1、武漢科技大學課程設(shè)計目 錄1.礦區(qū)選擇和開采方法11.1礦區(qū)選擇11.2開采方法11.2.1開采技術(shù)條件11.2.2開采方法的確定22.礦山年產(chǎn)量、服務(wù)年限和工作制度32.1礦山年產(chǎn)量32.1.1可能的礦山年產(chǎn)量32.1.2礦山年產(chǎn)量的選擇32.2礦山生產(chǎn)能力校核42.2.1按中段可同時生產(chǎn)的礦塊數(shù)驗算礦山生產(chǎn)能力42.3礦山服務(wù)年限82.4工作制度93.礦床開拓93.1開拓系統(tǒng)的選擇93.1.1上盤平硐開拓法盲豎井聯(lián)合開拓法93.1.2上盤豎井斜井對角式開拓103.2開拓方案的確定103.3巖石錯動角的確定103.4主要開拓巷道113.4.1主平硐113.4.2 盲主井113.4.3盲風井和

2、風井平硐113.5提升容器的選擇113.5.1 提升任務(wù)量計算123.5.2罐籠選型133.6主要開拓巷道尺寸及其支護143.6.1主井143.6.2風井143.6.3階段運輸大巷154.礦山基建工程155.采 礦165.1采礦方法選擇及構(gòu)成要素165.1.1開采技術(shù)條件165.1.2采礦方法選擇165.2礦塊構(gòu)成要素175.3 底部結(jié)構(gòu)176.采準及切割工作186.1采準工作186.1.1淺孔留礦法的采準工作186.1.2上向水平分層充填法的采準工作186.2切割工作196.2.1淺孔留礦法的切割工作196.2.2上向水平分層充填法的切割工作197.回采工作207.1淺孔留礦法回采工藝207

3、.2礦柱回采和采空區(qū)地壓管理207.3上向水平分成充填法回采工藝208.生產(chǎn)采掘進度計劃209.采掘設(shè)備及采掘材料消耗229.1采掘工程設(shè)備229.2采掘工程材料消耗2210.坑內(nèi)運輸2311.坑內(nèi)通風2311.1坑內(nèi)通風與防塵2311.2通風系統(tǒng)和通風方式2411.3礦井各工作面需風量2512.礦井防排水系統(tǒng)2612.1井下排水設(shè)施2612.1.1排水系統(tǒng)2612.1.2井下排水設(shè)施2712.1.3水泵房設(shè)計2812.2變電硐室設(shè)計29參考文獻30II1.礦區(qū)選擇和開采方法1.1礦區(qū)選擇小漢口銅礦屬中低溫熱液充填式小型銅礦床，礦體主要賦存在兩斷層破碎帶角礫巖或下盤灰?guī)r中，有數(shù)十個礦體組成，其

4、中、號礦體較大。本次設(shè)計參照小漢口銅礦礦區(qū)上部開采狀況，結(jié)合礦床勘探程度，兼顧生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)和穩(wěn)定礦業(yè)公司生產(chǎn)能力等因素，具體設(shè)計對象為礦區(qū)號礦體的+200m -100m區(qū)段。本次將設(shè)計和建設(shè)新的開拓系統(tǒng)、采礦系統(tǒng)和礦山管理系統(tǒng)。因興冶礦業(yè)有限公司有較完善的管理、營銷機制，小漢口銅礦只作為單一采礦單位。因此，本次設(shè)計只進行礦山開拓運輸、提升排水、通風等系統(tǒng)設(shè)計及礦床開采工藝設(shè)計和相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟分析。1.2開采方法1.2.1開采技術(shù)條件礦床的開采技術(shù)條件主要包括：水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件三方面（1）水文地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)屬低山丘陵地形，東側(cè)陡峻地表巖溶不甚發(fā)育。礦區(qū)主要含水層是構(gòu)成礦體底

5、板的嘉陵江組灰?guī)r裂隙巖溶含水層，和灰?guī)r破碎帶及F1斷層下盤拖拉斷褶帶的灰?guī)r角礫巖組成成礦區(qū)含水帶，次要含水帶為砂巖中的裂隙脈狀水體，且兩者之間無水力聯(lián)系。裂隙脈狀水體受水面積有限，水量小，來源不足，延深不大，與礦體之間有頁巖破碎帶及混合巖性破碎帶隔水體存在，對坑道充水影響不大。雖然嘉陵江組灰?guī)r含裂隙巖溶水，但拖拉斷褶帶被方解石脈充填和膠結(jié)，致使其未形成富水帶，僅含微弱裂隙巖溶水，卻相反的形成了含水層的西部相對隔水邊界，由于斷層帶中及F1斷層下盤富含泥質(zhì)、砂質(zhì)及硅化，影響了碳酸鹽的喀斯特化，故含水性及透水性差。同時，該區(qū)無地表水體，地下水補給來源主要是大氣降水。補給條件簡單，水源不足，因而含水微

6、弱或無水。由此可知，含水層與礦體關(guān)系較單一，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。（2） 工程地質(zhì)條件礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。 此外，礦區(qū)范圍內(nèi)可能有相當?shù)娜芏串a(chǎn)出，開采時應(yīng)引起高度重視。 （3）環(huán)境地質(zhì)條件礦區(qū)采用地下開采方式，具有一定的開采史，+200m以上基本采空，井內(nèi)未發(fā)現(xiàn)井壁垮塌、頂板冒落等現(xiàn)象，地表未因采礦產(chǎn)生裂隙、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。因此礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀較穩(wěn)定，以往的礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境的影響程度較輕。 因此，礦區(qū)工程地質(zhì)條件較為簡單，水文地

