小漢口設(shè)計說明書

武漢科技大學(xué)課程設(shè)計PAGEPAGEII目錄121241.礦區(qū)選擇和開采方法 122681.1礦區(qū)選擇 198701.2開采方法 1238941.2.1開采技術(shù)條件 177001.2.2開采方法的確定 2119072.礦山年產(chǎn)量、服務(wù)年限和工作制度 3162372.1礦山年產(chǎn)量 3223982.1.1可能的礦山年產(chǎn)量 3149902.1.2礦山年產(chǎn)量的選擇 3113972.2礦山生產(chǎn)能力校核 4282482.2.1按中段可同時生產(chǎn)的礦塊數(shù)驗算礦山生產(chǎn)能力 4261552.3礦山服務(wù)年限 8310992.4工作制度 9304973.礦床開拓 980973.1開拓系統(tǒng)的選擇 9105503.1.1上盤平硐開拓法＋盲豎井聯(lián)合開拓法 933003.1.2上盤豎井＋斜井對角式開拓 109033.2開拓方案的確定 1045533.3巖石錯動角的確定 10191853.4主要開拓巷道 1111233.4.1主平硐 11141423.4.2盲主井 1159653.4.3盲風(fēng)井和風(fēng)井平硐 1127333.5提升容器的選擇 11157623.5.1提升任務(wù)量計算 12263073.5.2罐籠選型 13109463.6主要開拓巷道尺寸及其支護 14206083.6.1主井 14145323.6.2風(fēng)井 14100993.6.3階段運輸大巷 1523404.礦山基建工程 15118455.采礦 1697155.1采礦方法選擇及構(gòu)成要素 16308905.1.1開采技術(shù)條件 16180285.1.2采礦方法選擇 16291555.2礦塊構(gòu)成要素 17158665.3底部結(jié)構(gòu) 1720936.采準及切割工作 1841926.1采準工作 18114756.1.1淺孔留礦法的采準工作 18153646.1.2上向水平分層充填法的采準工作 1855736.2切割工作 1950396.2.1淺孔留礦法的切割工作 19217246.2.2上向水平分層充填法的切割工作 1928857.回采工作 20148937.1淺孔留礦法回采工藝 20141417.2礦柱回采和采空區(qū)地壓管理 20251217.3上向水平分成充填法回采工藝 20319768.生產(chǎn)采掘進度計劃 2054229.采掘設(shè)備及采掘材料消耗 2286369.1采掘工程設(shè)備 2236789.2采掘工程材料消耗 22672810.坑內(nèi)運輸 23999311.坑內(nèi)通風(fēng) 231574011.1坑內(nèi)通風(fēng)與防塵 23651111.2通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)方式 242646611.3礦井各工作面需風(fēng)量 252280512.礦井防排水系統(tǒng) 261190812.1井下排水設(shè)施 261409812.1.1排水系統(tǒng) 261063512.1.2井下排水設(shè)施 273114512.1.3水泵房設(shè)計 282838512.2變電硐室設(shè)計 292541參考文獻 30PAGE291.礦區(qū)選擇和開采方法1.1礦區(qū)選擇小漢口銅礦屬中低溫?zé)嵋撼涮钍叫⌒豌~礦床，礦體主要賦存在兩斷層破碎帶角礫巖或下盤灰?guī)r中，有數(shù)十個礦體組成，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體較大。本次設(shè)計參照小漢口銅礦礦區(qū)上部開采狀況，結(jié)合礦床勘探程度，兼顧生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)和穩(wěn)定礦業(yè)公司生產(chǎn)能力等因素，具體設(shè)計對象為礦區(qū)Ⅰ號礦體的+200m~-100m區(qū)段。本次將設(shè)計和建設(shè)新的開拓系統(tǒng)、采礦系統(tǒng)和礦山管理系統(tǒng)。因興冶礦業(yè)有限公司有較完善的管理、營銷機制，小漢口銅礦只作為單一采礦單位。因此，本次設(shè)計只進行礦山開拓運輸、提升排水、通風(fēng)等系統(tǒng)設(shè)計及礦床開采工藝設(shè)計和相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟分析。1.2開采方法1.2.1開采技術(shù)條件礦床的開采技術(shù)條件主要包括：水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件三方面（1）水文地質(zhì)條件區(qū)內(nèi)屬低山丘陵地形，東側(cè)陡峻地表巖溶不甚發(fā)育。礦區(qū)主要含水層是構(gòu)成礦體底板的嘉陵江組灰?guī)r裂隙—巖溶含水層，和灰?guī)r破碎帶及F1斷層下盤拖拉斷褶帶的灰?guī)r角礫巖組成成礦區(qū)含水帶，次要含水帶為砂巖中的裂隙脈狀水體，且兩者之間無水力聯(lián)系。裂隙脈狀水體受水面積有限，水量小，來源不足，延深不大，與礦體之間有頁巖破碎帶及混合巖性破碎帶隔水體存在，對坑道充水影響不大。雖然嘉陵江組灰?guī)r含裂隙巖溶水，但拖拉斷褶帶被方解石脈充填和膠結(jié)，致使其未形成富水帶，僅含微弱裂隙—巖溶水，卻相反的形成了含水層的西部相對隔水邊界，由于斷層帶中及F1斷層下盤富含泥質(zhì)、砂質(zhì)及硅化，影響了碳酸鹽的喀斯特化，故含水性及透水性差。同時，該區(qū)無地表水體，地下水補給來源主要是大氣降水。補給條件簡單，水源不足，因而含水微弱或無水。