本科毕业论文---采矿工程.doc

学号：200605050228河北理工大学毕业设计说明书设计题目：迁西县烈马峪万仓铁矿（南段）地下开采设计设 计 人：徐 细 斌专业名称：采 矿 工 程班 级：06级（2）班学院名称：资源与环境学院指导教师：吕广忠 孙光华2010年6月河北理工大学 毕业设计说明书目 录摘 要IABSTRACTII引 言11总论31.1 矿区概貌31.2设计任务31.3 矿山主要生产过程概述41.4开采设计的主要技术经济指标62矿山地质72.1矿区自然地理概况72.2矿床地质72.3水文地质82.4矿石储量92.5矿床勘探103矿床开拓113.1矿山建设现状113.2矿山年产量验证113.3开拓方法134中段运输水平164.1矿床开采顺序164.2中段运输水平线路设计165矿山基建工程215.1主井与风井215.2石门及运输平巷245.3溜井335.4井底车场335.5基建工程量396采矿方法426.1开采技术条件426.2采矿方法选择426.3矿块采准切割工作446.4矿房回采工作466.5矿柱回采及空区处理486.6采准、切割及回采计算486.7采矿方法主要技术经济指标507矿井提升527.1提升方式及系统选择527.2矿井提升设备的选择528矿井通风628.1矿井通风系统及通风方式628.2全矿总风量计算638.3全矿总风压计算648.4选择通风设备659技术经济689.1全矿基建井巷工程量投资689.2井巷工程费用摊消在每吨矿石的费用689.3矿石回收量699.4矿石成本计算699.5矿床开采盈利情况分析69参考文献71谢 辞72翻 译摘 要铁矿是我国重要的矿产资源，在国民经济中具有重要的战略地位。在我国一次能源结构中，铁矿将长期是我国的重要资源。铁矿资源的合理开发和利用日益重要起来，基于此，本设计针对万仓铁矿（南段）进行毕业设计。本设计可采储量73.3万t，设计生产能力为5万t/a。本设计针对万仓铁矿实际情况进行了较详细的分析说明，其中包括开拓方案的选择、采矿方法的选择、矿山机械的选型计算、矿井通风设备的选取及计算、技术经济的分析等。最终确定为竖井开拓方案，浅孔留矿采矿法，抽出式通风方式。关键词：开拓系统；采矿方法；浅孔留矿；通风系统；运输系统AbstractIron ore is the basic resource in our country, which has important strategic position in our national economy. It is more and more important that the ore is properly developed and used. Based on it, the Wancang ore mine is designed as this graduate design.The reserves recoverable designed are 733,000t. The capacity designed is 50,000t/a. Go on more detailed analysis prove to WanCang iron ore actual conditions, including the choice of exploitation project and mining method, the calculation of choosing mining machine and the ventilating equipment, and analysis of technological economy, etc. And the design projects are made at last, for example, fixing the shaft-exploitation capacity, shallow hole shrinkage mining method, and exhaust ventilation finally,etc.Keywords：Development system; Mining method; Shallow hole shrinkage mining method; Ventilating system; Haulage system71引 言采矿是除农业耕作外人类从事的最早生产活动。