1、毕业设计题 目： 某铀矿床开拓方案设计 学院名称： 核资源与核燃料工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 矿物资源工程 指导教师： 职 称： 2011 年 5 月 25 日毕业设计任务书题 目： 某铀矿床开拓方案设计 学院名称： 核资源与核燃料工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 矿物资源工程 指导教师： 职 称： 2010 年 12 月 25 日i毕业设计任务书一、毕业设计的目的综合运用所学的基础与专业知识，在老师指导下独立地、较系统地完成某铀矿床开拓方案设计，并重点对开拓方法进行详细的设计，巩固所学的各科知识，提高综合运用所学理论知识和专业技能的能力；学会分析解决开采设计中的实际
2、问题，并熟悉其设计的一般程序、方法，增强独立思考的能力，为以后走上工作岗位奠定良好的基础。二、设计原始资料（1）某铀矿床地质报告及有关基础资料；（2）设计范围：见地质报告之开采范围及开采技术条件；（3）设计生产能力：铀金属 42t/a。三、毕业设计主要内容1、矿山概况；2、开拓设计；（专题）3、提升系统设计；4、采矿方法设计；5、通风系统设计；6、矿山三废处理。四、设计设计的研究重点及难点重点：开拓方案选择与设计。难点：开拓方案选择与设计。五、毕业设计要求 图纸要求： 大图不少于 4 张（0 号或 1 号图纸） ，应包括：矿山地质图；开拓方案图；采矿方法图等。 根据设计规范，撰写毕业设计说明书
3、，字数为 15000 字以上。 要求查阅相关文献 20 篇以上。 ii六、毕业设计时间及进度安排本设计总时间为 17 周，分三阶段进行，具体安排如下：第一阶段： 第 12 周：毕业实习，现场资料收集和整理；第 34 周：查找文献，外文翻译，文献综述；第 5 周：拟定设计方案，开题；第二阶段： 第 67 周 ：矿床地质、概括；第 810 周：中段开拓设计（专题） ；第 11 周：运输提升和三废治理； 第 12 周：通风系统设计；第 1314 周：采矿方法设计；第 1516 周：毕业设计修改与整理；第三阶段：第 15 周：预答辩；第 17 周: 毕业答辩，成绩评定。七、主要参考资料1. 矿山地质报
4、告，资源储量核实报告等实习现场收集的基础资料；2. 1987 年建筑工业出版社出版的采矿设计手册及相关参考书；3. 矿山现行有关法规、文件，如：中华人民共和国安全生产法 、 矿山安全法和中华人民共和国矿山安全法实施条例 ，(GBl64232006)金属非金属矿山安全规程 ，(GB67222003)爆破安全规程等；4. 图书馆、期刊网检索相关资料。指导老师： 2010 年 12 月 25 日毕业设计开题报告题 目： 某铀矿床开拓方案设计 学院名称： 核资源与核燃料工程学院 学生姓名： 学 号： 专业班级： 矿物资源工程 指导教师： 职 称： 2010 年 1 月 11 日 i设计题目 某铀矿床开
5、拓方案设计设计题目来源 自拟设计题目 工程设计类 起止时间 2010.10.252011.5.25一、 设计依据及研究意义：综合运用所学的基础与专业知识，在老师指导下独立地、较系统地完成某铀矿床开拓方案设计，并重点对开拓方案进行详细的设计，巩固所学的各科知识，提高综合运用所学理论知识和专业技能的能力；学会分析解决开采设计中的实际问题，并熟悉其设计的一般程序、方法，增强独立思考的能力，为以后走上工作岗位奠定良好的基础。二、设计主要研究的内容、预期目标：（技术方案、路线）毕业设计主要内容有：1、矿山地质部分。通过矿床地质资料，为后续开拓方案选择及采矿方法的选择提供基础资料；2、开拓设计部分。选出
6、5 种比较可行的开拓方案，通过对开拓方案的初步比较，选出两种在技术上可行经济上较合理的方案，最后通过详细的技术经济比较确定合理的开拓方案，并对所选开拓方案进行详尽的设计； 3、提升运输系统设计。对矿山运输任务进行大致的估算，在此基础上选择合理的运输方式及运输设备；4、采矿方法设计。结合矿床开采技术条件，初选两种比较可行的采矿方法，通过对采矿方法的分析与比较，确定适合的采矿方法，并对该方法的采准、切割、回采等工作进行了描述或计算；5、通风系统设计。在清晰了解矿山开拓系统及采矿方法后，通过计算井下需风量及矿井通风阻力，选择合适的通风设备；6、矿山三废处理。对矿山生产过程中产生的废气、废水、废渣进行
