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金属矿床地下开采课程设计
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2015年1月2日
第一章米矿地质条件第二章采矿方法选择
2.1采矿方法选择
21.1开采条件评价
21.2采矿方法方案初选技术比较2.2结构和参数
第三章矿块的采准与切割工作
3.1采准巷道的布置
3.2采准巷道的断面形状和规格
3.3采准与切割工作
3.3.1采准与切割工艺
3.3.2采准与切割工程量
3.3.3采准与切割循环图表
3.3.4采准切割成本
第四章回采计算
4.1凿岩爆破
4.1.1凿岩设备和工具的选择
4.1.2炮眼布置和崩矿参数的选择设计
4.1.3采场的凿岩时间和所需要的凿岩机台数
4.2通风16
4.2.1通风系统、线路、方式和制度
4.2.2防尘措施
4.2.3采区风量计算和通风时间
4.3出矿与运搬
4.3.1出矿设备和运搬设备的选择
4.3.2出矿管理和制度
4.3.3二次爆破方法
4.3.4铲运机台效和采场出矿时间的确定4.4地压管理
4.4.1采场顶板管理
第五章采矿方法技术经济指标
第一章米矿地质条件
某矿床属于层控沉积一热液迭加改造型含铜、含硫的磁铁矿床。
矿床内共
有大小矿体13个,其中I号矿体为主矿体,其储量占矿床总储量的99.7%,为本次设计对象。
本次设计开采范围为:
-307.5m〜-490m之间的矿体,地表标高为+78〜168m本次设计范围内地质资源储量为4985.78万t,设计开采范围内可利用储量
为4744.04万t,Tfe(全铁)品位37.61%、mFe(磁铁矿含铁)品位31.22%、S品位1.91%、Cu品位0.1%。
(1)矿体及顶底板围岩稳定性
矿体顶板主要为罗岭组上段第三层上部的铁、钙、泥质粉砂岩,其次为龙门院组底部火山岩一粗安岩,泥质粉砂岩蚀变特征表现为绿泥石化、蛇纹石化、角岩化,矿化特征表现为近矿岩石具弱磁铁矿化、黄铁矿化、赤铁矿化等,磁铁矿、黄铁矿呈浸染状、团块状、斑点状分布,经分析靠近矿体的粉砂岩TFe品位一
般为8-18%,mFe品位一般为2-11%。
底板均为泥质粉砂岩,蚀变主要为角岩化,次为绿泥石化、钾化、碳酸岩化,矿化特征表现为黄铁矿化及不均匀的弱磁铁矿化,TFe品位一般为5-12%mFe
品位一般为2-7%。
矿体与围岩界线一般清楚。
(2)矿岩物理力岩性质
根据矿床岩矿物理力学测试资料,分别换算矿体及顶底板围岩普氏硬度f
系数值:
顶板均值为11,矿体均值为7,底板为13,少量角岩化地段力学强度偏高,f系数可达20左右,局部松软蚀变(强绿泥石化、水云母、高岭土化)岩石力学强度偏底,f系数为5左右。
矿石体重平均3.98t/m3,其中东区为4.08t/m3,西区为3.89t/m3。
围岩体重为2.7t/m3。
根据类比暂定岩矿松散系数为1.6,自然安息角45°,采出矿石湿度2%
(3)矿体产状及赋存条件
I号矿体为本矿床主矿体,水平投影形态为不规则矩形,长轴方向总体呈
290°展布。
长2188m,宽最小190(0线),最大为783(22线),宽度平均512m埋藏在-268.07m—-507.41m标高内。
总体走向略呈弧形变化;倾角变化比较稳定,一般15—20
垂直厚度一般为20—40m最厚63.58m,最薄2.61m,平均为27.07m。
地表准许陷落。
第二章采矿方法选择
2.1采矿方法选择
2.1.1采矿方法方案初选技术比较
根据矿山的生产能力,矿体赋存条件,矿石品位及矿岩的物理特性等条件,可以初选出符合要求的采矿方法,现对以下两种方案房柱采矿法,无底柱分段崩进行技术比较.