从约45万年前旧石器时代人类为获取工具而采集石块开始，人类历史发展的每一个里程碑无不与采矿有关，实质上人类文明发展史的各个阶段就是以矿物的利用划分的。显然，采矿活动与矿物利用推动了人类历史的进步。采矿工业是许多工业的基础，为许多工业和农业提供原材料和辅助材料。国民经济的发展和人类生活水平的提高与矿产开发和利用有着密切的正比关系，人均矿产品消耗水平已经成为衡量一个国家发展程及其国民生活水平的一个重要指标。矿产资源的消费强度和消费特征取决于一个国家所处的工业化阶段和社会经济发展水平。我国是发展中国家，社会经济发展刚刚从工业化初期进入工业化全面发展时期，因此在未走向发达的相当长的一个时期内，我国将处于矿产资源高消费阶段。可见采矿业对于我国社会经济发展至关重要。近二十年来，露天开采的范围虽然有些扩大，其产量比重也有所增加，但是，随着现代工业的迅速发展，对金属矿石的需求量不断增长，开采深度逐渐加大，露天矿山可能陆续转为地下开采，而地下矿山也要向深部矿床伸展。因此，在未来的年代里，地下开采比重可能逐渐增大。目前，西方资本主义国家地下开采的比重约占35，俄罗斯铁矿石占15，而有色金属矿占三分之一，我国铁矿石占10，有色金属矿占三分之二。因此地下开采作为采矿工程的一门重要学科，在国民经济中起着举足轻重的作用。为了适应不同的矿床赋存条件、矿石和围岩性质及开采环境，地下矿开拓和开采方法随着开采技术的进步不断演变，逐步形成了以竖井、斜井、平硐和斜坡道开拓为基本方式的约十种矿床开拓方法，以及空场法、充填法和崩落法三大类共二十余种典型采矿方法。地下采矿方法演进的主要特点是：木材消耗量大、工效低的采矿方法的使用比重（如支柱充填和分层崩落等）逐渐下降，如今在现代化矿山已基本消失；采用大孔径深孔落矿的高效采矿方法逐渐推广，70年代出现的大直径深孔法、VCR法（垂直后退式大直径深孔法）和分段空场法可以说是采矿方法的一大进展；充填法应用比重有增长趋势，充填法与空场法联合工艺深孔落矿嗣后充填扩大了充填法的使用范围；地下采矿方法结构逐步简化。开采规模的大型化和劳动生产率的提高是地下开采技术发展的综合体现。上世纪70年代以来，国外地下金属矿山生产规模不断扩大，劳动生产率显著增加。西方国家80年代后期约有大型地下矿山645座，其中年产量100300万t的矿山有150座，占23；年产量300万t以上的62座，占9.6；年产量5001000万t的20多座；还有几座1000万t以上的矿山。铁是一种黑色金属。随着国民经济的发展，作为一种重要的金属资源，铁矿石目前的需求量急剧上升。因此，铁资源的开发和利用已经提上日程。钢铁是关系国计民生的大宗原料性商品，它发展的好坏对下游各领域、各行业乃至整个国民经济的发展具有决定性的影响，而铁矿石正是铁和钢的原材料，是铁元素在自然界的存在形式。我国铁矿石储量丰富，原矿储量达250亿t，位居世界前列，但由于我国铁矿石资源条件比较差，采选的技术条件复杂，致使我国铁矿石的供应远远跟不上钢铁工业的发展的需要。据海关统计，2005年，铁矿石海运贸易量达到6.35亿t，比上年增加6100万t，增长10；我国进口铁矿石达2.64亿t，占全球海运贸易量的41.6。 据不完全统计，2004年上半年我国黑色金属矿采矿业利润总额为44.06亿元，去年同期为7.15亿元，比上年增收利润36.9亿元，是上年同期的6.16倍。2004年上半年铁矿石采选业的利润率为16.5%，效益明显上升。2004年上半年铁矿原矿石的产量为13124.21万t，比上年同期增产11.4%；从铁矿原矿石产销率看，04年上半年我国累计销售铁矿石4820.7万t，产销率为98.9.2%。6月末铁矿石成品矿的库存量比年初增加了17.1%。从以上数据可以看出，铁矿的开采在矿产开发中占有举足轻重的地位。唐山市是河北省铁矿资源最丰富的地区之一，且矿体发育良好，产状较好，倾角较陡，特别适合于浅孔留矿法开采。近年来，随着铁矿是价格的攀升，唐山市迁西县小型地下矿山的开采成为可能。