黑山沟矿 采矿毕业设计.docx
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黑山沟矿采矿毕业设计
1总论
1.1地理位置、交通情况及行政隶属关系
黑山沟铁矿位于陕西省汉中地区,处于秦岭山麓的群山之中。
行政区划属略阳县渔洞子乡上营村。
地理坐标:
东经106°12′,北纬33°18′。
黑山沟铁矿西距略阳钢厂22km,厂部生产区准轨铁路专用线在宝成铁路线上的略阳车站接轨,铁路里程1.87km。
略阳县至汉中的国家公路经由厂区通过,经勉县至汉中市115km。
厂部至略阳火车站公路里程3km。
整体交通较为便利。
汉中嘉陵矿业有限责任公司行政上属陕西略阳钢铁厂的二级企业,具有独立注册的法人资格企业。
它下辖黑山沟分公司、阁老岭分公司和一个选矿厂,而黑山沟分公司负责管理、开发整个黑山沟铁矿区范围内的矿产资源。
1.2设计依据
1)汉中嘉陵矿业有限责任公司黑山沟铁矿开采工程(委托)合同书;
2)西北冶金地质勘探公司711队于1965年12月编制的“陕西省略阳县何家岩铁矿区渔洞子铁矿床地质勘探最终总结报告”;
3)2005年7月7日评审通过的、由马鞍山矿山研究院工程勘察设计研究院编写的《汉中嘉陵矿业有限公司黑山沟铁矿改扩建工程可行性研究报告》;
4)黑山沟铁矿提供的其它有关资料和图纸。
1.3设计指导思想和基本原则
本次初步设计编制的指导思想是:
遵循可研报告评审成果,总体规划、独立实施、生产工艺正规化、生活设施社会化、投资主体多元化的办矿模式。
1)采用国内外较为成熟的先进工艺、设备和技术,使矿山建设周期短,达到设计规模的地下矿山;
2)合理使用资金,辅助设施从简;
3)少占或不占农田,重视安全、环保;
4)在设计时开拓工程尽可能兼顾矿山深部矿体的开采;
5)产品按现在的市场价进行经济分析。
1.4建设条件
1.4.1地质资源条件
黑山沟铁矿改扩建工程将+825—+600m之间的矿体作为开采设计范围,该范围内中9矿体作为主要开采对象。
该铁矿为沉积变质矿床,矿体均为隐伏矿体。
开采范围内资源储量1109.83×104t,平均地质品位TFe33.70%。
开采范围内地质储量见表1-1。
表1-1各中段资源储量估算汇总表单位:
×104t
中段
矿体号
中9
111b+122b
333
小计
品位
+750m
377.17
8.4
385.57
33.70
+675m
328.54
9.0
337.54
33.70
+600m
377.02
9.7
386.72
33.70
总计
1082.73
27.1
1109.83
33.70
中9矿体为中部含矿带中第二个规模较大的矿层,分布于14~26勘探线之间,出露标高为1008-1174m,平均标高为1050m。
断续长达2500m,矿体形态为似层状,走向300-320°,倾向NE,倾角68-75°,矿体厚度波动于1.0~38.2m,平均7.2m。
矿石类型为磁铁石英岩及黑云母磁铁石英岩,产于PZ1Y2—2c中。
1.4.2水文地质
矿区无大的地表水体,矿床位于区域北部,处于黑河上游黄家营小河和玉带河上游黑山沟两支水系分水岭地带,地形标高一般为+850~+1400m,潜水位为+910m,构造上属何家岩背斜北翼,矿床内主要分布的鱼洞子组结晶片岩为富水性微弱~中等的含水岩系。
黄家营小河位于泥盆系板岩和灰岩中,河床标高+930~+850m,汇集矿床东段横切矿体各沟溪流量于矿床东端排泄出区外,一般流量为0.018~0.211m3/s,由于与含矿结晶片岩之间隔有较厚的炭质板岩,故对矿床充水没有影响。
黑山沟水流沿含矿结晶片岩走向发育,河床标高为+1000~+920m,汇集矿床西段各沟溪流量于矿床西端排泄出区外,一般流量为0.012~0.292m3/s,这些沟溪在枯水季节均为地下水补给,但在雨季则成为矿床地下水的补给水源。