由此可知，含水層與礦體關(guān)系較單一，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。工程地質(zhì)條件礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風(fēng)化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。此外，礦區(qū)范圍內(nèi)可能有相當(dāng)?shù)娜芏串a(chǎn)出，開采時應(yīng)引起高度重視。（3）環(huán)境地質(zhì)條件礦區(qū)采用地下開采方式，具有一定的開采史，+200m以上基本采空，井內(nèi)未發(fā)現(xiàn)井壁垮塌、頂板冒落等現(xiàn)象，地表未因采礦產(chǎn)生裂隙、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。因此礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀較穩(wěn)定，以往的礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境的影響程度較輕。因此，礦區(qū)工程地質(zhì)條件較為簡單，水文地質(zhì)單一，礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為中等。礦區(qū)屬地方小型礦山，按礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估分級標(biāo)準是三級。綜上所述，區(qū)內(nèi)礦體底板工程地質(zhì)條件較好，礦層頂板工程地質(zhì)條件較差，需要很好的支護。含水層與礦體關(guān)系較單一，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單,礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為中等。1.2.2開采方法的確定小漢口礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風(fēng)化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。礦區(qū)采用地下開采方式，具有一定的開采史，+200m以上基本采空，井內(nèi)未發(fā)現(xiàn)井壁垮塌、頂板冒落等現(xiàn)象，地表未因采礦產(chǎn)生裂隙、塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。本次設(shè)計利用礦產(chǎn)資源儲量計算對象為Ⅰ號主礦體和Ⅱ號礦體的少部分。設(shè)計范圍為26線～32線范圍內(nèi)+215m標(biāo)高～-100m標(biāo)高范圍內(nèi)的礦體。Ⅰ號礦體沿走向長284m～150m，上寬下窄，向北側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為470m～110m，Ⅱ號礦體沿走向長為100m～76m，上寬下窄，向北略有側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為408m～170m。在-300m以上疏干和排水，減小了對開采的壓力。在金屬礦床地下開采時，首先把井田劃分為階段，然后再把階段劃分為礦塊。礦塊即為獨立的回采單元。經(jīng)過對這個礦體的產(chǎn)狀薄礦體且為急傾斜礦體及礦體的埋藏條件和地質(zhì)條件的綜合分析，可以選擇上向水平充填采礦法和留礦采礦法。2.礦山年產(chǎn)量、服務(wù)年限和工作制度2.1礦山年產(chǎn)量2.1.1可能的礦山年產(chǎn)量礦山的生產(chǎn)能力是礦山建設(shè)的重要問題之一。生產(chǎn)能力確定是否正確直接關(guān)系著企業(yè)投資與經(jīng)濟效益的好壞。影響著選冶及加工廠的原料供應(yīng)和國家計劃的實施。因此，在確定礦山生產(chǎn)能力時，必須正確和深入進行調(diào)查研究，實事求是地做好各方案的技術(shù)經(jīng)濟比較工作。根據(jù)開采急傾斜薄礦體的采礦方法,和礦區(qū)的地形地質(zhì)資料可以采用留礦法和上向水平分層充填法。根據(jù)礦床開采的自然條件和開采的技術(shù)經(jīng)濟條件，以及設(shè)計要求小漢口銅礦的可能礦山年產(chǎn)量為17萬噸,按每年330個工作日計算，平均生產(chǎn)能力為515t/d。2.1.2礦山年產(chǎn)量的選擇參照國內(nèi)外相似礦山的經(jīng)驗，可知采用淺孔留礦法時，礦山礦塊生產(chǎn)能力約在50t/d～70t/d之間；采用上向水平分層充填法時，礦山礦塊生產(chǎn)能力大致為20～50t/d。采用淺孔留礦法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，頂柱厚3m，間柱寬6m,底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為70（t/d）。本次設(shè)計開采規(guī)模為515t/d，即年產(chǎn)原礦17萬t。采用上向水平分層充填法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱厚5m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30（t/d）。本次設(shè)計開采規(guī)模為515t/d，即年產(chǎn)原礦17萬t。