铅锌金矿斜井设计井巷课程设计.docx
- 文档编号:5301032
- 上传时间:2022-12-15
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:285.76KB
铅锌金矿斜井设计井巷课程设计.docx
《铅锌金矿斜井设计井巷课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铅锌金矿斜井设计井巷课程设计.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
铅锌金矿斜井设计井巷课程设计
资源与安全工程学院
井巷工程实习设计
康家湾铅锌金矿斜井设计
指导:
班级:
姓名:
学号:
目录
前言…………………………………………………………………3
第一章矿山概况
1.1地质概况………………………………………………………3
1.2矿体和围岩的物理性质………………………………………4
1.3矿山生产能力…………………………………………………4
1.4开拓系统概况…………………………………………………4
第二章斜井设计
2.1斜井断面设计…………………………………………………5
2.1.1斜井位置……………………………………………………5
2.1.2提升设备的选择……………………………………………5
2.1.3断面形状和尺寸……………………………………………7
2.1.4风速验算……………………………………………………10
2.2斜井的施工……………………………………………………12
2.2.1掘进设备的选择……………………………………………12
2.2.2凿岩爆破综合工作…………………………………………12
2.2.3通风工作……………………………………………………17
2.2.4装岩方法和设备的选择……………………………………18
2.2.5临时支护……………………………………………………18
2.2.6提升方式……………………………………………………19
2.2.7排水工作及管路布置………………………………………19
2.2.8施工组织……………………………………………………20
2.3井筒支护工作…………………………………………………20
总结………………………………………………………………20
参考文献……………………………………………………………20
前言
本学期通过对井巷与隧道工程课程的学习,我了解了井巷工程的工作主要包括三方面:
井巷的断面设计、井巷施工和井巷支护。
井巷设计主要包括平巷、竖井、斜井及斜坡道、硐室和溜井等几方面。
在课程期间,我们系统的学习了各种井巷的各种设计、施工以及支护的方法。
然而,课本上的学习只是纸上谈兵,要将理论与实践相互结合才能更加合理的设计出满足生产需求的矿山,所以学校这次安排我们进行井巷课程设计,以提高我们的动手和创新能力。
针对本次课程设计,我选择康家湾1#斜井作为设计对象,设计范围主要包括了斜井的断面确定、设备的选型、施工过程和支护情况。
通过设计熟悉和掌握斜井设计的过程。
第一章矿山概况
康家湾铅锌金矿位于水口山矿田北东隅,距水口山铅锌矿以东2.5Km,距公司所在地松柏镇7Km,北距衡阳市40Km。
目前已形成40万吨/年的采出矿能力,矿山采、选及辅助生产系统配套齐全,技术力量雄厚,且其选厂和尾砂库以及外部供水、供电、充填等工程设施具有较大富余能力,能满足矿山扩建的要求。
康家湾矿区属丘陵地带,西北部及中部地势较平坦,东部及南部稍有起伏。
矿区地势南高北低,区域内水系发育,较大河流有湘江及其支流。
1.1矿山地质概况
康家湾铅锌矿床为一中温热液矿床。
矿区位于耒阳——临武褶皱带与阳明山——塔山构造带交汇的北段,新华夏纪第二沉降带衡阳盆地之南缘,即盐湖复式向斜中的次级构造,四丘田倒转向斜北端。
