【導(dǎo)讀】此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是以金山店現(xiàn)有地質(zhì)勘探資料為依據(jù)，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的要求，完成金山店鐵礦張福山采區(qū)年產(chǎn)180萬(wàn)噸地下開采設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有金山店采礦方。法的選擇，開拓系統(tǒng)的確定，采礦設(shè)備的選型，主要工程斷面的設(shè)計(jì)，通風(fēng)排水系統(tǒng)，礦山輔助工藝，總圖運(yùn)輸，礦山安全衛(wèi)生與土建設(shè)計(jì)。確定礦石的提升量和采運(yùn)設(shè)備的運(yùn)輸量，然后選用合適的提升設(shè)備和轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備。引礦車將礦石運(yùn)到卸礦倉(cāng)，放礦到主溜井至破碎硐室破碎，由主井提升至地面。面、斜坡道斷面等。選用無(wú)底柱分段崩落法和不留礦柱的中央集中式開拓方案。通風(fēng)系統(tǒng)采用中央對(duì)角式，然后根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓選取風(fēng)機(jī)。根據(jù)正常涌水量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程選取水泵和排水方式。

　　

【正文】 粉狀貧磁鐵礦礦石 Fe4 表外礦礦石 Fe5 張福山鐵礦礦石體重原有兩套數(shù)據(jù)，分別為 1969 年的地質(zhì)勘探測(cè)定的數(shù)據(jù)和 1986年?yáng)|區(qū)詳細(xì)勘探測(cè)定的數(shù)據(jù)，本次設(shè)計(jì)依舊依據(jù)這兩套數(shù)據(jù)，西區(qū) 6～ 25線以外及東區(qū)礦石體重值見表 。 礦區(qū)水文地質(zhì)條件及防水措施 礦區(qū)水文地質(zhì)條件 礦區(qū)地處低山丘陵區(qū)，地表為走向北西西的山間洼地。地面標(biāo)高最高為 。山間洼地標(biāo)高一般 20～ 50m，零星分布有大小水塘。礦區(qū)東部才成溪經(jīng)關(guān)山向南匯入大冶湖，流量 。 武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 表 張福山礦區(qū)礦石體重表 西區(qū) (025 線以西、 6～ 25 線以外 ) TFe 含量分級(jí) (%) 礦石類型 體重樣個(gè)數(shù) 加權(quán)平均值 體重 (t/m3) TFe(%) 50 塊狀富磁鐵礦礦石 28 45～ 50 塊狀富磁鐵礦礦石 24 40～ 45 浸染狀貧磁鐵礦礦石 24 35～ 40 浸染狀貧磁鐵礦礦石 26 30～ 35 浸染狀貧磁鐵礦礦石 23 粉狀磁鐵礦礦石 粉狀貧磁鐵礦礦石 25～ 30 表外礦 20 20～ 25 表外礦 22 東區(qū) (025 線以東 ) TFe 含量分級(jí) (%) 礦石類型 體重樣個(gè)數(shù) 加權(quán)平均值 體重 (t/m3) TFe(%) 50 塊狀富磁鐵礦礦石 64 45～ 50 塊狀富磁鐵礦礦石 43 40～ 45 浸染狀貧磁鐵礦礦石 54 35～ 40 浸染狀貧磁鐵礦礦石 52 30～ 35 浸染狀貧磁鐵礦礦石 47 粉狀磁鐵礦礦石 粉狀貧磁鐵礦礦石 25～ 30 表外礦 45 20～ 25 表外礦 23 表 礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì) 項(xiàng) 目 階段 塊狀 磁鐵礦 粉狀 磁鐵礦 浸染狀 磁鐵礦 石英 閃長(zhǎng)巖 硅卡巖 大理巖 角 巖 松散系數(shù) 生產(chǎn) 勘探 抗壓強(qiáng)度 (kg/cm2) 生產(chǎn) 700～1000 50 500 1000～400 300～ 600 800～1200 800～1100 勘探 700～1026 50 139～1230 532～1528 660～ 824 649～1363 433～2098 彈性模量 (kg/cm2105) 生產(chǎn) 勘探 ～ ～ ～ 6～ 4～ 武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 泊桑比 生產(chǎn) 勘探 ～ ～ ～ ～ ～ 礦區(qū)年平均氣溫 17℃，最高 ℃，最低 10℃。年降水量 974～ ，平均。每年 4～ 7 月為雨季。最大日降水 ，最大小時(shí)降雨 。最長(zhǎng)連續(xù)降雨 16 日，降雨量 。年均蒸發(fā)量 。 礦區(qū)出露地層有第四系、侏羅系武昌組 —— 三疊系蒲圻群砂頁(yè)巖和三疊系下統(tǒng)大冶群灰?guī)r。