矿床地表水和地下水受大气降水因素影响,属季节性变化类型,从矿区地下水位从动态观测来看,地下水动态变化与季节变化较密切,雨后水位上升,干旱水位下降,故大气降水是本矿区地下水唯一的补给来源。
预测正常雨季井下总水量:
4500t/d,暴雨季节最大涌水量:
11300t/d。
该矿区水文地质条件较为简单的矿床。
1.4.3开采条件
黑山沟铁矿为沉积变质矿床。
设计范围内的主矿体均隐伏于地下,设计标高+825m~+600m。
矿层主要产于变质中基性火成岩—斜长角闪片岩及绿泥斜长片岩中。
中9两矿体的矿石类型为磁铁石英岩及黑云母磁铁石英岩,其稳固性较好。
各矿层的顶、底板主要是斜长角闪片岩(一般具绿泥石化、混合岩化)、绿泥斜长片岩(常含石英)、各种混合岩及角闪岩。
片理、劈理及节理发育程度因岩性而异。
矿层与断裂接触部分,围岩及矿层的节理裂隙皆发育。
围岩破碎严重,容易冒落。
矿层中的夹石与围岩类似,以绿泥石化强烈的斜长角闪片岩或片理发育的绿泥斜长片岩为主,它们都很松软,开采时易混进矿石中,影响出矿品位。
本次设计主要是中部含矿带的中9矿体。
中9矿体:
为中部含矿带中第二个规模较大的矿层,分布于14~26剖面之间,出露标高为+1008~+1174m,平均标高为+1050m。
断续长达2500m,矿体形态为似层状,走向300~320°,倾向NE,倾角68~75°,矿体厚度波动于1.0~38.2m,平均7.2m。
本矿层中有1~2个夹层,岩性以斜长角闪片岩(一般具绿泥石化)为主,平均厚2.3m,含TFe为6~17%,矿石类型为磁铁石英岩及黑云母磁铁石英岩,产于PZ1Y2—2c中。
1.4.5外部条件
略阳县由于自然灾害等多种原因,生产发展不快,地方经济相对落后。
开发黑山沟铁矿对支援地方工业发展,脱贫致富,改变当地面貌将起到积极作用。
为此地方政府对此项目积极支持,在政策允许的范围内积极协助汉中嘉陵矿业有限责任公司落实有关征地、用地等具体问题,并提供优惠条件予以支持。
因此矿山建设的外部条件较好。
矿山的双回路电源分别引自略阳钢铁厂35/6kV总降压变电所的6kV母线354#柜和略阳钢铁厂制氧站6kV高压配电站的6kV母线711#柜。
供水水源可利用原来的供水系统。
矿区附近有公路通过,交通较为便利。
矿山建设用的砖、块石、碎石和砂等土建材料均可就地取材。
钢材、水泥货源充足,木材需外地供应。
总之,黑山沟铁矿建设条件较好。
1.5市场分析
2013年进口矿价格经历了先跌后涨再跌的走势。
上半年价格不断走低,62%澳粉指数从158美元/吨跌至110美元/吨,跌幅高达32%。
6月涨至142美元/吨,但上涨的趋势并没有继续延续,8月即展开调整,直至年底。
步入2014年后,行情依然疲弱,且有加速下行的趋势。
截止1月26日,Mysteel62%澳粉收于124.75,为过去半年来低位。
期货市场上也是“跌跌不休”,铁矿石主力合约不断创下上市以来的新低,截止1月24日,铁矿石期货1405主力合约收于877,并在1月21日一度创下843的新低。
国产矿产量持续上涨,1月仅仅为8653万吨,3月开始,产量逐步稳增,全年终达14亿吨。
随着国外矿山发运量的增加,以及我国粗钢产量的减少,铁矿石港口库存量不断攀升。
截止1月17日,港口库存量高达9100万吨,创下了过去14个月以来的新高。
国外矿山发运量在一直处于历史高位震荡,1月初,发运量更是达到1360万吨,创下了历史新高。
据调查,国外主要矿山在2014年将继续加大对中国的出口力度,预计节后国外矿山的发运量还将继续增加。
尽管2月份南半球会受到飓风的影响,但是,飓风发生的次数不多而且持续的时间不长,对发运量的影响很有限,因此,铁矿石港口库存量继续增,库存压力进一步增大。
与此同时,国产矿库存也不断增加。