小型矿山的开采，对缓解国家需求紧张的局面是非常有利，同时也为地方经济的进一步发展起到了促进作用。本次设计针对铁矿床的地下开采进行综合性的毕业设计。河北理工大学 毕业设计说明书1总论1.1 矿区概貌1.1.1交通位置迁西县烈马峪万仓铁矿（南段）位于迁西县洒河桥镇境内，矿区距迁西县城22km。 隶属于迁西县洒河桥镇烈马峪村管辖，为民营企业。最低开采标高+200m。详见图1-1矿区交通位置图。1.1.2 矿区地质1.1.2.1地层矿区出露的地层主要为太古界迁西岩群变质岩及第四系。迁西岩群变质岩：总体走向北东36，倾向北西，倾角7585。岩性主要为角闪斜长片麻岩，紫苏黑云斜长片麻岩，二辉片麻岩及磁铁石英岩。第四系主要为砂、砾、亚粘土，分布于沟谷、低洼地带。1.1.2.2构造区内构造较简单，未见大的构造，偶尔小揉皱，对矿体无破坏现象。1.1.2.3地形特点矿区地处迁西境内，以山区为主，地形起伏不定，地表矿体出露不均。1.1.3气候条件矿区属大陆性干旱气候，冬春季节干燥少雨，雨季主要集中在78月份。全年平均降水量790mm。1.1.4主要产品河北省迁西县烈马峪万仓铁矿（南段）矿床类型为鞍山式沉积变质型铁矿，矿石类型为磁铁石英岩。矿石呈灰、灰黑色，中细粒结构，条带状、块状结构。主要矿石矿物为磁铁矿，少量的赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英、斜长石、辉石等；次要矿物为角闪石、黑云母等暗色矿物。矿石TFe平均品位31.27，矿石易磨、易选。1.1.5产品方案矿山产出的矿石主要销往唐山钢铁集团，矿石出售按市场行情，按质论价。1.2设计任务1.2.1 设计依据1.迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）地质报告，河北省地勘局第五地质大队，2005年7月。2.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）资源开发利用方案，中国冶金建设集团秦皇岛冶金设计研究总院，2004年3月。3.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）储量核实报告，河北省地勘局秦皇岛矿产水文工程地质大队，2004年3月。1.2.2 设计基础资料说明1.迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）地质报告，论述了矿山的地质概况、动态监测工作（包括地质和测量工作）、储量估算、矿山地质环境（包括水文地质、工程地质和环境地质）以及矿山安全生产。2.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）资源开发利用方案，主要论述了矿山概况、矿产品需求现状和预测、矿山资源概况、主要建设方案、矿床开采、环境保护、安全生产与工业卫生及综合评价。3.河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）储量核实报告，对矿山的地质储量进行了核实。包括地质工作及质量评述、储量估算和矿床技术经济概略评价。1.2.3设计范围本次毕业设计的设计范围是+200m水平以上的矿体。1.3 矿山主要生产过程概述1.3.1矿山开拓系统概述矿体走向长度为330m，倾角5785,属于急倾斜矿体，矿体延深100余m，设计采用竖井开拓。在岩石移动界线20m 以外开掘主竖井和回风井。考虑到矿体外部运输条件，主竖井布置在矿体中间。主井井筒直径4.0m，井深128m，用2#罐笼加平衡锤提升矿石，兼做进风井；回风井布置在矿体南段，井筒直径2.5m，井深97m，内设梯子间，作为安全出口。主井坐标： X=4465465；Y=39602195；Z=323；回风井坐标： X=4465368；Y=39602169；Z=337。图1-1 矿区交通位置图1.3.2采矿方法河北省迁西县洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）矿石和围岩均很稳定，全矿矿体走向36倾向北西（局部直立，甚至倾向南东），倾角80,属于急倾斜矿体。