礦山設(shè)計(jì)原理(地采)課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué) 采礦工程 礦山（地下開(kāi)采）設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目錄1課程設(shè)計(jì)概述111礦區(qū)概況112設(shè)計(jì)依據(jù)113設(shè)計(jì)內(nèi)容12礦山地質(zhì)121概述122礦區(qū)地質(zhì)223礦床地質(zhì)324水文地質(zhì)325工程地質(zhì)和開(kāi)采技術(shù)條件33礦床開(kāi)拓331概述332開(kāi)拓方案的選擇44主井副井風(fēng)井位置選擇541主副風(fēng)井?dāng)?shù)量和型式確定542混合井位置確定643風(fēng)井位置確定85井底車場(chǎng)平面布置86階段開(kāi)拓巷道布置97開(kāi)拓系統(tǒng)綜述9附圖1：開(kāi)拓系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(kāi)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(nèi)外復(fù)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(fēng)系統(tǒng)示意圖。1.課程設(shè)計(jì)概述1.1礦區(qū)概況新寨里輝沸石礦地理坐標(biāo)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(duì)高差765.6m。地勢(shì)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(cè)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(wú)壓覆礦產(chǎn)倒灌礦坑的隱患。在礦山東南部，距礦山約500m遠(yuǎn)處通有一條縣級(jí)公路，交通一般。12設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)包括以下三部分：課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料：具體內(nèi)容包括礦

3、區(qū)地理位置和交通狀況，礦區(qū)地質(zhì)，礦體特征，礦山開(kāi)采技術(shù)條件；一套圖紙：內(nèi)容包括礦區(qū)地質(zhì)地形圖一張，0#至6#勘探線剖面圖7張；礦山開(kāi)采技術(shù)參數(shù)：開(kāi)采標(biāo)高為+600m+330m，采用留礦采礦法開(kāi)采，階段高度45m，脈內(nèi)平巷放礦閘門裝礦，礦床開(kāi)采下盤移動(dòng)角66，上盤移動(dòng)角60，走向端部移動(dòng)角72，礦山規(guī)模為10萬(wàn)噸/年，井下采用有軌運(yùn)輸。13設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容分兩部分：礦床開(kāi)拓方案選擇，礦床開(kāi)拓系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)。2礦山地質(zhì)21礦區(qū)地質(zhì)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(fēng)化鈣質(zhì)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(zhì)粘土、松散、結(jié)構(gòu)力差。構(gòu)造礦山范圍中全為巖漿巖，無(wú)褶皺構(gòu)造，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造蘭蓉大斷層貫穿整個(gè)礦山，從巖性和地形地貌中觀察，斷層位置可見(jiàn)，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(wàn)區(qū)域資料介紹，蘭蓉大斷層走向延伸長(zhǎng)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，基巖露頭小；次一級(jí)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(zhǎng)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(nèi)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(qiáng)，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(nèi)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(dá)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(qiáng)烈，多見(jiàn)有寬達(dá)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(guān)，輝沸石礦呈脈狀或透鏡狀分布在硅化較強(qiáng)的花崗巖中。22礦床地質(zhì)礦體新寨里輝沸石礦賦存于受硅化蝕變較強(qiáng)的花崗巖中，礦體呈脈狀和透鏡狀

