充填采礦設(shè)計(jì)

PAGEPAGE4目錄第一章礦床地質(zhì)與開采技術(shù)條件 31.1礦床地質(zhì) 31.2開采技術(shù)條件 3第二章．采礦方法選擇 42.1采礦方法的實(shí)質(zhì) 42.1.1上向進(jìn)路膠結(jié)充填法的實(shí)質(zhì) 42.1.2下向膠結(jié)充填法的實(shí)質(zhì) 42.2采礦方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較 5第三章．采礦方法構(gòu)成要素 6第四章．礦塊采準(zhǔn)切割工作 64.1采準(zhǔn)巷道布置原則 64.2采準(zhǔn)切割工程布置 64.3鑿巖設(shè)備及斷面形狀 64.4采切工程量 74.5施工順序 8第五章采場(chǎng)回采設(shè)計(jì) 85.1鑿巖爆破工作 85.1.1炮眼直徑 85.1.2炮眼深度 85.1.3炮眼數(shù)目 95.1.4單位巖石炸藥消耗量 95.1.5最小抵抗線的確定 105.1.6孔距 105.1.7炮孔傾角 105.2出礦工作 115.2.1出礦設(shè)備的選擇 115.2.2二次破碎的方法 115.2.3采場(chǎng)出礦生產(chǎn)能力計(jì)算 115.3采場(chǎng)通風(fēng) 125.3.1整體通風(fēng) 125.3.2回采工作面的需風(fēng)量 125.3.3回采工作面通風(fēng)。 135.4采場(chǎng)充填工作 135.4.1充填材料 135.4.2充填應(yīng)滿足的條件 135.4.3充填工藝 145.5回采工作組織 14第六章采空區(qū)處理 15第七章采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 157.1貧化損失的計(jì)算 157.2采礦直接成本計(jì)算 157.3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)匯編 16第八章結(jié)語 17參考文獻(xiàn) 17，t式中P礦塊的平均日生產(chǎn)能力，t；一個(gè)回采循環(huán)中從回采工作面采下的礦石量；一個(gè)回采工作面的回采循環(huán)時(shí)間，班；每晝夜回采工作班數(shù)，班；礦塊中同時(shí)進(jìn)行的工作面數(shù)。此礦山規(guī)模與地質(zhì)條件與小鐵山鉛鋅礦極為相似，因此可用工程類比法，選取鑿巖臺(tái)車四臺(tái)在四個(gè)工作面同時(shí)工作。礦塊生產(chǎn)能力；年生產(chǎn)量符合年生產(chǎn)目標(biāo)。2.2采礦方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較采礦方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)第一種方案下向進(jìn)路充填法第二種方案上向進(jìn)路充填法礦塊的生產(chǎn)能力300～500t／d400～1000t／d采準(zhǔn)比43m3／kt32.7m3／kt勞動(dòng)生產(chǎn)率5～6t／工班9.5t／工班礦石回收率與貧化率3%～5%3%～5%采礦成本高低安全程度安全安全性好工人勞動(dòng)條件好好對(duì)于下向進(jìn)路膠結(jié)充填與上向進(jìn)路膠結(jié)充填法礦快的劃分相似，但是下向充填過程復(fù)雜，使用高強(qiáng)度的充填料增加了采礦成本,降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率.綜合考慮選取上向進(jìn)路膠結(jié)充填法。第三章．采礦方法構(gòu)成要素采場(chǎng)回采進(jìn)路沿走向布置，長(zhǎng)度100米，寬度為礦體厚度，高度為中段高度60米，為滿足無軌設(shè)備的運(yùn)行，礦體下盤布置分段巷道，分段高度為12米。通常采用矩形進(jìn)路間隔回采，為了避免相鄰進(jìn)的巷道回采時(shí)造成嚴(yán)重的貧化損失，第一步回采后需進(jìn)行膠結(jié)充填。從切割巷道沿礦體走向，向采場(chǎng)兩端掘進(jìn)斷面為4m×4m的回采進(jìn)路，先單后雙間隔回采。礦塊之間采用依次推進(jìn)的順序。第四章．礦塊采準(zhǔn)切割工作4.1采準(zhǔn)巷道布置原則1）.