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1、目 录 摘要 I I 77 Abstract II x4i&;S P 0 引 言 1 n8E3w:A- 1 总论 3 :9DyABK=Cv 1.1矿区交通位置 3 mBxMDnh 1.2矿区地质 3 #_Zkke 1.3矿山企业主要产品，用户及在国民经济中的地位 4 9n49p? 1.4设计任务 4 n/Dg)n? 1.5 主要生产过程 6 #)#Js1R 1.6 主要技术经济指标 6 EURp 2 矿山地质 7 /U,(u9bq 2.1 矿区自然地理概况 7 Y3#8Z_O 2.2 矿床地质 7 F qs,W 2.3 水文地质 8 Q8A+LR) 2.4 矿石储量、质量及计算 9 (/?$m
2、 3 矿床开拓 10 KMGVG 3.1 矿山建设现状 10 Pht$)Y 3.2 矿山年产量验证 10 Unawv 3.3 开拓方法 12 8#R%jjr%T 4 中段运输水平 15 )y6 4.1 矿床开采顺序 15 Lctp=X4 4.2 中段运输水平线路设计 15 -GCU6U| 5 矿山基建工程 18 Z7s3b 5.1 主井与风井 18 h#Mx(q 5.2 石门及运输平巷 22 xSO5?eRu 5.3 井底车场 30 :_Z_ 5.4 基建工程量 36 QDXDvL 6 采矿方法 41 &4%78K 6.1 开采技术条件 41 ,1y0s0 6.2 采矿方法选择 42 bSQj
3、=|h1 6.3 矿块采准切割工作 43 oA:=f% 6.4 矿房回采工作 46 aIzAe 6.7 采矿方法主要技术经济指标 50 qv l 7 矿井提升 52 90-sa3B-j 7.1 主井提升方式及系统选择 52 (dxlMI 7.2 矿井提升设备的选择 52 8A/rkoht* 8 矿井通风 62 cPm,Ls 8.1 矿井通风系统及通风方式 62 m( %PZ*s 8.2 全矿总风量计算 62 YY$Z-u( 8.3 全矿总风压计算 64 B?e Ht 8.4 选择通风设备 65 et(AO)uv6 9 矿井排水 68 K$se0 79 9.1排水设备选择 68 0Pt% ( 9
4、.2供水设施 71 W%g_VC* 10 技术经济 73 I*gY= 10.1 基建井巷工程量投资 73 92NQ 10.2 井巷工程费用摊消在每吨矿石的费用 73 d6 9dC* 10.3 矿石回收量 73 q$&I) 10.4 矿石成本计算 73 3ac$F_ 10.5 矿床开采情况盈利分析 73 Gq%,am f 参 考 文 献 75 Azd:h- 谢 辞 76 QrE+?n9 F 翻 译 k 6i&NG6 glBS|b$: H!l 9a 摘要 :YLurng/ 唐山市是河北省矿产资源最丰富的地区之一。近年来，滦县矿山开发有了长足的发展，该地区铁矿的开发对缓解近来矿石供求紧张的局面起了很
5、大的积极作用，另外对促进地方经济的进一步发展有着重要的意义。 n?9FJOqi 为了更加充分合理的利用矿产资源，本设计根据滦县刘店铁矿实际情况，对矿山的各个系统进行设计，其中包括开拓方案确定、采矿方法选择、矿山机械选型计算、排水系统设计、矿井通风方式及设备选取、技术经济分析等。针对矿山的实际情况，以提高矿山各生产系统机械化程度，提高生产效率，减少工人的劳动强度，增加矿山企业的经济效益为原则进行毕业设计。 8= =_43 o1-_BlZ fXys?y 关键词：开拓方案；采矿方法；开拓系统；通风系统 890atZ /Ba/gq0j %8dJQ J#rOOu P03 DkbB nyBT4e #Jr4
