玉山矿业大苏沟采区地下开采设计.docx
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玉山矿业大苏沟采区地下开采设计
大苏沟采区地下开采设计(标准化)
一、总论
1、地理位置、隶属关系、企业性质
该矿区中心地理坐标:
东经118°55′00″北纬40°42′56″。
隶属于宽城玉山矿业有限公司。
私营企业。
2、主要设计原则
.严格贯彻执行国家有关政策和法律法规,严格执行冶金矿山设计有关规程规范。
.在保证安全生产前提下,尽量减少投资,降低生产成本。
.主要采矿设备、提升设备能力尽量考虑一定余量,为矿山提高产量留有余地。
.加快矿山建设速度,提高企业效益。
二、设计范围
本次设计包括矿床开拓开采及之配套生产系统,即工程设计、采矿方法设计及供电、供水、供风、运输、通风、排水等系统布置和主要设备选型。
三、资源条件
矿产资源量按122b类别可信度系数0.9计算,333类别可信度系数0.6计算。
累计查明储量653.81千吨。
四、主要设计方案
1、矿山现状:
大苏沟采区发现4条矿体,由南向北依次为102、101、103、104#矿体,103、104#矿体储量不明确,本次设计为101、102#矿体。
101矿体向南偏移20米。
2、矿山规模及开采范围
确定年产量5万吨/a,矿石块度≤350㎜。
设计开采对象为矿区内101、102#矿体。
3、开拓方案
根据矿体副村条件,地形特征及工程地质特征,选用竖井开拓。
.开拓工程布置
设计在吊桥沟102#矿体下盘侧,岩体移动范围20米以外施工斜坡道作为400米中段运输巷道,斜坡道按7°坡度下降20你设置一个长约15米缓冲平台,斜坡道最小转弯半径为9米,会车场设置在缓冲平台上。
施工平硐PD1(4507899,40409788,430)作为102矿体400米中段回风平硐;施工平硐PD2(4507900,40409845,430)作为102矿体400米中段东部和101矿体回风平硐。
斜坡道XPD既是400米中段标高以上开采时人员、矿石、废石和材料运输通道,同时也是矿井进风通道,也作为矿山生产时安全出口,入井电缆、供水、压气管路也由此井接入井下。
设计在桑树沟101矿体下盘侧,岩体移动范围20米以外施工SJ2作为生产时提升井,¢3.8m圆形竖井,施工深度135米,其中井底20米为装载部分和井底水窝。
采用罐笼箕斗混合提升,既是101矿体、102矿体开采360、320米中段时人员、矿石、废石和材料运输井,同时也是矿井进风井,也作为矿山生产时安全出口,入井电缆、供水、压气管路也由此井接入井下。
在开采400米标高以下时,斜坡道XPD作为回风通道,320米中段采用下盘天井与斜坡道相连作为回风巷道和安全出口。
.开拓系统形成
矿体400米标高开采时斜坡道通过400米中段运输巷道、天井和回风巷及回风平硐相连,形成开拓系统,生产时矿石、废石、材料通过斜坡道运输,人员通过斜坡道出入,回风平硐作为该中段开采时回风巷和另一安全出口。
在开采400米标高以下中段时,竖井SJ2作为提升井和进风井,斜坡道作为矿井回风通道。
SJ2通过各中段运输巷道、天井和回风巷道、斜坡道相连,形成开拓系统。
生产时矿石、废石、材料通过SJ2运输,人员通过SJ2出入,同时作为生产时进风井和另一安全出口,斜坡道作为生产时回风巷和另一安全出口。
.中段划分及中段巷道布置
该采区有两条矿体,均规划3个中段开采,中段运输巷道标高分别为320、360、400m,各中段巷道均采用脉外布置。
.矿井提升运输
400米中段为斜坡道开拓,选用汽车运输。
运输巷最小转弯半径9米。
后期360米、320米中段为竖井开拓,竖井作为主提升井,为罐笼箕斗混合井。
正常投产提升矿石量5万吨/a,废石量0.6/a.
