目：凤凰山铜矿III号矿体地下开采设计 专题题目：矿井通风 本设计为凤凰山铜矿III 号矿体的开采方案。根据矿体赋存条件及矿山开采 技术条件，设计阶段高度为50m、矿山日产原矿400t、年产量约为130000t；矿 山服务年限约为 14 年；本矿山设计采用明竖井开拓，且竖井兼作副井，回风井 设梯子间做第二安全出口；采矿方法为垂直中深孔分段凿岩阶段矿房法；采用 抽出式通风方式和统一通风系统；井下运输为电机车有轨运输。论文对矿床开 拓、地下开采、矿井通风、矿山运输提升、矿山防排水系统和各工班人员配置 作了阐述，初步形成了完整的地下开采方案。 关键词:凤凰山铜矿；地下开采；明竖井开拓；垂直中深孔分段凿岩阶段矿房 法；矿井通风 ABSTRACT fenghuangmountain III mining scheme. According orebody miningtechnology mininglevel height 50meters, output mineraw ore 400tons per day annualoutput about130000 tons. servicelife about14years shaftdevelopment alsoused auxiliaryshaft.The ladder compartment ventilationshaft laddercompartment secondsafety ex-ports.Mining method blockstoping medium-lengthhole. airexhausted ventilation mode unifiedventilation system electriclocomotive rail transport Undergroundtransportation. elaborate deposit discovery, underground mining,transportation,drainage system workingshift,Which preliminary forms completeunderground mining scheme. Keyword：phoenix mountain copper mine；underground mining；shaft develop； Stage deepsub-vertical rock mine housing act；mine ventilation 第一章设计总论 1.1设计任务 1.2矿山生产简述 第二章矿山地质 2.1矿区地理 2.2矿床地质 2.3矿床水文地质 102.4 工程地质 122.5 矿石质量和储量.................................................................... 12 2.6 生产地质工作 14第三章 矿山服务年限 153.1 确定矿山年产量.................................................................... 15 3.2 矿山服务年限 183.3 矿山工作制度 20第四章 矿床的开拓 214.1 井田划分 214.2 采场高度的确定.................................................................... 21 4.3 矿床开拓方法的选择 224.4 主副井的确定 234.5 回风井的确定 264.6 确定保安矿柱和绘制开拓系统图 264.7 井田中阶段开采顺序和阶段中矿块开采顺序 27第五章 矿山基本巷道 285.1 阶段运输巷道的设计 285.2 竖井的设计 325.3 回风井的设计 375.4 全矿井的基本巷道工程量 375.5 井底车场设计 375.6 马头门平面布置设计 39第六章 采矿方法 436.1 采矿方法选择 436.2 采矿方法构成要素 456.3 采切工作 456.4 回采方案 476.5 矿柱回采与采空区处理 