【導讀】專業(yè)班級：采礦工程2021級。完成時間：2021年05月28日。江西理工大學2021屆本科生畢業(yè)設計（論文）

　　

【正文】 開拓方案，下盤豎井開拓方案投資少，年經(jīng)營費用少，經(jīng)濟上要明顯優(yōu)于后者，因此，我們選用下盤豎井開拓方案作為該礦床的開拓方案。 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 19 19 階段及礦塊開 采順序 井田中段的開采順序采用下行式，因這種開采順序能減少基建工程量，節(jié)約初期投資，縮短基建時間，確保礦山均衡持續(xù)生產(chǎn)，并在逐步向下開采過程中能進一步探清深部礦體，避免國家礦產(chǎn)資源的浪費。而且這種開采順序生產(chǎn)安全條件好。從長遠看，下行式開采順序適用的采礦方法范圍廣泛，如改變現(xiàn)有的采礦方法，而采用更先進合理的采礦方法時也不致有很大的影響，因此，下行式開采順序?qū)ΦV山的發(fā)展遠景也有利。 階段中礦塊開采順序，則采用雙翼后退式回采。這種采礦方式盡管會使礦井基建時間有所延長，但因該礦礦巖不穩(wěn)固，采用此法可減少沿脈巷道的 維護費用，因它可形成較長的回采工作線，獲得較多的采礦量，從而縮短了階段的回采時間而減少巷道的維護費用，而且采用此法，采掘干擾少，管理方便。此法在冶金礦山中使用普遍，是應用的較成熟的一種開采順序。 三級儲量 根據(jù)我國現(xiàn)行規(guī)定的三級儲量用生產(chǎn)期限來表示，有色金屬礦山定額： 開拓儲量 K rAtQ kk )1( ?? tQ k 55 109%90 %)101(3103 ??????? 式中： kt —— 開拓儲量的保有期限， 3a； A —— 礦井年產(chǎn)量， t/a； K —— 礦石回采率 (混入采出礦石中的廢石量與采出礦石量之比率 )%； r —— 廢石混入率 （采出的純礦石量與工業(yè)儲量之比率） % 采準儲量 K rAtQ zz )1( ?? tQ z 55 103%90 %)101(1103 ??????? 式中： zt — 采準儲量的保有期限， 1a； 其它同前。 備采儲量 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 20 20 K rAtQ BB )1( ?? tQ B 55 %90 %)101( ??????? 式中： Bt —— 備采儲量的保有期限， ； 其它同前。 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 21 21 第六章 礦山井巷工程 礦山基本井巷工程 礦山主要井巷工程有豎井、通風井、溜礦井、階段運輸平巷或沿脈平巷、穿脈等。 表 61 礦山基本巷道斷面及支護一覽表 巷道名稱 豎井 階段運輸巷道 回風井 溜井 斷面形狀 圓形 三心拱 方形 方形 支 護 情 況 巖層穩(wěn)固處不支護，遇構(gòu)造發(fā)育段或斷層帶鋼砼砌筑支護，支護厚度為250mm。 一般不支護，遇巖層不穩(wěn)段采用木棚支護，遇構(gòu)造發(fā)育段或斷層帶鋼砼砌筑支護 ， 支 護 厚 度 為100～ 250mm。 一般不支護，遇巖層不穩(wěn)段采用木棚支護，遇構(gòu)造發(fā)育段或斷層帶鋼砼砌筑支護，支護厚度為 100 ～150mm。 一般不支護，遇構(gòu)造發(fā)育段或斷層帶用鋼砼砌筑支護，支護厚度為100～ 150mm。 井筒及階段運輸巷道斷面設計 階段運輸巷道斷面設計 巷道斷面形狀選擇 階段運輸巷道擔負著人行、通風、材料等運輸，起著重要的作用。鑒于該礦礦巖穩(wěn)定性不是太好，階段運輸巷道斷面形狀采用 1/3B 類型的三心拱形。 巷道斷面各部尺寸的確定 (1) 根據(jù)我礦井下生產(chǎn)實際及 300m 以上開拓工程的需要，現(xiàn)巷道通過的設備類型及有關規(guī)格尺寸見下表：（單位 mm） 表 62 運輸設備類型及尺寸 運輸設備類型 設備外形尺寸 軌距 S0 架線高度 H1 長 l 寬 b 高 h 電機車 ZK— 10/250 4500 1060 1550 600 1800～ 2200 礦 車 (6) 1900 1 1250 600 —— 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 22 22 選取以上規(guī)格尺寸之最大值，故通過該 巷道的運輸設備寬度 b=1060mm，高度 h=1550mm。 (2) 根據(jù)《金屬礦山安全規(guī)程》的有關規(guī)定，取巷道人行道寬 b2=800mm，非人行道一側(cè)（運輸設備到支架間隙）寬 b1=300mm，軌距 600mm。 (3) 確定平巷寬 Bo Bo=b1+b+b2=300+1060+800=2160mm 根據(jù)平巷按 50 mm進級取整，故 Bo 取 2200 mm。 (4) 巷道混凝土襯砌厚度，參考《井巷工程》表 49 中，取墻厚 T=250mm；拱厚 do=250mm (5) 參照《井巷工程》表 17 中， ZK7/250 型電機 車選用 18 公斤 /m鋼軌，采用鋼筋混凝土軌枕，由表 18 查得，巷道鋪軌結(jié)構(gòu)尺寸： 6h =350mm， 5h =200mm， 4h =150mm。 (6) 確定平巷拱高 f0 f0= 3220210 ?B =733mm 大圓弧半徑： R== 2200=1522mm， 圓弧角 α = 33176。 41′ 小圓弧半徑： r== 2200=576mm， 圓弧角 β =56176。 19′ (7) 三心 拱巷道墻高（ h3）的確定： 通常墻高是根據(jù)電機車架線要求計算，再按行人及管道架設等要求驗算比較，最后選其中最大值。 ① 按架線電機車導電弓子頂端兩切線的交點與巷道拱壁間最小安全距離按（ 250 mm）計算 取架線導電弓子寬度之半徑 K=400mm，巷道軌面至導電弓子的高度H1=2021mm（有人行道），則軌道中心線至巷道中心線的間距 Z 為： Z = 20B （ b2 + b1） = 22200 ( 21060 + 300)=270mm 軌道中心線至非人行側(cè)巷道壁的距離： a =b2 +b1= 21060 +300=830(mm) ∵ cosβ = 1brKar ??? = 300576 400830576 ? ?? =﹤ 式中： r —— 三心拱的小半徑； 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 23 23 1b—— 運輸設備與支護之間的安全間隙，查采礦設計手冊井巷工程卷表131。 故導電弓子在大圓弧斷面內(nèi)（式中 是拱高 f0 = 30B 的三心拱小圓的圓心角的余弦值，即 cos56176。 19′ = ），則： h3 = ? ? ? ? 2261 2 5 0[ KZRhH ????? (R f0)] 式中： R—— 三心拱的大半徑。 則 h3 = 2021 + 350 – [ ? ? ? ?22 4002502501522 ??? (1522733)] =2058（ mm） ② 按人行要求確定巷道斷面墻高： h3 = 1900 + h6 50?r =1900 + 350 – 50576? =1827（ mm） 式中： 250mm為考慮到風水管敷設后所占用的巷道寬度。 ③ 按架設管道要求確定巷道斷面墻高： 用架線式電機車運輸時，要求電機車導電弓子與管道距離不小于 300mm，計算公式為： h3= 1900 + h5 +n 2102 3002 ?????? ?????? ?????? DKZBrr 式中： n—— 管道所占高度等于管子直徑與托管梁的高度之和，即： n=D1+D2+100=100+50+100=250mm D1—— 風管直徑 取 100mm D2—— 水管直徑 取 50mm 從而可得： 223 )]1003004002701 1 0 0(576[5762502021 9 0 0 ??????????h = 1774 mm 綜上計算，取以上情況的最大值能滿足架線、管道敷設和行人要求，最后確定設計墻高 h3為 2060mm。 (8) 由此可確定巷道凈高度 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 24 24 H0 = f0 + h3 =733+2060=2793mm 巷道掘進高度為： H = f0 + h3 +do = 733+2062+250=3043mm 從道渣面算起之墻高為： h2= h3 –h5=2062200=1860mm 巷道凈斷面面積： 2 0 8 6 02 2 0 020 ??????? ）（）（凈 BhBS m2 掘S = 凈S + 拱S + 基S + 墻S + 渣S 其中： 凈S = m2 拱S =（ B0+T） do=（ +） = m2 基S =（ +） T= = m2 墻S =2 h3 T=2 = m2 渣S = h5B0= = m2 故 掘S =++++= m2 P 凈 =2 h2+=2 + = m (9) 允許通過風速較核 根據(jù)斷面尺寸用下式驗算風速 允凈 VSQV ?? sm 式中： Q—— 根據(jù)設計要求通過該斷面的風量， sm3 ； 凈S —— 斷面的凈斷面積， 2m ； V—— 通過該斷面的風速， sm ； 允V —— 允許通過的最大風速， sm 。 對于主要階段運輸巷道 ?????? 允凈 VsmSQV sm 故滿足要求。 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 25 25 材料消耗量 每 m巷道砌拱所需材料量： 1V = S 拱 1= m3 每 m巷道砌墻所需材料量： 2V = S 墻 1= m3 每 m巷道基礎所需材料量： 設有水溝一側(cè)基礎深 500mm，另外一側(cè)基礎深250mm，水溝壁厚 100mm，則： 3V =（ +） ? = m3 每 m巷道水溝及蓋板所需材 料量，查表 18 得 4V = += m3 每 m巷道共需材料量： V= 1V +432 VVV ?? =+++= m3 巷道的粉刷面積： 粉S =+2 h2= +2 = m3 水溝設計及管纜設置 水溝的坡度與巷道的坡度相同，取 3%。水溝斷面根據(jù)涌水量 ，參照表 18選取上寬 350mm，下寬 310mm，深度 300mm，每 m水溝支護材料消耗 立方 m，水溝蓋板 。 排水管、風管布置在人行道一側(cè)，采用管子托架架高敷設，可以減少巷道凈寬。托架上設壓風管，下設懸掛灑水管。 兩條動力電纜設于非人行道一側(cè)，三條通訊電纜與照明電纜設于人行道一側(cè)，電纜懸掛全部采用掛鉤形式。 繪制巷道斷面圖 根據(jù)以上計算結(jié)果，按 1： 50 比例繪制出巷道斷面圖。 井筒斷面設計 井筒斷面形狀的選擇 本井筒擔負全礦主要提升任務，而且服務年限很長，井筒穿過的巖石 穩(wěn)固性不是很好，故采用鋼筋混凝土支護，井筒斷面為圓形。 井筒斷面尺寸確定 (1) 井筒裝備的選擇 考慮該井筒提升高度大，繩端荷載重，而且是多中段提升，井內(nèi)管線較多，還需要布置梯子間，因此選用剛性罐道，以鋼軌做罐道，工字鋼做罐道梁。 (2) 初選罐道、罐道梁型號和尺寸 江西理工大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 26 26 根據(jù)提升容器及布置形式，參照《采礦設計手冊》井下工程卷第一章《豎井》圖 11表及教科書《井巷工程》表 28 冶金礦山豎井單繩罐籠系列型譜與表24 木罐道與罐道梁固定連接尺寸，初選 38kg/m鋼軌罐道，Ⅰ 22a 型鋼作主罐道梁，Ⅰ 20a 作次罐道梁，梯子梁選 [14b。 罐道和罐道梁固定尺寸，由表 25 查得 ： E1 =188mm E2 =193mm (3) 確定提升間的尺寸和梯子間的尺寸 提升間尺寸分別按下列公式計算： C1 = E1+ B1+E2=188+1462+193=1843mm C2 = E3+ B2+E4=193+1462+193=1848mm 式中： C1 —— 3號罐道梁中心線距離， mm C 2—— 2號罐道梁中心線距離， mm E1 、 E2—— 2號罐道梁連接部分尺寸。 E2=E3=E4 B B2—— 兩側(cè)罐道之間的距離， mm，查表 28 可得 梯子間的尺寸按下述公式計算： C3 =600+600+m+S/2=600+600+100+110/2=1355mm 式中： 600—— 梯子孔寬度， mm m —— 梯子孔至 2 號罐道梁的距離， mm S —— 2 號罐道梁的寬度， mm M=2（ 700+60） =1520 mm 式中： 700—— 梯子孔前后寬度， mm 60—— 梯子梁的寬 度， mm 通常取 J=200～ 400 mm，這里取 J=200 mm，因此， N=MJ=1520200=1320 mm 綜上 M=1520 mm， J=200 mm， N=1320 mm 梯子間的布置應符合下列規(guī)定： ① 梯子安置的傾角不應大于 80176。；