竖井提升选择箕斗作为矿石提升容器,单层罐笼作为人员材料废石容器。
.通风系统
矿井通风方法采用机械通风,通风方式为抽出式。
A、400米中段生产时通风系统
利用安装在回风平硐PD1或平硐PD2风机回风,新风从斜坡道进入井下,经中段运输巷及进风天井进入采场,污风从另一侧天井经回风巷和平硐排至地面。
B、360、320米中段生产时通风系统
利用安装在斜坡道的风机回风,新风从进风竖井SJ2进入井下,经各中段运输巷及进风天井进入采场,污风从另一侧天井经回风巷、回风石门和下盘行人通风天井、回风斜坡道排至地面。
矿井所需风量18.16m3/s,矿井通风负压272.28pa。
选择风机型号为30KW轴流式通风机。
.矿井排水
该矿井正常排水量约为10m3/h-15m3/h,最大涌水量20m3/h.在竖井SJ2的320米不够井底车场石门设计水仓,水仓有效容积按井下6-8小时正常涌水量设计,水仓容积设计为120m3。
选择扬程150米水泵。
.矿井压风
矿矿井耗风设备为YT-27型凿岩机,同时工作台数为4台,选用1台空气压缩机供应2台凿岩机使用。
两台凿岩机正常工作所需最大耗气量7.82m3/min,选择两台螺杆式空气压缩机,使用一台,备用一台。
该空气压缩机排气量10m3/min,电动功率55KW。
4、采矿方法
根据矿体赋存条件和矿山实际情况,采用平底结构的浅孔留矿法开采。
5、基建工程量及进度、矿石总成本和总投资
该矿建设时先建400米中段,待其投产后,其他工程边生产边建设。
基建工程结束后,400米中段形成生产条件并达产,然后建设竖井SJ2的溜井、装载硐室和其他工程。
矿石总成本主要包括矿石生产成本、运输销售成本和管理成本,主要投资包括井巷投资、设备投资、基建投资。
9、主要技术经济指标
序号
指标名称
单位
数量
备注
1
矿山保有地质储量
万t
74.86
2
设计范围内利用
万t
47.76
3
矿石平均地质品位
﹪
25.81
4
设计规模及方案
原矿:
产量
万t/a
5
5
开拓方式
斜坡道-竖井
6
采矿方法
浅孔留矿法
矿石回采率
﹪
85
废石混入率
﹪
15
7
矿块构成要素
中段高
m
30-40
走向长度
m
40-50
8
YT-27凿岩机
台
6
9
轴流式通风机
台
2
五、地质
1、矿区构造
该礠铁矿体在基底变质岩中,而矿区南东缘雾迷山组与基底变质岩间为一倾向北西逆断层(F1)接触,倾角陡,该矿区小断层发育,走向近EW、NE/SW向为主,断层一般陡直,断层带不明显,属成矿后破矿构造。
矿区节理较发育,多为平行于断层产出。
2、矿床地质特征
.矿体形态、产状、规模
本区矿体赋存于基底变质岩中。
矿体呈层状、似层状、透镜状、似板状等,走向及倾向矿体有间断。
矿体厚度变化较大。
矿化层较连续,矿化层走向延长一般小于600米,延伸达300米,矿化层产状稳定一般倾向北西,倾角较陡。
矿层顶底板特征不明显,围岩通常弱矿化。
Fe101矿体分布于7-8线,地表487-428米标高间,深部有ZK301、ZK101、ZK001ZK401等4个钻孔控制,控制标高为398.8-297.2米。
矿化体总长度700米。
矿体呈层状、似层状、透镜状、裂隙发育,常将矿体错位而至矿体间断,间断距离10米左右。
矿体总平均真厚度为3.05米。
矿体产状:
314-343°,倾向NNW,倾角61°.矿体东段C103-C104间矿化弱,为一段矿化体,但矿体品位从地表至深部呈上升趋势,总体平均品位19.43﹪。
矿体矿石类型为角闪石英磁铁矿石,近矿围岩为含矿角闪斜长片麻岩。
Fe102矿体位于Fe101#矿体南侧下盘,二者相距40米,分布于7--0-1线,地表428-484米标高间,深部有ZK701、ZK301、ZK001等3个钻孔控制,控制标高为289-390米。
