某铀矿床采矿方法设计
**大学本科生毕业设计（论文）开题报告
摘要：本文针是针对某铀矿山进行的毕业设计，主要内容包括地质、开拓系统、采矿方法、通风系统以及运输与提升系统等，其中重点对采矿方法进行了详细设计。开拓系统选择竖井开拓方式，沿脉布置阶段回风平巷、运输平巷，采矿方法选用上向分层干式充填采矿方法，沿走向划分规则的矿房和矿柱，矿房和矿柱交替布置；通风系统为对角单翼混合式通风，新鲜风流从竖井进入运输巷道经人行天井及联络道进入采场内部到达上阶段回风巷道，经回风井排出地表。
关键词：竖井开拓；上向分层干式充填矿法；混合式通风
Abstract：This paper is to do with the graduation of a uranium mine for the design, the main contents include geology, develop systems, mining methods, ventilation systems, and transportation and upgrading systems, focusing on the mining method in detail. Select shaft development approach to develop the system, arranged along the pulse phase of the return air Lane, Transport Lane, mining method selection to the hierarchical and Filling method to divide the rules along the room and pillar mining, room and pillar mining alternating layout; ventilation system for the diagonal wing hybrid ventilation, fresh air flow from the shaft into the pit and through the pedestrian courtyard and internal access road into the mining field to reach the stage back to the wind tunnel, through the return air shaft surface ischarge.
Keywords:Shaft development;Slicing and filling to the Mine Act;Hybrid ventilation
目录
1概述 (1)
1.1 设计任务 (1)
1.2 矿区地理位置概况 (1)
1.3矿区气候条件 (1)
1.4 矿山工作制度、工资制度 (1)
1.5 产量计算方法 (1)
1.6矿区对环境的要求 (2)
2地质 (3)
2.1矿区地形特征 (3)
2.2矿区地质 (3)
2.3设计开采范围的矿体产状及分类 (3)
2.4矿体和围岩物理机械性质 (4)
2.4.1矿岩的性质 (4)
2.4.2主要有用矿物概况： (4)
2.5矿床水文地质 (6)
2.6矿床开采技术条件 (6)
3矿床开拓 (7)
3.1 开拓设计的基本要求和影响因素 (7)
3.2矿山设计年产量的校核 (7)
3.2.1矿山年产量 (7)
3.2.2年产量校核 (8)
3.3矿山服务年限 (9)
3.3.1矿山计算服务年限 (9)
2.3.2矿山实际服务年限 (10)
3.4开拓方法的选择 (10)
3.4.1 阶段高度的确定 (10)
3.4.2开拓系统的确定 (11)
3.5主、副井位置的确定 (13)
3.5.2回风井位置确定 (13)
3.6开拓巷道的位置、断面形状和规格 (13)
3.6.1 巷道断面形状选择 (13)
3.6.2 开拓井巷的位置 (13)
