淺孔留礦法與削壁充填法技術(shù)經(jīng)濟分析比較

東北大學課程設(shè)計川口鎢礦采礦方法設(shè)計采礦方法課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 川口鎢礦采礦方法設(shè)計 專業(yè)班級采礦工程0901設(shè)計者曹龍2012年9月10日指導老師邱景平韓智勇~~目錄HYPERLINK前言 1HYPERLINK第一章采礦方法選擇 1HYPERLINK§1設(shè)計礦體的開采技術(shù)條件 1HYPERLINK§2采礦方法選擇 2HYPERLINK§3礦塊構(gòu)成要素 3HYPERLINK第二章礦塊采準切割工作 5HYPERLINK§1階段運輸巷道布置 5HYPERLINK§2切割工作 5HYPERLINK§3采準巷道及切割巷道斷面尺寸 5HYPERLINK§4采礦方法三視圖 7HYPERLINK§5采準工作量及礦石損失貧化計算 10HYPERLINK§6采出礦石品位和金屬回收率計算 14HYPERLINK第三章礦房回采工作 16HYPERLINK§1礦房回采工藝過程 16HYPERLINK§2礦房落礦工作 16HYPERLINK§3采場運搬 18HYPERLINK§4采場地壓管理 18HYPERLINK§5放礦漏口閘門 18HYPERLINK§6采場通風 18HYPERLINK§7回采工作組織及編制回采循環(huán)圖表 19HYPERLINK§8編制采準、切割進度計劃圖表 20HYPERLINK§9采礦方法技術(shù)經(jīng)濟指標 20HYPERLINK第四章礦柱回采及空區(qū)處理 21HYPERLINK§1簡述礦柱回采方法及其選擇的主要依據(jù) 21HYPERLINK§2簡述空區(qū)處理方法及其選擇的主要依據(jù) 21前言采礦方法課程設(shè)計采取標準礦塊設(shè)計與施工設(shè)計結(jié)合的方式進行。本設(shè)計要求既繪制采礦方法三面圖（草圖），同時所布置的采準、切割巷道繪制出有關(guān)的橫剖面圖及平面圖，通過切剖面的方法，反映出設(shè)計的各種巷道的位置及結(jié)構(gòu)。在本次采礦方法設(shè)計中，通過結(jié)合川口鎢礦具體的礦體開采技術(shù)條件（如平均傾角、平均厚度、礦石及圍巖的穩(wěn)固程度、地表是否允許崩落等）作出綜合的考慮后，再做出具體的采礦方法設(shè)計。第一章采礦方法選擇§1設(shè)計礦體的開采技術(shù)條件1.礦體傾角（最大、最小、平均）及其變化情況主要礦體傾向為南，傾角為65°～80°，礦體平均傾角取73°。根據(jù)標準采礦方法設(shè)計，視礦體傾角為73°，且無變化。2.礦體厚度（最大、最小、平均）及其變化情況礦體主要呈層狀，形態(tài)復雜，分支復合，厚度大小為0.1～0.2米，平均厚度0.15米。根據(jù)標準采礦方法設(shè)計，視礦體厚度為0.15米且無變化。3.礦體走向長度礦體沿走向長度約600米，故視礦體長度為600米。4.礦石及圍巖的穩(wěn)固程度在本礦床中，巖石節(jié)理裂隙不發(fā)育，故礦石穩(wěn)固，上盤圍巖穩(wěn)固，下盤圍巖穩(wěn)固。6.礦體中夾石情況礦體中鎢的品位均勻，不含夾石。7.礦巖的物理機械性能（抗壓強度，堅固性系數(shù)，氧化性，自燃性，粘結(jié)性，礦巖體重、松散系數(shù)、自然安息角等）根據(jù)資料顯示，礦石的體重為2.7噸/立方米。8.礦巖允許不支護暴露面積查《采礦手冊》可知，礦石允許不支護暴露面積＜200～1000m2，圍巖的允許不支護暴露面積＜200～1000m2。9.地表陷落的可能性礦區(qū)平坦，人口稀少、分散。故認為地表允許陷落?！?