采矿方法课程设计

采矿方法课程设计学院：专业：姓名：学号：指导老师：总论一、目的和要求本课程设计是采矿与岩土工程专业教学工作中的重要环节之一，目的是使学生将本专业有关课程融会贯通，全面掌握采矿方法单体设计的内容、步骤和方法；学会查阅设计手册、定额手册、设计规范、安全规程和其他文献资料；培养学生运用所学的知识分析和解决问题的能力，并提高设计、计算和绘图的能力。本教学环节是将来毕业设计和论文工作的预演。学生应根据“课程设计命题书”所规定的条件和“采矿方法课程设计大纲”所规定的内容和要求进行设计。课程设计由说明书、大图、小图和表格等部分组成。课程设计说明书包括采矿地质条件、采矿方法选择、矿块采准工作、回采计算、矿柱回采和采空区处理、采矿方法技术经济指标等章内容。设计说明书应用统一规定的说明书纸用钢笔腾写，腾写后装订成册。封面采用学校统一的设计（论文）封面，设计任务书装在第一页，其次为目录、正文、参考文献和致谢。文字应精简、扼要、通顺，抄写整洁。说明书应附有必要的插图（3-4张）。采矿方法大图应用一号图纸按比例绘制，并应符合工程制图各项要求，图纸清晰、正确和美观。学生应在规定的时间内完成设计的全部内容，并参加答辩，指导教师根据设计者所作设计内容、质量、态度和答辩情况，按优、良、中、及格和不及格五级分制评定成绩。二、设计任务书由指导教师签字的设计任务书是学生进行课程设计的依据，每人一份，且不能雷同，设计任务书包括以下内容：1、矿石和矿床名称，矿床成因和类型；2、设计生产能力；3、矿体产状、厚度、倾角及其变化状况与规律，走向长度和埋藏深度；4、矿石和围岩的物理力学性质：主要有稳固性、硬度、体重、松散系数、粘结性、自燃性、游离SiO2的含量等；5、品位，主要有用成份，伴生有用成份，矿石和围岩中的品位含量；6、水文地质条件；6、地质构造和破坏、断层、节理和裂缝情况等；7、地表的价值和是否允许破坏等；8、其他与设计有关的资料；9、参考书目。三、课程设计题目根据下列地质条件进行采矿方法课程设计矿井年产量：30万吨；矿石名称：铜矿；矿床成因和类型：中低温热液充填矿床；矿体平均厚度：15m；矿体平均倾角：80°；矿体走向长度：500；矿体埋藏深度：160~600m；矿石围岩的物理力学性质：1．品位：1.8~2.2%；2．容重：矿石3.14t/m3；围岩2.7t/m3；3．围岩名称：上盘：灰岩；下盘：白云岩；4．稳固性：矿石：稳固；上盘围岩：稳固；下盘围岩：稳固；5．坚固性系数：矿石10~12；上盘围岩：12~14；下盘围岩：12~14；6．松散系数：矿石1.53；上盘围岩：1.6；下盘围岩：1.6；7．自燃性：无；8．粘结性：无；9．地质破坏及水文条件：简单；10．其它附加条件：无。参考文献：1．凿眼爆破；2．矿井通风；3．井巷工程；4．金属矿山地下开采；5．采矿设计手册。设计学生：班级：；姓名：；学号：指导教师：第一章矿床地质条件某矿设计年产量为30万吨，属于小型地下矿山。矿体为含铜矿，矿床类型和成因为中低温热液充填矿床。矿体属于厚急倾斜矿体，平均厚度20m，倾角80°。矿体沿走向较长，长度500m，埋藏深度160-600ｍ。矿区水文地质条件简单，地表陷落与否无要求。矿石和围岩的物理力学性质：矿石品位高，价值大，其中Cu品位为1.8-2.2%，矿石容重为3.14t/m³，围岩容重为2.7t/m³。矿体上盘围岩为灰岩，稳固，坚固性系数f=12~14，松散系数1.6；下盘围岩为白云岩，稳固，坚固性系数f=12~14，松散系数1.6；矿石稳固，坚固性系数f=10~12，松散系数1.53。矿石无自然性和无粘结性。第二章采矿方法选择2.1采矿方法初选采矿方法选择的合理、正确与否，将直接关系到企业的经济效果及其成败。矿床地质条件对采矿方法的选择起控制作用，一般矿山根据矿体的产状、矿石和围岩的物理学力学条件就可以优选出2～3种采矿方法。矿石和围岩的f=10-15,属于稳定，可用采矿方法:充填法、崩落法、空场法。矿体倾角80°，属于急倾斜矿体，可用采矿方法：分段崩落法、阶段崩落法、留矿采矿法、分段矿房法、阶段矿房法、上向分层充填法、分采充填采矿法。