516.6 同时工作矿块数 556.7 主要技术经济指标 57第七章 矿井通风 587.1 概述 587.2 矿井通风条件 587.3 通风方式与通风系统 587.4 风量计算 627.5 各工作面的风量分配 657.6 通风阻力计算 707.7 自然风压计算 787.8 通风设备选取 807.9 矿井通风动力费用 907.10 通风方案确定 917.11 局部通风 927.12 简述矿山防火和井下防尘措施 927.13 井下 937.14 通风与安全技术工作人员编制及所需设备 947.15 通风制度 95第八章 矿山运输与提升 968.1 矿山井下运输 968.2 矿井提升 1018.3 运输提升设备及人员编制 111第九章 矿井排水 1139.1 矿区水文地质 1139.2 排水系统 1139.3 排水设备的选择.................................................................. 114 9.4 水泵房的设计 1159.5 矿区的防水措施.................................................................. 116 9.6 人员编制 116第十章 地面运输与地表布置 11710.1 矿山地面运输 11710.2 地表布置 117第十一章 矿山 11911.1 序言 11911.2 排放污染 12111.3 措施 122参考文献 122江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 第一章设计总论 1.1 设计任务 1.1.1 矿体概况 凤凰山铜矿赋存于凤凰山岩体西及西南接触带中，铜矿体赋存于三叠系 中、下统石灰岩（已变质为大理岩）与花岗闪长岩接触带上。受断裂及接触带 控制，其自南向北由南东转向北东，略呈一弧形。经过矿山开采及勘探， 探明矿体总数为 83 个，其中主矿体 个，由南到北依次编号为I、II、III、 IV，本次开采设计只针对III 矿体，III 矿体的地质特征见表1-1： 表1-1 药园山铜矿床主矿体地质特征简表 矿体 编号 分布范围 形态 倾向 倾角 长度 厚度 标高 备注 III 35～30 近直立282m 9.1m +139～－410m 1.1.2 产品简介 安徽凤凰山铜矿是一座曾日采选矿石能力达 2000t 规模的中型有色采选联 合企业，是我国第一座用国外引进技术设备建设的矿山，采选工艺设备由 成套引进，选矿自动化装置由引进，在采、选、提几个主要生产环节上实 现了机械化、自动化和半自动化。主要产品有铜精矿、钼精矿、硫精矿、铁精 矿以及铜精矿含伴生金、银产品等，凤凰山铜矿具有典型的地质特征意义，为 世界地学矿业界所瞩目。 1.1.3 设计任务及其依据 1、设计任务 根据毕业设计的要求和矿山的地质情况确定去矿山实际生产能力。 2、设计依据 （1）《中华人民国安全生产法》 2002 （2）《中华人民国矿山安全法》1992 年11 （3）《中华人民国矿山安全实施条例》1996 年10 月30 （4）《中华人民国矿产资源法》1996 江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文) （5）《金属非金属矿山安全规程》GB16423-2006 （6）《爆破安全规程》 GB6722-2003 （7）《污水综合排放标准》 GB8978-1996 （8）《空气质量标准》 GB3095-1996 （9）《大气污染物综合排放标准》 GB16297-1996 3、设计原则 （1）认真贯彻执行国家有关方针政策、法律法规、规程标准；注重资源的综 合利用、节约能源、、节约用地。 （2）充分利用矿山现有设施，安全、环保要遵循“三同时”的原则，要同主体 工程同时设计、同时施工、同时投产使用。 1.1.4 矿区生产对国民经济的意义 铜是中国有色金属中短缺的大金属。进入 2010 年以来，我国宏观经济展 现出了良好的发展态势，固定资产投资稳定增长，进出口贸易进一步得到恢 复，整体经济处在平稳增长的区间。