毕业设计指导书与设计参考资料(金属矿床地下开采)

金属矿床地下开采毕业设计指导书与设计参考资料楼晓明编大学目录1矿区概况及矿床地质 61.1矿区自然条件概况 61.1.1矿区地理及行政概况 61.1.2矿区经济条件概况 61.1.3矿区自然条件 61.2矿床地质 61.2.1矿床地质概况 61.2.2矿石质量 61.2.3矿床开采技术条件和水文地质条件 61.3矿床勘探和矿石储量计算 61.3.1矿床勘探类型及勘探网度 61.3.2矿石储量计算 62矿床开拓 62.1矿床开拓设计的主要内容 62.2矿山工作制度 62.3井田划分 62.3.1井田划分的原则 62.3.2井田的分类 62.4矿山年生产能力的校核 62.4.1按技术可能性验证矿山企业年生产能力 62.4.2按经济合理性验证年生产能力 62.5地表移动带的圈定 62.6主要开拓巷道的类型及位置的确定 62.6.1各种开拓方法的适用条件 62.6.2主井开拓巷道位置的确定 62.7开拓系统的选择 62.8开拓方案的选择 62.8.1所选开拓方案应满足的要求 62.8.2确定开拓方案时所需考虑的因素 62.8.3开拓方案选择的步骤 62.8.4开拓方案井巷工程概算主要内容 62.8.5开拓方案比较计算表格 63竖井提升及竖井断面设计 63.1竖井断面设计 63.1.1竖井断面设计必须具备的原始资料 63.1.2井筒断面尺寸确定的方法 63.1.3提升容器类型选择 63.1.4竖井提升容器的选择 63.1.5平衡锤的选择 63.1.6罐道梁的选择 63.1.7罐道的选择 63.1.8提升容器与罐道梁的井壁之间的间隙确定 63.1.9管缆间布置 63.1.10梯子间结构及布置 63.1.11井壁支护材料及支护厚度的确定 63.1.12竖井壁座设计 63.2提升钢丝绳 63.2.1提升钢丝绳安全系数的选取 63.2.2提升钢丝绳计算 63.3提升机选择计算 63.3.1缠绕式提升机主要尺寸的确定 63.3.2摩擦式提升机主要尺寸的确定 63.3.3矿井提升机的应用范围 63.3.4天轮直径的确定 63.4提升机与井筒相对位置的确定 63.4.1竖井缠绕式提升机与井筒相对位置的确定 63.4.2多绳摩擦式（塔式）提升机与井筒相对位置的确定 64斜井提升及斜井断面设计 64.1斜井提升设计 64.1.1斜井矿车组提升计算 64.1.2斜井箕斗提升计算 64.1.3斜井提升机与井筒、井架的相对配置 64.2斜井断面设计 65矿井运输及巷道断面设计 65.1巷道断面设计 65.1.1巷道断面形状选择 65.1.2巷道断面设计 65.2电机车运输计算 65.2.1电机车运输计算内容与原始条件 65.2.2选择机车类型及确定机车质量 65.2.3确定车组重量及车组中矿车数 65.2.4确定井下电机车台数 65.3列车运行图表的编制 65.3.1编制列车运行图表所需原始条件 65.3.2编制列车运行图表的原则 65.3.3列车运行图表编制方法 66斜坡道断面设计 66.1斜坡道类型及单、双车道的确定 66.2斜坡道断面形状及尺寸计算 67阶段平面设计 67.1阶段平面设计的内容 67.2阶段运输巷道布置形式的选择 67.3阶段平面设计中的有关规定及计算 68井底车场设计 68.1影响确定井底车场型式的主要因素 68.2井底车场的基本型式及其选择 68.3井底车场设计的一般要求 68.4竖井井底车场设计 68.4.1储车线长度的确定 68.4.2马头门线路长度的确定 68.4.3井底车场线路坡度的确定 68.4.4井底车场纵断面闭合计算 68.4.5井底车场平面闭合计算 68.4.6井底车场电机车调度图表的编制 68.4.7井底车场通过能力计算 68.5井底车场设计 68.5.1斜井甩车道设计 68.5.2斜井吊桥设计 68.5.3斜井吊桥式甩车道设计 68.5.4坑内斜井箕斗装载站 69采矿方法设计 69.1采矿方法选择程序 69.1.1收集和分析研究基础资料 69.1.2采矿方法选择 6§9-2采矿方法论述 69.2.1矿块的划分及布置原则 69.2.2矿块结构参数 69.2.3底部结构 69.2.4采准与切割工作 610矿柱回采、空区处理及同时工作矿块数 610.1矿柱回采 610.1.1矿柱回采要求和回采顺序 610.1.2矿柱回采方法选择主要影响因素 610.1.3矿柱回采方法的选择 610.2空区处理 610.3同时工作矿块数 611井卷工程基建进度计划 611.1基建进度计划编制原则 611.2编制基建进度计划所需要的基础资料 611.3基建进度计划编制方法 611.4基建进度计划编制在设计说明书中一般应说明的问题 611.5编制基建进度计划应注意问题 611.6三级矿量划分及投产条件 611.7矿山企业服务年限 611.8成井、成巷速度 611.9天井溜井掘进设备 