矿化体总长度520米。
矿体总体呈层状、似层状产出,矿体东西两侧呈锥形尖灭。
矿体总平均真厚度为2.34米。
矿体产状:
332-348°,倾向NNW,倾角55°.总体平均品位16.82﹪。
矿体矿石矿物为磁铁矿,矿石自然类型为角闪石英岩型磁铁矿石。
.矿体围岩、夹层特征
矿体赋存于片麻岩类变质岩中,围岩一般弱矿化,含铁围岩也视为矿石。
矿体内夹石较多,夹石与矿体产状一致,呈层状分隔矿体,厚度一般为0.3-2.0米,夹石多具有弱矿化。
3、工程地质条件
矿体直接围岩为变质程度较高的斜长角闪片麻岩,为中等坚固岩石,岩石稳固性好,属工程地质条件简单,具有好的开采条件。
六、矿床开拓(开采方式为斜坡道-竖井开拓)
1、开拓系统形成
.开拓工程布置
设计在吊桥沟102#矿体下盘侧,岩体移动范围20米以外施工斜坡道作为400米中段运输巷道。
该斜坡道断面设计为三心拱形,高2.7米,宽3.6米,坡度7°。
斜坡道按7°坡度下降20米设置一个长约20米缓冲平台,斜坡道最小转弯半径为9米,会车场设置在缓冲平台上。
施工平硐PD1(4507899,40409788,430)作为102矿体400米中段回风平硐;施工平硐PD2(4507900,40409845,430)作为102矿体400米中段东部和101矿体回风平硐。
斜坡道XPD既是400米中段标高以上开采时人员、矿石、废石和材料运输通道,同时也是矿井进风通道,也作为矿山生产时安全出口,入井电缆、供水、压气管路也由此井接入井下。
设计在桑树沟101矿体下盘侧,岩体移动范围20米以外施工SJ2作为生产时提升井,¢3.8m圆形竖井,施工深度135米,其中井底20米为装载部分和井底水窝。
采用罐笼箕斗混合提升,既是101矿体、102矿体开采360、320米中段时人员、矿石、废石和材料运输井,同时也是矿井进风井,也作为矿山生产时安全出口,入井电缆、供水、压气管路也由此井接入井下。
在开采400米标高以下时,斜坡道XPD作为回风通道,320米中段采用下盘天井与斜坡道相连作为回风巷道和安全出口。
.开拓系统形成
矿体400米标高开采时斜坡道通过400米中段运输巷道、天井和回风巷及回风平硐相连,形成开拓系统,生产时矿石、废石、材料通过斜坡道运输,人员通过斜坡道出入,回风平硐作为该中段开采时回风巷和另一安全出口。
在开采400米标高以下中段时,竖井SJ2作为提升井和进风井,斜坡道作为矿井回风通道。
SJ2通过各中段运输巷道、天井和回风巷道、斜坡道相连,形成开拓系统。
生产时矿石、废石、材料通过SJ2运输,人员通过SJ2出入,同时作为生产时进风井和另一安全出口,斜坡道作为生产时回风巷和另一安全出口。
.中段划分及中段巷道布置
该采区有两条矿体,均规划3个中段开采,中段运输巷道标高分别为320、360、400m,各中段巷道均采用脉外布置。
2、硐室开拓工程
(1)、水仓、水泵房
在SJ2的320m标高井底车场石门设计水仓,入水斜巷坡度角为30°,达到315m标高开掘水仓,达到设计长度后开掘配水巷和吸水井,同水泵房贯通。
水仓入口处要设沉淀池和铁篦子。
水泵房设在吸水井上部,地面高出井底车场入口0.5m水泵房出水管子道作为水泵房安全出口,与SJ2贯通点高出泵房地面7.0m以上,贯通坡度30°,安全出口要设行人踏步和扶手。
水泵房入口要安装防水门,同水仓连接处要设可靠的控制闸门。
(2)、信号硐室
竖井井底部及各中段马头门设信号硐室,硐室深度3m,高度2m,宽度2.2m。
信号硐室布置在空车道一侧。
(3)、躲避硐室
无轨运输的斜坡道设躲避硐室。
行人的无轨运输水平相当应设人行道。
人行道有效净高度应不小于1.9米,有效宽度不小于1.2米。