6、體產(chǎn)出。通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查和勘探，大致圈出了5個(gè)輝沸石礦體，其中號(hào)、號(hào)兩礦體規(guī)模很小，地表露頭僅一處見(jiàn)礦，故未納入儲(chǔ)量估算，在此不詳述?，F(xiàn)就納入儲(chǔ)量估算、號(hào)三個(gè)礦體分別簡(jiǎn)述如下：號(hào)礦體：礦體呈透鏡狀產(chǎn)出，地表出露長(zhǎng)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(kāi)采價(jià)值的礦體厚度約2m左右。號(hào)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(jiàn)礦化帶寬20m左右。該礦體可采礦體厚度3m7m?？刹傻V層近頂板部位，礦體地表出露長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)礦體均賦存在受硅化蝕變較強(qiáng)的花崗巖中，礦體的頂、底板及圍巖為硅化蝕變較強(qiáng)的花崗巖。礦體中時(shí)而可見(jiàn)石英脈侵入，石英脈脈幅一般為10cm30cm，個(gè)別地段大于1m。礦石質(zhì)量該沸石礦呈白色，塊狀構(gòu)造，細(xì)粒狀或粉狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)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(xué)成分為二氧化硅、三氧化二鋁和氧化鈣。礦石加工技術(shù)性能本礦山未作礦石加工技術(shù)試驗(yàn)，礦石只通過(guò)簡(jiǎn)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(zhì)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(duì)高差765.6m。地勢(shì)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(cè)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(wú)壓覆礦產(chǎn)倒灌礦坑的隱患。24工程地質(zhì)與開(kāi)采技術(shù)條件礦體頂?shù)装寮皣鷰r均為受硅化蝕變很強(qiáng)的花崗巖。此種巖體堅(jiān)硬、抗壓、抗折力強(qiáng)。整體連續(xù)性好，一般無(wú)頂板塌陷、垮塌的隱患。工程地質(zhì)條件類型屬簡(jiǎn)單類型。3礦床開(kāi)拓31概述根據(jù)礦山實(shí)際情況，影響礦床開(kāi)拓方案選擇的主要條件有以下幾個(gè)：地形地貌特點(diǎn)礦體及圍巖工程地質(zhì)條件礦體產(chǎn)狀及賦存深度地表有無(wú)建筑物和構(gòu)筑物當(dāng)?shù)刈罡吆樗?。下面分別論述各條件對(duì)開(kāi)拓方案選擇的影響：地形地貌特點(diǎn)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(duì)高差765.6m，高差較大，且地形坡度較大，很難布置工業(yè)場(chǎng)地，東部地勢(shì)較低，地勢(shì)較平緩，有較大面積的平緩開(kāi)闊地帶，便于布置工業(yè)場(chǎng)地，且礦體東部距礦體大約500m處有公路，對(duì)礦山運(yùn)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(wèn)題，又可解決交通問(wèn)題。因此考慮地形特點(diǎn)，礦體東部即下盤適合布置開(kāi)拓工程。礦體及圍巖工程地質(zhì)條件礦體頂?shù)装寮皣鷰r均為受硅化蝕變很強(qiáng)的花崗巖，此種巖體堅(jiān)硬、抗壓、抗折力強(qiáng)，整體連續(xù)性好，一般無(wú)頂板塌陷、垮塌的隱患。工程地質(zhì)條件類型屬簡(jiǎn)單類型。因此圍巖中非常適合布置開(kāi)拓工程；礦山范圍中無(wú)褶皺構(gòu)造，主要表現(xiàn)為

10、斷裂構(gòu)造，主要斷層蘭蓉大斷層位于礦體東南部，斷層走向延伸長(zhǎng)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(kāi)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(zhǎng)度較短，二是井筒布置在斷層?xùn)|部以外，這樣井筒不會(huì)穿要斷層層面，但石門較長(zhǎng)，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(dòng)帶范圍之后確定。礦體產(chǎn)狀及賦存深度號(hào)礦體為主要礦體，其走向?yàn)楸睎|，傾向?yàn)楸蔽?，傾角72，從地表可見(jiàn)礦化帶寬20m左右。該礦體可采礦體厚度3m7

11、m。可采礦層近頂板部位，礦體地表出露長(zhǎng)度約720m，礦體傾角較大，為急傾斜礦床，走向長(zhǎng)度較大，中等厚度，厚度沿走向變化不大，走向延深長(zhǎng)度大，礦體整體埋藏于地下，因此平硐，斜井，斜坡道開(kāi)拓不適合采用，最適合采用豎井開(kāi)拓方案。地表有無(wú)建筑物和構(gòu)筑物礦體東南部開(kāi)闊平緩地帶無(wú)建筑物和構(gòu)筑物，布置開(kāi)拓工程時(shí)不用考慮建筑物和構(gòu)筑物的拆除工程，節(jié)省了開(kāi)拓工程基建投資。當(dāng)?shù)刈罡吆樗桓鶕?jù)地質(zhì)堪探資料，當(dāng)?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(kāi)拓工程井筒，井筒口的高程遠(yuǎn)高于最高洪水位，