3.6.3 主运输平巷断面尺寸的计算 (14)
3.7竖井断面设计 (16)
3.8石门、阶段运输巷道 (17)
3.9通风巷道 (17)
3.10采切巷道 (17)
3.11井底硐室 (18)
4采矿方法（专题） (19)
4.1矿床开采技术条件 (19)
4.2采矿方法选择 (19)
4.2.1采矿方法初选 (19)
4.2.2 采矿方法比较 (21)
4.2.3 技术经济分析 (21)
4.2.4 技术经济比较 (22)
4.3采场构成要素 (22)
4.4采矿方法图 (23)
4.5矿块采准和切割 (23)
4.5.1采准切割巷道布置 (23)
4.5.2 采准切割巷道的断面形状和规格 (24)
4.5.3 采准切割工程量 (26)
4.5.4 矿块中采准切割工程施工顺序和时间 (26)
4.5.5 采准切割成本 (27)
4.6回采计算 (29)
4.6.1凿岩爆破 (29)
4.6.2矿石的运搬和放矿 (30)
4.6.4采切及回采过程中的物探工作 (32)
4.6.5矿块通风： (33)
4.6.6充填工艺设计 (34)
4.6.7回采工作组织 (35)
4.7采矿方法技术经济汇编 (36)
4.7.1矿块的生产能力 (36)
4.7.2矿块的损失率和贫化率 (36)
4.7.3原矿品位 (36)
4.7.4采掘比 (36)
4.7.5矿块生产率指标 (36)
4.7.6主要材料消耗指标 (37)
4.7.7矿石直接成本 (37)
5矿井通风与防尘降氡 (38)
5.1通风系统的任务 (38)
5.2铀矿山矿井通风系统应遵守的规定： (38)
5.3通风方式与通风系统的确定 (38)
5.3.1通风方式与通风系统的确定与依据 (39)
5.3.2矿井通风方式与通风系统的确定 (40)
5.4主扇安装地点 (41)
5.5通风制度 (41)
5.6风量计算 (42)
5.7负压计算 (43)
5.8风机的选择 (44)
5.9局部通风 (45)
5.10防火、防尘、防水措施 (45)
6矿山运输与提升 (47)
6.1矿山运输 (47)
6.1.1 运输任务 (47)
6.1.2矿山井下运输系统概述 (47)
6.1.3运输方式 (47)
6.1.4运输线路 (47)
6.1.5 电机车选型 (48)
6.1.6矿车选型 (48)
6.1.7 轨道结构与选型 (48)
6.2矿井提升 (49)
6.2.1主井提升方式、负担的任务 (49)
6.2.2提升设备的选择 (49)
7矿山三废处理 (50)
7.1设计依据及采用的环境保护标准 (50)
7.2工程主要污染源、污染物治理及排放情况 (51)
7.3 矿山排水及供水 (52)
7.3.1 排水 (52)
7.3.2 供水 (52)
8矿山安全生产技术措施 (52)
8.1 主要灾害发生前的预兆 (53)
8.2 灾害的预防措施 (54)
8.3 矿井灾害后的综合治理 (57)
8.4 矿井事故灾区人员的自救、互救和安全撤离措施 (58)
8.5 防止事故扩大措施 (58)
8.6 安全培训 (59)
9总结 (60)
参考文献 (61)
谢辞 (62)
1概述
1.1 设计任务
本矿主要开采对象是地表侵蚀基准面以下的深部矿床。设计任务如下，年产铀金属量：50t/a；井田范围：勘探线124线至146线；标高在0m～300m之间的矿床。
1.2 矿区地理位置概况
矿区地理坐标位于东经113°54′22″至114°，北纬25°20′20″，面积约89km2。
1.3矿区气候条件
本区为中低山丘陵地形，以低山为主，属温湿多雨的亚热带气候，夏热冬冷，并常有霜冻，降雪少见。年平均气温19.8o C，3～7月为雨季，年降雨量为1286.2～2135.5mm，年蒸发量为1230.1～1540.1mm。
1.4 矿山工作制度、工资制度
根据矿山实际情况，采用连续工作制，年工作日330天，年有效工作216天，井下每日四班，每班6小时，非污染区每天三班，每班8小时，工资采用按年发放。