一方面,铁矿石价格不断走低,矿商普遍存在惜售的心态;另一方面,钢材价格不断降低和钢材库存不断增加,钢厂在生产方面保持谨慎的态度,对铁矿石采购的意愿不强烈,导致我国矿山的库存不断增加,截止1月10日,100万吨以上规模的大型矿山铁精粉库存为24万吨,比12月初增加4.75万吨,中小型矿山的库存也不同程度地有所增加。
去年年底,受整个钢铁市场低迷的影响,市场对钢厂补库的期待落空。
矿山、港口库存不断上涨,钢厂场内库存亦同步增加。
2013年钢厂铁矿石库存量和平均可用天数呈先降后升的走势。
年初,钢厂的铁矿石库存比较高,达到61万吨,可用天数38天。
随后,两者不断下降,到6月初,平均库存量仅为28万吨,可用天数降至24天,比年初有较大的减少。
下半年,两者不断增加,尤其是平均可用天数增速较大,年底达到35天,几乎与年初持平。
库存量呈缓慢增长态势,年底达到41万吨,与年初相比差20万吨。
陕西省是我国一个资源丰富但开发利用相对滞后的省份之一。
略钢每年需要大量矿石,其中70%依靠外购。
在这种市场背景下,开发国内铁矿以替代进口,无论从保持国家铁矿石自给这种大前提出发,还是从企业自身发展需要出发,开发黑山沟铁矿都是必要的。
开发黑山沟铁矿一方面要与进口矿石的价格相抗衡,另一方面要与地方小矿的低价位竞争,因此高效率、低成本开采是黑山沟铁矿成败与否的关键。
黑山沟铁矿资源较可靠、矿体厚大,开采技术条件较好,具备高效、低成本开采的条件。
与进口矿相比,不受出口国矿石价格波动、运费波动、油价波动的影响;与地方小矿相比,规模大、资源利用率高、开采持久,从长远看优势较大。
加之地方政府支持,矿山建设又可促进地方经济发展,有一定的社会效益。
1.6设计简介
1.6.1设计规模及产品方案
根据黑山沟铁矿矿床赋存条件和矿山的开采现状,确定黑山沟铁矿生产规模为40×104t/a,设计开采+600m—+825m标高范围内的矿体,矿山最终产品为采出品位为30%的原矿。
1.6.2采矿
1.6.2.1开采方式
本次开采设计的主矿体位于+825m水平以下,为一隐伏矿体,距地表400~700m,故确定采用地下开采方式。
1.6.2.2矿床开拓
矿山采用平硐—盲竖井开拓,主要开拓工程有:
+900m平硐、各中段井底车场、盲主井、盲副井、中部风井、东部风井、主溜井、+600m主配电房、水泵房、破碎系统、+750m运输中段等。
1)盲主井
盲竖井用单箕斗带平衡锤提升系统。
井筒直径¢4.5m,净断面面积为15.9m2。
提升高度370m(+920m—+550m),井深420m(+920m—+500m)。
选用JKM-2.25×4(I)E多绳摩擦提升机,配Z560-2A直流电机,电机功率N=640KW,电压U=440V;提升容器选用型号为DJD1/2-5的底卸式箕斗。
+825m以下原矿经过井下粗破碎后,由箕斗提升至主井+900m矿仓。
主井井筒中心点坐标为:
X=3688505.645,Y=615706.097。
2)盲副井
盲竖井采用单罐笼带平衡锤提升系统。
井筒直径¢5.0m,净断面面积为19.63m2,内设人行梯子间。
提升高度300m(+900m—+600m),井深340m(+920m—+580m)。
选用JKM1.85×4(I)E多绳摩擦提升机,配Z500-1A直流电机,电机功率N=395KW,电压U=440V;提升容器选用型号为YMGG4(I)5#单层罐笼。
副井主要承担825m以下中段废石、人员、材料的提升任务,同时也是井下入风通道及井下人员撤离安全出口。
盲副井分别与+600m、+675m、+750m、+900m水平连通,形成完整的提升、运输和通风系统。
副井井筒中心点坐标为:
X=3688455.645,Y=615706.097。
3)中部风井
中部风井(+750m—+1040m)井筒直径¢4.5m,为主回风井,井深290m,其中+900m以上140m需要刷大,新掘进150m井筒。
井筒内安装梯子,兼作安全出口。
该风井在基建期作为措施井使用,临时提升基建废石。