第四系廣泛分布于地表溝谷和山麓地帶。厚度 0～ 20m，巖性以粘土夾碎石為主。蒲圻群砂頁(yè)巖分布于礦區(qū)南部，厚度 600～ 900m，構(gòu)成礦區(qū)南部分水嶺。大冶群灰?guī)r分布于礦區(qū)北部，厚度 40～ 80m，構(gòu)成礦區(qū)北部分水嶺。礦區(qū)主要含水層有淺 部的風(fēng)化裂隙－第四系含水層以及深部的接觸帶含水層。部分礦體呈粉狀，含有一定的地下水靜儲(chǔ)量。 風(fēng)化裂隙含水層厚 15～ 30m。在山麓地帶為第四系坡積物、洪積物，谷底有厚 ～3m的亞砂土、亞粘土含水層，含水性較弱。其下部有 3～ 5m的青灰色粘土隔水層。 閃長(zhǎng)巖和蒲圻群的接觸帶裂隙發(fā)育，構(gòu)成深部的含水帶。該帶兩側(cè)為隔水的閃長(zhǎng)巖和蒲圻群角巖化砂頁(yè)巖，只有西部與大理巖含水帶相連。在礦區(qū)中部含水帶寬度 200～300m，向兩端寬度減到 100m以下。局部的大理巖含水體和粉狀礦體也為該帶的一部分。含水帶富水性中等，單位涌水量 q= /s m，平均滲透系數(shù) k=。該帶與礦床北部的大理巖裂隙溶洞含水層沒有直接的水力聯(lián)系。 礦區(qū)淺部 300m以上 ， 地下水化學(xué)類型為 HCO3－ SO4型水 ， 礦化度 。 300m以下為 SO4HCO3型水 ， 礦化度 ～ ， H2S 含量增高 。 500m 設(shè)計(jì)涌水量 由于礦區(qū)較強(qiáng)含水層的空間分布有限，地下水位降深較大。礦坑地下水涌水量不會(huì)隨開拓深度和平面范圍的增加而大幅度增加。本礦床采用崩落法開采為主，大氣降水是礦床充水的主要因素。降水滲入總量將會(huì)隨著開采 深度和面積的增加而相應(yīng)增大。但另一方面，地表陷落區(qū)的發(fā)育與礦山基建和生產(chǎn)相比有一個(gè)滯后期。下一個(gè)水平建設(shè)時(shí)，本水平崩落區(qū)還沒有充分發(fā)育。因此，本水平涌水量應(yīng)小于全礦最終的設(shè)計(jì)涌水量。本次采用全礦最終的設(shè)計(jì)涌水量為 (包括余華寺礦區(qū)水量 )。 旱季正常涌水量 5500m3/d 雨季正常涌水量 14000m3/d 一般暴雨涌水量 50000m3/d 50 年一遇，連續(xù)三日暴雨水量 229900m3/3d。 根據(jù)氣象資料該地區(qū)曾出現(xiàn)過小時(shí)降雨量達(dá)到 的降雨。當(dāng)出現(xiàn)超過 50年一遇暴雨或短期特別強(qiáng)的降雨時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)排水設(shè)施短期內(nèi)能力緊張的情況。此時(shí)采用武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 防水門擋水以保證排水設(shè)施的安全。上述 50 年一遇，連續(xù)三日暴雨水量可用于估計(jì)關(guān)閉防水門的情況下可能的淹沒程度。 水害對(duì)礦山開采的主要威脅包括：基建期間揭露含水帶時(shí)發(fā)生突水事故、特大暴雨時(shí)暴雨洪水沿崩落區(qū)涌入、礦體及近礦圍巖裂隙發(fā)育，地下水使礦巖穩(wěn)定性變差。 供水設(shè)施建有保安湖泵站和余華寺加壓泵站，生活用水取自保安湖，澄清、消毒處理后水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 GB574985。 防水措施 （ 1）接觸帶內(nèi)的局部大理巖體和粉狀礦石中含有相當(dāng)多的地下水靜儲(chǔ)量。由于接觸帶和粉狀礦體的工程性質(zhì)很差，這部分地下水對(duì)礦山基建有較大影響，應(yīng)盡量提前開展疏干工作?；ㄆ诘氖韪煞秶鸀?18 線 42 線，重點(diǎn)是 36線 42 線。 疏干方式采用中段運(yùn)輸穿脈配合水平放水孔放水降壓。為保證能盡早開始疏干，施工進(jìn)度安排上應(yīng)首先掘進(jìn)需要施工放水降壓鉆孔的穿脈。在這些穿脈掘進(jìn)到礦體下盤2030m 左右時(shí)停止掘進(jìn)，施工水平放水孔并開始放水降壓。 西區(qū) 410m 水平生產(chǎn)探礦證實(shí)粉狀礦石的比例有所減小，相應(yīng)地疏干難度有所減小。本次設(shè)計(jì) 5個(gè)放水鉆窩。其中三個(gè)位于Ⅰ號(hào)礦體下盤，主要針對(duì)粉狀礦石進(jìn)行降壓疏干。另外兩個(gè)位于Ⅱ號(hào)礦體下盤，主要針對(duì)局部存在的大理巖體和 F3 斷層帶的降壓疏干。探放水孔終孔孔徑不小于 75mm。由于頂板圍巖較破碎，放水孔穿過礦體后應(yīng)繼續(xù)鉆進(jìn) 5～10m 以加強(qiáng)對(duì)頂板的疏干。揭露礦體的孔段應(yīng)取樣分析，進(jìn)一步確認(rèn)礦體邊界位置。暫定每個(gè)鉆窩兩個(gè)鉆孔。