流经过，矿石的含水性差。（5）矿石的有用组成及含量、价值及分布特征

43、1）矿石有用组分：cu、ni、s、au、ag、co、pt、pd、se、te、rh、ir、os和ru。2）矿石的价值：镍矿是工业生产的珍贵原料。主要用来制造不锈钢和其他抗腐蚀合金；也作加氢催化剂和用于陶瓷制品、特种化学器皿、电子线路、玻璃着绿色以及镍化合物制备等。3）有用组分分布特征：矿体中间为富矿，周边为贫矿；号矿体镍铜金属储量占全矿区的22.86%。其中富矿占41.29%。矿石平均品位分别为：ni1.83%、cu0.89%，cu/ni比值为0.49，贫矿占58.71%，矿石平均品位分别为ni0.57%、cu0.32%，cu/ni比值为0.56。本设计中30-38行勘探线为该矿体的一部分；号矿

44、体铜镍金属储量分别占全矿区的80.85%和76.45%；其中富矿占87%、矿石平均品位分别为：ni2.01%、cu1.45%，cu/ni比值为0.72；贫矿占13%，矿石平均品位分别为ni0.59%、cu0.32%， cu/ni比值为0.54。本设计中21-30行勘探线为该矿体西部。（6）矿体连续性及其轮廓设计段该矿体21-30行为号矿体，该矿体整体上是一个上大向下略有收缩的厚板状岩墙，二矿3038行为号矿体，岩体向下急极收缩变成“楔状”，矿体变薄，平均厚度18米，且周边分布较多小矿体。5.1.3 矿石与围岩的接触情况号矿体主要赋存在二辉橄榄岩、含二辉橄榄岩中，部分矿体直接与岩体的顶底板围岩大

45、理岩、斜长角闪岩、钙质黑云母片岩、黑云斜长片麻岩等接触；号矿体主要赋存在二辉橄榄岩、斜长二辉橄榄岩中。矿体部分直接与岩体的顶底板围岩大理岩（约占10%），混合岩、斜长角闪岩等接触。5.1.4 地表是否允许陷落矿区移动带内无公路、铁路、风景区，地表无河流湖泊，无常年水体存在。由于矿区地处戈壁荒漠，矿区距生活区较远，不影响居民正常生活。周边无居民建筑和其他重要保护文物建筑，因此地表允许陷落。5.1.5 加工部门对矿石质量的技术要求矿体技术特征及分类见表5-1。表5-1 矿体技术特征及分类表矿体技术特征号矿体号矿体矿体厚度（m）平均98m平均18m2矿体倾角（o）60752565矿体沿走向长度（m）

46、1300（本设计占450）300（本设计占400）矿体沿走向或倾向的厚度变化两头较小，中间矿体厚度较大沿走向、倾向方向膨缩变化很大，分枝尖灭常见，遍布小矿体，矿体呈“歪漏斗”状矿石品位及其分布镍、铜平均品位分别为ni0.59%、cu0.32%镍、铜平均品位分别为ni0.57%、cu0.32%矿石稳固性不稳固不稳固围岩稳固性不稳固不稳固上盘二辉橄榄岩斜长角闪岩、混合岩、大理岩下盘二辉橄榄岩硫化物二辉橄榄岩、含二辉橄榄岩矿石与围岩的接触情况上盘相对比较稳固，下盘破碎上盘相对比较稳固，下盘破碎矿石的结块性和自燃性矿体不易结块、无自然性矿体不易结块、无自然性地表是否允许陷落允许允许顶板岩石崩落块度特性

47、好好该类矿体所占矿量比重62%38%5.2 采矿方法选择正确合理的采矿方法需满足安全、矿石贫化损失小、生产效率高、经济效益好等方面的要求，综合考虑矿床地质条件和开采经济条件两方面因素。传统的采矿方法选择方法为：（1）方案初选；（2）方案初比；（3）综合分析比较，确定方案。为了完整全面完成本设计，笔者首先用传统的采矿方法选择步骤做比较。另一方面为了选出最优的方案，使矿山生产取得最大的经济效益。结合广大采矿科技工作者不断探索出的新的方法来做比较，借毕业设计的机会对新的方法做一次系统的学习和演练。地下金属矿山采矿方法的选择是一种十分复杂的工作，影响采矿方法选择的因素与采矿方法之间的关系是一种很难用完