矿体平均厚度约5m。根据矿体特征及围岩性质，选用浅孔留矿法。1.3.3工作制度矿山工作制度为：年工作日330天，3班，每班8小时。1.3.4矿山生产服务年限T=Q/A(1-)式中：A年产量5万t/a；T合理服务年限，a；Q地质矿量73.3万t； 矿石回收率80.4%；地质系数0.90；废石混入率9.5%T=73.380.4%0.90/5(1-9.5%)=11.72a根据洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）的资源储量现状，确定矿山生产能力为5万t/a较合理。1.4开采设计的主要技术经济指标主要技术经济指标见表1-1表1-1 主要技术经济指标表序号指 标 名 称单位数量1工业储量万t73.32矿山生产规模万t53矿石回收率%80.44矿石贫化率%9.55采出矿石品位%28.36基建总长度m1867.347基建总工程量m312926.78基建副产矿量t23123.19基建时间a1.4410矿石成本元40.792矿山地质2.1矿区自然地理概况2.1.1地理位置、外部交通及行政管辖洒河桥镇烈马峪万仓铁矿（南段）位于迁西县洒河桥镇烈马峪村，矿区距迁西县城22km。 隶属于迁西县洒河桥镇烈马峪村管辖，为私营企业。有简易公路通往迁西宽城公路，交通比较方便。2.1.2经济概况矿区位于燕山南麓低缓丘陵地带，海拔标高在240375m。区内最低侵蚀基准面标高为180m。当地经济以农业为主，耕地较少，劳力充足，主要农作物有玉米、红薯、大豆等，经济作物以板栗为主。矿业开发以铁矿为主，当地人民生活水平较好，开发铁矿的积极性很高。2.2矿床地质2.2.1地形特征矿区地处迁西境内，以山区为主，地形起伏不定，地表矿体出露不均。2.2.2区域地质2.2.2.1地层矿区出露的地层主要为太古界迁西岩群变质岩及第四系。迁西岩群变质岩：总体走向北东36，倾向北西，倾角7585。岩性主要为角闪斜长片麻岩，紫苏黑云斜长片麻岩，二辉片麻岩及磁铁石英岩。第四系主要为砂、砾、亚粘土，分布于沟谷、低洼地带。2.2.2.2地质构造区内构造较简单，未见大的构造，偶尔小揉皱，对矿体无破坏现象。区内构造简单，地层呈单斜产出，矿区走向北东3540，倾向北西，倾角6580。2.2.3矿床地质2.2.3.1矿床成因类型矿区位于华北地台燕山台褶带马兰峪复背斜中段。区内出露地层较为简单，主要为太古界迁西群三屯营组二段和第四系冲积、残坡积物。2.2.3.2矿床特点地层走向北东3540，倾向北西，倾角6580，经巷道揭露，在延伸方向局部出现反倾斜现象。2.2.3.3围岩三屯营组二段岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩、角闪辉石斜长片麻岩、黑云紫苏斜长片麻岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩等。2.2.3.4矿石及其变化规律矿石矿物成分简单，以磁铁矿为主，另外还有极少量的赤铁矿和黄铁矿。脉石矿物以石英为主，少量辉石、角闪石等。磁铁矿呈灰褐色铁黑色，为半自形它形粒状，粒径在0.21.5mm，含量2540%。磁铁矿颗粒局部边缘有赤铁矿化现象，石英呈它形不规则粒状，颗粒大小不等，粒径在0.10.3mm。2.2.3.5矿体赋存要素矿体分布于矿区北部，登记开采范围内矿体长330m地表最厚6米，一般4-5m，深部矿体最厚6.2m，平均5m，体总走向NE3540，局部反倾，倾角80。2.3水文地质2.3.1水文地质类型该矿山水文地质类型为简单型。2.3.2主要含水层矿区开采中水因素主要有基岩裂隙含水层和构造裂隙含水层。基岩风化裂隙含水层：区内基岩以片麻岩为主，地表岩石经风化作用，裂隙普遍发育，风化带内普遍含水，风化带深度5080m，地下水埋深925m，但是由于这些裂隙多被泥质充填，富水性很弱，对矿山开采影响不大。构造裂隙含水层：深部有一南北走向的逆断层，断层两侧裂隙虽较发育，但大多呈闭合状态，构造裂隙水对矿山开采影响不大。2.3.3矿井地下涌水量综合分析矿方提供的近年矿井涌水量资料：正常涌水量为2035m3/h，最大涌水量为40m3/h。