7、治理； ii7、矿山安全与工业卫生。按照一般流程，对矿山安全与工业卫生设计。预期目标：（技术方案、路线）本设计是对某铀矿山 92m 中段水平标高以上的矿体进行开拓系统设计。首先通过指导老师提供的地质资料，弄清矿区地质及地形条件、矿床地质及矿体赋存条件、矿床开采技术条件，然后在此基础上提出经济上合理、技术上可行的开拓方案，之后进行对比分析选择最合理的开拓方案，最后对所选开拓方案进行详细的设计，完成毕业设计任务书中的各项要求，实现矿山年产 42t 铀金属生产能力的要求。三、设计的研究重点及难点：本设计的重点为开拓方案的比较选择与设计，由于要确定的因素比较多，因而需要综合考虑。设计难点是设计过程中开
8、拓系统的比较，这些都要通过经济、技术等全面的论证才能最终确定。四、设计研究方法及步骤（进度安排）：本设计总时间为 17 周，分三阶段进行，具体安排如下：第一阶段： 第 12 周：毕业实习，现场资料收集和整理；第 34 周：查找文献，外文翻译，文献综述；第 5 周：拟定设计方案，开题；第二阶段： 第 67 周 ：矿床地质、概括；第 810 周：中段开拓设计（专题）；第 11 周：运输提升和三废治理； 第 12 周：通风系统设计；第 1314 周：采矿方法设计；第 1516 周：毕业设计修改与整理； iii第三阶段：第 15 周：预答辩；第 17 周: 毕业答辩，成绩评定。五、进行设计（论文）所需
9、条件：1.外出进行设计有关资料的收集工作2.矿山开拓系统知识的全面掌握和熟练运用3.指导老师的批评指正意见4.有关设计软件熟练的操作5.必备的硬件如电脑六、指导教师意见：签名： 年 月 日 iv i摘要毕业设计是根据某铀矿床的矿床赋存特征而进行的，内容涉及地质、矿床开拓、运输提升、采矿方法、矿井通风、三废处理等。其中，重点对矿床开拓进行了详细设计，通过多方案的技术经济比较，最后选择技术上可行、经济上合理的明竖井开拓方案。采矿方法为上向水平分层干式充填采矿法；通风系统为侧翼对角压入式通风；矿井运输为有轨分散运输，提升方式为单罐笼提升。关键词：铀矿床；竖井开拓；上向水平分层干式充填采矿法；侧翼对角
10、压入式通风 ii iii ivAbstractGraduation design is based on the occurrence characteristics of a uranium ore and undertake, Content involves geology, ore exploitation, transportation ascension, mining methods, mine ventilation, waste treatment, and so on.Among them, Focus on developing a detailed design of
11、deposit, Through the technical and economic comparison of several schemes, finally choose technically feasible, economically rational Ming shaft pioneering scheme. Mining methods for upward horizontal stratified dry and back-filling method; Ventilation system for the wing on the corner with forced v
12、entilation; Mine transportation as scattered transport, ways to upgrade storie for single cage ascension.Key words: Uranium deposit；shaft exploration；upward horizontal stratified dry and back-filling method； the wing on the corner with forced ventilation v i目录摘要 iAbstract iii1 矿区地质 .11.1 区域地质 .11.2
13、矿床地质 .11.3 地质勘探与储量 .21.4 水文地质 31.5 开采范围及开采技术条件 .31.6 矿山工作制度与生产规模 .31.6.1 矿山工作制度 31.6.2 生产规模 32 矿床开拓 .52.1 年产量校核 .52.2 矿山服务年限 .62.2.1 矿山计算服务年限 62.3 矿床开拓的基本问题 .62.4 阶段高度确定 .62.5 工业场地的选择 .72.5.1 工业场地选择原则 72.5.2 工业场地确定 72.5.3 工业场地布置 72.6 开拓方案选择 82.6.1 选择开拓方案的基本要求 82.6.2 影响矿床开拓方案选择的因素 82.6.3 开拓方案初选 82.6.