6、LQA9 V7cr%tY5 bfy= C;.,+(G nlaW$b= aK 7 EX lrK)PM ;&m fW 6pS MH9vg5QKp 1vtC4 +T8MQ(4 1 总论 G=SMz+z 1.1矿区交通位置 kX8NRPW 河北省滦县刘店铁矿位于河北省滦县安各庄镇刘店村800m，矿区南距滦县新城（火车站）40km，102国道2km，北距京省高速公路，各干线公路铁路均有乡间公路与其相连，交通便利。 Pyb%IJ 批准的矿区范围地理坐标为：东经11843301184400，北纬395200395230。矿区拐点坐标为： (z?jJ 1 X=4416506.00 Y=40390921.10
7、19hEh 3 混合花岗岩：灰白浅肉红色，中粗粒花岗变晶结构，块状构造。主要由斜长石，钾长石和石英组成，其次为少量黑云母。 G7SwwW 4 透角闪磁铁石英岩：为本区主要含矿层，灰黑色，中系粒变晶结构，条带条纹状构造。主要矿物：石英、透闪石、磁铁矿。 Jt lH 1.3矿山企业主要产品，用户及在国民经济中的地位 |#kY_d)10 矿山主要产品为铁矿石，主要用户为“唐钢”、“首钢”等大型企业，在国民经济中占有一定的地位。 qb6if 矿区农产品主要是小麦、玉米，经济作物以棉花为主，劳动力来源为农村，工业及生活用水为自打机井。 QZc eJ; 1.4设计任务 we1#Vz. 1.4.1设计依据
8、p;w&l 1、河北省滦县刘店铁矿区地质详查报告，中国冶金地质勘查工程总局一局五五队，2004年3月； HuB%G|t1V 2、河北省滦县刘店铁矿区地质详查报告（附表），中国冶金地质勘查工程总局一局五五队，2004年4月24日； ehr-o7( 3、河北省滦县刘店铁矿矿产资源开发利用方案，中钢集团工程设计研究院，2004年5月。 :_.Nt 1.4.2设计范围 f +=#0 开采水平范围为矿区拐点坐标圈定的范围，垂直范围为+25m-248m之间的矿体。 =cS&MT iZ-R%-B h*k VDc 图1-1 滦县交通位置图 AafS6y N3n Hd|4Z wtTy(j,9 1.5 主要生产过
9、程 9_AB.Z: 1.5.1 开拓系统简述 $s9E 河北省滦县刘店铁矿采用竖井开拓系统，主井和风井均位于侧翼，岩石移动界线20m以外。采用主井进风，风井回风的单翼对角式通风系统，抽出式通风方式。 wxAJgQ% 1.5.2 采矿方法概述 B 河北省滦县刘店铁矿有两条矿体，号矿体位于83线之间，走向长200m，倾斜延伸225360m，赋存在24-248m标高，矿体呈复杂透镜体状，矿体平均厚度17.32m，最大厚度46.64m，厚度变化系数84，属于中等变化。矿体产状，走向北东40，倾向北西，倾角3086。号矿体位于47线之间，走向长200m，倾斜延伸88220m，赋存在-117m标高以下，矿
10、体呈似层状，平均厚度4.53m，厚度变化系数69.7，属于小到中等变化，走向530，倾向北西，倾角45。矿石不结块、不自燃，采用浅孔留矿法。 !kovrvM6F 1.5.3 工作制度 GY%9V5GB 该矿为小型矿山，依据国家相关规定，矿山采用连续工作制度：330d/a，3班/d，8h/班。 n/_q 1.5.4 生产服务年限 V*Gk!+f 该矿为小型矿山，设计年产量为25万t/a，生产服务年限为15.7年。 r_HcI(h 1.6 主要技术经济指标 rc3% 河北省滦县刘店铁矿主要技术经济指标见表1-1。 J!uG/ Us 表1-1 开采设计主要技术经济指标表 sFpg 指标名称 单位 数
11、量 备注 -4+=7Sg1 矿石工业储量 万吨 440.6 n _K1% 矿石年产量 吨/年 25.0 1&boD 7 矿石成本 元/吨 40 Cbff:IP 矿石回收率 % 88 /e 2zH 矿石贫化率 % 9.5 I$; z 采出矿石品位 % 31.43 *Jsbwta 矿山基建工程量 m3 24457 d5Q 1 矿山基建时间 年 )L b 4B 矿石单位成本 元/吨 40 ?|5 Mo|9 n #X|U 2 矿山地质 zUV(K?2 2.1 矿区自然地理概况 m*y&ze 2.1.1 矿区地理位置，外部交通及行政管辖 SJiQg-+Uf 河北省滦县刘店铁矿位于河北省滦县安各庄镇刘店村
