廣西大學(xué)采礦課程設(shè)計(jì)

1、輔導(dǎo)老師 王立平學(xué)號(hào)：331030090101河南理工大學(xué)地下工程設(shè)計(jì)說明書設(shè) 計(jì) 人： 王 杰 嘯專業(yè)名稱： 礦山建設(shè) 班 級(jí)： 土木人才10-01 指導(dǎo)教師： 王 立 平 2012年6月16日目錄摘要-3一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料與要求-4二、開拓方案選擇-42.1 開拓方案的初選-42.2開拓方案初步分析比較-52.3開拓系統(tǒng)圖-7三、設(shè)計(jì)主要井巷斷面-83.1立井井筒斷面設(shè)計(jì)-83.1.1提升容器的選擇-83.1.2井筒斷面的布置-83.1.3井筒凈斷面尺寸的確定-92.1.4井壁結(jié)構(gòu)的選擇和井壁厚度的確定-92.1.5繪制井筒施工圖-103.2斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)-113.2.1斜井提升容器的選擇-1

2、13.2.2斷面尺寸設(shè)計(jì)-123.2.3繪制斷面施工圖-133.3巷道斷面設(shè)計(jì)-133.3.1選擇巷道斷面參數(shù)-143.3.2繪制巷道施工圖-14四、計(jì)算選用的開拓方案基建工程量-154.1分期建設(shè)-154.2各期建設(shè)基建工程量-15五、編制井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃-16六、制定井巷掘進(jìn)作業(yè)安全管理制度與措施-18參考文獻(xiàn)-19摘要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，開始選擇設(shè)計(jì)方案，由于礦體的特征，最初選擇了三種方案，經(jīng)過對三個(gè)方案的計(jì)算之后最終確定了采用聯(lián)合開拓法方案。確定選擇的開拓方案以后，畫出系統(tǒng)開拓圖，同時(shí)設(shè)計(jì)出主要井筒的斷面尺寸，繪制井巷斷面施工圖，編制井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃。然后根據(jù)所選擇的開拓方案，

3、計(jì)算出開拓方案基建工程量。最后，制定出井巷掘進(jìn)作業(yè)安全管理制度與措施。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)豎井+盲斜井的聯(lián)合開拓方法，設(shè)計(jì)運(yùn)輸工具，提升容器和巷道斷面等。聯(lián)合開拓方法的設(shè)計(jì)有別于單一開拓方法，聯(lián)合開拓方法還要考慮各種開拓方式的協(xié)同與施工，生產(chǎn)的特殊要求。設(shè)計(jì)中各種方案更難，更復(fù)雜。關(guān)鍵詞：豎井 盲斜井 聯(lián)合開拓 提升 一、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料與要求有一礦體埋藏在地表以下400米處，水平礦體厚度20米，礦體平面積600×400m2，從礦體上部邊界算起的設(shè)計(jì)開采深度310米，礦石容重3.0，圍巖f=10-12，礦石回采率95%，礦石貧化率10%，頂盤巖石移動(dòng)角70度，礦山年生產(chǎn)能力50萬噸。該礦床位于

4、當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地勢較平坦。要求：1、比較開拓方案并選擇最佳方案（附開拓系統(tǒng)圖）；2、計(jì)算選用的開拓方案基建工程量；3、設(shè)計(jì)主要井巷斷面；4、制定井巷掘進(jìn)作業(yè)安全管理制度與措施；5、繪制井巷斷面施工圖；6、編制井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃。二、開拓方案選擇2.1 開拓方案初選 根據(jù)礦床賦存條件、地表地形條件、地表設(shè)施（選礦廠等）分布、礦山企業(yè)生產(chǎn)能力等因素，綜合考慮此礦體的傾角（通過計(jì)算可得，大概是在30-45度之間），大體可以確定豎井開拓和斜井開拓和豎井+盲斜井三種大的方案。對于斜井而言，其開采深度一般為300米左右，要求礦體埋藏深度不是很深，而對于以上礦體，埋藏深度達(dá)400米，再加之開采深度3

