地下礦山開采畢業(yè)設計

1、1.4 技術經濟指標表1-1 技術經濟指標表序號指 標 名 稱單位數 量備 注一地質數據為21-38行勘探線平均值1礦床類型礦床成因類型巖漿深部熔離貫入型礦床工業(yè)類型鎳富礦類型礦床勘探類型第i勘探類型2礦體類型似層狀、層狀如脈狀、透鏡狀等3主礦體產狀傾向南西230，傾角6075部稍緩。走向長度m850m平均厚度m56.9m平均傾角度5560賦存標高m700m-1530m4礦石儲量t85793313礦石平均品位： %1.835開采技術條件礦巖物理力學性質下盤圍巖普氏系數=46上盤圍巖普氏系數=68容重： 礦石t/m33.05圍巖t/m33.05抗壓強度：礦石mpa圍巖mpa硬度f： 礦石68巖石

2、48松散系數：礦石1.3圍巖1.3穩(wěn)固性： 礦石不穩(wěn)固圍巖不穩(wěn)固二采礦1設計儲量礦石量：b+ckt85793.3平均品位：b+ckt85793.32礦山生產能力t/d6666.7kt/a2200.03開拓方式4階段高度m605同時工作中段數個16基建工程量m37150007礦山基建時間a38礦山服務年限a33投產至達產年限a3達到設計規(guī)模年限a30減產年限a39采礦方法及比重采礦法1%100vcr采礦法10礦石回收率%95.3911礦石貧化率%6.712采出礦石品位%鎳1.37%，銅0.8%13千噸采準比m/kt2.05814同時回采礦塊數個615年下降深度m/a1216三級礦量保有期開拓礦量

3、a3采準礦量a1備采礦量a0.517礦山工作制度每年d330每天班3每班h818主要材料消耗回采：炸藥釬鋼硬質合金kg/tkg/tg/t0.2130.0760.34掘進： 炸藥 坑木 雷管導火線kg/tm/t發(fā)/tm/t0.3410.00120.190.89三供電1設備安裝容量kw147342設備工作容量kw120003計算負荷kw130124年耗電量kwh/a1030559515采礦單位礦石用電量kwh/t36.81四運輸年運輸量t/a3200000其中；礦石量t/a2800000廢石量t/a400000五礦山機械1主要運輸設備數量電機車（礦石）臺3zk14-7/250-3電機車（廢石）臺2

4、zk7-7/250電機車礦車（礦石）臺36ydc6-7型底卸式礦車礦車（廢石）臺39ygc1.2-7固定礦車材料車臺2ylc3（7）2提升設備豎井套1jkm-4.56a型副井套12-jk-3.5/11.5a型盲副井套1jk-2.5/30a型3壓氣設備臺5l12-100/7型4鑿巖設備臺3kqj-165第2章 礦山地質略第三章礦山生產能力3.1 礦山工作制度礦山年有效的工作天數按330天算，采用三八工作制，即每日三班，每班工作八小時。3.2 礦山生產能力驗證礦山生產能力即年產量，一般是根據國家對礦山規(guī)定的最終產品產量要求計算年采出礦石量、礦山設計的任務即從技術可能性和經濟合理性驗證礦山生產能力，

5、畢業(yè)設計則是根據指導教師下達的設計任務書驗證該礦山生產能力。3.2.1礦山開采年下降速度驗證生產能力年下降速度是計算礦山生產能力的一項綜合性指標，它與實際開采礦山的地質條件，回采工藝，機械化程度，技術管理水平以及操作人員的技術水平和素質有十分密切的聯(lián)系，是礦山綜合水平的反映。因此年下降速度的選用與礦山的可比性十分重要。根據礦山開采年下降速度驗證生產能力計算如下。 （3-1）=2747189.98式中 aa礦山年產量，t/a；v礦床開采年下降深度，15m/a；s礦床開采面積，72305.8m2；礦石體重，3.05t/m；礦石回收率，回收率 為97%； 礦石貧化率，取4.0%；地質影響系數，取0.

6、8；km礦體厚度修正系數，取1.1；k礦體傾角修正系數，取0.9?？芍瑵M足280萬t/a的生產能力。3.2.2經濟上合理的服務年限驗證生產能力根據經濟上合理的服務年限驗證生產能力計算如下。 （3-2）=2708968.54 t式中 q礦床可采工業(yè)儲量85793313t；礦石總回收率，為97%；礦石貧化率，4.0%；tj經濟合理的服務年限（一般是下限），計算如下。 tj=tzh+0.5（tc+ tm） （3-3）=30+0.5（3+3）=33 a式中 tc礦山從投產到產到達產年限，3a；tzh礦山按設計能力正常生產時間，取30a（要求tzhtj）；tm礦山結尾時間，3a。通過驗證，可滿足280

7、萬t/a的生產能力。第4章 礦床開拓4.1 開采范圍確定本次畢業(yè)設計根據設計任務，礦體比較連續(xù)，采用一個井田開采比較適宜。設計開采賦存標高為940m以上的礦體。采用下行式開采順序，即由上往下的順序開采。4.2 錯動界限與保安礦柱圈定4.2.1 錯動界限的圈定礦石采出以后，原巖應力平衡遭到破壞，使圍巖發(fā)生變形、位移開裂、冒落，甚至產生大面積移動。隨著采空區(qū)不斷擴大，巖移范圍也相應增大。當巖移范圍擴大到地表時，地表將產生變形和移動，形成下沉盆地和塌陷坑。為了使地面建（構）筑物及主要開拓巷道不受地下開采所引起的地表移動的影響，必須圈定地表移動帶，其界限應標在總平面圖、開拓系統(tǒng)平面圖、剖面圖及各中段平