矿体平均厚度15m，属于厚大矿体，可用采矿方法：留矿采矿法、分段矿房法、上向分层充填法。一般环保部门不允许地表被毁坏以及提高矿石的回收率，充填法较适合，其他的崩落采矿方法可以排除。虽然地质资料有限，要尽可能排除可能存在的不利因素，不宜采用易引起地表塌陷的方法；随着采矿对采矿工艺的研究和更广泛应用，对矿山安全和环境的更高要求，应注重对充填采矿方法的推广，故采矿空区尽量予以充填。充填法使用范围广，但要注意考虑成本的承受能力，综合考虑矿山效益。经过采矿工艺和采矿机械的进步，充填法工艺趋于成熟，成本可控性加强。表2-1采矿方法初选表项目编号主要的采矿技术条件按各种条件可以采用的采矿方法技术条件名称技术条件特征1矿石稳固性稳固（f=10~12）充填法、空场法、崩落法2围岩稳固性稳固（f=12~14）充填法、空场法、崩落法3矿体倾角80°充填法、分段矿房法、留矿采矿法4矿体厚度厚大矿体充填法、全面法、房柱法5矿石比重3.14t/m3充填法、空场法、崩落法综上所述，可以考虑的较优的采矿方法有：分段矿房法、向上水平分层充填法。2.2采矿方法比较采矿方法正确合理选择与否，直接关系到矿体能否安全采出及矿山企业的经济效益。分段矿房法以分段为独立的回采单元，灵活性大，围岩暴露较小，回采时间较小短。充填采矿法最突出的优点是矿石损失贫化小，而且应用水力充填和胶结充填技术，以及回采工作使用大功率无轨自行设备后，机械化上向分层充填法已进入高效率采矿方法行列，其适用范围不断扩大，已由矿石品位高、价值高的贵金属和稀有金属矿体扩大到品位较高、价值较大的普通金属矿体，而且有进一步扩展的趋势。2.2.1分段矿方法分段矿房法是在矿体的垂直方向，在划分为若干段，在每个分段水平上布置矿房和矿柱，各分段采下的矿石分别从各段的出矿巷道运出。分段矿房回采结束后，可立即回采本分段的矿柱，并同时处理采空区。（1）主要采准工程如图2-1所示，从阶段运输巷道掘进斜坡道连接各个下盘分段运输平巷1，以便行驶无轨设备、无轨车辆（运送人员、设备和材料）；沿矿体走向每隔100米，掘进一条放矿溜井，通往各分段运输平巷。在每个分段水平上，掘进下盘分段运输平巷1，在此巷道沿走向每隔10~12m，掘进运输横巷2，通到靠近下盘的堑沟平巷3，靠上盘接触面掘进凿岩平巷4。图2-1分段矿房法（2）主要切割工程在矿房一侧掘进切割横巷6，联络凿岩平巷4和矿柱回采平巷5，从堑沟平巷3到分段矿房的最高处，掘进切割天井9。在切割巷道钻环形深孔，以切割天井为自由面，爆破后便形成切割槽（图2-1中Ⅰ-Ⅰ）。（3）回采工作从切割槽向矿房另一侧，进行回采。在凿岩平巷中钻环形深孔，崩下的矿石从装运巷道用铲运机运到分段运输平巷最近的溜井，溜到阶段运输平巷装车运出（图2-1中Ⅱ-Ⅱ）。当一个矿房回采完过后，立即回采间柱和斜顶住。回采间柱的深孔凿岩硐室，布置在切割巷道靠近下盘的侧部（图2-1中7）；回采斜顶住深孔凿岩硐室，开在矿柱回采平巷的一侧（图2-1中8），对应于矿房的中央部位。间柱和斜顶住深孔布置如图2-1中的Ⅲ-Ⅲ剖面所示。回采矿柱的顺序是：先爆间柱并将崩下矿石放出，然后再爆顶柱，因受爆力抛掷作用，顶柱崩下的矿石溜到堑沟放出。矿石总回采率80%以上，贫化率不大。沿走向每隔200m划为一个回采区段，每个区段有一个矿房正在进行回采，一个回采矿柱，一个切割。使用铲运机出矿时，矿房日产量均为800t，矿房月产量达到2.5×104t。2.2.2上向分层充填采矿法上向分层充填采矿法一般将矿块划分为矿房和矿柱，第一步回采矿房，第二步回采矿柱。回采矿房时，自下向上水平分层，随工作面向上推进，逐步充填采空区，并留出继续上采的工作空间。充填体维护两帮围岩，并作为上采工作平台。崩落的矿石落在充填体的表面上，用机械方法将矿石运至溜井。矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填。矿柱则在采完若干矿房或全阶段采完后，在进行回采。