1.5 产量计算方法
矿山产量以统计矿车数为计量标准；产量不均衡系数取1.20。
1.6矿区对环境的要求
工程拟对生产中产生的废水、废气、废渣、噪声等污染源，采取有效的治理措施予以防治。根据矿区对环境的要求，使工程对环境的影响能控制在当地环境功能允许的范围内，采取的环保标准如下：
（1）《环境空气质量标准》（GB3095——1996）二级标准；
（2）《地表水环境质量标准》（GHZB1——1999）Ⅲ类水域标准；
（3）《污水综合排放标准》（GB8978——1996）一级标准；
（4）《大气污染物综合排放标准》（GB16297——1996）二类区标准；
（5）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348——90）Ⅱ类标准；
（6）《危险废物鉴别标准》（GB5085.1～5085.3—1996）。
2地质
2.1矿区地形特征
矿区地理坐标位于东经113°54′22″至114°，北纬25°20′20″，面积约89km2。矿床位于诸广山岩体的东南缘，北东向棉花坑断裂和北西向油洞断裂夹持部位。矿体产于燕山期花岗岩中，124线以北和深部主要为中粒黑云母花岗岩。矿床内构造发育，纵横交错，规模较大的发育主要有三组：北东东向、北西向和北北西向，其中北北西向构造带极为发育，是主要的含矿构造。
2.2矿区地质
2.2.1含矿构造带特征
含矿构造带在空间展布上的特点为矿脉成群密集、平等排列、断续分布、规模大小不等。含矿构造带的走向一般NE10°～15°，倾向SW20°，倾角70°～90°。其成分主要由赤铁矿化硅化碎裂岩、灰黑色黄铁矿化硅质岩、条带状石英萤石脉以及硅质角砾岩组成，两侧为蚀变破碎花岗岩。
2.2.2矿体地质特征
矿体分布在124～146勘探线之间，长约500m、宽约60m、标高＋0m～300m 的地段，其中表内矿体6个，表外矿体3个。矿体主要赋存在北西向含矿构造蚀变带中。
2.3设计开采范围的矿体产状及分类
本矿设计开采范围主要为：124线至146线内的标高＋0m～+300m的地段，长约500m、宽约60m，其中表内矿体6个，表外矿体3个。
根据矿体厚度可将矿体划分为以下五类：
①极薄矿体——厚度在0.8m以下，回采时需要采掘围岩；
②薄矿体——厚度0.8～5m；
③中厚矿体——厚度5～15m
④厚矿体——厚度15～50m
⑤极厚矿体——厚度在50m以上。
根据矿体倾角可将矿体划分为以下四类：
①水平矿体——倾角0°～3°；
②缓倾斜矿体——倾角3°～30°；
③倾斜矿体——倾角30°～50°；
④急倾斜矿体——倾角大于50°。
2.4矿体和围岩物理机械性质
2.4.1矿岩的性质
（1）比重：矿石2.55t/m3；岩石2.72 t/m3。
（2）硬度系数：矿石f=7～10；岩石f=12～14。
（3）松散系数：矿石1.465；岩石1.60。
（4）松散系数1.465，自然安息角39o 20″，天然湿度0.83～1.09％。2.4.2主要有用矿物概况：
矿石的矿物成分
矿石中的矿物由热液矿物和围岩残留矿物组成，矿石成分简单，有用矿物为沥青铀矿及少量的次生矿物。
沥青铀矿黑色，条痕黑褐色、贝壳状断口、沥青光泽。隐晶质结构，不透明反射色为灰白色，反射率12～14％。固胶体收缩，内部同心状、环带状和放射状干裂纹发育，有时为黄铁矿、石英所充填，沥青铀矿呈微粒分散状、不规则团
块状、球粒状、肾状、环带状等。大部分沥青铀矿肉眼难以见及，多呈微粒分散状分布于矿石中，常与微晶石英、赤铁矿、黄铁矿、萤石共生。
矿石的化学成分
表2.1沥青铀矿化学成分表（％）
表2.2 续表
矿石构造
根据沥青铀矿的赋存状态，矿石的构造主要有浸染状构造、条带状构造、角砾状构造、不规则状构造，其次为脉状构造、环带状构造、球粒状构造、肾状构造。
矿石类型
矿石矿物成分简单，沥青铀矿主要与石英、赤铁矿、黄铁矿、萤石等共生。化学成分贫钙镁、高硅酸。据此确定为贫钙镁、高硅酸盐——单铀矿石类型。
