采矿单体设计方法及案例

科技   2024-11-17 14:42   湖南  

分享是最大的支持,关注是最好的鼓励

一、采矿单体设计方法

地质资料分析
首先要详细研究矿体的地质特征。包括矿体的形状、产状(走向、倾向、倾角)、厚度变化、矿石品位分布等。例如,对于一个层状矿体,其走向为东西方向,倾角为 30°,厚度在 2 - 5 米之间变化,通过地质勘探钻孔数据绘制矿体的剖面图和平面图,以此为基础来确定开采范围和开采顺序。

分析矿石和围岩的物理力学性质,如硬度、坚固性系数、松散系数等。这对于选择合适的采矿方法和设备至关重要。如果矿石硬度较大,像石英脉型金矿,可能需要采用凿岩爆破能力较强的设备;而对于松软的矿体,如某些盐矿,可能采用机械挖掘的方式更合适。

确定采矿方法
根据地质条件、开采技术条件和经济因素选择采矿方法。常见的采矿方法有地下开采的空场采矿法、充填采矿法、崩落采矿法和露天开采的台阶式开采法等。

空场采矿法适用于矿岩稳固的矿体,例如房柱式采矿法,在矿体中留下规则的矿柱来支撑顶板,采出矿石后形成一系列矿房。充填采矿法用于对地表变形要求严格的区域或者高品位矿体,如在城市地下开采贵重的有色金属矿,开采后用尾砂等材料充填采空区,以防止地表塌陷。崩落采矿法适用于地表允许塌陷的矿体,它通过崩落围岩来实现地压管理,如无底柱分段崩落法,在分段巷道中进行扇形中深孔爆破,矿石在崩落过程中借助自重溜放到运输巷道。

采矿工程布置设计
开拓工程设计:确定开拓方式,如竖井开拓、斜井开拓、平硐开拓或联合开拓。竖井开拓适用于埋藏较深的矿体,斜井开拓适用于倾角较小的矿体。例如,对于一个埋藏深度为 500 米、矿体倾角为 45° 左右的铅锌矿,可以采用斜井 - 竖井联合开拓方式。开拓工程要设计井口位置、井筒断面尺寸、井筒装备等内容。
采准工程设计:包括采准巷道的布置,如运输巷道、通风巷道、行人天井等。运输巷道的坡度要考虑矿石的运输方式,如采用电机车运输,坡度一般不超过 3‰。通风巷道要合理布置,以保证采场有良好的通风条件,通常采用对角式通风或中央式通风。

切割工程设计:如在采用崩落采矿法时,要设计拉底巷道和切割天井,为大规模爆破创造自由面。拉底巷道的高度和宽度要根据矿体厚度和采矿方法确定,一般拉底高度为 2 - 3 米。

生产能力计算与设备选型
计算采矿单体的生产能力。根据矿体的开采条件、采矿方法和工作制度来确定。例如,一个地下金属矿山的采场,采用每天 3 班作业,每班工作 6 小时,采矿方法为无底柱分段崩落法,根据每个分段的矿石储量和回采速度,可以计算出采场的年生产能力。

依据生产能力和开采工艺要求进行设备选型。如凿岩设备,对于中硬矿石,可选用 YG - 40 型凿岩机;装载设备可以根据矿石的块度和装载量选择铲运机的型号,如 ZL - 50 型铲运机;运输设备如果是井下,可选用电机车,其牵引能力要与矿车的载重量和运输坡度相匹配。

通风与排水设计
通风设计:计算通风量,根据井下同时工作的最多人数、炸药使用量等因素来确定。例如,按照每人每分钟供给新鲜空气量不低于 4 立方米,以及每千克炸药爆破后所需通风量等标准来计算。设计通风系统,包括通风机的选型和通风管道的布置。通风机的风压要满足克服通风阻力的要求,通风管道的直径和材质要根据通风量和通风阻力来选择。

