傾斜厚礦體鐵礦床地下開采開拓方法選擇課程設計說明書組別：第二十組班級：采礦1301學號：201217202012171320121724姓名：溫鵬牛奔肖尊志2016年5月6日目錄第1章設計基礎資料 31.1基本條件 31.2設計基礎圖紙 31.3開采技術條件 4第2章生產能力計算 42.1礦山服務年限 42.2礦山生產能力 42.2.1生產能力計算 42.2.2生產能力驗證 4第3章開拓方案選擇 43.1階段高度確定 43.2移動角選擇 43.3地表移動帶圈定 4第4章開拓方案選擇 44.1開拓方案初選 44.2開拓方案A 54.2.1主要開拓工程的位置確定 54.2.2階段運輸巷道設計 54.2.3開拓方案三視圖 54.3開拓方案B 54.3.1主要開拓工程的位置確定 54.3.2階段運輸巷道設計 54.3.3開拓方案三視圖 54.4開拓方案技術比較 54.5開拓工程布置 5第1章設計基礎資料1.1基本條件鐵礦礦體埋深400m，礦體總體走向128°，傾向38°，水平傾角45°，水平真厚度平均30m，屬于傾斜厚礦體，地表到下-200m，巖層屬于第四紀土，-200～-400m巖層屬于含水中等穩固巖，-400～-500m巖層屬于穩固片巖。礦石及上、下盤圍巖穩固。1.2設計基礎圖紙基于平面圖-生成勘探線剖面圖和縱剖面圖以及一張中間位置的平面圖A3圖框中，打印出來。1.3開采技術條件一般來說，必須有工業價值的礦床，然后才能考慮開采問題。因為我國富鐵礦石不多，品位越高，質量越好，我國的工業品位定在大于45%，含磷越低，鐵礦石的冶煉和分選的成本越低，是冶煉廠青睞的，價格越較高。開采設備分兩種： 1.露天開采：成本低，利潤高，主要是利用挖崛機，裝載機，汽車，風鉆機，炸藥等。2.地下開采：成本較高，還需要坑道支架和通風設備，鋪設礦山軌道，利用專門設備小火車運到地表。如果是向冶煉廠提供礦石，聯系到火車車皮就可以，如果是提供半成品，還需要一套設備，最小型的也要100多萬元，把礦石磨細，進行初步分選（需要大量的水，要求含鐵量在90%以上），然后提供給冶煉廠。至于對于資源的合理利用的問題，礦山的開采單位一般很難做到，開采時會給環境造成污染和破壞，而礦渣基本上沒有什么用處，如果是冶煉廠，會把礦石中的其他元素分離出來，用做其他用途。開采技術條件：礦體圍巖屬于穩定中等含水片巖，裂隙不發育，巖石比較完整且穩固，力學強度較高，周圍地壓情況簡單，沒有地壓集中，巖石穩定性較好。該礦體賦存條件簡單，結構穩定，工程地質條件為簡單性類型，礦脈及上下盤巖石基本處于穩定狀態，對礦體開采有良好的保護作用。水文地質條件：礦體圍巖為分布廣，厚度大，致密堅硬，穩固性良好，巖體具有含水性，裂隙水發育，礦脈兩側被包圍，涌水量較大。地下水補給主要靠大氣降雨，平巷設計時應具有5‰左右的坡度，有利于自然排水，地下水淹沒坑道的危險性較小。第2章生產能力計算2.1礦山服務年限預計14年采完，年產量12.9萬噸，基建期1年，閉坑1年，服務年限16年。1.估算可采儲量根據切出的剖面圖，利用CAD中的area命令，計算出每一勘探線剖面圖上礦體的面積，求出平均值作為垂直走向的剖面面積。同時根據水平剖面圖，粗略計算礦體走向長度。平均面積乘以走向長度得出礦體體積。鐵礦石的容重，在此取3.9t/m3。1號勘探線剖面圖上礦體面積：1793.0000m22號勘探線剖面圖上礦體面積：1883.0000m23號勘探線剖面圖上礦體面積：2264.0000m24號勘探線剖面圖上礦體面積：2488.6000m2沿走向（即垂直剖面線方向）礦體面積平均值為：2107.1500m2。礦體走向長度約為200.39m。礦體體積：2107.1500m2×200.39m=422251.79m3礦體質量：422251.79m3×3.9t/m3=165萬噸2.2礦山生產能力2.2.1生產能力計算根據礦床開拓設計手冊，當前冶金工業部規定的礦山規模和經濟合理服務年限如表所示：表2-1合理服務年限表礦山規模礦山企業生產能力（萬噸/a）礦山企業經濟合理服務年限（a）黑色金屬礦山有色金屬礦山大型及特大型200以上100以上≥25中型60~20020~100≥18小型60以下20以下≥10（表詳見《采礦手冊》第七卷第38頁）根據上表可以得出，此礦山為小型規模礦山。