从国内铜市场来看，市场经营状况呈现活 跃，市场供应继续保持快速增长。 中国市场，尽管铜矿产量增长受限，但不断有新的大型铜冶炼精炼项目开 工建设，并在 2011 年前后相继投产，将带动中国的铜原料进口和精铜产量的持 续上升。今年国内的精铜产量有望达到470 万吨，比2008 年增长24.3％；国内 万亿投资的拉动将在2010年～2012 年期间持续产生作用，城镇化的继续推进 也将给铜消费带来助力。中国的精铜消费继续保持全球领先的水平，2012 达到635万吨，比2008 年增长29.6％。但中国的精铜供应短缺将在较长时间内 不会出现根本性改观。 世界金属统计局(WBMS)公布的数据显示，全球 2012 月铜市供应短缺为 161.000 吨。国有咨询机构安泰科资深分析师预计,明年中国精炼铜缺口 可能达到 244 万吨，高于今年 225 万吨的缺口预估值。中国仍是全球最大的铜 消费国。 因此凤凰山铜矿的生产不仅可以满足国内经济发展的要求而且在我们国家 就业局势不乐观的情况下，矿山生产可以吸收一部分多余的劳动力，对国家的 就业形势起到良好的引导作用。 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 1.1.5设计的特殊要求 本次设计应在节约经济成本的基础上尽可能的回收矿石，降低矿石的损失 率与贫化率。 1.2 矿山生产简述 主要是矿床开拓、采矿方法、矿石损失与贫化、运输与提升、矿井通风、 矿井排水供水等系统的简述、确定矿山工作制度和矿山服务年限。 1.2.1 矿床开拓 根据矿床的地质情况和矿体的赋存特点，开拓采用下盘竖井开拓，竖井的 井口坐标为：（X=16785；Y=97561），井口标高：Z=+80m；根据矿山的 生产规模，只布置一个竖井，此时该竖井不仅作为提升矿山，而且兼做副井运 输物料以及提升人员。回风井的选用中央对角式布置，东北翼回风井的坐 标为（X=16539；Y=97638）；西南翼回风井的坐标（X=16829；Y=97187）。 在东北翼回风井布置梯子间作为安全出口，井下发生事故时，有备用的安 全出口。 1.2.2 采矿方法 采矿方法主要采用垂直中深孔分段凿岩阶段矿房法，矿石贫化率 13.9%， 损失率24.8%。 1.2.3 运输与提升 井下采用电机车运输，采下的矿石通过电机车运至井口，然后经罐笼井提 升到地表，然后运至选场。 1.2.4 矿井通风 根据 III 矿体的赋存条件和选择通风系统的要求，选用整体式通风系统； 通风方式选用抽出式通风；根据垂直中深孔分段凿岩阶段矿房法的结构特点， 通风网型式选用阶梯式网；风井布置采用中央对角式布置。 1.2.5 矿井排水 根据矿井的深度，矿山采用接力式排水，-190m 中段以上各个中段的涌水 引流到-190m中段的水仓，然后-190m 中段以下各个中段的涌水引流到-390m中 段的水仓再用水泵扬至-190m，最后用水泵集中排出地表。 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 1.2.6矿山供水 各个工作面的用水直接利用矿石开采中矿岩的涌水，一般要求在每隔二到 三个中段就要设置一个水仓，用于储备矿岩涌水。当各个工作面需要用水时就 直接从水仓用水泵扬至其它各中段，补给工作面用水。 1.2.7 矿山工作制度 矿山年工作日为330 天，每日工作班数为三班，每班工作时数为8 小时。 1.2.8 矿山生产年限 矿山实际生产服务年限为13.7 江西理工大学2012届本科生毕业设计(论文) 第二章矿山地质 2.1 矿区地理 凤凰山铜矿区位于安徽省铜陵市东南 35 千米处，行政区划属铜陵市。矿区 地理坐标为东经 11800′～11805′，北纬 3050′～3054′。有铁与铜（陵）宁 （南京）线衔接，公至顺安镇与沿江快速公相连，可通达铜陵市和铜陵长 航港至外埠，区内水陆交通十分便利，见图1-1。 矿区所处为“山间盆地”地形，盆地中部由火成岩体经长期剥蚀多呈起伏不 平的垄岗状低丘，海拔高度 100～203m；盆地南北两侧由晚古生代沉积岩组成 的低山地形，山脊与区域构造线一致呈北东向分布，最高山峰高程达 489m；东 西两侧由三叠系石灰岩构成的岩溶地形，地形高程 300～380m。