该矿床矿体主要赋存于硅化破碎带中,F22断层上盘的当冲组地层中,自108~139线南北长2500m,东西宽限150~700m范围内,共分布有7个矿体群,28个小矿体,矿体走向北东或近南北,倾向东或西,呈似层状或透镜状。
1.2矿体和围岩的物理性质
矿石体重为3.14t/m3,松散系数为1.6;围岩体重为2.72t/m3,松松散系数为1.6。
矿石普氏硬度系数f=8-12;围岩f=12-14。
主要矿体的顶底板围岩绝大部分是硅化破碎角砾岩,部分为灰岩,白云岩灰岩。
这些岩石抗压强度大(870-2400kg/cm2)致密坚硬,节理不民发育,岩石质量指标(RQO)平均值在60%以上,抗风化能力强,稳固性好。
九中段以下部分主矿体如Ⅵ,Ⅶ矿体和Ⅰ号矿体西端部分地段的顶板和部分底板岩石为炭质页岩,粘土质角烁岩,硅质岩及F22断层角烁岩等,这些岩石硬度低结构松散,易风化崩落,稳固性差。
1.3矿山生产能力
矿山现有工程的规模为40×104t/a左右,设计斜井为主要提升巷道,斜坡道和副井为辅助。
1.4开拓系统概况
设计将开拓系统以九中段(-294m)为界分为上部和下部考虑,上部开拓系统采用1#箕斗斜井—副井—斜坡道联合开拓方案,下部开拓系统采用箕斗盲斜井—辅助盲斜井—副井联合开拓方案。
其九中段以下的各中段矿石由盲斜井提升至九中段;九中段以上的矿石由溜井下放至九中段,二者及九中段的矿石均由1#斜井提升到地面。
第二章斜井设计
2.1斜井断面设计
2.1.1设计斜井的位置
位于矿区东南翼,109#勘探线附近,井口坐标为X=2940172.993,Y=361425.752,Z=87.0m。
从地面至九中段,初步设计为南风井,斜长783m,倾角30°,作为矿石提升使用,年提升能力为40万吨左右,兼做进风井。
图2-1-1斜井位置图
2.1.2提升设备选择
(1)提升容器的选择
考虑到该斜井的倾角及提升能力,选择前翻式箕斗作为提升容器。
现就提升容器的选择进行以下的计算:
小时提升量As:
As=(C×An)/(tr×
ts)=(1.15×40×104)/(300×18)=85.2t/h
式中
C-不均衡系数。
箕斗提升取C=1.15
An—年提升量。
(40万吨/年)
tr-年工作日数。
(取300天)
ts-日工作时间。
(提升两种以上矿石取18小时计算)
②一次提升循环近似时间Tj:
Tj=2Lr/Vp+θ1+θ2=2×783/6.3+20+15≈283.6s
式中
Lr-箕斗提升长度。
783m
Vp-提升平均速度。
Vp=(0.75-0.9)V,当提升长度小于200m时取下限,当提升长度大于600m时取上限。
取系数为0.9。
V——最大提升速度(7m/s)。
所有Vp=0.9×7=6.3(m/s)
θ1-箕斗装矿休止时间。
取20s(采用计量漏斗装矿可取10~20s)
θ2-卸矿时间。
取θ2=15s。
③小时提升次数ns:
ns=3600/283.6=12.7(次),实际取12次。
④一次提升量Q´:
Q´=(As/ns)×1000=85.2×1000/12=7100kg
⑤计算箕斗容积V´r:
V´r=Q´/(Cm.γ)=7100/(0.85×2000)=4.18m3
式中
Cm-装满系数。
Cm=0.65-0.85,取Cm=0.85
γ-松散矿石密度。
γ=2000kg/m3
⑥箕斗容积Vr:
选用箕斗容积Vr=4.5m3
⑦箕斗有效装载量Q:
Q=Cm×γ×Vr=0.85×2000×4.5=7650kg
综上计算,选择HJJ4.5型箕斗作为提升容器。
其长×宽×高=4835mm×1920mm×1855mm,重6928kg。
(2)、提升机的选择
根据提升长度及最大提升速度,选择2JK-3/11.5A型单绳缠绕式提升机。
其提升长度为875m,最大提升速度为7.92m。