布置采準(zhǔn)巷道要考慮礦體傾角和厚度的變化，以滿足順利放礦和鑿巖落礦的要求。2）.要考慮礦體的地質(zhì)構(gòu)造和礦石與圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，所有巷道應(yīng)盡量避開斷層，實(shí)在避不開時(shí)，也應(yīng)盡可能使巷道直交或斜交斷層。3）.采準(zhǔn)巷道的布置要考慮礦石損失和貧化的合理性。4）.鑿巖巷道的布置和數(shù)目應(yīng)以所采用的鑿巖機(jī)的有效工作深度為依據(jù)。5）.布置采準(zhǔn)巷道要保證工作人員的安全和良好的通風(fēng)條件。4.2采準(zhǔn)切割工程布置采準(zhǔn)切割工作主要包括，采準(zhǔn)斜坡道，分段巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、溜礦井、充填回風(fēng)井、以及切割巷道等。從采準(zhǔn)斜坡道向礦體開掘聯(lián)絡(luò)道與分段巷道相聯(lián)。分段巷道沿著礦體走向，每一分段巷道負(fù)責(zé)三個(gè)分層的回采工作，分層采高為4m。采準(zhǔn)斜坡道與分段巷道的坡度最大為16.7%，斷面積為3.6m×3.6m。沿著分層聯(lián)絡(luò)道垂直與礦體走向掘進(jìn)切割橫航。在采場(chǎng)的上盤掘進(jìn)回風(fēng)充填井，從階段運(yùn)輸大巷掘進(jìn)回風(fēng)巷道聯(lián)通回風(fēng)充填井，回風(fēng)充填井聯(lián)通著上一階段的回風(fēng)巷道，以此形成最初的通風(fēng)回路。在采場(chǎng)的下盤分段巷道一側(cè)掘進(jìn)礦石溜井。4.3鑿巖設(shè)備及斷面形狀根據(jù)礦巖性質(zhì)選用YGZ-70型的鑿巖機(jī)，配CTG700-3型的鑿巖臺(tái)車，除了回風(fēng)充填井和切割巷道采用矩形巷道之外，其他巷道都采用直墻拱形斷面的巷道，除回風(fēng)巷道斷面為2m×4m外，其他巷道都采用4m×4m的斷面面積。由于巷道較穩(wěn)固，可采用錨桿支護(hù)在個(gè)別地方可采用加噴射混凝土的支護(hù)方法。4.4采切工程量表4-1采準(zhǔn)工程量計(jì)算表序號(hào)巷道名稱巷道數(shù)目巷道長(zhǎng)度（m）巷道斷面（m2）工程量（m3）礦石中巖石中礦巖合計(jì)礦石中巖石中合計(jì)單長(zhǎng)總長(zhǎng)單長(zhǎng)總長(zhǎng)一采準(zhǔn)巷道1階段運(yùn)輸大巷118008800140800140800回風(fēng)巷道801612805040002048064000844802回風(fēng)充填井8600480038400384003分段巷道40800320005120005120004溜礦井860048003391233912小計(jì)二切割巷道1分層聯(lián)絡(luò)道和切割巷道96016153602524000245760384000629760小計(jì)2144073600304640采準(zhǔn)系數(shù)k1及k2分別按下式計(jì)算4.5施工順序采用該充填法回采時(shí)，應(yīng)遵守下列規(guī)定：上向分層充填法采場(chǎng)，必須先施工充填井及其聯(lián)絡(luò)道，然后施工底部結(jié)構(gòu)及拉底巷道，以便創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件。禁止在同一采場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行鑿巖和處理浮石。人行井、放礦井、泄水井（水砂充填）和通風(fēng)井，都必須保持暢通。每一個(gè)分層回采后應(yīng)及時(shí)充填，最后一個(gè)分層回采后應(yīng)嚴(yán)密結(jié)頂。第五章采場(chǎng)回采設(shè)計(jì)5.1鑿巖爆破工作鑿巖設(shè)備選用YGZ-70鑿巖機(jī)，炸藥選用二號(hào)巖石炸藥，并采用PT61型裝藥車進(jìn)行裝藥，進(jìn)路斷面采用矩形回采，光面爆破技術(shù)。炸藥種類選取2#巖石硝胺炸藥。主要成分有硝酸銨85%、梯恩梯11%、木粉4%以及少量的瀝青、石蠟等，密度為0.95～1.1g／cm，爆炸性能、爆速3600m／s、爆力320ml、猛度12mm、殉爆距離5cm，爆炸參數(shù)：氧平衡值+3.38%、比容9241／kg、爆熱3683kJ／kg。