5、10米，則總的深度可以達(dá)到700米左右。所以，就以上這一點(diǎn)，可以將斜井開拓排除掉。而對于豎井而言，本礦礦體埋藏較深，且屬于傾斜礦體，綜合豎井開拓可能的三種方案（豎井布置在沿礦體走向中央，按上盤、下盤和側(cè)翼布置），得知豎井開拓的三個(gè)方案中的最優(yōu)方案在最下邊一中段仍需開掘他達(dá)600米的石門，不僅增大了基建投資，而且也增加了日后生產(chǎn)的運(yùn)輸成本。由此得出豎井也并非最優(yōu)方案，對于此礦山的情況，宜綜合斜井開拓方法和豎井開拓方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用堅(jiān)井+盲斜井的聯(lián)合開拓方法。2.2開拓方案初步分析比較對于堅(jiān)井+盲斜井聯(lián)合開拓方法，根據(jù)礦山的地質(zhì)資料，在下盤礦體走向中央布置豎井，確定豎井井筒位置位于礦體下盤巖石移動(dòng)

6、帶以外一定安全距離處，由于巖石穩(wěn)定性大（f=1012）安全距離取50米。關(guān)于盲斜井，結(jié)合現(xiàn)的技術(shù)，又可采用下盤斜井開拓法和脈內(nèi)斜井開拓法?，F(xiàn)就兩個(gè)方案進(jìn)行比較：方案1方案二方案一：采用下盤斜井開拓法。該方案，斜井布置在下盤堅(jiān)固的圍巖中，不需為斜井保留保安礦柱，可減少礦石貧化率和損失量，井筒平直，維護(hù)條件好，運(yùn)行穩(wěn)定，出礦條件較好，有足夠的空間布置斜井井底車場，更易調(diào)度。風(fēng)井建設(shè)容易。但是需要掘進(jìn)大量的石門，且不可作探礦坑道，初期基建工程量大。對前期地質(zhì)資料要求較高，掘進(jìn)斜井不能出礦，增加廢石運(yùn)出量。方案二，采用脈內(nèi)斜井開拓法。在該方案，不需要掘進(jìn)石門，開拓時(shí)間較短，投產(chǎn)快；在開拓工程過程中，可

7、同時(shí)開采出部分礦石，有助于進(jìn)一步探礦。但當(dāng)?shù)V體傾斜不規(guī)則，斜井難以保持平直，不利于提升和維護(hù)，需要留保安礦柱。增大礦石損失率，該方案多用于礦石價(jià)值不高的礦床。方案比較：優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一 不需留保安礦柱； 井筒平直，維護(hù)條件好； 風(fēng)井容易布置； 礦石損失率和貧化率低； 出礦條件較好，有足夠的空間布置斜井井底車場。 石門長，初期基建工程量大。 對圍巖強(qiáng)度要求高，不利于掘進(jìn)。 掘進(jìn)斜井不能出礦，資金積壓量大，不利周轉(zhuǎn)。方案二 不需要掘進(jìn)石門； 開拓時(shí)間較短，投產(chǎn)快； 在開拓工程過程中，可同時(shí)開采出部分礦石，有助于進(jìn)一步探礦； 需要留保安礦柱；礦石損失率大； 通風(fēng)較困難。 受甩車道限制，不利于布置井底車

8、場； 當(dāng)?shù)V體傾斜不規(guī)則，斜井難以保持平直，不利于提升和維護(hù)；兩方案工程量比較 （略去相同部分）方案一方案二石門長度158.19m0m豎井-斜井運(yùn)輸巷道43.65m69.32m總共開挖量120760m3110098m3投資成本115萬元102萬元保安礦柱0t8.3萬噸經(jīng)過對工程量比較、經(jīng)濟(jì)分析、施工耗時(shí)與其對施工難易程度的綜合比較分析選擇方案一。2.3 開拓系統(tǒng)圖三、設(shè)計(jì)主要井巷斷面3.1立井井筒斷面設(shè)計(jì)井筒斷面設(shè)計(jì)包括確定井筒斷面尺寸，選擇井壁結(jié)構(gòu)并確定井壁厚度，繪制井筒端面施工圖和編制工程量及材料消耗量表。3.1.1提升容器的選擇根據(jù)本設(shè)計(jì)方案，由于礦山設(shè)計(jì)年生產(chǎn)為50t/a,屬于中型礦山，