区内属带 季风气候，温和湿润，四季分明，最高气温达 40.2，最低为-11.5，年平均 气温 16.2，年平均降雨量 1475.1mm，最高达 2013.6mm，4～8 月为雨季，约 占全年降水的 57%，年无霜期 250 天左右。工作区内供水、供电充分，劳动力 资源充沛，除能满足工矿业、农业和第三产业需要外，尚有较大的剩余能力为 今后区内社会、经济发展提供服务。 图1-1 凤凰山铜矿交通图 贵池市 铜陵市 青阳 无为 安庆市20 桐城 舒城 合肥市宁国 4018 60千米马 和县凤凰山铜矿 巢湖市 南陵繁昌 芜湖市 18000′ 南京市江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 2.2矿床地质 2.2.1 区域成矿条件 凤凰山铜矿位于长江中下游成矿带（安徽部分）的中段，铜陵矿集区铜官 山戴家汇构造岩浆成矿带的中偏东部。 铜陵矿集区位于华北地块与扬子地块的结合部位，在历史上经过活动～稳 定～再活动的构造演变。区内主要赋矿地层为晚泥盆纪－早、中三叠世的碳酸 盐岩夹硅质岩与砂页岩地层，其中晚泥盆纪～中石炭世与中三叠世的炭质砂页 岩与白云岩中沉积了黄铁矿、菱铁矿、石膏矿层，为本区 Cu、Au 多金属热液 成矿作用提供了有利围岩条件和部分成矿物质或矿胚（源）层。 区内构造由多期不同方位、不同性质的构造变形相互复合而成，主要构造 线方向为北东向，由一系列 状隔挡式背、向斜褶曲与多层滑脱构造以及北东向、北北东向、近东西向和北西向断裂构成了基本构造格局。 新屋里复向斜与近东西向基底断裂的交汇处控制了凤凰山岩体的侵位和矿 田或矿床的形成。北西向断裂构造和岩体周边的流变褶皱，韧性剪切带与脆性 断裂对矿床（体）的局部富集有重要控制作用。 区内主要为燕山期中酸性侵入岩，单个岩体出露面积一般为 平方千米（沙滩脚岩休、桥头扬岩体等），最大的凤凰山岩体近 10 平方千米，多呈小岩 株、岩枝、岩墙状，属中～浅成相，受到轻微或中等程度的剥蚀。均分布在近 东西向，宽约 25 千米的构造带上，总体成近东西向及北西向展布，显示受基底 东西向构造及中深部的北西向构造的控制。岩石系列可分为钙碱性系列的普通 型及碱性系列的富钾类型，前者主要与铜、后者主要与金矿化有关。主要岩石 区域重力场以铜陵市为界分为南北两大区域，南部表现为东西重力异常带，分别由西边的重力高和东边的重力低相接而成，北部表现为北北东向的 重力异常带，暗示铜陵地区可能处在东西向构造和北东向构造的交截部位。 区域特征表现为完整的北北东向磁力高，形态似葫芦状，经上延 10、15、20千米之后，形态特征变化不明显，由此推断区内岩浆侵入活动具有 较大的深度。 区内15 万区域化探Cu、Pb、Zn、Ag、As、Mo、Sn、Mn 个元素丰度较高，其中 Cu、Pb、Zn、Ag、Au 等主要成矿元素的高地势区均分布在区内 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 各背斜和新屋里复向斜，与区域构造线一致，根据Cu 元素的四次趋势面分析 结果，Cu 高地势区沿着铜官山、狮子山、矶头山、新屋里一带呈近东西向分 布，与已知矿田分布套合较好。 区内线形和环形影象都十分发育，特别是狮子山、铜官山、凤凰山等地， 大大小小的环形构造成群出现，呈线形－结点状分布，与东西向的岩浆构造活 动带基本一致，反映岩浆侵入体上侵时，由上隆作用所产生的旋扭力而使围岩 产生环状、放射状断裂，以及与侵入体有关的热液蚀变作用等因素的综合反 区域矿产丰富，主要矿种有Cu、Fe、Au、Ag、Pb、Zn、Mo、硫铁矿等， 大、中型矿床集中分布于铜官山、狮子山、新桥、凤凰山、沙滩脚五个矿田， 总体成近东西向带状分布，受东西向与南北（北北东）向基底构造交切控 制，具“一圈一带”多层分布的特点。 2.2.2 矿床埋藏范围 药园山矿床：位于凤凰山岩体西部及西北部接触带，受北北西与近南北向 多期次活动的共轭断裂与岩体前锋接触带构造复合控制。