采用電雷管起爆法,主要起爆器材有毫秒延期電雷管、導(dǎo)電線（此處選擇銅導(dǎo)線，導(dǎo)電能力強(qiáng)，柔軟而易于連接）以及起爆電源（采用電容式起爆器，他是利用大容量電容器的瞬間放電來提供起爆沖能，其特點(diǎn)是重量輕而容量大。）5.1.1炮眼直徑炮眼直徑的大小直接影響鉆眼的速度，工作面的炮眼數(shù)目，單位巖石炸藥的消耗量、爆落巖石的塊度和巷道輪廓的完整性，根據(jù)鑿巖設(shè)備和巖石的堅(jiān)固系數(shù)確定炮眼直徑為40mm.5.1.2炮眼深度炮眼深度是指眼底道工作面的垂直距離。根據(jù)巖石的堅(jiān)固性系數(shù)和斷面面積可確定為2m。5.1.3炮眼數(shù)目炮眼數(shù)目與掘進(jìn)斷面、巖石性質(zhì)、炮孔直徑、炮眼深度和炸藥性能等因素有關(guān)。確定炮眼數(shù)目的基本原則是在保證爆破效果的前提下，盡可能的減少炮眼的數(shù)目。確定方式如下：N炮眼數(shù)目（個(gè)）；f巖石堅(jiān)固性系數(shù)；s進(jìn)路掘進(jìn)的斷面面積。在浸染礦中f取7，在塊狀和黃鐵礦中f取11經(jīng)計(jì)算N1=37,N2=45.為施工方便可取N=40。5.1.4單位巖石炸藥消耗量單位巖石炸藥消耗量的大小取決于炸藥性能巖石性質(zhì)巷道斷面炮眼直徑和炮眼深度等因素。在工程中常采用經(jīng)驗(yàn)公式來確定。該公式具有下列簡(jiǎn)單的形式：q單位巖石炸藥消耗量（km/m3）;f巖石堅(jiān)固性系數(shù);s巷道掘進(jìn)斷面（m2）;考慮炸藥爆力的校正系數(shù);P所用炸藥的爆力（mL）.此處p=300，f=11,s=16代入公式可得q=1.6kg/m3確定了單位巖石炸藥消耗量之后，根據(jù)每一掘進(jìn)循環(huán)爆破的巖石體積，按下列公式可計(jì)算出每循環(huán)所使用的總炸藥量Q=qV=qSLav每次循環(huán)爆破巖石的體積（m3）;s巷道掘進(jìn)斷面（m2）;L炮孔深度（m）;a炮孔利用率。此處取0.8.代入數(shù)據(jù)可得Q=43kg.5.1.5最小抵抗線的確定一般光面爆破的抵抗線按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中光面爆破最小抵抗線（m）;d炮孔直徑（m）；代入數(shù)據(jù)=0.6m。5.1.6孔距光面爆破的孔距可按下列公式計(jì)算：a=（0.6~0.8）式中a光面爆破孔間距（m）;代入數(shù)據(jù)得：a=0.48m.5.1.7炮孔傾角根據(jù)巖石的堅(jiān)固性系數(shù)掏槽眼炮孔傾角取65度。眼口間距為0.8m,眼底距為0.2m.輔助眼呈水平布置，周邊眼成向上布置。綜合以上內(nèi)容可得炮孔的布置如下：圖5-1進(jìn)路的崩礦參數(shù)、爆破設(shè)計(jì)、采場(chǎng)鑿巖爆破指標(biāo)如下：表5-1崩礦面積4m×炸藥型號(hào)2號(hào)巖石炸藥炮孔個(gè)數(shù)40個(gè)裝藥系數(shù)0.8炮孔直徑40裝藥設(shè)備PT61裝藥車炮孔深度2．0起爆方法非電導(dǎo)爆管起爆炮孔總長(zhǎng)度80施工人數(shù)5人炮孔傾度65°崩落礦石量115t鑿巖時(shí)間152min工班效率23t／工班循環(huán)時(shí)間480min鑿巖臺(tái)班效率20m炸藥單耗1.6kg／同時(shí)工作進(jìn)路個(gè)數(shù)4個(gè)5.2出礦工作5.2.1出礦設(shè)備的選擇出礦設(shè)備選擇瓦格納EHST-IA型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)在采場(chǎng)進(jìn)路鏟裝和運(yùn)輸?shù)V石。5.2.2二次破碎的方法采用鑿巖爆破法，這種方法的實(shí)質(zhì)就是對(duì)大塊礦巖進(jìn)行第二次爆破一般在礦巖上用鑿巖機(jī)打出一個(gè)炮孔進(jìn)行裝藥爆破，當(dāng)節(jié)理比較發(fā)育時(shí)，也可不須打眼，而將炸藥直接貼在大塊表面再蓋以炮泥進(jìn)行爆破即外覆爆破其炸藥用量為鑿巖爆破的3～7倍，且安全性差。