礦山設計原理(地采)課程設計

1、武漢理工大學 采礦工程 礦山（地下開采）設計原理課程設計說明書 目錄1課程設計概述111礦區(qū)概況112設計依據(jù)113設計內容12礦山地質121概述122礦區(qū)地質223礦床地質324水文地質325工程地質和開采技術條件33礦床開拓331概述332開拓方案的選擇44主井副井風井位置選擇541主副風井數(shù)量和型式確定542混合井位置確定643風井位置確定85井底車場平面布置86階段開拓巷道布置97開拓系統(tǒng)綜述9附圖1：開拓系統(tǒng)設計輔助圖（礦體縱投影圖、規(guī)定階段平面圖）A1幅1張；附圖2：開拓系統(tǒng)圖（縱投影圖、橫斷面圖、中段平面圖）A1幅、A2幅各1張；附圖3：坑內外復合圖A 1幅1張；附圖4：各井巷形

2、狀示意圖匯總圖；附圖5：礦井通風系統(tǒng)示意圖。1.課程設計概述1.1礦區(qū)概況新寨里輝沸石礦地理坐標為：東徑11025241102546，北緯261852 261916，礦山屬中低山地貌，礦山西部最高山為1391m海拔，最低處為625.4m，地形相對高差765.6m。地勢西高東低。山間有小溪水由西向東流徑礦山至巫山河，流量隨季節(jié)而變化，春夏兩季流量大，冬季多干枯（未作流量測試），最高洪水位630m。地形坡度較大（多大于20），地表溪水瀉流而下，無壓覆礦產(chǎn)倒灌礦坑的隱患。在礦山東南部，距礦山約500m遠處通有一條縣級公路，交通一般。12設計依據(jù)設計依據(jù)包括以下三部分：課程設計基礎資料：具體內容包括礦

3、區(qū)地理位置和交通狀況，礦區(qū)地質，礦體特征，礦山開采技術條件；一套圖紙：內容包括礦區(qū)地質地形圖一張，0#至6#勘探線剖面圖7張；礦山開采技術參數(shù)：開采標高為+600m+330m，采用留礦采礦法開采，階段高度45m，脈內平巷放礦閘門裝礦，礦床開采下盤移動角66，上盤移動角60，走向端部移動角72，礦山規(guī)模為10萬噸/年，井下采用有軌運輸。13設計內容設計內容分兩部分：礦床開拓方案選擇，礦床開拓系統(tǒng)具體設計。2礦山地質21礦區(qū)地質地層礦山范圍中主要為巖漿巖（后述）和第四系（殘坡積層），在礦山北西部出露有板溪群馬底驛組地層，其巖性主要為風化鈣質片巖。第四系地層發(fā)育，該區(qū)地表大都被第四系所覆蓋，基巖露頭

4、甚少。第四系巖性主要為殘坡積層，為砂質粘土、松散、結構力差。構造礦山范圍中全為巖漿巖，無褶皺構造，主要表現(xiàn)為斷裂構造蘭蓉大斷層貫穿整個礦山，從巖性和地形地貌中觀察，斷層位置可見，但由于地表第四系，覆蓋層發(fā)育，斷層破碎帶特征不祥。據(jù)1：20萬區(qū)域資料介紹，蘭蓉大斷層走向延伸長度大于74km，斷裂面傾向西北，傾角大于50，走向北東1520。斷裂面附近的巖石硅化破碎，石英脈發(fā)育。由于地表大都被第四系覆蓋，基巖露頭??；次一級的小斷層很難查清，在此不多述。巖漿巖礦山范圍中主要為巖漿巖即蘭蓉花崗巖體；礦山位于蘭蓉花崗巖體的中心部位，其巖性主要為中粒斑狀黑云母花崗巖。巖體長軸方向近于南北向，呈巖株產(chǎn)出。巖體

5、與板溪群地層呈侵入接觸，接觸面一般傾向圍巖，傾角為3540。內蝕變帶不發(fā)育，外蝕變帶具有角巖化和硅化。但在蘭蓉大斷裂兩旁的花崗巖硅化較強，形成數(shù)十米寬的硅化帶。蘭蓉花崗巖體為加里東期。圍巖蝕變特征前面已述，蘭蓉花崗巖體內蝕變帶不發(fā)育，外蝕變帶具角巖化和硅化。但在蘭蓉大斷裂沿線及兩旁，受后期熱液改造和影響，斷裂沿線有較多寬達2m5m的石英脈充填于伴生的張性裂隙中。大斷裂沿線兩旁的花崗巖硅化強烈，多見有寬達十余米的的硅化破碎帶。而沸石礦與這些石英脈和硅化蝕變有著密切相關，輝沸石礦呈脈狀或透鏡狀分布在硅化較強的花崗巖中。22礦床地質礦體新寨里輝沸石礦賦存于受硅化蝕變較強的花崗巖中，礦體呈脈狀和透鏡狀