7、質(zhì)單一，礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為中等。礦區(qū)屬地方小型礦山，按礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估分級標準是三級。綜上所述，區(qū)內(nèi)礦體底板工程地質(zhì)條件較好，礦層頂板工程地質(zhì)條件較差，需要很好的支護。含水層與礦體關(guān)系較單一，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單,礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為中等。1.2.2開采方法的確定小漢口礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。礦區(qū)采用地下開采方式，具有一定的開采史，+200m以上基本采空，井內(nèi)未發(fā)現(xiàn)井壁垮塌、頂板冒落等現(xiàn)象，地表未因采礦產(chǎn)生裂隙、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)

8、象。本次設(shè)計利用礦產(chǎn)資源儲量計算對象為號主礦體和號礦體的少部分。設(shè)計范圍為26線32線范圍內(nèi)+215m標高-100m標高范圍內(nèi)的礦體。號礦體沿走向長284m150m，上寬下窄，向北側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為470m110m，號礦體沿走向長為100m76m，上寬下窄，向北略有側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為408m170m。在-300m以上疏干和排水，減小了對開采的壓力。在金屬礦床地下開采時，首先把井田劃分為階段，然后再把階段劃分為礦塊。礦塊即為獨立的回采單元。經(jīng)過對這個礦體的產(chǎn)狀薄礦體且為急傾斜礦體及礦體的埋藏條件和地質(zhì)條件的綜合分析，可以選擇上向水平充填采礦法和留礦采礦法。2.礦山年產(chǎn)量、服務(wù)年限和工作制

9、度2.1礦山年產(chǎn)量2.1.1可能的礦山年產(chǎn)量礦山的生產(chǎn)能力是礦山建設(shè)的重要問題之一。生產(chǎn)能力確定是否正確直接關(guān)系著企業(yè)投資與經(jīng)濟效益的好壞。影響著選冶及加工廠的原料供應(yīng)和國家計劃的實施。因此，在確定礦山生產(chǎn)能力時，必須正確和深入進行調(diào)查研究，實事求是地做好各方案的技術(shù)經(jīng)濟比較工作。根據(jù)開采急傾斜薄礦體的采礦方法,和礦區(qū)的地形地質(zhì)資料可以采用留礦法和上向水平分層充填法。根據(jù)礦床開采的自然條件和開采的技術(shù)經(jīng)濟條件，以及設(shè)計要求小漢口銅礦的可能礦山年產(chǎn)量為17萬噸, 按每年330個工作日計算，平均生產(chǎn)能力為515t/d。2.1.2礦山年產(chǎn)量的選擇參照國內(nèi)外相似礦山的經(jīng)驗，可知采用淺孔留礦法時，礦山礦

10、塊生產(chǎn)能力約在50t/d70t/d之間；采用上向水平分層充填法時，礦山礦塊生產(chǎn)能力大致為2050t/d。采用淺孔留礦法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，頂柱厚3m，間柱寬6m,底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為70（t/d）。本次設(shè)計開采規(guī)模為515t/d，即年產(chǎn)原礦17萬t。采用上向水平分層充填法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱厚5m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30（t/d）。本次設(shè)計開采規(guī)模為515t/d，即年產(chǎn)原礦17萬t。故當

11、采用淺孔留礦法（不留間柱）時，選取礦房生產(chǎn)能力為70t/d；當采用上向水平分層充填法時，選取礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30t/d。2.2礦山生產(chǎn)能力校核2.2.1按中段可同時生產(chǎn)的礦塊數(shù)驗算礦山生產(chǎn)能力本次儲量計算是依據(jù)銅礦地質(zhì)勘探規(guī)范要求進行計算的。計算范圍為+200m-100m之間的儲量。計算儲量前，需計算各階段的礦石體積，根據(jù)礦石體積與礦石體重的乘積，來計算礦石量。水平斷面法計算礦石體積時，按下列原則選擇公式：當相鄰兩中段面礦體之間的相對面積S1、S2（設(shè) S1<S2），且具有(S1-S2)/S1<40%時，用棱臺公式計算： 公式（2-1）當相鄰兩中段面礦體

12、之間的相對面積S1、S2（設(shè) S1<S2），且具有(S1-S2)/S1 >40%時，用截錐公式計算： 公式（2-2） 當相鄰兩中段面礦體中有一個無面積時，則需根據(jù)礦體面積形式不同，選擇楔形公式計算： 公式（2-3）當相鄰兩中段平面采用中線法編制或時礦體頂板時，采用柱體公式計算： 公式（2-4）通過用水平斷面法對礦區(qū)儲量的計算，得出葉花香銅礦資源儲量（見表2-1）。礦石總量為萬t。表2-1 各中段水平礦體面積、周長、沿走向長度情況中段水平面積（m2）周長（m）沿走向長度（m）-100m380.27175.1882.79-50 m619.22363.94135.380 m418.56

13、295.4486.71+50 m818.96489.62186.85+100 m752.55463.20218.25+150 m489.49556.80 226.39+215m171.81210.47181.76表2-2 水平斷面法確定礦體儲量表中段范圍體積（m3）礦石體重（t/m3）礦石量(萬t)-100m-50m24987.252.7096.77-50m 0m25781.292.7096.980m +50m30383.292.7098.23 +50m +100m39287.752.70910.64+100m+150m30816.192.7098.35+150m+215m20611.502.