故當(dāng)采用淺孔留礦法（不留間柱）時，選取礦房生產(chǎn)能力為70t/d；當(dāng)采用上向水平分層充填法時，選取礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30t/d。2.2礦山生產(chǎn)能力校核2.2.1按中段可同時生產(chǎn)的礦塊數(shù)驗算礦山生產(chǎn)能力本次儲量計算是依據(jù)《銅礦地質(zhì)勘探規(guī)范》要求進行計算的。計算范圍為+200m～-100m之間的儲量。計算儲量前，需計算各階段的礦石體積，根據(jù)礦石體積與礦石體重的乘積，來計算礦石量。水平斷面法計算礦石體積時，按下列原則選擇公式：當(dāng)相鄰兩中段面礦體之間的相對面積S1、S2（設(shè)S1<S2），且具有(S1-S2)/S1<40%時，用棱臺公式計算：公式（2-1）當(dāng)相鄰兩中段面礦體之間的相對面積S1、S2（設(shè)S1<S2），且具有(S1-S2)/S1>40%時，用截錐公式計算：公式（2-2）當(dāng)相鄰兩中段面礦體中有一個無面積時，則需根據(jù)礦體面積形式不同，選擇楔形公式計算：公式（2-3）當(dāng)相鄰兩中段平面采用中線法編制或時礦體頂板時，采用柱體公式計算：公式（2-4）通過用水平斷面法對礦區(qū)儲量的計算，得出葉花香銅礦資源儲量（見表2-1）。礦石總量為萬t。表2-1各中段水平礦體面積、周長、沿走向長度情況中段水平面積（m2）周長（m）沿走向長度（m）-100m380.27175.1882.79-50m619.22363.94135.380m418.56295.4486.71+50m818.96489.62186.85+100m752.55463.20218.25+150m489.49556.80226.39+215m171.81210.47181.76表2-2水平斷面法確定礦體儲量表中段范圍體積（m3）礦石體重（t/m3）礦石量(萬t)-100m~-50m24987.252.7096.77-50m～0m25781.292.7096.980m～+50m30383.292.7098.23+50m～+100m39287.752.70910.64+100m~+150m30816.192.7098.35+150m~+215m20611.502.7095.58總計171867.2746.55計算可布置的有效礦塊數(shù)：根據(jù)《采礦設(shè)計手冊（地下開采卷）》，公式2-1-1QUOTE公式（2-5）可求出階段的折算平均厚度。式中，——折算厚度，m；——階段（分段）礦量，t；——礦體走向長度，m；——階段（分段）高度，m；——礦石體重，t/m3。采用淺孔留礦法和上向水平分層充填法是的階段高度都取為50m。則，代入數(shù)據(jù)得到各段的折算厚度：-100m～-50m：m=6.77×10000/（135.38×50×2.709）=3.69m；-50m～0m：m=6.98×10000/（86.71×50×2.709）=5.94m；0m～+50m：m=8.23×10000/（186.85×50×2.709）=3.25m；+50m～+100m：m=10.64×10000/（218.25×50×2.709）=3.60m；+100m～+150m：m=8.35×10000/（226.39×50×2.709）=2.72m；+150m～+215m：m=5.58×10000/（181.76×50×2.709）=2.27m；（1）采用留礦法時+150m～+215m階段高度確定為65m，其余階段高度為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度。則各階段可布置礦塊數(shù)N：-100m～-50m：N1=Q/（×××）=6.77×10000/（50×3.69×50×2.709）=2.71-50m～0m：N2=Q/（×××）=6.98×10000/（50×5.94×50×2.709）=2.140m～+50m：N3=Q/（×××）=8.23×10000/（50×3.25×50×2.709）=3.74+50m～+100m：N4=Q/（×××）=10.64×10000/（50×3.60×50×2.709）=4.36+100m～+150m：N5=Q/（×××）=8.35×10000/（50×2.72×50×2.709）=4.53+150m～+215m：N6=Q/（×××）=5.58×10000/（50×2.27×65×2.709）=2.79各階段可布置礦塊數(shù)最大為5，最小為3，故可以考慮同時開采四個階段，考慮到采準、切割、回采的時間及上下兩個階段兩個礦塊之間的空間錯位關(guān)系，可以確定三個階段同時可布置礦塊數(shù)為16。計算礦山年生產(chǎn)能力：根據(jù)采礦設(shè)計手冊（地下開采卷）公式2-1-2：公式（2-6）其中：A——礦石年產(chǎn)量，t/a;N1——同時回采的可布礦房數(shù)；N2——同時回采的可布礦柱數(shù)；q1——礦房生產(chǎn)能力，取為70t/d；q2——礦柱生產(chǎn)能力，此礦山為0；K——礦塊利用系數(shù)，此礦山取0.6；E——地質(zhì)影響系數(shù)0.7-1.0，此礦山取0.95；Z——副產(chǎn)礦石率，此礦山取15%；t——年工作天數(shù)，此礦山為330天。代入數(shù)據(jù)計算可得生產(chǎn)能力為：A=(16×70+0)×0.6×0.95×330/(1-0.15)=200560>170000故生產(chǎn)能力滿足要求。采用上向水平分層充填法時，階段高度為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱5m，底柱5m。