612矿井通风与安全技术 612.1选择矿井通风系统 612.2矿井风量计算与分配 612.3全矿通风阻力计算 612.4矿井通风设备的选择 612.5矿井防尘 613矿井排水 613.1矿井排水设计所需原始资料 613.2确定排水方式和排水系统的一般原则 613.3排水设备选择计算 613.3.1设计原则与要求 613.3.2水泵的选择计算与合数的确定 613.4确定水泵房型式及水泵房平面布置 613.4.1水泵房型式及一般要求 613.4.2水泵房平面尺寸确定 613.5水仓 613.5.1一般规定及要求 613.5.2水仓布置形式 613.5.3水仓与车场巷道连接方式 613.5.4确定水仓的总长度 613.6大水矿山水仓容积的确定 614矿井动力供应 614.1压气 614.1.1压气设备选择 614.1.2空压机站占地选择 614.1.3地下矿压气成本及空压机站基建投资（矿山实例） 614.1.4矿山常用气动工具耗量 614.1.5压气管内径的确定 614.2矿山供电 615矿山总平面布置 615.1矿山总平面布置的原则和依据 615.1.1总平面布置的一般原则 615.1.2总平面布置的具体要求 615.2地面运输系统布置的一般原则 615.3矿山地面运输方式的选择 615.4矿山地面建筑物、构筑物占地面积及建筑面积 6[附录1]毕业设计参考资料索引 6ξ1地下矿常用设备型号、技术特征及参考价格 6ξ2基建投资及经营费指标 6ξ3矿山常用材料规格及参考价格 6ξ4成井、成巷速度 6ξ5矿井提升、运输设备与巷道断面关系 6ξ6采矿及装运设备生产能力 6ξ7采矿方法技术经济指标 6ξ8矿柱回采及空区处理技术经济指标 6ξ9采矿方法矿石损失贫化指标 6§10其它 6§11毕业设计参考资料索引中资料名称代号表 6[附录2]采矿方法技术经济指标（实例） 6[附录3]采矿方法主要材料消耗指标（实例） 6[附录4]矿山地面挖填土方单价 6[附录5]国产凿岩设备型号编制表 6[附录6]毕业设计参考资料目录 6[附录7]毕业设计要求及设计程序 6主要参考资料 61矿区概况及矿床地质1.1矿区自然条件概况1.1.1矿区地理及行政概况（1）四儿沟门金矿床位于西成铅锌矿田西部，行政区划属甘肃省西和县十里乡所辖，矿区距离西和县城方位约100°，直距大约12千米；矿区以南10千米有乡村公路直至页水河村，页水河村有西—成县际公路通过,页水河距西和县城距离约30千米；矿区经麻家元村至西和县城距离13千米，有乡村简易公路相通；西和县城距陇海铁路天水站121千米，有三级公路相通，交通较为便利。概述矿区地理位置及行政隶属关系，矿区所在地与主要城镇之间的距离等。（2）交通条件。矿区附近铁路、公路、水运条件，矿区内外部运输方便程度。（3）绘制简单的矿区交通位置草图，如：弓长岭铁矿交通位置图1-11.1.2矿区经济条件概况（1）矿区所在地西和县为山区农业县，工业基础薄弱，主要为民营的铅锌、锑采选业、金矿露采及氰化堆浸、砖瓦制造业及一些小型民用工业。劳动力资源充足。农作物主要有小麦、玉米、洋芋等，经济作物有油料、水果、蔬菜、药材种植等。 矿区及西和县主要燃料煤炭供应来自甘肃省华亭县；燃油由西和县石油公司供应。矿区内地表河流、泉水发育，生产、生活用水较为方便。国家供电网刘家峡电力线的支线已达矿区。从天水—西和长道架设有110千伏输电线路。从目前矿区通过十里农电变电所供应电力，十里变电所容量为10万千伏安，线路为110千伏，变电所距离矿区直线距离约10公路；另外，西和县城—草关架设有3.5万伏输电线路，在矿区东直线距离5千米处草关村建有卢河变电所，容量为1万千伏安，线路为35千伏，未来也可选择通过卢河变电所供电。矿区供电条件便利。矿区附近工业情况；（2）矿区附近农业情况；（3）矿区主要生产用材料及燃料供应情况（如建筑材料、木材、水泥、燃料等来源条件）；（4）矿区劳动力来源；（5）矿区用水、动力供应情况（工业民用用水及电来源）。1.1.3矿区自然条件（1）矿区地形属低中山区，海拔1800—2100米，相对高差200—300米，地势较陡。地形整体呈北、南、东部较高，西部较低的趋势，中部为山梁。地形切割较强烈，“V”字型冲沟发育，沟脑多泉出露。山梁为剥蚀地貌，沟坡及沟谷为洪积、堆积地貌，地貌形态较单一。沟谷多呈近南北向和北西—南东向。矿区植被较发育，森林覆盖率约60%左右。分为国有林及村有林，多为混杂林区，少部分树木成材，其余多为灌木林，其余大部分面积为农田覆盖区。矿区主要地表水为四儿沟溪水，属长江流域嘉陵江水系的西汉水支流,四儿沟溪水流量0.016—0.15m3/s，汇水面积2.8Km2，长度＞1750m。矿床当地最低侵蚀基准面位于萨南峪村四儿沟向南转折处、无名支沟与四儿沟交汇处，标高1680.80m。矿区在地理位置上属陇南北部暖温带湿润气候区。