躲避硐室间距在直线段不超过30米。
高度不小于1.9米深度宽度不小于1米。
(4)候车硐室和井下厕所
竖井各中段井底车场设候车硐室,硐室深度5m,高度2m,宽度2.2m。
各中段巷道应在通风良好,围岩稳固地段设置厕所,深度3m,高度2m,宽度2.2m。
并每天清扫。
(5)、矿仓及装载硐室
在SJ2箕斗侧设置集中溜井,井底设矿仓,各中段设分溜井,溜井溜矿坡度角55°,溜井上口要铺设350㎜网格的钢轨,以防止大块进入溜井,周围要设置围栏。
各中段矿石通过分溜井进入主溜井,溜至最低中段进入井底矿仓。
为缓冲放矿冲击,溜井避免放空矿石,矿仓60°斜坡,底部设钢板铺垫。
箕斗装载点处设置箕斗装载硐室,箕斗装载硐室出口同井底清理斜巷相连;箕斗装载硐室同井筒间必须设置可靠的栅栏;箕斗装载硐室同井底水窝之间应设爬梯,以便于检修设备。
3、井巷施工
(1)、施工方法
该矿山竖井采用普通的凿井法,人工凿岩爆破、出渣、绞车提升。
平巷及天井施工采用人工凿岩爆破,出渣,人工推车至井底车场。
爆破方式:
掘进采用串联接线,微差爆破。
乳化炸药,导爆管起爆。
通风系统未形成前,采用局扇通风。
(2)、施工要求
该矿井工程必须按设计要求进行施工,矿山在生产中要负责全面安全管理工作,在施工中对施工质量随时检查。
(3)、巷道支护
竖井断面为圆形,井口至进入基岩5m距离内采用混凝土浇筑支护,进入原生基岩后采用锚喷支护,但如遇断层或破碎带时必须使用混凝土浇筑支护。
斜坡道断面拱形,井口至进入基岩5米距离内用混凝土浇筑支护进入原生基岩后采用锚喷支护。
但如遇断层或破碎带时必须使用混凝土浇筑支护。
石门、运输巷道和回风巷道为拱形,在坚硬岩体施工时采用裸巷,但如遇断层或破碎带时必须使用锚喷支护。
天井采用矩形,在坚硬岩体施工时采用裸巷。
但如遇断层或破碎带时必须使用支护。
4、岩石移动界限确定
根据该矿围岩特征,本矿上盘岩石移动角取65°,下盘岩石移动角取矿体倾角,两侧岩石移动角取70°。
绘图法确定其范围。
5、基建工程量
序号
工程项目
工程量
长度(m)
开凿量(m3)
1
斜坡道
350
3185
2
竖井SJ2
135
1531
3
400m石门
40
184
4
101矿体400m中段巷道
410
3731
5
102矿体400m中段巷道
470
4277
6
400m中段车场、联络道
90
819
7
101矿体430m回风巷道
410
1886
8
102矿体430m回风巷道
424
1950
9
PD1
54
248
10
PD2
68
313
11
天井
180
720
12
天井联络道
50
230
13
采切工程
180
748
14
320m石门及水仓、泵房
120
5520
15
避灾硐室
10
55
合计
2991
25397
注:
400米中段形成生产条件,并达产,然后建设竖井SJ2的溜井、装载硐室和360米中段工程。
6、施工速度
平巷或天井90m/月,竖井50m/月。
斜坡道80m/月。
同时施工,三班作业。
七、采矿
1、采矿方法
(1)、采矿方法选择
根据矿体赋存情况和矿体厚度,设计选用平底结构的浅孔留矿采矿方法。
(2)、矿块构成要素
矿块沿矿体走向布置(矿块构成要素表)
序号
项目名称
参数
1
矿房长度
40-50m
2
矿房高度
30-40m
3
矿房宽度
同矿体厚度
4
间柱联络巷距离
6m
5
间柱宽度
8m
6
顶柱高度
4m
7
装矿巷道间距
8m
(3)、采切工作
浅孔留矿采矿方法采用平底结构,采准切割工程包括:
运输巷道、通风行人天井、回风巷道、装矿巷道等(见溜矿法采矿图)。
矿体运输巷道沿矿体底板外8m布置,天井联络巷道用来联通矿房和天井,在天井中每隔6米垂高开凿行人联络道通往采场。