則各階段可布置礦塊數(shù)N：-100m～-50m：N1=Q/（***）=6.77*10000/（50*3.69*50*2.709）=2.71-50m～0m：N2=Q/（***）=6.98*10000/（50*5.94*50*2.709）=2.140m～+50m：N3=Q/（***）=8.23*10000/（50*3.25*50*2.709）=3.74+50m～+100m：N4=Q/（***）=10.64*10000/（50*3.60*50*2.709）=4.36+100m～+150m：N5=Q/（***）=8.35*10000/（50*2.72*50*2.709）=4.53+150m～+215m：N6=Q/（***）=5.58*10000/（50*2.27*65*2.709）=2.79各階段可布置礦塊數(shù)最大為5，最小為3，故可以考慮同時開采四個階段，考慮到采準、切割、回采的時間及上下兩個階段兩個礦塊之間的空間錯位關(guān)系，可以確定三個階段同時可布置礦塊數(shù)為16。計算礦山年生產(chǎn)能力。根據(jù)手冊公式2-1-2：公式（2-7）其中：A——礦石年產(chǎn)量，t/a;N1——同時回采的可布礦房數(shù)；N2——同時回采的可布礦柱數(shù)；q1——礦房生產(chǎn)能力，取為50t/d；q2——礦柱生產(chǎn)能力，此礦山為30t/d；K——礦塊利用系數(shù)，此礦山取0.6；E——地質(zhì)影響系數(shù)0.7-1.0，此礦山取0.95；Z——副產(chǎn)礦石率，此礦山取15%；t——年工作天數(shù)，此礦山為330天。代入數(shù)據(jù)計算可得生產(chǎn)能力為:A=(16×50+13×30)×0.6×0.95×330/(1-0.15)=190263>170000故生產(chǎn)能力滿足要求。2.3礦山服務(wù)年限在井田范圍已定的條件下，礦床的工業(yè)儲量是已定的，而服務(wù)年限則是隨著礦井的生產(chǎn)能力的變化而不同的。礦床的生產(chǎn)能力和礦井的服務(wù)年限之間滿足如下式所列關(guān)系：QUOTE公式（2-9）式中，A——礦井的生產(chǎn)能力，t/a，設(shè)計為170000t/a；Q——礦床的工業(yè)儲量，t，工業(yè)儲量為46.55萬t；T——礦井的服務(wù)年限，a；K——礦石總回采率，%，設(shè)計取為90%；r——廢石總混入率，%，設(shè)計取為20%。代人數(shù)值計算：T=46.55×0.90/[17*（1-0.20）]=3.08設(shè)計該礦山的服務(wù)年限為4年。2.4工作制度設(shè)計工作制度為一年工作330天，每天按三班制，每班8小時。3.礦床開拓3.1開拓系統(tǒng)的選擇地下開采，須從地面掘進一系列巷道通達礦體，使之形成完整的提升、運輸、通風(fēng)、排水、以及動力供應(yīng)等系統(tǒng)，這一完整系統(tǒng)即構(gòu)成了礦床開拓。此礦體賦存較深且部分處于地表以上，部分地表以下，主要礦體的傾角為77°～88°，局部位置傾角與地表山坡相反，礦體主要產(chǎn)于破碎帶中，礦體頂板的破碎帶和砂巖結(jié)構(gòu)較為松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風(fēng)化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。根據(jù)此種情況，可以采用垂直礦體走向上盤平硐開拓法＋盲豎井聯(lián)合開拓法和上盤豎井＋斜井對角式開拓方案。下面就這兩種方案進行選擇：3.1.1上盤平硐開拓法＋盲豎井聯(lián)合開拓法平硐開拓廣泛用于開采地面以上的礦體，而且基建時間短，投資少，礦石運輸費用低，通風(fēng)方便，生產(chǎn)安全可靠等優(yōu)點?？紤]到此礦體賦存較深且部分處于地表以上，部分地表以下，從而采用平硐與盲豎井聯(lián)合開拓法，會經(jīng)濟合算，生產(chǎn)管理方便。3.1.2上盤豎井＋斜井對角式開拓由于礦體有一部分是埋藏在地平面以下，并且礦體的埋藏深度是比較淺，而且局部位置傾角與地表山坡相反，因此也可以考慮選擇豎井+斜井開拓法，可以盡量減少石門工程量及尋找良好的井巷工程部位，以降低井巷造價及維護費。另外，根據(jù)礦體范圍大，厚度小，礦量少且服務(wù)年限短的條件，礦井急需在短期投產(chǎn)，礦體分布不均勻的條件，可以優(yōu)先選用脈內(nèi)斜井開拓法。3.2開拓方案的確定以上的垂直礦體走向的上盤平硐開拓法+盲豎井聯(lián)合開拓法和上盤豎井+斜井開拓法是被初步選定的兩種方案，對小漢口礦的礦體地質(zhì)條件進行具體地分析，不難發(fā)現(xiàn)，由于斜井開拓法一般是比較適合于開采傾斜或緩傾斜的礦體，而小漢口礦是屬于急傾斜的礦體，因此，斜井開拓法相對于垂直礦體走向的上盤平硐開拓法+盲豎井聯(lián)合開拓法而言，它的缺點比較明顯，經(jīng)過最后的綜合分析，確定該礦的開拓方法選定為垂直礦體走向的上盤平硐開拓+盲豎井聯(lián)合開拓法。3.3巖石錯動角的確定地下采礦形成采空區(qū)以后，由于采空區(qū)周圍巖層失去平衡，引起采空區(qū)周圍巖層的變形和破壞，以至大規(guī)模移動，使地表發(fā)生變形和塌陷。為了保證井筒、地表建筑物、地表構(gòu)筑物等不設(shè)置在移動帶之內(nèi)，應(yīng)確定巖石移動角。影響巖層錯動角的因素很多，主要是巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、礦體厚度、傾角與開采深度，以及使用的采礦方法。小漢口礦體為急傾斜，礦體的傾角為77°～88°；礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖工程地質(zhì)條件較差。本礦擬采用淺孔留礦法或上向水平充填采礦法，參考類似礦山的實際情況，巖石錯動角的取值如表3-1。