据西和县气象站资料（2009年收集），西和县年平均气温8.4℃；一月平均温度-4.1℃，七月平均温度19.8℃，相对湿度78%，无霜期约170多天；年平均降水量538.00mm，年最大降水量926.00mm（1984年），最小降水量343.00mm（1997年）；年平均蒸发量1239.6mm，是年降水量的2.3倍；一年内降水主要集中于6—9月份，占全年的73%，且多以大雨、暴雨形式出现。据资料统计，大雨（大于25mm/d）平均暴发频次为2.4次/年，暴雨（大于50mm/d）平均暴发频次为0.2次/年，特大暴雨（大于100mm/d）平均暴发频次为0.1次/年。县境内一日最大降水量为117.2mm，一小时最大降水量为25.9mm，十分钟最大降水量为12.1mm，30日最大降雨强度可达325.7mm四儿沟门金矿床位于青藏高原北部地震区、宁夏—龙门山地震亚区、武都—天水地震带西亚带，在历史上地震灾害较为频繁。据不完全统计，区内地震烈度4.7—6度的地震共发生6次，7—10度地震发生1次。2008年5月12日四川汶川8.1级大地震波及陇南地区，引发矿区LD6（2号矿体）产生冒顶现象。依据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），烈度为8度，基本地震加速度值为0.30g。矿区场地较稳定。矿区气候条件。1）年最高、最低及平均气温；2）年降雨量（最大、最小及平均值），降雨时间历史最高洪水位；3）年降雪量（最大、最小及平均值），结冻时间，结冻深度；4）矿区常年主导风向及风力；5）矿区地震等级。（2）矿区地形及标高，山脉、河流、湖泊分布情况。1.2矿床地质1.2.1矿床地质概况（1）四儿沟门金矿床属于中-低温热液型矿床破碎带蚀变岩型矿床成因类型及工业类型。（2）四儿沟门金矿床目前共圈定金矿体有9条，均为工业矿体，以1-2、2号矿体规模最大，1-1次之，3、4号小，其余4条规模更小。9条矿体均沿断裂破碎带产出。主要矿体长度50—1100米，各矿体真厚度2.82—6.83米，品位3.00—4.78×10-6。工程控制的深度最大达365米，形态呈脉状，沿走向的膨大及尖灭再现特征明显。1、3、4号矿带呈北东向；2号矿带呈近东西向。1-1号矿体：不规则透镜状、囊状；分布于79—87线；控制长92米，平均真厚度6.70米，延深大于170米，出露近地表；走向50°左右，倾向北西，倾角70°—85°；平均品位4.92×10-6。矿体在空间上受F1断裂控制，上盘围岩岩性为粉砂质板岩、绢云母绿泥石板岩，下盘岩性为石英砂岩和粉砂质板岩，矿化不均匀。2、1-2号矿体：不规则透镜状、脉状；分布于15—56线；控制长度730米，平均真厚度6.10米，延深达315米，出露标高2035—1480米；走向50°左右，倾向北西，倾角70°—85°，平均品位4.78×10-6。矿体在空间上受F1断裂控制，上盘围岩岩性为粉砂质板岩、绢云母绿泥石板岩，下盘岩性为石英砂岩和粉砂质板岩，矿化不均匀。3、2号矿体：不规则透镜状、脉状；分布于59＇—44＇线，控制长度1025米，平均真厚度6.37米，控制垂深达114—364米，出露标高2127—1659米；走向近东西向，南倾，倾角45°—80°；平均品位3.13×10-6。受F2断裂破碎带控制，其上盘岩性为D2x2-2层中厚层粉晶灰岩，下盘岩性为D2x2-1层石英砂岩夹粉砂质板岩。2号矿体与3-1号矿体交汇处以东矿体厚度较大，品位较高；中浅部1＇—12＇线、1936—2014米高程之间长度约150米的空间，矿体在矿权转让前已几乎被民采非法采空，造成资源量损失。经核实，损失的金矿石量210501吨，金属量1200千克，平均品位5.70×10-6。矿体数量、产状、形态、空间位置，分布规律及其相互间关系。（3）区域褶皱构造以近东西向展布的广金坝复式背斜为主要构造骨架；区域内主要发育有东西向﹑南北向及北东东向三组断裂。东西向断裂大部分沿背斜轴部或两翼的层间发育并且大量发育有东西向层间裂隙带。三洋坝﹑三华咀金矿床均赋存于这些层间裂隙带内；南北向断裂规模较小，当这些小断裂与东西向层间裂隙带交汇时，有利于成矿，并且矿体在此膨大变厚。北东向断裂主要分布于该区西北部,有四儿沟门断裂(F1)﹑姚家河断裂（剡家河金矿点），是一些金矿体的容矿构造（如四儿沟门1-1、1-2、3、4号）。四儿沟门金矿区共圈出4条主要金矿体和5条小型金矿（化）体，其中四条主要金矿体（1、2、3、4）分别产于四条较大的断裂破碎带中（F1、F2、F3、F4），5条小型金矿（化）体（5、6、7、8、9）产于大沟里一带D2x2-2层灰岩裂隙中，且近于平行排列；通过79线一带民采坑道编录，产于F1中的1矿体与产于F2中的2矿体在现在的83线附近交汇膨大。矿区地质构造（褶皱、断层和破碎带等）的性质、特征，分布情况及其对成矿的控制或对矿体的破坏情况。