中部回风井井筒中心坐标为X=3687524.316,Y=616848.980,Z=+1040m。
4)东部风井
东部风井井筒直径¢3.5m,为进风井,井深365m,其中+900m以上(215m)部分已存在,经计算,原井筒断面不能满足通风要求,需要刷大,+900m以下需要延伸150m。
井筒内安装梯子兼作安全出口。
东部风井井筒中心坐标为X=3687180.460,Y=617437.158,Z=+1115m。
1.6.2.3坑内运输
根据矿山设计开采规模,坑内选用轨道运输,采用24kg/m钢轨,1/4道岔,木轨枕,轨距600mm。
矿石采用ZK10-6/250-2架线式电机车牵引YCC2-6曲轨侧卸式矿车,废石或掘进副产矿石采用ZK7-6/250架线式电机车牵引YFC0.7-6翻转式矿车运输,由副井提升至地表。
1.6.2.4井下粗破碎
设计拟在主井的+550m标高设置井下粗破碎硐室,采用单机端部布置形式,安装900×1200mm颚式破碎机壹台。
原矿块度放大到600-650mm,经粗碎后,产品粒度为0-230mm,进入下部矿仓,经电振给矿机胶带输送给入计量斗,由箕斗提升至+920m水平矿仓。
1.6.2.5粉矿回收
粉矿回收井提升任务是将主井箕斗在运行过程中洒落的粉矿装入0.5m3翻转矿车中,然后从主井井底提升至+600m中段溜井卸矿,并担负接送井下破碎系统上、下班人员,采用电梯提升方式。
回收井选用TKJ-2矿用电梯1台,电梯额定载荷2.0t,提升速度2m/s。
1.6.2.6基建工程
矿山投产所必需完成的基建工程量为17220m/159646m3,其中采切工程为8086m/45259m3,开拓工程量为9124m/114387m3,基建期需要完成的中孔量为6×104m。
基建时间为3.5a。
基建期废石量约为13×104m3,基建期副产矿石5.5×104t。
矿山投产时生产准备矿量为:
开拓矿量568×104t,采准矿量121.5×104t,备采矿量67.5×104t。
矿山在基建期结束后的第1a投产,投产年产量为20×104t,第2a达产,年产矿石40×104t,稳产19a。
矿山服务年限24a,其中基建期3.5a,矿山稳产19a。
1.6.2.7采矿方法
根据该矿矿体开采技术条件,由于矿体厚度变化在2~20m之间,矿体产状稳定,因此,可以将该矿矿体分为大于6m和小于6m二类。
矿山规模为40×104t/a。
小于6m的矿体可以选择浅孔留矿采矿法开采。
矿块沿走向布置,矿块长50~60m,矿块分为矿房、矿柱,矿柱宽6m,在矿块的两端布置人行天井,采场由下部进行切割后由下向上进行回采,采场采用浅孔凿岩机进行凿岩,所爆破后的矿石经过下部出矿结构放出,但在矿块未全部采完前暂时残留部分矿石在采场内,待矿块全部采完后集中放出。
大于6m的矿体可以选择分段空场法开采。
矿块沿矿体走向布置,矿块长50~60m,矿块长度内划分为矿房、矿柱,矿柱宽6m,在高度方向划分为凿岩分层,分层高12~13m,分层内沿矿体走向布置凿岩巷道,采用YGZ-90凿岩机进行中深孔凿岩,下部布置专用集中出矿结构,即上部矿石爆破后由矿块下部进行集中出矿,出矿采用2m3无轨电动铲运机。
分段空场法回采,千吨采准比为7.52m/kt,采场回采率大于75%,贫化率为10%,采出矿石品位30%。
采场所留矿柱并不是永久损失,可以考虑在下一个中段回收。
1.7矿山机械与机修
1.7.1矿井提升
盲主井提升采用多绳摩擦轮箕斗提升,选用DJD1/2-5(9)多绳底卸式箕斗提升,箕斗载重9t,自重9.5t。
提升机选用JKM-2.25×4(I)E多绳摩擦式提升机,电机功率N=640kW(Z560-2A)。
主井主要用于提升矿石,提升能力按每班纯提矿时间5.5h计,提升不均衡系数1.15,按最终提升水平+600m计算,日提升矿石2273t,最大年提升能力可以达到110×104t(提升速度8.5m/s)。