矿体主要产于接触带 部位以及岩体内的围岩捕虏体。围岩具矽卡岩化、大理岩化、碳酸盐化、钾长 石化、黄铁矿化等蚀变。圈定矿体 83 个，呈不规则透镜状或薄板状，其中主要 矿体 I、III、IV号矿体断续相连，其延伸方向自南而北由北西转向北东，略 呈一向西突出的弧形；II、IV 号矿体在 291～311 线归并相连。主要矿体长 321～986m，控制平均延深 233～350m，II 号矿体最大延深 700 余米，标高达- 600m 以下，矿体平均厚度8.9～35.2m，矿体倾角陡至直立。次要矿体和小矿体 多分布于主矿体近旁的大理岩、矽卡岩及花岗闪长岩中，与主矿体距离一般 5～20m；矿体长度 50～220m，平均延深 50～156m，平均厚度 6.0～12.0m，赋 存标高+139～-350m，矿体倾角65～85。 2.2.3 矿体赋存要素 药园山铜矿床赋存于凤凰山岩体西及西南接触带中，铜矿体赋存于三叠系 中、下统石灰岩（已变质为大理岩）与花岗闪长岩接触带上。受断裂及接触带 控制，其自南向北由南东转向北东，略呈一弧形。经过矿山开采及勘探， 探明矿体总数为 83 个，其中主矿体 个，由南到北依次编号为I、II、III、 IV，本次开采设计矿体为 III 矿体，小矿体仍采用原 321 队勘探报告的编号(以 后经生产勘探不存在的除外)。开采过程中发现的新矿体沿用原顺序向后续编， 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) III矿体的地质特征见表2-1： 表2-1 药园山铜矿床主矿体地质特征简表 矿体 编号 分布范围 形态 倾向 倾角 长度 厚度 标高 备注 III 35～30 近直立282m 9.1m +139～－410m 小矿体：全矿床累计探明小矿体共有 79 个，其中-360m 水平以产过程 中探获 18 个小矿体。小矿体除(40)号、(68-1)号、(86)号、(95)、VI 号，规模稍 大外，其余规模均小，长度多在 50m 以下，厚度 1-30m 不等，一般均在 10m 以下，倾向上延伸一般不超过 60m。小矿体的形态多为透镜状、脉状，产状与 邻近的主矿体一致。产于角砾状花岗闪长岩中的呈不规则囊状。 2.2.4 矿床地质构造 1、地层 区内地层自志留系至第四系均有发育。与成矿有关的地层主要为三叠系 统。现由老到新分述如下：（1）三叠系下统 南陵湖组(T1n)：下部为浅灰色薄层灰岩，局部见钙质页岩和白云质灰岩夹 层；中部浅灰色，暗灰色薄层灰岩，局部有似角砾状石灰岩夹层；上部灰色中 厚层石在岩夹薄层结晶灰岩，往下为浅灰薄～中厚层含白云质石灰岩、局部泥 灰岩。本组主要分布在矿床的南段，是控制 I、II、III 矿体的主要地层，变质后 主要为大理岩。 （2）三叠系中统 a.东马组(T2d)：下部深灰色、灰黑色薄层状白云质灰岩、白云岩。上 部m、淡红色中厚层白云岩、白云质灰岩。厚108m。 b.月山组(T2y)：石灰砾岩、白云质灰岩，该组与下伏地层呈角度不整合接 2、构造区内构造复杂，新屋里复向斜与区域构造线基本一致，在复向斜两翼及凤 凰山岩体周围发育有多组断裂构造。复向斜与断裂构造构成该区总体构造格 局，控矿构造主要为接触带和断裂构造，其中以本矿床最为典型。 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) （1）褶皱新屋里复向斜：轴向北东约 50。矿床位于复向斜的北西翼。由于岩体侵 入复式向斜中段产生侧向推挤，使矿区内地层扭曲变陡，产状变化较大，时而 直立或倒转。总体上南部倾向北及北东、中部倾向北西及南东，北部倾向南 东。倾角一般都在 70～80之间。而近接触带岩层产状与接触带总体产状基本 一致。复式向斜的三个次级褶皱，凤凰山向斜，冲背斜、元宝山向斜均发 育在核部三叠系地层中，向中深部渐趋消失。区内小型褶皱也很发育，主要分 （2）断裂断裂构造在本区内是主要控矿构造之一，断裂活动期次多，持续时间长。 后期断裂或切割早期断裂，或沿早期断裂叠加形成断裂构造复合现象。