金属矿床地下开采课程设计讲解.doc

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金属矿床地下开采课程设计

金属矿床地下开采课程设计

学院：

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专业：

采矿工程

指导教师：

2016年1月4日

目录

前言 2

第一章矿山地质 2

第二章采矿方法选择 3

1.采矿方法初选 3

第三章采矿方法技术经济分析 3

1.简要的技术经济分析 3

第四章采矿方法的结构参数 5

1.采准工程量 5

2.切割工程量 5

第五章留矿法采矿方法的单体设计 7

1.结构和参数 7

2.采准工作 7

3.切割工作 7

4.回采工作 8

4.1凿岩 8

4.2爆破 9

4.3通风 9

4.4局部放矿 10

4.5平场、撬顶和二次破碎 10

4.6最终放矿及矿房残留矿石的回收 11

5.地压管理 11

6.采空区处理 11

第六章浅孔留矿法的矿房回采中的工作组织。

11

第七章主要技术经济指标 12

第八章课程设计总结 13

参考文献 13

前言

采矿方法课程设计采取标准矿块设计与施工设计结合的方式进行。

本设计要求既绘制采矿方法三面图（草图），同时所布置的采准、切割巷道绘制出有关的横剖面图及平面图，通过切剖面的方法，反映出设计的各种巷道的位置及结构。

在本次采矿方法设计中，通过结合大吉山钨矿具体的矿体开采技术条件（如平均倾角、平均厚度、矿石及围岩的稳固程度、地表是否允许崩落等）作出综合的考虑后，再做出具体的采矿方法设计.

第一章矿山地质

矿床矿脉单体形态有中间大两端小的脉状，中间膨大缩小的舒缓波状，尾部分枝状，侧翼分枝状、树枝分枝状，急拐弯呈膝状，犁状等。

该矿床为大吉山钨矿床，根据矿脉的产出空间位置、分布地域和矿脉特征，由北向南划分为北、中、南三个脉组。

其中，

中组

矿脉产于闪长岩中，局部赋存于变质岩与细粒白云母花岗岩中。

分布于矿区中部109～112线之间，矿脉走向280°，倾向北北东，倾角70～80°。

矿带延长一般为600～650m；垂直延深达到267米标高；单脉走向延长300～500m，脉幅一般为0.16～0.7m，平均厚0.45m；W03平均品位1.240%。

共有编号的工业矿脉有25条。

岩石质量指标

野外编号

267中段Y-1

267中段Y-2

比重

2.76

2.70

天然抗拉强度（MPa）

6.8

5.1

内聚力（MPa）

6.7

5.2

摩擦角（°）

36

32

摩擦系数

0.75

0.63

干燥

57.38

44.69

饱和

41.62

31.16

软化系数

0.73

0.70

岩性

中风化灰色变质砂岩

中风化灰色板岩

第二章采矿方法选择

1.采矿方法初选

根据给定的矿体地质条件，开采技术条件，选择出在技术上可以，经济上合理，保证工人安全生产的全部采矿方法，对于这些初选的3～5个采矿方法，即不能遗漏，也不能将明显不合理的采矿方法选进来。

如遗漏有可能丢掉最优方案，如将明显不合理的采矿方法选进来，增加了方案比较的工作量，初选采矿方法要求确定好采矿方法各部分的结构和参数，主要凿岩、出矿设备型号，并按比例做出采矿方法草图。

根据上述提供的矿床地质及开采技术条件资料，综合分析可以总结出该矿床有如下特点：

该矿床属急倾斜矿床（矿体倾角75°左右）、薄矿体（脉幅一般为0.16～0.7m，平均厚0.45m；）。

就全矿区而言，大部分岩、矿石呈致密块状，质地坚硬，裂隙不发育，多数地段岩石稳定性较好，对采矿施工较为有利。

可以知道该矿岩均较稳固。

根据矿床条件：

急倾斜、薄矿体、矿岩均较稳固可以初步选择采矿方法：

留矿采矿法、分段矿房法、垂直深孔落矿阶段矿房法、上向倾斜分层充填采矿法。

第三章采矿方法技术经济分析

1.简要的技术经济分析

参考类似矿山的技术经济指标，对下列指标进行选取并比较：

矿块生产能力，矿石损失贫化指标，劳动生产率，主要材料消耗，采切比，劳动强度，安全程度，工作环境等，通过比较以上指标，删去一些较差和相对较差的采矿方法，在删减的过程中，各采矿方法的优缺点要分清主次，具体矿床具体考虑，最后剩下2~3个难以区别优劣的采矿方法参加下一步的比较。

首先上向倾斜分层充填采矿法上向倾斜分层充填法除了采准工作量大，同时是多间断循环作业，需建立充填系统，充填系统复杂且成本高，阶段间矿柱回采困难，劳动强度大，生产效率低，它所使用的条件较严格，矿块生产能力受到限制，并且随着现代机械化程度的提高，这种方法越来越少被采用，故不宜采用。

其次对于分段矿房法，由于有不少巷道布置在脉外采准切割工程量太大，费用高，矿脉太薄导致劳动生产率降低，并且该法主要对中厚矿体以上有利，故在此也不宜采用。

最后留矿采矿法和垂直深孔落矿阶段矿房法相对以上所述两种方法都具有一些优越性。

综上所述，选择浅孔留矿法

第四章采矿方法的结构参数

确定其结构参数为：

阶段高度为50m，矿块长度为48m,底柱高7m，间柱4m，漏斗间距4，回风巷道，阶段运输巷道尺寸2×2.顶柱厚度3m，间柱宽度8m，采场联络巷2m×2m，通风行人天井2m×2m，阶段联络到2m×2m，斗颈2m×2m