14、7095.58總計171867.27 46.55計算可布置的有效礦塊數(shù)：根據(jù)采礦設(shè)計手冊（地下開采卷），公式2-1-1 公式（2-5） 可求出階段的折算平均厚度。式中，折算厚度，m； 階段（分段）礦量，t； 礦體走向長度，m； 階段（分段）高度，m； 礦石體重，t/m3。采用淺孔留礦法和上向水平分層充填法是的階段高度都取為50m。則，代入數(shù)據(jù)得到各段的折算厚度：-100m-50m： m=6.77×10000/（135.38×50×2.709）=3.69m；-50m0m： m=6.98×10000/（86.71×50×2.709）=5.

15、94m；0m+50m： m=8.23×10000/（186.85×50×2.709）=3.25m；+50m+100m： m=10.64×10000/（218.25×50×2.709）=3.60m；+100m+150m： m=8.35×10000/（226.39×50×2.709）=2.72m；+150m+215m： m=5.58×10000/（181.76×50×2.709）=2.27m；（1）采用留礦法時+150m+215m階段高度確定為65m，其余階段高度為50m，礦塊長

16、度為50m，寬度為礦體厚度。則各階段可布置礦塊數(shù)N：-100m-50m：N1= Q/（×××）=6.77×10000/（50×3.69×50×2.709）=2.71-50m0m：N2= Q/（×××）=6.98×10000/（50×5.94×50×2.709）=2.140m+50m：N3= Q/（×××）=8.23×10000/（50×3.25×50×2.709）=3.74+50m+10

17、0m：N4= Q/（×××）=10.64×10000/（50×3.60×50×2.709）=4.36+100m+150m：N5= Q/（×××）=8.35×10000/（50×2.72×50×2.709）=4.53+150m+215m：N6= Q/（×××）=5.58×10000/（50×2.27×65×2.709）=2.79各階段可布置礦塊數(shù)最大為5，最小為3，故可以考慮同時開采四個階

18、段，考慮到采準、切割、回采的時間及上下兩個階段兩個礦塊之間的空間錯位關(guān)系，可以確定三個階段同時可布置礦塊數(shù)為16。計算礦山年生產(chǎn)能力：根據(jù)采礦設(shè)計手冊（地下開采卷）公式2-1-2： 公式（2-6）其中： A礦石年產(chǎn)量，t/a;N1同時回采的可布礦房數(shù)；N2同時回采的可布礦柱數(shù)；q1礦房生產(chǎn)能力，取為70t/d；q2礦柱生產(chǎn)能力，此礦山為0；K礦塊利用系數(shù)，此礦山取0.6； E地質(zhì)影響系數(shù)0.7-1.0，此礦山取0.95；Z副產(chǎn)礦石率，此礦山取15%；t年工作天數(shù)，此礦山為330天。代入數(shù)據(jù)計算可得生產(chǎn)能力為：A=(16×70+0)×0.6×0.95×33

19、0/(1-0.15)=200560>170000故生產(chǎn)能力滿足要求。（2） 采用上向水平分層充填法時，階段高度為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱5m，底柱5m。則各階段可布置礦塊數(shù)N：-100m-50m： N1= Q/（*）=6.77*10000/（50*3.69*50*2.709）=2.71-50m0m：N2= Q/（*）=6.98*10000/（50*5.94*50*2.709）=2.140m+50m：N3= Q/（*）=8.23*10000/（50*3.25*50*2.709）=3.74+50m+100m：N4= Q/（*）=10.64*10000/（50

20、*3.60*50*2.709）=4.36+100m+150m：N5= Q/（*）=8.35*10000/（50*2.72*50*2.709）=4.53+150m+215m：N6= Q/（*）=5.58*10000/（50*2.27*65*2.709）=2.79 各階段可布置礦塊數(shù)最大為5，最小為3，故可以考慮同時開采四個階段，考慮到采準、切割、回采的時間及上下兩個階段兩個礦塊之間的空間錯位關(guān)系，可以確定三個階段同時可布置礦塊數(shù)為16。計算礦山年生產(chǎn)能力。根據(jù)手冊公式2-1-2： 公式（2-7）其中：A礦石年產(chǎn)量，t/a;N1同時回采的可布礦房數(shù)；N2同時回采的可布礦柱數(shù)；q1礦房生產(chǎn)能力，取為

21、50t/d；q2礦柱生產(chǎn)能力，此礦山為30t/d；K礦塊利用系數(shù)，此礦山取0.6；E地質(zhì)影響系數(shù)0.7-1.0，此礦山取0.95；Z副產(chǎn)礦石率，此礦山取15%；t年工作天數(shù)，此礦山為330天。代入數(shù)據(jù)計算可得生產(chǎn)能力為: A=(16×50+13×30) ×0.6×0.95×330/(1-0.15) =190263>170000故生產(chǎn)能力滿足要求。2.3礦山服務(wù)年限在井田范圍已定的條件下，礦床的工業(yè)儲量是已定的，而服務(wù)年限則是隨著礦井的生產(chǎn)能力的變化而不同的。礦床的生產(chǎn)能力和礦井的服務(wù)年限之間滿足如下式所列關(guān)系： 公式（2-9）式中，A礦井