9、又豎井兼做提升人員物料的混合井，宜布置罐籠，采用罐籠提升方式。罐籠一次提升的容量和規(guī)格主要根據(jù)礦井年產(chǎn)量、井筒深度及礦井工作組織來確定：罐籠一次提升的容量按公式來進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)礦山的實(shí)際生產(chǎn)情況，取;根據(jù)公式,根據(jù)采礦手冊取=35s，=5s,由,取，計(jì)算得T=62.5s，代入，有：，豎井又做矸石的運(yùn)輸通道，選用1.0t型號(hào)為MG1.1-6A的固定式車箱礦車即可符合運(yùn)輸量的需求，故系統(tǒng)選用雙層雙車單繩普通罐籠。3.1.2井筒斷面的布置井筒斷面根據(jù)選定提升容器與井筒裝備的類型來布置。井筒斷面內(nèi)除提升間外，根據(jù)井筒的用途，還需要布置梯子間、管纜間或延伸間。井筒斷面的布置，既要滿足井筒內(nèi)提升容器等設(shè)備

10、布置的要求，又要力求縮小井筒的斷面，簡化井筒裝備，以達(dá)到節(jié)約材料和投資的目的。選擇罐籠為提升容器以后，確定罐籠的布置方式為單側(cè)布置。3.1.3井筒凈斷面尺寸的確定井筒凈斷面尺寸主要根據(jù)提升容器的規(guī)格和數(shù)量、井筒裝備上午類型和尺寸、井筒布置方式以及各種安全間隙來確定，最后用通過井筒的風(fēng)速校核。箕斗類型、井筒裝備布置形式確定后，可以按一定方法計(jì)算確定井筒凈斷面內(nèi)提升間和梯子間的凈斷面布置尺寸。 查閱現(xiàn)代礦山采礦機(jī)械設(shè)備實(shí)用技術(shù)手冊得知，礦山豎井應(yīng)采用GLGY-1×2/2型剛性罐道罐籠，異側(cè)進(jìn)出車，罐籠斷面為2550mm×1020mm，此罐籠可同時(shí)裝載24人上下井工作，根據(jù)所選罐

11、籠型號(hào)以及豎井需要布置樣子間等條件，確定最小井筒直徑為4800mm。3.1.4井壁結(jié)構(gòu)的選擇和井壁厚度的確定為井壁是井筒重要的組成部分，其作用是承受地壓、封堵涌水、防止圍巖風(fēng)化等。合理選擇井壁材料和結(jié)構(gòu)，對節(jié)約原材料、降低成本、保證井筒質(zhì)量、加快建井速度等都具有重要的意義。設(shè)計(jì)井壁厚度，必須首先確定井壁上所受的載荷。由地質(zhì)資料知，礦山礦床位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，封堵涌水工作量不大，圍巖穩(wěn)固，地壓承受能力強(qiáng)，不用做過多的井筒支護(hù)和井壁地壓保護(hù)措施，選擇混凝土澆注井壁結(jié)構(gòu)，井壁結(jié)構(gòu)厚度取480mm.設(shè)計(jì)好井壁厚度，根據(jù)前一節(jié)數(shù)據(jù)，確定豎井尺寸，從而畫出豎井井筒斷面施工圖。3.1.5繪制井筒施工圖按

12、照所確定的參數(shù)，繪制井筒施工圖：3.2斜井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)3.2.1斜井提升容器的選擇因?yàn)樨Q井提升采用罐籠做為提升容器，礦山年產(chǎn)50萬噸，宜采用箕斗或罐籠提升。斜井箕斗提升具有生產(chǎn)能力大、裝卸載自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，但考慮到箕斗提升需要在井下布置裝卸載設(shè)備和煤倉，還與其到豎井的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中增加了一套轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的工業(yè)場地，基建工程量大、施工難度極大，投資高等較串車提升復(fù)雜、不易安裝高度、設(shè)備安裝也時(shí)間很長。此外，為了解決矸石、材料設(shè)備和人員的運(yùn)送問題，還需設(shè)一套副井提升設(shè)備。因此斜井提升也采用串車提升。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行提升容器規(guī)格設(shè)計(jì)及校核，為了與豎井提升同步，設(shè)計(jì)提升速度應(yīng)在某些程度上吻合。斜井一次提升容量與豎

