采矿工程课程设计大纲

《金属矿床地下开采》课程设计任务书

班级：1326001采矿工程

一、目的

1、 根据培养计划和《金属矿床地下开采》教学大纲的规定，本课程需要进行《金属矿床地下开采》课程设计。其主要目的是巩固和掌握课堂所学知识，培养学生运用本课程的知识解决实际问题的能力。通过课程设计，加深学生对《金属矿床地下开采》课程中内容认识，提高学生运用基本理论解决实际问题的能力，提高学生学习和设计水平。本次课程设计的内容是采矿方法设计。

2、培养采矿工程专业学生动手能力，主要是考察学生对采矿方法的选择和回采工艺的掌握，进行编写采矿设计技术文件，包括选择采矿方法方案说明书及绘制采矿方法设计图纸进行初步锻炼。

3、为毕业设计中编写毕业设计及绘制毕业设计图纸打基础。

二、 要求

1.掌握采矿方法选择的基本方法和步骤；

2．熟悉矿块采矿方法设计结构参数、回采工艺、经济指标；

3．学生按设计大纲要求，综合应用《金属矿床地下开采》所学的知识，参考《采矿设计手册》每人独立完成一份课程设计（设计说明书和图纸） 设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题可与指导教师共同研究解决。

4.采矿方法标准图， CAD绘制，图纸严禁抄袭，相同者都视为抄袭，低分处理。

三、设计题目的资料

1矿脉的形态

矿脉单体形态有中间大两端小的脉状，中间膨大缩小的舒缓波状，尾部分枝状，侧翼分枝状、树枝分枝状，急拐弯呈膝状，犁状等。

2矿体特征

大吉山钨矿床根据矿脉的产出空间位置、分布地域和矿脉特征，由北向南划分为北、中、南三个脉组。

北组

矿脉产于前寒武纪浅变质岩中，分布于矿区北部116～117线之间。矿脉走向280°，倾向北北东，倾角70～80°。矿带走向延长650～700m，单脉走向延长50～200m；267m标高以下均有矿脉存在；脉幅一般为0.05～0.25m，平均0.16m；W03平均品位为2.216%。根据矿脉密集程度可划分为23#、24#、25#、26#四个脉组，各脉组共有编号的工业矿脉42条。

中组

矿脉产于闪长岩中，局部赋存于变质岩与细粒白云母花岗岩中。分布于矿区中部109～112线之间，矿脉走向280°，倾向北北东，倾角70～80°。矿带延长一般为600～650m；垂直延深达到267米标高；单脉走向延长300～500m，脉幅一般为0.16～0.7m，平均厚0.45m；W03平均品位1.240%。共有编号的工业矿脉有25条。

南组

为矿区规模最大的矿带,分布于矿区南部209～222线，矿脉走向280°，倾向北北东，倾角70～80°矿带延长800～850m。单脉水平延长500～700m，垂直延深至100～167m标高均有矿脉赋存。脉幅一般为0.35～0.85m，平均脉幅0.45m；最大达3.0m。W03平均品位

1.800%；。共有编号的工业矿脉有44条。

3 矿体围岩及夹石

由于含矿石英脉绝大部分产于变质岩内,中组脉带部分产于闪长岩内，矿体的主要围岩为变质砂岩，其次闪长岩，矿体与围岩界线清晰，围岩较坚硬。矿脉的围岩蚀变有硅化、电气石化、黑云母化、绢云母化、黄铁矿化。

4矿床开采技术条件

4.1水文地质条件：

一、区域水文地质条件

矿区位于赣粤两省交界之九连山脉中部，地势陡峻，东南高，西北低，为一向北北西倾斜的山坡坡谷，最高点大吉山峰海拔标高1043m，最低点（侵蚀基准面）标高450m，属以构造为主，并且强烈剥蚀，切割作用的中山地形。区内“v”字沟谷发育，无大的地表水体，仅西北部发育一条受季节性控制的溪流，控制区内水系，由东南向北西注入区外大吉山河。

本区域位于大吉山河流域，大吉山河为贡江上游一支流，是本区域地表水、地下水排泄基准面。大吉山河大致流向为由南向北；溪流最大流量可达57600 m/h，冬季流量为64.86 m/h（船底窝和静水沟交汇处测得），据现有坑道观测资料分析，与矿床充水联系不密切。两侧支流、冲沟所经地貌为中低山、丘陵，其上游以中低山为主，至大吉山镇则以山间盆地33