12、井筒不存在被淹的危險(xiǎn)。32開(kāi)拓方案選擇選擇開(kāi)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(zhǎng)度及沿傾向深度等），地質(zhì)構(gòu)造（層理、節(jié)理、褶曲、斷層等），礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)（堅(jiān)固性、穩(wěn)固性等），水文地質(zhì)條件（地表水、地下水、溶洞分布情況等）等；礦石儲(chǔ)量和礦石價(jià)值，礦床勘測(cè)程度和遠(yuǎn)景；地表地形條件，地面運(yùn)輸條件和工業(yè)場(chǎng)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(wù)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(gè)方面進(jìn)行的綜合論述，確定采用集中開(kāi)拓方案，棄用分區(qū)開(kāi)拓方案；采用豎井開(kāi)拓，棄用平硐，斜井，斜坡道開(kāi)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(dòng)線之外，與移動(dòng)線之間的距離大于20m。方案：豎井布置在下盤移動(dòng)線之內(nèi)，要留保安礦柱。方案初步分析比較：方案石門長(zhǎng)度比方案長(zhǎng)350m，基建投資費(fèi)用和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用比方案多，兩方案的地面運(yùn)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(fèi)用和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)費(fèi)用遠(yuǎn)小于留保安礦柱損失的礦量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此選方案為礦床的最佳開(kāi)拓方案。4主副風(fēng)井位置選擇41主副風(fēng)井?dāng)?shù)量和型式確定礦山年產(chǎn)量為10萬(wàn)噸，為中小型礦山，如果設(shè)一個(gè)箕斗井專提升礦石，進(jìn)行提升計(jì)算，選擇箕斗規(guī)格，結(jié)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(shè)備利用率低，造成資源浪費(fèi)，說(shuō)明設(shè)專用主井提升礦石從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上均不合理。因此設(shè)計(jì)一個(gè)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(wù)，不另設(shè)副井，采用中央對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)，在礦體下盤沿走向中央開(kāi)鑿垂直進(jìn)風(fēng)井，在礦體兩翼各開(kāi)鑿一個(gè)垂直回風(fēng)井，混合井，專用的進(jìn)風(fēng)井，回風(fēng)井?dāng)嗝婢鶠閳A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(zhì)和礦體埋藏條件；礦井生產(chǎn)能力及井巷服務(wù)年限；礦床堪探程度，儲(chǔ)量及遠(yuǎn)景；礦山巖石性質(zhì)及水文地質(zhì)條件。井巷位置應(yīng)避免開(kāi)鑿在含水層，受斷層破壞和不穩(wěn)固的巖層中，尤

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

16、置各種建筑物，構(gòu)筑物，調(diào)車場(chǎng)，堆放場(chǎng)，廢石廠等，但同時(shí)少占用農(nóng)田。井筒應(yīng)盡量位于巖層移動(dòng)帶以外，距地面移動(dòng)線的最小距離應(yīng)大于20m，否則應(yīng)留保安礦柱。改建或擴(kuò)建礦山應(yīng)考慮原有井巷和有關(guān)建筑物，構(gòu)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(kāi)采標(biāo)高+600m+330m，上盤移動(dòng)角66，下盤移動(dòng)角60，走向端部移動(dòng)角72，在礦區(qū)地質(zhì)地形圖上繪制巖層的移動(dòng)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(dòng)帶以外，且距離移動(dòng)大于20m，設(shè)計(jì)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(cè)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(duì)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(zhì)地形圖上測(cè)量計(jì)算出混合井的精確坐標(biāo)為：Y=37442837.604m，X=2912148.248m，主井井口標(biāo)高為+692.761m，主井井底標(biāo)高+330m，主井深度為362.761m。43風(fēng)井位置確定由于礦體沿走向比較長(zhǎng)，水平厚度比較小，因此最合適的通風(fēng)方式是采用中央對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)，確定風(fēng)井位置時(shí)要考慮的因素：各風(fēng)井井筒均應(yīng)位于巖層移動(dòng)界線以外，以保證井筒安全；采用中央對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)風(fēng)井應(yīng)位于礦體沿走向中央，以保證進(jìn)風(fēng)井兩翼風(fēng)路長(zhǎng)度大致相等，便于通風(fēng)管理；回風(fēng)井應(yīng)位于礦體走向端部巖層移動(dòng)線以外，且要與各階段主要開(kāi)拓巷道連通；布置回風(fēng)井時(shí)應(yīng)使風(fēng)