8、面圖上。為了圈出錯動界限（移動帶），需要知道金川二礦區(qū)礦體上、下盤巖石的移動角。類比金川龍首礦區(qū)，其上盤為含輝石橄欖巖，二輝橄欖巖，上盤較下盤穩(wěn)定，移動角為55，下盤為二輝橄欖綠泥石，片巖，白云質大理巖黑云母片麻巖，節(jié)理發(fā)育有破碎帶穿插，不穩(wěn)定，下盤移動角為50，走向端部60。移動帶界限見地形地質平面圖。4.2.2 保安礦柱的圈定由于某些具體條件的限制，井筒和建（構）筑物不能布置在移動帶以外，而需要布置在移動帶以內時，必須留保安礦柱加以保護，設計中如遇此情況。應進行保安礦柱的圈定。金川鎳礦品味高，價值大，并對國家的建設和發(fā)展有重要戰(zhàn)略意義。為了提高采出率，減少損失，應采用損失少的開拓方式和開拓

9、工程的位置，本設計主要開拓工程布置在移動帶以外，故不需圈定保安礦柱。4.3 礦床開拓為了開采地下礦床，從地表向地下掘進一系列井巷到礦體，便于人員的出入和采礦設備、器材等運送至采區(qū)工作面，同時把采出的礦石運往地表，使地表與礦體之間形成一條完整的運輸、提升、通風、排水、動力供應等生產服務井巷，這些井巷工程的建設稱為礦床開拓。為開拓礦床而掘進的井巷稱為開拓井巷，其在平面和空間的布置系統(tǒng)構成了開拓系統(tǒng)。開拓系統(tǒng)按其在礦床開采中所起的作用，可分為主要開拓巷道和輔助開拓巷道。4.3.1 開拓方式選擇依據礦床地質賦存特點、地表地形條件、井巷布置的位置和井巷形式的不同，開拓方法可按兩種方法分類：（1）按井筒與

10、礦床的相對位置可劃分為：下盤開拓，上盤開拓及側翼開拓。（2）按井巷形式的不同可劃分為：平硐開拓、斜井開拓、豎井開拓、斜坡道開拓及聯(lián)合開拓。各種開拓方式及優(yōu)缺點如下表所示。表4-1 礦床開拓方式主要優(yōu)缺點開拓方式適用條件、主要特點以及優(yōu)缺點豎井開拓此方法適用于礦體傾角45、礦山生產能力較大（礦體厚度較大）、礦體埋藏較深的礦床開拓。當豎井布置在礦區(qū)移動帶以外則不需布置保安礦柱，加大了礦石的回采力度和減少礦石損失。但當礦體下部傾角較緩時容易使石門過長，從而增加基建費用。斜井開拓此方法適用于傾斜或緩傾斜礦體，傾角在1520至45之間、礦體賦存與地表以下但埋藏深度不大，礦山生產能力不高的中小型礦山。投產

11、快、投資低，可起到對礦床補充勘探的作用。但生產能力低、生產安全程度不高，容易出現(xiàn)礦車掉道的現(xiàn)象。其中膠帶輸送機斜井有較多優(yōu)點：（1）在同樣生產能力下，膠帶輸送機斜井斷面較豎井斷面??；斜井掘進及支護較豎井簡單，掘進設備少，掘進效率高，石門短，投資省，成本低；（2）地表無高層井塔等構筑物，土建工程簡單；（3）膠帶輸送機斜井可以同時提升礦石、廢石及人員，具有連續(xù)運輸的特點，大大促進了企業(yè)向自動化連續(xù)運輸方面發(fā)展；（4）在工程地質相同的情況下，斜井口的選擇比豎井更具靈活性，更適應地表總平面布置及外部運輸需要；（5）膠帶輸送機斜井延深比豎井簡單容易，施工安全，速度快、成本低。平硐開拓此法適用于礦體全部或

12、大部分賦存于主要地面工業(yè)場地水平以上時。平硐具有能充分利用礦石的自重溜放，便于通風、排水、多階段出礦。平硐開拓具有施工簡單易行，建設速度快，投資省、成本低，管理方便。但平硐不宜過長，否則平硐的掘進通風就比較困難，基建時間也較長。斜坡道地下開采使用無軌設備之后，其開拓方式應做相應的改變，它的主要變化是要開掘供無軌設備上下通行的斜坡道。無軌斜坡道優(yōu)點為：（1）受地形、地表工業(yè)場地和巖層條件影響較小，地表無提升設施，地表附屬構筑物及其簡單，井口布置大為簡化；（2）在斜坡道內既可用卡車直接從采場將礦石運輸至地表，也可從地表將人員、材料設備運至各個工作面；同時需要檢修的無軌設備能夠方便的從井下運行至地表

13、；（3）在斜坡道施工期間的設備可以較方便的于生產期間使用，更為經濟；礦山建設期間能方便的利用斜坡道探明礦體；（4）其自行設備運輸線路選擇比較靈活，運距大，能減少礦石運輸的中間環(huán)節(jié)，便于實現(xiàn)集中運輸，降低運輸成本；缺點為：（1）斜坡道開拓基建工程量大，與豎井相比，在同深度下斜坡道開拓量比豎井開拓掘進量多36倍；（2）由于無軌設備的坡度一般在10%15%左右，采用無軌斜坡道運礦的礦山，其開拓深度將受到一定的限制。深度超過200m則運輸費用較高；（3）機械化程度高，設備需要量大，設備價格較昂貴，一次性投資較大；（4）設備維修量大，備件維修技術要求較高，生產成本高；（5）使用柴油機為動力的無軌設備使井