表3-1巖石錯動角表上盤下盤端部巖石錯動角（度）657075巖石的錯動界線根據(jù)表3-1中錯動角的取值計算，其結(jié)果見總平面布置圖。3.4主要開拓巷道3.4.1主平硐在本礦山中平硐是采礦生產(chǎn)的咽喉，其位置關(guān)系到整個礦山的經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。平硐口附近是各種生產(chǎn)服務(wù)設(shè)施的工業(yè)場地，因此，平硐口位置的確定不但要考慮工程上的可行性，還要滿足平場的經(jīng)濟性。在本設(shè)計中確定平硐入口坐標(biāo)為（8338.93,52022.79,215），平硐工業(yè)場地標(biāo)高為+215m.3.4.2盲主井根據(jù)礦體圍巖錯動角，主井布置在圍巖錯動圈20m以外，主井位于礦體上盤，井筒中心坐標(biāo)為（8505.04,52116.50），最高井口標(biāo)高為+250m，井底標(biāo)高－110m，主井總深度為360m。3.4.3盲風(fēng)井和風(fēng)井平硐根據(jù)礦體圍巖錯動角，風(fēng)井布置在圍巖錯動圈20m以外，主井位于礦體上盤，井筒中心平面坐標(biāo)為（8422.47,52252.21），最高井口標(biāo)高為+230m，井底標(biāo)高－100m，主井總深度為330m。風(fēng)井平硐起始點坐標(biāo)為（8363.55，52244.02，230），風(fēng)井工業(yè)場地標(biāo)高為+230m。3.5提升容器的選擇主井提升設(shè)備選為罐籠，用于升降人員、材料、設(shè)備和提升礦巖，兼作入風(fēng)井。3.5.1提升任務(wù)量計算提升容器的小時提升量：可由《采礦設(shè)計手冊（機械卷）》公式1-6-1得：（公式3-1）式中——小時提升量，t/h；——提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取1.15，罐籠提升取1.2；——年提升量，t/a；——年工作日，d/a；——日工作小時數(shù)，h/d，兼作主副提升時取18h/d。代入數(shù)據(jù)計算得:(t/h)礦井加權(quán)平均提升高度：由《采礦設(shè)計手冊（機械卷）》公式1-6-3（公式3-2）式中，——加權(quán)平均提升高度，m；，——分別為第n階段的提升高度和階段礦量；代入數(shù)據(jù)計算得，m單容器提升時一次提升量：由《采礦設(shè)計手冊（機械卷）》公式1-6-7 （公式3-3）式中，——容器的容積，m3；——附加時間，取10s；——滿裝系數(shù)，取0.9；——松散礦石密度，取1.69t/m3；——休止時間，取30s；——系數(shù)，取為2.665；代入數(shù)據(jù)計算得：m3一次有效提升量：（公式3-4）——一次有效提升量，t；——提升容器的容積，m3；代入數(shù)據(jù)計算得：所以采用罐籠提升時配用的礦車選用車廂容積大于0.96m3，故選用礦車的型號為YGC1.2（6），車廂容積為1.2m3，最大裝載量為3t。3.5.2罐籠選型考慮到礦山的年生產(chǎn)能力為17萬噸，每天需運輸?shù)V石515t，同時又考慮到罐籠需要提升廢石、材料、設(shè)備、人員等，所以選用罐籠的型號為3#單層罐籠YJGS-2.2-1。罐籠參數(shù)為斷面尺寸2200mm×1350mm，最大裝載量4.2t，罐籠質(zhì)量3.8t，鋼繩終端懸掛質(zhì)量7.8t，可乘人數(shù)為15人，下放大件為東風(fēng)-2型裝巖機。采用木罐道，罐道規(guī)格是180mm×150mm，罐道層梁的層距為2000mm。提升機電機型號為JR126-10型，電機功率為95W,提升機型號為2JT1200×800-24。3.6主要開拓巷道尺寸及其支護3.6.1主井由于井筒較深，而且地表覆蓋有幾十米的表土層，從綜合考慮井筒斷面利用率和有利于井筒受力的情況，井筒的斷面形狀確定為圓形斷面。井筒斷面確定為圓形，有利于承受壓力，通風(fēng)阻力小，維護費用少。根據(jù)所選的罐籠型號和內(nèi)設(shè)管道和梯子間的要求，井筒斷面凈直徑確定為4m。主井由井頸與井筒組成。根據(jù)井頸受力狀況，井頸設(shè)計分為三段：上段厚度一般為1～1.5m，中段為0.6～0.9m，下段為0.4～0.7m；井頸每段高度為2～6m，最上面一段一定要在凍結(jié)線以下，最下面一段一定要建在基巖以下2～3m處。主井所在位置圍巖較穩(wěn)固，礦上服務(wù)年限短，參照國內(nèi)外其它礦山，確定井筒支護為噴射混凝土支護，壁厚為300mm。根據(jù)該礦區(qū)地質(zhì)條件，井頸段長度設(shè)計為15m。上段臺階壁厚1m，中段為0.6m，下段為0.4m。因為整個礦區(qū)地質(zhì)條件都不是很好，井筒所處的下盤裂隙節(jié)理較發(fā)育，而主井作為提升礦石和上下人員以及井筒，是聯(lián)系地面和井下的出入口，需要做好支護工作，所以采用錨噴支護，支護厚度為100mm，混凝土配合比為：水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為0.4～0.5。3.6.2風(fēng)井風(fēng)井作為污風(fēng)出口，與主井形成統(tǒng)一的通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)井內(nèi)不設(shè)提升設(shè)備，僅作為回風(fēng)用的井筒，根據(jù)內(nèi)設(shè)梯子間的要求，為了便于施工方便，確定風(fēng)井的凈斷面直徑為3.0m。對風(fēng)井井筒采用噴射混凝土支護，支護厚度為100mm?；炷僚浜媳葹椋核啵荷埃菏?1：2：2，水灰比為0.4～0.5。