金属矿床地下开采课程设计

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学 院： 姓 名：

学 号： 班 级：

专 业：采矿工程

指导教师：

2016年1月4日

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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 .............................................................................. 4 1.采准工程量 ............................................................................................................. 4 2.切割工程量 ............................................................................................................. 4 第五章 留矿法采矿方法的单体设计 ................................................................... 6 1.结构和参数 ............................................................................................................. 6 2.采准工作 ................................................................................................................. 6 3.切割工作 ................................................................................................................. 6 4.回采工作 ................................................................................................................. 7 4.1凿岩 .................................................................................................................. 7 4.2爆破 .................................................................................................................. 8 4.3通风 .................................................................................................................. 8 4.4局部放矿 .......................................................................................................... 9 4.5平场、撬顶和二次破碎 .................................................................................. 9 4.6最终放矿及矿房残留矿石的回收 ................................................................ 10 5.地压管理 ............................................................................................................... 10 6.采空区处理 ........................................................................................................... 10 第六章 浅孔留矿法的矿房回采中的工作组织。 ................................................ 10 第七章 主要技术经济指标 ................................................................................. 11 第八章 课程设计总结 ....................................................................................... 12 参考文献 ............................................................................................................. 12

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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 比重 天然抗拉强度(MPa) 内聚力（MPa） 摩擦角（°） 摩擦系数 干燥 饱和 软化系数 岩 性

267中段Y-1 2.76 6.8 6.7 36 0.75 57.38 41.62 0.73 中风化灰色变质砂岩 267中段Y-2 2.70 5.1 5.2 32 0.63 44.69 31.16 0.70 中风化灰色板岩 第 2 页 共 12页

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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

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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=200 m3 (2) 巷道工程量：2×2×48=192m3

（3）联络道工程量：2×2×3×7×4=336 m3 (4)斗颈工程量：1.2×1.2×7×7=70.56 m3 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=35 m3

切割工程量=拉底巷道工程量+劈漏工程量=115.2+112=150 m3

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。

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矿块采准切割工程量计算表 巷道名称 巷道数目 矿石中 单长 采准巷道 斗颈 人行通风天井 采场联络道 阶段运输巷道 合计 切割巷道 漏斗 拉底 合计 7 1 8 48 2 17 1 48 7 3 7 2 总长 岩石中 单长 总长 50 合计 长度（m） 断面（m矿石中 岩石中 2 ）合计 体积矿石中 m 3矿石容重合计 3岩石容重3工业储量岩石中 t/mt/m（t) 4 4 100 70 200 50 50 84 4 0 4 336 48 4 4 192 192 5 798 14 50 2.4 35 115 2.4 115 150 表二： 技 术 经 济 采 指 损失率 标 （%） 矿 方 法 贫化率 （%） 矿块生 产能力 （%） 炸 药 单 耗 kg/t 矿块工人劳 木材消 耗量 动生产m3 /t 率（吨/工班） 第 5 页 共 12页

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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）。

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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 重量长,宽,高 耗气量 凿岩直凿孔深台班效（KG） (mm) (1/s) 径(mm) 度(m) 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）。

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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，%。 γ1－矿石贫化率，%。 Q1=waη0γ（1-k）/（1-γ1）=1.35×2×0.8×1.24×（1-0.026）/（1-0.040）=2.50 t/m 表1 爆破参数 炮孔直径（mm） 药卷直径（mm） 炮孔间距（m） 40 38 2 炮孔深度（m） 最小抵抗线（m） 炮孔排距（m） 2 1.25 1 表2 炸药单耗 矿石的坚固性系数 单位炸药消耗量（kg/m ） <8 0.26-1.0 8-10 1.0-1.6 10-15 1.6-2.6 4.3通风 爆破以后要加强通风，使炮烟和粉尘能迅速排出工作面。工作面的风量应当保证满足排尘，排烟的需要。为此，要求采掘工作的风速不应低于0.15米/秒，空气的含氧量不得少于20%。

矿房的通风系统。一般是从上风流方向的天井进入新鲜风流，通过矿房工作面以后，经天井排到上部回风平巷。

电耙道的通风应形成独立的系统，防止污风串入矿房中。

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4.4局部放矿

矿石崩落以后，由于矿石碎胀，为了保证有一定的工作空间，必须放出部分矿石。按规定应放出崩薄矿石的1/3，凿下2/3作为继续工作的临时工作台，（一般坚硬矿石的碎胀系数为1.5）