14、4 开拓方案初步分析比较 112.6.5 开拓方案具体描述 122.6.6 开拓方案技术经济比较 132.6.7 开拓方案确定 16 ii2.7 矿床开采顺序 162.7.1 阶段开采顺序 .162.7.2 阶段中矿块开采顺序 .162.7.3 相邻矿体开采顺序 .162.8 下盘明竖井做主副井开拓方案 .162.8.1 242m 阶段开拓 .162.8.2 192m 阶段 .182.8.3 142m 阶段 .192.8.4 92m 阶段 .212.9 开拓巷道的位置、断面形状与规格 .222.9.1 主要开拓巷道布置应考虑的因素 222.9.2 主井 232.9.3 副井 232.9.4 风
15、井 232.9.5 井底车场 232.9.6 阶段运输巷道 242.9.7 穿脉巷道 262.9.8 石门 262.9.9 回风平巷 262.9.10 各硐室布置 273 矿山运输与提升 .293.1 运输设计的原始条件与数据 .293.2 矿山运输 .293.2.1 矿山运输水平 293.2.2 地下运输方式选择 293.2.3 主要运输设备选择 293.2.4 辅助运输设备选择 303.2.5 运输系统 313.3 矿山提升 .313.3.1 主井设备选则 313.3.2 副井设备选择 35 iii4 采矿方法 .374.1 开采技术条件 .374.2 选择采矿方法的原则 .374.3 采
16、矿方法初选及描述 .374.4 采矿方法比较 .384.4.1 浅孔留矿法主要优缺点 384.4.2 上向水平分层干式充填采矿法优缺点 384.4.3 采矿方法详细比较 394.5 采矿方法的确定 .394.6 矿块构成要素 .394.6.1 矿块布置方式 394.6.2 矿房长度 394.6.3 阶段高度 394.6.4 矿房的水平暴露面积 404.6.5 矿柱尺寸 404.6.6 采矿方法的结构参数 404.7 采准工作 .414.7.1 沿脉平巷 414.7.2 天井 414.7.3 放矿溜井 414.7.4 联络道 414.8 切割工作 .424.9 采准切割工程量 .424.10 矿
17、块中采准切割工程施工顺序 424.11 回采工作 .424.11.1 分层高度 434.11.2 凿岩爆破工作 434.11.3 矿石运搬 444.11.4 混凝土浇灌工作 444.11.5 充填工作 454.12 采场地压管理 45 iv4.13 矿块通风 .454.13.1 通风系统 454.13.2 通风方式 464.13.3 通风时间 464.14 回采工作组织 .464.14.1 回采工作组织的人员、设备安排 464.14.2 一个回采作业循环时间和崩矿量 474.15 矿房回采时间 .474.16 采矿方法技术经济汇编 .475 矿井通风 .495.1 矿井通风系统的基本要求 .4
18、95.2 矿井通风系统宏观构建方案的拟定 .495.3 矿井进风井与回风井的布置 .495.3.1 风井布置方式 495.3.2 侧翼对角式布置的优点 505.3.3 通风线路 505.4 矿井通风方式及主扇安装地点的选择 .505.4.1 通风方式的确定 505.4.2 压入式通风的优点 505.4.3 主扇安装地点的选择 505.5 矿井总风量计算 .505.5.1 回采工作面需风量计算 505.5.2 掘进工作面需风量 525.5.3 硐室风量计算 525.5.4 总需风量计算 525.6 风量分配 535.7 风量调节 .545.8 通风阻力计算 .545.9 风机的选择 .556 三