图1-1（4）各矿体的走向长度，厚度，倾角，矿体延伸情况，矿体厚度及倾角沿走向及沿倾斜方向变化情况等。按表1-1列出矿体产状及特征。表1-1矿体产状及特征汇总表序号矿体号赋存特征ⅠⅡⅢ……1矿体走向（°）2矿体倾向（°）3矿体走向长度（m）4矿体倾角（°）最大最小平均5矿体厚度（m）最大最小平均6矿体赋存标高（m）7矿体延伸深度（m）8矿体形态及其变化1.2.2矿石质量（1）自然类型：氧化矿石工业类型：破碎带蚀变岩型矿石类型；（2）见表1-1矿石品位及其变化情况；（3）矿床1-2号矿体ZK16-4钻孔1595米处只有1个样品的氧化率为21.84%，定为混合矿石；根据相邻就近的ZK0-2钻孔1720米处样品的氧化率为99.66%，为氧化矿石；推断氧化矿石与混合矿石的分界线在ZK16-4与ZK0-2钻孔高程之间的一半处，即1657.5米。1-2号矿体1657.5米高程以上为氧化矿石，1657.5米高程以下为混合矿石。 含泥情况：1号矿带南界处可见5—10厘米宽断层泥，断面平整光滑，局部具滑动擦痕；2号矿带南界处北界面上可见5—10厘米厚的断层泥，断面平整光滑，局部具滑动迹象；4号矿带断裂带南东界面处具有5—10厘米厚的断层泥，断面平整光滑，局部具有上下擦痕。矿石氧化程度及含泥情况；1.2.3矿床开采技术条件和水文地质条件（1）矿床开采技术条件1）1-1矿体:上盘围岩岩性为粉砂质板岩、绢云母绿泥石板岩，下盘岩性为石英砂岩和粉砂质板岩，矿化不均匀。1-2矿体与1-1相似；4号矿体上盘岩性为D2x2-2层中厚层粉晶灰岩，下盘岩性为D2x2-1层石英砂岩夹粉砂质板岩。各矿体及上、下盘岩石名称、坚固性系数（f值）；矿岩的节理裂隙的发育程度及其分布规律。2）矿石和围岩的物理力学性质。包括矿岩的稳固性；硫化矿石的结块性、氧化性、自燃性及二氧化硅含量，矿岩的抗压、抗剪、抗张强度，矿岩允许暴露面积，矿岩容重，松散系数、自然安息角等。（2）水文地质条件1）矿区水文地质概况，地表水与地下水联系及其对矿床开采的影响。2）矿区含水层分布状况及其水力联系。3）矿区地下水的化学性质（PH值）及涌水量。（3）地表允许陷落的可能性及岩石移动角。1.3矿床勘探和矿石储量计算1.3.1矿床勘探类型及勘探网度1.3.2矿石储量计算（1）储量计算工作指标：边界品位；最低工业品位；最小可采厚度；夹石剔除厚度。（2）储量计算方法储量计算方法较多，毕业设计采用断面法进行储量计算。断面法是利用一系列断面图，把矿体截为若干块段，分别计算这些块段储量，然后将各块段储量相加即为矿体的总储量。计算块段的体积时，按各块段的形态选用不同的公式计算，常用的几种计算公式如下：1）当相邻两剖面上矿体面积相差小于40%，（即<40%）时，用下式计算：V=L/2()式中，V为两剖面间矿体的体积；L为两剖面间距离；、为两剖面上矿体的面积（其中>）。2）当相邻两剖面上矿体相差大于40%时，一般选用圆台体积公式计算：符号同前。3）当某剖面处于矿体边缘，而体积呈楔形尖灭时，则用计算楔形体积的公式计算：式中，为矿体尖灭端与剖面间的距离；为剖面上矿体的面积；为矿体尖灭端楔形体体积。4）当某剖面处于矿体边缘，而体积呈圆锥尖灭时，则用计算圆锥体体积公式计算：式中，V为矿体尖灭端圆锥体体积。（其他符号同前）5）当两个相邻剖面形状不相同，而面积又相差悬殊时，可采用近似角柱体辛普生公式计算：式中，为与之间的插入面积。的圈定方法：先将、分别绘在透明纸上，再按对应坐标重叠起来，然后把和对应点的中点连接起来，即可绘出图形。关于储量计算其他方法可参阅《采矿手册》第一卷第191～198页有关内容。（3）储量计算按上述方法算出矿量后，汇总在表1-2中。表1-2矿石储量汇总表勘勘探线矿体号矿量(t)阶段水平××线××线…阶段矿量合计（t）1#2#…1#2#……×××m×××m……小计远景储量合计2矿床开拓2.1矿床开拓设计的主要内容矿床开拓设计涉及内容广泛，与采矿方法、运输、矿井提升、矿井通风，工业场地布置等均有直接联系，彼此相互影响，相互制约性较大，故在进行开拓设计时，必须对其以后的有关部分先进行必要的设计与计算，有些内容需交叉地进行设计。开拓设计需要解决的问题是：划分井田，确定主要开拓巷道和辅助开拓巷道的类型、位置和数量，确定开拓系统，计算基建工程量和基建投资，并编制基建进度计划。根据矿床赋存条件、地表地形、选矿厂位置等，可以组成可能采用的各种技术上可行的开拓方案，经比较筛选各方案，最终确定最优方案作为设计方案。2.2矿山工作制度矿山工作制度一般采用两种，一种是连续工作制度，即矿山工作日为330天。另一种为间断工作制度，年工作日为306天。一般大、中型矿山实行每天三班、每班8小时工作制，小型矿山可采用每天三班或两班，每班8小时工作制。当游离二氧化硅含量超过10%或大量涌水，高温作业的矿山，工作面工人的作业时间每班采用6小时制。