考虑矿井深部开采其涌水量增大的因素，矿井设计按正常涌水量为40m3/h，最大涌水量为45m3/h设计排水系统。2.3.4矿井涌水来源矿床开采过程中的矿井涌水主要来源于地表的大气降水。2.4矿石储量2.4.1矿石工业类型及组成矿石矿物成分简单，以磁铁矿为主，极少量的赤铁矿和黄铁矿。脉石矿物以石英为主，少量辉石、角闪石等。磁铁矿呈灰褐色铁黑色，为半自形它形粒状，粒径在0.21.5mm，含量2540%。磁铁矿颗粒局部边缘有赤铁矿化现象，石英呈它形不规则粒状，颗粒大小不等，粒径在0.10.3mm。矿石呈粒状变晶结构，片麻岩状或条纹状构造。根据矿石的矿物成分、结构构造，矿石自然类型为磁铁石英岩型贫矿，主要为原生矿。经采样分析，矿石品位稳定，TFe品位为最低27.33%，最高33.02%，平均品位为31.27。2.4.2矿石的工业指标见表2-1表2-1 矿石工业指标表序号指 标 名 称单位数量1边界品位152最低工业品位253平均品位31.274矿体最小工业厚度m15最小夹石剔除厚度m12.4.3矿石中有害成分含量及变化情况矿床类型为鞍山式沉积变质型铁矿，矿石类型为磁铁石英岩。主要矿石矿物为磁铁矿，少量的赤铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英、斜长石、辉石等；次要矿物为角闪石、黑云母等暗色矿物。基本无有害成分。2.4.4矿石工业储量2.4.4.1工业储量及其计算；矿石工业储量为73.3万t。其计算如下：号矿体：长度330m，可采深度为80m（上部20余m已经民采），平均厚度为5m，倾角为80，矿石体重为3.3t/m3，故其矿量A3308053.3sin80=442320t44.2万t号矿体：长度217m，可采深度为80m（上部20余m已经民采），平均厚度为5m，倾角为80，矿石体重为3.3t/m3，故其矿量A2178053.3sin80=290859t29.1万t。所以，总的工业矿量AAA44.2+29.173.3万t。2.4.4.2远景储量。根据矿体的埋藏条件和发育条件，推测矿体远景储量不大。2.5矿床勘探2.5.1勘探类型、勘探手段及勘探网度经地质检测，共求得储量73.3万t，储量类别为122b。矿山上部部分已经民采。2.5.2勘探控制程度矿床勘探程度很低，矿体深度在+200m以上，走向长度330m。2.5.3储量数量经相关部门检测，共求得B级保有储量73.3万t。2.5.4储量级别生产勘探密度达到储量类别为122b。3矿床开拓3.1矿山建设现状该矿山属于新建矿山，尚未进行建设。3.2矿山年产量验证3.2.1设计范围内的可采矿量本次设计的开采范围是+200m水平以上，开采深度为80m，设计范围内可采矿量为73.3万t。3.2.2矿山工作制度及产量不均衡系数矿山采用330天，三班，每班8小时工作制。矿山产量不均衡系数1.1。3.2.3年产量验证3.2.3.1年产量验证（1）按矿山开采年下降速度验证年产量式中：S矿体水平可采面积，取S2737m2；矿石容重，3.3t/m3；V矿床开采年下降速度，取V20m/a；K矿石回收率，取K80.4%；废石混入率，取9.5%；K1矿体厚度修正系数，取K11.0；K2矿体倾角修正系数，取K21.0；E地质影响系数,0.7-1.0，取E=0.8。可以达到年产5万t的生产能力，符合要求。（2）按回采工作条件（即可能同时回采的矿块数目）验证矿山年产量 式中：N一个中段可布矿块数目；q矿块采场或进路出矿能力；t年工作日；Z副产矿石率，%；K矿块利用系数，取0.3，根据采矿设计手册矿山开采下卷表2-1-33，N=nL/l=(0.8330)/40=6.6,取N6。其中，q=100t/d;Z=10%.大于设计要求，符合要求。（3）按经济合理服务年限验证矿山产量式中：Q矿体工业储量，为73.3万tT 经济合理服务年限，T=11.72年；K矿石回收率，为80.4%；矿石贫化率，为9.5%；大于5万t，符合设计要求。3.2.3.2矿山服务年限（1）矿山企业计算服务年限矿山企业服务年限：按200米280米的矿量计算式中，A=5万t；K工业矿石总回收率； K=80.4%；矿石贫化率，9.5%；Q工业矿床储量，Q=73.3万t。