19、废处理 .576.1 废气及治理 .57 v6.2 废水及治理 .576.3 固体废物及处理 .577 矿山安全避险系统 .597.1 矿山安全避险规定 .597.2 矿山安全避险“ 六大系统 ”597.2.1 监测监控系统 597.2.2 井下人员定位系统 597.2.3 紧急避险系统 607.2.4 压风自救系统 607.2.5 供水施救系统 607.2.6 井下通信联络系统 607.3 矿山紧急避险系统使用管理与安全监督 .60参考文献 .63致谢 .65 vi南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 11 矿区地质1.1 区域地质510 矿区位于秦岭昆仑褶皱系秦岭褶皱
20、带白龙江复背斜太阳顶白依沟背斜北翼。背斜轴部出露地层以志留系底部火山碎屑岩为主，向上依次出露粗粒碎屑岩组，正常沉积硅岩和各种板岩。矿区志留系总厚度 8419.06m。2 矿段位于志留系统中第四段，相当于白依沟剖面第三含矿带。由一套浅变质岩组成，岩性以板岩为主，次为硅质岩和灰岩，总厚度为751m。矿化岩石主要是富含炭质和黄铁矿的硅质岩（ ） ，而灰岩和板岩中的矿化cbS423,极不稳定。2 矿段主要有断层 F1、F 2 和 F4。F 1 断层对本矿段内的主要矿体无破坏，但是对矿床开采有一定的影响，其余断层没有大的影响。F 1 断层为正断层，近东西向延伸，倾向359o，倾角 82o53 ，总长千余
21、米，断距 11m20m，最大断距 85m。矿区岩浆活动微弱，仅见零星酸性与基性火成岩体呈岩株或岩脉产出。1.2 矿床地质志留系统中第四段（ ）主要为板岩，其中夹硅质岩和石灰岩透镜体。在 2 矿段范42S围内，透镜体出现尖灭现象。2 矿段铀矿体主要赋存在 硅质岩中。cbS423,硅质岩：浅灰至灰黑色中厚层状至块状硅质岩，含炭硅岩，碎屑硅质岩，含炭、bS43含黄铁矿硅质岩。夹灰黑色变质砂岩、含生物碎屑含炭岩、深灰色硅化灰岩、含黄铁矿绢云母板岩、含炭硅质板岩、深灰色微粒白云岩。局部节理发育，含较多的石英脉、少量方解石脉和黄铁矿结核。本层沿走向厚度变化大，最大厚度 90m，最小厚度 13.5m，一般厚
22、度 72m 左右，是矿段主要含矿层，矿体多集中在中上部，该层顶界往下 40m 范围内矿体多，品位富，向下则矿体少，品位低。硅质岩：灰至黑色、浅黄色中厚层状含炭硅质岩。上部夹深灰色微粒至中粒状白cS42云岩、浅会色硅化碎屑白云岩、含水铝石英硅质岩、深灰色硅化会岩、灰黑色含炭硅质绢云母板岩；下部夹褐黄色、灰黑色中厚层状方解石化含炭硅质岩。节理发育，含石英和方解石脉。最大厚度 46m，最小厚度 16m，一般厚度 26m 左右，是 2 矿段主要含矿层，矿体均位于该层中部，尤其在 F1 断层破碎 带附近的矿体厚度大，品位高。南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 22 矿段内发现工业
23、矿体 19 个，其中地表探槽揭露 4 个，有坑道钻孔揭露的隐伏矿体15 个。较大的矿体集中分布在 127 勘探线至 190 勘探线附近，含矿岩性大多比较复杂。所有矿体均为小透镜体，长轴多沿倾斜方向延长，矿体沿走向延长 5.5m107m ，一般小于 50m；沿倾斜延伸 20m190m，一般 40m。品位一般在 0.090.148%，矿化极不均匀。矿体与围岩无明显界线，矿化岩石常有脱炭、褐铁矿化、破碎、疏松等现象，在矿体附近往往有溶洞出现。矿床氧化带十分发育，深度一般从地表向下垂深 80m150m ，以大量的褐铁矿化、岩石疏松多孔、及各种次生矿物如水铝英石、兰铜矿、孔雀石等大量出现为特征。在裂隙溶
24、洞附近氧化作用极强烈，氧化深度也随裂隙加深。含矿岩石主要为含炭硅岩、钙质硅岩、角砾岩，少量硅化灰岩。岩石主要成分为石英，次为方解石、白云石、炭质（有机质） 、黄铁矿等。具微粒结构、粒状变晶结构、镶嵌结构、砂状结构，块撞、层状、角砾状、破碎条带状构造。矿石中原生金属矿物有黄铁矿、赤铁矿、斑铜矿、辉铜矿、闪锌矿、辉锑矿，次生矿物有针镍矿、褐锰矿及大量铜、铁的次生矿物，并含有白云母、石膏、重晶石、玉髓、萤石、水铝英石等各种矿物。2 矿段绝大部分为氧化矿，矿石中未见沥青铀矿。铀矿物主要是铀的次生矿物如钒钙铀矿、铜铀云母、钙铀云母等；含铀次生矿物有含铀水铝英石、含铀高岭石、含铀针铁矿等。少量铀以分散吸附