采礦方法選擇首先按已知的礦體開采技術(shù)條件及采礦方法選擇的原則，提出技術(shù)上可行的方案，并對各方案的優(yōu)缺點進行分析比較，刪去有明顯缺點，不合理的方案。對剩余方案進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟分析比較。參與比較各方案的技術(shù)經(jīng)濟指標按類似礦山條件選取。主要技術(shù)經(jīng)濟指標有：（1）礦塊生產(chǎn)能力；（2）礦塊勞動生產(chǎn)率；（3）采準系數(shù)；（4）礦石損失率；（5）礦石貧化率；（6）主要材料消耗（如炸藥、雷管、導爆管、合金片和合金釬頭、木材、鋼材、水泥、充填材料等）；（7）采出礦石直接成本；（8）安全條件。本次設(shè)計的礦山為鎢礦，根據(jù)礦巖穩(wěn)固性，礦體厚度和傾角等條件，初選采礦方法為：削壁充填法，淺孔留礦法。表1初選采礦方法的各項技術(shù)經(jīng)濟指標項目 單位削壁充填法淺孔留礦法礦塊生產(chǎn)能力t/d11～3050～60貧化率％2578損失率％56.1采準工程量m/kt11018炸藥單耗kg/噸0.760.62-礦塊勞動生產(chǎn)率t/工班2.6直接成本元/噸25.743.4通過各項經(jīng)濟技術(shù)指標比較可知：在以上兩種種采礦方法中，淺孔留礦法與削壁充填法相比在礦塊生產(chǎn)能力、直接成本和采準工程量上有明顯優(yōu)勢。削壁充填法能有效地將礦石與巖石分離，在貧化率上明顯優(yōu)于淺孔留礦法，況且鎢礦價值較高。因此下一步應在削壁充填法和淺孔留礦法兩種采礦放方法中進行比較與選擇?！?礦塊構(gòu)成要素1.對選定的采礦方法，確定礦塊的構(gòu)成要素及礦塊布置方式。礦塊構(gòu)成要素主要包括；階段高度、礦塊長度、礦塊寬度、礦柱尺寸、分段高度、分層高度。削壁充填法礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)及布置方式：礦塊布置方式階段高度（m）礦塊長度（m）礦塊寬度（m）運搬方式底柱高(m)沿走向40601.0電耙搬運2.5淺孔留礦法礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)及布置方式：礦塊布置方式階段高度（m）礦塊長度（m）礦塊寬度（m）頂住高度(m)溜井間距(m)底柱高(m)沿走向45700.9152.52.確定回采工作面形式及礦房允許暴露面積（上盤巖石及礦石頂板）。削壁充填法：回采工作面形式：水平分層向上回采，采下礦石不存窿，立即從溜進放出，隨之崩落圍巖，然后進行分層充填。在經(jīng)過平場的廢石墊層上，又進行下個分層回采。如此循環(huán)作業(yè)至全礦房礦石采完。礦房允許暴露面積為<200～1000m2，但由于回采完成后，采場采用崩落的圍巖充填，允許暴露面積60×1=60m2。急薄礦脈淺孔留礦法：回采工作面形式：利用分層回采，分層回采高度1.0～1.2，回采工作面成長梯段布置，用YSP-45型鑿巖機向上鑿巖，先在采場中間鉆鑿楔形拉槽炮眼（有中央天井自由面無需拉槽），然后向采場兩端后退，炮眼成梅花形或之字形排列，炮眼間距0.8～1.0，每次爆破以后放出三分之一左右的崩落礦石，使采場內(nèi)留礦面與回采工作面保留1.8～2.0的空間。礦房允許暴露面積為<200～1000m2，礦塊利用礦柱和礦巖本身強度維持穩(wěn)定，故允許暴露面積<200～1000m2。第二章礦塊采準切割工作§1階段運輸巷道布置1.選擇運輸設(shè)備（類型、型號）參照類似礦山，選擇運輸設(shè)備為ZK10/250型架線式電機車，YGC2固定礦車，軌距為600mm（窄軌）。2.確定階段運輸巷道斷面尺寸根據(jù)運輸設(shè)備的外形尺寸，架線高度，安全間隙，人行道寬度，軌道的鋪設(shè)要求，決定選用斷面形式為三心拱，尺寸為3.0m×2.8m。