采场两端联络道应错开布置。
拉底巷道布置在矿体中,高度为2米宽与矿体厚度相同,最小厚度不小于1.2米,从一侧天井向另一侧天井掘进,在间柱内使之相通。
由运输巷道向拉底巷道掘进装矿巷道,装矿巷道每隔8米垂直矿体布置一条。
采切工程量表
序号
工程名称
数量
长度(m)
工程量(m3)
备注
单
总
矿
岩
1
天井
2
40
80
320
48
2
天井联络道
10
4
40
160
0
3
运输巷与拉底巷间穿巷
5
5
25
0
100
4
切割层
1
35
35
140
0
5
合计
180
620
148
(4)、回采工艺
浅孔留矿法回采工艺主要包括:
凿岩、爆破、通风、洒水降尘、大块破碎、放矿、撬顶、平场及临时支护等工序。
A.凿岩爆破
使用YT-27凿岩机打上向倾斜炮孔,按每米炮孔崩矿量1.25t选取爆破参数。
孔径38-42㎜,孔深1.8米。
孔间距1m,排距1m。
采用乳化炸药、导爆管起爆。
B.采面通风
爆破后,经通风吹散炮烟,检查确认井下空气合格后,方准进入下段工序作业。
C、局部放矿
在爆破通风后,要在下部相应的装矿巷道中进行局部放矿,每次只放出崩矿量的三分之一左右,放矿时不准进行平场作业。
放矿工应与平场工密切联系,如发现空洞及时处理,局部放矿后必须进行撬顶平场。
D、撬顶与平场和二次爆破
为了便于下次进行凿岩爆破,局部放矿后,应将顶板和两帮已松动而未落下矿石或岩石撬落。
,而后平场。
崩矿和撬顶落下的大块应在平场时用人工锤击或爆破方法破碎,以防放矿时卡塞装矿巷道中。
E、顶板支护
采矿过程中,根据回采进度,当采场顶板暴露面积较大或顶板局部不稳定时及时进行临时支护。
F、矿石装运
选用电动铲运机出矿,矿石用铲运机装入矿车。
在进行降尘和破碎大块后,要进行局部放矿,每次只能放出崩矿保证作业空间在1.8-2m间。
局部放矿后必须进行撬顶平场,然后进行下一循环作业。
当矿房崩落完毕后,开始进行大量放矿,大量放矿时矿房之内严禁进入人员。
(5)、采场主要采掘设备
设计本着经济、适用、配套原则,主要采掘设备见表。
主要采掘设备表
序号
型号及名称
单位
数量
工作
备用
合计
1
YT-27凿岩机
台
4
2
6
2
局扇
台
2
2
4
(6)、采矿方法主要技术经济指标
采矿方法主要技术经济指标表
项目
单位
参数指标
矿块生产能力
万t/a
1.3
矿石回采率
%
85
废石混入率
%
15
主要材料消耗
炸药
㎏/t
0.3-0.5
雷管
发/t
0.4-0.6
(7)、开采顺序
本次设计开采两条矿体,为101矿体、102矿体,两矿体规划3个中段开采,即400米、360米、320米中段。
首先利用斜坡道开采两矿体的400米中段。
然后利用竖井两矿体下部各中段。
中段开采顺序为先采上中段,后采下中段。
在同一中段时先开采上盘101矿体,后开采102矿体。
在水平方向上向回风井方向后退式开采,矿房沿倾斜采用上行推进。
(8)、矿柱回采
矿柱回收主要回收间柱和顶柱,采用崩落发进行回采,为了保证矿柱回采工作安全,在矿房大量放矿前,就凿完间柱炮孔,大量放矿结束,进行爆破回收矿柱。
矿柱回收应在矿块回采结束前完成,矿柱回收工艺为:
在矿房和回风巷道内向顶柱穿凿扇形孔,与此同时在天井及其联络道内向间柱穿凿横向或纵向平行浅孔,采区地面集中起爆方式进行崩落,爆破时要撤离井下所有人员。
一个采场间柱和顶柱同时回收,爆破顺序先崩间柱后崩顶柱。
导爆管起爆,延期爆破。
崩落矿柱前采场底部矿石不能放空,要保留15-20米矿石作为垫层。
。
矿柱回收前对矿柱进行观察,对压力大的矿柱不进行回收,做永久矿柱保留。
(9)、采空区处理
采空区储量工作与矿柱回采工作同一进行。