所以 （2）矿山企业按设计生产能力正常生产年限矿山企业设计生产能力正常生产年限T正式中： 矿山正常生产年限； 矿山产量上升年限，取2年； 矿山产量下降年限，取3年； 所以，（3）矿山实际总存在年限矿山实际总的存在年限因此，该矿山的实际存在年限为15.52年。3.3开拓方法3.3.1阶段高度根据我国矿山的实际，开采倾斜至急倾斜矿床时，阶段高度采用40、50、60m。考虑到安全因素、回采落矿的方便以及地压管理等因素，本次设计确定阶段高度为40m。3.3.2开拓方案选择3.3.2.1可能使用开拓方案根据矿体赋存条件，本次设计的开拓方案适宜选用竖井开拓。（1）开拓方式竖井开拓，是在矿体岩石移动带以外掘进竖井，再掘进阶段石门通达矿脉。这种开拓法在国内金属矿山中使用最广。（2）主要开拓井巷的型式鉴于矿体厚度5m,属于中厚矿体，开拓巷道采取脉内布置形式，基建期可副产一定量的矿石。从而可加快矿山资金周转。（3）主要开拓井巷在岩石移动界线20m以外掘进竖井，设计沿矿体走向分别布置主井和回风井。主井掘进到+200m水平，回风井掘进到+240m水平。（4）主要开拓井巷的断面形状，尺寸及支护方法。开拓巷道主要有运输巷道和回风巷道，运输巷道净断面为6.35m2，支护采用喷射混凝土，喷射厚度为200mm。回风巷道采用22m断面形式，不支护。3.3.2.2开拓方案比较（1）各开拓方案的技术条件分析论证本矿主要适合的开拓方案为下盘竖井开拓和上盘竖井开拓。下盘竖井开拓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。这种开拓法在国内金属矿山中使用最广。上盘竖井开拓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。下盘竖井开拓开采矿山上部时石门短，基建工程量小，基建投资少，见效快。上盘竖井开拓上部石门较长，矿山基建工程量较大，只有在特殊条件下才考虑使用，目前使用很少。（2）方案的技术经济比较下盘竖井开拓方案上部石门短，基建工程量小，基建投资少，矿山建设初期投资少见效快。目前在国内使用较为普遍。综上所述，下盘竖井开拓在很大程度上优于上盘竖井开拓。（3）开拓方案的全面论述本次设计选用下盘竖井开拓方案。其优缺点如下：优点：下盘竖井开拓在矿山开始建设初期由于上部石门较短，故基建工程量较少，基建初期费用较低。从初期投资角度来看有很大的优点。另外，由于开拓竖井布置在下盘，在考虑矿山远景开采方面，下盘竖井开拓井筒保护条件要优于上盘，不需要留设保安矿柱，相反，上盘竖井开拓则需要留设井筒保安矿柱。缺点：随着矿体向下延伸，石门的长度逐渐加长，当矿体倾角变小时，石门的长度会逐渐加长，开拓工程量也会随之增大。虽然下盘竖井开拓存在一定的缺点，但是相对于上盘竖井开拓来说，下盘竖井开拓更适合于本次设计。故选用下盘竖井开拓方案。3.3.2.3 开拓方案的选定本次设计选用下盘竖井开拓方案，矿体最终开采至+200水平。从地表开掘主井和回风井，主井掘进到+200m水平，回风井掘进到+240m水平。在+240m水平，由回风井向矿体开掘回风石门通达两矿体。在+200m水平,由主井向矿体掘进运输石门通达两矿体。在+240m水平在两矿体内部靠近下盘处沿着矿体走向掘进回风巷，在+200m水平在两矿体内部靠近下盘处沿着矿体走向掘进运输巷。在+200m水平设置水泵房，井下涌水汇集到+200m水平汇入水仓，再由水泵房里的水泵将水吸起并通过架设在竖井内的排水管扬至地表排出。4中段运输水平4.1矿床开采顺序4.1.1延深方向回采顺序为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。设计矿体垂直方向先采上中段矿体后再采下中段矿体。4.1.2中段回采顺序为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。设计矿体水平方向采用后退式开采，即由矿体端部矿块开始回采。4.1.3矿体的回采顺序为保证井下作业安全，矿山应按设计确定的开采顺序组织生产。矿体垂直方向先采上中段后采下中段；水平方向采用后退式开采，即由矿体端部矿块开始回采。由于本矿山有两条矿体出露，且两条矿体基本平行，故在开采顺序上先采上盘矿体，再采下盘矿体。