畢業(yè)設計指導書與設計參考資料(金屬礦床地下開采)

金屬礦床地下開采畢業(yè)設計指導書與設計參考資料樓曉明編大學目錄1礦區(qū)概況及礦床地質 61.1礦區(qū)自然條件概況 61.1.1礦區(qū)地理及行政概況 61.1.2礦區(qū)經濟條件概況 61.1.3礦區(qū)自然條件 61.2礦床地質 61.2.1礦床地質概況 61.2.2礦石質量 61.2.3礦床開采技術條件和水文地質條件 61.3礦床勘探和礦石儲量計算 61.3.1礦床勘探類型及勘探網度 61.3.2礦石儲量計算 62礦床開拓 62.1礦床開拓設計的主要內容 62.2礦山工作制度 62.3井田劃分 62.3.1井田劃分的原則 62.3.2井田的分類 62.4礦山年生產能力的校核 62.4.1按技術可能性驗證礦山企業(yè)年生產能力 62.4.2按經濟合理性驗證年生產能力 62.5地表移動帶的圈定 62.6主要開拓巷道的類型及位置的確定 62.6.1各種開拓方法的適用條件 62.6.2主井開拓巷道位置的確定 62.7開拓系統(tǒng)的選擇 62.8開拓方案的選擇 62.8.1所選開拓方案應滿足的要求 62.8.2確定開拓方案時所需考慮的因素 62.8.3開拓方案選擇的步驟 62.8.4開拓方案井巷工程概算主要內容 62.8.5開拓方案比較計算表格 63豎井提升及豎井斷面設計 63.1豎井斷面設計 63.1.1豎井斷面設計必須具備的原始資料 63.1.2井筒斷面尺寸確定的方法 63.1.3提升容器類型選擇 63.1.4豎井提升容器的選擇 63.1.5平衡錘的選擇 63.1.6罐道梁的選擇 63.1.7罐道的選擇 63.1.8提升容器與罐道梁的井壁之間的間隙確定 63.1.9管纜間布置 63.1.10梯子間結構及布置 63.1.11井壁支護材料及支護厚度的確定 63.1.12豎井壁座設計 63.2提升鋼絲繩 63.2.1提升鋼絲繩安全系數(shù)的選取 63.2.2提升鋼絲繩計算 63.3提升機選擇計算 63.3.1纏繞式提升機主要尺寸的確定 63.3.2摩擦式提升機主要尺寸的確定 63.3.3礦井提升機的應用范圍 63.3.4天輪直徑的確定 63.4提升機與井筒相對位置的確定 63.4.1豎井纏繞式提升機與井筒相對位置的確定 63.4.2多繩摩擦式（塔式）提升機與井筒相對位置的確定 64斜井提升及斜井斷面設計 64.1斜井提升設計 64.1.1斜井礦車組提升計算 64.1.2斜井箕斗提升計算 64.1.3斜井提升機與井筒、井架的相對配置 64.2斜井斷面設計 65礦井運輸及巷道斷面設計 65.1巷道斷面設計 65.1.1巷道斷面形狀選擇 65.1.2巷道斷面設計 65.2電機車運輸計算 65.2.1電機車運輸計算內容與原始條件 65.2.2選擇機車類型及確定機車質量 65.2.3確定車組重量及車組中礦車數(shù) 65.2.4確定井下電機車臺數(shù) 65.3列車運行圖表的編制 65.3.1編制列車運行圖表所需原始條件 65.3.2編制列車運行圖表的原則 65.3.3列車運行圖表編制方法 66斜坡道斷面設計 66.1斜坡道類型及單、雙車道的確定 66.2斜坡道斷面形狀及尺寸計算 67階段平面設計 67.1階段平面設計的內容 67.2階段運輸巷道布置形式的選擇 67.3階段平面設計中的有關規(guī)定及計算 68井底車場設計 68.1影響確定井底車場型式的主要因素 68.2井底車場的基本型式及其選擇 68.3井底車場設計的一般要求 68.4豎井井底車場設計 68.4.1儲車線長度的確定 68.4.2馬頭門線路長度的確定 68.4.3井底車場線路坡度的確定 68.4.4井底車場縱斷面閉合計算 68.4.5井底車場平面閉合計算 68.4.6井底車場電機車調度圖表的編制 68.4.7井底車場通過能力計算 68.5井底車場設計 68.5.1斜井甩車道設計 68.5.2斜井吊橋設計 68.5.3斜井吊橋式甩車道設計 68.5.4坑內斜井箕斗裝載站 69采礦方法設計 69.1采礦方法選擇程序 69.1.1收集和分析研究基礎資料 69.1.2采礦方法選擇 6§9-2采礦方法論述 69.2.1礦塊的劃分及布置原則 69.2.2礦塊結構參數(shù) 69.2.3底部結構 69.2.4采準與切割工作 610礦柱回采、空區(qū)處理及同時工作礦塊數(shù) 610.1礦柱回采 610.1.1礦柱回采要求和回采順序 610.1.2礦柱回采方法選擇主要影響因素 610.1.3礦柱回采方法的選擇 610.2空區(qū)處理 610.3同時工作礦塊數(shù) 611井卷工程基建進度計劃 611.1基建進度計劃編制原則 611.2編制基建進度計劃所需要的基礎資料 611.3基建進度計劃編制方法 611.4基建進度計劃編制在設計說明書中一般應說明的問題 611.5編制基建進度計劃應注意問題 611.6三級礦量劃分及投產條件 611.7礦山企業(yè)服務年限 611.8成井、成巷速度 611.9天井溜井掘進設備 612礦井通風與安全技術 612.1選擇礦井通風系統(tǒng) 612.2礦井風量計算與分配 612.3全礦通風阻力計算 612.4礦井通風設備的選擇 