摘 要

本次毕业设计的任务是鄂州市金文武铜铁矿地下开采改扩建工程方案设计，扩建工程设计开采对象主要为新探明的28号矿体，该矿体包有地质储量约40.2kt,扩建工程新增生产规模1万t/a,服务年限为4年左右。

设计的主要任务是结合矿区地质资料、水文资料和相关图形对矿体赋存情况进行了解掌握。结合矿山现有的开拓系统，通过技术经济分析比较确定开拓系统方案和采矿方法，使矿山开拓系统结构简单化，基建工程量减少，并且能够达到生产能力。本设计中提升、通风和排水等都利用现有开拓系统，只将中段平巷延伸至28号矿体开采区域，采矿方法采用房柱嗣后充填法，通风方式为并列抽出式，在主井地表工业场地内设置尾砂胶结充填系统。

设计中所用到的某些参数是采用类似矿山数据，并以《采矿设计手册》为主，配合其他参考资料的方式进行设计。整个设计均按照了设计标准执行，并采用AutoCAD计算机绘图，运用3Dmine软件进行矿石、巷道和地表的三维可视化建模，满足了规范设计的要求。

关键词：矿床地质；开拓系统；房柱嗣后充填法；3Dmine

Abstract

The task of graduation design is Ezhou Jinwenwu copper iron ore underground mining expansion project design, expansion of engineering design and mining object is mainly for the newly discovered No. 28 ore body, the ore body geological reserves of about 40.2kt, expansion Project production scale of 10,000 t / a, service life of about 4 years.

The main task of the design is to mine the geological data, hydrological data and exploration line profile together to understand the situation of ore body to grasp. Combined with the existing development of the mine system, through technical and economic analysis to determine the development of system solutions and mining methods, so that the mine system to simplify the structure, reduce the amount of infrastructure projects, and to achieve production capacity. The design of the upgrade, ventilation and drainage and so on the use of the existing development system, only the middle of the roadway extends to the No. 28 ore mining area, the mining method using the column after the filling method, the ventilation method for the parallel extraction, The tailings are filled with tailings in the industrial site.

Some of the parameters used in the design are similar to the mine data, and the "mining design manual", with other reference materials to design. The entire design are in accordance with the design standards, and the use of AutoCAD computer graphics,3Dmine software is used to simulate the three-dimensional visualization of ore, roadway and surface, and meet the requirements of normative design.