12、800m，隶属滦县东安各庄镇管辖，属私营企业性质。各干线公路铁路均有乡间公路与其相连，交通便利。 rUKgGw 2.2 矿床地质 xqiasE#K 2.2.1 矿区地形特征 5t%8y!s 矿区位于滦河冲积区，标高在50m以上，地势较平坦。 #s. 2.2.2 区域地质及矿区地质简述。 T)N&N/ 本区大地构造位置为燕山沉降带的上海关台拱西侧与滦县台褶带的交汇部位，出露地层以太古界和元古界为主，古生界零星出露，地表多被大面积第四系覆盖。 z|Y54o3 2.2.3 矿床地质 V0Ss1M 2.2.3.1矿体特征 gY7sf1wX 经钻孔验证及东部贾营铁矿开采证实，刘店铁矿隐伏于第四系地层之下
13、，钻探工程控制矿体2个，号矿体出露基岩面，号矿体赋存于号底板，未出露基岩面，为隐伏盲矿体，从平面上看，贾营、刘店矿体呈不连续透镜体状，呈北东向雁行排列，断面上看，矿体顶部陡而薄，-100m标高处产状急剧变缓增厚，向下延伸逐渐变薄，矿体变陡处多夹石。总体看矿体呈上陡下缓，两端薄中间厚的复杂透镜体状。从空间分布看，刘店矿体呈北东向雁行展布。 v*V( hMy 号矿体位于83线之间，走向长200m，倾斜延伸225360m，赋存在24-248m标高，矿体呈复杂透镜体状，矿体平均厚度17.32m，最大厚度46.64m，厚度变化系数84，属于中等变化。矿体产状，走向北东40，倾向北西，倾角3086。 VJ
14、qp% 号矿体位于47线之间，走向长200m，倾斜延伸88220m，赋存在-117m标高以下，矿体呈似层状，平均厚度4.53m，厚度变化系数69.7，属于小到中等变化，走向530，倾向北西，倾角45。 $ d ;P 2.2.3.2矿石质量特征 .o.*N 矿床成因类型为鞍山式沉积变质铁矿床，矿石自然类型为角闪磁铁石英岩型，矿石均为粒状变晶结构，矿石构造以条纹状为主，间有条纹带状构造。主要矿石矿物为磁铁矿，少量透闪石、石英组成。 X$UK;O 矿石化学成分：经化验分析矿石TFe品位在26.2343.46%之间，经矿山选矿表明，矿石易磨、易选。 s4|tWfZ 2.2.3.3矿石加工技术性能 FO
15、/cEu 矿石中磁铁矿主要呈它形粒状及半自形粒状集合体，呈条纹、条带状分布，磁铁矿粒径一般在0.21.5mm之间，矿石易于破碎加工，矿物分离性好，经本区已采出矿石磁法选矿证实，矿石加工技术性能良好，矿石选矿回收率8090%，属于易加工磁选的原生矿。 *IOrv) 2.3 水文地质 I/w;4!+) 矿区位于滦河西侧，地处滦河冲积平原水文地质区二级阶地洪冲积层孔隙水亚区（2），东距滦河河床5km。区内地势起伏不大，区内标高46.2060.38m，地形坡度0.10.5，属滦河冲积平原区。矿区内地下水资源丰富，无地表水体。 fNLO%G2 通过钻孔简易水文观测，矿区地下水埋藏度深在13m，左右，水位
16、海拔标高一般34m，矿区较为平坦、开阔、沟谷不发育，第四系地层有一定厚度，地面排泄条件较差，有利于地下水补给。雨季地下水位上升，距调查访问，水位上升大约1.5m左右。 2Vti|JYp 第四系孔隙潜水含水层为本区主要含水层，区内民井星罗棋布，主要用于农田灌溉和生活用水，一般井深3540m，静止水位13m左右，贾营铁矿开采证实，矿坑冲水主要为第四系潜水及风化裂隙水，一般排水量14001600 m3/d，周边民井调查结果，单口井抽水量在56m3/d。 dm1BU 矿区地下水主要补给来源为大气降水，地下水动态严格受大气降水控制。由于本区属半干旱大陆性气候，四季分明，降水量集中在69月份，所以地下水峰