14、下空氣受到污染，需要增加通風量，相應增加一些工程，通風費用增加。聯(lián)合開拓由于地表條件以及礦體賦存條件等原因，有時采用單一的一種開拓巷道難以完成礦床的開拓任務，必須采用兩種甚至兩種以上的主要開拓巷道來完成礦床的開拓工作，這種采用兩種或兩種以上開拓巷道作為主要開拓巷道的方法，稱為聯(lián)合開拓法。聯(lián)合開拓方案主要有以下幾種：（1）平硐與井筒聯(lián)合開拓方案；（2）明與盲井聯(lián)合開拓方案；（3）斜坡道與平硐、豎井、斜井聯(lián)合開拓。4.3.2 開拓方案選擇（1）方案初選影響開拓方案井巷類型選擇的主要因素如下：（1）地表地形是確定井巷開拓的重要條件。礦床賦存在山岳地帶，且埋藏在地表以上時，宜用平硐開拓。金川地區(qū)地表起

15、伏不大，礦體均賦存于礦區(qū)地表300m以下，因此首先排除平硐開拓以及平硐-井筒聯(lián)合開拓方案。（2）一般情況下，礦床傾角為1575度時可采用斜井或豎井開拓；傾角在2050度時礦床大多采用斜井開拓；傾角在15度以下時，而傾斜較長時可采用膠帶輸送機、礦車組斜井或斜坡道開拓。傾角015度或7590度時，采用豎井或側翼膠帶輸送機斜井開拓。金川二礦區(qū)2138勘探線之間礦體傾角為5075度。可以考慮采用豎井、斜井、側翼膠帶輸送機斜井。（3）礦體傾角、厚度、埋藏深度等決定礦山開采深度和巖石移動范圍，進而影響地表建筑物的布置范圍及主要開拓巷道的位置；礦區(qū)構造應力場方向大小，直接影響主要開拓井巷的布置和階段劃分。（

16、4）綜合考慮礦床規(guī)模、礦床開采深度、礦床生產能力、巖體的物理力學性質和礦山地表工作場地總平面布置等因素，統(tǒng)籌考慮力求合理布局。 考慮到膠帶輸送機斜井在以下方面的優(yōu)點：（1）在同樣生產能力下，膠帶輸送機斜井斷面較豎井斷面小；斜井掘進及支護較豎井簡單，掘進設備少，掘進效率高，石門短，投資省，成本低。（2）地表無高層井塔等構筑物，基建工程簡單。（3）膠帶輸送機斜井可以同時提升礦石、廢石及人員，具有連續(xù)運輸的特點，大大促進了企業(yè)向自動化連續(xù)運輸方面發(fā)展。（4）在工程地質相同的情況下，斜井口的選擇比豎井更具靈活性，更適應地表總平面布置及外部運輸需要。（5）膠帶輸送機斜井延深比豎井簡單容易，施工安全，速度

17、快、成本低。若選用側翼膠帶輸送機斜井，由于開采深度最大為800米以上，斜井過長，為綜合斜井和豎井的優(yōu)點，應將豎井-斜井聯(lián)合開拓應當納入候選方案。由于礦體賦存深度較大，傾角為5075，絕大多數礦體屬于急傾斜礦體。豎井開拓是地下礦山開采使用最廣泛的，其使用條件是礦體賦存于地表以下，礦體傾角45，或傾角15而埋藏較深的礦體，該開拓方法生產能力較大，剛好適應特大型礦山的生產要求，能夠滿足年產量280萬噸/年的要求，因此豎井開拓可以納入比較方案。考慮到本次設計中礦區(qū)內礦巖賦存狀態(tài)及礦巖的巖性，主要礦體為一號、二號礦體，被一斷層分割，造成了礦體在空間分布位置的錯動，可考慮采取明豎井加盲豎井，也能夠滿足礦山

18、的生產能力和安全要求。大型采礦設備的使用為地下采礦開辟了新道路，近幾十年來，以鏟運機為代表的地下無軌采礦設備廣泛使用。鏟運機集鏟裝、運輸、卸載三功能于一體，不需要中轉環(huán)節(jié)，因而工作簡單、效率高、產量大。因此斜坡道開拓對于行走無軌設備有很大幫助，而該礦體又為特大型礦體，斜坡道-豎井聯(lián)合開拓可發(fā)揮兩種考托方式的優(yōu)點，應納入方案比較。綜上，入選方案初比的三種方案為：（1）斜坡道-豎井聯(lián)合開拓；（2）豎井-斜井聯(lián)合開拓；（3）明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓。三種納入方案初比的開拓方式的草圖、位置和斷面尺寸如下：（1）豎井-斜坡道聯(lián)合開拓豎井斜坡道聯(lián)合開拓方式，豎井和斜坡道均布置在下盤移動帶20米以外，其中豎井

19、為副井，為使得地表工業(yè)場地和井底車場布置相對集中，將豎井口與斜坡道井口平行于礦體走向布置，布置在礦體中部，29-30行勘探線之間。類比國內外斜坡道開拓的礦山，結合裝備業(yè)發(fā)展對礦山設備性能的提升。取斜坡道坡度為18度，對比金川二礦區(qū)、豐山銅礦等礦山，取斜坡道斷面4.54，副井5.6.圖4.1豎井斜坡道聯(lián)合開拓2）豎井-斜井聯(lián)合開拓豎井-斜井聯(lián)合開拓方式，斜井和下部盲豎井均布置在下盤移動線20m以外，副井為豎井，盲斜井布置在940階段至1240階段，擔負提升該部分礦體的礦石提升任務；斜井布置在1240至地表，擔負該部分礦石運輸及下部礦石的運輸任務。類比國圖4.2豎井斜井聯(lián)合開拓內外礦山并綜合技術發(fā)