4.1.4阶段本次设计共有两个中段，每个阶段都能单独达到设计生产能力。4.2中段运输水平线路设计4.2.1中段运输水平线路布置井下运输采用电机车运输。+200m、+240m水平的矿石由采场经运输巷石门、车场运至主井，并由主井提升至地表。各中段工程布置见图4-1和图4-2具体布置要求如下：1.按采矿方法、采场结构及采准布置，采场出矿能力，进行阶段布置。2.按运输设备的类型、技术风格、外形尺寸等考虑巷道断面。3.阶段运输量大时，可采用环形巷道布置；阶段矿量小时，可采用沿脉错车道布置形式。布置运输巷时，必须在掌握矿体的界限和上下盘岩体工程地质资料的基础上，尽量避开破碎带。4.采用穿脉装车时，靠阶段平巷的最近的一个采场溜井距平巷应大于一列车的长度，以免堵塞主运输巷其它车辆的通行。运输线路一般按35重车下坡设计。采用单轨运输，主运输脉外环形布置，单线会让式。图4-1 +200m水平运输平面图图4-2 +240m水平运输平面图4.2.2线路设计设计井下年运量为：矿石5万t/a、废石0.5万t/a，最大运距300m，平均运距190m。矿石松散体重2.2t/m3、废石松散体重1.8t/m3。工作制度：330d/a、3班/d、8h/班。采用0.5m3矿车运输。根据中段运输能力、运距、矿车类型计算，选用ZK3-6/250电机车1台。需用YFC0.5-6矿车10辆。中段运输巷选用15kg/m轻轨。（1）轨道轨道参数见表4-1 表4-1 轨道参数表轨形轨枕厚度轨枕长度轨枕间距钢轨长度15 kg/m120mm1200mm675mm7000mm采用电机车单轨运输，轨距600mm，钢轨类型为15kg/m。（2）轨枕选用木制轨枕，其弹性好，价格便宜。（3）道渣道渣的块度为20-40mm，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180mm。（4）连接杆：包括道钉、垫板及鱼尾板。（5）弯道的半径： R=CSz=10816=8160 (V1.5m/s) 取R=12m式中：Sz-运输设备的轴距，电机车为816mm,矿车为500mm。（6）轨距加宽 列车运行到拐弯处，轨距需加宽，以保证行车安全。 S =0.18(816)2 / 12000 =10mm式中：S-轨距加宽值；R-弯道的半径，12m； S-运输设备的轴径，电机车为816mm,矿车为600mm。(7)外轨超高列车在弯道上运行时，由于离心力作用，使外轮轮缘向外轨挤压。这种现象轻则加巨轮缘与钢轨的摩擦，增加运行阻力；重则使车辆倾覆。为了消除离心力的影响， 要把外轨抬高，使离心力与矿车重力的合力与抬高后的轨面垂直。使车辆不首离心力的影响，和直线轨道运行一样。计算公式为： ho=SgV2/(gR)式中：ho-外轨超高值；Sg-轨距，600mm； V- 设备运行速度，1.5m/s； g-重力加速度，9.8 m/s； R-弯道的半径，12m； ho= 0.61.52/（9.812）=11.5 mm，取12 mm。5矿山基建工程5.1主井与风井5.1.1主井井筒直径4.0m，采用2罐笼加平衡锤提升。采用喷射混凝土支护，支护厚度设计为300mm。内设梯子间，敷设排水管、吸水管、压气管和电缆。5.1.1.1井筒断面设计（1）选择井筒断面形状立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、维护费用底以及便于施工等优点，本次设计主井和回风井均设计成圆形断面。（2）选择罐道形式及材料设计选用木罐道、钢性罐道梁（工字钢）。主罐道梁选用I22a型（bh=220110mm）主罐道选用木罐道（bh=180160mm）；次罐道梁（平衡锤罐道梁）选用I20a型（bh=200100mm），次罐道选用木罐道（bh=120110mm）；梯子梁选用14b型（bh=14060mm）。（3）断面设计井筒各构件平面尺寸计算i.井筒主要装备：2#单层罐笼，长1800mm，宽1150mm；平衡锤，长1000mm，宽300mm，重3.3t。ii.