根據(jù)設(shè)計采用的對角式開拓系統(tǒng)，風(fēng)井布置在礦體上盤，將風(fēng)井井頸設(shè)計為深度為10m，厚度為0.7m。3.6.3階段運輸大巷在井下沿礦床開鑿的水平巷道均稱為階段運輸大巷，主要擔(dān)負運輸和通風(fēng)任務(wù)，也稱回風(fēng)大巷。本設(shè)計中階段運輸大巷斷面形狀選為三心拱，寬度B=3m，高度H=3.5m，采用噴射混凝土支護，支護厚度為300mm。混凝土配合比為水泥：砂：石子=1：2：2，水灰比為0.4～0.5。4.礦山基建工程開拓工程量見表4-1。表4-1基建工程量表序號項目斷面規(guī)格長度（m）支護方式支護率凈斷面（m2）掘進斷面（m2）1主井井頸9.6219.5015混凝土100%2主井井筒9.6211.34300錨噴支護100%3風(fēng)井井頸712.5615混凝土100%4風(fēng)井井筒78.55300錨噴支護100%5150m水平運輸大巷8.049.62100.49噴射混凝土100%6150m水平風(fēng)井石門8.049.621120.43噴射混凝土100%7-100m水平水倉45.29200噴射混凝土100%8-100m水平水泵房15.7518.2420噴射混凝土100%9-100m水平變電硐室99.9215噴射混凝土100%5.采礦5.1采礦方法選擇及構(gòu)成要素5.1.1開采技術(shù)條件Ⅰ號礦體礦體走向約300°～350°，傾向SE，傾角77°～88°，礦體沿走向長284m～150m，上寬下窄，向北側(cè)伏，礦體沿傾斜長度470m～110m；Ⅱ號礦體礦體走向約350°，傾向SE，傾角72°～88°，礦體沿走向長為100m～76m，上寬下窄，向北略有側(cè)伏，礦體沿傾斜長度為408m～170m；Ⅲ號礦體礦體走向近于南北向，傾向西傾角78°～80°，一般產(chǎn)狀變化不大，礦體沿走向長為180m～70m，上寬下窄，礦體沿傾斜長度為470m～135m。礦體底板圍巖為厚層狀灰?guī)r，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強度較大，工程地質(zhì)條件較好。礦層頂板的破碎帶和砂巖，結(jié)構(gòu)較松散，片理發(fā)育，較為破碎，且易風(fēng)化，抗壓強度小，工程地質(zhì)條件較差，都需要很好的支護。此外，礦區(qū)范圍內(nèi)可能有相當(dāng)?shù)娜芏串a(chǎn)出，開采時應(yīng)引起高度重視。5.1.2采礦方法選擇根據(jù)開采急傾斜薄礦體的采礦方法,和礦區(qū)的地形地質(zhì)資料可以采用留礦法和上向水平分層充填法。參照國內(nèi)外相似礦山的經(jīng)驗，采用留礦法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，頂柱厚3m，間柱寬6m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦，漏斗間距5.5m。礦塊實際生產(chǎn)能力為70（t/d）。采用上向水平分層充填法時設(shè)計階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬8m，頂柱厚4m，底柱高5m，底部采用電耙漏斗出礦。礦塊實際生產(chǎn)能力為礦房生產(chǎn)能力為50（t/d），礦柱生產(chǎn)能力為30（t/d）。這兩種采礦方法的主要技術(shù)指標(biāo)比較見表5-2。表5-2采礦方法主要技術(shù)指標(biāo)序號指標(biāo)名稱單位薄礦體淺孔留礦法水平分層充填法1采場生產(chǎn)能力t/d55402采礦掌子面工效t12.59.83采切比m/kt8.3813.584損失率％6.55.15貧化率％156.56同時回采礦塊數(shù)個447優(yōu)點1.2.3.勞動強度相對較低。1.采礦回收率高；2.回采作業(yè)安全；3.地表不沉陷。8缺點1.回收率相對較低；2.坑木消耗較大1.采礦工藝復(fù)雜；2.勞動生產(chǎn)率低,回采成本高；3.勞動強度大該礦系小型礦山，故采場工作面工人勞動生產(chǎn)率對該礦不是十分重要的問題。銅礦石的品位對企業(yè)的經(jīng)濟效益關(guān)系較大，因此損失貧化指標(biāo)對該礦床較為重要。綜上所述，雖然上向水平分層填充采礦法的成本比較高，工人勞動生產(chǎn)率較低一些，但是與淺孔留礦法相比，礦石損失率和貧化率較低，作業(yè)更安全，對于維護圍巖，防止發(fā)生大規(guī)模的巖層移動，減緩地表下沉，都有顯著的作用。因此最終選取上向水平分層充填采礦法。5.2礦塊構(gòu)成要素采用上向水平分層充填法時，礦塊沿走向布置，階段高度確定為50m，礦塊長度為50m，寬度為礦體厚度，間柱寬為8m，頂柱厚4m，底柱高5m。5.3底部結(jié)構(gòu)底部采用漏斗自重放礦底部結(jié)構(gòu)，漏斗間距5.0m左右。6.采準及切割工作6.1采準工作6.1.1淺孔留礦法的采準工作采準工作主要是掘進階段運輸巷道、先進天井（作為行人通風(fēng)之用）、聯(lián)絡(luò)道、拉底巷道、漏斗頸等。由于礦體很薄，階段運輸大巷布置在脈外，巷道采用0.3%的坡度，以利排水。采用漏斗放礦，礦石經(jīng)卸礦口裝入礦車。礦塊采準工程量見表7-1。留礦法礦塊采準工程量計算表表7-1序號采準工程項目長度（m）數(shù)量（條）全長（m）1階段運輸巷道501502人行通風(fēng)天井501503聯(lián)絡(luò)道220404拉底平巷441405總長度 180礦塊地質(zhì)礦量V＝50×50×3.15×2.709＝21333.4(t)千噸采切比K＝180/21.33＝8.45(m/kt)6.1.2上向水平分層充填法的采準工作采準工作主要是掘進階段運輸大巷、人行通風(fēng)天井、充填天井及放礦溜井等。