当矿房回采完后,需崩落上盘围岩,崩落方法可根据采场具体情况崩落围岩。
崩落上盘围岩垂直高度应大于20米(从拉底巷道算起)。
爆破时采用微差非电导爆管传爆。
爆破完毕后,封闭通入采空区的装矿进路和天井。
矿方应在地表岩石移动线20米外设置高度不下于1.5米栅栏,并安设警示标志,防止人畜误入。
2、坑内运输
1.斜坡道开拓部分运输
A、斜坡道运输:
选用汽车运输,运输巷道最小转弯半径9米。
B、竖井提升部分运输
井下运输任务是将掘进、回采生产矿岩通过装入矿车,然后运至竖井井底车场。
该矿采面选择装岩机装矿,掘进面采用人工装矿,机车运至井底车场。
轨道纵向坡度为5-8‰。
轨道转弯半径一般为8米以上,最小曲线半径为6米,运输巷道汇车线长度10米。
竖井SJ2做主提升井,为罐笼箕斗混合井。
3、矿井通风与除尘
(1)、通风方式及通风系统
矿井通风方法采用机械通风,通风方式为对角式,风机工作方式为抽出式。
A、400米中段生产时通风系统
利用安装在回风平硐PD1或平硐PD2风机回风,新风从斜坡道进入井下,经中段运输巷及进风天井进入采场,污风从另一侧天井经回风巷和平硐排至地表。
B、360、320米中段生产时通风系统
利用安装在斜坡道的风机回风,新风从进风竖井SJ2进入井下,经各中段运输巷及进风天井进入采场,污风从另一侧天井经回风巷、回风石门和下盘行人通风天井、回风斜坡道排至地面。
矿井所需风量18.16m3/s,矿井通风负压272.28pa。
选择风机型号为30KW轴流式通风机。
(2)、局部通风和防尘
为确保独头掘进工作面和阻力大的作业面有足够的新鲜风流,可采用局扇辅助通风,通风机电机功率5.5KW,风量2.2-3.5m3/s,送风距离200m。
局扇安装地点必须在进风巷道中距回风口10米以外,风机下部距离地面0.5米,防止杂物吸入风机。
风筒吊挂保持平直,无反接,风筒距工作面端头小于5米,拐弯处使用弯曲风筒,防止因挤压增加通风阻力。
为保证矿井空气质量,凿岩采用湿式凿岩,装卸矿及其他产尘点采用喷雾洒水以净化风流。
建立完善的通风防尘检测系统,每次爆破后要有足够的通风时间,避免炮烟中毒事故发生。
4、矿井排水
该矿井正常排水量约为10m3/h-15m3/h,最大涌水量20m3/h.在竖井SJ2的320米不够井底车场石门设计水仓,水仓有效容积按井下6-8小时正常涌水量设计,水仓容积设计为120m3。
选择扬程150米水泵。
排水管路安装在SJ2内。
水泵房设置3台水泵,保证一台使用、一台备用,一台检修。
每一台水泵要保证在20小时内排出井下24小时正常涌水,以确保矿山排水安全。
5、矿井供水
(1)用水量主要包括生产用水、生活用水、消防用水。
(2)、给水系统
生产用水来自地表蓄水池;生活给水系统(工作人员生活用水标准为35L/人.班);消防给水系统与生产给水系统合用。
6、井下防火
井下生产中段易于造成火灾地点要设置必要的防火设施,尤其井底车场、地下硐室要配备灭火器、水箱和沙箱等灭火器材。
矿山要建设消防蓄水池。
,容积250m3。
7、安全避灾系统
(1)、监测监控系统
A、CO传感器设置
CO传感器安装地点
序号
地点
数量
备注
1
掘进回风面
1
独头掘进巷道距工作面5-10米混合风流处和距巷道出口10-15米回风流中
2
采场进风口
1
采场入口
3
掘进进风口
1
掘进天井入口
4
总回风井口
1
B、风速传感器设置
风速传感器安装地点
序号
地点
数量
备注
1
总回风巷道
1
2
总进风口
1
3
掘进进风口
1
4
掘进回风口
1
5
采面进风口
1
6
采面回风
1
风压传感器安装地点
序号
地点
数量
备注
1
主通风机房
1
C、紧急避险系统
矿山在每中段设置一个避灾硐室,避灾硐室设置在101矿体各中段距运输巷道中部