上向水平分层充填法课程设计.docx
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上向水平分层充填法课程设计
课程设计
课程名称：
金属矿床地下开采
设计题目：
某金矿，品味6ｇ/t，矿体水平厚度9米，倾角4５°,f=８～１0,矿石体重2。
7t/ｍ3.上向水平分层尾砂充填采矿法。
学 院：
国土资源工程学院
专 业：
采矿工程
年 级：
2009级
学生姓名:
刘佶林（200９１0104１34）
指导教师：
郭忠林周宗红
日期：
201２/9/1０
教务处制
课程设计任务书
国土资源工程 学院 采矿工程 专业 ２009年级
学生姓名:
刘佶林
课程设计题目：
上向水平分层充填采矿法 。
.
课程设计主要内容：
选择采矿方法的原则（要求），根据矿床地质条件和开采技术条件,结合实习收集资料，设计采矿方法.包括：
采矿方法三面视图（1:
20０或1:
500），采矿方法简述，结构参数，采准巷道布置，切割工作，采切工程量及采切比计算，采切费用计算;回采工作（落矿、出矿、通风、支护、损失贫化管理），回采顺序,地压管理,采掘进度计划，劳动组织形式和作业循环图表，成本计算与技术经济指标。
设计指 导教师（签字）:
教学基层组织负责人（签字）：
年 月 日
前言············································1
第一章设计题目、地质条件
1.1设计题目······························2
1.2矿床赋存条件··························２
第二章矿块布置和采场结构参数的确定············5
第三章采矿方法三面图绘制·······················3
第四章采准切割工作····························3
第五章回采工作·······························５
第六章充填工作及地压管理····················8
第七章技术经济指标·························10
附录···································
结束语··········································12
前言
一、课程设计的目的
1.通过课程设计，使学生对所学国的金属矿床地下开采及其它专业课程的基础理论、基础知识和基本技能得到进一步系统地加深、巩固和提高。
2.理论联系实际，培养提高学生解决问题和分析问题的能力。
3.培养学生查阅和应用参考书,设计规范及其它设计资料的能力。
4.培养锻炼学生应用所得的专业理论知识去解决实际问题的本领。
设计中学生应遵循党和国家制定的各项方针、政策和法令,结合实际，合理地应用国内外的新技术、新成就和先进经验.
二、设计工作量和要求
1.设计深广度应基本上达到现场单体初步设计要求。
2.设计应着重于方案选择的论证。
3.设计应包括图纸和说明书两部分。
（１）.设计说明书文词力求通顺简练,计算部分必须列出式子,代入数据,写出结果。
（2）．图纸部分：
1：
200的采矿方法三面投影图各一张（手工、CAD）;图纸必须符合工程上的要求。
第一章设计题目、地质条件
１．１设计题目
某金矿，品味6g/t，矿体水平厚度9米，倾角45°，f=8~1０，矿石体重2.7t／ｍ３.上向水平分层尾砂充填采矿法。
1。
2矿床赋存地质条件
第二章矿块布置和采场结构参数的确定
２.1上向水平分层充填采矿法的特点
该方法特点是将矿块划分为矿房和矿柱进行回采，先采矿柱，后采矿房，矿房或矿柱自下而上分层回采，依次按比例进行充填以维护上下盘围岩,并创造不断上采的作业条件，矿房回采到最后一个分层时，进行接顶充填。
该方法一般适用于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜和急倾斜矿体，能适应形态不规则、分枝复合变化大的矿体。
此方法工作面循环作业，凿岩爆破、出矿、充填和护顶完成一个循环后，进行下一分层的循环;回采空间和范围可以控制，人员、设备在暴露的顶板下工作,需要有效的控制顶板。
2.２矿块布置及构成要素
矿体倾角4５°，矿房沿矿体走向布置，阶段高度40m，阶段斜长５6米；矿房、矿柱交替布置，矿房长度为50m,矿柱宽度８m，顶柱厚5m,底柱高5m;先采矿柱,后采矿房，矿块底部构筑5ｍ厚的人工混凝土假底，以保证下阶段的回采安全;回采过程中,最小控顶高度2m，最大控顶高度5m,采用尾砂进行充填,各分层待充填体渗水平场完毕厚后，铺设0．3m厚的砼地板，以利上分层回采时无轨设备的行走.