在礦房中央，一個礦房設(shè)置一個充填天井。人行天井和溜礦井采用順路架設(shè)，人行天井兼作濾水井。由于礦體很薄，可以直接用階段水平運輸大巷代替階段運輸平巷，階段運輸大巷布置在脈內(nèi)。采用放礦溜井放礦，礦石經(jīng)卸礦口裝入礦車。礦塊采準工程量見表7-2。礦塊采準工程量計算表表7-2序號采準工程項目長度（m）數(shù)量（條）全長（m）1階段沿脈運輸巷501502充填天井551553拉底平巷481484總長度153礦塊地質(zhì)礦量V＝50m×50m×3.15m×2.709＝21333.4(t)千噸采切比K＝7.2(m/kt)6.2切割工作6.2.1淺孔留礦法的切割工作切割工作包括拉底劈漏，形成放礦通道，掘進拉底巷道，形成拉底空間，為回采工作開辟自由面，并為爆破創(chuàng)造有利條件。首先，從拉底巷道的頂板每隔5m左右向上掘進漏斗頸，安裝木漏斗和放礦閘門，然后將漏斗頸擴大成漏斗，并形成拉底層，拉底高度為2m，寬度即礦塊厚度。在條件許可時，礦房切割與漏斗頸擴大成漏斗可同時完成，為回采創(chuàng)造基本的條件。6.2.2上向水平分層充填法的切割工作在底柱上部掘進拉底巷道，并以此為自由面擴大至礦房邊界，形成拉底空間，再向上挑頂3m，并將崩落的礦石經(jīng)溜井放出。形成5m高的拉底空間，即可澆灌鋼筋混泥土底板。7.回采工作7.1淺孔留礦法回采工藝留礦法回采工作包括了鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部放礦、撬頂平場、大量放礦等。開采時礦石較穩(wěn)固，采用上向炮孔，可采用梯段工作面打孔，梯段工作面長度為10～15；炮孔排列形式根據(jù)礦脈厚度和礦巖分離的難易程度確定，因為礦體平均厚度為3.15m，采用交錯排列布置炮孔；爆破采用2#巖石炸藥，用導(dǎo)火線點燃火雷管起爆；工作面通風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)滿足排塵和排除礦煙的需要，在采掘工作面空氣的含氧量不得少于20%，風(fēng)速不得低于0.15m/s，礦房的通風(fēng)系統(tǒng)是由主井進入新鮮空氣，通過礦房工作面由下風(fēng)流天井排到上部回風(fēng)巷道；每次采下的礦石靠自重放出三分之一左右，其余暫留在礦房中作繼續(xù)上采的工作臺，然后撬頂平場礦房回采完畢后，暫留在礦房中的礦石通過底部漏斗再大量放出，用電耙出礦。7.2礦柱回采和采空區(qū)地壓管理礦塊采完后留下了大量的礦柱，銅礦的價值較高，礦房回采完后要及時回采頂?shù)字?。礦房間隔回采，這時可以及時封閉該采場，構(gòu)筑隔墻，采用廢石和尾沙，對礦房進行充填。由于不留礦柱，回采礦房時主要依靠天井的橫撐支撐，或者相鄰沒有開采的礦塊。采空區(qū)充填完后對頂?shù)字M行回采，充填后的采空區(qū)，可以防止圍巖冒落，和地表巖石的塌陷。7.3上向水平分成充填法回采工藝上向水平分層充填法，采用淺孔崩礦，回采分層高為3m，采3m充填3m，崩落的礦石用電耙耙到溜礦井中，經(jīng)溜井溜到運輸巷道出礦。8.生產(chǎn)采掘進度計劃該礦設(shè)計年產(chǎn)量為17萬t/a，必須保證全礦有8個采場同時進行采礦和大量放礦生產(chǎn)作業(yè)，因此相應(yīng)的采場準備、鑿巖爆破、切割、礦石運輸、通風(fēng)、頂板覆蓋巖層的形成等工序都必須達到設(shè)計生產(chǎn)能力的需要。根據(jù)采掘工程量計算，生產(chǎn)采掘進度計劃見表8-1。表8-1生產(chǎn)采掘進度計劃表時間項目時間（月）進度計劃（月）123456789101112脈外運輸巷道掘進1.0通風(fēng)天井掘進2.0采場聯(lián)絡(luò)道1.0出礦進路1.0拉底1.0第一采場分層采礦2.0第二采場分層采礦2.0第一采場大量出礦4.0第二采場大量出礦4.09.采掘設(shè)備及采掘材料消耗9.1采掘工程設(shè)備采掘工程設(shè)備見表9-1。表9-1采準設(shè)備表序號設(shè)備名及型號單位掘進設(shè)備數(shù)量采礦設(shè)備數(shù)量合計工作備用工作備用17655型鑿巖機臺420062YSP-45鑿巖機臺005273G-10風(fēng)鎬臺000004U型礦車輛5283186局部扇風(fēng)機BKJ56臺212169.2采掘工程材料消耗采準工程材料消耗見表９-2。表９－２采準工程材料消耗表序號材料名稱單位1m3的材料消耗量1炸藥Kg2.52雷管個3.13導(dǎo)火線m64合金片g45釬子鋼Kg0.36坑木m30.005回采作業(yè)材料消耗見表９－３表９-3回采作業(yè)材料消耗表序號材料名稱單位1m3的材料消耗量1炸藥Kg2.02雷管個2.53導(dǎo)火線m1.24合金片g1.05釬子鋼Kg0.036坑木m30.00810.坑內(nèi)運輸本次設(shè)計中階段運輸巷道與盲主井相連形成運輸系統(tǒng)，階段運輸采用人工手推礦車運輸，在階段運輸巷道中設(shè)置600mm的單軌運輸鐵道，坡度為3‰，＋215水平中段采用環(huán)形車場，其它水平中段采用盡頭式車場。采場出礦漏斗均布置在采場的下部、運輸大巷的頂板上。采場采出的礦石通過漏斗和放礦閘門自溜裝入礦車，通過漏斗將礦石卸入運輸巷道的礦車中，然后通過運輸巷道運至盲主井井底車場，由盲主井提升至地表。11.坑內(nèi)通風(fēng)11.1坑內(nèi)通風(fēng)與防塵巷道的通風(fēng)與防塵與礦井開拓提升運輸，采礦方法，開采順序和采準布置方案是密切相關(guān)的，因此，巷道通風(fēng)與防塵主要從經(jīng)濟和技術(shù)兩個方面來綜合考慮。