金屬礦采礦課程設計

目錄

第一章礦床地質與開采技術條件...................................................2

1.1礦山地質條件.............................................................2

1.2資源及勘探程度...........................................................2

1.3開采技術條件.............................................................2

第二章采礦方法選擇.............................................................2

2.1采礦方法初選............................................................3

2.2分層崩落法與房柱法的比較................................................4

2.3兩種方法技術經濟比較..................................................5

2.4采礦方法最終比較........................................................6

第三章采礦方法構成要素.........................................................6

3.1礦塊布置形式............................................................6

3.2礦塊之間的回采順序......................................................7

3.3礦塊的長度、寬度和高度.................................................7

3.4礦房的尺寸..............................................................7

3.5頂柱的尺寸..............................................................7

3.6回采工作面形式.........................................................7

3.7底部結構形式與尺寸.....................................................7

第四章礦塊采準切割工作.........................................................7

4.1采準、切割工程布置......................................................7

4.2采切工程斷面形狀及規格.................................................8

4.3采切工程量、施工順序與施工時間.........................................8

第五章采場回采設計.............................................................9

5.1鑿巖設備的選擇...........................................................9

5.2出礦工作.................................................................10

5.2.1設備的選擇.......................................................10

5.2.2管理制度.........................................................10

5.2.3截止品味的確定（貧損指標管理）.................................10

5.2.4二次破碎的方法................................................10

5.2.5采場出礦主要指標...............................錯誤!未定義書簽。

5.3采場通風.................................................................10

5.3.1通風系統、通風方式和制度.........................................10

5.3.2除塵方式..........................................................10

5.3.3風量計算..........................................................10

5.4采場頂板管理...........................................................11

5.5回采工作組織...........................................................11

第六章礦柱回收及采空區處理....................................................12

6.1礦柱回收...............................................................12

6.2采空區處理.............................................................13

第七章采礦方法主要技術經濟指標...............................................13

7.1貧化損失的計算..........................................................13

7.2礦石質量指標的計算......................................................14

7.3采礦直接成本計算........................................................14

7.4主要技術經濟指標匯編....................................................15

第一章礦床地質與開采技術條件

1.1礦山地質條件

礦床名稱為某地下石膏礦，礦石名稱為石膏，礦體走向長度1230nb延伸

320m,礦體走向NS95左右，傾向S肌傾角10°左右。礦體平均厚度8m。

礦石結構主要為塊狀結構，礦體在走向和傾向上均比較穩定。

坑內涌水來源主要是構造裂隙水，造裂隙水的直接來源是大氣降水和生產用

水。

1.2資源及勘探程度

礦體主要由探礦天井和穿脈控制，其間穿插脈外天井，勘探網度為200X

200nb，勘探程度在C級以上。

1.3開采技術條件

上下盤圍巖主要是泥質頁巖和沙質頁巖，礦巖穩固性較差，圍巖穩固系數

f=3~4,不自燃。礦體的直接圍巖是泥質頁巖和沙質頁巖。礦體巖性主要以石膏

為主。礦巖自然安息角為45°,松散系數為1.6,f=6~8,礦體可爆性良好。礦

石含硫量較低，不易氧化、結塊。礦石品位62機礦山地表允許陷落，礦山年生

產能力為40萬噸，采用豎井開拓方案。

第二章采礦方法選擇

2.1采礦方法初選

采礦方法的初步選擇主要依據礦巖穩固性、礦體傾角、礦體厚度等方面。

表2T采礦方法分類

礦礦礦體穩固性

體體礦石穩固礦石穩固礦石不穩固礦石不穩固

傾厚圍巖穩固圍巖不穩固圍巖穩固圍巖不穩固

角度

薄、仝面法、房柱法單層崩落法，垂直分條垂直分條充饃法，仝垂直分條充填法，單層

極充填法面法，單層崩落法崩落法

緩薄

分段礦房法、房柱法、分段階段礦房法，分層分段礦房法，上向進有底柱分段崩落法，分

中全面法崩落法，有底柱分段崩路充填法，垂直分條層崩落法，垂直分條充

落法，分層充填法，錨充填法填法

傾厚桿房柱法

厚階段礦房法，分段、階分段、階段崩落法，上上向進路充填法，分分段、階段崩落法，分

和段崩落法，上向分層充向分層充填法段崩落法，階段崩落層崩落法，下向充填法，

極鎮法法上向進路充填法

斜

薄、全面法，房柱法垂直分條充填法，上向上向進路充填法，分分層崩落法，上向進路

極分層充填法，單層崩落段礦房法，分段崩落充填法，下向分層充填

傾薄法法，全面法法，分段崩落法

中分段礦房法有底柱分段崩落法，上上向進路充填法，分有底柱分段崩落法，下

斜厚向分層充填法段礦房法，有底柱分向分層充填法，上向進

段崩落法路充填法，分層崩落法

厚階段礦房法，分段礦房分段、階段崩落法，上上向進路充填法，分分層崩落法，上向進路

和法向分層充填法段礦房法，分段、階充填法，下向分層充填

極段崩落法，下向分層法，分段、階段崩落法

厚充填法

極削壁充填法，留礦法削壁充填法上向進路充填法，下下向分層充填法，上向

薄向分層充填法進路充填法

急薄留礦法，分段、階段礦上向分層充填法，分層上向進路充填法，分上向進路充填法，下向

房法崩落法，分段崩落法層崩落法，分段崩落分層充填法，分層崩落

傾法，分段礦房法法，分段崩落法

中分段礦房法，階段礦房分段礦房法，上向分層上向進路充填法，下下向分層充填法，上向

斜厚法，分段崩落法充填法，分段崩落法向分層充填法，分層進路充填法，分層崩落

崩落法，分段崩落法，法，分段、階段崩落法

分段礦房法

厚階段礦房法，分段、階分段礦房法，分段、階上向進路充填法，下分段，階段崩落法，下

和段崩落法段崩落法，上向分層充向分層充填法，分層向分層充填法，上向進

極填法崩落法，分段，階段路充填法，分層崩落法

厚崩落法

由以上的開采條件，參考上表分類依據，初步選定以下兩種采礦方法:

分層崩落采礦法和淺孔房柱采礦法。各個方案的簡圖如圖1和圖2所示。

分層崩落采礦法（圖I）

房柱米礦法

2-2

［11運輸巷道【2】放礦溜井

［3］切割平巷【4】電藉碉室

［5］上山［6］聯絡平巷

L7］礦柱［8］電耙絞車

中深孔房柱采礦法（圖2）

2.2分層崩落法與房柱法的比較

表2-2分層崩落法與中深孔房柱采礦法

項目分層崩落采礦法中深孔房柱采礦法

適用條件穩固性不限；厚度適用范圍廣；品位礦石穩固和中等穩固；礦體傾角

高、價值大；礦石松軟、有粘結性，<30°；厚度6~12m；使用于低品位、

難以適用其他方法：地表允許崩落價值低、鑿巖性較好的礦石

礦塊結構階段高度視礦巖穩固性及礦體變化程采區長度30~100m；階段高度

參數度而異，20?50m；分層高度與礦石穩10~13m；采場斜長30~60m；礦房跨

固性及落礦方式有關,2?4m：進路寬度10-15m；礦柱厚度6~10m：采區間

度一般為1.8~2.7m柱厚度3~5m；房間間柱一般采用間隔

式r柱

采切工程脈內布置時階段運輸大巷紀采準天井沿脈運輸平巷均布置在脈外地板內，

布置均設于脈內；脈外布置時階段運輸大用溜井與采場下部相連；溜井一般布

巷紀采準天井均在脈外巖石中：脈內皆在礦房下部：切割平巷一般布置在

外聯合布置時，需加設脈內運輸平巷、礦房下部；聯絡平巷沿走向脈內布置；

天井、放礦溜井等；按礦塊是否設儲切割上山在礦房中間；切割井在礦房

礦巷道分為不設儲礦巷道形式和設儲中間下部

礦巷道形式

回采工作淺眼落礦，礦石運搬一般采用電耙運使用淺孔先在礦房下部拉底，然后用

重點搬，分層平巷及進路一般采用木棚子上向炮孔挑頂，拉底是從切割平巷與

支護，需進行假頂鋪設，放頂均以進上LJ交口處開始，用柱式鑿巖機或氣

路為單元進行腿式鑿巖機打水平炮孔，自下而二逆

傾斜掘進。

2.3兩種方法技術經濟比較

表2-3技術經濟比較

采礦方法分層崩落采礦法中深孔房柱采礦法

礦塊生產能力t/d40-60120~300

采準比m/kt10-305~35

礦石損失率％3~205-20

礦石貧化率％5-133~30

采礦成本高中等

安全程度高高

工人勞動條件一般好

采用工藝技術先進性一般好

社會效益一般好

2.4采礦方法最終比較

分層崩落采礦法易造成地表陷落，根據國家針對礦山開采的有關規定，地表

陷落后產生的經濟賠償較高，時地表生態環境的影響較大，崩落采礦法的使用率

日漸減少；如果采用分層崩落采礦法需用鋼筋混凝土支護，開采成本較高。

中深孔房柱采礦法的礦塊生產能力較大，采準切割工程量小，坑木消耗少，采礦

成本較分層崩落采礦法低，通風良好，工人勞動條件較好，中深孔房柱采礦法采