25、状态存在。铀矿物多充填于矿石裂隙和孔洞中，或附着在矿物颗粒、裂隙表面呈薄膜状，具淡绿、碧绿、黄绿等各种鲜艳的色彩。矿体中含镍、钒、锌、铜、钼等拌生元素，已达综合利用指标。其中对镍、钒、锌、铜进行了储量估算。矿石体重 1.94t/m3，松散系数 1.66，含水率 3%37%，矿石 f 系数为 8，围岩 f 系数为 10，矿体自然安息角 55o。1.3 地质勘探与储量本区矿体均为小透镜体，形态复杂，品位、厚度变化大。勘探时用槽探与钻探工程联合控制，浅部以探槽和坑道工程对矿体进行圈定，深部用钻探工程控制矿体延伸及品位、厚度的变化。勘探线间距为 50m，钻孔倾斜控制垂深 40m80m，地表探槽间距 2
26、5m，坑道阶段间距 40m，各阶段内穿脉间距在主矿体附近 25m，其余穿脉间距 50m。2 矿段 C+D 级地质储量合计：矿石量 199532t，平均品位 0.109%，金属量217.4899t。南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 31.4 水文地质矿区属于中高山区,气候多雨潮湿、雨季时间长、暴雨多、地表溪流变化受大气降水控制。矿区岩石的含水性可分为三个类型:第四纪裂隙潜水；花岗岩裂隙潜水；碎裂花岗岩裂隙潜水。影响矿床充水的主要因素是大气降水,矿区充水强度小 ,对地下开采影响不大。本矿段水文地质条件简单,对本矿段开采影响较小。1.5 开采范围及开采技术条件根据已探明的地
27、质储量，设计开采范围为 125146 号勘探线之间，开采标高为92m267m，垂直高度 175m。矿床为中单铀矿床，主要由多个不连续的透镜状矿体组成，主矿体、号矿体占总储量的 90%左右。号矿体走向 NE10o，倾向 S W 100o，倾角 75o，沿走向延长75m，沿倾向延伸 68m，矿体平均厚度 4.3m；号矿体走向 NE15o，倾向 S W 105o，倾角80o，沿走向延伸 150 m，矿体平均厚度 5.73m； 号矿体：走向 NE10o，倾向 S W 100o，倾角 86o。沿走向延长 100m，沿倾斜延伸 110m，平均厚度 0.83m。主要技术条件：围岩 f=10；矿石 f=8；松
28、散系数 1.66；矿石体重 1.94t/m3；矿石平均品位 0.109%；自然安息角 55o；矿体属于急倾斜矿体；水文地质条件简单，对采矿影响较小。1.6 矿山工作制度与生产规模1.6.1 矿山工作制度年工作日 270 天，井下每天 4 班，每班 6 小时；井上每日工作 3 个班，每班 8 个小时。南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 41.6.2 生产规模年产铀金属 42t，折合矿石量 3.85 万 t。南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 52 矿床开拓2.1 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（21）znNqA1式中 矿
29、山的生产能力， （吨/年） ；A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 3；N回采矿块的生产能力，取 1.5 万吨/年；q备用系数，取 0.9；副产矿石率，取 0.1。z代入数据，得： 万吨 /年 3.85 万吨/年。 故满足要求。13.5094.nNqAz（2）按矿床开采年下降深度确定验证矿山年产量.（22）EKaVSA21式中 V回采工作年下降深度，m/a，取 40m；S矿体开采面积， m2 ，取 700m2 ；矿石体重，t/ m3，取 1.94 t/m3；a矿石的回收率，取 95%；矿石的贫化率，取 10%；E地质影响系数，取 0.9。K1，K2 系倾角和厚度修正系数