612.5礦井防塵 613礦井排水 613.1礦井排水設計所需原始資料 613.2確定排水方式和排水系統(tǒng)的一般原則 613.3排水設備選擇計算 613.3.1設計原則與要求 613.3.2水泵的選擇計算與合數(shù)的確定 613.4確定水泵房型式及水泵房平面布置 613.4.1水泵房型式及一般要求 613.4.2水泵房平面尺寸確定 613.5水倉 613.5.1一般規(guī)定及要求 613.5.2水倉布置形式 613.5.3水倉與車場巷道連接方式 613.5.4確定水倉的總長度 613.6大水礦山水倉容積的確定 614礦井動力供應 614.1壓氣 614.1.1壓氣設備選擇 614.1.2空壓機站占地選擇 614.1.3地下礦壓氣成本及空壓機站基建投資（礦山實例） 614.1.4礦山常用氣動工具耗量 614.1.5壓氣管內徑的確定 614.2礦山供電 615礦山總平面布置 615.1礦山總平面布置的原則和依據 615.1.1總平面布置的一般原則 615.1.2總平面布置的具體要求 615.2地面運輸系統(tǒng)布置的一般原則 615.3礦山地面運輸方式的選擇 615.4礦山地面建筑物、構筑物占地面積及建筑面積 6[附錄1]畢業(yè)設計參考資料索引 6ξ1地下礦常用設備型號、技術特征及參考價格 6ξ2基建投資及經營費指標 6ξ3礦山常用材料規(guī)格及參考價格 6ξ4成井、成巷速度 6ξ5礦井提升、運輸設備與巷道斷面關系 6ξ6采礦及裝運設備生產能力 6ξ7采礦方法技術經濟指標 6ξ8礦柱回采及空區(qū)處理技術經濟指標 6ξ9采礦方法礦石損失貧化指標 6§10其它 6§11畢業(yè)設計參考資料索引中資料名稱代號表 6[附錄2]采礦方法技術經濟指標（實例） 6[附錄3]采礦方法主要材料消耗指標（實例） 6[附錄4]礦山地面挖填土方單價 6[附錄5]國產鑿巖設備型號編制表 6[附錄6]畢業(yè)設計參考資料目錄 6[附錄7]畢業(yè)設計要求及設計程序 6主要參考資料 61礦區(qū)概況及礦床地質1.1礦區(qū)自然條件概況1.1.1礦區(qū)地理及行政概況（1）四兒溝門金礦床位于西成鉛鋅礦田西部，行政區(qū)劃屬甘肅省西和縣十里鄉(xiāng)所轄，礦區(qū)距離西和縣城方位約100°，直距大約12千米；礦區(qū)以南10千米有鄉(xiāng)村公路直至頁水河村，頁水河村有西—成縣際公路通過,頁水河距西和縣城距離約30千米；礦區(qū)經麻家元村至西和縣城距離13千米，有鄉(xiāng)村簡易公路相通；西和縣城距隴海鐵路天水站121千米，有三級公路相通，交通較為便利。概述礦區(qū)地理位置及行政隸屬關系，礦區(qū)所在地與主要城鎮(zhèn)之間的距離等。（2）交通條件。礦區(qū)附近鐵路、公路、水運條件，礦區(qū)內外部運輸方便程度。（3）繪制簡單的礦區(qū)交通位置草圖，如：弓長嶺鐵礦交通位置圖1-11.1.2礦區(qū)經濟條件概況（1）礦區(qū)所在地西和縣為山區(qū)農業(yè)縣，工業(yè)基礎薄弱，主要為民營的鉛鋅、銻采選業(yè)、金礦露采及氰化堆浸、磚瓦制造業(yè)及一些小型民用工業(yè)。勞動力資源充足。農作物主要有小麥、玉米、洋芋等，經濟作物有油料、水果、蔬菜、藥材種植等。 礦區(qū)及西和縣主要燃料煤炭供應來自甘肅省華亭縣；燃油由西和縣石油公司供應。礦區(qū)內地表河流、泉水發(fā)育，生產、生活用水較為方便。國家供電網劉家峽電力線的支線已達礦區(qū)。從天水—西和長道架設有110千伏輸電線路。從目前礦區(qū)通過十里農電變電所供應電力，十里變電所容量為10萬千伏安，線路為110千伏，變電所距離礦區(qū)直線距離約10公路；另外，西和縣城—草關架設有3.5萬伏輸電線路，在礦區(qū)東直線距離5千米處草關村建有盧河變電所，容量為1萬千伏安，線路為35千伏，未來也可選擇通過盧河變電所供電。礦區(qū)供電條件便利。礦區(qū)附近工業(yè)情況；（2）礦區(qū)附近農業(yè)情況；（3）礦區(qū)主要生產用材料及燃料供應情況（如建筑材料、木材、水泥、燃料等來源條件）；（4）礦區(qū)勞動力來源；（5）礦區(qū)用水、動力供應情況（工業(yè)民用用水及電來源）。1.1.3礦區(qū)自然條件（1）礦區(qū)地形屬低中山區(qū)，海拔1800—2100米，相對高差200—300米，地勢較陡。地形整體呈北、南、東部較高，西部較低的趨勢，中部為山梁。地形切割較強烈，“V”字型沖溝發(fā)育，溝腦多泉出露。山梁為剝蝕地貌，溝坡及溝谷為洪積、堆積地貌，地貌形態(tài)較單一。溝谷多呈近南北向和北西—南東向。礦區(qū)植被較發(fā)育，森林覆蓋率約60%左右。分為國有林及村有林，多為混雜林區(qū)，少部分樹木成材，其余多為灌木林，其余大部分面積為農田覆蓋區(qū)。礦區(qū)主要地表水為四兒溝溪水，屬長江流域嘉陵江水系的西漢水支流,四兒溝溪水流量0.016—0.15m3/s，匯水面積2.8Km2，長度＞1750m。礦床當?shù)刈畹颓治g基準面位于薩南峪村四兒溝向南轉折處、無名支溝與四兒溝交匯處，標高1680.80m。