2.3井田划分2.3.1井田划分的原则井田划分的原则是按照矿床的自然条件和开采技术条件等因素，进行综合的技术经济比较确定的。（1）按勘探程度划分井田。（2）按矿床地质特征划分井田。（3）按地形、地物划分井田。（4）按矿石技术加工要求划分井田。井田划分详见《采矿手册》第4卷第3～9页有关内容。2.3.2井田的分类金属矿山的井田划分，可归纳成以下几种：（1）矿区走向很长，储量很大，且矿体连续，可将矿区划分成几个井田。（2）矿区走向很长，矿体不连续，但每个区段储量很大，走向较长，可根据自然条件划分成几个井田。（3）矿区范围较大，由几条或几十条各自独立的矿体或矿段组成，且分成若干个坑口独立进行开采，但其出矿系统是统一的。因而将这些分散的坑口集中起来，形成一个井田。（4）矿区由一个或几个矿体（矿段）组成，划分为一个井田。金属矿在分布范围不广，而走向长度不大的条件下，往往用一个井田来开采，其范围在1000～2000m之间。只有当矿床沿走向长度很大时才采用两个或两个以上的井田来开采。由于金属矿地表复杂或受地表河流、湖泊、铁路交通干线穿过等影响，往往又可以按地面条件和自然因素划分。2.4矿山年生产能力的校核矿山企业生产能力是指在适应矿床开采条件下，所采取的开采方法、工艺设备、人员与管理达到最佳状态的协调配合，形成整体的开采系统，稳定达到所需要的矿石年产量。在矿山企业设计中，设计者的任务是校核上级主管部门在下达设计任务书中所规定年生产能力在技术上的可能性和经济上的合理性。毕业设计是根据指导教师下达的设计任务书来校核年生产能力。毕业设计可按下列顺序校核矿山年生产能力：2.4.1按技术可能性验证矿山企业年生产能力按技术可能性确定矿山生产能力的方法有三种，即按可能布置的矿块数，按年下降速度及按新水平准备时间。本设计仅采用按年下降速度来验证矿山年生产能力。按矿床开采年下降速度方法确定矿山年生产能力的实质是，根据采矿技术条件类似矿山的开采强度经验指标，即用类似矿山的矿床每年下降的深度H，折算到设计矿山中去，概括地求出年产量A。A=,t/a式中，H—回采工作年下降深度，m/a；S为矿体水平面积，m，应采用各阶段水平面积与阶段矿段量的加权平均面积，即：S=；v为矿石容重，t/m；K为矿石回收率，%；为废石混入率，%；E为地质影响系数，一般取E=0.7～0.9（E系数详见《采矿手册》第7卷第45页）；K为矿体厚度的修正系数；K为矿体倾角的修正系数。年下降深度H取值参阅《采矿设计手册》第2卷下册第864页表2-1-51.K及K在类比矿山条件基本一致时，不需要修正，当厚度或倾角不同时，则应有适当修正；一般情况，若设计矿山矿体的厚度和倾角大于类比的矿山时，可取K=1.1～1.2，K=0.7～0.9的系数，反之，可取K=0.8～0.9.K=1.1～1.2的系数。2.4.2按经济合理性验证年生产能力按经济合理性确定年生产能力的方法有两种，一是按最小成本法确定生产能力，另一种按合理的服务年限确定生产能力，本设计仅按第二种方法校核矿山年生产能力。设计矿山的储量是一定的，如果设计中所规定的生产能力大小不同，矿山服务年限就有长有短。T=,a式中，K为矿石的综合回收率，%；为废石混入率，%；A为矿山年生产能力，t

/a；T为计算服务年限，a。矿山总服务年限T=t+t+t，a；计算服务年限T=t+(t+t)，a；t为由投产至达产的时间，a；（一般大型矿山t=3～5年，中小型矿山t=1～3年）；t为正常生产阶段，a；t为矿山结尾期间（即产量逐渐下降阶段），a。（一般t=1～3年）。在校核矿山生产能力时，还应计算出矿山达到设计生产能力的正常生产能力不能小于整个服务年限的三分之二，即t≮T。当前冶金工业部规定的矿山规模和经济合理服务年限如表2-1所示：表2-1合理服务年限表矿山规模矿山企业生产能力（万吨/a）矿山企业经济合理服务年限（a）黑色金属矿山有色金属矿山大型及特大型200以上100以上≥25中型60～20020～100≥18小型60以下20以下≥10注：表2-1数据详见《采矿手册》第七卷第38页表38-11及第41页表38-17。确定经济合理的服务年限，主要是从矿山固定资产折旧以及生产时期的经济效果方面考虑的，也即主要是从如何更加合理地，有效地利用国家的基建资金，来考虑矿山服务年限。因此要求矿山服务年限应与其固定资产平均使用年限大体相适应。在小型矿山中，地面上常用简易的建筑物、构筑物、其使用年限在10年左右，一般工业建筑物、构筑物的使用年限在20年左右；大型矿山常用的钢结构、钢筋混凝土结构的工业建筑物、构筑物使用年限在30年以上。大型矿山所用的重型设备的折旧年限，可达20～30年；小型设备仅为10～15年左右。若加强设备的维护管理，机械设备的使用年限，可超越上述数字。2.5地表移动带的圈定为了使地面建筑物以及主要开拓巷道不受地下开采而引起地表移动的影响，须圈定地表移动带。