用的工藝技術較先進。

綜上所述，最終選用的采礦方法為中深孔房柱采礦法。

第三章采礦方法構成要素

3.1礦塊布置形式

礦房的長軸可沿礦體的走向、傾斜或偽傾斜方向布置，主要取決于所采用的

運搬設備和礦體的傾角。我國大多數金屬地下礦山采用電耙運搬礦石，礦房一般

沿傾斜布置。礦房的長度取決于運搬設備的有效運距。應用電耙運搬時，一般為

40~60限礦房的寬度根據礦體的厚度和頂板的穩固性確定，一般為8~20ni。礦柱

直徑為3~7nb間距為5~8m°

3.2礦塊之間的回采順序

為了縮短礦山的基建時間，采用中央并列式布置礦山的主副井，并且采用前

進式來回采礦塊，大大的縮短了礦山的基建時間和基建工程量，同時還起到探礦

的作用，減少不必要的損失。

3.3礦塊的長度、寬度和圖］度

礦塊的長度主要考慮圍巖的穩固程度、電耙的合理耙距和采場的通風條件，

最終確定礦塊的長度為50m,沿著礦體走向布置。礦塊寬度為12m（礦房寬度與

間柱的尺寸之和），礦塊高度為礦體厚度，即8m。

3.4礦房的尺寸

礦房的尺寸由礦塊的尺寸確定，礦房的尺寸為50X8X10m,即為長50nb高

8m,寬lOnio

3.5頂柱的尺寸

由于礦石的品位較低，留部分礦體做隔離頂柱，隔離頂柱的高度取1叫礦

石頂柱不予回采。

3.6回采工作面形式

使用淺孔先在礦房下部拉底，然后用上向炮孔挑頂，拉底是從切割平巷與上

山交口處開始，用柱式鑿巖機或氣腿式鑿巖機打水平炮孔，自下而上逆傾斜掘進。

3.7底部結構形式與尺寸

由于礦石的品位較低，留部分礦體做隔離底柱，隔離底柱的厚度取1m。

第四章礦塊采準切割工作

4.1采準、切割工程布置

房柱采礦法的采準工程包括：自底板運輸巷道向每個礦房的中心線位置掘進

放礦溜井；在礦房下部的礦柱（頂底柱）中掘進電耙碉室；沿礦房中心線并緊貼

底板掘進上山，用以行人、通風和搬運設備或材料，并作為回采時的自由面；各

礦房間掘進聯絡平巷；在礦房下部邊界處掘進切割平巷。

4.2采切工程斷面形狀及規格

根據圍巖的穩固性狀況巷道斷面可取圓形，可采用錨桿進行支護。

4.3采切工程量、施工順序與施工時間

采準切割工程量見表4-1

表4-1采切工程量

工作項目斷面規格（m?）長度（m）體積（m3）

下盤沿脈巷道550250

人行通風天井2X1.550150

溜井3X3545

合計————

K,=^^xlOOO

1T

總出[m/Kt]（1）

K2=^^X1OOO

T總出[m3/Kt]（2）

式中：A—采準巷道和切割巷道總長度，[m]；

”出一采出礦石總量，[t]（見表2-2）；

—由采準巷道和切割巷道中采出的礦石量，[m3]