3.確定階段運輸巷道布置形式削壁充填法：階段運輸巷道布置形式為沿脈布置的脈內(nèi)運輸平巷，在掘完采場天井、溜礦井之后，在拉底水平層沿礦塊全長掘進拉底平巷，以形成拉底空間。淺孔留礦法：階段運輸巷道布置形式為探礦沿脈巷道，在礦塊一端布置采準天井，另一端布置順路天井，沿脈采準天井同時起探礦作用，有些采準天井由于礦塊劃分的需要，布置在礦塊中央，此時礦塊兩端各布置一個順路天井。§2切割工作淺孔留礦法的切割工作是先在沿脈平巷開掘漏斗頸，再拉掘底平巷，與漏斗頸貫通，然后擴大喇叭口，最好安裝木漏斗。削壁充填法的切割工作是沿脈向上掘進先行天井和礦石溜進等，在礦塊的另一側(cè)底柱中開掘順路天井（順路天井高位底柱厚）作為人行材料井。先行天井掘成以后掘進回風橫巷聯(lián)通上階段運輸平巷?！?采準巷道及切割巷道斷面尺寸1.選擇采準巷道、切割巷道施工設(shè)備（掘進鑿巖設(shè)備和出渣設(shè)備型號）；2.確定采準、切割巷道斷面尺寸；3.確定采準、切割巷道數(shù)量及位置。削壁充填法：巷道鑿巖設(shè)備出渣設(shè)備斷面尺寸（m）數(shù)量位置采準巷道階段運輸巷道7655鏟運機3.0×2.81礦房底部、脈內(nèi)天井YSP-45人工3.0×1.31脈內(nèi)溜礦石間YSP-457655人工3.0×1.32脈內(nèi)回風巷道7655鏟運機2.0×1.31脈內(nèi)順路天井YSP-457655人工2.0×1.31脈內(nèi)、礦塊邊界處切割巷道切割平巷7655人工1.2×2.01脈內(nèi)淺孔留礦法：巷道鑿巖設(shè)備出渣設(shè)備斷面尺寸（m）數(shù)量位置采準巷道階段運輸巷道7655鏟運機3.0×2.81礦房底部、脈內(nèi)采準天井YSP-45人工3.0×1.31脈內(nèi)順路天井YSP-45人工2.0×1.31脈內(nèi)、礦房邊界處回風巷道7655鏟運機2.0×2.01礦房上部切割巷道辟漏7655鏟運機1.2×1.514脈內(nèi)切割平巷7655人工1.2×2.01脈內(nèi)§4采礦方法三視圖削壁充填法設(shè)計圖：急薄礦體淺孔留礦法：`§5采準工作量及礦石損失貧化計算1.削壁充填法：表2-1采準工程量計算表序號巷道名稱巷道數(shù)量巷道長度(m)巷道斷面積(m2)工程量(m3)礦石中巖石中礦巖合計巖石中礦石中礦石中巖石中合計單長總長單長總長一采準巷道1階段運輸巷道160606060607.950.45274775042天井137.237.237.237.237.23.450.4516.7128.3145.13溜礦石間237.237.237.237.237.22.840.322.3211.3233.64回風巷道149494949492.70.314.7132.31475順路天井137.237.237.237.237.22.30.311.285.696.76電耙硐室2003336001818小計7220.6220.6220.691.91034.51126.4二切割巷道1切割平巷149494949492.10.314.7102.9117.6小計1494914.2102.9117.1三礦塊合計8269.6269.6106.11137.41243.52.