48、全等效的数学方程来描述的非线性方程，人们无法去认识它和感知它。传统的采矿方法选择三部曲方法效率极低，且受人为因素的影响，致使选择结果的可靠性降低。经过广大科技工作者探索，涌现了一系列采矿方法选择的新方法，如：基于层次分析和模糊数学的采矿方法选择；工程经济原理在采矿方法选择中的应用；基于突变优选理论的采矿方法选择；信息扩散原理及神经网络在采矿方法选择中的应用。5.2.1 方案初选根据矿床开采技术条件，主要从矿体赋存要素如：倾角厚度等；矿石与围岩的物理力学性质，如硬度、稳固性等；地表是否允许陷落等方面进行方案初选。该矿床平均厚度56.9m，平均倾角为55度至60度。下盘围岩普氏系数f=46，上盘围

49、岩普氏系数f=68；矿石节理裂隙发育，矿岩都比较破碎；围岩稳固性顶板较好，底板稳固性较差。三大类采矿方法基本适用条件为：（1）空场采矿法：此法将矿块划分为矿房和矿柱，分两步骤回采，可利用矿柱和矿岩本身强度进行维护。因此，矿石和围岩均稳固是使用本法的基本条件；（2）充填采矿法;本类大部分采矿方法也是分两步骤进行回采，用充填采空区的方法管理地压，个别情况下，可利用支架和充填料配合维护采空区，进行地压管理。因此围岩稳固或不稳固时，均可应用本类方法；（3）崩落采矿法：本类采矿法为一个步骤回采，并且随着回采工作面的推进，同时崩落围岩充满采空区，从而达到管理和控制地压的目的。因此崩落围岩充满采空区，是应用

50、本类方法的必要前提。采矿方法初步选择表见表5-2。表5-2 采矿方法选择表序号主要的地质及开采技术条件较适合的采矿方法排除的采矿方法名称特征1地表允许崩落的可能性允许崩落空场法、崩落法、充填法2矿石的稳固性不稳固充填法、崩落法空场采矿法3围岩的稳固性不稳固崩落法、充填法空场采矿法4倾角及厚度 倾角2575度，平均倾角55度；平均厚56.9m下向分层充填法、无底柱分段崩落法、上向进路充填法、阶段强制崩落法，分层崩落法单层崩落法、单层充填采矿法、分采充填法5矿石的品位含铜镍品位高、价值大下向分层充填法/分层崩落法阶段强制崩落法、有底柱分段崩落法鉴于上向水平分层充填采矿法和下向分层充填采矿方法，金川

51、矿区地压大，矿岩均不稳固加上一矿区一直以来应用下向分层充填采矿方法，技术成熟，因此不将上向水平分层充填采矿方法纳入之后的比较。垂直深孔球状药包落矿阶段矿房法（vcr事后充填法），是球状装药爆破技术在采矿工程中的具体应用，是地下采矿方法的新发展。该法具有矿石破碎质量好、效率高、成本低、工艺简单、作业条件安全、切割工程量小等一系列优点。该法主要在围岩稳固、矿石中稳至稳固等条件下采用，虽然金川二矿区矿体和围岩均为不稳固，但通过查阅文献，分析北京料技大学矿研所吴玉忠金川 vc r法回采过程中的力学分析，分析位于东部1250-1300m 中段34 行勘探线试验vcr事后充填法采场及其试验得出的结论；桑玉

52、发vcr事后充填采矿法的地压研究；类比吴璟凡口铅锌矿 vcr事后充填法采矿工艺的应用发展与技术创新等文献得出：制定合理的矿块回采顺序，采后及时充填，迅速回采间柱，尽量不造成在多矿房充填体条件下回采矿柱；设计合理的矿块尺寸；逐步实现集中生产，尽量减少作业中段；加大充填体刚度等措施后vcr事后充填采矿法也是可以应用于金川二矿区。为积极探索更具有经济效益的采矿方法，努力采用新技术，在有条件的矿区采用新的采矿方法，有助于提高采矿业整体水平，因此将vcr事后充填采矿方法列入比较方案。针对于矿体的实际情况，根据以上分析初选结果，类比同类条件矿床可以初选出的采矿方法有：（1）下向分层充填采矿方法；（2）分层崩落法；（3）vcr事后充填采矿方法。5.2.2 方案初比（1）初选采矿方法的优缺点及适用条件1）下向分层充填采矿方法下向水平分层充填采矿法有水力充填和胶结充填两种充填方法，由于水力充填方案回采工艺较为复杂（需砌筑溜矿井和人行滤水井、构筑混凝土隔墙、铺设混凝土底板等），从采场排出的泥水污染巷道，水沟和水仓清理工作量大，以及回采矿柱