摘 要

本次设计以河北黑山铁矿地质勘探资料以及设计委托书为基础，严格按照设计规范以及矿山安全规程，由设计人查阅采矿工程设计手册以及相关的参考文献并在指导老师的指导下独立完成。本次设计的主要内容包括确定地下开采方法、设计合理的开拓方式、地下开采的辅助生产设施以及相应机械设备型号的选取。设计过程严格按照设计委托书的要求，参考国内外近十年金属矿山地下开采的案例，并着重研究铁矿地下开采的采矿方法的发展，以及国内外地下开采中新技术、新设备的应用，以确保本次设计的合理性和经济可行性。在类比各种开拓方式的优缺点、适用条件后，结合黑山铁矿地下开采部分矿体赋存的地质地形条件，并参考类似矿山的开拓经验，最终确定本次设计的开拓方式为竖井开拓，本次设计的地下开采矿体埋藏较深，矿岩稳固性在中等以上，故主要采用无底柱分段崩落法。由矿体赋存的地质地形条件以及无底柱分段崩落法的特点，确定本次设计采由上到下的开采顺序。最后设计矿山生产中的辅助设施，如供水系统、提升运输系统、溜破系统、排土场的设计以及相应的机械设备的选取。通过对黑山铁矿I号采场580m以下地下开采的设计，不仅为黑山铁矿地下开采提供了一种经济合理的地下开采方案。也让设计者在设计过程中见识到更多国内外金属矿山开采的经典案例，更加了解金属矿床开采技术的发展，也对最新的地下开采技术的发展产生了浓厚的兴趣，同时也实现了将设计者的专业知识运用于实践。

关键词:竖井开拓；无底柱分段崩落法；由上到下

abstract

The design is based on the geological exploration data and design authorization of Heishan Iron Mine in Hebei Province. The design specifications and the mine safety regulations are strictly followed by the designer to consult the mining engineering design manual and related references and complete independently under the guidance of the instructor. The main contents of this design include the determination of underground mining methods, reasonable design development methods, auxiliary production facilities for underground mining, and the selection of corresponding mechanical equipment models. The design process strictly follows the requirements of the design power of attorney, refer to the case of underground mining of metal mines in the past ten years at home and abroad, and focuses on the development of mining methods for underground mining of iron ore, as well as the application of new technologies and new equipment in underground mining at home and abroad. To ensure the rationality and economic feasibility of this design. After comparing the advantages and disadvantages of various development methods and applicable conditions, combined with the geological and topographical conditions of some ore bodies in the underground mining of Heishan Iron Mine, and referring to the development experience of similar mines, it is finally determined that the development mode of this design is vertical development. The underground mining body of this design is deeply buried, and the stability of the ore is medium or above. Therefore, the sublevel caving method without bottom column is mainly adopted. From the geological and topographical conditions of the ore body and the characteristics of the sublevel caving without the bottom pillar, the mining sequence from top to bottom of this design is determined. Finally, the auxiliary facilities in the mine production, such as the water supply system, the lifting transportation system, the slip system, the design of the dumping site and the selection of the corresponding mechanical equipment are designed. Through the design of underground mining below 580m in the No.1 stop of Heishan Iron Mine, it not only provides an economical and rational underground mining plan for underground mining of Heishan Iron Mine. It also allows designers to see more classic cases of metal mining at home and abroad during the design process, to better understand the development of metal deposit mining technology, and to have a strong interest in the development of the latest underground mining technology, and also to achieve The designer's expertise is used in practice.