淺孔留礦法：表2-1采準工程量計算表序號巷道名稱巷道數(shù)量巷道長度(m)巷道斷面積(m2)工程量(m3)礦石中巖石中礦巖合計巖石中礦石中礦石中巖石中合計單長總長單長總長一采準巷道1階段運輸巷道170707070707.950.4531.5556.5177.12采準天井142.242.242.242.242.23.450.4519145.6109.73順路天井142.242.242.242.242.22.150.451990.7259.54回風巷道165656565653.70.319.5240.51052.8小計4219.4219.4219.4891033.31122.3二切割巷道1辟漏142.5352.535351.620.1888.2793.88822切割平巷165656565652.220.1811.7144.3156小計1510010010099.9938.11038三礦塊合計19319.4319.4319.42160.32、礦石損失率、廢石混入率及各種工作的采出礦石量計算削壁充填法：序號工程項目礦石儲量(t)回收率(%)廢石混入率(%)采出儲量(t)采出礦石量(t)采出礦量比值(%)一采準工作1階段運輸巷道72.910094.372.91287.902天井45.21008745.2346.503留礦石間60.31008960.3570.504回風巷道39.71008939.7357.205順路天井30.11008730.123106電耙硐室001000810小計248.210091248.22793.170.2二切割工作1切割平巷39.71008639.7277.80小計39.710085.739.7277.87.4三礦房回采605.39020544.868118.2四底柱回采26.3968425.21584.2五礦塊合計893.293.220832.73752100淺孔留礦法：序號工程項目礦石儲量(t)回收率(%)廢石混入率(%)采出儲量(t)采出礦石量(t)采出礦量比值(%)一采準工作1階段運輸巷道85.110094.385.11502.62采準天井51.31008751.3393.13順路天井51.31007951.32454回風巷道52.71009252.7649小計24010091240279024二切割工作1辟漏23810088.92382143.32切割平巷31.61009231.6389.6小計269.710089.4269.72532.921.8三礦房回采960.99684922.55765.250四礦柱回采1底柱26.3968425.21582頂住65.8968463.23953小計92.18488.45534.8五礦塊合計15639786.91520.9116411003、采準工作量計算采準系數(shù)K1及采準工作比重K2分別按下式計算：[m/kt][m3/kt]式中：——采準巷道和切割巷道總長度，[m]；——采出礦石總量，[t]；——由采準巷道和切割巷道中采出的礦石量，[m3]；削壁充填法：淺孔留礦法：§6采出礦石品位和金屬回收率計算1、計算采出礦石品位式中：a’—采出礦石品位，%；a—工業(yè)儲量礦石品位，%；a’’—混入的廢石品位，%；Y—巖石混入率，%。假定本礦山金礦品位為0.3%，廢石品位為0，則削壁充填法：淺孔留礦法：2、計算金屬回收率式中：E——金屬回收率，[%]；Q總——礦塊工業(yè)儲量，[t]；T總出——采出礦石總量，[t]；a及a‘含義同上。削壁充填：淺孔留礦法：由以上計算比較可知：削壁充填法的采準系數(shù)和采準工作比重均大于淺孔留礦法。即用淺孔留礦法開采每千噸礦石所掘進的采準、切割巷道的工程量與比削壁充填法開采所掘進采準切割巷道的工程量小。根據(jù)計算出的采出礦石品位和金屬回收率可知：對于川口鎢礦的急傾斜急薄礦體，用削壁充填法采出的礦石不論在品位上還是在金屬回收率上都要高于用淺孔留礦法采出的礦石。綜上所述，由于鎢礦的價值很高，用削壁充填法開采川口鎢礦的直接成本尚經(jīng)濟合理，故本設(shè)計選用削壁充填法。第三章礦房回采工作§1礦房回采工藝過程簡述礦房回采的各工藝過程及其相互間的聯(lián)系：本次設(shè)計選用削壁充填法開采礦體。其回采工作過程為：在拉底平巷內(nèi)用YSP-45型鑿巖機鑿上向炮孔，孔深1.8m，前傾80°，孔距0.5m，排距0.7m，沿礦房長度一次鑿巖完畢。