20、展對礦山機械性能的推動，取主斜井角度為20度，斷面為64.2；盲主井5.0，盲副井5.6 。3）明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓，明豎井和盲豎井均布置在移動線20m之外，明豎井布置在1180至地表，擔負整個礦山提升任務；盲豎井布置在940至1180階段，擔負該部分的礦石提升。類比國內外同等生產能力和相似賦存條件礦山，明豎井斷面5.8，盲豎井斷面5.8；副井斷面5.6 。圖 4.3 明豎井盲豎井聯(lián)合開拓2）方案初比為了確定最合理的開拓方式需全面分析論證此三種方案的技術特點，分別從井巷工程量大小，施工條件（水文、工程地質條件等），所需主要設備型號、規(guī)格、數量、設備、材料的供應情況，主要

21、工程竣工時間及其對礦山投產的影響，對礦井勞動生產率的影響，分期建設時各期開拓的關系和影響，對這三種開拓方案的優(yōu)缺點分析。由于各個方案副井位置，斷面大小，長度幾乎沒有差別，故可視為相同而不參與比較。1）各方案技術特點斜坡道-豎井聯(lián)合開拓：金川礦區(qū)是一個老礦區(qū)在國民經濟發(fā)展占有一定的地位。發(fā)展幾十年來形成了成套的工業(yè)體系，其裝備制造業(yè)在甘肅省也比較先進，加之引進了成套的進口采礦自行設備，機械化水平較高，裝備業(yè)能滿足礦山對自動機械的需求。這就為斜坡道開拓創(chuàng)造了條件，如上闡述，斜坡道開拓有許多優(yōu)點，如靈活方便，適應性強，減少運輸環(huán)節(jié)，井口布置簡化等。而在開采埋藏較深的礦床，由于輔助運輸、通風任務加重，

22、需結合豎井輔助運輸。豎井-斜井聯(lián)合開拓：膠帶輸送機斜井開拓具有很多優(yōu)點，近年來膠帶輸送機在國內外發(fā)展較快，研究表明：在運距5km范圍內，運量在1000萬t內，膠帶輸送機運輸比鐵路或汽車運輸都經濟。高強度膠帶輸送機的的研制成功使其廣泛應用于地下礦山，它具有生產能力大、自動化、生產工藝系統(tǒng)簡單的優(yōu)點，由于該礦體傾角較大，埋藏較深，深部礦體需要盲豎井開拓以克服轉載次數多，巷道過長的困難。明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓：該礦體最低水平在地表800米，屬深井。應優(yōu)先考慮豎井開拓，考慮到該礦體的傾角和豎井的深度，為減小階段平巷的距離和避免豎井過長對提升的影響，應考慮采用明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓。2）井巷工程量大小斜

23、坡道-豎井聯(lián)合開拓：石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為3337.5m，類比同類礦山取斷面為4.53；斜坡道總長度為2529.2，井巷斷面為4.54；豎井-斜井聯(lián)合開拓：石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為2492m，斷面取4.53，斜井長度為1481.8m，斷面為64.2；盲豎井長度為312.7，斷面為5.8明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓：石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為3705，斷面為32，豎井長度為813.4m。明豎井斷面5.8，盲豎井斷面5.83）施工條件（水文、工程地質條件等） 各開拓方案通風、充填等開拓系統(tǒng)和副井施工條件及工程量均相同，主要比較斜坡道、豎井

24、、斜井的施工條件。其中斜坡道擬采用折返式，斜坡道開拓與豎井相比存在基建工程量大，施工生產機械化程度高，設備投資大，設備維修量大等缺點；豎井。豎井施工受自然條件影響小，適應性強；斜井位置選擇靈活，延伸容易，施工簡單安全，工程地質條件比豎井要求嚴格，維護費用高。（3）方案綜比對初選的方案詳細計算并按表4-1列表比較各項工程量，所需開拓工程和設備等基建費用，生產中的經營費用，需留保安礦柱數量以及它的損失量和回采所增加的費用。參考文獻11開拓施工費用預算，見表4-2、4-3、4-4、4-5、。表4-2 各開拓方案技術經濟比較表序號項目內容開拓方案開拓方案開拓方案一方案內容簡介斜坡道-豎井聯(lián)合開拓；豎井

25、-斜井聯(lián)合開拓明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓二主要開拓井巷個數、斷面尺寸長度石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為3337.5m，斷面為4.53；斜坡道總長度為2529.2，井巷斷面為4.54；石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為2492m，斷面取32，斜井長度為1481.8m，斷面為64.2；盲豎井長度為312.7，斷面為5.。石門及穿脈等平面開拓系統(tǒng)共有10條巷道總長度為3705，斷面為32，豎井長度為813.4m。明豎井斷面5.8，盲豎井斷面5.8三主要設備裝運車、鏟運機膠帶輸送機、鏟運機鏟運機、電機車四方案特點可以實現(xiàn)井下采、裝、運、卸的高度機械化生產能力大、自動化、生產工藝

26、系統(tǒng)簡單的優(yōu)點兩段提升，兩段轉運，減少石門長度五基建工程量65550.6 m358178.1m343709.8m3六井巷開拓費（萬元）10876806128005519684128七優(yōu)缺點比較投資量大，工程量也大，但施工較易，行車速度大，通風和出渣較方便投資小，石門長度短，節(jié)省投資，但礦石、廢石、材料、人員均需二段轉運，工序較多井筒的維護簡單，不需留保安礦柱，但石門長度隨下降深度增加而增加表4-3 斜坡道-豎井聯(lián)合開拓費用一覽表 豎井（普通爆破）直接費用輔助費用人工費（元）3973107第一類費用（元）1894320材料費（元）4179084第二類費用（元）2435902機械費（元）27246

27、15 表4-4豎井-斜井聯(lián)合費用一覽表明豎井-盲豎井（普通爆破）直接費用輔助費用人工費（元）4384025第一類費用（元）2390809材料費（元）6581632第二類費用（元）5643218機械費（元）1834894 表4-5明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓費用一覽表 斜坡道（普通爆破）直接費用輔助費用人工費（元）3276463第一類費用（元）1287650材料費（元）4620475第二類費用（元）3486780機械費（元）1787190注：以上數據為除去副井系統(tǒng)，風井系統(tǒng)等開拓系統(tǒng)的總費用 通過比較，明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓方案開拓總費用最低，工程量最小，為最優(yōu)開拓方案。4.3.3階段高度確定階段高度

