摘 要

毕业设计是大学实践性教学的最后一个环节，目的是培养学生综合运用所学知识和通过理论解决实际问题的能力，具有举足轻重的作用。本次设计是以山东蒙阴金刚石矿为背景，设计生产能力为15万吨/年的地下开采方案。根据矿区地质情况和矿床的赋存状况，设计采用斜井开拓系统，以及无底柱分段崩落采矿法。计算出开采的各种参数，并设计提升运输、通风和给排水的方案。最终编写开采说明书，绘制开采图纸，完成地下开采设计。

关键词：地下开采；斜井开拓；提升运输；通风

Abstract

This design is the final link of practical teaching in the university. It aims at cultivating the students' ability to comprehensively apply the learned knowledge and theories to solve practical problems ，and it has obviously vital effect. This design is based on the Mengyin diamond mine in Shandong Province, with a designed production capacity of 150,000 tons per year underground mining program. According to the geological conditions of the mining area and the occurrence of the deposits, the inclined shaft development system and the sublevel caving mining method without bottom pillars are designed. Then calculate the parameters of mining, and design hoisting system, ventilation system, supply and drainage system. Finally, compile mining instructions, draw mining drawings, and complete underground mining design.

Key Words: underground mining; inclined shaft development; hoisting system; ventilation system

目 录

绪 论 1

第1章 矿山地质 2

1.1 概述 2

1.2 矿区交通 2

1.3 矿区地质 3

1.4 矿床地质 4

1.4.1矿体产状 4

1.4.2 矿床品位 5

1.5 矿区开采水文地质 5

第2章 矿体实体模型的建立 6

2.1 Surpac的基本特性 6

2.2 实体模型的建立过程 6

第3章 开拓系统 13

3.1 概述 13

3.2 矿井生产能力及作业制度 13

3.2.1 矿井生产能力 13

3.2.2 矿井生产能力验证 13

3.2.3 矿井作业制度 14

3.3 开拓方案的选择 14

3.4 斜井开拓系统 15

3.4.1 开拓方案参数 15

3.4.2 阶段开拓运输巷道 16

3.5 断面设计 16

3.5.1 主斜井断面设计 16

3.5.2 风井断面设计 18

3.5.3 运输大巷断面设计 19

3.6 井底车场 20

第4章 采矿方法 21

4.1 采矿方法选择依据 21

4.2 采矿方法选择 21

4.3 采准布置 22

4.3.1 大岩管布置 22

4.3.2 小岩管布置 23

4.4 回采计算 23

4.4.1 回采顺序 23

4.4.2 回采工序 23

4.4.3 大岩管回采参数 23

4.4.4 小岩管回采参数 24

第5章 提升运输系统 27

5.1 主斜井提升系统 27

5.2 矿石与废石的运输与提升 27

5.3 人员、设备及材料的提升和运输 27

第6章 矿井通风系统 28

6.1 进、回风井的布置形式 28

6.2 通风方式 28

6.3 矿井风量计算 28

6.3.1 矿井风量估算 28

6.3.2 回采工作面所需风量 29

6.3.3 备采工作面风量 29

6.3.4 掘进工作面风量 29

6.3.5 全矿总风量 30

6.3.6 风速校验 30

6.4 通风设备选择 30

第7章 地下排水系统 31

7.1 概述 31

7.2排水方案 31

7.3 泵房型式和布置 31

7.4 水仓布置 32

结 论 33

参考文献 34

致 谢 35

附 录 36

绪 论

随着现代工业的发展，金刚石逐渐成为重要的材料，在经济中的发挥的作用日益重要。因此，寻找到具有相对储量的金刚石矿，或者说找到原生矿床金伯利岩，对于现代工业的发展有重要意义。金刚石是一种贵重的非金属矿产资源，在自然界非常稀缺。目前在全世界具有一定经济价值的金刚石矿也不多，只有二十多个，主要是澳大利亚、刚果、俄罗斯、博茨瓦纳等国家。我国金刚石资源储备严重不足，目前我国的金刚石矿产地主要有辽宁瓦房店矿山、山东蒙阴矿山、湖南沅水矿山。其中山东蒙阴金刚石矿是我国金刚石的主要来源，为我国金刚石产业做出了巨大成就，对于工业发展意义重大

山东蒙阴金刚石矿是我国第一座原生的金刚石矿，储量和占全国金刚石矿的一半左右，年产量也占50%左右。该矿于1966年开始建设，4年后开始开采胜利1号大岩管，当时采用露天开采的方法。露天矿最终范围全长约136m，宽度约46m，最终边坡角为45°。目前该金刚石矿的露天矿开采已经结束，正在进行露天转地下的开采过程。