(3)、轨道的选择
根据箕斗的型号选择钢轨类型为38kg/m。
2.1.3断面形状和尺寸的确定
(1)断面形状的确定
该区围岩属于中等稳固,顶压较小,再综合考虑巷道用途,服务年限,支护情况等因素,将该斜井断面设计为三心拱如图2-1-2所示。
图2-1-2三心拱示意图
(2)断面尺寸的确定
设计斜井为单箕斗运输,设有人行道、管缆、水沟等。
、断面净宽度:
B0=b1+b2+b3+b0=3720mm
其中b0—提升设备的最大宽度,b0=1920mm;
b1—提升设备与支护之间的安全间隙,b1=300mm;
b2—人行道宽度,取b2=1200mm;
b3—提升设备与栏杆之间的安全间隙,b3=300mm。
、断面净高度的确定:
H0=f0+h3-h5=3140mm
式中f0—拱高,f0=B0/3=1240,如图;
h3—墙高,(按人行要求计算墙高,h3=1800+h5-
=1800+h5-14.1
=1622mm,r=970mm。
按设备高计算墙高h3=250+34+1850=2139,按10mm的倍数向上选取,则墙高为2150mm;)
h5—巷道铺轨道渣面高度,取h5=250mm;
(3)、其他设备的确定
、支护厚度:
对于岩石破碎的区域采用喷锚支护,喷射混凝土厚度为15mm
、轨距:
取600mm;
、轨枕:
厚取145mm;
、水沟:
通过占孔的抽水、注水、压水试验表明斜风井所通过地段含水性很弱,基本上无水,最大涌水量不超过15m3/小时。
确定水沟正方形,0.1mm×0.1mm。
、台阶
当斜井倾角大于30°时,需要在人行道设置台阶,台阶一般做成踏步形式,可以用料石、预制混凝土块和木材,本设计用混凝土浇筑而成。
台阶形式有两种,一是单一式,二是组合式,本设计为提高井筒断面利用率,采用组合式台阶。
其台阶长度为0.85m,高度如图2-1-3所示,水沟宽0.1m。
图2-1-3台阶示意图
、道床
斜井倾角大于10°,并且为箕斗提升,综合表1中,两种道床的特点设计采用整体道床。
表2-1-1轨枕碎石道床和整体道床的特点
道床形式
特点
轨枕碎石道床
整体道床
优点
投资少、施工容易、使用较广
维修量小、经营费低,运行平稳性好,撒矿清理容易,服务年限长等优点。
缺点
维修量大、运行平稳差,道床排水和矿石撒落的清理都较困难,但适用于倾角小于
的斜井
投资大,施工要求较严格
、防滑
考虑到使用效果好,施工简单,更换方便,维修量小,的优点,采用型钢固定钢轨法。
在斜井井筒的底板每隔30m在钢轨下面设混凝土柱。
在柱上预埋螺栓,将钢轨直接固定在它的上面。
、管缆敷设
由于箕斗斜井内敷设的供水管、压风管、通讯和照明电缆等,数量少,直径小,对断面的影响不大。
2.1.4风速验算
V=Q/S≈9≤V允
式中V—通过巷道的风速,m/s;
Q—设计巷道的风量,m
/s;
V允—巷道允许通过的最大风速,m/s,该斜井为专用物料提升井,取12m/s。
综上设备选择和尺寸计算,确定断面尺寸如图2-1-4,最终设计整体如图2-1-5所示
图2-1-4斜井断面图
图2-1-5斜井整体图
2.2斜井的施工
2.2.1掘进方案的选择
因为1#斜井的掘进断面面积小于25m2,所以采用全断面掘进。
斜井的施工有由上而下,由下而上,由上而下和由下而上并用等多种,其优缺点见表2-2-1
表2-2-1施工方案对比表
对比
方案
优点
缺点
由上而下方案
通风条件好
出渣困难,不易排水
由下而上方案
掘进成本低,炸药消耗量小
通风条件差
考虑到1#斜井属于明斜井,必须通地表;所以选择通风条件好的由上而下方案。
2.2.2凿岩爆破综合工作
(1)凿岩设备的选择
1#斜井掘进设计为浅孔凿岩,故选择7655型气腿式凿岩机作为凿岩设备,1#斜井的掘进断面较大,故只设计6台凿岩机(每台凿岩机所占面积为2.0~3.0m
)。