礦區(qū)在地理位置上屬隴南北部暖溫帶濕潤氣候區(qū)。據西和縣氣象站資料（2009年收集），西和縣年平均氣溫8.4℃；一月平均溫度-4.1℃，七月平均溫度19.8℃，相對濕度78%，無霜期約170多天；年平均降水量538.00mm，年最大降水量926.00mm（1984年），最小降水量343.00mm（1997年）；年平均蒸發(fā)量1239.6mm，是年降水量的2.3倍；一年內降水主要集中于6—9月份，占全年的73%，且多以大雨、暴雨形式出現(xiàn)。據資料統(tǒng)計，大雨（大于25mm/d）平均暴發(fā)頻次為2.4次/年，暴雨（大于50mm/d）平均暴發(fā)頻次為0.2次/年，特大暴雨（大于100mm/d）平均暴發(fā)頻次為0.1次/年?？h境內一日最大降水量為117.2mm，一小時最大降水量為25.9mm，十分鐘最大降水量為12.1mm，30日最大降雨強度可達325.7mm四兒溝門金礦床位于青藏高原北部地震區(qū)、寧夏—龍門山地震亞區(qū)、武都—天水地震帶西亞帶，在歷史上地震災害較為頻繁。據不完全統(tǒng)計，區(qū)內地震烈度4.7—6度的地震共發(fā)生6次，7—10度地震發(fā)生1次。2008年5月12日四川汶川8.1級大地震波及隴南地區(qū)，引發(fā)礦區(qū)LD6（2號礦體）產生冒頂現(xiàn)象。依據《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），烈度為8度，基本地震加速度值為0.30g。礦區(qū)場地較穩(wěn)定。礦區(qū)氣候條件。1）年最高、最低及平均氣溫；2）年降雨量（最大、最小及平均值），降雨時間歷史最高洪水位；3）年降雪量（最大、最小及平均值），結凍時間，結凍深度；4）礦區(qū)常年主導風向及風力；5）礦區(qū)地震等級。（2）礦區(qū)地形及標高，山脈、河流、湖泊分布情況。1.2礦床地質1.2.1礦床地質概況（1）四兒溝門金礦床屬于中-低溫熱液型礦床破碎帶蝕變巖型礦床成因類型及工業(yè)類型。（2）四兒溝門金礦床目前共圈定金礦體有9條，均為工業(yè)礦體，以1-2、2號礦體規(guī)模最大，1-1次之，3、4號小，其余4條規(guī)模更小。9條礦體均沿斷裂破碎帶產出。主要礦體長度50—1100米，各礦體真厚度2.82—6.83米，品位3.00—4.78×10-6。工程控制的深度最大達365米，形態(tài)呈脈狀，沿走向的膨大及尖滅再現(xiàn)特征明顯。1、3、4號礦帶呈北東向；2號礦帶呈近東西向。1-1號礦體：不規(guī)則透鏡狀、囊狀；分布于79—87線；控制長92米，平均真厚度6.70米，延深大于170米，出露近地表；走向50°左右，傾向北西，傾角70°—85°；平均品位4.92×10-6。礦體在空間上受F1斷裂控制，上盤圍巖巖性為粉砂質板巖、絹云母綠泥石板巖，下盤巖性為石英砂巖和粉砂質板巖，礦化不均勻。2、1-2號礦體：不規(guī)則透鏡狀、脈狀；分布于15—56線；控制長度730米，平均真厚度6.10米，延深達315米，出露標高2035—1480米；走向50°左右，傾向北西，傾角70°—85°，平均品位4.78×10-6。礦體在空間上受F1斷裂控制，上盤圍巖巖性為粉砂質板巖、絹云母綠泥石板巖，下盤巖性為石英砂巖和粉砂質板巖，礦化不均勻。3、2號礦體：不規(guī)則透鏡狀、脈狀；分布于59＇—44＇線，控制長度1025米，平均真厚度6.37米，控制垂深達114—364米，出露標高2127—1659米；走向近東西向，南傾，傾角45°—80°；平均品位3.13×10-6。受F2斷裂破碎帶控制，其上盤巖性為D2x2-2層中厚層粉晶灰?guī)r，下盤巖性為D2x2-1層石英砂巖夾粉砂質板巖。2號礦體與3-1號礦體交匯處以東礦體厚度較大，品位較高；中淺部1＇—12＇線、1936—2014米高程之間長度約150米的空間，礦體在礦權轉讓前已幾乎被民采非法采空，造成資源量損失。經核實，損失的金礦石量210501噸，金屬量1200千克，平均品位5.70×10-6。礦體數(shù)量、產狀、形態(tài)、空間位置，分布規(guī)律及其相互間關系。（3）區(qū)域褶皺構造以近東西向展布的廣金壩復式背斜為主要構造骨架；區(qū)域內主要發(fā)育有東西向﹑南北向及北東東向三組斷裂。東西向斷裂大部分沿背斜軸部或兩翼的層間發(fā)育并且大量發(fā)育有東西向層間裂隙帶。三洋壩﹑三華咀金礦床均賦存于這些層間裂隙帶內；南北向斷裂規(guī)模較小，當這些小斷裂與東西向層間裂隙帶交匯時，有利于成礦，并且礦體在此膨大變厚。北東向斷裂主要分布于該區(qū)西北部,有四兒溝門斷裂(F1)﹑姚家河斷裂（剡家河金礦點），是一些金礦體的容礦構造（如四兒溝門1-1、1-2、3、4號）。四兒溝門金礦區(qū)共圈出4條主要金礦體和5條小型金礦（化）體，其中四條主要金礦體（1、2、3、4）分別產于四條較大的斷裂破碎帶中（F1、F2、F3、F4），5條小型金礦（化）體（5、6、7、8、9）產于大溝里一帶D2x2-2層灰?guī)r裂隙中，且近于平行排列；通過79線一帶民采坑道編錄，產于F1中的1礦體與產于F2中的2礦體在現(xiàn)在的83線附近交匯膨大。