22、的生產(chǎn)能力，t/a ，設(shè)計為 170000t/a； Q礦床的工業(yè)儲量，t ，工業(yè)儲量為46.55萬t ； T礦井的服務(wù)年限，a ； K礦石總回采率，%，設(shè)計取為90%； r廢石總混入率，%，設(shè)計取為20%。代人數(shù)值計算： T=46.55×0.90/17*（1-0.20）=3.08設(shè)計該礦山的服務(wù)年限為4年。2.4工作制度設(shè)計工作制度為一年工作330天，每天按三班制，每班8小時。3.礦床開拓3.1開拓系統(tǒng)的選擇地下開采，須從地面掘進一系列巷道通達礦體，使之形成完整的提升、運輸、通風、排水、以及動力供應(yīng)等系統(tǒng)，這一完整系統(tǒng)即構(gòu)成了礦床開拓。 此礦體賦存較深且部分處于地表以上，部分地表以下

23、，主要礦體的傾角為77°88°，局部位置傾角與地表山坡相反，礦體主要產(chǎn)于破碎帶中，礦體頂板的破碎帶和砂巖結(jié)構(gòu)較為松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。根據(jù)此種情況，可以采用垂直礦體走向上盤平硐開拓法盲豎井聯(lián)合開拓法和上盤豎井斜井對角式開拓方案。 下面就這兩種方案進行選擇：3.1.1上盤平硐開拓法盲豎井聯(lián)合開拓法 平硐開拓廣泛用于開采地面以上的礦體， 而且基建時間短，投資少，礦石運輸費用低，通風方便，生產(chǎn)安全可靠等優(yōu)點。考慮到此礦體賦存較深且部分處于地表以上，部分地表以下，從而采用平硐與盲豎井聯(lián)合開拓法，會經(jīng)濟合算，生產(chǎn)管理方便。

24、3.1.2上盤豎井斜井對角式開拓由于礦體有一部分是埋藏在地平面以下，并且礦體的埋藏深度是比較淺，而且局部位置傾角與地表山坡相反，因此也可以考慮選擇豎井+斜井開拓法，可以盡量減少石門工程量及尋找良好的井巷工程部位，以降低井巷造價及維護費。另外，根據(jù)礦體范圍大，厚度小，礦量少且服務(wù)年限短的條件，礦井急需在短期投產(chǎn)，礦體分布不均勻的條件，可以優(yōu)先選用脈內(nèi)斜井開拓法。3.2開拓方案的確定以上的垂直礦體走向的上盤平硐開拓法+盲豎井聯(lián)合開拓法和上盤豎井+斜井開拓法是被初步選定的兩種方案，對小漢口礦的礦體地質(zhì)條件進行具體地分析，不難發(fā)現(xiàn)，由于斜井開拓法一般是比較適合于開采傾斜或緩傾斜的礦體，而小漢口礦是屬于

25、急傾斜的礦體，因此，斜井開拓法相對于垂直礦體走向的上盤平硐開拓法+盲豎井聯(lián)合開拓法而言，它的缺點比較明顯，經(jīng)過最后的綜合分析，確定該礦的開拓方法選定為垂直礦體走向的上盤平硐開拓+盲豎井聯(lián)合開拓法。3.3巖石錯動角的確定地下采礦形成采空區(qū)以后，由于采空區(qū)周圍巖層失去平衡，引起采空區(qū)周圍巖層的變形和破壞，以至大規(guī)模移動，使地表發(fā)生變形和塌陷。為了保證井筒、地表建筑物、地表構(gòu)筑物等不設(shè)置在移動帶之內(nèi)，應(yīng)確定巖石移動角。影響巖層錯動角的因素很多，主要是巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、礦體厚度、傾角與開采深度，以及使用的采礦方法。小漢口礦體為急傾斜，礦體的傾角為77°88°；礦體底板圍巖為厚層狀

26、灰?guī)r工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖工程地質(zhì)條件較差。本礦擬采用淺孔留礦法或上向水平充填采礦法，參考類似礦山的實際情況，巖石錯動角的取值如表3-1。 表3-1 巖石錯動角表上 盤下 盤端 部巖石錯動角（度）657075巖石的錯動界線根據(jù)表3-1中錯動角的取值計算，其結(jié)果見總平面布置圖。3.4主要開拓巷道3.4.1主平硐在本礦山中平硐是采礦生產(chǎn)的咽喉，其位置關(guān)系到整個礦山的經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。平硐口附近是各種生產(chǎn)服務(wù)設(shè)施的工業(yè)場地，因此，平硐口位置的確定不但要考慮工程上的可行性，還要滿足平場的經(jīng)濟性。在本設(shè)計中確定平硐入口坐標為（8338.93,52022.79,215），平硐工業(yè)場地標

27、高為+215m.3.4.2 盲主井根據(jù)礦體圍巖錯動角，主井布置在圍巖錯動圈20m以外，主井位于礦體上盤，井筒中心坐標為（8505.04,52116.50），最高井口標高為+250m，井底標高110m，主井總深度為360m。3.4.3盲風井和風井平硐根據(jù)礦體圍巖錯動角，風井布置在圍巖錯動圈20m以外，主井位于礦體上盤，井筒中心平面坐標為（8422.47,52252.21），最高井口標高為+230m，井底標高100m，主井總深度為330m。風井平硐起始點坐標為（8363.55，52244.02，230），風井工業(yè)場地標高為+230m。3.5提升容器的選擇主井提升設(shè)備選為罐籠，用于升降人員、材料、設(shè)