13、井類似采用公式，其中代入數(shù)值有：則：,加上矸石運(yùn)輸量，取，即每次要拉出2×4節(jié)礦車，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)知，設(shè)計(jì)的斜井正常工作，滿足設(shè)計(jì)要求。斜井運(yùn)輸采用平車場的雙鉤串車提升系統(tǒng)，平車場用于雙鉤串車提升。提升開始時(shí)，在井口平車場空車線上的空串車，由井口推車器向下推送。同時(shí)井底重串車向上提升，此時(shí)加速度為A0，速度為Vpc (Vpcb取10m/s)。當(dāng)全部重串車進(jìn)入井筒后，提升機(jī)加速到最大速度并以等速運(yùn)行。重串車行至井口，而空串車行至井底時(shí)，提升速度減至Vpc,空、重串車以速度Vpc在井下和井上車場運(yùn)行，最后減速停車。井口平車場內(nèi)重串車線上借助慣性繼續(xù)前進(jìn)，當(dāng)鉤頭行到摘掛鉤位置時(shí)迅速將鉤頭摘下

14、，并掛上空串車，與此同時(shí)井下也進(jìn)行摘掛鉤工作,以提高出礦速度。3.2.2斷面尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)礦山地質(zhì)資料得知，圍巖穩(wěn)固性為1012，斜井設(shè)計(jì)不需要進(jìn)行特別的支護(hù)，井筒布置方便，工程量較少，而且斜井建井速度快，投資省。斜井的斷面設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案，選取雙軌，根據(jù)礦車，軌道寬為A=880mm,人行道寬度取c=800mm,非人行道側(cè)取=0.35m,兩車最小距離取t=0.4 。根據(jù)公式巷道凈斷面寬度確定公式;代入數(shù)值得：。巷道凈斷面高度，因?yàn)閲鷰r穩(wěn)固性好，拱高取, 依據(jù)架線的高度、人行道高以及安裝管線的要求等條件計(jì)算選用其中最大值，取。因?yàn)榈男本讳佋O(shè)道渣。為0。代入數(shù)值計(jì)算得。由此，畫出斜井?dāng)嗝妗?/p>

15、3.2.3繪制斷面施工圖3.3巷道斷面設(shè)計(jì)巷道是井下生產(chǎn)的動(dòng)脈，巷道斷面設(shè)計(jì)合理與否，直接影響礦產(chǎn)生產(chǎn)的安全和經(jīng)濟(jì)效益，巷道斷面設(shè)計(jì)的原則是：在滿足安全、生產(chǎn)和施工要求的條件下，力求提高斷面利用率，取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。3.3.1選擇巷道斷面參數(shù)選擇巷道斷面形狀為三星拱形，主要運(yùn)輸巷道的斷面尺寸的確定，既要保證各種機(jī)械、器材或運(yùn)輸設(shè)備在巷道中暢通無阻，又要滿足安全規(guī)程規(guī)定的人行道寬與各種安全間隙以及通過巷道的風(fēng)量、風(fēng)速要求。同時(shí)，還要考慮巷道中的各種管道、電纜的合理布置。礦山開拓系統(tǒng)采用270V直流電車，為了配合豎井出礦，斜井和堅(jiān)井的相通的運(yùn)輸平巷采用雙軌布置，車軌軌距選擇600mm,不需進(jìn)行轉(zhuǎn)

16、裝，方便井下生產(chǎn)，節(jié)約生產(chǎn)成本。設(shè)計(jì)各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算與斜井取法相同，由于篇幅關(guān)系，不做細(xì)述，具體尺寸標(biāo)巷道斷面施工圖上。3.3.2繪制巷道施工圖四、計(jì)算選用的開拓方案基建工程量4.1分期建設(shè)根據(jù)礦體的分布條件和所選取的開拓方式，具體的開拓過程可以分為三期建設(shè)。考慮到所選用的開拓方案的特殊性，前期建設(shè)時(shí)一次開拓豎井，斜井開拓至150中段，掘進(jìn)310水平運(yùn)輸大巷，并布置好200中斷水倉和310水平中轉(zhuǎn)水倉（假設(shè)井口標(biāo)高為710m），同時(shí)掘進(jìn)風(fēng)井至150水平。開拓通風(fēng)巷道，以形成一個(gè)完整的開拓系統(tǒng)，投入生產(chǎn)。根據(jù)大體估算，前期開拓的用時(shí)在2年左右。二期建設(shè)是在前期建設(shè)完成以后，開拓250，200，150