當(dāng)已施工的放水孔水量較大，或礦 /巖穩(wěn)定性較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加疏干孔的個(gè)數(shù)。建議基建探礦孔盡量在本水平施工，達(dá)到探礦和放水共享的目的。 （ 2）余華寺礦區(qū)閉坑后必須及時(shí)封閉兩礦之間的聯(lián) 系巷道，以減少本礦的排水量。 （ 3）礦區(qū)鄰近地區(qū)曾記錄到最大一小時(shí) 的降雨，此類短歷時(shí)高強(qiáng)度降雨可能導(dǎo)致短期的涌水量超過排水能力。必須設(shè)置井下防水門，必要時(shí)關(guān)閉防水門以保護(hù)重要設(shè)施的安全。 （ 4）主要崩落區(qū)位于盆地中部，應(yīng)作好崩漏區(qū)外圍的地面截水。 025 線以東礦體形態(tài)復(fù)雜，礦頭標(biāo)高變化大。有可能出現(xiàn)筒狀陷落。當(dāng)洪水沿筒狀陷落空區(qū)直接灌入井下，而不是通過崩落體的裂隙滲入井下，對(duì)礦山安全威脅較大。因此東部區(qū)域尤其應(yīng)隨著崩落區(qū)的發(fā)育，作好地表截水工程。 （ 5）應(yīng)重視礦區(qū)的降雨量觀測(cè)工作。出現(xiàn)特殊降雨時(shí)能 及時(shí)提供防洪的警報(bào)信息。大暴雨期間加強(qiáng)觀測(cè)礦坑涌水量。掌握不同歷時(shí)暴雨的入滲系數(shù)及暴雨對(duì)井下涌水的影響。 礦床勘探和儲(chǔ)量計(jì)算 礦床勘探 金山店鐵礦采用 100 100 的網(wǎng)孔參數(shù)勘探。隨著礦山的生產(chǎn)的持續(xù)，勘探工作還武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 將繼續(xù)，孔網(wǎng)參數(shù)將會(huì)縮小到 50 50，勘探密度增大。在開拓和采準(zhǔn)過程中也應(yīng)該有在巷道里面的生產(chǎn)探礦。 基礎(chǔ)儲(chǔ)量 張福山礦床的儲(chǔ)量計(jì)算在所建立的礦床模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以 80～ 120m80 ～140m 工程網(wǎng)度控制的基礎(chǔ)儲(chǔ)量為探明的基礎(chǔ)儲(chǔ)量，以 300～ 450m 150～ 250m 工程網(wǎng)度控制的基礎(chǔ)儲(chǔ)量為控制的基礎(chǔ)儲(chǔ)量進(jìn)行儲(chǔ)量級(jí)別劃分，并按照采礦中段劃分進(jìn)行儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果見表 。此基礎(chǔ)儲(chǔ)量表作為本次設(shè)計(jì)的依據(jù)。需要說(shuō)明的是，本次設(shè)計(jì)標(biāo)高為 0m～ 500m。 表 礦石儲(chǔ)量計(jì)算表 階段水平 礦體體積（ m3） 走向長(zhǎng)度（ m） 礦體重量（百萬(wàn) t） 0~50m 1235 50~100m x106 1404 100~150m 1601 150~200m 1746 200~250m 1866 250~300m 1929 300~350m 2047 350~400m 2176 400~450m 2243 450~500m 2325 合計(jì) 礦體折算厚度的計(jì)算 計(jì)算各階段礦塊折算平均厚度： m=Q/Lhγ 式中， m—— 折算厚度（ m） Q—— 階段礦量（ t） L—— 礦體走向長(zhǎng)度（ m） h—— 階段高度（ m） γ —— 礦石體重（ t/m3） 經(jīng)過計(jì)算： m1=7933600/(1235 50 )= m2=9213400/(1404 50 )= m3=8277700/(1601 50 )= m4=8736600/(1746 50 )= m5=9203700/(1866 50 )= m6=12166400/(1929 50 )= 武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 m7=17906800 /(2047 50 )= m8=17913300 /(2176 50 )= m9=16456400/(2243 50 )= m10=17570900/( 2325 50 )= 武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 4 采礦 開采范圍及礦床開采技術(shù)條件 開采范圍 根據(jù)本次設(shè)計(jì)提供的勘探線資料，本次設(shè)計(jì)對(duì)張福山礦區(qū) 8 號(hào)到 45號(hào)勘探線的范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)深度是從 0m至 500m。