Keywords: deposit geology; development system; post backfilling method; 3Dmine

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 基本内容及技术方案 2

1.3.1 基本内容 2

1.3.2 技术方案 2

第2章 地质资料概述 4

2.1 矿区位置、交通 4

2.2 矿区概述 5

2.3 矿区地质 5

2.3.1 地层 5

2.3.2 岩浆岩 5

2.3.3 矿床分布及其认识 6

2.4 矿床地质特征 7

2.4.1 矿床顶底围岩 7

2.4.2 矿石矿物组成与结构构造 7

2.4.3 地质勘探工作 8

2.4.4 矿床生产技术条件 8

2.4.5 矿体顶底板岩石的稳固性 8

2.5 水文地质 9

2.5.1 矿区地形地貌 9

2.5.2 含（隔）水层组特征 9

2.5.3 地下水的补给、迳流及排泄条件 11

2.5.4 各含水层之间及地下水与河水的水力联系 12

2.5.5 矿床充水因素分析 12

2.5.6 矿山开采后水文地质条件的变化 13

2.5.7 矿山疏排水现状 14

2.5.8 矿山排水与供水 14

第3章 矿石储量及矿山生产能力 15

3.1 矿石储量计算 15

3.1.1 可采储量 15

3.2 矿区境界 15

3.3 矿井生产能力的计算 16

3.4 矿山三级储量计算 17

3.5 矿井服务年限计算 18

第4章 采矿方法 19

4.1 采矿方法的选择 19

4.2 采矿方法确定 19

4.3 矿块开采方案设计 19

4.3.1 采场布置和构成要素 19

4.3.2 采准切割 20

4.3.3 回采 20

4.3.4 出矿 20

4.3.5 采场支护 20

4.3.6 采场通风 21

4.3.7 采场充填 21

第5章 矿山开拓运输与提升方案 22

5.1 现有开拓系统简介 22

5.2 开拓运输方案的确定 22

5.3 提升系统及设备 24

5.3.1 主井提升 24

5.3.2 盲斜井提升 24

5.4 阶段平面设计 24

5.4.1 开采水平设计 24

5.4.2 阶段运输巷断面设计 24

5.5运输系统及设备概述 25

5.5.1 运输方式 25

5.5.2 运输巷道的布置 25

5.5.3 矿车数量 25

5.6 提升能力计算 25

5.6.1 主井提升校核计算 25

5.6.2 盲斜井提升 28

第6章 矿井通风与防排水 30

6.1矿井通风条件 30

6.2 矿井通风系统 30

6.3 矿井总风量计算 30

6.4 矿井总风压的计算 30

6.4.1 通风阻力计算 30

6.4.2局部通风 31

6.5 通风设备的选择 31

6.5.1 主扇风机 31

6.5.2 局部扇风机 31

6.6 矿区水文地质条件 32

6.7 矿区防排水 32

6.7.1 矿坑涌水量 32

6.7.2 现有排水系统 32

6.7.3 排水系统设计 32

6.8 矿区给水 33

6.8.1 水源 33

6.8.2 耗水量 33

第7章 充填系统 34

7.1 地表充填站 34

7.2 井下充填管道 35

7.3 充填倍线 35

7.4 充填量及充填材料配比 35

7.4.1 矿山平均充填量 35

7.4.2 充填材料配比 35

7.4.3 充填材料用量 35

7.5 充填能力验算 35

7.6 充填工艺 37

7.6.1 充填工艺流程 37

7.6.2 计量控制 37

7.6.3 充填料浆输送 37

7.7 充填作业 38

7.7.1 充填前准备 38

7.7.2 采空区封堵 38

7.7.3 安装滤水设施及排水 38

7.7.4 充填作业流程 38

第8章 基于3Dmine软件的矿山三维可视化建模 40

8.1 建模工具及范围 40

8.2 金文武铜铁矿图形资料处理 40

8.3 图形导入 41

8.4 坐标转换 42

8.5 图层处理 43

8.6 三维可视化建模 46

8.6.1 矿体三维可视化建模 46

8.6.2 巷道三维可视化建模 47

8.6.3 地表三维可视化建模 50

参考文献 52

附 图 54

致 谢 55

第1章 绪论

1.1 引言

目前，我国发展所需求的92%以上的一次能源，80%的工业原料，70%以上的农业生产资料都来自于矿产资源，随着小康社会的的全面建成，这一数字将持续扩大。这一方面要靠探矿找矿增加资源储量来保证，另一方面要通过提高生产技术水平、资源的综合利用水平来实现。而后者无疑是最为有效的途径，它不但可以极大的节约我国矿产资源，而且有利于我国国民经济的可持续发展^[1]。

进入二十世纪以来，露天开采的范围和产量比重都有所增大，但是，随着工业设备技术的快速发展，开采深度不断加大，越来越多的露天矿山开始转为地下开采，而地下矿山也在快速发展。因此，在未来矿业的发展中，地下开采比重可能逐渐增大^[2]。

鄂州市金文武铜铁矿在2009年取得采矿权后，为了扩大资源储量规模，延长矿山寿命，在开采的同时，于2011年委托中南地质勘察院和黄石市鎏会地质矿产有限公司在采矿证界定范围内开展补充地质勘探，提交了地质报告《湖北省鄂州市金文武矿区铜铁矿资源储量核实报告（截止2013年12月31日）并经过省国土资源厅评审（鄂土资储备字[2015]074号）。

综上，本设计的开采对象为有色金属铜铁矿床，矿山已采用地下开采方式开采部分矿体。设计的主要工作是，以矿山矿床赋存资料和矿山现有生产系统为基础，以国家相关法律法规和矿山设计规范为依据，运用矿床地下开采相关理论知识和矿山实习实践知识，对鄂州市金文武铜铁矿地下开采改扩建工程的的开拓方案、采矿方法以及矿井通风、提升与运输等主要系统进行方案设计和设备选型，编制设计说明书，绘制设计附图，并运用3DMine软件进行矿山三维建模。

1.2 国内外研究现状

世界上西方国家在70年代后地下开采量约占金属矿石产量的35％，但随着开采深度的增加，一些露天矿开始转为地下开采，地下开采的比重有些许上升。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^[3]。目前，国内外地下矿山的发展主要表现在以下两个方面，一是采矿工艺技术更加多样化，损失率、贫化率大幅度降低；二是采矿设备更加机械化，均沿着高效率、高回采率的方向发展^[4]。

路增详，蔡美峰根据国内外露天转地下开采的实例，对露天转地下开采矿山开拓系统衔接方案进行了归类，提出了确定开拓系统衔接方案的四大原则，并对实现原则的主要途径进行了简要论述^[5]。

刘方在研究矿山实际需要和矿块回采问题的基础上，以推理机、用户接口、解释器和知识库管理等主要程序模块为主体，建立了采矿方法知识库，实现了地下采矿方法选择的智能化^[6]。

陈五九等根据白象山铁矿矿岩稳定性差，用水量大等开采技术条件，综合考虑技术经济效益，采用了预控顶上向进路充填法开采，通过数值模拟优化了预控顶进路充填法采场结构参数，完成了采准、回采、充填工艺设计，极大的降低了矿山回采成本，提高了生产效率，为同类矿山开采提供了经验^[7]。

郭强以山西省晋城市科兴平泉煤炭矿区的基础地质资料为基础，以3Dmine软件为工具，分析了建模的原理和方法，成功的建立了三维矿山模型，并运用该软件解决了15号煤层储量问题^[8]。

刘占宁以罕达盖林场矿区铁铜矿为研究对象，，运用Surpac软件在分析矿床地质资料后进行三维建模，建立了罕达盖林矿区铁铜矿的矿床地质数据库，建立了矿体的三维实体模型，并进行了品位估值，实现了矿床储量了成功估值^[9]。

1.3 基本内容及技术方案

1.3.1 基本内容

1.查阅相关资料及英文文献，分析国内外发展现状；

2.了解矿区地质情况和矿床的赋存状况，分析影响矿床开采的各种技术条件；

3.设计矿床开采方案、开拓运输方案、通风方案、防治水方案和充填方案；

4.设计矿山总平面布置；

5.进行矿山三维建模；

6.编制设计说明书及相关设计图纸。

1.3.2 技术方案

1.3.2.1 采区现状

按照设计和规划，该矿分为东采区、南采区和西采区三个独立的开采系统进行开采。