28、備和提升礦巖，兼作入風井。3.5.1 提升任務(wù)量計算提升容器的小時提升量：可由采礦設(shè)計手冊（機械卷） 公式1-6-1得： （公式3-1）式中 小時提升量，t/h；提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取1.15，罐籠提升取1.2；年提升量，t/a；年工作日，d/a；日工作小時數(shù)，h/d，兼作主副提升時取18h/d。代入數(shù)據(jù)計算得: ( t/h)礦井加權(quán)平均提升高度：由采礦設(shè)計手冊（機械卷）公式1-6-3 （公式3-2）式中，加權(quán)平均提升高度，m； ，分別為第n階段的提升高度和階段礦量；代入數(shù)據(jù)計算得， m單容器提升時一次提升量：由采礦設(shè)計手冊（機械卷）公式1-6-7 （公式3-3）式中， 容器的容積，m3；

29、附加時間，取10s；滿裝系數(shù)，取0.9；松散礦石密度，取1.69t/m³；休止時間，取30s；系數(shù)，取為2.665；代入數(shù)據(jù)計算得： m3一次有效提升量： （公式3-4）一次有效提升量，t；提升容器的容積，m3；代入數(shù)據(jù)計算得：所以采用罐籠提升時配用的礦車選用車廂容積大于0.96m3，故選用礦車的型號為YGC1.2（6），車廂容積為1.2m³，最大裝載量為3t。3.5.2罐籠選型考慮到礦山的年生產(chǎn)能力為17萬噸，每天需運輸?shù)V石515t，同時又考慮到罐籠需要提升廢石、材料、設(shè)備、人員等，所以選用罐籠的型號為3#單層罐籠YJGS-2.2-1。罐籠參數(shù)為斷面尺寸2200mm

30、15;1350mm，最大裝載量4.2t，罐籠質(zhì)量3.8t，鋼繩終端懸掛質(zhì)量7.8t，可乘人數(shù)為15人，下放大件為東風-2型裝巖機。采用木罐道，罐道規(guī)格是180mm×150mm，罐道層梁的層距為2000mm。提升機電機型號為JR126-10型，電機功率為95W,提升機型號為2JT1200×800-24。3.6主要開拓巷道尺寸及其支護3.6.1主井由于井筒較深，而且地表覆蓋有幾十米的表土層，從綜合考慮井筒斷面利用率和有利于井筒受力的情況，井筒的斷面形狀確定為圓形斷面。井筒斷面確定為圓形，有利于承受壓力，通風阻力小，維護費用少。根據(jù)所選的罐籠型號和內(nèi)設(shè)管道和梯子間的要求，井筒斷面

31、凈直徑確定為4m。主井由井頸與井筒組成。根據(jù)井頸受力狀況，井頸設(shè)計分為三段：上段厚度一般為11.5m，中段為0.60.9m，下段為0.40.7m；井頸每段高度為26m，最上面一段一定要在凍結(jié)線以下，最下面一段一定要建在基巖以下23m處。主井所在位置圍巖較穩(wěn)固，礦上服務(wù)年限短，參照國內(nèi)外其它礦山，確定井筒支護為噴射混凝土支護，壁厚為300mm。根據(jù)該礦區(qū)地質(zhì)條件，井頸段長度設(shè)計為15m。上段臺階壁厚 1m，中段為0.6m，下段為0.4m。因為整個礦區(qū)地質(zhì)條件都不是很好，井筒所處的下盤裂隙節(jié)理較發(fā)育，而主井作為提升礦石和上下人員以及井筒，是聯(lián)系地面和井下的出入口，需要做好支護工作，所以采用錨噴支護

32、，支護厚度為100mm，混凝土配合比為：水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為0.40.5。3.6.2風井風井作為污風出口，與主井形成統(tǒng)一的通風系統(tǒng)，風井內(nèi)不設(shè)提升設(shè)備，僅作為回風用的井筒，根據(jù)內(nèi)設(shè)梯子間的要求，為了便于施工方便，確定風井的凈斷面直徑為3.0m。對風井井筒采用噴射混凝土支護，支護厚度為100mm。混凝土配合比為：水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為0.40.5。根據(jù)設(shè)計采用的對角式開拓系統(tǒng)，風井布置在礦體上盤，將風井井頸設(shè)計為深度為10m，厚度為0.7m。3.6.3階段運輸大巷在井下沿礦床開鑿的水平巷道均稱為階段運輸大巷，主要擔負運輸和通風任務(wù)，也稱回風大巷。本設(shè)計中階段運輸大巷

33、斷面形狀選為三心拱，寬度B=3m，高度H=3.5m，采用噴射混凝土支護，支護厚度為300mm。混凝土配合比為水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為0.40.5。4.礦山基建工程 開拓工程量見表4-1。 表4-1 基建工程量表序號項 目斷面規(guī)格長度（m）支護方式支護率凈斷面（m2）掘進斷面（m2）1主井井頸9.6219.5015混凝土100%2主井井筒9.6211.34300錨噴支護100%3風井井頸712.5615混凝土100%4風井井筒78.55300錨噴支護100%5150m水平運輸大巷8.049.62100.49噴射混凝土100%6150m水平風井石門8.049.621120.43噴射混凝

34、土100%7-100m水平水倉45.29200噴射混凝土100%8-100m水平水泵房15.7518.2420噴射混凝土100%9-100m水平變電硐室99.9215噴射混凝土100%5.采 礦5.1采礦方法選擇及構(gòu)成要素5.1.1開采技術(shù)條件號礦體礦體走向約300°350°，傾向SE，傾角77°88°，礦體沿走向長284m150m，上寬下窄，向北側(cè)伏，礦體沿傾斜長度470m110m；號礦體礦體走向約350°，傾向SE，傾角72°88°，礦體沿走向長為100m76m，上寬下窄，向北略有側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為408m170m；