地表移动带的界限应标在地质地形图及开拓系统剖面图上。圈定移动带范围的一般规定如下：（1）移动区应从开采矿体的最深部划起；（2）对未探清的矿体应根据可能延深的部位划起；（3）当矿体埋藏很深且分期开采时，需分期划出移动区；（4）当矿体轮廓复杂时，应从矿体突出部位划起。圈定地表移动带的方法可参阅《采矿设计手册》第2卷下册第899页。2.6主要开拓巷道的类型及位置的确定一个矿山企业开拓方法是按所采用的主要开拓巷道的类型来命名的。由于金属矿床的地表地形、矿体赋存条件比较复杂，故开拓方法较多，如图2-1至图2-4。2.6.1各种开拓方法的适用条件（1）平峒开拓—当矿床赋存在高山峻岭地区，开采地平面以上的矿床时，广泛采用平峒开拓。当矿床的一部分赋存在地平面以上，而另一部分赋存在地平面以下时，通常上部用平峒开拓，下部则用井筒（竖井或斜井）开拓。（2）斜井开拓—当矿体赋存在地平面以下，矿体的倾角在15°～45°之间，地面无过厚的表土层，矿体埋藏又不深的中小型矿山，可采用斜井开拓。斜井开拓适用于缓倾斜和倾斜矿床，特别适用于倾角为20°～40°的层状矿床开拓。对于急倾斜侧翼倾覆的矿床可用侧翼斜井开拓，也有在急倾斜矿床采用伪倾斜开拓的。斜井开拓在大型矿山使用较少，但随着带式输送机的发展，为大型或特大型矿山采用斜井开拓提供了可能。在国外，不少矿山采用带式输送机斜井开拓，并向大型化发展。带宽达1400～2000mm单机长度已突破1000m，斜井斜长达2000～4000m，带式输送机上坡可达18°～20°，下坡15°～16°。我国玉石硅铁矿等个别矿山采用带式输送机提升矿石。斜井除作提升矿石外，还可作辅助井筒，如风井、措施井、充填井和排水井等。斜井除采用带式输送机提升外，还可采用串车、箕斗提升。斜井采用串车提升时，斜井斜角一般在20°以下为宜，我国部分矿山斜井的最大倾角达30°。1）串车提升应考虑的原则①上、下人员的斜井、坡度应小于30°，垂直深度超过90m时，或坡度大于30°，垂直深度超过50m时，须设专用人车运送人员。②串车斜井一般不宜中途变坡。③为便于布置人行道和管道，一般不要采用双向甩车，特殊情况需双向甩车时，甩车道岔口应错开8m以上。④斜井井筒上部和中部的各个停车场，必须设挡车器或挡车栏。2）斜井箕斗提升的适用条件斜井箕斗提升主要用于大、中型矿山。斜井倾角一般为30°～40°斜井箕斗提升的要求：①矿石块度大，生产规模大的矿山，为了延长箕斗的使用寿命，增大箕斗提升的能力，一般应设置地下破碎站。②箕斗井不得兼作入风井；③双箕斗斜井一般铺设双道，只有一个开采水平时可布置单道或三根轨，并在井筒中设双道错车。3）斜井带式输送机提升的适用条件：斜井带式输送机提升于开拓倾角不同，生产规模较大的矿床。斜井长度可波动在300～4000m之间，输送带宽750～2000mm，年提升矿石能力为18～1400万吨。我国带式输送机斜井坡度向上提升物料应不大于15°，向下应不大于12°。斜井带式输送机提升应考虑如下问题：①设置地下破碎站。每个破碎系统的服务年限应在10年以上。②井筒断面根据设备布置确定。输送机的最小宽度不应小于物料最大尺寸的2倍再加200mm。③带式输送机斜井不应兼作风井。特殊情况兼作风井时，井筒中的风速不得超过4m/s，并应有可靠的降尘措施。④人行道一般设在输送机提升道和检修道的中间，以利设备检修和清扫洒矿。（3）竖井开拓—竖井开拓适用于急倾斜和埋藏较深的水平和缓倾斜矿床。也适用于工程、水文地质条件复杂、或需特殊凿井法施工的矿床。当矿体赋存在地平面以下，矿体倾角大于45°和埋藏较深或矿体倾角小于15°的水平及缓倾斜矿体，经常使用竖井开拓方法。竖井一次开凿深度根据出矿系统决定，小型矿山保有8-10年，大型矿山可达10-20年，但也不宜太长。一般情况广泛采用下盘竖井开拓。对于走向很长，生产规模大的矿山，为使井下运输、采掘顺序、产量分配、通风、基建速度和巷道维护条件好，只要厂址、地形和工程地质条件允许，竖井应尽量布置在井下运输功最小或近于最小部位。当矿床受厂址、地形或工程地质条件限制，矿床下盘不宜建厂或原有厂址已建在矿床的一翼时，可采用侧翼竖井开拓，当矿床走向长度短，建设规模小，为了减少井巷数目和简化运输，通风系统，亦可采用侧翼竖井开拓。当矿体的下盘、侧翼无建厂条件，只好在上盘建厂；或矿床的倾角近于垂直或水平，竖井建在上盘对厂址和外部运输有利，基建投资和经营费优越于下盘时，可采用上盘竖井开拓。（4）斜坡道开拓—斜坡道开拓方式主要用于开拓深度与生产规模不大的矿山。一般用于矿体距地表比较近，矿体不大，服务年限很短的矿山。对于埋藏深度很大的矿床，其浅部也可用斜坡道开拓。当开采到深部时，再将浅部斜坡道改作辅助斜坡道，它的突出优点是可以节省工程量和投资，加快矿山建设速度；同时便于无轨设备畅通于各工作面。斜坡道的选择必须十分慎重。