【文章內(nèi)容簡介】 培養(yǎng)金屬礦地下開采設(shè)計、施工與指導(dǎo)能力 。更 全面的 了解金屬礦地下開采工藝及技術(shù)指標(biāo) ； (2)通過畢業(yè) 設(shè)計，更加深刻的理解地下礦開采的開拓、采準(zhǔn) 、切割和回采四大工藝環(huán)節(jié)，更加系統(tǒng)的了解提升、運輸、通風(fēng)、排水、動力供應(yīng)等各大系統(tǒng)。 本設(shè)計的 意義： (1)本課題的選擇與本人四年所學(xué)專業(yè)及就業(yè)目標(biāo)一致，參加工作后可以從事這方面的工作，為以后的工作打好基礎(chǔ)； (2) 通過本次設(shè)計，使我們對所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)理論知識進行一次系統(tǒng)的鞏固，為我們今后去礦山工作打好堅實的基礎(chǔ)。 (3)通過收集資料、選題、 選擇合適的 開拓方式、設(shè)備、采礦方法及運輸方式等過程，有效的訓(xùn)練了思維能力、創(chuàng)造能力、實踐能力。 礦區(qū)范圍和自然條件 礦區(qū)位于 山東省海陽市 張家鐵礦位于海陽市郭城鎮(zhèn)河南，行政區(qū)劃隸屬于海陽市郭城鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)距鐵路 9km，在煙臺至海陽高速路邊，有鄉(xiāng)路相通，交通比較便利 該礦區(qū)屬遼東山地中等切割的中低山丘陵區(qū)。礦區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育。礦區(qū)最高海拔標(biāo)高為 ，最低侵蝕基準(zhǔn)面高程 250 米。該礦區(qū)氣候溫和，四季分明。年最高氣溫為 35℃，最低氣溫為 25℃，年平均氣溫 10℃，雨季在 8 月份，年降水量為 785mm，封凍時間為每年的 11 月份，翌年 4 月份中旬解凍。 當(dāng)?shù)亟?jīng)濟以農(nóng)業(yè)為主，主要種植玉米和大豆，礦業(yè)和林業(yè)發(fā)展較快。當(dāng)?shù)貏谶|寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 動力資源充足，開發(fā)礦業(yè)，有利 于解決當(dāng)?shù)厥Ｓ鄤趧恿栴}，可增加農(nóng)民收入，振興和帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展。 設(shè)計基本原則 (1)認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家和冶金行業(yè)的有關(guān)政策和法規(guī) 。 (2)研究礦產(chǎn)資源 現(xiàn)狀 ，最大限度利用 并開采 資源。 (3)研究鐵礦及深加工后產(chǎn)品價位及走勢，確定本次設(shè)計的合理價格體系。 (4)采用先進的采礦工藝 以及 國內(nèi)成熟的 礦山 裝備。 (5)充分 了解 礦山建設(shè)給生態(tài)和環(huán)境帶來的影響， 并 努力建設(shè)一個 綠色生態(tài)的礦山企業(yè)。 設(shè)計規(guī)模 根據(jù)礦體賦存條件、礦區(qū) 保有 地質(zhì)儲量、選用的采礦方法及礦山裝備水平，設(shè)計的礦山生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)礦石 9 萬 t/a。 主要設(shè)計方案 設(shè)計利用的資源量 設(shè)計利用的資源量如表 ： 表 資源量 礦體編號 資源量（ t） 平均品位 平均厚度（ m） Ⅰ 605500 ％ 20 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 2 地質(zhì) 礦區(qū)及礦床地質(zhì) 礦區(qū)地質(zhì) 區(qū)域內(nèi)出露為大面積的太古代混合花崗巖和少量太古代表殼巖地層，太古代表殼巖地層呈似層狀分部在混合花崗巖中，其巖性主要為斜長角閃巖、磁鐵角閃石英巖等。 