落礦分為兩個梯段，每個梯段為25m。爆破完之后，用電耙將礦石爬入溜礦石間，通過溜井自重放到間斷運輸平巷，由裝礦漏斗閘門裝車出礦。分層礦石出完之后，隨即架設(shè)順路天井、溜礦石井，每次架設(shè)高度等于一個分層的高度。然后用7655型鑿巖機在下盤或者上盤圍巖上按0.7m孔距，1m排距鉆鑿1.5m深的孔削壁。削壁炮孔起爆前用鋼板蓋好，以免爆破巖石埋塞或破壞井內(nèi)設(shè)施。最后將爆破巖堆扒平，作為分層地板，準備下一分層的上采，依次循環(huán)進行?！?礦房落礦工作1.選擇鑿巖設(shè)備及工具鑿巖設(shè)備：7655氣腿式鑿巖機；YSP-45型鑿巖機。同時工作的鑿巖機臺數(shù)為2～3臺，鑿巖中心高度0.8m。2、確定落礦參數(shù)（包括炮孔直徑、最小抵抗線、孔底線、炮孔排距等）參數(shù)釬頭直徑（mm）炮孔直徑（mm）藥卷直徑（mm）炮孔深度（m）炮孔間距（m）炮孔排距（m）最小抵抗線（m）3842321.80.710.83、按類似礦山條件，確定單位炸藥消耗量按類似礦山條件，確定單位炸藥消耗量為0.76kg/t。4、確定炮孔布置形式，并繪制炮孔布置草圖5、簡述裝藥及起爆方法裝藥方式：采用機械裝藥方式，用藥卷裝藥器裝藥。裝藥設(shè)備：BQ-100型裝藥器(裝藥密度為0.9g/cm3)。裝藥工作組織：淺孔爆破裝填施工前應清理好工作面，查清炮孔數(shù)目，清除炮孔內(nèi)積水和泥渣才能進行裝藥。機械裝藥時應注意裝藥前設(shè)備的安裝和接地，防止靜電集聚。裝藥方法：機械裝藥，每個炮孔的裝藥量按設(shè)計要求裝填，剩余部分用砂子、巖粉、尾礦砂和粘土混合物填塞，常用砂子和粘土的比例為3：1，加入20%的水泥制成炮泥。起爆方法：采用非電導爆管起爆。將起爆藥包置于孔底第二個藥包位置，雷管聚能穴朝向孔口反向起爆。6、計算一個循環(huán)落礦量T=25×1.8×1×2.7=121.5t7、計算一個循環(huán)落礦消耗的炸藥總量Q=35×1×1302.2g=45.58kg8、計算單位炸藥消耗量q=Q/T=45.58kg/121.5=0.38kg/t9、計算每米炮孔崩礦量Tm=T/L=121.5t/1.8m=67.5t/m10、簡述二次破碎方法，并計算出炸藥單耗量采用裸露爆破法對大塊進行破碎，該法又稱糊炮，即將藥包放置在大塊上方進行爆破的一種方法。該法的實質(zhì)是利用爆轟波的沖擊作用對被爆巖體的局部產(chǎn)生粉碎和擊穿。這種方法不要鉆孔機械及其輔助設(shè)施，工作具有很大的靈活性，也不需要鉆孔及其他準備工作，速度快，消耗勞動力比較少，操作簡單，工人易于掌握和運用。爆破時藥包上方一定要放置覆蓋材料，覆蓋材料由泥沙混合制成，其厚度應大于藥包厚度。藥包的起爆可用導爆索或電力起爆，當藥包非齊發(fā)爆破時，各裸露藥包之間應保持一定距離，防止先爆的藥包所產(chǎn)生的空氣沖擊波將其他鄰近的藥包沖散。單位炸藥消耗量取決于礦巖爆破性、巖塊形狀以及炸藥爆轟性能，一般為1.5～3.0kg/m3?！?采場運搬1、確定采場運搬設(shè)備，確定采場運搬設(shè)備臺數(shù)運搬設(shè)備：30KW2DPJ-30電耙運搬設(shè)備臺數(shù)：3臺2、計算采場出礦生產(chǎn)率出礦生產(chǎn)率：136.98噸/臺·日§4采場地壓管理采場地壓管理方法：利用礦石和圍巖自身的強度維持礦房的穩(wěn)固，同時隨著礦房的逐漸回采，通過留下的夾石和人工柱，以維持采場的穩(wěn)定?；夭蓵r，局部不穩(wěn)定的地方用錨桿支護。§5放礦漏口閘門放礦形式為利用重力和振動放礦機進行放礦，放礦漏口閘門形式選擇扇形漏口閘門，原因是閘門構(gòu)件已經(jīng)標準化，效率高，不易撒礦和漏礦。§6采場通風通風方式與回采形式相適應，保證采場和運輸巷道內(nèi)有足