礦區(qū)地質構造（褶皺、斷層和破碎帶等）的性質、特征，分布情況及其對成礦的控制或對礦體的破壞情況。圖1-1（4）各礦體的走向長度，厚度，傾角，礦體延伸情況，礦體厚度及傾角沿走向及沿傾斜方向變化情況等。按表1-1列出礦體產狀及特征。表1-1礦體產狀及特征匯總表序號礦體號賦存特征ⅠⅡⅢ……1礦體走向（°）2礦體傾向（°）3礦體走向長度（m）4礦體傾角（°）最大最小平均5礦體厚度（m）最大最小平均6礦體賦存標高（m）7礦體延伸深度（m）8礦體形態(tài)及其變化1.2.2礦石質量（1）自然類型：氧化礦石工業(yè)類型：破碎帶蝕變巖型礦石類型；（2）見表1-1礦石品位及其變化情況；（3）礦床1-2號礦體ZK16-4鉆孔1595米處只有1個樣品的氧化率為21.84%，定為混合礦石；根據相鄰就近的ZK0-2鉆孔1720米處樣品的氧化率為99.66%，為氧化礦石；推斷氧化礦石與混合礦石的分界線在ZK16-4與ZK0-2鉆孔高程之間的一半處，即1657.5米。1-2號礦體1657.5米高程以上為氧化礦石，1657.5米高程以下為混合礦石。 含泥情況：1號礦帶南界處可見5—10厘米寬斷層泥，斷面平整光滑，局部具滑動擦痕；2號礦帶南界處北界面上可見5—10厘米厚的斷層泥，斷面平整光滑，局部具滑動跡象；4號礦帶斷裂帶南東界面處具有5—10厘米厚的斷層泥，斷面平整光滑，局部具有上下擦痕。礦石氧化程度及含泥情況；1.2.3礦床開采技術條件和水文地質條件（1）礦床開采技術條件1）1-1礦體:上盤圍巖巖性為粉砂質板巖、絹云母綠泥石板巖，下盤巖性為石英砂巖和粉砂質板巖，礦化不均勻。1-2礦體與1-1相似；4號礦體上盤巖性為D2x2-2層中厚層粉晶灰?guī)r，下盤巖性為D2x2-1層石英砂巖夾粉砂質板巖。各礦體及上、下盤巖石名稱、堅固性系數(shù)（f值）；礦巖的節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其分布規(guī)律。2）礦石和圍巖的物理力學性質。包括礦巖的穩(wěn)固性；硫化礦石的結塊性、氧化性、自燃性及二氧化硅含量，礦巖的抗壓、抗剪、抗張強度，礦巖允許暴露面積，礦巖容重，松散系數(shù)、自然安息角等。（2）水文地質條件1）礦區(qū)水文地質概況，地表水與地下水聯(lián)系及其對礦床開采的影響。2）礦區(qū)含水層分布狀況及其水力聯(lián)系。3）礦區(qū)地下水的化學性質（PH值）及涌水量。（3）地表允許陷落的可能性及巖石移動角。1.3礦床勘探和礦石儲量計算1.3.1礦床勘探類型及勘探網度1.3.2礦石儲量計算（1）儲量計算工作指標：邊界品位；最低工業(yè)品位；最小可采厚度；夾石剔除厚度。（2）儲量計算方法儲量計算方法較多，畢業(yè)設計采用斷面法進行儲量計算。斷面法是利用一系列斷面圖，把礦體截為若干塊段，分別計算這些塊段儲量，然后將各塊段儲量相加即為礦體的總儲量。計算塊段的體積時，按各塊段的形態(tài)選用不同的公式計算，常用的幾種計算公式如下：1）當相鄰兩剖面上礦體面積相差小于40%，（即<40%）時，用下式計算：V=L/2()式中，V為兩剖面間礦體的體積；L為兩剖面間距離；、為兩剖面上礦體的面積（其中>）。2）當相鄰兩剖面上礦體相差大于40%時，一般選用圓臺體積公式計算：符號同前。3）當某剖面處于礦體邊緣，而體積呈楔形尖滅時，則用計算楔形體積的公式計算：式中，為礦體尖滅端與剖面間的距離；為剖面上礦體的面積；為礦體尖滅端楔形體體積。4）當某剖面處于礦體邊緣，而體積呈圓錐尖滅時，則用計算圓錐體體積公式計算：式中，V為礦體尖滅端圓錐體體積。（其他符號同前）5）當兩個相鄰剖面形狀不相同，而面積又相差懸殊時，可采用近似角柱體辛普生公式計算：式中，為與之間的插入面積。的圈定方法：先將、分別繪在透明紙上，再按對應坐標重疊起來，然后把和對應點的中點連接起來，即可繪出圖形。關于儲量計算其他方法可參閱《采礦手冊》第一卷第191～198頁有關內容。（3）儲量計算按上述方法算出礦量后，匯總在表1-2中。表1-2礦石儲量匯總表勘勘探線礦體號礦量(t)階段水平××線××線…階段礦量合計（t）1#2#…1#2#……×××m×××m……小計遠景儲量合計2礦床開拓2.1礦床開拓設計的主要內容礦床開拓設計涉及內容廣泛，與采礦方法、運輸、礦井提升、礦井通風，工業(yè)場地布置等均有直接聯(lián)系，彼此相互影響，相互制約性較大，故在進行開拓設計時，必須對其以后的有關部分先進行必要的設計與計算，有些內容需交叉地進行設計。開拓設計需要解決的問題是：劃分井田，確定主要開拓巷道和輔助開拓巷道的類型、位置和數(shù)量，確定開拓系統(tǒng)，計算基建工程量和基建投資，并編制基建進度計劃。根據礦床賦存條件、地表地形、選礦廠位置等，可以組成可能采用的各種技術上可行的開拓方案，經比較篩選各方案，最終確定最優(yōu)方案作為設計方案。2.2礦山工作制度礦山工作制度一般采用兩種，一種是連續(xù)工作制度，即礦山工作日為330天。另一種為間斷工作制度，年工作日為306天。