儲,L為采準系數

采準切割工作的各項工作進行的先后順序以及工作時間安排見進度計劃圖

表4-2：

表4-2進度計劃圖表

序工程項目工程量施工速度施工順序與口期

號（m或（m/月或（月）

nP）n?/月）

1234

1運輸平巷50m100m/月

2人行通風天65m50m/月

井

3溜井5m180m/月

第五章采場回采設計

5.1鑿巖設備的選擇

中深孔鑿巖，采用YG-80型鑿巖機，在分段鑿巖巷道中鉆上向扇形中深孔，

孔徑55~65mm,最小抵抗線L2m,孔距L5?1.8m,孔深小于12m。以中央切割

槽為自由面兩側分次爆破，一次爆破四排炮孔，月微差爆破方式。每米崩礦量為

4.5?5n選用2號巖石鐵梯炸藥；炸藥單耗為1.6?2.6；采用電力起爆法，

起爆器材有：電雷管、導線、起爆電源和測量儀表；采用毫秒延期電雷管起爆，

其主要性能參數有：雷管電阻、最高安全電流、最低準爆電流、點燃時間、傳導

時間等。進行爆破時應明確分工，時刻牢記安全準則。

5.2出礦工作

5.2.1設備的選擇

無軌運輸是一種將采裝運合一的運輸設備，工作面裝運卸只需一種設備和一

個司機，機動靈活、生產效率高，故出礦設備可選用WJD-1型電動鏟運機。

5.2.2管理制度

在鑿巖平巷中用全工作面鉆進機進行回采，采出的礦石由轉運巷道用鏟運機

運至分段運輸平巷最近的溜井，溜到階段運輸巷道裝車運出。

5.2.3截止品味的確定(貧損指標管理)

確保礦石回采率達到80%；礦石平均品位為62%,結合選礦要求，計算截止

品味值。

5.2.4二次破碎的方法

二次破碎的地點為放礦閘門處。主要使用覆土爆破法。通常用礦石運搬設備

將大塊推至一側，間隔一定時間進行集中爆破破碎。

5.3采場通風

5.3.1通風系統、通風方式和制度

通風使炮煙和粉塵迅速排出工作面。工作面的風量應滿足排塵、排煙的需要。

為此，要求采掘工作面的風速不低于O.15m/s,空氣的含氧量不低于20%。采用

壓入式通風方式。

5.3.2除塵方式

1.通風除塵2.濕式除塵3.密閉抽塵

5.3.3風量計算

礦井總風量為各采掘工作面、需獨立通風的碉室和其他需風量以及礦井漏風

量之總和。計算公式為：

Q=KIK2(EQk+Q+Qd+Qi)