排水设计:估算矿井涌水量,通过水文地质勘察数据,分析地下水的补给、径流和排泄条件来确定。设计排水系统,包括排水设备(如水泵)的选型和排水管道的布置。水泵的扬程要大于排水高度和排水管道的阻力之和,排水管道的直径要根据涌水量和排水速度确定。

安全与环保设计
安全设计包括采场顶板支护设计,对于不稳固的顶板,要采用锚杆支护、锚索支护或金属支架支护等方式。例如,在软岩巷道中,采用锚杆和锚索联合支护,锚杆间距一般为 0.8 - 1.2 米,锚索间距为 2 - 3 米。还要考虑采场的安全出口设置,每个采场至少要有两个安全出口,并且安全出口要保持畅通。

环保设计主要考虑矿石开采过程中的废石堆放、尾矿处理和废水处理。废石可以用于井下充填或者地面建筑材料等;尾矿要建设专门的尾矿库进行存放,尾矿库的选址要考虑地质条件和防洪要求;废水要经过处理达标后才能排放,处理方法包括中和、沉淀、过滤等。

二、案例

以某地下金矿单体设计为例

地质情况

该金矿矿体呈脉状产出,走向为北东 - 南西方向,倾角 70° 左右,平均厚度为 3 米。矿石品位较高,平均品位为 10 克 / 吨。围岩主要为花岗岩,坚固性系数为 8 - 10,矿石硬度稍小于围岩。

采矿方法选择

考虑到矿体的厚度和围岩的稳固性,采用浅孔留矿法。这种方法的优点是工艺简单,成本较低,适用于急倾斜薄到中厚矿体。

采矿工程布置

开拓工程:采用平硐 - 竖井联合开拓方式。平硐位于矿体的侧翼,用于人员和材料的运输以及通风。竖井主要用于矿石提升,竖井直径为 4 米,装备有箕斗提升设备。

采准工程:在矿体中布置脉内运输巷道,巷道断面为 2.5 米 ×2.5 米。沿矿体走向每隔 5 米设置一个行人天井,天井断面为 1.5 米 ×1.5 米。

切割工程:在矿体底部进行拉底,拉底高度为 2 米,拉底巷道宽度与矿体厚度相同。

生产能力与设备选型
计算采场的生产能力,该采场长度为 50 米,高度为矿体厚度 3 米,采用每天 2 班作业,每班工作 7 小时。根据浅孔留矿法的回采速度,预计年生产矿石量为 3 万吨。

凿岩设备选用 7655 型气腿式凿岩机,装载设备选用小型电耙,提升设备为箕斗,运输设备在平硐内采用矿用电机车。

通风与排水

通风设计:根据井下同时工作人数(最多 20 人)和炸药使用量(每次爆破使用炸药 10 千克)计算通风量。选择轴流式通风机,通风管道采用直径为 0.6 米的玻璃钢管道,通风系统为对角式通风,保证新鲜空气能有效进入采场并排出污浊空气。

排水设计:通过水文地质勘察,预计矿井涌水量为每小时 10 立方米。选用排水能力为每小时 15 立方米的离心式水泵,排水管道直径为 0.1 米,将井下积水排至地面的排水池。

安全与环保
安全设计方面,在采场顶板采用锚杆支护,锚杆长度为 2 米,间距为 1 米。安全出口设置在平硐和竖井处,并且在采场内部通过行人天井与安全出口相连。

环保设计方面,废石部分用于井下充填,尾矿建设尾矿库进行储存,尾矿库位于山谷中,有完善的防洪设施。废水经过中和沉淀处理后达标排放,主要处理废水中的重金属离子。

请在看、点赞、分享三连击,让更多人看到!
免责声明:本文所载内容系网络资料,无法联系版权所有人,如文章文字、图片存在侵权行为,烦请联系公众号运营人员,微信号:qjd2013,我们会予以删除!


矿山安全天地
及时报道矿业安全大事,宣传矿山安全先进人物,推荐矿山安全最新科研成果,普及矿山安全知识,提供矿山安全相关产品,全方位为矿山安全和矿山经营者、矿工服务。
 最新文章