17、值也相应出现在69月份，每年10月下旬至次年6月上旬降水量少，地下水由于人工取水和蒸发量加大等消耗，地下水位出现最低值。地下水动态基本上遵循雨季水位上升，雨季过后水位逐渐下降的规律，年变幅12m，与区域地下水的动态变化规律基本一致。 Y/JM$9P, 总体评价位：该区水文地质条件简单中等。 Qc rhgR 2.4 矿石储量、质量及计算 2T8H 2.4.1 矿石矿物类型 7Cg)/ 矿床成因类型为鞍山式沉积变质铁矿床，矿石自然类型为角闪磁铁石英岩型，矿石均为粒状变晶结构，矿石构造以条纹状为主，间有条纹带状构造。主要矿石矿物为磁铁矿，少量透闪石、石英组成；矿石体重3.45t/m3。 :|9vMM
18、$ 2.4.2 工业指标 : （1）工业品位TFe25% (.=ig X （2）最低可采厚度2m 1nK#H A= S jSG 式中： MBghu% A阶段生产能力，万t/a； T8A(W N同时回采可布置的有效矿块数； h*l$!nEN E地质影响系数； Qh&Qsyo% q矿块生产能力，万t/a； D BHy%i a矿块利用系数； To,8E+GAb Z副产矿石率。 i$E 表31按可分布矿块数的生产能力验证表 EcGfA -88m 10 0.8 4 0.4 10% 14.22 lB9Icq -128m 10 0.8 4 0.4 10% 14.22 p?AznqBa -168m 12 0.
19、8 4 0.4 10% 17.07 $.htm -208m 12 0.8 4 0.4 10% 17.07 r+FEgSDa -248m 12 0.8 4 0.4 10% 17.07 +dps i e NIzI 经计算：A14.22104t/a R(wSL*R 从单个阶段的生产能力看，生产能力为（14.2217.07）104t/a，按两个中段同时开采，生产能力为（28.4434.14）104t/a。 i 6G40!G=) （3）按经济合理服务年限验证矿山产量 nzflUR- A= C27:ty V 式中： h+ 6i A矿山生产能力； Z4VFfGCTL T合理服务年限（按10年考虑）； D!&
20、(#Vl _ Q地质矿量；全矿区440.6万t； W 5nS =d% 矿石回收率82.78%； PwhF E地质系数0.8； WUYI1Ij; B废石混入率12%； 9-ozrw 8t A=440.682.78%0.8/10(1-12%)=33.15104t/a 8 t5kouh 由于矿床规模不大，生产能力为25万t/a，属小型矿山，其经济合理的服务年限应在1015a以上，所以矿山生产能力确定为25万t/a，在技术上是可行的，经济上是合理的。 UD.b b 3.2.4 确定矿山服务年限 UC4!k:0 矿山企业服务年限按-48m-248m之间矿量计算 oLV,O|s|j otpxun 式中：
21、g$nS6w|5H A矿山生产能力； Ww7Yab.k Q地质矿量；全矿区440.6万t； ; 3.3.2 选择开拓方案 ?$rT2 3.3.2.1可能使用开拓方案的叙述 y8VaulU 开拓方案的选择主要根据矿山地形地质条件和矿体赋存条件。滦县刘店铁矿地势较为平坦，矿体埋藏较深，选用竖井开拓。其生产能力较小，易于维护。根据竖井与矿体的相对位置，分为下盘竖井开拓、上盘竖井开拓和侧翼竖井开拓。 gv#/-4 3.3.2.2开拓方案比较 d N1zQW 下盘竖井开拓法是在矿体下盘移动带外开掘竖井，再掘进阶段石门通达矿脉；上盘竖井开拓法是在矿体上盘移动带外开掘竖井，再掘进阶段石门通达矿体；侧翼竖井开