为主。由于中低山地形坡度较大，冲沟等沟谷分布较多，切割零碎，从而形成与地表水相似的众多独立的小水文地质单元，区域性的水文地质分带不明显。

二、矿区水文地质条件

(1)地下水类型及富水性

根据含水层岩性、成因类型、组合关系，地下水赋存条件、水理性质及水力特征，将调查区地下水分为松散岩类孔隙水，基岩裂隙水二大基本类型。在此基础上，再根据贮水空间的形态特征及含水岩组的组合关系，将基岩裂隙水分为构造裂隙水和风化带网状裂隙水二个亚类。

(2)矿床充水因素

据矿体赋存特征，矿床充水因素在正常自然条件下为围岩脉状构造裂隙水，空间分布位置与断裂带相一致。当坑道穿遇断层带和石英脉时，断层水和石英脉水将会进入坑道，进水量大小决定于断层、石英脉的规模和富水程度。由于矿区地形条件有利于地表径流的自然排泄，仅部分降水通过构造、裂隙部位垂向入渗转为地下径流，尤其是矿区东南部泥盆系桂头群砂、砾岩构造破碎带及不整合接触带为接受大气降水补给的主要有利地段，成为矿区脉状构造裂隙水主要补给区。此外矿区内分布一条北西西向闪长岩脉，长达1200m，其接触带亦为大气降水入渗的有利地段。脉状构造裂隙水，一般水量不大，易于疏干。

据长观资料，不同层位（深度）或地段，地下水水位动态与大气降水密切程度各不相同，由于水力性质的不同，总体上显示出浅层水联系密切，地下水动态为补给型，深层水联系不甚明显，水位动态较为稳定。然而各中段坑道排水量与大气降水量均密切相关。

鉴于原脉钨矿开采造成的崩落型塌陷和沉降区正处矿区范围内，大气降水则通过岩移裂隙和塌陷区直接入渗和贯入，致使坑道出现瞬时大流量的涌水。由此在降雨期间，矿区岩移和塌陷沉降区成为接受地表径流和降雨中入渗的有利地段，导致形成对深部坑道充水的又一重要补给源。

总之，据已知的含水层（带）和断层破碎带，虽然富水性中等，但与地表水没有水力联系，所以一般对矿坑充水影响不大，造成矿坑突水而成灾害的可能性小。

(3)地下水的补给排泄条件

自大吉山镇东南侧山脊向南方向延伸约 4.0km 至826m 高地，向东沿山脊至1047m 高地向北约3.0km 至笔架山向北西约2.0km 拐回，矿区水文地质单元面积约8.27 km。矿区地下水总体上受大气降水及静水沟、船底窝沟补给。

由于冲沟等沟谷切割零碎，区内从而形成与地表水相似的众多独立的小水文地质单元。2

小水文地质单元浅层地下水的补给、迳流、排泄十分接近，多具“近源补给，短途迳流，就近排泄”的特点，多以泉的形式排泄于冲沟等低洼沟谷; 由于基岩构造裂隙不甚发育，仅少量地下水向下渗透，并向下游迳流。

地下水总体上受大气降水补给；基岩风化裂隙水受大气降水补给及第四系松散岩类孔隙水垂向补给; 尾矿库、选厂地下水补给、迳流、排泄多具“近源补给，短途迳流，就近排泄”的特点，多以泉的形式排泄于冲沟等低洼沟谷,水交替强烈，循环深度不大。

综上所述，大部分矿体虽然均埋藏于侵蚀基础面以下，但无对矿床充水有联系的大的地表水体，矿区溪流据现有坑道观测资料分析与矿床充水联系不密切。故该矿床水文地质类型属于简单—中等以裂隙充水为主的矿床。

4.2工程地质条件：

（1）工程地质岩组划分

根据矿区各类岩土的空间组合规律和工程地质特征，划分出四个工程地质岩组：

①块状坚硬岩组：广泛分布于矿区，由中粗粒似斑状黑云母花岗岩组成，为大吉山岩体的一部分；裂隙透水性弱，摩氏硬度约为6-7之间，抗风化能力强。

②块状中坚硬岩组：泥盆系中下统桂头群下亚群砾岩、砂岩夹少量板岩，分布于矿区的东南隅。寒武系中上组浅变质砂岩、板岩、夹少量千枚岩，遍布全区。

③层状软弱岩组：由板岩、碎裂岩或构造破碎带等组成，片理岩化发育，摩氏硬度约为4-5，含裂隙水。一般多为碎块状或松散状属碎裂结构岩体，在多组断裂交汇处伴随产生相应的裂隙密集带，岩体破碎严重，加上由于在地下水的作用下，破碎岩体进一步软化，泥化，致使该区工程地质条件极差。坑道内此类岩组地段必须进行支护，局部破裂强烈，同时渗水严重的地段，坑道支护尚应加密。