17、三個(gè)中段，開拓穿脈及沿脈巷道，進(jìn)一步確定礦體邊界，將中段通風(fēng)與豎井通風(fēng)聯(lián)合起來，形成一個(gè)完整的通風(fēng)系統(tǒng)。形成二期完整的開拓系統(tǒng)，投入生產(chǎn)。由于二期開拓比前期少了許多工程量，因此，二期開拓可能用時(shí)為1年。三期建設(shè)礦山建設(shè)的末期工程，在二期工程的基礎(chǔ)上對斜井、風(fēng)井進(jìn)行延伸0水平，布置0中段水倉，開拓100，50，0三個(gè)中段與其相應(yīng)的石門及運(yùn)輸巷道，將中段通風(fēng)與豎井通風(fēng)連通。形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)，布置各項(xiàng)工序。形成完整的開拓系統(tǒng)，投入生產(chǎn)，開采下幾個(gè)中段的礦石。計(jì)劃建設(shè)時(shí)間為1年。4.2各期建設(shè)基建工程量根據(jù)以上所選擇的主要巷道的井巷斷面的尺寸和所選取的開拓方案所需掘進(jìn)井巷的長度，可以將各分期所開拓的

18、幾件工程量計(jì)算出來。分期建設(shè)序號(hào)開拓項(xiàng)目名稱面積（m2）長度(m)體積（工程量）(m3)前期建設(shè)1堅(jiān)井21.903257117.52斜井8.537832043巷道9.843.74284風(fēng)井8.555834984二期建設(shè)6石門6.11591.57脈內(nèi)巷道1860113468風(fēng)井8.551501282.5末期建設(shè)10石門6.1310189111脈內(nèi)巷道175910833012風(fēng)井8.552101539五、編制井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃 井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃循環(huán)圖表，是加快井巷施工速度，縮短建井工期的具體方法，除了采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新方法等技術(shù)措施外，科學(xué)的施工組織和管理方法也是十分重要的因素。

19、 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得知各主要工程施工月進(jìn)尺如下：豎井40-60米; 斜井50-70米; 平巷 50-240米。再加和工程準(zhǔn)備時(shí)間，對于此礦體，制定的井巷掘進(jìn)施工組織計(jì)劃循環(huán)圖表如下第 22 頁 共 22 頁名稱第一年第二年第三年備注12345678910111212345678910111212期工程豎井巷道風(fēng)井斜井二期工程石門巷道風(fēng)井末期工程斜井巷道風(fēng)井310運(yùn)輸大巷 150-310水平斜井 中段石門,同時(shí)施工 中段穿脈及運(yùn)輸巷道，同時(shí)施工 中段與風(fēng)井貫通，各中段同時(shí)施工斜井，上部掘進(jìn)巷道時(shí)同時(shí)施工中段穿脈及運(yùn)輸巷道，同時(shí)施工 六、制定井巷掘進(jìn)作業(yè)安全管理制度與措施爆破作業(yè)、爆破安全距離符合爆破安全規(guī)程要求情況，落實(shí)爆破作業(yè)設(shè)計(jì)和作業(yè)規(guī)程、防止危及人身安全和中毒窒息事故的預(yù)防措施以及推廣中深孔爆破技術(shù)情況；爆炸物品的儲(chǔ)存、購買、運(yùn)輸、使用和清退登記制度等落實(shí)情況。露天礦山自上而下分臺(tái)階開采，臺(tái)階高度符合金屬非金屬礦山安全規(guī)程或小型露天采石場安全生產(chǎn)暫行規(guī)定要求情況；露天邊坡穩(wěn)定性定期監(jiān)測情況；深凹露天采