常用斜坡道的坡度如下：1）运输矿石与废石的斜坡道及大型无轨矿山，9～11%；2）通过大量无轨设备长距离的辅助斜坡道，9～11%；3）运输材料、设备、人员的一般辅助斜坡道，9-11%，（最大20%）；4）阶段与分段运输水平之间的辅助斜坡道，16～25%；5）带式输送机和无轨自行设备共用的斜坡道，25～27%。（5）联合开拓—用两种或两种以上的主要井巷开拓一个井田的称为联合开拓。联合开拓适用于下列条件：1）受地形或受矿石和围岩条件限制，矿床需采用平峒与井筒或斜坡道联合开拓。2）由于矿床的浅部和深部是分期勘探，分期开拓的，利用原有井筒延深，或是不可行或是不经济，在深部不得不开凿新的井筒，因而形成两段（或两段以上）井筒接力提升。3）矿床的上部和下部储量、产状和空间位置有较大变化，因而上部和下部需采用不同的井型开拓。4）老矿山的改建工程，除要保留或改造原有主井外，又要增加不同井型的新的主井，但其开拓系统是统一的。5）当开采深度大于500m时，可采用联合开拓，当开采深度小于500m时，可采用单一开拓。2.6.2主井开拓巷道位置的确定按地下运输功最小的原则首先确定沿矿体走向方向的井筒位置，再根据矿体的移动界限来确定垂直矿体走向方向上井筒的位置，然后根据地表地形，工业广场的布置，地面运输条件和选矿厂的位置来调整其位置，不仅使地下运输费用最低，同时又布置在便于布置工业场地以及节省基建工程的有利地方。个别情况可以根据特殊的地形条件直接确定主井位置。影响主井开拓巷道位置选择的主要因素如下：（1）合理的总体布局确定主开拓巷道位置时，必须统筹考虑它与全矿生产、运输、生活等系统之间的相互联系，全面规划，合理布局要使主开拓巷道的出口靠近用户（破碎站、选矿厂），并且有合理的运输流向。井（峒）口的标高要与受矿仓的标高相适应。要考虑与外部运输的联系，力求减少铁路（或公路）专用线的工程量和费用。井（峒）口与其他辅助车间，行政办公室和工人居住区的联系要安全方便，不宜过远。（2）足够的工业场地主开拓巷道的出口周围要布置井架、卷扬机房、矿仓、调车线路等一系列建筑物和构筑物，必须具有必要的工业场地。在确定井（峒）口位置时，要尽量不占或少占农田。（3）安全的井（峒）口位置井巷出口及其他地面设施应该避开可能发生的山坡滚石、滑坡、泥石流、岩崩等自然灾害的影响。井巷出口标高必须高于当地历史最高洪水位1～3米。（4）工程地质条件主开拓巷道应布置在易于掘进和支护的岩层中，尽量避开大的构造带、岩溶发育带、水压水层、流沙层、松软岩层等不良工程地质地段；同时还应考虑到附属于主开拓巷道的有关工程，如井下装载峒室，井底车场等，也应布置在较稳固的岩层中。（5）最小运输功当矿体的形态及储量一定时，沿矿体走向的运输功因主井位置的不同而变化。如果地面条件和工程地质条件允许，应该将主要开拓巷道布置在最小运输功点附近。当矿体形状规则及储量分布均匀时，最小运输功点位于沿矿体走向的矿量等分线附近；当矿体形状不规则，储量分布不均匀，不连续时，或有多个矿体用一个井田开采或用溜井分区放矿时，可以用分析法或图解法求得最小运输功点的位置。若矿体走向较短，厂址位于矿体的一侧，主开拓井巷布置在矿体的一侧也是合理的。此外，如果地面运输费用因主井位置的变动而有较大变化时，在确定最小运输功点时，还应考虑到地面运输影响。（6）勘探程度当井田范围较大，或井田内有许多矿体时，选择主开拓巷道位置时，要优先考虑勘探程度高，矿体与岩层情况较为清楚的地段。（7）主开拓巷道应布置在地面移动带以外20m以远地点，以保证井筒不受破坏。若井筒布置在岩石移动带以内，则必须留井筒保护矿柱。（8）主开拓巷道与选矿厂的位置关系选矿厂通常设在主井进口附近，使场内运输简便。但须在入风井主导风向下风侧300米以外，有时因受地形条件限制，也可能距主井较远。（9）地下开拓工程总量与总费用在满足上述各种要求的同时，要注意到与主开拓巷道位置有关的地下开拓工程总量和总费用最小，必要时应该进行多方案的技术经济比较，以便选出最优方案。2.7开拓系统的选择根据安全规程规定，开采一个井田时，至少要有两个通达地面的独立出口，以便确保采矿人员的安全和创造良好的工作环境。根据地下采矿工作需要，除主开拓巷道外，还应有必要的辅助开拓巷道，便于运送人员，设备，材料和提升废石，以及专为通风的井巷工程。主井为罐笼井时，可兼作入风井，另布置一个付井作通风井，它与罐笼井构成一个完整的通风系统。当主井为箕斗井时，因箕斗井在井口卸矿产生粉尘，不能作入风井，此时应另设一个副井，作为提升人员、设备、材料之用，并兼作入风井，再开掘一个风井，与提升副井构成一个完整的通风系统。安全规程中规定每个矿井，必须至少有两个能够行人，并通到地面的安全出口。出口的间距不得小于100m。大型矿井，矿床地质条件复杂走向长度一翼超过1000m时，应在矿体端部的下盘增设安全出口。且规定，禁止将主要回风井巷用做人行道。