井筒穿过的岩石较破碎,故选择一字形钎头,直径为42mm,钎长2.4m。
(2)炸药和起爆器材的选择
爆破选用的炸药为2#岩石硝铵炸药,药包直径为38mm,长200mm,采用导爆管起爆
(3)爆破参数的确定
表2-2-2爆破原始条件
序号
名称
单位
数量
1
掘进断面
12
2
岩石坚固性系数
12~14
3
炮眼深度
2.0
4
炮眼数目
个
52
、炮孔直径D:
因为炸药药卷直径为38mm,故炮孔直径选择为42mm;
、炮孔深度L:
设计为2m;
、炮眼数目N:
平均每个炮孔的合理装药量:
B=L×a×G/m=1.4kg
式中:
a—炮眼的装药系数,取0.7;
L—炮眼深度2m;
G—一个药卷的重量,0.15kg;
m—每个炮眼的长度,150mm。
N=Q/B=59.3/1.4=43
其中Q=LS
q=2×12×0.95×2.6=59.3kg(
—炮眼利用率,取0.95;q—炸药单耗。
)
结合实际情况确定炮眼数目为43个,考虑到实际情况,设计炮孔数目为52个。
、循环炸药总消耗量:
Q=qv=qshη
Q—单位体积原岩掘进炸药消耗量,取2.6kg/m
;
v—爆破原岩体积,m
s—井巷掘进面积12,m2
h—平均炮眼深度,取2m
η—炮眼利用率,一般为0.85~0.95取为0.9
每循环炸药消耗量Q=0.9×12×2×2.6=56kg
则平均每个炮孔装药量q‘=
=1.08
1kg
、炸药单耗
q=Q/s=56/2×12=2.33kg/m
式中Q-每循环炸药消耗量,kg;
s—每循环爆破岩石量,m
;
⑥、爆破效果如表2-2-3
表2-2-3斜坡道掘进时预期爆破效果表
名称
单位
数量
炮眼利用率
%
90
每循环工作面进尺
m
2.0
每循环爆破实体岩石
m3
24
炸药消耗量
kg
56
每米巷道炸药消耗量
kg
28
每循环炮眼总长度
m
104
(4)掏槽方法和炮眼布置
、采用直孔桶形螺旋掏槽如图2-2-1,空孔直径为d=100mm,其余炮孔为42mm。
,各装药孔与空孔之间的距离分别为:
L1=(1-1.8)d,L2=(2-3.5)d,L3=(3-4.5)d,并依次间隔起爆,能充分利用自由面,扩大掏槽效果。
图2-2-1掏槽图
、炮眼布置如图2-2-2所示,其中中间空孔1个,1-5为掏槽孔,其他为辅助孔共23个,边孔24个。
由于为光面爆破边孔间距较小。
、采用分段起爆,其中1-5按顺序先起爆,6-13同时起爆,14-28同时起爆,其余边孔同时起爆
图2-2-2炮孔布置图
(5)起爆方法
因为导爆管起爆方法具有成本低、简单、简单、易行和不怕杂电等优点,故选用此方法。
导爆管起爆法示意图如图2-2-3
图2-2-3导爆管起爆法示意图
2.2.3通风工作
(1)通风方式选择
在地表井口处安装一台28Kw局扇,将井下污风抽出。
(2)工作面所需风量计算
、按排尘风速计算回采工作面计算风量
由公式Q=Sv
式中:
Q—回采工作面所需的风量,m3/s;
S—工人和产尘设备所在位置的过风断面,m2;取S=12m2
v—作业面排尘风速,取0.2m/s;
代入数据得:
Q=12×0.2=2.4(m3/s)
、按排除炮烟计算回采所需风量
由公式:
式中:
—采场排烟需风量,m3/s;
L—采场长度,m,取L=4.3m;
S—采场过风断面积,m2,S=12m;
t—爆破后排烟通风时间,s,取s=1900;
N—风流交换倍数,取N=12。
将数据代入公式中,得:
=0.33m3/s
取两者的最大值,故工作面所需风量为2.4m3/s
(3)、通风机的选择
风机的风量计算见公式
式中:
—风机的计算风量,m3/s;
K—工作面所需的风量,m3/s,经计算得值为2.4;
Q—通风装置的漏风系数,取值为1.1。
将数据代入公式中,得:
=2.4
1.1=2.64m3/s
根据风机的通风量,选取CAF21.2-11.8-1型轴流风机作为通风设备。