Key words:Shaft development；Sub-column sublevel caving method；From top to bottom

目 录

第一章 绪论 1

1.1矿区地理位置与交通条件 1

1.2气象条件 1

1.3设计任务 1

1.3.1设计内容 1

1.3.2设计依据 1

1.3.3设计原则 1

1.3.4设计范围 2

1.4矿山工作制度的确定 2

1.5矿山生产服务年限的确定 2

1.6矿山主要技术经济指标的确定 3

第二章 地质资源概况 4

2.1矿区地质 4

2.2矿体地质特征 4

2.3矿石质量 4

2.4矿产资源/储量 4

2.4.1地质资源/储量 4

2.4.2设计计算矿石资源/储量 4

2.4.3设计利用矿石资源/储量分析 4

2.5矿床开采技术条件 5

2.5.1工程地质 5

2.5.2环境地质 5

2.6矿区水文地质条件 6

2.6.1矿区地形地貌 6

2.6.2矿区气候、水文 6

第三章 矿床开拓 7

3.1矿山建设现状 7

3.2矿山年产量验证 7

3.2.1矿山开采年下降速度验证年产量 7

3.3.2按新水平时间验证年产量 8

3.3.3按经济合理服务年限验证矿山年产量 8

3.3矿床开拓系统设计 9

3.3.1开拓方法的初选 9

3.3.2开拓方案的确定 9

3.3.3阶段高度的确定 11

3.3.4开拓布置形式 11

3.4开拓系统示意图 12

3.5主要开拓工程特征表 13

第四章 采矿方法 14

4.1矿体开采技术条件 14

4.1.1矿体赋存要素 14

4.1.2矿体的物理力学性质 14

4.2采矿方法选择 14

4.2.1采矿方法初选 14

4.2.2采矿方法技术经济指标比较 14

4.3采准切割及回采 16

4.3.1矿块布置及结构要素 16

4.3.2采准切割工作 16

4.3.3回采工作 16

4.4采矿方法图 17

第五章 矿山基建工程 18

5.1矿体开采顺序 18

5.2运输路线 18

5.2.1运输路线设计 18

5.2.2矿石、岩石及材料的运输 18

5.3巷道断面设计 19

5.3.1平巷断面形状的确定 19

5.3.2巷道断面尺寸的确定 19

5.3.3巷道断面特征表 22

5.3.4巷道支护形式 22

5.3.5水沟、管线布置 23

5.3.6掘进工程量及材料消耗 23

5.3.7巷道断面图 25

5.4竖井断面设计 25

5.4.1竖井断面形状的确定 25

5.4.2井筒布置的确定 25

5.4.3井筒设备选型 25

5.4.4井筒断面尺寸的确定 25

5.4.5掘进工程量及材料消耗 27

5.4.6竖井断面图 28

第六章 矿井通风设计 29

6.1通风方式的设计 29

6.2全矿所需风量计算 29

6.3井下总风压计算 30

6.3.1通风摩擦阻力 30

6.3.2总风压 31

6.4通风设备选择 31

6.4.1风机参数计算 31

6.4.2风机选型 32

6.5安全与防尘 33

第七章 辅助生产系统设计 34

7.1井下供水系统 34

7.2井下排水系统 34

7.3压气系统 34

7.4溜破系统 35

7.5排土场设计 35

总 结 36

参考文献 37

致 谢 39

第一章 绪论

1.1矿区地理位置与交通条件

黑山铁矿位于承德市与承德县的直线距离50余公里。黑山铁矿的地理位置处于交通要道，矿区交通运输网络发达，黑山铁矿距离矿区东部的营房火车站只有6公里。并与承德—赤峰、承德—隆化—围场、公路相通，因此对于对于黑山铁矿而言，公路运输及铁路运输均十分便捷。

1.2气象条件

黑山铁矿的地理位置位于燕山中北部，海拔700m～1250m，根据当地的气象站记录的近五十年的气象资料可以了解到，黑山铁矿的年平均气温为9.0℃，最低气温为-23℃，最高气温为41.5℃。夏季是黑山铁矿降雨的多发季节，矿区年平均降雨量为500mm,由近五十年的气象资料显示，该矿区近五十年的单次最大降雨量为83mm。十月到第二年的四月为矿区的封冻期。

1.3设计任务

1.3.1设计内容

本次设计的主要内容包括确定地下开采方法、设计合理的开拓方式、地下开采的辅助生产设施以及相应机械设备型号的选取，如溜破系统、排水系统、尾矿库的设计等，并对采矿方法进行技术经济可行性分析等。