罐道梁间水平中心间距：a. L1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)式中、L1两相邻主罐道梁水平中心距离，mm ; 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; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取10mm； b1、b2罐道梁的宽度，mm。故L1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1190+2（160-10）+0.5（110+110）=1600mmb. L2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b3)式中、L2两相邻平衡锤罐道梁水平中心距离，mm ; M0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由平衡锤型号确定，mm; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取10mm； b1、b3次罐道梁的宽度，mm。故L2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1040+2（110-10）+0.5（100+100）=1340mmc.梯子间尺寸计算M=1200+m+b3/2S=H-d式中、M梯子间短边梁中心线与井壁的交点至梯子主梁中心线间距，mm; m梯子间安全隔栏的厚度，取100mm; b3梯子主梁或罐道梁的宽度，mm； H梯子间的两外边次梁中心线间距，即梯子间长度，取1400mm； S梯子间短边次梁中心线至井筒中心线的距离，mm; d梯子间另一侧短边次梁中心线至井筒中心线的距离，考虑方便安装，应不小于300mm。M=1200+m+b3/2=1200+100+110/2=1355mm;S=H-d=1400-400=1000mm。利用图解法确定井筒直径经绘图量取井筒直径近似为3865mm，按500mm模数进级，确定主井井筒断面直径为4.0m。详见图5-1主井井筒断面图。支护厚度选用参照井巷工程表10-4，选取井筒支护厚度为300mm。故井筒的掘进直径为4.6m。管缆布置按照管缆布置的原则，结合该井条件，管缆布置见井筒断面图。工程量及材料消耗井筒净断面积：S净=D净2/4=4.0 2/4=12.56m2；井筒掘进断面积：S掘=D掘2/4=4.6 2/4=16.6m2；每米井筒混凝土量：V壁=（S掘-S净）1=（16.6-12.56）1=4.04m3；罐道梁、梯子梁长度罐道梁长度按下式计算：式中、R井筒净直径； C每根罐道梁至井筒中心线的距离。故图5-1 主井井筒断面图在保证罐道梁埋入井壁的长度须合乎要求的前提下，取长度10的整数倍，则各罐道梁长度分别为：L1=3860mm；L2=3400mm；L3=3780mm。梯子梁长度：Lt1=1063mm；Lt2=1374mm；Lt3=1366mm。根据实际情况，取值如下：Lt1=1070mm；Lt2=1380mm；Lt3=1380mm。5.1.2风井设计回风井井筒断面净直径2.5m，采用喷射混凝土支护，支护厚度设计为200mm。内设梯子间，兼作第二安全出口。详见图5-2回风井井筒断面图。图5-2 回风井井筒断面图5.2石门及运输平巷5.2.1巷道断面形式烈马峪万仓铁矿（南段）运输巷道断面主要有两种形式，即双轨运输巷道和单轨运输巷道。双轨运输巷道主要用在各水平的车场部分，单轨运输巷道主要用于各水平的井下运输巷。运输巷均布置在矿体的下盘，矿体的底板为闪长玢岩，矽卡岩，石灰岩，属中等稳固，故选用fO=BO/3三心拱断面，适用于岩石中等稳定的矿山，巷道支护采用喷射混凝土，对于局部围岩不稳定的巷道可采用锚喷支护。以下分别就单轨运输巷道和双轨运输巷道分别进行计算。5.2.2单轨巷道断面5.2.2.1确定净宽度根据矿山的年产量5万t，选用ZK3-6/250型600mm轨距架线电机车，电机车尺寸为270012501550；YFC0.5-6矿车，矿车的尺寸为15008501050。根据以上数据，选取较大值，故取运输设备的宽度A1=1250mm，h=1550mm。由井巷工程表1-3取安全间隙b左