第三章采矿方法三面图绘制（详见大图）
第四章 采准切割工作
４．１采准切割工程
在矿体内掘进脉内运输巷道，在每个矿房中布置两个溜矿井、一个顺路人行天井（兼作滤水井）和一个充填天井.溜矿井用混凝土浇灌,壁厚30０mｍ，圆形内径为1。
５m。
人行—滤水井用预制刚筋混凝土构件砌筑，或浇灌混凝土（预留泄水小孔）.充填天井断面为2m×2。
４m,内设充填管路和人行梯子等，是矿房的安全出口,其倾角为8０°－９０°.在底柱上面掘进拉底巷道，并以此为自由面扩大至矿房边界，再向上挑顶2。
5-3m,并将崩落下的矿石经溜矿井放出,形成4．5m-５ｍ高的拉底空间后，即可浇灌钢筋混凝土底板。
底板厚0。
8—1.２m，铺设双层钢筋，间距７00ｍm。
切割工作主要是拉底，即以穿脉为自由面和补偿空间扩大到矿房底部全面积形成拉底空间,以穿脉为自由面用YＳP-4５向两边扩帮至采场两边边界，局部出矿后，向上一分层挑顶形成5。
０m的控顶高度。
然后，砌筑3.0m高的高标号胶结体人工假底，剩2．０m作为继续上采的作业空间。
砌筑假底时,要预先铺设好滤水管,并根据实际情况考虑加一些钢筋。
４．2.1 阶段运输平巷
位于溜矿井下端，其断面为3×3ｍ的三心拱巷道,断面面积10.6m２.
4。
2。
2溜矿井
采用电耙出矿时,每个采场都要布置２个溜矿井,其溜矿井断面为2×2m,一般布置在脉内,随回采、充填工作进行，顺路架设。
4．2。
3充填天井
充填天井断面为2×2.4ｍ，内设充填管路和人行梯子等,是矿房的安全出口，其倾角为80°，布置在采场中央，倾角与矿体倾角一致，为45°。
4.2.4人行滤水井
人行滤水井断面为2.2×1。
2m，与溜矿井同时施工。
4。
2．5 沿脉巷道
穿脉布置在每个阶段的顶底柱中，并且位于矿房或矿柱的中央，起到探矿、通风的作用。
4.３矿块采准切割工作进行图表
工作项目
工程量
（m）
掘进进度（ｍ/月）
完成时间（日）
进行顺序（月）
１
2
3
1、阶段运输平巷
50ｍ
10０
15
２、充填天井
5６m
150
12
3、沿脉巷道
100m
１00
３0
4、拉底
5０m
20０
8
第五章 回采工作
用浅孔落矿，回采分层高为３m。
采用电耙出矿.矿石出完后,清理底板上的矿粉，然后进行充填.充填前要进行浇灌溜矿井、砌筑人行－滤水井和浇灌混凝土隔墙等工作。
先用预制的混凝土砖砌筑隔墙的外层，然后浇灌0.5m厚的混凝土，形成隔墙内层，其总厚度为０。
8ｍ.混凝土隔墙的作用，只要是为第二步回采间柱创造良好的条件，以保证作业安全和减少矿石损失与贫化.