1.3.2设计依据

（1）初步设计委托说明书；

（2）黑山铁矿提供的有关资料；

（3）黑山铁矿提供的1:10000和1:1000矿区地形图（电子版）；

（4）国家、地方现行与行业有关的法规、及标准；

（5）金属矿山地下开采设计有关规范规程及相关的技术规定；

1.3.3设计原则

根据黑山铁矿采矿工程初步设计委托书要求，并结合本次地下开采设计的实际情况，确定主要设计原则如下。

（1）按照国家有关部门对初步设计的有关规定进行编制，满足设计深度要求。

（2）执行金属矿山地下开采有关设计规范、规程，国家、行业有关标准，以及法律法规；（3）设计中考虑与临近东大洼采场的影响关系，进一步优化开拓方案、开采范围、开采顺序、采矿方法及矿石运输等，确保设计先进合理、可靠、安全。

（4）充分利用矿山现有设施，包括580平硐、750m平硐、以及各工业场地和矿山现有的基础设施等。

（5）对工业场地进行合理布局。确保设计达到土地资源利用最大化。

（6）满足国家循环经济要求和清洁生产标准，尽量按照清洁生产标准、二级清洁标准执行。

（7）设计要汲取近10年来国内外铁矿地下开采的设计经验，确定最佳技术方案和生产规模，选取相适应的机械设备。

（8）设计中要充分考虑生产安全、生态环保，建设“绿色矿山”。

1.3.4设计范围

本次设计的开采范围为黑山铁矿I号采场580m以下11线～44线之间，580m～-20m水平之间的矿体。主要任务包括采矿工程、基建工程、生产工作制度与建设进度计划，工程投资概算及技术经济评价等。

1.4矿山工作制度的确定

本次地下开采设计的工作制度为连续工作制，工作时间为300d/a，3班/d，8h/班。

1.5矿山生产服务年限的确定

（1.1）

式中：

T——合理服务年限，年；

E——地质影响系数，查阅采矿工程手册，取0.7；

Q——矿床工业储量，7965.62万t；

η—矿石的总回收率；

(1.2)

Q＇——采出的工业资源/储量

Q——工业资源/储量

取η=90%

故：

取T=52a

1.6矿山主要技术经济指标的确定

表1.1 矿山主要经济技术指标

第二章 地质资源概况

2.1矿区地质

黑山铁矿位于内蒙地轴与燕山带交界处，矿区内活动比较强烈的是岩浆岩，这些岩浆岩形成于中、晚元古时期，主要组成为斜长岩和苏长岩，两者之间相互侵入，形成斜长岩杂岩体。

2.2矿体地质特征

本次设计中①、②矿体群由数条和多条矿体组成，矿体的空间特征为走向北东，倾向南东，倾角40°～60°。该设计范围内的矿体TFe的品位相对比较高，多数为Ⅰ级品。设计范围内的其它矿体规模比较小，矿石品味也较低，这些小规模矿体多数为盲矿体。

2.3矿石质量

黑山铁矿矿区内的矿石氧化作用比较微弱，矿石组分较为简单，主要为原生磁铁矿石、氧化钛等，矿区内的矿石品味为TFe 32% 、TiO₂ 8%、V₂O₅ 0.3%。

2.4矿产资源/储量

2.4.1地质资源/储量

本次设计范围内11-44勘探线铁矿石的资源/储量，即露天挂帮矿及新增矿石资源/储量为8249.39万t，平均品位TFe 32.79%、V₂O₅ 0.335%、TiO₂ 8.31%。

2.4.2设计计算矿石资源/储量

本次设计采用垂直平行断面法计算了矿区内所有矿体矿石资源/储量，其中铁矿石总的资源/储量为7965.62万t。

2.4.3设计利用矿石资源/储量分析

本次设计范围仅为580m标高以下的矿体，设计利用矿石资源/储量为7206.11万t，占矿石总资源/储量的90.47%。

其中：二期开采工程量为580m～220m标高之间的矿体，矿石资源/储量为3281.19万t；三期开采工程量为220m～-20m标高之间的矿体，为推断的内蕴经济资源量2462.29万t；后期开采工程量为-20m标高以下的矿体，为推断的内蕴经济资源量1462.63万t。

2.5矿床开采技术条件

2.5.1工程地质

矿区内矿体的顶板及底板岩体的组成主要为苏长岩和斜长岩，其顶、底板岩体的完整性为中等完整～较完整，岩体质量为中等～良好级。经主要矿体顶底板岩石单轴极限抗压强度试验，顶底板岩体的抗压强度均大于60MPa，故矿区内的岩石以坚硬类为主。