同时要求入风井筒（平峒）应位于废石堆积场地的上风侧，避免粉尘进入井下。2.8开拓方案的选择2.8.1所选开拓方案应满足的要求（1）确保工作安全；（2）满足设计任务所规定的生产能力的要求，并须考虑矿山发展的远景（远景储量考虑在内）；（3）能取得良好的技术经济效果；（4）符合当前矿山建设的技术经济政策；（5）所采用的设备及材料能保证供应。2.8.2确定开拓方案时所需考虑的因素（1）地质条件—矿床赋存条件，地质构造、矿石与围岩的物理力学性质、矿石储量、矿床勘探程度、矿床水文地质条件等。（2）地质地形条件—矿床附近地形变化情况，地面的河流、水系、建筑物、农田及森林等情况。（3）气象及工程地质资料—降雨量、洪水位、主导风向、雪崩、滑坡以及主要建筑物、构筑物下的土壤抗压强度等情况。（4）开采技术条件—设计的生产能力，开采深度，设备供应情况，外部运输，水、电条件及施工、管理水平等。2.8.3开拓方案选择的步骤开拓方案按以下三个步骤进行：（1）方案初选在详细研究有关资料的基础上，拟定几个初选方案。所拟定的开拓方案应包括：开拓巷道的类型、规格、数量及位置，阶段开拓巷道及峒室的布置，通风、提升、运输及排水系统，工业场地布置，矿石、废石的地面运输，以及与选矿厂、供电、供水联系等。（2）技术经济分析如初选方案较多，在进行最终的方案比较前，应先作技术经济的初步分析，删去有明显缺点的方案。此时不作详细的技术经济计算。必要时对某些项目作一定的定量分析。若经初步分析仍不能确定其方案的优劣时，则需进行详细的技术经济比较。（3）技术经济比较，确定最优开拓方案对于剩余技术经济比较的2～3个方案，须进行以下工作，方可确定最优方案。1）绘制各方案的开拓草图，采用小比例尺，如1：5000或1：10000。2）选择提升、运输设备，确定井巷断面尺寸。3）初步选择采矿方法、阶段平面布置形式、井底车场布置形式等。4）计算基建工程量。相同项目或相差很小的项目可不参与方案的比较。5）计算基建投资。采用《金属矿山井巷工程预算定额》手册中的指标计算各开拓方案的基建费、地表工业广场建筑费、装备费、安装费等。6）计算各开拓方案年经营费。如提升费、矿石运输费、巷道支护费等。7）在计算各方案的投资和经营费的基础上，按动态法最终确定出最优开拓方案。在选用各项指标时，应注意各指标的可靠性、时间性，选用的指标应符合建设项目的技术经济条件，以及指标的可比性。2.8.4开拓方案井巷工程概算主要内容开拓方案各异，参与比较的项目也不同，此处仅提供一部分内容供方案比较时用。（1）基建投资项目主（副）井筒、井颈、壁座、马头门、主溜井、矿石仓、岩石仓、井下破碎硐室、箕斗计量和装载硐室、井底车场、石门、盲井卷扬机硐室、盲井卷扬绳道、充填井、管子道、梯子间、斜坡道、水泵硐室、坑内火药库、候罐室、机修硐室、电机车库、井下空压机硐室、井下卸矿硐室、斜井及平巷铺轨、平巷架线等工程。（2）地面建筑物及构筑物工程项目井口房、卷扬机房、矿石仓、栈桥、扇风机房、空压机房、井架或井塔、铁路和公路桥梁、隧道、铁路及公路工程、井口皮带通廓及转运站、架空过道及转运站、贮水池、地面火药库、废石场、废石卸载站河流改道工程，工业厂房建筑物场地平整工程等。（3）设备及安装工程项目提升机及配套的机电设备、天轮、平衡锤、扇风机、卸载曲轨（侧卸或底卸），卸载翻笼、箕斗、罐笼、阻车器、推车机、摇台、托台、斜井吊桥、斜井安全门、电梯、振动放矿机、运输胶带、破碎机、水泵、架空索道设备、压气设备、电机车、各种矿车、罐道梁、罐道绳、胶带电力设备等。设备运杂费和安装费应与上述设备同时考虑。设备运杂费按设备出厂价的一定百分率计算。各地区设备运杂费率和机械设备安装费率如表2—2和表2-3所示。非安装设备的概算价值=设备出厂价格（1+运杂费率）×（1+组装费率），设备组装费率如表2—4。表2—2设备运杂费率序号地区费率（%）序号地区费率（%）1吉林、辽宁、上海、北京、天津4.07四川、文本、甘肃7.02江苏、浙江、河北、黑龙江4.58青海、贵州、云南8.03山西、山东、安徽、内蒙5.09新疆、西藏10.04江西、福建、陕西5.510海南岛15.05湖南、福建、陕西6.011现场自制设备或库存设备0.56广东、宁夏6.5备注设备运杂费率为设备原价的%表2—3机械设备安装费率序号设备分类名称安装费率（%）每吨设备安装费（元）备注1竖井提升设备4.0—2斜井提升设备及运输设备3.0—斜坡卷扬、斜井卷扬、无极绳卷扬、自动卷扬3矿井通风设备4.5—4压气设备3.0—5排水设备4.0—6机修设备2.040不需要安装的设备不计安装费7破碎筛分设备2.570适用于独立生产厂8架空索道设备100站内设备250线路设备表2—4设备组装费率序号设备名称组装费率（%）1准轨电机车0.202窄轨电机车0.253矿车、人车、平板车0.304挖掘机1.205电钻、风镐及钻孔设