使用选矿厂脱泥尾砂,沿直径１00ｍm的管道水力输送到工作面，充填采空区。
充填料中的水渗透后经滤水井流出采场，充填料沉积在采场内，形成密实的充填体
为了防止崩落的矿粉渗入充填料以及为出矿创造良好的条件，在每层充填体的表面铺设0。
2m的混凝土底板，1天后即可在其上凿岩，2-3天后即可进行落矿和行走各种设备。
5。
1 凿岩爆破
选用YSP-4５型凿岩机打上向中深孔，具体参数如下:
孔深：
3m
钎头直径：
40ｍm；
钎头形式:
一字柱齿；
选用三台凿岩机,每台凿岩机配凿岩工人２名。
5.1.2炮孔直径
根据选用凿岩设备可钻孔径及矿石的坚硬性取炮眼直径为４0 mｍ，所选用的药卷直径为32mm。
５。
1。
3炮孔排距和深度
挑采设计孔距1ｍ、排距１m，边眼眼距适当减小,边眼11q与采场轮廓线间距０.８m,各排孔之间错开呈梅花状布置,孔深3。
0ｍ．每个分层总炮孔为45０个，总炮孔深度为450×３=13５0m
５．１．4崩矿量
矿块分层崩落矿量Q=3×5０×９×2．7=364５ｔ，每米炮孔崩矿量为2。
7t/m，
5。
１.5炸药的选择与炸药单耗
炸药采用普通2号硝铵岩石炸药，并结合类似矿山炸药单耗取0。
3kｇ/t，故每个炮孔装药2。
４kg，装药系数为０.8，装药采用人工装药。
5。
１.6 起爆网络
将起爆药包靠近眼底进行反向起爆，堵塞长度为最小抵抗线W的一半左右,爆破网路采用塑料导爆管和豪秒雷管微差起爆网路联接,联线方式为串并连，为减小爆破震动，从下盘向上盘分次起爆,各排炮孔间微差起爆,一次起爆延续时间控制在2００ms内.起爆器材主要有雷管、导爆管、连接元件、激发器材等。
5．2采场搬运
每次爆破后通风时间不少于4０min,工作面炮烟排净后,安全工进入采场检查顶板，清除浮石，采场内采用电耙搬运矿石，将崩落的矿石运至溜矿井。
选用2DPJ—５5型电耙出矿，该设备的耙斗容积为0.5~０。
6ｍ3,耙运矿岩的块度应小于650mm，耙运距离小于４０m，台班生产能力达8０～100t.
5．3矿柱回采
为减少矿石损失，金矿一般都要回采矿柱，待采场充填完并且已经彻底凝固后，再回采矿柱，矿柱厚8m，回采工作同上,回采一层充填一层。
５。
4 回采作业循环
５.４.1 回采工作组织
回采工作包括凿岩、装药、爆破、通风、平场、出矿、充填。
其中凿岩工４人，装药工4人，爆破2人,通风1人,平场2人，出矿2人，充填４人。
5.4．2 矿房回采作业循环
矿房分层作业循环如下表所示，整个矿房分13个分层回采，分册回采高度3米,最后一层回采4m。
回采作业名称
工作量
完成时间（天）
循环时间（天）
4
8
12
16
２0
24
２8
凿岩
1323ｍ
4
装药
10９３。
5kg
2.5
爆破
通风
0.5
出矿
３６45t
５
充填
1350ｍ3
16
第六章充填工作及地压管理
每层崩落矿石出完后，按照配比要求，进行尾砂充填。
充填渗水通过泄水井流出采场。
回采一层,充填一层,待充填体凝固之后再回采上一层矿石。
６.1充填准备工作
（1）出矿完之后，将设备移出采场；
（２）架设泄滤水井。
泄滤水井布置在采场充填体内,用于充填体滤水,随回采、充填工作进行顺路架设，泄滤水井的断面尺寸一般为（１。
２～1．５）m,负责面积为200m２左右；
（３）构筑与分层出矿进路间的密闭墙,在回风充填井中央设置隔墙；
（4）接通采场充填管路。
从上中段回风充填平巷,通过回风充填天井，往采场接通充填塑料管，并将充填塑料管用木质三脚架固定在适当地方,以便采场均匀充填；
（5）检查地表充填制备站与充填采场之间的通讯系统
（６）检查充填线路
6。
2采场充填
（1）根据地表充填料浆制备站充填材料储备情况,确定能连续充填的时间，进而确定每次连续充填的地点与高度;
（２）卸放充填料时，要由远而近地向泄滤水井处放砂,以有利充填水从泄滤水井排出；
（3）充填料填放面应低于泄滤水井道口５0～100mm，以防止充填料从泄滤水井口溢流和跑砂;
（4）卸放充填料结后，用人工或铲运机的料浆扒平,再辅以厚度为0．3~0.４m的高灰比的胶结充填铺面，以提高无轨设备的运行效率且防止粉矿渗入充填体造成贫化；
（5）采场充填到位后，养护7d,方可进行下一分层的回采作业.
6.３ 每次充填量
矿房每次充填量为5０×3×９=13５0m3,矿柱每次充填量为8×９×3=2１6m3
６.4地压管理
采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员进入采场清理顶帮松石。
如果顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后,仍无法保证正常作业,可采用锚杆支护.