6、體產(chǎn)出。通過野外地質調查和勘探，大致圈出了5個輝沸石礦體，其中號、號兩礦體規(guī)模很小，地表露頭僅一處見礦，故未納入儲量估算，在此不詳述?，F(xiàn)就納入儲量估算、號三個礦體分別簡述如下：號礦體：礦體呈透鏡狀產(chǎn)出，地表出露長度約90m左右，傾向北西，傾角77。礦化帶寬約15m，目估具工業(yè)品位和開采價值的礦體厚度約2m左右。號礦體：是該礦床的主礦體，礦體呈脈狀產(chǎn)出，傾向北西，傾角72左右。從地表可見礦化帶寬20m左右。該礦體可采礦體厚度3m7m。可采礦層近頂板部位，礦體地表出露長度約720m。礦體：礦體呈脈狀或透鏡狀產(chǎn)出，地表有出露，礦化帶地表出露長度約100m 120m，寬約10m?？刹珊穸?.5m 3m

7、。傾向北西，傾角70左右。上述三個礦體均賦存在受硅化蝕變較強的花崗巖中，礦體的頂、底板及圍巖為硅化蝕變較強的花崗巖。礦體中時而可見石英脈侵入，石英脈脈幅一般為10cm30cm，個別地段大于1m。礦石質量該沸石礦呈白色，塊狀構造，細粒狀或粉狀結構，風化后呈粉末狀。主要礦物為輝沸石，含量85以上，礦石主要化學成分為二氧化硅、三氧化二鋁和氧化鈣。礦石加工技術性能本礦山未作礦石加工技術試驗，礦石只通過簡單的手選后即可出售。主要用于生產(chǎn)化肥和飼料、農(nóng)藥等添加劑。 23水文地質礦山屬中低山地貌，礦山西部最高山為1391m海拔，最低處為625.4m，地形相對高差765.6m。地勢西高東低。山間有小溪水由西向

8、東流徑礦山至巫山河，流量隨季節(jié)而變化，春夏兩季流量大，冬季多干枯（未作流量測試），最高洪水位630m。地形坡度較大（多大于20），地表溪水瀉流而下，無壓覆礦產(chǎn)倒灌礦坑的隱患。24工程地質與開采技術條件礦體頂?shù)装寮皣鷰r均為受硅化蝕變很強的花崗巖。此種巖體堅硬、抗壓、抗折力強。整體連續(xù)性好，一般無頂板塌陷、垮塌的隱患。工程地質條件類型屬簡單類型。3礦床開拓31概述根據(jù)礦山實際情況，影響礦床開拓方案選擇的主要條件有以下幾個：地形地貌特點礦體及圍巖工程地質條件礦體產(chǎn)狀及賦存深度地表有無建筑物和構筑物當?shù)刈罡吆樗?。下面分別論述各條件對開拓方案選擇的影響：地形地貌特點礦區(qū)屬于中低山地地形，西部是山地，海

9、拔最高為1391m，最低為625.4m，地形相對高差765.6m，高差較大，且地形坡度較大，很難布置工業(yè)場地，東部地勢較低，地勢較平緩，有較大面積的平緩開闊地帶，便于布置工業(yè)場地，且礦體東部距礦體大約500m處有公路，對礦山運輸很有利，公路沿岸是條河流，可以在此沿岸布置選廠和生活區(qū)，既可解決水源問題，又可解決交通問題。因此考慮地形特點，礦體東部即下盤適合布置開拓工程。礦體及圍巖工程地質條件礦體頂?shù)装寮皣鷰r均為受硅化蝕變很強的花崗巖，此種巖體堅硬、抗壓、抗折力強，整體連續(xù)性好，一般無頂板塌陷、垮塌的隱患。工程地質條件類型屬簡單類型。因此圍巖中非常適合布置開拓工程；礦山范圍中無褶皺構造，主要表現(xiàn)為

10、斷裂構造，主要斷層蘭蓉大斷層位于礦體東南部，斷層走向延伸長度大于74km，斷裂面傾向西北，傾角大于50，走向北東1520，斷裂面附近的巖石硅化破碎，石英脈發(fā)育。斷層走向大致與礦體走向相同，傾角略小于礦體傾角，傾向也與礦體傾向相同，因此如果在下盤布置開拓工程，有兩種選擇，一是井筒布置在斷層與礦體之間，井筒可能垂直穿切斷層面，但石門長度較短，二是井筒布置在斷層東部以外，這樣井筒不會穿要斷層層面，但石門較長，石門必然與斷層面相交。具體布置位置還要在繪制巖層移動帶范圍之后確定。礦體產(chǎn)狀及賦存深度號礦體為主要礦體，其走向為北東，傾向為北西，傾角72，從地表可見礦化帶寬20m左右。該礦體可采礦體厚度3m7