④零星松散岩组：分布于地表坡麓地带，呈松散～半固结状态，成份主要有块碎石土、碎石土、含砾砂土、粘性土等，内含少量碎石。属复杂非匀粒团集结构，具一定粘性，塑性和容水性，在一般自然条件下，稳定性好，但在厚度大，地势陡加上人为影响及水动力作用下，可产生滑坡。

（2）矿层及围岩的物理力学性质

本区钨矿层为含钨石英脉，其余主要为变质砂岩，根据矿区试验资料，现将各有关岩石质量指标见6-3表：

6-3表 岩石质量指标

钨矿赋存在石英脉中，其围岩主要为变质砂岩，其次闪长岩。据岩石样品化验结果可知矿层及围岩坚硬，结构致密，抗压抗剪强度大，属于I类极坚硬的优质岩石，因而围岩、矿石的稳固性好。

（3）构造破碎带工程地质特征

矿区东、西两侧分别展布压性、压扭性断裂带。据坑道调查资料：东部断裂带由467中段以上坑道揭露，该断裂带发育于泥盆系与寒武系不整合面附近的泥盆系地层中，揭露宽度达10m，推测约200m，走向北东50°倾向北西倾角50°-60°，以密集的压扭性小断裂和构造透镜体碎裂岩组成。西部断裂带由F1—F4系压性断裂组成，走向35-40°，倾向北西断裂，倾角40-60°，其中F1探槽揭露可见1.5-2m挤压破碎带充填胶结程度差，F2在610中段坑道是有宽25m的挤压破碎带，由碎裂岩、角砾岩、摩棱岩、断层及构造透镜体组成；F3在467中段及岩层挤压破碎亦十分强烈。

4.3 工程地质条件评价：

矿区属石英脉型钨矿床，含矿石英脉绝大部分产于变质岩内，少部分产于闪长岩内，矿体的主要围岩为变质砂岩，其次闪长岩，矿体与围岩界线清晰，围岩较坚硬，稳定性较好。

矿区工程地质条件复杂程度属于Ⅱ类简单～中等。

4.4环境地质：

本区处于地震活动极少地区，据气象部门资料，近百年来本区未发生过地震，属区域稳定较好的地区。矿区地质环境类型为Ⅱ类。

5、钨金属的价格按照15万元/t考虑。选矿回收率按照80%考虑。

四、课程设计内容

1．采矿方法初选；

2. 采矿方法技术经济分析；

3. 选定采矿方法的结构参数；

4．回采工作的叙述：采准、切割、回采、通风、地压控制；

5.采矿方法的技术参数、采准系数；

6. 画出采矿方法三视图及底部结构等图；

4.画出最后选定的采矿方法的矿块开采设计的三向投影平面图；绘画要求： CAD设计A3（采用提供的图框），比例：1：1000

五、 课程设计地点：地学楼数字矿山实验室B309

六、 课程设计时间：13-15周（2015年11月30日—2015年12月15日）

七、 考核办法及成绩

课程设计总成绩＝设计说明（70％）+设计图纸（30％）

评分标准见《课程设计指导书》

八、 注意事项

a) 在课程设计过程中如还有其它问题请随时向指导老师提出。

b)课程设计期间严格遵守课程设计时间安排，并进行出勤检查。

c）课程设计工程中注意保管好学校和个人的财产安全和个人人身安全。

《金属矿床地下开采》课程设计指导书

采矿方法设计

一、收集设计资料

1、地质资料：

矿体形状与类型，矿体或设计块段的产状，厚度及脉石的形状，矿石名称、 矿石价值，有用金属品位及分布状况，围岩品位及分布状况。矿石围岩的体重及 松散系数。

矿岩物理力学性质，稳固性及坚固性系数，节理发育程度，氧化自燃性。 结块性，含水性，矿岩的自然安息角，落矿的单位炸药消耗量等。矿岩是否易分离，岩体与地表允许陷落的可能性，岩石陷落角、移动角及废石剔除厚度。

2、现有井巷工程及空区状况

阶段运输巷道、穿脉运输巷道的数量，位置，回风巷道、回风横巷的数量， 位置。阶段或矿段综合平面图，纵横部面图。相邻阶段。相邻矿段的空区数量，位置，充填写已否，空区及矿柱的稳定状况。

二、采矿方法的选择

1、方案初选：按安全、贫化损失小、生产效率高、经济效益好、符合环境 保护与矿产资源保护法规等选择采矿方法的基本原则，根据收集的设计资料，选 择多个符合开采条件的采矿方法。