2.2.4装岩方法和设备的选择
为提高劳动生产率,采用机械装岩,型号为ZYP-17耙斗装岩机,设计一台。
2.2.5临时支护
由于1#斜井各地段的岩石普式系数各不相同,所以在1#斜井施工中,在f=6的地段不考虑临时支护,在f<6的地段采用安装金属支架进行临时支护。
金属拱形支架采用18千克/米的旧钢轨、槽钢或矿用工字钢制作。
2.2.6提升方式
因为设计采用箕斗提升,故掘进时也采用箕斗提升。
2.2.7排水工作及管路布置
(1)排水方式及排水系统
因为斜井掘进没有条件实现自流排水,故选择机械排水。
排水系统则选择直接排水。
(2)排水方式设备的选择
因为本斜井的涌水量比较小,所以采用提升容器配合潜水泵排水。
在工作面装岩的同时用潜水泵将工作面积水排入矿车与矸石一起排至地面翻出。
此法的优点有:
方法简便可靠,不须专门的或大型的排水设施,简化井筒掘进排水工作,排水成本低。
图2-2-4斜井排水示意图
1—潜水泵,2—排水管,3—矿车,4—电线
2.2.8施工组织
施工组织循环见下表2-2-4
表2-2-4施工组织循环表
2.3井筒支护工作
根据该区域围岩硬度系数为f=12-14,在岩石稳固处可不支护或用混凝土整体支护,在岩石破碎的区域采用喷锚支护(必要时采用仰拱)。
采用喷锚支护时,楔缝式锚杆适用于永久性工程,适用于f>4的岩层中,在硬岩中可得到最佳的锚固力,且斜井受震动影响小,设计选用1.5-2m长,直径20mm的楔缝式锚杆,间距设为0.8-1.5米。
采用150mm的喷射混凝土。
采用喷锚支护时,首先清除浮石喷射50mm的混凝土,然后打入锚杆,最后再喷射100mm的混凝土。
总结
通过这次课程设计,我感觉自己收获很大。
首先,我对斜井的设计从断面设计到施工过程有了系统的学习,对设计的一些规范有了很多的了解,提高了自己的独立设计的能力;其次,在设计中,我们遇到了很多的问题,包括对设备的选择,尺寸的设计等,通过翻阅资料,同学之间的讨论和老师的细心讲解都基本得到了解决;另外,这次课程设计让我们对矿山设计有了更加清晰地认识,对以后的学习和工作都有很大的帮助。
我们这次设计中投入了很多的时间和精力,也让自己很有成就感,设计能力毕竟需要逐步的提升,我会不断地学习,不断地积累。
■参考文献
【1】《井巷掘进》第二分册,冶金工业出版社,北京,1977年9月。
【2】唐炳文《采矿设计手册》(3)井巷工程卷,中国建筑工业出版社,1989年2月。
【3】杨殿,《地下矿山设计原理》,长沙,中南工业大学出版社,1995年12月。
【4】杨殿,《金属矿山地下开采》,长沙,中南工业大学出版社,2000年2月。
【5】费子文、徐大铨,《采矿设计手册》,北京,中国建筑工业出版社,1986年。
【6】中南大学教材科,《凿岩爆破》,长沙,中南工业大学出版社,2001年9月。
【7】周昌达,《井巷工程》,北京,冶金工业出版社,1994年6月。
【8】李启月《工程机械》,中南大学出版社,2007年8月。
【9】黎佩琨,《矿山运输及提升》,北京,冶金工业出版社,1987年10月。
【10】冶金工业部南昌有色冶金设计院《冶金矿山井巷设计参考资料》,冶金工业出版社,1976年9月
【11】冶金工业部南昌有色冶金设计院编,《冶金矿山井巷设计参考资料》井巷工程卷[M],冶金工业出版社,1979年。
【12】《采矿手册》编辑委员会,《采矿手册》V1~6[M],冶金工业出版社,1990年。
【13】《井巷工程施工手册》第九第十篇,煤炭工业出版社,北京,1979年11月。
【14】淮南矿业学院《井巷设计》编写组,《井巷设计》[M],煤炭工业出版社,1983年
........忽略此处.......
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金矿 斜井 设计 课程设计