30、，分别取 0.9 和 1.0。代入公式计算得 A=4.64 万吨 /年3.85 万吨/年，满足要求。2.2 矿山服务年限2.2.1 矿山计算服务年限 9.4)01(38592)1(AQKTZja （23）南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 6式中 T 矿山计算服务年限；jQ 矿床工业储量 t；K 工业矿石总回采率 90 %；zp 废石混入率 5%；A 矿山企业年产量 t/a。2.3 矿床开拓的基本问题井田开拓是指在井田范围内，为了采矿从地面向地下开拓一系列巷道进入矿层，从而建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相
31、互联系和配合称为开拓方式。矿床开拓设计是研究确定由矿井地面进入矿体通达地下开采区的主要井巷布置和开掘工程。它要保证矿井生产时开采、掘进、运输、提升、通风安全、排水和动力供应等各系统能正常高效的运行。合理的开拓方式，需要对技术可行的几种开拓方案进行技术经济比较，才能确定。矿床开拓主要研究如何布置开拓巷道等问题，具体有下列几个问题需认真研究：（1）确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；（2）合理确定开采水平的数目和位置；（3）布置大巷及井底车场；（4）确定矿井开采顺序，做好开采水平的接替；（5）进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；（5）合理确定矿井通风、运输及供电系统。2.4
32、 阶段高度确定阶段高度确定直接关系到矿山开拓方式和开采工艺效益，阶段可采矿量与阶段高度成正比，阶段高度的增加可以改善矿床回采的总回收指标，并可降低开拓、采准和回采矿柱的超额费用所摊到每吨矿石上的数额，并可使阶段回采时间增长，为新阶段的建立赢得了时间，但阶段高度太高也会使采矿南华大学核资源与核燃料工程学院 2011 届本科生毕业设计 7技术发生困难，会使天井掘进、提升、排水等费用相应增大，故确定阶段高度最核心的内容是矿山企业的经济效益。据我国矿山统计实际资料，开采倾斜到极倾斜矿床时，阶段高度常采用 4060m，本设计考虑到矿区开拓系统和采矿技术条件，阶段高度确定为50m。阶段标高分别为 242m
33、（一阶段） ，192m（二阶段） ，142m（三阶段）和 92m（四阶段）。2.5 工业场地的选择2.5.1 工业场地选择原则（1）工业场地应尽量位于储量中心，使井下有合理的布局避免单翼开采，节省运输及通风费用；（2）占地尽量要少且交通方便；（3）工业场地的标高要高于矿区历年最高洪水位；（4）主副井筒布置在地质条件较好的区域，确保井筒及井底车场的围岩稳定；（5）综合考虑矿井的前期及后期生产，在保证总体工程量小的前提条件下，尽量减少初期投资。2.5.2 工业场地确定根据以上原则，结合本矿实际情况，工业广场布置在地形地质图的北侧（祥见地质地形图上所圈定的位置） 。此处的地势比较平坦，有利于布置工业场地；能缩短矿井投产工期，并且地质资料详细，离储量中心比较近，整个矿井的运输费用较少，无村庄干扰；另外此处地面标高高于历年的最高洪水位；主要的开拓巷道均位于移动带以外，围岩稳定。因此此处是最佳位置。2.5.3 工业场地布置工业场地需布置检查站、矿仓、废石场、破碎站、堆浸场、控制室、水池等。矿石通过轨道运输到检查站，然后对矿石进行大致的平均品位测定，如不满足最低工业品位（0.05% ） ，矿石将直接运至废石场地，如矿石满足最低工业品位，则运至矿仓，然后到破碎站进行破碎，最后运至堆浸场进行浸出。工业场地的具体布置详见地质地形图北侧。