鐵礦體內(nèi)零星出露的少量磁鐵石英巖中，位于勘查區(qū)中部。受不同期次構(gòu)造的影響，上述表殼巖形成多處小褶曲。 礦區(qū)內(nèi)出露大面積的混合巖花崗巖，呈白色，粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，受混合巖化作用影響，局部片麻理較發(fā)育。 礦體概況 礦體特征 Fe1 礦化帶位于張家堡北山，除 F1 斷層附近見有礦體出露地表之外，大部分為盲礦體，礦帶總長 450 米左右，有多層 1～ 3 米厚的夾石，平均真厚度 米，礦體賦存最高標(biāo)高 295 米，推斷礦體賦存最低標(biāo)高 195 米。賦礦圍巖為混合花崗巖，巖石類型為磁鐵石英巖，呈灰、深灰色，細粒結(jié)構(gòu)，條紋條帶狀、塊狀構(gòu)造，主要礦石礦物為磁鐵礦，脈石礦物為石英。礦體具有一定規(guī)模和工業(yè)價值。 F1 斷層將礦 化帶分為東西兩段， 西段 礦帶長 240 米左右， 礦體傾向北 ， 傾角 68度左右，累計礦體真厚 。 東段 礦帶長 210米左右，累計礦體真厚 ～ 米 ,礦體總體傾向南 ， 傾角 64～ 70 度。 Fe2 礦體因為儲量太少本次礦山設(shè)計不包含在內(nèi)，可以忽略 Fe2 號礦體的設(shè)計。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 礦石特征 礦物組成：金屬礦物，主要為磁鐵礦；脈石礦物主要有石英。 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造： 主要為它形中粗粒狀變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀和條帶狀構(gòu)造。 有用和有害元素及其含量： 礦石中主要元素：全鐵（ TFe）平均品位為 20% ，磁性鐵（ mFe） 占有率約為 90%。 有害元素含量：據(jù)組合分析，平均 S 含量 %， P %。 礦石類型 ： (1)自然類型：地表淺部為氧化礦，礦石為赤鐵礦為主的磁鐵礦；中深部為原生礦，礦石為以磁鐵礦為主的磁鐵礦。 (2)工業(yè)類型：屬貧磁鐵礦。 選礦技術(shù)指標(biāo) ： 現(xiàn)礦山生產(chǎn) 才用 自磨球磨單一磁選常規(guī)流程，可獲 68～ 71%的優(yōu)質(zhì)鐵精礦，達國內(nèi)領(lǐng)先水平。 礦區(qū)水文地質(zhì)及 礦巖性質(zhì) 礦區(qū)礦床水文地質(zhì) 該礦區(qū)地勢北高南低，礦區(qū)附近無大的水系，礦床主要充水因素為大氣降水，前期開采由于采坑較 淺，可自流排水當(dāng)采坑達到一定深度時，則需人工排水。 該礦區(qū)氣候溫和，四季分明。年最高氣溫為 35℃，最低氣溫為 25℃，年平均氣溫 10℃，雨季在 8 月份，年降水量為 785mm，封凍時間為每年的 11 月份，翌年 4 月份中旬解凍。 總體上看礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 礦巖性質(zhì) 礦體及頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性 礦段礦體為磁鐵石英巖礦層；礦體頂板及北端圍巖主要為混合巖 花崗巖 ，局部夾斜長角閃巖；礦體底板及南端圍巖主要為混合巖 花崗巖 。均為前震旦系建平群中深變質(zhì)巖系，屬堅硬和半堅硬巖石，穩(wěn)定性較好。 礦巖 物理學(xué)參數(shù) (1)體重 ：礦石 ，圍巖 。 (2)硬度系數(shù)：礦石 f=8～ 12，圍巖：混合巖 f=8～ 12。 (3)礦巖松散系數(shù)： 。 資源儲量 工業(yè)指標(biāo) 內(nèi)容如下： 邊界品位： TFe ≥ 20% 最低工業(yè)品位： TFe≥ 25% ； 最低可采厚度： 2m 夾石剔除厚度： 1m 氧化率（ TFe/FeO）：氧化礦石 ≥，原生礦石＜ 礦石資源儲量 礦石資源儲量如表 ： 表 資源量 礦體編號 資源量（ t） 平均品位 平均厚度（ m） Ⅰ 605500 ％ 20 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 3 礦床開拓 礦山規(guī)模 及 工作制度和服務(wù)年限 設(shè)計該礦山生產(chǎn)規(guī)模為 9 萬 t/a。年工作 330 天，每天 3 班作業(yè)，每班 8 小時。 礦山服務(wù)年限按下式計算： (1 )QT A ???? ? () 式中： T：礦井服務(wù)年限（年） Q：礦井設(shè)計利用儲量（ Q= 萬 t） α：礦石回采率（取 85％） A：礦井生產(chǎn)能力（ 9 萬 t/a） γ：廢石混入率（取 15％） 代入上式得： T= 年 經(jīng)計算礦山服務(wù)年限為 年。 生產(chǎn) 能力驗證 按可布置回采礦塊數(shù)進行生產(chǎn)能力驗證： z KqNA ???? 1 () 式中： A—中段生產(chǎn)能力（ t/日） N—中段可同時布置回采礦塊數(shù)（ N=9 個）， K—有效礦塊利用系數(shù) (查《現(xiàn)代采礦手冊》中冊表 97 知，無底柱分段崩落法的礦塊利用系數(shù)小于 ，取 ) q—礦塊日生產(chǎn)能力（取 ） Z—副產(chǎn)礦石率（查《現(xiàn)代采礦手冊》中冊，無底柱分段崩落法的副產(chǎn)礦石率為 1015%，取 15%） 代入上式 : A=該礦井按可布置礦塊數(shù)同時回采，年生產(chǎn)能力為： 330=。 驗證結(jié)果：礦山年生產(chǎn)能力為 9 萬 t/a 可以完成。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 按礦山開采年下降速度驗證年產(chǎn)量 ： EKKKVrSA ??? ??? 211 ?＝年 () 式中： S——礦體水平可采面積，取 S＝ 3030m2； γ——礦石容重， γ＝ ； V——礦床開采年下降速度， 查《現(xiàn)代采礦手冊》中冊表 913， 取 V＝ 10m/a； K——礦石回收率，取 K＝ 85%； ρ——廢石混入率，取 ρ＝ 15%； K1——礦體厚度修 正系數(shù)，取 K1＝ ； K2——礦體傾角修正系數(shù)，取 K2＝ ； E——地質(zhì)影響系數(shù) ,，取 E=。 代入得 萬 t/a， 可以達到年產(chǎn) 9 萬 t 的生產(chǎn)能力，符合要求。 綜上所述， 9 萬 t/a 能完成。 開拓系統(tǒng)選擇 張家 山礦段礦體為磁鐵石英巖礦層，礦石普氏硬度系數(shù) f=8～ 12；礦體頂板及圍巖 和 礦體底板及圍巖主要為混合 花崗巖 巖；屬堅硬和半堅硬巖石，穩(wěn)定性較好。 工程地質(zhì)條件良好，一般巷道不需要支護。根據(jù)礦體的賦存情況 ：走向呈近WN 向，傾向 向南、北 ，平均傾角 64~70 度 ，一般地表較陡而深部 相對略緩，北部較陡、南部相對略緩 。 根據(jù)礦床賦存條件及礦體傾角，采用豎井開拓為宜。 三種豎井開拓方法： 下盤豎井開拓、 側(cè)翼豎井開拓法 、 上盤豎井開拓法 。 下盤豎并開拓法 這種開拓方法在金屬礦山中使用最廣。下盤豎井開拓適用于埋藏在地平面以下的急傾斜礦體，下盤豎井井筒處于不受礦體開采影響的安全位置，不需要留保安礦柱，且提升能力大。它的缺點是石門的長度隨開采深度的增加而增加，當(dāng)?shù)V體傾角較小時，下部石門很長。當(dāng)?shù)V體埋藏在地平線以下深度較大，礦體傾角大于 50176。