11、m?？刹傻V層近頂板部位，礦體地表出露長度約720m，礦體傾角較大，為急傾斜礦床，走向長度較大，中等厚度，厚度沿走向變化不大，走向延深長度大，礦體整體埋藏于地下，因此平硐，斜井，斜坡道開拓不適合采用，最適合采用豎井開拓方案。地表有無建筑物和構筑物礦體東南部開闊平緩地帶無建筑物和構筑物，布置開拓工程時不用考慮建筑物和構筑物的拆除工程，節(jié)省了開拓工程基建投資。當?shù)刈罡吆樗桓鶕?jù)地質堪探資料，當?shù)刈罡吆樗粸?30m，礦體下盤即東南部的地形整體為西高東低的小緩坡，局部是平地，河流的高程為615m礦體所在的地面高程分布在670m690m之間，因此在礦體下盤布置開拓工程井筒，井筒口的高程遠高于最高洪水位，

12、井筒不存在被淹的危險。32開拓方案選擇選擇開拓方案要考慮的因素有：礦床賦存條件，包括礦床埋藏形態(tài)及其要素（厚度、傾角、沿走向長度及沿傾向深度等），地質構造（層理、節(jié)理、褶曲、斷層等），礦石和圍巖的物理力學性質（堅固性、穩(wěn)固性等），水文地質條件（地表水、地下水、溶洞分布情況等）等；礦石儲量和礦石價值，礦床勘測程度和遠景；地表地形條件，地面運輸條件和工業(yè)場地地面布置條件；選礦廠的位置；礦山生產(chǎn)能力和礦井服務年限；選用的采礦方法；原有井巷的存在狀態(tài)。根據(jù)3.1節(jié)從五個方面進行的綜合論述，確定采用集中開拓方案，棄用分區(qū)開拓方案；采用豎井開拓，棄用平硐，斜井，斜坡道開拓；豎井布置在礦體下盤沿走向中央位置

13、。初步確定兩種方案：方案：豎井布置在下盤移動線之外，與移動線之間的距離大于20m。方案：豎井布置在下盤移動線之內，要留保安礦柱。方案初步分析比較：方案石門長度比方案長350m，基建投資費用和生產(chǎn)經(jīng)營費用比方案多，兩方案的地面運輸相差很小，可以不考慮，但方案要留保安礦柱，保安礦柱損失的礦量約占工業(yè)含量的20%30%，而方案相比方案所增加的基建投資費用和生產(chǎn)經(jīng)營費用遠小于留保安礦柱損失的礦量的經(jīng)濟價值。因此選方案為礦床的最佳開拓方案。4主副風井位置選擇41主副風井數(shù)量和型式確定礦山年產(chǎn)量為10萬噸，為中小型礦山，如果設一個箕斗井專提升礦石，進行提升計算，選擇箕斗規(guī)格，結果顯示箕半容積小于1m，而冶

14、金礦山生產(chǎn)的箕斗不存在此規(guī)格，如果選用大規(guī)格的箕斗，則設備利用率低，造成資源浪費，說明設專用主井提升礦石從技術上和經(jīng)濟上均不合理。因此設計一個混合井（雙罐籠井）提升礦石兼提升人員材料以及廢石的任務，不另設副井，采用中央對角式通風系統(tǒng)，在礦體下盤沿走向中央開鑿垂直進風井，在礦體兩翼各開鑿一個垂直回風井，混合井，專用的進風井，回風井斷面均為圓形，混合井布置型式雙罐籠主井布置型式圖如圖：42混合井位置確定選擇混合井位置要考慮的因素：礦區(qū)地形，地質和礦體埋藏條件；礦井生產(chǎn)能力及井巷服務年限；礦床堪探程度，儲量及遠景；礦山巖石性質及水文地質條件。井巷位置應避免開鑿在含水層，受斷層破壞和不穩(wěn)固的巖層中，尤

15、其應避開巖溶發(fā)育的巖層和流砂層，井筒一般均應打檢查鉆孔，查明地質情況，選用平硐時，應制作好平硐所通過地段的地形地質縱剖面圖，查明地質和構造情況，以便更好地確定平硐的位置，方向和支護型式。井巷工程要考慮地表和地下運輸聯(lián)系方便，應使運輸功最小，開拓工程量最小，如果選廠和冶煉廠位于礦區(qū)內，選擇井筒位置時，應選取最短和最方便的路線向選廠和冶煉廠運輸?shù)V石。應保證井巷出口位置及有關構筑物不受山坡滾石，山崩和雪崩的危害，這一點在高山地區(qū)非常重要；井巷出口的標高應在歷年最高洪水位3m以上，以免被洪水淹沒。同時出應根據(jù)運輸?shù)囊?，稍高于選廠貯礦倉地面水平，保證重車下坡運行。井巷出口位置應有足夠的工業(yè)場地，以便布