矿石成因类型
矿床产于花岗岩体内断裂破碎带中。矿体呈脉状产出，与围岩界线为渐变关系。铀矿物主要为沥青铀矿，并与微晶石英、粉末状赤铁矿、胶状黄铁矿及紫黑色萤石共生。围岩蚀变主要有硅化、赤铁矿化、绢云母化等。成矿温度为70 o C～
220 o C。目前铀矿床只有铀元素可供利用。矿床类型微花岗岩断裂破碎带中的中低温热液交代，充填单铀矿床。
2.5矿床水文地质
本矿床属陡倾斜脉状矿床，地质构造虽复杂，但其含水性极弱，导水性差，地表水垂直渗入差。围岩岩性致密坚硬，裂隙不发育，含水更是微弱，矿体及围岩坚固稳定。所以，矿床水文地质、工程地质条件属简单类型。
2.6矿床开采技术条件
矿石比重2.55t/m3,坚固性系数f＝7～10，松散系数1.465，自然安息角39o 20″，天然湿度0.83～1.09％。
矿岩稳固，一般不需支护，矿体及围岩导水性差，地表水垂直深入差。矿体分布集中、主要矿体规模较大、连续性较好、形态较简单。矿体平均厚度4m，倾角75度。
3矿床开拓
3.1 开拓设计的基本要求和影响因素
（1）基本要求
矿山生产能力矿床的开拓决定了整个矿山的建设和生产的全貌，决定矿山地面工业场地和提升、运输、通风和排水系统的综合布置。开拓方案一经施工便很难改变，为此，开拓方案的选择要求为：
1）地下地面工作安全、卫生；
2）生产能力满足要求并有发展余地；
3）基建工程少，投资和经营费少而省；
4）投产快，探采结合和采掘平衡；
5）矿石损失少，不留或少留保安矿柱；
6）相关的地面场地不占或少占农田。
根据以上要求，并鉴于本设计为技改工程，因此开拓系统的设计应建立前期已经形成的开采生产系统的基础上，使之能很好地与上部可利用井巷工程衔接，成为一个整体。
（2）影响因素
矿井尚未施工，地质情况较为粗略。加之建设单位提供的资料可靠性较差及相关资料不全，给本次设计带来难度。
3.2矿山设计年产量的校核
3.2.1矿山年产量
本次设计矿山生产规模为铀矿金属量0.167t/d，50t/a，换算成矿石量80.13t/d ，24038.46 t/a。
3.2.2年产量校核
（1）按合理开采顺序同时回采矿快数验证矿石年产量
z nNq A -=
1?
（式3-1）
式中：
A —矿山的生产能力，（吨/年）；
n —同时回采的阶段数，取1；
N —阶段上允许同时回采的矿块数，取2；
q —回采矿块的生产能力，取2万吨/年；
?—备用系数，取0.9；
z —副产矿石率，取0.1；
代入数据，得：1220.9
4110.1
nNq A z ????===--万吨/年> 2.4万吨/年。 故满足要求。
（2）按矿床开采年下降深度确定验证矿山年产量.
E K K a
VS A 211β
γ-=
（式3-2） 式中：
V －回采工作年下降深度，m/a ，取10m S －矿体开采面积，㎡ ； 10000㎡ γ－矿石体重，t/3m 取2.55 t/m 3 a －矿石的回收率，取85%
β－矿石的贫化率，取3%
E －地质影响系数，取0.9
1K ，2K 系倾角和厚度修正系数，分别取0.9和1.0。代入公式计算得
01.39.00.19.01
.0185
.015.3100008121=???-???=-=
E K K a VS A βγ万吨/年>2.4万吨/年，满足要求。
（3）按矿山工业储量及服务年限证矿山年产量.
)
1(βα
-=T Q A （式3-3）
式中：
Q —总地质储量，t ，取592894t ；
T —经济合理服务年限； A —矿山年产量 t/a ； 其它数据同上。 代入数据，得：
()
5928940.85
246502010.03A t
?=
=?-
2.465万吨/年>2.4万吨/年，以上计算表明，年产量2.4万吨是完全可以实现的。
3.3矿山服务年限
3.3.1矿山计算服务年限
31.20)
15.01(46.24038901
.085.0592894)1(=-???=-=
ρA QK T Z j a （式3-4）
其中：