28、直接關系到礦山開拓方式和開采工藝的效益。影響階段高度的因素有：（1）礦床開采技術條件如礦體厚度，傾角，礦巖穩(wěn)定性，礦體底板平整性，礦石品味，礦石粉碎程度等（2）基建工程量對階段高度的影響：當礦山工程只延伸一個階段時，高階段工程量較大；當礦山工程延伸若干階段時，其階段高度的總基建量將減少。（3）階段高度與采場采準、切割工程量及階段保有開拓礦量密切相關：階段高度增大使采切工程量相對減少，采場保有回采礦量增加，從而增大了采場能力，同時使階段服務年限增長，但初期基建投資加大。（4）階段高度的確定必須考慮礦山裝備水平并與之相適應。1）按年產量及沿走向的回采進度，計算如下。 h= （4-1） = =61.

29、56式中 a礦山年產量，280萬t/a；n同時開采階段數，最多時為2；f階段中開采翼數，2；a礦體傾角,55度；l在階段一翼中沿走向回采的年進度，m；m礦體真厚度，m；礦石體重，3.05t/m；礦石回收率，97%；礦石貧化率，4%； 2）類比法確定階段高度我國礦山階段高度偏低，特別是急傾斜礦山，階段高度一般為5060m。金川二礦區(qū)礦體傾角為6075屬于急傾斜礦體，參照國內外類似礦山，特別是金川龍首礦，其傾角，厚度等礦船開采的技術條件與二礦比較近似，本次設計中階段高度取60m。根據本礦床賦存條件，開采技術條件、回采工藝的要求，自下而上分設940m、1000m、1060m、1120m、1180m、

30、1240m、1300m、1360m、1420m、1480m十個階段，階段高度為60m。在各個階段中劃分為長為50m，寬為12m，高位階段高度的礦塊，應用vcr采礦法進行回采。盡量合理安排生產，使得同時開采中段書最少，同時開采中段書最多不大于2。礦山正常投產時開拓、采準和切割工程滿足國家對礦山三級儲量的有關規(guī)定。4.3.4開拓系統(tǒng)簡述（1）提升運輸系統(tǒng)通過方案比較，此次礦山設計采用明豎井-盲豎井聯(lián)合開拓。1540m階段礦石儲量較少，為提早出礦以彌補基建費用，該中段礦石可直接由副井經罐籠提出。1180m1480m階段采下礦石用礦車運輸至中心溜井，設置集中破碎硐室，井下破碎站進行初步破碎，破碎后礦石

31、裝入箕斗，經主井提升至地表。1180m標高以下的礦體采出后運到破碎站破碎后裝入箕斗，經盲豎井提升到1180m標高處再轉運到明豎井提升到地表。廢石的運輸路徑選擇和礦石相同的運輸路徑，廢石通過副井提升至地表。主井采用雙箕斗提升礦石。人員、材料及設備通過副井完成提升任務。（2）通風、排水、充填方式及系統(tǒng)1）通風系統(tǒng)礦床通風為抽出式通風，風井布置形式為中央對角式通風；階段鑿巖水平和運輸水平分別通風：新鮮風流經副井分別由上部石門、鑿巖進路平巷、進路橫巷進入鑿巖硐室，供給硐室新鮮風流并排除粉塵，污風經回風平巷排至回風井排至地表；下部裝巖工作面新鮮風流由副井經石門、階段運輸巷道、穿脈運輸巷道送至裝運巷道，污

32、風排至回風巷道經階段回風井排至回風巷道；爆破產生的炮煙主要通過64個165mm的鉆孔抽出并排至回風巷道。2）排水系統(tǒng)礦區(qū)水文條件簡單，涌水量小，此次設計采用井下集中排水。由于礦井深度較大，故采用分段接力排水措施，第一個水倉設在1180m，1180m及以上水平的礦坑水統(tǒng)一排至1180m；1180m以下至940m的礦坑水統(tǒng)一排至940m，再用水泵排至1180m，最后所有礦坑水在1180m統(tǒng)一通過副井抽到地表。3）充填系統(tǒng)礦井兩翼同時回采， 為了滿足礦山的充填需求，設計將充填管路布置在東、西風井中。充填采用高濃度料漿自流輸送和加粗骨料的膏體泵送充填系統(tǒng)，地面充填站系統(tǒng)將制備的充填料，由管道經東、西風

33、井送至各階段回風大巷，再經穿脈回風巷道運至各個采場進行充填。（3）礦山工業(yè)場地位置、工業(yè)建筑物配置與主要開拓井巷關系工業(yè)廠區(qū)布置于下盤移動帶以外的穩(wěn)固的巖層中，避開含水層、斷層或斷層影響帶；不受地表塌陷、沉降等的影響。主井井塔和提升機房、進風井、礦廢石倉及轉運設施、總降壓站、井口維修車間、鍛釬機房、地標材料庫、采礦辦公樓、坑口服務樓設施于礦山工業(yè)場地集中布置；出風井布置在礦體兩翼；充填料制備站、混凝土攪拌站在滿足生產要求的前提下，查閱文獻地表布置見附圖。（4）主、副井與選廠、炸藥庫的關系主井和副井集中布置；選廠工業(yè)污染嚴重，不宜就近建立選冶廠。采礦工業(yè)場地和選冶廠相距較近，且選冶廠設在礦區(qū)西部