35、號礦體礦體走向近于南北向，傾向西傾角78°80°，一般產(chǎn)狀變化不大，礦體沿走向長為180m70m，上寬下窄，礦體沿傾斜長度為470m135m。礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。此外，礦區(qū)范圍內(nèi)可能有相當?shù)娜芏串a(chǎn)出，開采時應(yīng)引起高度重視。5.1.2采礦方法選擇根據(jù)開采急傾斜薄礦體的采礦方法,和礦區(qū)的地形地質(zhì)資料可以采用留礦法和上向水平分層充填法。參照國內(nèi)外相似礦山的經(jīng)驗，采用留礦法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度

36、為礦體厚度，頂柱厚3m，間柱寬6m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦，漏斗間距5.5m。礦塊實際生產(chǎn)能力為70（t/d）。采用上向水平分層充填法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱厚4m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30（t/d）。這兩種采礦方法的主要技術(shù)指標比較見表5-2。 表5-2 采礦方法主要技術(shù)指標 序號指 標 名 稱單位薄礦體淺孔留礦法水平分層充填法1采場生產(chǎn)能力t/d55402采礦掌子面工效t12.59.83采切比m/kt8.3813.584損失率6.55.15貧化率156

37、.56同時回采礦塊數(shù)個447優(yōu)點1.生產(chǎn)工藝簡單，管理方便；2.采場結(jié)構(gòu)簡單、采準工程量較小，采礦成本較低；3.勞動強度相對較低。1.采礦回收率高；2.回采作業(yè)安全；3.地表不沉陷。8缺點1.回收率相對較低；2.坑木消耗較大1.采礦工藝復(fù)雜；2.勞動生產(chǎn)率低,回采成本高；3.勞動強度大該礦系小型礦山，故采場工作面工人勞動生產(chǎn)率對該礦不是十分重要的問題。銅礦石的品位對企業(yè)的經(jīng)濟效益關(guān)系較大，因此損失貧化指標對該礦床較為重要。綜上所述，雖然上向水平分層填充采礦法的成本比較高，工人勞動生產(chǎn)率較低一些，但是與淺孔留礦法相比，礦石損失率和貧化率較低，作業(yè)更安全，對于維護圍巖，防止發(fā)生大規(guī)模的巖層移動，減

38、緩地表下沉，都有顯著的作用。因此最終選取上向水平分層充填采礦法。5.2礦塊構(gòu)成要素 采用上向水平分層充填法時，礦塊沿走向布置，階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬為8m，頂柱厚4m，底柱高5m。5.3 底部結(jié)構(gòu)底部采用漏斗自重放礦底部結(jié)構(gòu)，漏斗間距5.0m左右。6.采準及切割工作6.1采準工作6.1.1淺孔留礦法的采準工作采準工作主要是掘進階段運輸巷道、先進天井（作為行人通風之用）、聯(lián)絡(luò)道、拉底巷道、漏斗頸等。由于礦體很薄，階段運輸大巷布置在脈外，巷道采用0.3%的坡度，以利排水。采用漏斗放礦，礦石經(jīng)卸礦口裝入礦車。 礦塊采準工程量見表7-1。留礦法礦塊采準工程量計算

39、表 表7-1序號采準工程項目長 度（m）數(shù) 量（條）全長（m）1階段運輸巷道501502人行通風天井501503聯(lián)絡(luò)道220404拉底平巷441405總 長 度180礦塊地質(zhì)礦量V50×50 ×3.15×2.70921333.4(t)千噸采切比 K180/21.338.45(m/kt)6.1.2上向水平分層充填法的采準工作采準工作主要是掘進階段運輸大巷、人行通風天井、充填天井及放礦溜井等。在礦房中央，一個礦房設(shè)置一個充填天井。人行天井和溜礦井采用順路架設(shè)，人行天井兼作濾水井。由于礦體很薄，可以直接用階段水平運輸大巷代替階段運輸平巷，階段運輸大巷布置在脈內(nèi)。采用放礦

40、溜井放礦，礦石經(jīng)卸礦口裝入礦車。礦塊采準工程量見表7-2。礦塊采準工程量計算表 表7-2序號采準工程項目長 度（m）數(shù) 量（條）全長（m）1階段沿脈運輸巷501502充填天井551553拉底平巷481484總 長 度153礦塊地質(zhì)礦量V50m×50 m×3.15m×2.70921333.4 (t)千噸采切比K7.2(m/kt)6.2切割工作 6.2.1淺孔留礦法的切割工作切割工作包括拉底劈漏，形成放礦通道，掘進拉底巷道，形成拉底空間，為回采工作開辟自由面，并為爆破創(chuàng)造有利條件。首先，從拉底巷道的頂板每隔5m左右向上掘進漏斗頸，安裝木漏斗和放礦閘門，然后將漏斗頸擴大