一般大、中型礦山實行每天三班、每班8小時工作制，小型礦山可采用每天三班或兩班，每班8小時工作制。當游離二氧化硅含量超過10%或大量涌水，高溫作業(yè)的礦山，工作面工人的作業(yè)時間每班采用6小時制。2.3井田劃分2.3.1井田劃分的原則井田劃分的原則是按照礦床的自然條件和開采技術條件等因素，進行綜合的技術經濟比較確定的。（1）按勘探程度劃分井田。（2）按礦床地質特征劃分井田。（3）按地形、地物劃分井田。（4）按礦石技術加工要求劃分井田。井田劃分詳見《采礦手冊》第4卷第3～9頁有關內容。2.3.2井田的分類金屬礦山的井田劃分，可歸納成以下幾種：（1）礦區(qū)走向很長，儲量很大，且礦體連續(xù)，可將礦區(qū)劃分成幾個井田。（2）礦區(qū)走向很長，礦體不連續(xù)，但每個區(qū)段儲量很大，走向較長，可根據自然條件劃分成幾個井田。（3）礦區(qū)范圍較大，由幾條或幾十條各自獨立的礦體或礦段組成，且分成若干個坑口獨立進行開采，但其出礦系統(tǒng)是統(tǒng)一的。因而將這些分散的坑口集中起來，形成一個井田。（4）礦區(qū)由一個或幾個礦體（礦段）組成，劃分為一個井田。金屬礦在分布范圍不廣，而走向長度不大的條件下，往往用一個井田來開采，其范圍在1000～2000m之間。只有當?shù)V床沿走向長度很大時才采用兩個或兩個以上的井田來開采。由于金屬礦地表復雜或受地表河流、湖泊、鐵路交通干線穿過等影響，往往又可以按地面條件和自然因素劃分。2.4礦山年生產能力的校核礦山企業(yè)生產能力是指在適應礦床開采條件下，所采取的開采方法、工藝設備、人員與管理達到最佳狀態(tài)的協(xié)調配合，形成整體的開采系統(tǒng)，穩(wěn)定達到所需要的礦石年產量。在礦山企業(yè)設計中，設計者的任務是校核上級主管部門在下達設計任務書中所規(guī)定年生產能力在技術上的可能性和經濟上的合理性。畢業(yè)設計是根據指導教師下達的設計任務書來校核年生產能力。畢業(yè)設計可按下列順序校核礦山年生產能力：2.4.1按技術可能性驗證礦山企業(yè)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(shù)，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，即用類似礦山的礦床每年下降的深度H，折算到設計礦山中去，概括地求出年產量A。A=,t/a式中，H—回采工作年下降深度，m/a；S為礦體水平面積，m，應采用各階段水平面積與階段礦段量的加權平均面積，即：S=；v為礦石容重，t/m；K為礦石回收率，%；為廢石混入率，%；E為地質影響系數(shù)，一般取E=0.7～0.9（E系數(shù)詳見《采礦手冊》第7卷第45頁）；K為礦體厚度的修正系數(shù)；K為礦體傾角的修正系數(shù)。年下降深度H取值參閱《采礦設計手冊》第2卷下冊第864頁表2-1-51.K及K在類比礦山條件基本一致時，不需要修正，當厚度或傾角不同時，則應有適當修正；一般情況，若設計礦山礦體的厚度和傾角大于類比的礦山時，可取K=1.1～1.2，K=0.7～0.9的系數(shù)，反之，可取K=0.8～0.9.K=1.1～1.2的系數(shù)。2.4.2按經濟合理性驗證年生產能力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。設計礦山的儲量是一定的，如果設計中所規(guī)定的生產能力大小不同，礦山服務年限就有長有短。T=,a式中，K為礦石的綜合回收率，%；為廢石混入率，%；A為礦山年生產能力，t

/a；T為計算服務年限，a。礦山總服務年限T=t+t+t，a；計算服務年限T=t+(t+t)，a；t為由投產至達產的時間，a；（一般大型礦山t=3～5年，中小型礦山t=1～3年）；t為正常生產階段，a；t為礦山結尾期間（即產量逐漸下降階段），a。（一般t=1～3年）。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t≮T。當前冶金工業(yè)部規(guī)定的礦山規(guī)模和經濟合理服務年限如表2-1所示：表2-1合理服務年限表礦山規(guī)模礦山企業(yè)生產能力（萬噸/a）礦山企業(yè)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注：表2-1數(shù)據詳見《采礦手冊》第七卷第38頁表38-11及第41頁表38-17。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，地面上常用簡易的建筑物、構筑物、其使用年限在10年左右，一般工業(yè)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(yè)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，可超越上述數(shù)字。2.5地表移動帶的圈定為了使地面建筑物以及主要開拓巷道不受地下開采而引起地表移動的影響，須圈定地表移動帶。