開采的服務年限應該大于10年，取此礦山服務年限為10年，則生產能力A=165萬t/13年=12.7萬t/a2.2.2生產能力驗證（1）.按技術可能性驗證礦山企業年生產能力按技術可能性確定礦山生產能力的方法有三種，即按可能布置的礦塊數，按年下降速度及按新水平準備時間。本設計僅采用按年下降速度來驗證礦山年生產能力。按礦床開采年下降速度方法確定礦山年生產能力的實質是根據采礦技術條件類似礦山的開采強度經驗指標，概括地求出年產量A。,(t/a)式2-1式中：H—回采工作年下降深度，m/a；S—礦水面，m2V—礦容，t/m3K—礦回率，%；'—廢混率，%；E—地影系，一般.E=0.7—0.9；K1—礦厚的正數K2—礦傾的正數表2礦床開采年下降深度按礦體厚度和傾角的修正系數礦體厚度/m礦體厚度修正系數K1<51.255～151.015～250.8>250.6礦體傾角/(°)礦體傾角修正系數K2901.2601.0450.9300.8由于該礦山厚度為30m，平均傾角為45°，因此采用單階段回采，確定礦床年下降深度為15m，由表2確定K1=0.6，K2=0.8?K1及K2在類比礦山條件一般情況，若設計礦山礦體的厚度和傾角大于類比礦山時，可取K1=1.1—1.2，K2=0.7—0.9的系數，反之，可取K1根據礦床開采年下降深度按礦體厚度和傾角的修正系數表【1】，本礦體平均厚度35米，礦體厚度修正系數取0.6，礦體傾角約為40°，傾斜礦體，礦體傾角修正系數取0.87。最終年下降開采深度為：H=30m*0.6*0.87=15.66m礦體水平面積：S=7936.85m2礦石容重：v=3.9t/m3礦石回收率：K=90%廢石混入率：ρ=20%地質影響系數：E=0.9礦體厚度修正系數：K1=礦體傾角修正系數：K2=依據上述年產量計算公式：式2-2計算出年產量A=12.9萬噸/年（2）按經濟合理性確定年生產能力的方法有兩種，一是按最小成本法確定生產能力，另一種按合理的服務年限確定生產能力，本設計僅按第二種方法校核礦山年生產能力。式2-3式中：K—礦石的綜合回收率，%；—廢石混入率，%；A—礦山年生產能力，t/a；T—計算服務年限，a；T==14年礦山總服務年限：T=t1+t2計算服務年限：T=t2+12(t1+t式中t1—由投產至達產的時間，單位a；此礦山取t2—正常生產階段，此礦山取t3—礦山結尾期間（即產量逐漸下降階段），單位a。礦山取t礦山總服務年限：T=t1+t2+t3計算服務年限：T=t2+12(t1+t3)=14在校核礦山生產能力時，還應計算出礦山達到設計生產能力的正常生產能力不能小于整個服務年限的三分之二，即t2≮2T/3計算得符合山達到設計生產能力的正常生產能力不能小于整個服務年限的三分之二。確定經濟合理的服務年限，主要是從礦山固定資產折舊以及生產時期的經濟效果方面考慮的，也即主要是從如何更加合理地，有效地利用國家的基建資金，來考慮礦山的服務年限。因此要求礦山服務年限應與其固定資產平均使用年限大體相適應。在小型礦山中地面上常用的簡易的建筑物、構筑物、其使用年限在10年左右，一般工業建筑物、構筑物的使用年限在20年左右；大型礦山常用的鋼結構、鋼筋混凝土結構的工業建筑物、構筑物使用年限在30年以上。大型礦山所用的重型設備的折舊年限，可達20—30年；小型設備僅為10—15年左右。若加強設備的維護管理，機械設備的使用年限，可超過上述數字。基于上述對生產能力的校核，設定年生產能力為12.9萬噸/年是合理的。礦山的服務年限：正常生產期為14年，基建期為1年，礦山結尾期為1年，礦山總服務年限為16年。第3章開拓方案選擇3.1階段高度確定按階段開拓和采準時間計算出階段高度在一定礦山年產量的條件下，增加階段高度可以改善礦床回采的總回收指標，并可降低開拓采準和回采礦柱的超額費用所攤至每噸礦石上的數額；并可使階段回采時間增長，為新階段的建立贏得了時間，并對開采階段的回采時間有必要的超前關系，依此公式來確定最小階段高度。