34、地勢較低的谷底中，便于重車下行，采用汽車運輸。炸藥庫要遠離其他工業(yè)建（構）筑物1000m距離的安全距離，參閱文獻，將其設計在山谷，利用專用線路運輸。（5）廢石場由于礦山上盤地勢起伏不大，而且礦床開拓出的廢石量較大，因而在滿足廢石量排放需求和安全規(guī)程的基礎上排土場可以選擇在礦區(qū)西北部地勢較低位置布置。（6）主要開拓工程在地表移動帶范圍內，土巖可能發(fā)生移動或塌陷。為此井筒和井口周圍的構筑物或建筑物，需布置在地表移動帶之外，為確保安全應距移動帶保持一定的安全距離。其中提升井筒、井架、卷揚機房等安全距離為20m。主要根據最小運輸功影響，結合合理總體布局（考慮其與全礦生產、運輸、生活等系統(tǒng)間相互聯(lián)系）；

35、足夠的工業(yè)場地；安全的井口位置；工程地質條件；地下開拓工程及總費用等確定。進行礦床開拓設計時，除確定主要開拓巷道的位置外，還需確定其他輔助開拓巷道位置，這里主要確定副井、通風井的位置。副井應該盡可能和主井靠近布置，但二者的間距不小于30m，這種布置叫集中布置，集中布置主要有工業(yè)場地集中；井底車場布置集中，生產管理方便，減少基建工程量；開拓工程量少；有利于集中排水等一系列優(yōu)點。結合運輸、安全條件、地表布置等確定主副井間距取30m。通風方式采用中央對角式，主井為箕斗井，副井為罐籠井。副井兼做入風井，在礦體兩翼布置排風井。通風井、充填井保護等級為二級，安全距離為10m。主要的開拓工程有：主井、中央副

36、井、盲主、副井、東風井和西風井，其井口坐標和深度等見表4-6。表4-6 主要開拓工程坐標井巷名稱xyz井深（m）主井7357.768242.371755.0057500副井7335.038272.061755.00575.00盲主井7310.807898.281180.00240.00盲副井7335.677917.411180.00240.00東風井6750.148766.191717.00657.00西風井7220.527609.561763.001023.00（7）井底車場設計采用集中出礦，在1180m階段設置井底車場。礦井提升能力大，井底車場采用環(huán)形布置形式。主井重車線取平坡，礦車摘鉤用

37、推車機進罐籠時，推車機至翻籠區(qū)段取3的坡度，在翻車機口約一個礦車的長度取2的上坡，其余部分取4坡度。箕斗空車線坡度，礦車摘鉤翻轉時，空車出翻籠后10m一段取15的坡度。空車線其它部分取6的坡度，保證礦車自溜。兩翼來車時，重車、空車線均取平坡。罐籠重車線采用電機車調車，取4的坡度。會車線坡度的空車爬上坡坡度為15，拉重車爬上坡坡度為5。（8）保安礦柱由于該礦山的主井、副井、風井、溜井以及其他的工業(yè)場都布置在移動帶以外，因此該礦山不需要設保安礦柱。（9）開拓系統(tǒng)評價本次設計的開拓系統(tǒng)中副井為明-盲豎井，需要在地下設一套提升設備及提升硐室，花費設備的代價和維護費用較高，且1180m階段以下的礦石、廢

38、石需要通過盲豎井提升后再由明豎井轉運，從而增加了運輸成本，增加了運輸程序。但是采用明-盲豎井可以減少石門長度，節(jié)約開拓費用。第5章 采礦方法5.1 礦床開采技術條件5.1.1 礦體賦存情況（1）礦體沿走向、傾向的賦存范圍設計開采任務包含、號礦體。號礦體賦存在巖體的中下部及底部，分布在430行之間，上部尖滅于1400m1320m標高，下部延深至550m標高尚未尖滅，全長1100余米，平均厚度為98m。其中富礦長度1000m、平均厚度在69m。在1216行最厚，兩端變薄。其中18行延伸最深，傾斜長度達到845m。沿傾斜膨大部位為礦體中上部（1100m標高），向上、向下逐漸變薄。號礦體賦存于巖體深部

39、和底部，分布在3056行直至礦區(qū)6行之間，長度為1600m，平均厚度為18m。其富礦長900m，厚42m。上部尖滅標高為1500m，礦體下端點尖滅于1100m950m標高。在40行附近，由于受到f17的影響，礦體在水平和垂直方向上發(fā)生了百余米的位移。斷層上盤的礦體下降，使斷層以東礦體向西傾。礦體在此處較小，產狀多變，且此處小斷層密集，對采礦方法有一定影響。（2）礦體厚度、品位及其變化情況號礦體全長1600m，平均厚度為98m。富礦長度為1300m、平均厚度為69m，本設計中21-30行勘探線即為一號礦體的一部分。號礦體賦存在巖體深部和底部。長度為1600m，平均厚度為18m。其中富礦長度為90

40、0m，厚度為42m，本設計中30-38行勘探線即為該礦體的一部分。號礦體鎳銅金屬儲量分別占整個礦區(qū)的76.45%和80.85%；富礦占87%、礦石平均品位分別為：ni2.01%、cu1.45%，cu/ni比值為0.72，貧礦占13%。礦石平均品位分別為ni0.59%、cu0.32%，cu/ni比值為0.54，礦體西延至礦區(qū)4行。號礦體鎳銅金屬儲量占全礦區(qū)的22.86%。其富礦占41.29%。礦石平均品位分別為：ni1.83%、cu0.89%，cu/ni比值為0.49，貧礦占58.71%，礦石平均品位分別為ni0.57%、cu0.32%，cu/ni比值為0.56，礦體延至礦區(qū)6行。（3）礦體傾角