16、置各種建筑物，構筑物，調車場，堆放場，廢石廠等，但同時少占用農(nóng)田。井筒應盡量位于巖層移動帶以外，距地面移動線的最小距離應大于20m，否則應留保安礦柱。改建或擴建礦山應考慮原有井巷和有關建筑物，構筑物的充分利用。確定混合井位置的方法：根據(jù)如下參數(shù)：開采標高+600m+330m，上盤移動角66，下盤移動角60，走向端部移動角72，在礦區(qū)地質地形圖上繪制巖層的移動范圍界線如圖所示：井筒垂直走向方向的位置位于巖層移動帶以外，且距離移動大于20m，設計中取20m的間距，井筒沿走向位于礦體的中部，以保證井筒兩側礦量相等，從礦體沿走向投影圖（如下圖所示）可以看出，礦體沿0#堪探線近似對稱分布，因此井筒沿走向

17、布置在0#堪探線上。在1：2000比例尺的地質地形圖上測量計算出混合井的精確坐標為：Y=37442837.604m，X=2912148.248m，主井井口標高為+692.761m，主井井底標高+330m，主井深度為362.761m。43風井位置確定由于礦體沿走向比較長，水平厚度比較小，因此最合適的通風方式是采用中央對角式通風系統(tǒng)，確定風井位置時要考慮的因素：各風井井筒均應位于巖層移動界線以外，以保證井筒安全；采用中央對角式通風系統(tǒng)，進風井應位于礦體沿走向中央，以保證進風井兩翼風路長度大致相等，便于通風管理；回風井應位于礦體走向端部巖層移動線以外，且要與各階段主要開拓巷道連通；布置回風井時應使風

18、路最短，因此回風井應最靠礦體端部。進風井不能和混合井相距太近，否則混合井井中的礦塵可能污染進風井的新鮮風流，但是在特殊情況下，當?shù)匾荒晁募撅L向多變，無法預測準確的風向時，或者沒有適合的工業(yè)場地布置風井時，進風井可布置在混合井附近，可采取相應的風流凈化措施。基于以上原則，從地質地形圖上可以看出，混合井東南方向是比較陡的斜坡，不適合布置進風井，因此將進風井布置在混合井的西南方向，距混合井口相距50處，距巖層移動帶32m，在1：2000比例尺的地質地形圖上測量計算確定中央進風井，西南回風井，東北回風井的平面坐標，井口標高，井底標高分別為：中央進風井：Y=37442808.843m，X=2912107

19、.385m，井口標高+699.620m，井底標高+330m；西南回風井：Y=37442567.152m，X=2911872.037m，井口標高+682.483m，井底標高+330m；東北回風井：Y=37442992.101m，X=2912466.267m，井口標高+689.041m，井底標高+330m；5井底車場平面布置由于礦山生產(chǎn)能力小，設計單井筒雙罐籠作主副井提升，因此井底車場采用單一井筒折返式車場。車場各線路取值：馬頭門線路長度進車側8m，出車側5m，重車儲車線25，空車儲車線20m，調車線15m。井底車場平面布置示意圖6階段開拓巷道布置綜合考慮礦山實際情況：礦山年生產(chǎn)能力為100kt/

20、a，為小型礦山；礦體可采厚度為3m7m，為薄礦體；礦體沿走向形態(tài)變化大；下盤圍巖為堅硬的花崗巖，圍巖穩(wěn)固性好因此采用單一沿脈巷道布置，巷道布置形式為脈外布置，平巷采用有軌運輸，線路布置為單線會讓式。這種布置形式的優(yōu)點是：運輸大巷布置在脈外，可保證運輸線路平直，有利于運輸下盤圍巖穩(wěn)固，布置運輸大巷巷道支護和維護成本低。階段開拓巷道線路布置示意圖如圖所示：7開拓系統(tǒng)綜述開拓方案綜述礦床采用下盤中央豎井開拓方案，井筒布置在下盤巖層移動界線以外，井筒邊緣離巖層移動線的最近距離為20m，布置一口主井，不另設副井，主井為雙罐籠井，提升礦石兼提升廢石及運送人員材料，主井不設主要通風設施，另開鑿專用風井，一個中央進風井，一個西南回風井，一個東北回風井。各井筒的位置參數(shù)如表：井筒名稱井口Y坐標井口X坐標井口標高井底標高主井37442837.604m2912148.248m+692.761m+330.000m中央進風井