二步回采的采场，由于受相邻充填采场充填接顶不充分、充填质量难以保证、充填渗水等影响，矿岩稳固性比第一步矿柱采场要差,顶板安全管理任务更加繁重。
除了上述安全技术措施外，在生产过程中,要加强适时安全监督，保证每个工作班组都有专职安全人员，在各生产工作面进行不间断安全检查，发现问题，及时处理。
第七章技术经济指标
７。
1 采准切割工程量
工作项目
断面规格
（m×ｍ）
数量
长度m
体积m３
1。
阶段运输平巷
3×3三心拱
50
450
2．充填天井
2.0×2。
4
５6
2６8.8
3、沿脉巷道
3×3 三心拱
50×2
900
４、拉底空间
5×９
50
２25０
合计
２56
38６８.8
矿块矿量（kt）
Q=9×50×40×２.7／１０00=68.04kｔ
千吨采切比
ｍ/ｋt
３．７6
m3/kｔ
56．86
矿块采准切割工作进行图表
工作项目
工程量
m
掘进进度
m/月
完成时间
月
进行顺序（月）
1
2
3
阶段运输平巷
５0
100
0．5
充填天井
2
２00
0.28
沿脉巷道
１00
100
1
拉底空间
２
100
0.５
7。
2 采准系数计算
每个矿房矿体工业储量:
Ｑ1＝5０×9×56×２。
7=68040t
采切巷道总长度Ｌ总=256ｍ
脉内采切巷道矿石总体积：
V总＝3８６8．８m3
用长度表示采准系数：
Ｋ1=25６/（6８０4０—386８。
8×2。
7）×100０=4。
45ｍ/kt
用体积表示采准系数：
K1=３86８。
8/（6804０-3868.8×２.7）×1０00=67。
１7m3/ｋt
长度表示采切比：
K2＝3。
76m/kt
体积表示采切比：
K2=56。
86m3／ｋｔ
７.3采切成本
矿块的采准切割费用表
工程项目
工程量,m３
单价，元／m３
金额,元
１、阶段运输平巷
4５0
200
9０000
2、充填天井
26９
40０
107600
3、沿脉巷道
900
２0０
18000０
4、拉底空间
2250
1０0
22５000
合计
６02600
采切成本（元／t）
8.86元/ｔ
7。
4 每顿矿石消耗主要材料的成本
序号
材料名称
单位
单价
（元）
每吨矿石消耗的材料
每吨矿石消耗的材料的费用
元
１
炸药
kg
２00０0/t
20／kg
0．3ｋｇ
6
2
爆破器材
1
3
钢筋
t
4０00/t
０.0０29
11。
６
4
水泥
Kｇ／t
0．6
10
6
合计
24。
６元/ｔ
７．5一顿矿石所摊的工人工资
工种名称
完成时间（天）
每班工作人数
每个工人每班的工资（元）
每循环采出矿石量（吨）
每循环工人工资
每吨矿石摊销的工人工资
凿岩
４天×２班
6
2０0
3645
9600
装药
２.5天×2班
４
20０
4000
爆破
2
50０
１00０
通风
0。
５天
1
200
200
出矿
５×3班
2
２0０
60０0
平场
2×３班
２
2０0
2400
充填
1６×3班
4
2００
38400
合计
61600
16．8９元／t
７.6每吨矿石的主要电力消耗费用
用电单位
每循环平均用电时间ｈ
用电功率（KW）
电价
费用总计
照明
28天×２4=６７2小时
5
0．４5
604.８
电耙
４8
５5×2=110
0。
4５
2376
充填机
20０
２2
０．45
１980
通风
28×24=６7２
20
０。
45
６048
合计每吨矿石
2．85元／吨
10404
7.7每吨矿石用水成本
主要是尾砂充填时,消耗的水，约合1吨矿石消耗１吨水，即2.05元/t
7.8每吨矿石的压气消耗费用
主要是YＳＰ－45型凿岩机和76５5气腿式凿岩机消耗的费用，合计3元/t
7．9 设备消耗及维修费用
包括钎头、钎杆、钎杆、钎尾,设维修费用，共计４元/t
7.１0每吨矿石合计成本
８。
86＋24。
6＋16。
89＋2。
85＋2.05＋3+4＝62。
25元/t
附：
参考文献
《采矿学》、《采矿手册》、《凿岩爆破》、《井巷工程》、《金属矿床地下开采》ﻩ
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