主要控 III 矿断裂只有北北西向断裂，该断裂与北东东向断裂为一组共轭断裂，在区内 北北西向断裂较为发育，均被后期岩脉，如正长斑岩、辉绿岩等充填，是 III、 IV 号矿体的主要控矿断裂。 3、岩浆岩 矿区岩浆岩分布较广，主要有岩珠和岩脉两类，形成于燕山晚期(同位素年 龄测定为133 百万年)，从穿插关系看，岩脉形成较岩珠晚。 岩珠(凤凰山花岗闪长岩岩体)：分布于凤凰山——新屋里一带，新屋里复 向斜的核部。平面呈一椭圆形。系早白垩世(黑云母氩钾法测定为 133106 侵入于向斜轴部三叠系石灰岩中。北部接触线较为平直，其余三部均呈不同程度的弯曲。接触面绝大部分向外倾，西及西南部向岩体内倾，形成多台阶超覆 接触。岩体内岩石类型较多，其中以花岗闪长岩为主，其次，石英闪长岩约占 三分之一左右。后者分布于岩体中部及边缘，前者居于后者之间，呈渐变关 系。岩体组成平均矿物成份，斜长石 53～55%，钾长石 12～17%，石英 15～ 26%，暗色矿物主要有黑云母、角闪石，占 6～16%，一般后者多于前者，局部 变异反常；副矿物有磁铁矿、榍石、磷灰石等。岩石为等粒或似斑状结构，粒 度多在 毫米以下。岩体边缘不仅见有围岩包体而且具有碳酸盐化、绿泥石化、绢云母化及金属硫化物矿化。 岩体：西部向西突出之弧形接触带，为矿床所在地段。接触面作急剧倾 斜，北段趋近直立，部分微向西倾；南段浅部倾向岩体，深部倾向转向围岩。 该地段岩体发育绿泥石化，碳酸盐化，并似有先后侵入之迹象。 岩脉：该区分布的岩脉广泛，但规模均不大，均为裂隙充填。按岩性可分 为闪长岩岩脉，正长斑岩岩脉和辉绿岩岩脉。其侵入顺序可根据穿插关系定为 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 10 ：第一次为闪长岩岩脉；第二次正长斑岩岩脉；最后为辉绿岩岩脉。 4、围岩蚀变及矿化特征 花岗闪长岩侵入三叠系碳酸盐中，发生接触交代作用形成宽度不一的变质 带。矿床产于此变质带中，就其空间分布和原岩岩性可将变质带分为内变质带 矽卡岩化大理岩以及大理岩构成。内变质带： a.矽卡岩化花岗闪长岩：花岗闪长岩受交代变质作用后，形成少量透辉 石、石榴子石等矽卡岩矿物，但仍保留原岩结构及其主要矿物成份斜长石、石 英等。内与花岗闪长岩，外与内矽卡岩渐变过渡关系。 b.内矽卡岩：与前述岩石区别在矽卡岩矿物透辉石、石榴子石居多，仅局 部残留原岩—花岗闪长岩的结构及其副矿物磷灰石、榍石等。 外变质带： a.外矽卡岩：原岩为薄～中层状石灰岩、中～厚层状石灰岩、页片状不纯 石灰岩与钙质页岩互层的岩石。视其交代变质程度，变质后岩石结构，构 造由内向外可综合分为四类：块状细～中粒石榴子石矽卡岩，块状致密～细粒 石榴子石矽卡岩，条带状细～中粒石榴子石矽卡岩，条带状致密～细粒石榴子 石矽卡岩。在矿床范围内后两类在万迎山广泛分布；前两类多见于虎形山地 b.矽卡岩化大理岩：矿物成份以方解石为主，含少量石榴子石、透辉石等矽卡岩矿物。 c.大理岩：为石灰岩热变质产物。 以上各带均有不程度矿化，其中以外矽卡岩矿化最强。主要为铜矿化和铁 矿化，但在整个矿床中分布不均匀。在水平方向上，大致以 321 线 线以北矿体主要为铜矿化，铁矿化微弱；321 线以南铜、铁矿化均较强。在垂 直方向上，上部铜矿化较强；中下部铁矿化增强，铜矿化减弱。 2.3 矿床水文地质 2.3.1 矿区自然地理特征 矿区地处长江中下游，气候隶属季风气候，气候温湿、雨量充沛、四 季分明、春秋较短。据铜陵市气象站资料，年平均降雨量 1388.5mm，年平均蒸 1359.8mm，潮湿系数1.0 左右，降雨多集中在 月，约占全年的一半左右。 江西理工大学2012 届本科生毕业设计(论文) 11 2.3.2 岩层含水特征 花岗闪长岩：角砾状花岗闪长岩弱含水层：含裂隙水，含水不均一，其富 水性取决于裂隙和构造的程度。据上部坑道揭露来看，花岗闪长岩多干燥 无水。钻孔单位涌水量一般在 0.0345L/（sm）以下，渗透系数一般小于 推荐：
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