1.采准工程量

采切工程量计算如下：

表二

（

（1）天井工程量：

2×2×50=200m3

（2）巷道工程量：

2×2×48=192m3

（3）联络道工程量：

2×2×3×7×4=336m3

（4）斗颈工程量：

1.2×1.2×7×7=70.56m3

采准工程量=天井工程量+巷道工程量+联络道工程量+斗颈工程量=200+192+336+56=798m3

2.切割工程量

（1）拉底巷道工程量：

2×48×1.2=115.m3

（2）劈漏工程量：

5（劈漏量/个）×7=35m3

切割工程量=拉底巷道工程量+劈漏工程量=115.2+112=150m3

采准比:

采准工程量/矿块采出体积=798/（42×43×2+18×3×2+24×3×2+2×2×2×7+3×3×8）=0.196

切割比：

切割工程量/矿块采出体积=150.2/（42×43×2+18×3×2+24×3×2+2×2×2×7+3×3×8）=0.038

采切比：

（采准工程量+切割工程量）/矿块采出体积=（798+227.2）/（42×43×2+18×3×2+24×3×2+2×2×2×7+3×3×8）=0.234

矿石损失率——5～8%；矿石贫化率——8～10%；

浅孔留矿法的回收率高，贫化率低，直接成本低。

所以选择浅孔留矿法。

矿块采准切割工程量计算表

巷道名称

巷道数目

长度（m）

断面

体积

矿石容重

岩石容重

工业储量（t）

矿石中

岩石中

合计

矿石中

岩石中

合计

矿石中

岩石中

合计

单长

总长

单长

总长

采准巷道

斗颈

7

70

人行通风天井

2

50

50

50

4

4

100

200

采场联络道

7

3

84

4

0

4

336

阶段运输巷道

1

48

48

4

4

192

192

合计

17

798

切割巷道

漏斗

7

2

14

5

35

拉底

1

48

50

2.4

2.4

115

115

合计

8

150

表二：

法

方

矿

采

标

指

济

经

术

技

损失率

（%）

贫化率

（%）

矿块生

产能力

（%）

炸药

单耗

kg/t

矿块工人劳

动生产率（吨/工班）

木材消耗量

m3/t

留矿法

5.6

——

128.7

0.88

8.2

——

第五章留矿法采矿方法的单体设计

1.结构和参数

矿块结构主要参数包括阶段高度、矿块长度和宽度、矿柱尺寸及底部结构等。

阶段高度应根据矿床的勘探程度、围岩稳固情况、矿体倾角等因素来确定。

总结我国应用留矿法的经验，确定阶段高度为50m，矿块长度为50m，间柱宽为3m，顶柱厚3m，底柱高7m

2.采准工作

采准工作主要是掘进阶段运输巷道、先进天井（作为行人、通风之用）、联络道、拉底巷道和漏斗颈等。

先进天井布置在间柱中，在垂直方向上每隔5m掘联络道，与两侧矿房贯通。

在矿房中每隔4m，设一个漏斗，部放矿结构为2m×2m，漏斗面倾角为51°。

为了减少平场工作量，漏斗应尽量靠近下盘。

由于采用浅孔落矿，一般不设二次破碎水平，少量大块直接在采场工作面进行破碎。

3.切割工作

切割工作比较简单，以拉底巷道为自由面，形成拉底空间和辟漏，它的作用是为回采工作开辟自由面，并为爆破创造有利条件。

拉底高度确定为2.5拉底宽度等于矿体厚度。

拉底和辟漏的施工，根据该矿体的厚度，采用有底柱拉底和辟漏同时进行的切割方法，其步骤如下:

（1）在运输巷道一侧以40°～50°倾角，打第一次上向孔，其下部炮孔高度距巷道底板1.2m，上部炮孔在巷道顶角线上与漏斗侧的钢轨在同一垂直面上;（图二中1）

（2）爆破后站在矿堆上，一侧以70°倾角打第二次上向孔（图二中2）。

第二次爆破后将矿石运出，架设工作台再打第三次上向孔。

装好漏斗后爆破（图二中3）并将矿石放出，继续打第四次上向孔（图二中4），爆破后漏斗颈高可达4～4.5m。

（3）在漏斗颈上部以51°倾角向四周打炮孔，扩大斗颈，最终使相邻斗颈连通，同时完成辟漏和拉底工作（图二中5、6、7）。

4.回采工作

留矿法的回采工作包括：

凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶平场、大量放矿等。

回采工作自下而上分层进行，分层高度为2m，采场宽度为矿体厚度。

4.1凿岩

留矿采矿法为有间柱和顶底柱留矿法，采用YSP-45型气腿式凿岩机，钎头直径：

40mm，炮孔深度：

2m，凿岩机效率：

40m

型号

重量（KG）

长,宽,高

（mm）

耗气量

（1/s）

凿岩直径（mm）

凿孔深度（m）

台班效率（m）

YSP-45

45

1465×379×196

113

34-42

6

40-60

采用上向炮孔，分梯段作业，梯段长度为10m，根据本矿体厚度和矿岩分离的难易程度选择炮孔布置形式为平行排列（如下图所示）。

4.2爆破

一般采用铵油炸药或硝铵炸药爆破，用导火线点燃火雷管超爆

最小抵抗线W=（25--30）D=30*45=1.35m

炮孔间距A=（1—1.5）*W=2m

每米炮孔崩矿量

Q=waη0γ（1-k）/（1-γ1）

式中：

w－炮孔最小抵抗线，m。

a－炮孔间距，m。

η0－炮孔利用率，%。

γ矿石体重，t/m3。

k－矿石损失率，%