18、路最短，因此回風(fēng)井應(yīng)最靠礦體端部。進(jìn)風(fēng)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(jìn)風(fēng)井的新鮮風(fēng)流，但是在特殊情況下，當(dāng)?shù)匾荒晁募撅L(fēng)向多變，無(wú)法預(yù)測(cè)準(zhǔn)確的風(fēng)向時(shí)，或者沒(méi)有適合的工業(yè)場(chǎng)地布置風(fēng)井時(shí)，進(jìn)風(fēng)井可布置在混合井附近，可采取相應(yīng)的風(fēng)流凈化措施?；谝陨显瓌t，從地質(zhì)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(jìn)風(fēng)井，因此將進(jìn)風(fēng)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(dòng)帶32m，在1：2000比例尺的地質(zhì)地形圖上測(cè)量計(jì)算確定中央進(jìn)風(fēng)井，西南回風(fēng)井，東北回風(fēng)井的平面坐標(biāo)，井口標(biāo)高，井底標(biāo)高分別為：中央進(jìn)風(fēng)井：Y=37442808.843m，X=2912107

19、.385m，井口標(biāo)高+699.620m，井底標(biāo)高+330m；西南回風(fēng)井：Y=37442567.152m，X=2911872.037m，井口標(biāo)高+682.483m，井底標(biāo)高+330m；東北回風(fēng)井：Y=37442992.101m，X=2912466.267m，井口標(biāo)高+689.041m，井底標(biāo)高+330m；5井底車場(chǎng)平面布置由于礦山生產(chǎn)能力小，設(shè)計(jì)單井筒雙罐籠作主副井提升，因此井底車場(chǎng)采用單一井筒折返式車場(chǎng)。車場(chǎng)各線路取值：馬頭門線路長(zhǎng)度進(jìn)車側(cè)8m，出車側(cè)5m，重車儲(chǔ)車線25，空車儲(chǔ)車線20m，調(diào)車線15m。井底車場(chǎng)平面布置示意圖6階段開(kāi)拓巷道布置綜合考慮礦山實(shí)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(jiān)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(yùn)輸，線路布置為單線會(huì)讓式。這種布置形式的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)輸大巷布置在脈外，可保證運(yùn)輸線路平直，有利于運(yùn)輸下盤圍巖穩(wěn)固，布置運(yùn)輸大巷巷道支護(hù)和維護(hù)成本低。階段開(kāi)拓巷道線路布置示意圖如圖所示：7開(kāi)拓系統(tǒng)綜述開(kāi)拓方案綜述礦床采用下盤中央豎井開(kāi)拓方案，井筒布置在下盤巖層移動(dòng)界線以外，井筒邊緣離巖層移動(dòng)線的最近距離為20m，布置一口主井，不另設(shè)副井，主井為雙罐籠井，提升礦石兼提升廢石及運(yùn)送人員材料，主井不設(shè)主要通風(fēng)設(shè)施，另開(kāi)鑿專用風(fēng)井，一個(gè)中央進(jìn)風(fēng)井，一個(gè)西南回風(fēng)井，一個(gè)東北回風(fēng)井。各井筒的位置參數(shù)如表：井筒名稱井口Y坐標(biāo)井口X坐標(biāo)井口標(biāo)高井底標(biāo)高主井37442837.604m2912148.248m+692.761m+330.000m中央進(jìn)風(fēng)井