，礦體的下盤地表地形、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及巖石性質(zhì)等適合 于布置井筒時，多采用這種開拓方法。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 側(cè)翼豎井開拓法 側(cè)翼豎井開拓法，就是豎井布置在礦體增向一端的開拓法。 在豎井開拓法中，除下盤豎井開拓法外，在金屬礦床開采中，特別是有色金屬及稀有金屬礦床開采中，用得較多的是側(cè)翼豎井開拓法。其主要原因是在有色及稀有金屬礦床中，一般說來，礦體走向長度不大，且多埋藏在山嶺地區(qū)，受地表地形條件的限制。當(dāng)?shù)V體傾角小，采用下盤豎井開拓法石門太長，而礦體走向長度不大，且偏角小 ,地面與地下運輸方向一致 ,或受地表地形及巖石條件的限制，豎井只能布置在礦體走向一端時，則采用側(cè)翼豎井開拓法。 上盤豎井開拓法 上盤豎井開拓法，就是豎井布置在礦體上盤圍巖中的開拓法。有時把從礦體上盤穿過礦體的豎井開拓法包括在這一類中。這類開拓法，石門較長，基建時間長，初期投資大。若穿過礦體，雖然沒有這些缺點，但須留保安礦柱保護井筒。因此在金屬礦床開采中；特別在稀有貴重金屬礦床開采中，使用不廣。只有在礦體傾角近于垂直，不能采用下盤和側(cè)翼豎井開拓法時，才采用上盤豎井開拓法；穿過礦體的豎井開拓法，一般是在礦體傾角較?。?15176。~20176。）、礦體厚度不大、分布面積廣、礦石價值不高，埋藏深度較 淺 的情況下采用。 通過對三種初選 方案的優(yōu)缺點進行簡單對比分析，下盤豎井開拓具有明顯的優(yōu)勢，所以選擇下盤豎井開拓。 主井與風(fēng)井 主 井罐籠井 主 井為罐籠井，主要用于提升設(shè)備、人員 、礦石及 廢石，根據(jù)類似礦山選取井筒直徑 為 ，井口標(biāo)高為 275m，采用 2＃罐籠加平衡錘 多繩 提升 ，鋼絲繩直徑為 31mm。罐籠型號為 ，提升機型號為 。 罐籠井 采用噴射混凝土支護，支護厚度設(shè)計為 250mm。內(nèi)設(shè)梯子間，敷設(shè)排水管、吸水管、壓氣管 ，兼作進風(fēng)井，罐籠井坐標(biāo)如表 ： 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 表 罐籠 井坐標(biāo) 坐標(biāo) X Y Z 罐籠井 4500944 21576248 275 風(fēng)井 設(shè)置兩個回風(fēng)井，設(shè)計 的 回風(fēng)井井筒斷面凈直徑 根據(jù)類似礦山選取為 ，采用噴射混凝土支護，支護厚度設(shè)計為 200mm。設(shè) 置 梯子間， 用 作第二安全出口 ，回風(fēng)井坐標(biāo)如表 ： 表 回風(fēng) 井坐標(biāo) 坐標(biāo) X Y Z 回風(fēng)井 1 4529552 21569358 295 回風(fēng)井 2 4531638 21583554 320 巷道斷面尺寸的確定 巷道斷面尺寸根據(jù)電機車共同確定。 斷面 寬度 B 的確定（有人行道） baAB ??? （ ） 式中： A— 運輸設(shè)備的最大寬度， ； a— 人行道的寬度，規(guī)定人行道的寬度不得小于 ，取 ； b— 無軌 設(shè)備至墻壁的最小距離， m，規(guī)定運輸設(shè)備的邊緣至墻壁的最小距離為 ，取 。 代入得： B= 斷面高度 H 確定 eCH ?? +h （ ） 式中 ： H— 巷 道斷面凈高， m； C— 設(shè)備的總 高， 1m； e— 運輸設(shè)備外形與拱部的間距， m，取做 。 h道渣高度 代入得： H=。 遼寧科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 三心拱參數(shù)的確定 三心拱斜坡道拱高 : h0=B0/3=2568/3=，取 856mm （ ）