式3-1式中：——計算出最小的階段高度S——礦床的水平面積，相當于同時開采的采場面積，=1232；A——礦山年產量；A=12.9萬噸/a；W——開拓和采準時間對回采的超前系數，一般取W=1.5；T——下一階段開拓、采準所需時間，取1.5年；ρ——礦石的貧化率；——礦石體重；——礦石回收率；；將數據代入得：Hmin>31.4m綜合該礦體的賦存條件屬于穩固片巖，巖性單一，巖石較完整不易破碎。而且類比一些類似礦山開采傾斜礦體的經驗（階段高度一般為40-60m）【2】，階段高度不宜過大，另一方面，為了減少采切工程量，故綜合考慮決定階段高度以40m劃分一個中段。3.2移動角選擇地表到地下-200m巖層屬于第四紀表土，查表得上盤移動角45°下盤移動角45°，走向端部移動角45°-200～-400m巖層屬于含水中等穩固片巖，查表得上盤移動角45°下盤移動角55°，走向端部移動角65°-400～-500m巖層屬于穩固片巖，查表得上盤移動角55°下盤移動角60°，走向端部移動角70°3.3地表移動帶圈定勘探線剖面圖上按礦體設計開采的最低水平畫出礦體下盤和上盤的巖石移動線（在巖層中按巖石移動角畫移動界限，遇土層時按表土的移動角畫移動線），如圖所示圖3-1圖3-1Ⅰ號勘探線剖面圖圖3-2圖3-2=2\*ROMANII號勘探線剖面圖圖3-3=3\*ROMANIII號勘探線剖面圖圖3-4=4\*ROMANIV號勘探線剖面圖圖3-5沿礦體走向剖面圖圖3-6地表地形圖第4章開拓方案選擇4.1開拓方案初選根據礦體條件，初選2-3種可能的開拓方案。鐵礦礦體埋深400m，礦體總體走向128°，水平傾角45°，水平真厚度平均30m，屬于傾斜厚礦體，地表到下-200m，巖層屬于第四紀土，-200～-400m巖層屬于含水中等穩固巖，-400～-500m巖層屬于穩固片巖。礦石及上、下盤圍巖穩固。地表到地下-200m巖層屬于第四紀表土，查表得上盤移動角45°下盤移動角45°，走向端部移動角45°-200～-400m巖層屬于含水中等穩固片巖，查表得上盤移動角45°下盤移動角55°，走向端部移動角65°-400～-500m巖層屬于穩固片巖，查表得上盤移動角55°下盤移動角65°，走向端部移動角70°。開拓方案有：開拓方法分類表開拓方法主要開拓巷道的形式和位置單一開拓法平硐開拓1．沿礦體走向；2.平硐與礦體走向相交豎井開拓1．豎井穿過礦體；2.豎井在礦體上盤；3.豎井在礦體下盤；4．豎井在礦體側翼斜井開拓1．斜井在礦體下盤；2.斜井在礦體中斜坡道開拓1.螺旋式斜坡道開拓2.折返式斜坡道開拓聯合開拓法平硐盲豎井開拓礦體上部為平硐、深部為盲豎井平硐盲斜井開拓礦體上部為平硐、深部為盲斜井豎井盲豎井開拓礦體上部為豎井、深部為盲豎井豎井盲斜井開拓礦體上部為豎井、深部為盲斜井斜井盲豎井開拓礦體上部為斜井、深部為盲豎井斜井盲斜井開拓礦體上部為斜井、深部為盲斜井4.2開拓方案一下盤斜井開拓法，側翼對角式風井，平巷斜溜井溜礦，采用箕斗提礦，充填式采礦方法。4.2.1主要開拓工程的位置確定在移動帶外圍25米處，礦體下盤開鑿斜井，井筒標高30米。地下400米開鑿平巷，設計40米一個中段，平巷寬5.5米，高3.5米。在礦體25米處設計斜溜井。4.2.2階段運輸巷道設計1.階段運輸設計的布置，首先要滿足階段生產能力的要求，即既能保證將礦石運至井底車場，又可以滿足以后擴大生產時的需要。該礦階段生產能力小，在此選擇單一沿脈巷道布置2.礦體厚度在15-30m，多選擇一條下盤沿脈巷道加穿脈巷道，或者兩條下盤沿脈巷道加聯絡巷道。本礦山礦體厚度為35米左右，也可以采用這樣的方法。4.2.1.1階段運輸巷道形式脈外平巷加穿脈布置，從線路布置上講，采用雙線交叉式，即在沿脈巷道中鋪設雙線，穿脈巷道中鋪設單線。4.2.1.2運輸巷道斷面確定考慮到該礦的年產量以及階段運輸巷道形式，運輸巷道確定為單軌運輸，支護采用噴射混凝土支護，-400m出現礦但是上不有含水巖石所以巷道坡度定為5‰。4.2.3開拓