第一方案房柱采矿法
该方法是该方法沿矿体走向划分规则的采区,采区由矿房与间柱组成,沿矿体走向布置矿块,回采过程中主要留规则矿柱支撑顶板岩石,局部裂隙发育的
顶板要加锚杆加固。
矿房长度为50m,矿房长度16m。
矿柱尺寸:
直径4m,间距6m.出矿用电耙。
第二方案无底柱分段崩落法
该方法将矿块划分为分段,在分段进路中进行落矿、出矿等回采作业,不需要开掘专用的出矿构。
分段高度为10m,回采巷道间距为8m,阶段高度为60m.
表1采矿方法方案技术比较
序
号
项目名称
第一方案
房柱采矿法
第二方案
无底柱分段崩落法
备注
1
矿块生产能力(t/d)
90〜120
150~250
2
矿石损失率(%)
20
5
3
矿石贫化率(%)
15
7
4
安全条件
暴露面积较大,回采矿
柱困难
地压控制较好,回采矿柱较易,
安全性好
5
采切比(%)
14
10~15
6
采矿设备与技术难
易程度
简单
充填工艺较复杂、铲运机维护
难、
7
采准工作量
小
较大
8
采矿成本
低
略高
10
资料来源
车江铜矿
福山铜矿
以上的比较可以看出,第一种方案米切比较小、米矿直接成本低,相对于第二种方案而言,生产能力较低,矿石损失贫化都比较大,安全性比较差,尤其是通过解理裂隙比较发育区时,支护工作较繁琐;第二种方案运用铲运机出矿,是在前方案的基础上进行改进,生产能力大大提高,矿石贫化损失明显降低,地压控制较好,工作安全条件好,缺点是充填工艺较复杂,成本增加,铲运机维护要求高。
综合考虑该矿山的生产能力与矿石价值品位以及安全生产的要求,选用无
底柱分段崩落法比较合适。
该方案的标准三视图见附件。
2.2结构和参数
根据矿体的赋存条件、上下盘围岩的稳固性、矿山生产能力、可能才用的开拓运输方案、阶段运输能力及通风要求,以下是矿块的结构与参数设计。
1)矿块布置:
由于矿体沿走向较长,可以划分多个盘区,多个阶段同时进行采切。
在一个阶段内,盘区长度划分为60~90m,盘区之间留4m厚的间柱,约3~5个矿块为一个盘区;矿块由条形矿房矿柱构成,矿块下盘留临时底柱。
矿房与矿柱都形成长条形的支撑体,在矿柱的保护下回采矿房,然后充填矿房,在充填体的支撑下回采矿柱与底柱。
(2)阶段高度:
由于矿体为缓倾斜矿体,矿体的延伸比较平缓,高度变化小,根据铲运机的最有效运距为80m以内的特点,以及多个矿块共用一个溜井的设计,为充分发挥铲运机的效率,矿块斜长取有效距离50m,则阶段高度约为15m。
(3)矿房长度与宽度:
由于矿岩的稳固性为稳固,允许暴露的面积为500~1000卅,由矿房长度定为50m,且为了减少回采时的支护,则矿房宽度取12m。
在解理裂隙发育区,根据支护的要求适当调整矿房尺寸。
(4)矿柱的长度与宽度:
同矿房尺寸相似,并且矿柱回采后将空区封闭,可
减少暴露面积,尽量避免顶板大面积冒落;将矿柱宽度为10米,长度与矿房等
长。
(5)底柱与顶柱尺寸:
设计时将底柱全部回收,预留3m左右来支撑矿房与矿柱的回采。
上下阶段同时进行,不留顶柱,切割上山直接与上阶段的拉底平巷相通。
(6)工作面形式与长度:
矿房的工作面的掘进顺序是由切割上山顺倾斜方向掘进,以切割上山为中心,呈V型顺倾斜方向,凿岩时打垂直于工作面的浅孔,集中向切割上山崩矿,便于铲运机出矿。
V型的角度取60°,工作面的长度为
24m。
(7)底部结构形式:
底部出矿结构为自行设备出矿底部结构,崩下的矿石
落到出矿平巷的端部,铲运机出矿,切割上山作为出矿巷道,铲运机沿切割上山出矿,矿块底部沿拉底平巷布置溜井,一般隔30~40m的距离布置一个,溜井规格为2.5X2.5讥溜井放矿到运输平巷内电机车内。
(8)斜坡道:
斜坡道是铲运机从各阶段中进入盘区的通道,一般距离取300m设立一条斜坡道。
第三章矿块的采准与切割工作
3.1采准巷道的布置
采准工程有沿脉运输巷道、斜坡道、溜井、人行通风联络道,切割工程有拉底平巷、切割上山。
(1)沿脉运输巷道:
由于矿山生产能力为小型矿山,但矿体沿走向较长,阶段矿石储量较大,因此沿脉运输巷道设在下盘脉外,距离矿体与底板接触线处7~10m,电机车沿沿脉运输巷道到主溜井卸矿,矿石经破碎后由竖井提升或由斜坡道矿车运输至地表。
(2)斜坡道:
每隔300m左右掘进一条斜坡道以保证铲运机、人员、材料等
进出盘区采场,斜坡道与阶段运输平巷相连接,坡度约为5°~8°,折返式进入
到拉底平巷。
(3)联络道:
联络道沿矿体走向布置在矿块底板脉内紧贴底板,用于超前探矿、联络采场、通风、人行、安全出口及充填管路铺设,另外联络道作为回采底柱时的凿岩巷道和爆破的自由面。
(4)溜井:
溜井布置在矿块底部脉内,与下盘的沿脉运输平巷相通,每隔35~40m布置一个。
(4)拉底平巷:
拉底平巷位于矿块下部与底部接触处,用于铲运机出矿的运
输巷道和铲运机的联络通道。
(6)切割上山:
由拉底平巷沿着矿房中央掘进切割上山,用于矿房回采。
每隔约12m掘进切割上山。
3.2采准巷道的断面形状和规格
(1)沿脉运输平巷
根据矿体埋藏较浅,地压较小,围岩稳固,阶段服务时间较长的特点,断面
形式采用三心拱断面。
断面尺寸由电机车的类型、人行道宽度及管路电缆等确定。
由于矿山年产量为20万t,上下阶段同时回采,阶段运输量一般为8~15万t/a,阶段巷道日通过能力为600t,矿车容积为0.6~1.2m3可以满足运输要求,翻斗式矿车具有结构简单、卸载方式灵活、卸车设备简单及适合于小型矿山的特点,综合各种因素,选用的电机车型号为YFC0.7-6型翻斗式矿车。
矿车由架线式电机车带动,根据运输量与矿车容积、轨距、轨型相对应的关系,选用ZK1.5-6/250
型号架线式电机车。
矿车与电机车的参数如表所示。
表1YFC0.7-6型翻斗式矿车规格与主要参数
项
目
车箱容积
(m3)
最大载重量
(kg)
轨距
(mm)
外形尺寸(mm)
车轮直径
(mm)
车箱长度
(mm)
质量
(kg)
长
宽
高
参
数
0.7
1750
600
1650
980
1160
300
1160
710
表2ZK1.5-6/250型号架线式电机车规格与主要参数
粘着质
量(t)
轨距
(mm)
供电电压
(v)
小时制牵引
力(N)
最大速度
(km/h)
外形尺寸(mm)
总长
宽度
轨面到
顶棚高
受电器工
作高度
1.5
600
250
3240
13.2
2370
914
1550
1800~2200
1)巷道的净宽度(B0)的确定由运输设备的宽度、轨道数目、安全间隙及人行道宽度。
单轨巷道B0=bi+b+b2=300+980+800=2080mm
式中B—运输电机车与支护之间的安全间隙,
b2—人行道宽度,
b-运输设备的最大宽度,数据通过采矿设计查表得到。
2)巷道净高度(H0)的确定
H0=f0+h3—h5
式中f0—拱高;h3—拱形巷道墙高,h5—巷道铺轨道渣高度。
三心拱的拱高(f0)确定:
根据矿体围岩稳固的特点,可取三心拱的拱高(f0)
为f°=B0/3=690mm
大圆弧半径R=0.692XB0=0.692X2080=1440mm
小圆弧半径r=0.261XB0=0.261X2080=543mm
巷道墙高(h3)的计算:
1按电机车架线要求计算:
设电机架线导电弓子之半K=400mm,轨面到顶棚的高度取H1=190
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