其中，Q-―礦井總風量n?/s

K-外部漏風系數

K.2—內部漏風系數

Qk一回采工作面所需風量m3/s

Qi-掘進工作面所需風量m3/s

Qd---獨立通風的碉室所需風量m3/s

Qi—其他工作面所需風量m3/s

5.4采場頂板管理

圍巖穩固系數為仁3?4,不太穩固，在頂底板各留1m隔離柱體，在回采過

程中通過規則礦柱維持頂板壓力平衡，礦柱采用長方形間隔式礦柱尺寸為3.()X

4.5m(采礦設計手冊pl109)。

5.5回采工作組織

5.5.1按出礦設備計算采場生產能力

裝運卸一次作業循環時間

t=tl+t2+t3+t4+t5

u2L

t5=—

V

式中

t——裝運卸一次作業循環時間，s；

tl——裝載時間，s,一般定點裝礦取20?30s,不定點裝礦取60?80s；

t2——卸載時間，s,斜入礦倉或溜井一般取10?20s；

t3——掉頭時間，s,因鏟運機為前裝前卸式，裝運卸一?次作業循環有兩次掉

頭時間，一般共取30?40s；

t4——其他影響時間，s,一般取20s；

t5一一空重車運行時間，s；

2L——裝運卸一次作業循環往返距，m；

v——鏟運機運行速度，m/s,與巷道狀況有關，特別是路面性質不同，運

行速度可有成倍之差。

5.5.2采場回采作業循環圖表

表5-1回踩作業循環圖表

序工作項目工作時間第一班第二班第三班

號(h)123456781234567812345678

1鑿巖2

2破碎1.5

3通風0.5

5鏟裝2.5

6破碎大塊0.5

第六章礦柱回收及采空區處理

6.1礦柱回收

房柱采礦法通常不需要回采，且石膏礦價值不大，留規則礦柱可長期支撐頂

板圍巖，故礦柱不予回采。

6.2采空區處理

地下礦山在回采礦石過程中形成采空區。有些采空區僅為留下的階段之旬和

礦房之間的礦柱來支撐的，隨著礦石不斷地采出，礦體中的采空區便逐漸增大，

應力變化情況越來越明顯，采空區到達一定體積之后，如不對采空區進行處理，

當集中應力超過礦石與圍巖的極限強度時，巷道支柱和礦柱會發生破壞，可能造

成重大事故.

采用封閉法處理采空區。封閉采空區法，必須將采空區底下的漏斗全部堵塞,

并在通往采空區的所有巷道上砌筑堅固的封閉墻，將采空區封閉隔離。封閉法處

理采空區的實質是利用礦塊的穩定性，并留下永久礦柱來維護采空區，使其長時

間不崩落，而不對采空區做任何處理。封閉法處理采空區簡單方便，生產費用較

低。

第七章采礦方法主要技術經濟指標

7.1貧化損失的計算

礦石貧化率：r=R/（Q1+R）

礦石損失率：p=（Q-Ql）/Q

其中，Q為米場工業礦石量，t；

Q1為采場采出工業礦石量，直

R為廢石混入量，t

表7-1儲量、損失率、廢石混入率

礦石儲量損失率廢石混入采出儲量備注

（噸）（%）率（%）（噸）

工作階段

69273602385334067

7.2礦石質量指標的計算

根據計算出的貧損指標，分別計算出采出工業儲量，采出礦石量，采出礦石

品位。

.二（1—4）Q

采出礦石量：1-2

采出工業儲量：Q1=T-R

采出礦石品位”二（1一夕汝一夕,R：廢石混入量，t

7.3采礦直接成本計算

表7-2一些經濟指標（用于計算采礦直接成本）

名稱單位單價（元）

炸藥T9800

導爆管雷管發2.1

導爆管M1.8

電Kwh0.76

淺眼鉆頭個28

淺眼鉆桿M92

中深孔鉆頭個260

中深孔鉆桿M410

柴油T6900

鋼絲繩M9.1

水泥（425#）T287

鋼材T5300

坑木M3570

工人工資工班160

根據結構參數計算得出每塊礦塊的生產能力為88（）03礦山要求生產能力為

40萬3所以每年需要采切45個礦塊。采切一個礦塊需要1.8個月。回采一個礦

塊需要半個月的時間，采準切割加回采，每個礦塊大約需要2.3個月時間，故需

要8個礦塊同時工作。

每個礦塊生產成本由鑿巖破碎成本，通風成本，鏟運成本，工人工資等方面

組成。上述章節計算出每個礦塊鑿巖破碎成本為3512()元。

表7-3采準切割費用表

項目名稱工程量(nV)單價(元/m3)金額(元)

下盤沿脈平巷25011528750

人行通風天/p>

溜井451838235

上述章節計算出采準費用為階段運輸平巷為28750元，人行通風天井為

18450元，，溜井8235元。

35120+28750+18450+8235=90555元

所以采切鑿巖需要90555元。

鏟運機鏟裝為3.75元/I,每個礦塊生產能力88003所以鏟運機出礦成本為

3.75X8800=33()0(