主井提升卸矿标高+920m,直接将矿石卸入原矿仓。
盲副井井筒深度自标高+900m至井底+600m,提升高度300m。
采用JKM-1.85×4(I)E多绳摩擦提升机、YMGG4
(1)-15#单层车罐配平衡锤提升,直流电机(Z500-1A)功率395kW。
盲主、副井井口及+600m、+750m、+900m水平车场安装摇台、安全门、阻车器、推车机等设备。
1.7.2压气
全矿井下采矿设备最大耗气量:
Q=180m3/min。
该矿现有100m3/min空压机2台,40m3/min空压机2台,因40m3/min空压机已属淘汰,故新增1台100m3/min空压机,这样机房内配置3台100m3/min空压机,正常工作2台,备用1台,因机房有空余场地,不需扩建,配置后机房内设备单一,便于维护与管理
1.7.3矿井通风
经比较,矿井通风系统采用两翼对角抽出式通风系统,设计采用多级机站通风方式。
进风井:
副井、东风井;回风井:
中部风井(原主提升井)
通风方式:
三级机站通风
Ⅲ级机站:
主回风机站,位于回风井(原主提升井)地表
Ⅱ级机站:
中段机站,需风段机站
Ⅰ级机站:
采场用风机站
前期设计只考虑一个中段(+600m中段)水平的生产通风需要。
由于矿体沿走向方向较长,因此,局部应增加辅扇加强通风。
1.7.4矿井排水
矿井采用集中排水,水泵房设在+600m水平,排水至+900m平峒,一部分流至地面高位水池,一部分处理达标后外排。
,安装D155-67×5多级离心泵4台,单台电机功率为220kW。
1.7.5机修设施
矿山机修厂主要承担井下开采设备、运输设备的小修和日常维护工作,同时承担制造和修复机械备件、生产消耗件的工作。
对于部分铸钢件、铸铁件以及较大的加工件、锻件外协解决。
本次设计机修部分可利用矿山现有厂房,不需要增加新设施。
1.8总图运输
采矿工业场地设在+900m主运输巷道平峒口外,场地内空压站、变电所、办公楼、食堂、浴室、机修、供排水系统、卫生所、平峒口600mm轨距的窄轨铁路均以建成,根据规模的变化,对相应的设施进行增补,在平峒口附近设置两个井下安全供水水塔。
从生产安全和环境保护角度出发,新建的通风井(进风井和回风井)分别布置在矿体的两侧,矿体开采移动(错动)界限以外。
废石场主要是在前期采矿阶段,因总量不大,选在出平峒口西北不远的山沟作为排废场地,待该处堆满后再另外选择废石场。
井下排水首先用于生产用水,多余废水经处理达标后排至索道起点站下游;水源地位于黄家营小河。
本矿的6kV高压配电站双回路电源分别引自略阳钢铁厂35/6kV总降压变电所的6kV母线354#柜和略阳钢铁厂制氧站6kV高压配电站的6kV母线711#柜。
原矿外运由用户或当地社会力量承担。
1.9电气与通信
1.9.1电气
本矿位于陕西省略阳市境内,本次设计为上部矿体开采的延续,故矿区工业场地有已建成的6kV高压配电站一座,该站的双回路电源分别引自略阳钢铁厂35/6kV总降压变电所的6kV母线354#柜和略阳钢铁厂制氧站6kV高压配电站的6kV母线711#柜,两回进线电源的线路均为架空钢芯铝绞线LGJ-3X70,其长度分别为7.1km和5.5km,其中略阳钢铁厂35/6kV总降压变电所至本矿的架空线路设计电压等级为35kV,目前为降压至6kV运行。
略阳钢铁厂35/6kV总降压变电所内设两台主变压器,容量分别为20000kVA和17500kVA,2005年底将扩建至65000kVA。
该总降的两回35kV进线电源均引自略阳电厂,单回线路长度为3.68km。
略阳电厂属陕西省汉中地区电力网,电源能够满足略阳钢铁厂一级用电负荷的要求,因此本矿电源条件是优越、可靠的,完全可以满足本矿生产用电的需要。
本次设计矿山新增负荷按需要系数法进行负荷计算,其计算负荷约为2542kW,矿山原有设施计算负荷约为1242kW,全矿总计算负荷约为3784kW。