2、对初选方案作技术设计：初步拟定初选各方案的矿块构成要素、采准切 割工程的布置及回采工艺，绘声绘制各初选方案的采矿方法简图。

3、对初选方案作初步技术经济分析：根据各方案技术设计的图纸资料，从 技术、经济安全等方面进行分析，评述，不作详算，可参照类似矿山的实际资料 对下列指标进行比较，从中选择2~3 个可行方，将其指标列于表1 之中。若经此 就可选出最优方案，则可不进行采矿方法的综合技术经济比较。

4、采矿方法的综合技术经济比较：若经初步技术经济分析后，有两个以上 的方案，一时难以确定哪个是最优方案，还需进行综合技术经济比较。用表2 进行综合技术经济比较。

三、采矿方法设计

1、采矿方法构成要素的确定：确定最终选定采矿方法的构成要素。包括矿 块置方式，阶段高度的确，矿块长度，矿房与矿柱宽度，顶底柱高度，底部结构 的形式，规格等等。

采矿方法初步技术经济分析表表

1

采矿方法的综合技术经济比较 表

2

采准切割工程量的计算 表

3

2、绘制采准切割巷道布置图，并计算采准切割工作量，若采矿方法设计图 可反映出采准切割工程的布置，也可不单独绘制采准切割巷道布置图。采准切割工程量用表3 进行计算。

3、矿块工业储量的计算。

4、矿块采出矿量的计算，可用表4 进行。

5、采切比的计算、废石量的比的计算。

6、回采工作。

⑴回采方式及回采工艺简介。

⑵落矿。

①凿岩设备及工具的选择。

②确定凿岩爆破参数，如炮孔直径、深度、最小抵抗线、炮孔间距、单位炸 药消耗量的确定。

③选择爆破方案，包括爆破器材，炮孔装填结构的选择，起爆方法、起爆顺 序、一次爆破规模的确定，爆破网路计算及安全技术措施等等。

④绘制炮也排列图及爆破工作图表。

⑤每次落矿所需的设备数、劳动力、动力、主要材料及时间的计算。

矿块采出矿石量计算表 表

4

⑶矿石运搬、二次破碎及放矿计算。

①矿石运搬：包括运搬方法、设备类型及数量、劳动力、动力、主要材料消 耗及时间的确定。

②工作面松石处理及二次破碎方法。

③放矿计算。

⑷采场支护及地压管理方法

①确定地压管理方及支护材料、设备的选择。

②计算每一循环所需的设备数量，劳动力、动力、主要材料消耗及支护时间 计算。

⑸采场通风。

①采场通风方式的确定，通风网路、通风时间的计算。所需风量及负压的计 算。

②局部通风设备及风筒的选择，风机、风筒的安装。（用总负压通风时应叙 述保证采场风量的措施）。

7、回采工作组织。

⑴回采工作队组织形式及组成。

⑵回采工作循环图表，按表 5 编制。

8、矿柱回采。

除矿柱回采专题外，只选择矿柱回采方法。确定矿柱回采的贫化损失等指标。

9、采矿方法主要技术经济指标计算

⑴采切、矿房回采、矿柱回采的出矿量比，⑵计算达产所需的采切矿块数，矿房回采矿块数，矿柱回采矿块数及块数及全矿所需同时工作的矿块数。

⑶一个矿块回采总时间的概算（由作采准工程开始，矿柱回采完毕为止）， 用表11 进行计算。

⑷计算达产所需设备数量， ⑸达产所需劳动力配备，

⑹矿房回采每吨矿石直接成本。

矿房回采每吨矿石直接成本 n 由每吨矿石材料费n1、每吨矿石劳动力费用 n2、每吨矿石燃料动力消耗费用n3 组成，即 n = n1 + n2 + n3

① 吨矿石材料消耗费 n1 用下式计算（元吨）

式中：S 1——每循环材料消耗费用（元），用表6 进行计算； T 循——每循环采出矿石量（吨）。

每循环材料消耗费用(S1) 表6

②每吨矿石劳动力消耗费用n2 用下式计算。 （元吨）

式中：S2—每循环劳动力消耗费用（元），用表12 进行计算。 10、处理。

11、切割、回采作业中的安全技术、措施。

附图：1、采矿方法设计图， 1：1000； 2、工程布置图；

3、采矿方法细部结构图。

附表：1、炮孔排列及爆破工作图表； 2、回采工作组织及工作循环图表 3、放矿图表；

4、采矿方法技术经济指标总表，如表7 所示。 采矿方法技术经济指标总表表 7

四、评定成绩的标准见表8

表8 地采课设成绩评定标准

设计指导老师：田昌进

2015年10月26日

参考指数： 参考例子

标准采切比：（m/万吨），以2*2m的巷道为参考基准计算。

回采作业主要材料消耗表