地表移動帶的界限應標在地質地形圖及開拓系統(tǒng)剖面圖上。圈定移動帶范圍的一般規(guī)定如下：（1）移動區(qū)應從開采礦體的最深部劃起；（2）對未探清的礦體應根據可能延深的部位劃起；（3）當?shù)V體埋藏很深且分期開采時，需分期劃出移動區(qū)；（4）當?shù)V體輪廓復雜時，應從礦體突出部位劃起。圈定地表移動帶的方法可參閱《采礦設計手冊》第2卷下冊第899頁。2.6主要開拓巷道的類型及位置的確定一個礦山企業(yè)開拓方法是按所采用的主要開拓巷道的類型來命名的。由于金屬礦床的地表地形、礦體賦存條件比較復雜，故開拓方法較多，如圖2-1至圖2-4。2.6.1各種開拓方法的適用條件（1）平峒開拓—當?shù)V床賦存在高山峻嶺地區(qū)，開采地平面以上的礦床時，廣泛采用平峒開拓。當?shù)V床的一部分賦存在地平面以上，而另一部分賦存在地平面以下時，通常上部用平峒開拓，下部則用井筒（豎井或斜井）開拓。（2）斜井開拓—當?shù)V體賦存在地平面以下，礦體的傾角在15°～45°之間，地面無過厚的表土層，礦體埋藏又不深的中小型礦山，可采用斜井開拓。斜井開拓適用于緩傾斜和傾斜礦床，特別適用于傾角為20°～40°的層狀礦床開拓。對于急傾斜側翼傾覆的礦床可用側翼斜井開拓，也有在急傾斜礦床采用偽傾斜開拓的。斜井開拓在大型礦山使用較少，但隨著帶式輸送機的發(fā)展，為大型或特大型礦山采用斜井開拓提供了可能。在國外，不少礦山采用帶式輸送機斜井開拓，并向大型化發(fā)展。帶寬達1400～2000mm單機長度已突破1000m，斜井斜長達2000～4000m，帶式輸送機上坡可達18°～20°，下坡15°～16°。我國玉石硅鐵礦等個別礦山采用帶式輸送機提升礦石。斜井除作提升礦石外，還可作輔助井筒，如風井、措施井、充填井和排水井等。斜井除采用帶式輸送機提升外，還可采用串車、箕斗提升。斜井采用串車提升時，斜井斜角一般在20°以下為宜，我國部分礦山斜井的最大傾角達30°。1）串車提升應考慮的原則①上、下人員的斜井、坡度應小于30°，垂直深度超過90m時，或坡度大于30°，垂直深度超過50m時，須設專用人車運送人員。②串車斜井一般不宜中途變坡。③為便于布置人行道和管道，一般不要采用雙向甩車，特殊情況需雙向甩車時，甩車道岔口應錯開8m以上。④斜井井筒上部和中部的各個停車場，必須設擋車器或擋車欄。2）斜井箕斗提升的適用條件斜井箕斗提升主要用于大、中型礦山。斜井傾角一般為30°～40°斜井箕斗提升的要求：①礦石塊度大，生產規(guī)模大的礦山，為了延長箕斗的使用壽命，增大箕斗提升的能力，一般應設置地下破碎站。②箕斗井不得兼作入風井；③雙箕斗斜井一般鋪設雙道，只有一個開采水平時可布置單道或三根軌，并在井筒中設雙道錯車。3）斜井帶式輸送機提升的適用條件：斜井帶式輸送機提升于開拓傾角不同，生產規(guī)模較大的礦床。斜井長度可波動在300～4000m之間，輸送帶寬750～2000mm，年提升礦石能力為18～1400萬噸。我國帶式輸送機斜井坡度向上提升物料應不大于15°，向下應不大于12°。斜井帶式輸送機提升應考慮如下問題：①設置地下破碎站。每個破碎系統(tǒng)的服務年限應在10年以上。②井筒斷面根據設備布置確定。輸送機的最小寬度不應小于物料最大尺寸的2倍再加200mm。③帶式輸送機斜井不應兼作風井。特殊情況兼作風井時，井筒中的風速不得超過4m/s，并應有可靠的降塵措施。④人行道一般設在輸送機提升道和檢修道的中間，以利設備檢修和清掃灑礦。（3）豎井開拓—豎井開拓適用于急傾斜和埋藏較深的水平和緩傾斜礦床。也適用于工程、水文地質條件復雜、或需特殊鑿井法施工的礦床。當?shù)V體賦存在地平面以下，礦體傾角大于45°和埋藏較深或礦體傾角小于15°的水平及緩傾斜礦體，經常使用豎井開拓方法。豎井一次開鑿深度根據出礦系統(tǒng)決定，小型礦山保有8-10年，大型礦山可達10-20年，但也不宜太長。一般情況廣泛采用下盤豎井開拓。對于走向很長，生產規(guī)模大的礦山，為使井下運輸、采掘順序、產量分配、通風、基建速度和巷道維護條件好，只要廠址、地形和工程地質條件允許，豎井應盡量布置在井下運輸功最小或近于最小部位。當?shù)V床受廠址、地形或工程地質條件限制，礦床下盤不宜建廠或原有廠址已建在礦床的一翼時，可采用側翼豎井開拓，當?shù)V床走向長度短，建設規(guī)模小，為了減少井巷數(shù)目和簡化運輸，通風系統(tǒng)，亦可采用側翼豎井開拓。當?shù)V體的下盤、側翼無建廠條件，只好在上盤建廠；或礦床的傾角近于垂直或水平，豎井建在上盤對廠址和外部運輸有利，基建投資和經營費優(yōu)越于下盤時，可采用上盤豎井開拓。（4）斜坡道開拓—斜坡道開拓方式主要用于開拓深度與生產規(guī)模不大的礦山。一般用于礦體距地表比較近，礦體不大，服務年限很短的礦山。對于埋藏深度很大的礦床，其淺部也可用斜坡道開拓。當開采到深部時，再將淺部斜坡道改作輔助斜坡道，它的突出優(yōu)點是可以節(jié)省工程量和投資，加快礦山建設速度；同時便于無軌設備暢通于各工作面。斜坡道的選擇必須十分慎重。