22、拓是井筒布置在矿体侧翼的开拓方式。 eim+oms 下盘竖井开拓开采上部阶段石门短，基建工程量小，基建投资少，故矿山建设初期投资少，见效快。目前在国内使用较为普遍，但它只适用于倾角较陡的矿体（一般矿体倾角大于75）对于矿体倾角小于75的矿体，随着矿体向下延伸，下部运输石门逐渐加长，倾角越小，下部阶段石门就越长。 e|MJu+1 侧翼竖井开拓井筒布置在侧翼，巷道掘进和井下运输只能是单向的，掘进速度受到一定的限制，在特殊条件下才考虑使用。 cs9&N:w 考虑到矿体的实际产状，竖井建在侧翼对厂址和外部运输有利，基建初期投资优越于其他，所以采用侧翼竖井开拓。 =uYfi3, 3.3.2.3选定的开拓
23、方案简述 Dn- gP 主井为2罐笼井，布置在矿体侧翼，岩石移动界线20m外，内设梯子间。井筒中心坐标：x=441606，y=40391077，Z=53.2m，井筒全长306m（含井底水窝），直径4.0m。承担矿石、废石、材料及人员的提升和下放任务。 %x)b Z= An 回风竖井井筒中心坐标为：x=4416296，y=40391551，z50.4m，井筒直径2.2m，井筒全长140.4m，内设梯子间，兼作第二安全出口。新鲜风流由主井进入井下，污风经回风平巷、回风竖井排出地表，形成单翼对角式通风系统。 !bwg 由于-88m阶段矿量较少，故在该水平设计溜井，溜到下一中段，再由矿车经运输巷道运至
24、井底车场。其他阶段均通过石门、井底车场与主井连通。矿石由电机车经运输巷道到井底车场，由罐笼提升至地表。 3Ob.OwA |(70BP0 yNTd_XPL t6+m Kq NnZWln| R1jl %|v/ W,q ww u A#&Nw8 =Q#ISVp2$ *4,Q9K_ t0)1;aBZ +X?ErQm 3.+3 o$jMr O&%j $ yc t ovs& ttP7-y 4 中段运输水平 XcR=4q|7 4.1 矿床开采顺序 gMel 为确保井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。 r. 82RoG?G 矿体垂直方向采用下行式回采；水平方向采用后退式开采。 7FX4| 4.1.
25、4 达到设计能力的同时的阶段数目 $7f1U_e 根据设计要求，按同时回采而二个阶段即可达到设计生产能力。 zJQh) 4.2 中段运输水平线路设计 X3f#eO& 4.2.1 中段运输水平线路布置 y)kxR 4.2.1.1中段运输水平线路的布置应遵循以下原则 q63?Ms （1）为保证行车平稳和安全，线路应较平整，且有较一致的坡度。 wAhC;+ （2）在兼顾工程量小的前提下转弯处应采用较大曲率半径和较小的转角。 2|pTw5z （3）轨道敷设应坚固、稳定且有一定的弹性以减轻行车震动。 PD#,KqL: （4）铁路的纵向、横向都具有一定的坡度，以便排除积水。 v h,(t 4.2.1.2线
26、路布置形式 FI zoR 采用单轨运输，脉内布置。 jY6GWsh:9 此方式运输方便、简单，运输效率高。对于小型矿山，采用脉内布置可在基建初期采出矿石，及早回收成本，较有利。 BQMcxy 4.2.1.3阶段运输水平矿石、废石、材料及人员的提升和下放 _a09;C （1）矿石的运输： G pji5f2 矿石 漏斗 矿车 罐笼 由主井提升至地表 Po?MTA （2）废石的运输： t:wBhKR8 废石 矿车 罐笼 由主井提升至地表 P2n8HFi （3）材料的运输： ESc28 主井 井底车场 石门 阶段运输巷 人行设备 T Q41i/ 井 采场 o z*;q （4）人员的升降： IT F*
27、人员上下井乘坐罐笼。 zP nb_YF 4.2.2 线路设计 (x 根据中段运输能力、运距、矿车类型计算，全矿选用ZK3-6/250电机车6台，备用2台。需用YFC0.7-6矿车32辆。 bM?gAYmB8 （1）轨道的选择 IiE6i43 采用电机车单轨运输，轨距600mm，钢轨选用15kg/m的轻轨。 c64u9 验算：q5+Qp5+2.5312.5/ayEyY; 选用木制轨枕，弹性好，价格便宜，易于加工，安装方便。 *)K&h 表4-1 轨枕参数 bK:U:vpYm 轨型（kg/m） 枕木厚度（mm） 轨枕长度（mm） 轨枕间距（mm） 钢轨长度（mm） t:2DB) 15 120 12