41、成漏斗，并形成拉底層，拉底高度為2m，寬度即礦塊厚度。在條件許可時，礦房切割與漏斗頸擴大成漏斗可同時完成，為回采創(chuàng)造基本的條件。6.2.2上向水平分層充填法的切割工作在底柱上部掘進拉底巷道，并以此為自由面擴大至礦房邊界，形成拉底空間，再向上挑頂3m，并將崩落的礦石經(jīng)溜井放出。形成5m高的拉底空間，即可澆灌鋼筋混泥土底板。7.回采工作 7.1淺孔留礦法回采工藝留礦法回采工作包括了鑿巖、爆破、通風、局部放礦、撬頂平場、大量放礦等。開采時礦石較穩(wěn)固，采用上向炮孔，可采用梯段工作面打孔，梯段工作面長度為1015；炮孔排列形式根據(jù)礦脈厚度和礦巖分離的難易程度確定，因為礦體平均厚度為3.15m，采用交錯排

42、列布置炮孔；爆破采用2#巖石炸藥，用導火線點燃火雷管起爆；工作面通風的風量應(yīng)滿足排塵和排除礦煙的需要，在采掘工作面空氣的含氧量不得少于20%，風速不得低于0.15m/s，礦房的通風系統(tǒng)是由主井進入新鮮空氣，通過礦房工作面由下風流天井排到上部回風巷道；每次采下的礦石靠自重放出三分之一左右，其余暫留在礦房中作繼續(xù)上采的工作臺，然后撬頂平場礦房回采完畢后，暫留在礦房中的礦石通過底部漏斗再大量放出，用電耙出礦。7.2礦柱回采和采空區(qū)地壓管理礦塊采完后留下了大量的礦柱，銅礦的價值較高，礦房回采完后要及時回采頂?shù)字５V房間隔回采，這時可以及時封閉該采場，構(gòu)筑隔墻，采用廢石和尾沙，對礦房進行充填。由于不留礦

43、柱，回采礦房時主要依靠天井的橫撐支撐，或者相鄰沒有開采的礦塊。采空區(qū)充填完后對頂?shù)字M行回采，充填后的采空區(qū)，可以防止圍巖冒落，和地表巖石的塌陷。7.3上向水平分成充填法回采工藝上向水平分層充填法，采用淺孔崩礦，回采分層高為3m，采3m充填3m，崩落的礦石用電耙耙到溜礦井中，經(jīng)溜井溜到運輸巷道出礦。8.生產(chǎn)采掘進度計劃該礦設(shè)計年產(chǎn)量為17萬t/a，必須保證全礦有8個采場同時進行采礦和大量放礦生產(chǎn)作業(yè)，因此相應(yīng)的采場準備、鑿巖爆破、切割、礦石運輸、通風、頂板覆蓋巖層的形成等工序都必須達到設(shè)計生產(chǎn)能力的需要。根據(jù)采掘工程量計算，生產(chǎn)采掘進度計劃見表8-1。 表8-1 生產(chǎn)采掘進度計劃表 時間項目時

44、間（月）進度計劃（月）123456789101112脈外運輸巷道掘進1.0通風天井掘進2.0采場聯(lián)絡(luò)道1.0出礦進路1.0拉底1.0第一采場分層采礦2.0第二采場分層采礦2.0第一采場大量出礦4.0第二采場大量出礦4.09.采掘設(shè)備及采掘材料消耗9.1采掘工程設(shè)備 采掘工程設(shè)備見表9-1。 表9-1 采準設(shè)備表序號設(shè)備名及型號單位掘進設(shè)備數(shù)量采礦設(shè)備數(shù)量合計工作備用工作備用17655型鑿巖機臺420062YSP-45鑿巖機臺005273G-10風鎬臺000004U型礦車輛5283186局部扇風機BKJ56臺212169.2采掘工程材料消耗采準工程材料消耗見表-2。 表 采準工程材料消耗表 序號

45、材料名稱單位1 m3的材料消耗量1炸藥Kg2.52雷管個3.13導火線m64合金片g45釬子鋼Kg0.36坑木m30.005 回采作業(yè)材料消耗見表 表-3 回采作業(yè)材料消耗表 序號材料名稱單位1 m3的材料消耗量1炸藥Kg2.02雷管個2.53導火線m1.24合金片g1.05釬子鋼Kg0.036坑木m30.00810.坑內(nèi)運輸本次設(shè)計中階段運輸巷道與盲主井相連形成運輸系統(tǒng)，階段運輸采用人工手推礦車運輸，在階段運輸巷道中設(shè)置600mm的單軌運輸鐵道，坡度為3，215水平中段采用環(huán)形車場，其它水平中段采用盡頭式車場。采場出礦漏斗均布置在采場的下部、運輸大巷的頂板上。采場采出的礦石通過漏斗和放礦閘門

46、自溜裝入礦車，通過漏斗將礦石卸入運輸巷道的礦車中，然后通過運輸巷道運至盲主井井底車場，由盲主井提升至地表。11.坑內(nèi)通風11.1坑內(nèi)通風與防塵巷道的通風與防塵與礦井開拓提升運輸，采礦方法，開采順序和采準布置方案是密切相關(guān)的，因此，巷道通風與防塵主要從經(jīng)濟和技術(shù)兩個方面來綜合考慮。 技術(shù)上比較的內(nèi)容有：巷道通風與防塵的安全可靠性；礦井風壓大小及風壓分布；礦井主要風流控制設(shè)施的位置和其對生產(chǎn)運輸?shù)挠绊懞凸芾淼碾y易程度；主通風機的位置，安裝和維修維護的方便程度。 經(jīng)濟上比較的主要內(nèi)容有：通風工程量，地面通風構(gòu)筑物的工程量等；礦井通風設(shè)備的數(shù)量；電力消耗；年經(jīng)營費等。礦井內(nèi)除了保證入風流質(zhì)量的同時（選