5.2.3采場(chǎng)出礦生產(chǎn)能力計(jì)算（1）裝運(yùn)卸一次作業(yè)循環(huán)時(shí)間t=t1+t2+t3+t4+t5t5=2L式中t——裝運(yùn)卸一次作業(yè)循環(huán)時(shí)間，s；t1——裝載時(shí)間，s，一般定點(diǎn)裝礦取20～30s，不定點(diǎn)裝礦取60～80s；t2——卸載時(shí)間，s，斜入礦倉(cāng)或溜井一般取10～20s；t3——掉頭時(shí)間，s，因鏟運(yùn)機(jī)為前裝前卸式，裝運(yùn)卸一次作業(yè)循環(huán)有兩次掉頭時(shí)間，一般共取30～40s；t4——其他影響時(shí)間，s，一般取20s；t5——空重車運(yùn)行時(shí)間，s；2L——裝運(yùn)卸一次作業(yè)循環(huán)往返距，m；v——鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行速度，m／s，與巷道狀況（如照明、巷道寬度、路面性質(zhì)、轉(zhuǎn)彎多少及坡度等）有關(guān)，特別是路面性質(zhì)不同，運(yùn)行速度可有成倍之差。取t1=80s，t2=20s，t3=40s，L=50m，查表得v=8km／h將以上數(shù)據(jù)帶入得t=80+20+40+20+2×50=205s（2）小時(shí)裝運(yùn)卸循環(huán)次數(shù)n=3600小時(shí)生產(chǎn)能力Qh=KnGγ=0.8×17.5×0.76×1.9=20.2t按每班鏟運(yùn)機(jī)工作4.5個(gè)小時(shí)計(jì)算鏟運(yùn)機(jī)的班生產(chǎn)能力為Qb=20.2×4.5=90.9t5.3采場(chǎng)通風(fēng)5.3.1整體通風(fēng)由于采用上向進(jìn)路充填法采礦，掘進(jìn)作業(yè)均在獨(dú)頭巷道中進(jìn)行，無法形成貫穿風(fēng)流，工作地點(diǎn)多，巷道縱橫交錯(cuò)很容易形成復(fù)雜的角聯(lián)網(wǎng)路，風(fēng)流調(diào)節(jié)困難，溜井多而且溜井與各分段聯(lián)通，卸礦時(shí)揚(yáng)出大量粉礦，嚴(yán)重污染風(fēng)源。如果管理不善，容易造成井下粉塵濃度高，污風(fēng)串聯(lián)，損害工人的身體健康。在考慮通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量時(shí)，應(yīng)盡量使每個(gè)礦塊都有獨(dú)立的新鮮風(fēng)流，并要求每條回采巷道的最小風(fēng)速在設(shè)備工作時(shí)不低于0.3m／s，其他情況下不低于0.25m／s。條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能采用分區(qū)通風(fēng)方式。5.3.2回采工作面的需風(fēng)量按排除炮煙計(jì)算回采工作面的需風(fēng)量：其計(jì)算公式如下：式中Q采場(chǎng)排煙需風(fēng)量m3/s;L 采場(chǎng)長(zhǎng)度，m;S采場(chǎng)過風(fēng)斷面，m2;t爆破后排煙通風(fēng)的時(shí)間，s；在此取1800s;N采場(chǎng)中炮煙達(dá)到允許濃度時(shí)，風(fēng)流交換倍數(shù)，試驗(yàn)得N=10~12，建議取大值。此處m3/s5.3.3回采工作面通風(fēng)?；夭晒ぷ髅嬷荒苡镁稚韧L(fēng)局扇安裝在上部回風(fēng)水平，新鮮風(fēng)流由本階段的脈外運(yùn)輸平巷經(jīng)通風(fēng)井進(jìn)入風(fēng)段運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)道和回采巷道。清理工作面后，污風(fēng)由鋪設(shè)在回采巷道及回風(fēng)天井的井筒引至上部水平回風(fēng)巷道，并利用安裝在上部水平回風(fēng)巷道內(nèi)的兩臺(tái)局扇并聯(lián)通風(fēng)。5.4采場(chǎng)充填工作5.4.1充填材料充填材料包括：惰性材料、膠凝材料、和添加材料。惰性材料d化學(xué)性質(zhì)基本上不發(fā)生變化，是充填材料的主題，在此取河砂、粘土、分級(jí)尾砂為惰性材料。