目前，随着现代工业对矿石的需求量不断增长，露天开采的压力越来越大，露天矿开采深度逐渐加大，一些露天矿陆续转为地下开采，矿床地下开采逐渐超越露天开采，所占的比重逐渐增大。目前各国地下开拓方案多以竖井开拓为主，但对于矿床埋藏较浅的中型矿山或小型矿山，多采用斜坡道开拓法；部分矿山也采用斜井开拓方案。在采矿方法方面，各国根据各自矿山的地质条件、矿床赋存条件，有各自不同的采矿方法。比如美国的矿山以房柱法和为主，部分采用阶段崩落法；加拿大以矿房法和充填采矿法为主，而法国的矿区以房柱采矿法为主。我国的由于矿床种类繁多，矿体厚度不同，采矿方法也千差万别。目前采用较多的有留矿采矿法、全面法、房柱法、分段崩落法等。近几年来一些金属矿床采用水力充填法和胶结充填法，在矿床开采中也有不错的效果。

本次设计以山东蒙阴金刚石矿为背景，设计矿石生产能力为15万吨/年的地下开采方案。经过对矿区地质情况和矿床赋存状况的分析，用Surpac软件建立矿体模型，在可选开拓方案和开采方案中进行优选，最终选择斜井开拓和无底柱分段崩落法，之后设计开拓系统、开采方案、提升运输系统和通风系统等。最终绘制设计图和编写设计说明书，完成本次设计。

第1章 矿山地质

1.1 概述

蒙阴金刚石矿始建于1966年8月，1970年7月投产开采红旗1号脉，采用地下开采方案，设计的生产能力为2万t/a，后于1980年9月停产。1972年开始筹建开采胜利1号岩管，采用露天开采方案，并于1973年开始兴建金刚石选矿厂，设计的生产能力为10万t/a，在1975年12月正式投产。

1965年8月，山东省地质局地质队在蒙阴矿区发现了具有工业价值的金伯利岩型金刚石原生矿红旗1号脉；1968年9月，又在勘探红旗1号脉的时候发现了胜利1号岩管。胜利1号岩管位于蒙阴金刚石矿常马矿带的中部，1969年进行了岩管平面形态圈定及取样测试，后于1970年转入勘探工作。勘探主要通过高密度的钻探工程来控制该岩管的延深状况和空间形态，同时进行1:1000地形地质测量、地面磁测、直流电联合剖面和矿区水文地质工作等；在1972年12月提交了《山东省蒙阴县金刚石矿王村矿区胜利1、2号地质勘探报告》。该报告通过了山东省革命委员会地质局的审批，决议书文号为“（73）鲁地审字第1号”。审定大小管标高 210m以上为B级储量，大管标高 210m～-40m和小管标高 210m～ 60m为C1级储量，大管标高-40m～-340m和小管标高 60m～-40m为C2级储量。共批准储量：B C1 C2级：4572380ct（矿石量429.135万t），其中1号岩管储量B C1 C2级（标高 260m～ -340m）：4388125ct（矿石量402.795万t） ，其中B级：725922ct（矿石量53.659万t），C1级：1937198ct（矿石量167.213万t），C2级：1725005ct（矿石量181.923万t）。2号脉C2级184255ct（矿石量26.34万t）。

1.2 矿区交通

山东蒙阴县金刚石矿区隶属于蒙阴县，位于蒙阴县西南方15公里左右，地处于山东第二高山蒙山山系北边的大望山下，矿区西方约1公里处是蒙山主要关隘口白马关地理位置如图1.1。

矿区交通方便，省道S335公路从矿区北部通过，向东13km到达蒙阴接京沪高速公路蒙阴出口和国道G205公路，向西21.5km通往平邑连兖石铁路平邑站。同时矿区有简易的公路与外部公路相连，可通到济南、临沂、兖州等各交通要地，十分方便。

图1.1 蒙阴金刚石矿交通图

1.3 矿区地质

蒙阴县金刚石矿区主要由太古界变质片麻岩组成，倾角50°～70°，走向

290°～320°，倾向为西南。矿区岩性主要为黑云母斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、金伯利岩。在矿区的西北部和东南部分布着第四纪山前组，其中平均厚度小于3m的岩性为含粘土砂层和砂质碎石松散岩层。在矿区内有很多新太古代晚期各种类的片麻岩和黑云角闪石英二长闪长岩，矿区的东北分布少量的中生代燕山晚期苍山磨坑粗斑花岗闪长斑岩，在中部和南部有少量的中元古代四堡期牛岚辉绿岩脉，而在中部赋存的有古生代加里东期常马庄单元金伯利岩管和二号岩脉，金伯利岩就是金刚石的赋矿岩体。

矿区内断裂构造发育，主要构造是西北方向的“鲁西系”断裂构造，和东北方向的“新华夏系”断裂构造。“新华厦系”与“鲁西系”构造复合作用导致金伯利岩的侵入。成矿期“新华夏系”的断裂活动，使金伯利岩上升。

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