常用斜坡道的坡度如下：1）運輸?shù)V石與廢石的斜坡道及大型無軌礦山，9～11%；2）通過大量無軌設備長距離的輔助斜坡道，9～11%；3）運輸材料、設備、人員的一般輔助斜坡道，9-11%，（最大20%）；4）階段與分段運輸水平之間的輔助斜坡道，16～25%；5）帶式輸送機和無軌自行設備共用的斜坡道，25～27%。（5）聯(lián)合開拓—用兩種或兩種以上的主要井巷開拓一個井田的稱為聯(lián)合開拓。聯(lián)合開拓適用于下列條件：1）受地形或受礦石和圍巖條件限制，礦床需采用平峒與井筒或斜坡道聯(lián)合開拓。2）由于礦床的淺部和深部是分期勘探，分期開拓的，利用原有井筒延深，或是不可行或是不經濟，在深部不得不開鑿新的井筒，因而形成兩段（或兩段以上）井筒接力提升。3）礦床的上部和下部儲量、產狀和空間位置有較大變化，因而上部和下部需采用不同的井型開拓。4）老礦山的改建工程，除要保留或改造原有主井外，又要增加不同井型的新的主井，但其開拓系統(tǒng)是統(tǒng)一的。5）當開采深度大于500m時，可采用聯(lián)合開拓，當開采深度小于500m時，可采用單一開拓。2.6.2主井開拓巷道位置的確定按地下運輸功最小的原則首先確定沿礦體走向方向的井筒位置，再根據礦體的移動界限來確定垂直礦體走向方向上井筒的位置，然后根據地表地形，工業(yè)廣場的布置，地面運輸條件和選礦廠的位置來調整其位置，不僅使地下運輸費用最低，同時又布置在便于布置工業(yè)場地以及節(jié)省基建工程的有利地方。個別情況可以根據特殊的地形條件直接確定主井位置。影響主井開拓巷道位置選擇的主要因素如下：（1）合理的總體布局確定主開拓巷道位置時，必須統(tǒng)籌考慮它與全礦生產、運輸、生活等系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，全面規(guī)劃，合理布局要使主開拓巷道的出口靠近用戶（破碎站、選礦廠），并且有合理的運輸流向。井（峒）口的標高要與受礦倉的標高相適應。要考慮與外部運輸?shù)穆?lián)系，力求減少鐵路（或公路）專用線的工程量和費用。井（峒）口與其他輔助車間，行政辦公室和工人居住區(qū)的聯(lián)系要安全方便，不宜過遠。（2）足夠的工業(yè)場地主開拓巷道的出口周圍要布置井架、卷揚機房、礦倉、調車線路等一系列建筑物和構筑物，必須具有必要的工業(yè)場地。在確定井（峒）口位置時，要盡量不占或少占農田。（3）安全的井（峒）口位置井巷出口及其他地面設施應該避開可能發(fā)生的山坡滾石、滑坡、泥石流、巖崩等自然災害的影響。井巷出口標高必須高于當?shù)貧v史最高洪水位1～3米。（4）工程地質條件主開拓巷道應布置在易于掘進和支護的巖層中，盡量避開大的構造帶、巖溶發(fā)育帶、水壓水層、流沙層、松軟巖層等不良工程地質地段；同時還應考慮到附屬于主開拓巷道的有關工程，如井下裝載峒室，井底車場等，也應布置在較穩(wěn)固的巖層中。（5）最小運輸功當?shù)V體的形態(tài)及儲量一定時，沿礦體走向的運輸功因主井位置的不同而變化。如果地面條件和工程地質條件允許，應該將主要開拓巷道布置在最小運輸功點附近。當?shù)V體形狀規(guī)則及儲量分布均勻時，最小運輸功點位于沿礦體走向的礦量等分線附近；當?shù)V體形狀不規(guī)則，儲量分布不均勻，不連續(xù)時，或有多個礦體用一個井田開采或用溜井分區(qū)放礦時，可以用分析法或圖解法求得最小運輸功點的位置。若礦體走向較短，廠址位于礦體的一側，主開拓井巷布置在礦體的一側也是合理的。此外，如果地面運輸費用因主井位置的變動而有較大變化時，在確定最小運輸功點時，還應考慮到地面運輸影響。（6）勘探程度當井田范圍較大，或井田內有許多礦體時，選擇主開拓巷道位置時，要優(yōu)先考慮勘探程度高，礦體與巖層情況較為清楚的地段。（7）主開拓巷道應布置在地面移動帶以外20m以遠地點，以保證井筒不受破壞。若井筒布置在巖石移動帶以內，則必須留井筒保護礦柱。（8）主開拓巷道與選礦廠的位置關系選礦廠通常設在主井進口附近，使場內運輸簡便。但須在入風井主導風向下風側300米以外，有時因受地形條件限制，也可能距主井較遠。（9）地下開拓工程總量與總費用在滿足上述各種要求的同時，要注意到與主開拓巷道位置有關的地下開拓工程總量和總費用最小，必要時應該進行多方案的技術經濟比較，以便選出最優(yōu)方案。2.7開拓系統(tǒng)的選擇根據安全規(guī)程規(guī)定，開采一個井田時，至少要有兩個通達地面的獨立出口，以便確保采礦人員的安全和創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。根據地下采礦工作需要，除主開拓巷道外，還應有必要的輔助開拓巷道，便于運送人員，設備，材料和提升廢石，以及專為通風的井巷工程。主井為罐籠井時，可兼作入風井，另布置一個付井作通風井，它與罐籠井構成一個完整的通風系統(tǒng)。當主井為箕斗井時，因箕斗井在井口卸礦產生粉塵，不能作入風井，此時應另設一個副井，作為提升人員、設備、材料之用，并兼作入風井，再開掘一個風井，與提升副井構成一個完整的通風系統(tǒng)。安全規(guī)程中規(guī)定每個礦井，必須至少有兩個能夠行人，并通到地面的安全出口。