技術(shù)上比較的內(nèi)容有：巷道通風(fēng)與防塵的安全可靠性；礦井風(fēng)壓大小及風(fēng)壓分布；礦井主要風(fēng)流控制設(shè)施的位置和其對生產(chǎn)運輸?shù)挠绊懞凸芾淼碾y易程度；主通風(fēng)機的位置，安裝和維修維護的方便程度。經(jīng)濟上比較的主要內(nèi)容有：通風(fēng)工程量，地面通風(fēng)構(gòu)筑物的工程量等；礦井通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量；電力消耗；年經(jīng)營費等。礦井內(nèi)除了保證入風(fēng)流質(zhì)量的同時（選擇合適的入風(fēng)井地點），在生產(chǎn)過程中也應(yīng)該注意井內(nèi)防塵工作。=1\*GB3①在入風(fēng)井口應(yīng)距地面產(chǎn)生點有一定的防護地帶，避免排氣場、尾礦場、破碎廠、充填料（干）堆放和運輸作業(yè)對風(fēng)源的污染，入風(fēng)口不要靠近主要公路；=2\*GB3②主井（兼作入風(fēng)井）用罐籠下放水泥、砂石等材料時應(yīng)采取防塵飛揚的措施；=3\*GB3③井內(nèi)采用濕式鑿巖作業(yè)；=4\*GB3④裝卸點密閉排塵。11.2通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)方式通風(fēng)系統(tǒng)主要可以分為集中通風(fēng)系統(tǒng)和分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。集中通風(fēng)系統(tǒng)即全礦一個通風(fēng)系統(tǒng)，它一般的適用條件為：礦體埋藏條件較深，走向長度不是太長，分布較集中，且連通地面的老硐或采空區(qū)等漏風(fēng)通道較少的礦山；或礦體走向較長，分部較為分散，但礦體各采區(qū)或礦段便于分別開掘回風(fēng)井，安裝扇風(fēng)機，構(gòu)成全礦并聯(lián)會風(fēng)系統(tǒng)的礦山。分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)即將全礦劃分成幾個獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，其主要適用條件為：礦體走向很長或礦脈群用平硐溜井開拓的；礦床地質(zhì)條件復(fù)雜，礦體分散零亂或礦體被構(gòu)造破壞，天然劃分為幾個區(qū)段并和采空區(qū)連通處較多，漏風(fēng)較嚴重，且各礦區(qū)之間連接的主要巷道很少，易于嚴密隔離的；或礦井各礦段有貫通地表的現(xiàn)成井巷可利用作為各分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)井巷，且各分區(qū)之間易于嚴密隔離的礦山，以及礦石或圍巖具有自燃危險需分區(qū)隔離救災(zāi)措施的礦山；通風(fēng)線路長或網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的金屬礦山，一般應(yīng)采取分區(qū)通風(fēng)。小漢口礦礦體的埋藏深度比較淺，并且礦體的走向比較長，因此選擇礦井的通風(fēng)系統(tǒng)選擇分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)方式為對角式通風(fēng)。11.3礦井各工作面需風(fēng)量按礦井的年生產(chǎn)能力和年產(chǎn)萬噸礦石耗風(fēng)量計算的礦井風(fēng)量由采礦設(shè)計手冊（地下開采卷）公式2-16-3式中——礦井或坑口所需總風(fēng)量，m3/s——礦井或坑口年產(chǎn)量，萬噸/a；——年產(chǎn)萬噸耗風(fēng)量，m3/s，小型礦山取2.0~4.5m3/s；代入數(shù)據(jù)計算得：Q=17×2=34m3/s；礦井各工作面需風(fēng)量見表11-1。表11-1礦井各工作面需風(fēng)量計算表序號工作面種類數(shù)量/個單位需風(fēng)量/m3／s總需風(fēng)量/m3／s1回采工作面63182掘進及切割工作面31.23.63變電硐室10.60.64水泵硐室10.60.65噴錨支護工作面1336小計28.87備用風(fēng)量31.354.058合計32.85礦井風(fēng)量根據(jù)各工作面的實際需風(fēng)量加以局部扇風(fēng)機進行調(diào)整、分配。由《井巷工程》第十二章公式可以校核井筒所需斷面積。式中——井筒內(nèi)實際風(fēng)速，m/s；——井筒內(nèi)要求通過的風(fēng)量，m3/s；——井筒通風(fēng)有效斷面積，m2；——立井井筒中允許的最高風(fēng)速，m/s；升降人員和物料的井筒，=8m/s；專門升降無物料的井筒，=12m/s；無提升設(shè)備的風(fēng)井，=15m/s。根據(jù)主井的設(shè)備，可知主井通風(fēng)有效斷面積為12.56m2設(shè)計滿足要求根據(jù)風(fēng)井的設(shè)備，風(fēng)井通風(fēng)有效斷面積為7m2設(shè)計滿足要求12.礦井防排水系統(tǒng)12.1井下排水設(shè)施地下礦排水，在有條件的地方盡可能采用自流排水。自流排水有投資省，經(jīng)費少，管理簡單和生產(chǎn)可靠等明顯優(yōu)點，因而在地形條件允許的情況下，即使自流排水的投資明顯高于機械排水時，但考慮到常年經(jīng)費的節(jié)省和生產(chǎn)的方便可靠，也應(yīng)優(yōu)先采用自流排水。故有的生產(chǎn)礦山在已由機械排水的情況下仍不惜投資開掘?qū)ｉT的放水長平硐。12.1.1排水系統(tǒng)在一般涌水量及各階段水量較均衡的情況下，設(shè)計在開采初期因同時工作階段數(shù)不多，通常采用下部水平一段排水的方案