主要開采對(duì)象是Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦體，其它的礦體可兼顧開采，由于Ⅰ號(hào)礦體賦存比較深，探明的礦體達(dá)到了 1000m，因此此次設(shè)計(jì)作為一期工程，在設(shè)計(jì)開拓井巷和采礦方法時(shí)要考慮到深部開采可以利用已有的工程進(jìn)行開采。 礦床開采技術(shù)條件 張福山礦床屬于巖漿期后接觸交代 — 熱液型磁鐵礦床。該礦床共有大小約 100 個(gè)礦體，Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體規(guī)模最大，為主礦體，占區(qū)內(nèi)探明儲(chǔ)量的 90%以上，為本次設(shè)計(jì)對(duì)象。 (1)礦體 礦床內(nèi)塊狀及浸染狀磁鐵礦石結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂 隙不發(fā)育，屬中等穩(wěn)固性的礦石；角礫狀磁鐵礦石及硅卡巖 磁鐵礦石結(jié)構(gòu)不甚緊密，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬穩(wěn)固性的礦石；粉狀磁鐵礦石結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度極低，屬穩(wěn)固性極差性的礦石。 (2)圍巖 上盤圍巖是硅卡巖、變質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)黑云母角巖，中等穩(wěn)固；下盤圍巖是石英閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、大理巖和硅卡巖，穩(wěn)固性較好。由礦體及近礦圍巖組成的含礦蝕變帶穩(wěn)固性差至極差。Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體間為石英閃長(zhǎng)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖。 礦體與圍巖界線一般清楚。 礦體中的夾石厚度大于 2m的，Ⅰ號(hào)礦體占 %，Ⅱ號(hào)礦體占 %。 (3)Ⅰ號(hào)礦體 Ⅰ號(hào)礦體規(guī)模最大 ，分布于 3～ 44線間，東西走向長(zhǎng) 2690m，礦體傾向 172176。 ～ 203176。 ，傾角自西向東為 85176。 ～ 60176。 ，自上而下為 85176。 ～ 50176。 。賦存標(biāo)高 +110～ 1000m，真厚度 ～ ，平均 25m。 (4)Ⅱ號(hào)礦體 Ⅱ號(hào)礦體位于Ⅰ號(hào)礦體下盤，相距 15～ 120m，在 300m 以下分布于 025 線以東。東西走向長(zhǎng) 1020m，礦體厚度 ～ ，平均 ，呈上薄下厚，東厚西薄趨勢(shì)。礦體形態(tài)復(fù)雜，平面上呈條帶狀、半月形或透鏡狀，剖面上呈脈狀、彎弓狀和不規(guī)則大透鏡狀。 (5)粉礦 Ⅰ號(hào)礦體粉礦占 %，Ⅱ號(hào)礦體粉礦占 %；東區(qū)粉礦占 38～ 40%。粉礦分布在礦體中厚大部位和富水部位，形態(tài)極不規(guī)則。粉礦和塊礦間有明顯界線，結(jié)構(gòu)松散，武漢科技大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 孔隙多，較濕潤(rùn)，容易冒落，穩(wěn)固性極差，在掘進(jìn)中須及時(shí)支護(hù)并需用特殊的支護(hù)方式。當(dāng)含水量接近飽和狀態(tài)時(shí)，容易形成泥石流。 (6)礦石的可崩性 礦山以工程地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)，采用綜合評(píng)價(jià)方法，對(duì)該礦可崩性進(jìn)行了研究，結(jié)果如下： Ⅰ級(jí)：極難崩落； Ⅱ級(jí)：難崩落； Ⅲ級(jí)：較難崩落； Ⅳ級(jí)：較易崩落； Ⅴ級(jí)：易崩落； Ⅵ級(jí)：極易崩落。 通過地質(zhì)報(bào)告分析：Ⅱ級(jí)占 %，Ⅲ級(jí) 占 %，Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí)占 %，沒有極難崩落的Ⅰ級(jí)礦巖。并預(yù)測(cè)大塊（大于 600mm）產(chǎn)出率約為 5%。引用金山店鐵礦在 1986～1990 年進(jìn)行的自然崩落采礦法試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其結(jié)果見表 。 表 自然崩落法試驗(yàn)結(jié)果表 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo) 備注 1 礦石回采率 %