—斜坡道—溜矿井3—阶段平巷4—井底车场5—分段平巷6—采场联络道7—充填井8—人行脱水井9—钢筋混凝土底板10—胶面11—底柱12—充填体图2-2上向分层间隔回采充填法（1）主要采准工程如图2-2所示，1斜坡道是凿岩台车和铲运机在不同分层间实现自由快速移动的重要通道，因需要布设必要的管线电缆，且要考虑行人需要，因此，斜坡道应有一定规格要求，坡度应满足无轨设备最大爬坡能力要求。5分段平巷的布置是影响采准工程量和采准比的重要因素，也是采准优化设计最值得研究探讨的关键问题之一。分段平巷到采场的距离，应保证采场联络道坡度要求；采场联络道与分段平巷之间保证6m以上的转弯半径，并使铲运机有一定的直线铲装距离，在此前提下，尽量缩短采场联络道的长度。6采场联络道，每个分层均布置一条采场联络道，沟通采场和分段平巷。其中，下向采场联络道从分段平巷用普通掘进方法形成，水平采场联络道则在向下的采场联络道顶板上挑顶形成，而上向联络道则由水平联络道上挑形成。挑顶崩落的废石，可用来充填该采场联络道。采场联络道布置在采场中央，以利于台车和铲运机作业，且采场开口阶段作业效率高，采场两侧边界易于控制。采场充填时，用木板封闭采场联络道。7充填井，为减少采准工程量，每两个采场共用一条通风充填上山。充填井布置在两采场交界处、第二步回采的矿房内。在保证上盘岩体稳定、顶板安全的条件下，通风充填上山尽量靠近上盘布置，以改善采场通风效果。9溜矿井，采用电耙出矿时，一般每个采场都要布置1~2个溜矿井，其溜矿井一般布置在脉内，随回采、充填工作进行，顺路架设。采用铲运机出矿时，溜矿井一般布置在脉外，且几个采场共用一套溜矿井系统。溜井底部由装矿平巷与主运输平巷相连。8人行脱水井，为降低充填成本，提高分层充填效率，越来越多的矿山使用PVC塑料脱水管滤水。在塑料管上钻凿泄水孔，周围包裹两层砂布。脱水管采用快速活动接头，每分层充填前首先接长脱水管。脱滤水通过布置在采场底部水平管导入底盘沿脉平巷水沟。（2）主要切割工程在采场底部掘进切割巷道，向两侧扩帮形成拉底空间；为提高爆破效果，除拉底外，还应形成垂直方向上的切割槽。当整个拉底空间形成后，再砌筑钢筋混凝土底板，底板厚度为0.8～1.2米（如图2-3）。到此切割工作室完成，可进行正式，回采工作了。Ⅰ-Ⅰ23Ⅰ103006000700102300Ⅰ钢筋混凝土底板（隔离层）结构图1-主钢筋2、3-付钢筋图2-3钢筋混凝土底板结构（3）回采工作在凿岩爆破方面，上向分层充填法在大型机械化作业时得到很好的应用，所以凿岩爆破一般采用台车爆破。在通风通风方面，新鲜风流经斜坡道、分段平巷及采场联络道进入采场，经充填回风井，排入上阶段回风巷。每次爆破，必须经充分通风（通风时间不少于40min）后，人员方能进入采场。在采场顶板地压管理方面，采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员操作采场服务台车，清理顶帮松石，如顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后，仍无法保证正常作业，可考虑其它顶板支护方式，如悬挂金属网，布置锚杆等。第二步矿房回采，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。在出矿方面，一般采用铲运机，将崩落的矿石卸入溜矿井，装车运出，提高出矿效率。在充填方面，每分层出矿结束后，及时进行充填。充填前应做好如下准备工作：一是延长脱水管道，充填之前，首先利用活动接头，延长脱水塑料管；二是构筑与采场联络道间的密闭墙；三是接通采场充填管路，在延长脱水管道与构筑密闭墙的同时，从上中段充填回风平巷，通过通风充填上山，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；四是检查地表充填制备站与充填采场之间的通讯系统；五是检查充填线路，确保线路安全畅通，保证充填正常进行。2.3两种方案主要经济技术指标比较根据类似矿山的经验和有关研究，可以作出如下的经济方案比较：表2-2采矿方