47、擇合適的入風井地點），在生產(chǎn)過程中也應(yīng)該注意井內(nèi)防塵工作。在入風井口應(yīng)距地面產(chǎn)生點有一定的防護地帶，避免排氣場、尾礦場、破碎廠、充填料（干）堆放和運輸作業(yè)對風源的污染，入風口不要靠近主要公路；主井（兼作入風井）用罐籠下放水泥、砂石等材料時應(yīng)采取防塵飛揚的措施；井內(nèi)采用濕式鑿巖作業(yè)；裝卸點密閉排塵。 11.2通風系統(tǒng)和通風方式通風系統(tǒng)主要可以分為集中通風系統(tǒng)和分區(qū)通風系統(tǒng)。集中通風系統(tǒng)即全礦一個通風系統(tǒng)，它一般的適用條件為：礦體埋藏條件較深，走向長度不是太長，分布較集中，且連通地面的老硐或采空區(qū)等漏風通道較少的礦山；或礦體走向較長，分部較為分散，但礦體各采區(qū)或礦段便于分別開掘回風井，安裝扇風機，

48、構(gòu)成全礦并聯(lián)會風系統(tǒng)的礦山。分區(qū)通風系統(tǒng)即將全礦劃分成幾個獨立的通風系統(tǒng)，其主要適用條件為：礦體走向很長或礦脈群用平硐溜井開拓的；礦床地質(zhì)條件復(fù)雜，礦體分散零亂或礦體被構(gòu)造破壞，天然劃分為幾個區(qū)段并和采空區(qū)連通處較多，漏風較嚴重，且各礦區(qū)之間連接的主要巷道很少，易于嚴密隔離的；或礦井各礦段有貫通地表的現(xiàn)成井巷可利用作為各分區(qū)通風系統(tǒng)的回風井巷，且各分區(qū)之間易于嚴密隔離的礦山，以及礦石或圍巖具有自燃危險需分區(qū)隔離救災(zāi)措施的礦山；通風線路長或網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的金屬礦山，一般應(yīng)采取分區(qū)通風。小漢口礦礦體的埋藏深度比較淺，并且礦體的走向比較長，因此選擇礦井的通風系統(tǒng)選擇分區(qū)通風系統(tǒng)，通風方式為對角式通風。11

49、.3礦井各工作面需風量按礦井的年生產(chǎn)能力和年產(chǎn)萬噸礦石耗風量計算的礦井風量由采礦設(shè)計手冊（地下開采卷）公式2-16-3式中 礦井或坑口所需總風量，m3/s礦井或坑口年產(chǎn)量，萬噸/a； 年產(chǎn)萬噸耗風量，m3/s，小型礦山取2.04.5 m3/s；代入數(shù)據(jù)計算得：Q =17×2=34m3/s；礦井各工作面需風量見表11-1。 表11-1 礦井各工作面需風量計算表序號工作面種類數(shù)量/個單位需風量/m3s總需風量/m3s1回采工作面63182掘進及切割工作面31.23.63變電硐室10.60.64水泵硐室10.60.65噴錨支護工作面1336小計28.87備用風量31.354.058合計32

50、.85礦井風量根據(jù)各工作面的實際需風量加以局部扇風機進行調(diào)整、分配。由井巷工程第十二章公式可以校核井筒所需斷面積。式中 井筒內(nèi)實際風速，m/s；井筒內(nèi)要求通過的風量，m3/s；井筒通風有效斷面積，m2；立井井筒中允許的最高風速，m/s；升降人員和物料的井筒，=8 m/s；專門升降無物料的井筒，=12 m/s；無提升設(shè)備的風井，=15 m/s。 根據(jù)主井的設(shè)備，可知主井通風有效斷面積為12.56m2 設(shè)計滿足要求 根據(jù)風井的設(shè)備，風井通風有效斷面積為7 m2 設(shè)計滿足要求12.礦井防排水系統(tǒng)12.1井下排水設(shè)施地下礦排水，在有條件的地方盡可能采用自流排水。自流排水有投資省，經(jīng)費少，管理簡單和生產(chǎn)

51、可靠等明顯優(yōu)點，因而在地形條件允許的情況下，即使自流排水的投資明顯高于機械排水時，但考慮到常年經(jīng)費的節(jié)省和生產(chǎn)的方便可靠，也應(yīng)優(yōu)先采用自流排水。故有的生產(chǎn)礦山在已由機械排水的情況下仍不惜投資開掘?qū)ｉT的放水長平硐。12.1.1排水系統(tǒng) 在一般涌水量及各階段水量較均衡的情況下，設(shè)計在開采初期因同時工作階段數(shù)不多，通常采用下部水平一段排水的方案，而將上部階段的涌水引入該水平。當開采日久，階段向下延伸，排水水平下降時，就要考慮分段接力排水與一般直接排水的方案。 此外，排水系統(tǒng)還要考慮集中排水和分區(qū)排水，一般情況下都采用集中排水，個別情況下，如涌水量較小的淺部礦體，距井底車場較遠，可設(shè)計采用小井或大鉆孔作排水管將水直接排到地面。在設(shè)計排水系統(tǒng)的過程中，分區(qū)或集中排水方案應(yīng)根據(jù)礦山具體地質(zhì)，水文地質(zhì)條件和開采順序等，通過比較后來確定。由于小漢口礦的分部比較分散，而且礦體埋藏比較淺，故這里選擇分區(qū)排水。12.