41、及其變化情況號礦體的形態(tài)呈板狀，礦體產狀與巖體底盤產狀基本一致，傾向南西，傾角2575，其西部緩，東部陡，由南東向北西側伏。沿走向膨縮變化明顯，沿傾斜方向上東端分枝現(xiàn)象常見，其余部則較規(guī)則。號礦體形態(tài)呈“歪漏斗”狀，形態(tài)比號礦體復雜，沿傾向、走向方向膨縮變化較大，分枝尖滅較常見。產狀隨巖體底板起伏而變化，傾角比號礦體緩，為2565之間，由西向東逐漸變緩，21-38行勘探線礦體平均勘探角可取55度。5.1.2 礦石與圍巖的物理力學性質（1）礦、巖的穩(wěn)固性礦石節(jié)理裂隙發(fā)育，礦巖都比較破碎。圍巖穩(wěn)固性頂板較好，底板較差。下盤圍巖普氏系數f=46，上盤圍巖普氏系數f=68。（2）礦、巖重度及松散系數儲

42、量計算所用礦石體重為：貫入型特富礦石4.02t/m3、交代型富礦3.16t/m3、交代型貧礦3.04t/m3、超基性巖型礦石3.03t/m3、超基性巖型貧礦2.99t/m3。礦巖的松散系數為1.5。（3）礦石的鑿巖爆破性因為礦巖節(jié)理發(fā)育，礦巖破碎，所以礦巖的鑿巖爆破比較容易。由于破碎的巖石容易卡鉆，在鑿巖爆破設計爆破參數時因更加注意。（4）礦石的自燃、結塊與含水性礦區(qū)的四類成因礦石中，硫化礦石有弱的氧化性，其他三類礦石幾乎無氧化性，所以礦石沒有自燃性；礦石相對較破碎，礦石沒有結塊性；該礦區(qū)地處我國西北干旱地區(qū)，降水量小且礦區(qū)無河流經過，礦石的含水性差。（5）礦石的有用組成及含量、價值及分布特征

43、1）礦石有用組分：cu、ni、s、au、ag、co、pt、pd、se、te、rh、ir、os和ru。2）礦石的價值：鎳礦是工業(yè)生產的珍貴原料。主要用來制造不銹鋼和其他抗腐蝕合金；也作加氫催化劑和用于陶瓷制品、特種化學器皿、電子線路、玻璃著綠色以及鎳化合物制備等。3）有用組分分布特征：礦體中間為富礦，周邊為貧礦；號礦體鎳銅金屬儲量占全礦區(qū)的22.86%。其中富礦占41.29%。礦石平均品位分別為：ni1.83%、cu0.89%，cu/ni比值為0.49，貧礦占58.71%，礦石平均品位分別為ni0.57%、cu0.32%，cu/ni比值為0.56。本設計中30-38行勘探線為該礦體的一部分；號礦

44、體銅鎳金屬儲量分別占全礦區(qū)的80.85%和76.45%；其中富礦占87%、礦石平均品位分別為：ni2.01%、cu1.45%，cu/ni比值為0.72；貧礦占13%，礦石平均品位分別為ni0.59%、cu0.32%， cu/ni比值為0.54。本設計中21-30行勘探線為該礦體西部。（6）礦體連續(xù)性及其輪廓設計段該礦體21-30行為號礦體，該礦體整體上是一個上大向下略有收縮的厚板狀巖墻，二礦3038行為號礦體，巖體向下急極收縮變成“楔狀”，礦體變薄，平均厚度18米，且周邊分布較多小礦體。5.1.3 礦石與圍巖的接觸情況號礦體主要賦存在二輝橄欖巖、含二輝橄欖巖中，部分礦體直接與巖體的頂底板圍巖大

45、理巖、斜長角閃巖、鈣質黑云母片巖、黑云斜長片麻巖等接觸；號礦體主要賦存在二輝橄欖巖、斜長二輝橄欖巖中。礦體部分直接與巖體的頂底板圍巖大理巖（約占10%），混合巖、斜長角閃巖等接觸。5.1.4 地表是否允許陷落礦區(qū)移動帶內無公路、鐵路、風景區(qū)，地表無河流湖泊，無常年水體存在。由于礦區(qū)地處戈壁荒漠，礦區(qū)距生活區(qū)較遠，不影響居民正常生活。周邊無居民建筑和其他重要保護文物建筑，因此地表允許陷落。5.1.5 加工部門對礦石質量的技術要求礦體技術特征及分類見表5-1。表5-1 礦體技術特征及分類表礦體技術特征號礦體號礦體礦體厚度（m）平均98m平均18m2礦體傾角（o）60752565礦體沿走向長度（m）

46、1300（本設計占450）300（本設計占400）礦體沿走向或傾向的厚度變化兩頭較小，中間礦體厚度較大沿走向、傾向方向膨縮變化很大，分枝尖滅常見，遍布小礦體，礦體呈“歪漏斗”狀礦石品位及其分布鎳、銅平均品位分別為ni0.59%、cu0.32%鎳、銅平均品位分別為ni0.57%、cu0.32%礦石穩(wěn)固性不穩(wěn)固不穩(wěn)固圍巖穩(wěn)固性不穩(wěn)固不穩(wěn)固上盤二輝橄欖巖斜長角閃巖、混合巖、大理巖下盤二輝橄欖巖硫化物二輝橄欖巖、含二輝橄欖巖礦石與圍巖的接觸情況上盤相對比較穩(wěn)固，下盤破碎上盤相對比較穩(wěn)固，下盤破碎礦石的結塊性和自燃性礦體不易結塊、無自然性礦體不易結塊、無自然性地表是否允許陷落允許允許頂板巖石崩落塊度特性