应注意：① 在局部放矿时，不允许人员在放矿漏斗上方作业，以保证人身安全。 ② 局部放矿时，应有计划的进行，使平场工作量减少，防止形成空硐。若一但发现产生了空硐，应及时处理。 运搬设备 电耙绞车的型号及其主要参数 型号 钢绳直径(mm) 主副卷卷筒 筒 2JP30 16 14 容绳量（m) 主副卷卷筒 筒 电动机 外形尺寸（mm) 总重量（kg) 功转速 率kw 重量kg 长 宽 高 85 100 30 1470 272 1650 820 695 1153 4.5平场、撬顶和二次破碎

为了便于工人在留矿堆上进行凿岩爆破作业，局部放矿后应将留矿堆表面整平，这叫平场。平场时，应将顶板和两帮已松动而未落下的矿石或岩石撬落，以保证后续作业的安全，这叫撬顶。崩矿和撬顶时落下的大块，应在平场时破碎，以免卡塞漏斗，这叫二次破碎。

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4.6最终放矿及矿房残留矿石的回收

矿房采完后，应及时组织最终放矿，也叫大量放矿，即放出存留在矿房内的全部矿石。放矿时，应避免存留矿石中产生空洞或悬拱现象。在放矿时如漏斗堵塞，应及时处理，以提高放矿强度，防止围岩片落，减少二次贫化。

5.地压管理

浅孔留矿法是靠矿柱和矿岩本身强度去维护采空区，而崩落暂留的矿石不能做为支撑围岩的主要手段。 6.采空区处理 待矿柱回采完毕，用崩落围岩的办法处理采空区。 第六章 浅孔留矿法的矿房回采中的工作组织。 浅孔凿矿法回采工程循环图表班次第 二 班第 三 班第 一 班项目时间1234567812345678123456781.0凿岩准备5.0凿 岩20外 破1.0耙矿准备7.0耙 矿采坊安全拼查0.50.5洒水3.0撬深石1.0碎碎大块2.0平 场1.0凿岩准备

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1.应注意作业顺序问题，如下部出矿，上部就不能打眼或作其他工作。

2.薄矿脉开采时，多用一昼夜三班为一个循环，即一个班凿岩，一个班爆破通风，第三个班放矿，平场及其他准备工作。配备凿岩工人1名，助手1名，平场工2名，放矿工2—4名，支柱工1名等。 工作项目 回采凿岩 装药爆破 通风 出矿 所需时间 5小时 1.5小时 1小时 2.5小时 第七章 主要技术经济指标 回采作业主要材料消耗表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 材料名称 炸药 非电雷管 导爆管 导爆索 钻头 钻杆 钻管 钎尾 柴油 机油 液压油 轮胎 单位 kg 发 m m 个 根 根 根 kg kg kg 个 每t单耗 0.43 0.05 0.1 0.25 0.0004 0.0005 0.0004 0.0002 0.03 0.005 0.009 0.00018 年消耗 762648.00 88680.00 177360.00 443400.00 709.44 886.80 709.44 354.72 53208.00 8868.00 15962.40 319.25 第 11 页 共 12页

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第八章 课程设计总结

金属矿床地下开采课程设计是对我们已学课程的复习，是为我们不久的毕业设计打基础，并将我们以前学过的许多课程如采矿学、地质学、测量学、工程制图等联系在了一起，加深了我对这些课程的理解。同时，在做课程设计的过程中我学会了如何使用采矿设计手册，为毕业设计打下了很好的基础。 通过此次课程设计让我明白了许多以前不明白的知识点，懂得了做学问要有一个严谨的治学态度，要有耐心。这些收获我会将它们融入在我以后的学习和生活中，时刻提醒自己要不断完善，精益求精。 当然，此次设计是我第一次尝试做，肯定有许多不足之处，希望老师多多指正，谢谢！

参考文献

[1]解世俊.《金属矿床地下开采》.北京：冶金工业出版社1986.4 [2]王玉杰.《爆破工程》.武汉：武汉理工大学出版社 [3]吴超.《矿井通风与空气调节》.长沙：中南大学出版社 [4]《新编爆破工程实用技术大全》

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