28、00 675 7000 V9.l6l （3）道渣 3hA_ w 道渣的块度为2040mm，在水平或10以下的倾斜巷道中，道渣的厚度不得小于150mm，轨枕下部的渣厚120mm。 qfsPX6 （4）连接杆 wQ48 包括道钉、垫板及鱼尾板。 /BGOBK （5）弯道半径 11.5m/s） Cd*h4QS 式中：Sz运输设备轴距，电机车为1100mm，矿车为600mm。 Z:9Qx8 （6）轨距加宽 1Ms_G （7）外轨超高 Z8Ev4f&K1! 计算公式为：hoSgV2/(gR) Ic(qASM 式中：ho外轨超高值； mP Sg矿车轨距，600mm； |mt W) V设备运行速度，1.5m
29、/s； VZ1LV I g重力加速度，9.8m/s； _=$lY R弯道半径，1m； xJ3Cb%H ho0.61.52/（9.812）11.48mm，取12mm。 Q:q0C +T 外轨抬高段长度为X(100300)h 8C&i5kjE 式中：X外轨抬高段长度，mm； eDpi0htm h外轨抬高值，为施工方便，取15mm； VgbNZqk X150152250mm。 n629& （8）巷道加宽 K? 在弯道处，不仅轨距要加宽，巷道也要加宽，因为车辆在弯道上行驶时，车箱向外支出的距离，比在直线上的要大些。如不加宽，车辆与巷道之间的间隙就会减小，有碰人的危险。 UC+Qn 巷道外侧加宽为：1(
30、L2-Sz2)/8R(45002-11002)/8R159mm, =C 巷道内侧加宽为：2Sz2/8R11002/(815000)10mm。 $NDqM$M jgEJKn4 oPe k= 9i s2 qgAGe l-w4En3 5 矿山基建工程 hp)Nzdx 5.1 主井与风井 %ZoJu 5.1.1主井 bkb 5.1.1.1选择井筒断面形状 k$v 7|Aw 竖井井筒断面形状有圆形和矩形两种，考虑到圆形断面井筒具有承受地压性能好、通风阻力小、服务年限长、维护费用低以及便于施工等优点，本次设计主井和回风井均设计选用圆形断面。 #NhPD 5.1.1.2选择罐道形式及材料 qt OuA 设计
31、选用木罐道，罐道梁选用工字钢。主罐道梁选用I22a型（bh220110mm），主罐道选用木罐道（bh180160mm）；次罐道梁（平衡锤罐道梁）选用I20a型（bh200100mm），次罐道选用木罐道（bh120110mm）；梯子梁选用14b型（bh14060mm）。 DSs/D1mj& 5.1.1.3断面设计 RZaz3( Hd （1）井筒各构件平面尺寸计算 Lysy2E0 井筒主要装备：2#单层双罐笼、罐道梁、梯子间。长1800mm，宽1080mm。 wsgGE 2#单层双罐笼长： 1800mm，宽1080mm。 fyUW;dj 罐道梁水平中心间距： pjO Lm0+2(hs)+1/2(b1+b2) Yaq0mef0 式中：L两相邻主罐道梁水平中心距离，mm； b5gbzwu m0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由罐笼型号确定，mm； b8.Z h罐道高度，mm； VFV8ik) s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取10mm； &B |?d b1、b2罐道梁的宽度，mm。故 &?%xj L11040+2（11010）+0.5（100+100） Ql7opl, 1340mm ve#LBOC8 梯子间尺寸计算 i_6wD M1200+m+b3/2 IKp(KlA SHd c （3）支护厚度选用 CMs6qhQnn 参照井巷工