新增设施年耗电量为14981k-kW,加上原有设施年耗电量5710k-kW及变压器损耗,全矿总年耗电量为20942.8k-kW,按原矿40×104t/a计,单位耗电量为52.35kwh/t。
1.9.2通信
本矿为现有矿山,实装电话为85门,电信部门在矿山设有机站,有大量富裕容量,本矿与电信部门订有包干使用的协议,因此,通讯条件极其优越,只需根据需要,向电信部门申请增设的电话数量,即可满足全矿行政与生产调度的需求。
由机站引20对电话电缆至+900m平硐接线箱,井下所有岗位的行政和调度电话进入此接线箱。
另外,中部风井口地面变电所距矿区较远,用户少,单独敷设线路成本较高。
鉴于当地移动通信状况良好,建议在变电所值班室设1部移动手机,进入当地移动通信网,通过矿内电话与内部联络。
1.10环境保护与安全卫生
设计对主要污染源如粉尘、废气、废水、废石,噪音等均采取相应的控制及治理措施,使之符合国家环保要求。
安全与卫生执行国家制定的有关法律、法规。
1.11能源利用及节能措施
本次设计注重采用节能型设备及新技术,尽量降低能耗,大幅度提高了矿山的经济效益。
1.12土建
黑山沟铁矿改扩建工程只建设矿山生产所必需的生产设施,尽量利用矿山现有的生活福利设施。
矿区地震设防烈度为7度。
矿山的主要土建工程有地表需要建立两座容积为200m3高位水池,分别作为井下消防用水和生产用水的蓄水池。
1.13投资估算与技术经济
1.13.1投资估算
项目总投资为16929.37×104元,其中:
项目投资:
项目共需建设投资15149.03×104元(包括750.91×104元的建设期贷款利息;环保投资520.68×104元,占总投资比例3.08%)。
静态投资14443.12×104元,其中60%为企业自筹资金,9140.91×104元,40%为银行贷款,5302.21×104元,贷款年利率为5.76%。
单位矿石投资252.72元/t·a。
流动资金:
项目共需流动资金1735.37×104元,企业计划自筹。
1.13.2技术经济
项目估算职工总定员647人,其中采矿537人,行政服务人员110人。
职工的人均年工资及福利费按20000元计算。
品位30%的原矿销售价格按130元/t计算(含税价),增值税按销售收入的13%,城市维护建设税按增值税的5%,教育费附加按增值税的3%分别计算。
资源税按2.94元/t原矿计算。
估算项目正常生产年份的销售税金及附加为275.9×104元。
估算项目正常年份的销售收入为9750×104元,年税后利润为1603.1×104元。
财务评价指标见表1-2。
表1-2财务评价指标
序号
项目
指标
1
项目财务静现金量(×104元)
42547.72
2
项目财务净现值(×104元)
4529.97
3
项目财务内部收益率
13.84%
4
项目投资回收期(a)
9.02
5
项目资本金内部收益率
10.06%
7
项目资本金回收期(a)
11.77
8
投资利润率
14.13%
9
资本金利润率
23.63%
10
贷款偿还时间(a)
6.5
该项目各项财务计算指标较好,能够达到让投资方满意的经济效果,且项目具有一定的抗风险能力,项目在财务上是可行的。
主要技术经济指标见表1-3。
1.14需说明的问题
1)本次设计所依据的主要地质资料为西北冶金地质勘探公司1965年12月提交的《陕西省略阳县何家岩铁矿区鱼洞子铁矿床地质勘探最终总结报告》,建议对该矿床要进一步开展地质勘探工作,投入适当的工程量,提高先期开采的储量级别,可以采用边探边采、探采结合方针,为采矿工作提供较正规的二次圈定的地质资料。
2)设计依据资料不足,矿区水文地质条件揭露的不够充分,矿山需补做必要的水文地质勘探工作。
在查明矿床水文地质条件、预测矿坑涌水量后,再行矿床开采疏干工程设计。
3)在坑下所有基建工程进行过程中,对井巷掘进前方可能遇有断层及破碎