47、好好該類礦體所占礦量比重62%38%5.2 采礦方法選擇正確合理的采礦方法需滿足安全、礦石貧化損失小、生產效率高、經濟效益好等方面的要求，綜合考慮礦床地質條件和開采經濟條件兩方面因素。傳統(tǒng)的采礦方法選擇方法為：（1）方案初選；（2）方案初比；（3）綜合分析比較，確定方案。為了完整全面完成本設計，筆者首先用傳統(tǒng)的采礦方法選擇步驟做比較。另一方面為了選出最優(yōu)的方案，使礦山生產取得最大的經濟效益。結合廣大采礦科技工作者不斷探索出的新的方法來做比較，借畢業(yè)設計的機會對新的方法做一次系統(tǒng)的學習和演練。地下金屬礦山采礦方法的選擇是一種十分復雜的工作，影響采礦方法選擇的因素與采礦方法之間的關系是一種很難用完

48、全等效的數學方程來描述的非線性方程，人們無法去認識它和感知它。傳統(tǒng)的采礦方法選擇三部曲方法效率極低，且受人為因素的影響，致使選擇結果的可靠性降低。經過廣大科技工作者探索，涌現(xiàn)了一系列采礦方法選擇的新方法，如：基于層次分析和模糊數學的采礦方法選擇；工程經濟原理在采礦方法選擇中的應用；基于突變優(yōu)選理論的采礦方法選擇；信息擴散原理及神經網絡在采礦方法選擇中的應用。5.2.1 方案初選根據礦床開采技術條件，主要從礦體賦存要素如：傾角厚度等；礦石與圍巖的物理力學性質，如硬度、穩(wěn)固性等；地表是否允許陷落等方面進行方案初選。該礦床平均厚度56.9m，平均傾角為55度至60度。下盤圍巖普氏系數f=46，上盤圍

49、巖普氏系數f=68；礦石節(jié)理裂隙發(fā)育，礦巖都比較破碎；圍巖穩(wěn)固性頂板較好，底板穩(wěn)固性較差。三大類采礦方法基本適用條件為：（1）空場采礦法：此法將礦塊劃分為礦房和礦柱，分兩步驟回采，可利用礦柱和礦巖本身強度進行維護。因此，礦石和圍巖均穩(wěn)固是使用本法的基本條件；（2）充填采礦法;本類大部分采礦方法也是分兩步驟進行回采，用充填采空區(qū)的方法管理地壓，個別情況下，可利用支架和充填料配合維護采空區(qū)，進行地壓管理。因此圍巖穩(wěn)固或不穩(wěn)固時，均可應用本類方法；（3）崩落采礦法：本類采礦法為一個步驟回采，并且隨著回采工作面的推進，同時崩落圍巖充滿采空區(qū)，從而達到管理和控制地壓的目的。因此崩落圍巖充滿采空區(qū)，是應用

50、本類方法的必要前提。采礦方法初步選擇表見表5-2。表5-2 采礦方法選擇表序號主要的地質及開采技術條件較適合的采礦方法排除的采礦方法名稱特征1地表允許崩落的可能性允許崩落空場法、崩落法、充填法2礦石的穩(wěn)固性不穩(wěn)固充填法、崩落法空場采礦法3圍巖的穩(wěn)固性不穩(wěn)固崩落法、充填法空場采礦法4傾角及厚度 傾角2575度，平均傾角55度；平均厚56.9m下向分層充填法、無底柱分段崩落法、上向進路充填法、階段強制崩落法，分層崩落法單層崩落法、單層充填采礦法、分采充填法5礦石的品位含銅鎳品位高、價值大下向分層充填法/分層崩落法階段強制崩落法、有底柱分段崩落法鑒于上向水平分層充填采礦法和下向分層充填采礦方法，金川

51、礦區(qū)地壓大，礦巖均不穩(wěn)固加上一礦區(qū)一直以來應用下向分層充填采礦方法，技術成熟，因此不將上向水平分層充填采礦方法納入之后的比較。垂直深孔球狀藥包落礦階段礦房法（vcr事后充填法），是球狀裝藥爆破技術在采礦工程中的具體應用，是地下采礦方法的新發(fā)展。該法具有礦石破碎質量好、效率高、成本低、工藝簡單、作業(yè)條件安全、切割工程量小等一系列優(yōu)點。該法主要在圍巖穩(wěn)固、礦石中穩(wěn)至穩(wěn)固等條件下采用，雖然金川二礦區(qū)礦體和圍巖均為不穩(wěn)固，但通過查閱文獻，分析北京料技大學礦研所吳玉忠金川 vc r法回采過程中的力學分析，分析位于東部1250-1300m 中段34 行勘探線試驗vcr事后充填法采場及其試驗得出的結論；桑玉

52、發(fā)vcr事后充填采礦法的地壓研究；類比吳璟凡口鉛鋅礦 vcr事后充填法采礦工藝的應用發(fā)展與技術創(chuàng)新等文獻得出：制定合理的礦塊回采順序，采后及時充填，迅速回采間柱，盡量不造成在多礦房充填體條件下回采礦柱；設計合理的礦塊尺寸；逐步實現(xiàn)集中生產，盡量減少作業(yè)中段；加大充填體剛度等措施后vcr事后充填采礦法也是可以應用于金川二礦區(qū)。為積極探索更具有經濟效益的采礦方法，努力采用新技術，在有條件的礦區(qū)采用新的采礦方法，有助于提高采礦業(yè)整體水平，因此將vcr事后充填采礦方法列入比較方案。針對于礦體的實際情況，根據以上分析初選結果，類比同類條件礦床可以初選出的采礦方法有：（1）下向分層充填采礦方法；（2）分層崩落法；（3）vcr事后充填采礦方法。5.2.2 方案初比（1）初選采礦方法的優(yōu)缺點及適用條件1）下向分層充填采礦方法下向水平分層充填采礦法有水力充填和膠結充填兩種充填方法，由于水力充填方案回采工藝較為復雜（需砌筑溜礦井和人行濾水井、構筑混凝土隔墻、鋪設混凝土底板等），從采場排出的泥水污染巷道，水溝和水倉清理工作量大，以及回采礦柱