出口的間距不得小于100m。大型礦井，礦床地質條件復雜走向長度一翼超過1000m時，應在礦體端部的下盤增設安全出口。且規(guī)定，禁止將主要回風井巷用做人行道。同時要求入風井筒（平峒）應位于廢石堆積場地的上風側，避免粉塵進入井下。2.8開拓方案的選擇2.8.1所選開拓方案應滿足的要求（1）確保工作安全；（2）滿足設計任務所規(guī)定的生產能力的要求，并須考慮礦山發(fā)展的遠景（遠景儲量考慮在內）；（3）能取得良好的技術經濟效果；（4）符合當前礦山建設的技術經濟政策；（5）所采用的設備及材料能保證供應。2.8.2確定開拓方案時所需考慮的因素（1）地質條件—礦床賦存條件，地質構造、礦石與圍巖的物理力學性質、礦石儲量、礦床勘探程度、礦床水文地質條件等。（2）地質地形條件—礦床附近地形變化情況，地面的河流、水系、建筑物、農田及森林等情況。（3）氣象及工程地質資料—降雨量、洪水位、主導風向、雪崩、滑坡以及主要建筑物、構筑物下的土壤抗壓強度等情況。（4）開采技術條件—設計的生產能力，開采深度，設備供應情況，外部運輸，水、電條件及施工、管理水平等。2.8.3開拓方案選擇的步驟開拓方案按以下三個步驟進行：（1）方案初選在詳細研究有關資料的基礎上，擬定幾個初選方案。所擬定的開拓方案應包括：開拓巷道的類型、規(guī)格、數(shù)量及位置，階段開拓巷道及峒室的布置，通風、提升、運輸及排水系統(tǒng)，工業(yè)場地布置，礦石、廢石的地面運輸，以及與選礦廠、供電、供水聯(lián)系等。（2）技術經濟分析如初選方案較多，在進行最終的方案比較前，應先作技術經濟的初步分析，刪去有明顯缺點的方案。此時不作詳細的技術經濟計算。必要時對某些項目作一定的定量分析。若經初步分析仍不能確定其方案的優(yōu)劣時，則需進行詳細的技術經濟比較。（3）技術經濟比較，確定最優(yōu)開拓方案對于剩余技術經濟比較的2～3個方案，須進行以下工作，方可確定最優(yōu)方案。1）繪制各方案的開拓草圖，采用小比例尺，如1：5000或1：10000。2）選擇提升、運輸設備，確定井巷斷面尺寸。3）初步選擇采礦方法、階段平面布置形式、井底車場布置形式等。4）計算基建工程量。相同項目或相差很小的項目可不參與方案的比較。5）計算基建投資。采用《金屬礦山井巷工程預算定額》手冊中的指標計算各開拓方案的基建費、地表工業(yè)廣場建筑費、裝備費、安裝費等。6）計算各開拓方案年經營費。如提升費、礦石運輸費、巷道支護費等。7）在計算各方案的投資和經營費的基礎上，按動態(tài)法最終確定出最優(yōu)開拓方案。在選用各項指標時，應注意各指標的可靠性、時間性，選用的指標應符合建設項目的技術經濟條件，以及指標的可比性。2.8.4開拓方案井巷工程概算主要內容開拓方案各異，參與比較的項目也不同，此處僅提供一部分內容供方案比較時用。（1）基建投資項目主（副）井筒、井頸、壁座、馬頭門、主溜井、礦石倉、巖石倉、井下破碎硐室、箕斗計量和裝載硐室、井底車場、石門、盲井卷揚機硐室、盲井卷揚繩道、充填井、管子道、梯子間、斜坡道、水泵硐室、坑內火藥庫、候罐室、機修硐室、電機車庫、井下空壓機硐室、井下卸礦硐室、斜井及平巷鋪軌、平巷架線等工程。（2）地面建筑物及構筑物工程項目井口房、卷揚機房、礦石倉、棧橋、扇風機房、空壓機房、井架或井塔、鐵路和公路橋梁、隧道、鐵路及公路工程、井口皮帶通廓及轉運站、架空過道及轉運站、貯水池、地面火藥庫、廢石場、廢石卸載站河流改道工程，工業(yè)廠房建筑物場地平整工程等。（3）設備及安裝工程項目提升機及配套的機電設備、天輪、平衡錘、扇風機、卸載曲軌（側卸或底卸），卸載翻籠、箕斗、罐籠、阻車器、推車機、搖臺、托臺、斜井吊橋、斜井安全門、電梯、振動放礦機、運輸膠帶、破碎機、水泵、架空索道設備、壓氣設備、電機車、各種礦車、罐道梁、罐道繩、膠帶電力設備等。設備運雜費和安裝費應與上述設備同時考慮。設備運雜費按設備出廠價的一定百分率計算。各地區(qū)設備運雜費率和機械設備安裝費率如表2—2和表2-3所示。非安裝設備的概算價值=設備出廠價格（1+運雜費率）×（1+組裝費率），設備組裝費率如表2—4。表2—2設備運雜費率序號地區(qū)費率（%）序號地區(qū)費率（%）1吉林、遼寧、上海、北京、天津4.07四川、文本、甘肅7.02江蘇、浙江、河北、黑龍江4.58青海、貴州、云南8.03山西、山東、安徽、內蒙5.09新疆、西藏10.04江西、福建、陜西5.510海南島15.05湖南、福建、陜西6.011現(xiàn)場自制設備或庫存設備0.56廣東、寧夏6.5備注設備運雜費率為設備原價的%表2—3機械設備安裝費率序號設備分類名稱安裝費率（%）每噸設備安裝費（元）備注1豎井提升設備4.0—2斜井提升設備及運輸設備3.0—斜坡卷揚、斜井卷揚、無極繩卷揚、自動卷揚3礦井通風設備4.5—4壓氣設備3.0—5排水設備4.0—6機修設備2.040不需要安裝的設備不計安裝費7破碎篩分設備2.570適用于獨立生產廠8架空索道設備100站內設備250線路設備表2—4設備組裝費率序號設備名稱組裝費率（%）1準軌電機車0.202窄軌電機車0.253礦車、人車、平板車0.304挖掘機1.205電鉆、風鎬及鉆孔設