當(dāng)采用管道輸送時(shí)，膠結(jié)充填料不大于管徑的1/5；膠凝材料在第一次回采時(shí)，使用水泥，再充填完之后回采相鄰進(jìn)路時(shí)，由于所需的強(qiáng)度有所下降可選用地方活性材料以降低充填成本，再次選用高爐礦渣熟石灰等；添加材料可選用聚丙烯酰胺類的高分子化合物，速凝劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑，可根據(jù)具體的情況再行確定。5.4.2充填應(yīng)滿足的條件上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法對(duì)充填體作用要求應(yīng)滿足以下條件：自行設(shè)備能正常運(yùn)行相鄰進(jìn)路回采時(shí)，充填體不垮落第1~2分層強(qiáng)度要高充填體強(qiáng)度參數(shù)如下：表層1~2MPa其他0.5~1MPa第1~2分層4~5MPa5.4.3充填工藝采場(chǎng)進(jìn)路的回采結(jié)束后，在進(jìn)路口用木柱、木板建筑隔墻，內(nèi)側(cè)襯以塑料編織袋或草袋做慮水層。水隔墻、立柱間的空隙要用水泥砂漿或環(huán)氧樹脂封堵，防止漏漿、跑漿。然后沿進(jìn)路鋪設(shè)充填管道向進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填。底柱主每一分層一步驟回采的進(jìn)路用灰砂比為1:4的料漿充填，二步驟用灰砂比為1:8~1:10的料漿澆面。5.5回采工作組織1.按爆破計(jì)算采場(chǎng)生產(chǎn)能力：一條進(jìn)路的出礦量Qy=S·H·γ=4×4×2.0×3.6=115.2tS——進(jìn)路斷面積，m2;H——每班掘進(jìn)深度，m;γ——礦石體重，t/m3每一分層的出礦量Qc=m·Qy=2×115.2=230.4tm——每層同時(shí)掘進(jìn)的進(jìn)路數(shù)礦塊的生產(chǎn)能力Qk=nQc=3×230.4=691.2tn——每日工作班數(shù)2.按出礦設(shè)備計(jì)算采場(chǎng)生產(chǎn)能力：（1）已知鏟運(yùn)機(jī)的班生產(chǎn)能力為Qb=90.9t（2）每一分層的出礦量=181.8tm——每層同時(shí)掘進(jìn)的進(jìn)路數(shù)（3）礦塊的生產(chǎn)能力Qk=nQc=3×181.8=545.4tn——每日工作班數(shù)通過對(duì)按爆破條件計(jì)算的采場(chǎng)生產(chǎn)能力和按出礦設(shè)備計(jì)算的采場(chǎng)生產(chǎn)能力的比較，礦塊的生產(chǎn)能力取545.4t。3.回采循環(huán)圖表表5-2第六章采空區(qū)處理由于采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填法，采場(chǎng)進(jìn)路回采結(jié)束后，立即對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填處理，這樣不但為相鄰進(jìn)路下一步的回采創(chuàng)造了有利的條件，同時(shí)又提高了礦石的回收率，減小了損失與貧化。第七章采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)7.1貧化損失的計(jì)算該礦山的損失貧化率可類比近似礦山，查閱類似礦山資料可知，其損失率約為4%，貧化率為9%。7.2采礦直接成本計(jì)算(1)材料消耗炸藥費(fèi)用0.45kg/t×9.8元/kg=4.41元/t雷管費(fèi)用2.1元/個(gè)×40個(gè)÷115.2t=0.73元/t鉆頭費(fèi)用28元/個(gè)×0.01個(gè)/m×2.0m×40÷115.2t=0.2元/t鉆桿費(fèi)用92元/個(gè)×0.014個(gè)/m×2.0m×40÷115.2t=0.9元/t(2)動(dòng)力消耗YGZ70鑿巖機(jī)的額定功率為P＝w·f式中w——每沖擊一次所做的功，J;f——鑿巖機(jī)的工作頻率，HZ；經(jīng)查《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，YGZ70鑿巖機(jī)每沖擊一次所做的功為112J，工作頻率為43HZ。代入數(shù)據(jù)得，P＝112J×43/s÷1000=4.82KW由于鑿巖機(jī)工作時(shí)間為2小時(shí)，所以其耗電費(fèi)用為4.82KW×2.5h×0.76元/KW·h÷115.2t=0.08元/t(3)