采矿方法课程设计大纲与指导书 09918.docx
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采矿方法课程设计大纲与指导书09918
采矿方法课程设计大纲
与设计指导书
（采矿专业用）
东北大学采矿工程研究所
2009年8月
第一篇采矿方法课程设计大纲
第一章采矿方法选择
§1设计矿体的开采技术条件
1．矿体倾角（最大、最小、平均）及其变化情况；
2．矿体厚度（最大、最小、平均）及其变化情况；
3．矿体走向长度及沿倾斜长度；
4．矿石品位及围岩含矿品位情况；
5．矿石及上、下盘围岩种类，节理裂隙发育情况，地质构造，矿岩稳固程度及其矿岩接触情况；
6．矿体中夹石层厚度及分布情况；
7．矿体的物理机械性能（抗压强度，坚固性系数，氧化性，自燃性，粘结性，矿岩体重、松散系数、自然安息角等）；
8．矿岩允许不支护暴露面积；
9．地表陷落的可能性。
§2采矿方法的选择
首先按已知的矿体开采技术条件及采矿方法选择的原则，提出技术上可行的方案，并对各方案的优缺点进行分析比较，删去有明显缺点，不合理的方案。
对余下的几个方案进行详细的技术经济分析比较。
参与比较各方案的技术经济指标按类似矿山条件选取。
主要技术经济指标有：
（1）矿块生产能力；
（2）矿块劳动生产率；（3）采准系数；（4）矿石损失率；（5）矿石贫化率；（6）主要材料消耗（如炸药、雷管、导爆管、合金片和合金钎头、木头、钢材、水泥、充填材料等）；（7）采出矿石直接成本；（8）安全条件。
§3矿块构成要素
1.对选定的采矿方法，确定矿块的构成要素及矿块布置方式。
矿块构成要素主要包括；阶段高度、矿块长度、矿块宽度、矿柱尺寸、分段高度、分层高度。
2.确定回采工作面形式及矿房允许暴露面积（上盘岩石及矿石顶板）。
第二章矿块采准切割工作
§1阶段运输巷道布置
1.选择运输设备（类型、型号）
2.确定阶段运输巷道断面尺寸；
3.确定阶段运输巷道布置形式（如：
环形布置、沿脉加穿脉、单一沿脉等）。
§2矿块底部结构
1.选择矿房底部结构形式
2.确定矿块底部结构各巷道施工设备（设备类型、型号）；
3.确定矿块底部结构尺寸。
§3切割工作
1.选择矿房拉底、劈漏方法，及施工设备。
简述施工顺序。
2.选择切割立槽施工方法及施工设备（凿岩设备及出渣设备型号）；
3.确定切割立槽的规格；
4.绘制切割立槽草图（2-3面图）；
5.简述切割立槽的开掘工艺过程。
§4采准巷道及切割巷道断面尺寸
1.选择采准巷道、切割巷道施工设备（掘进凿岩设备及出渣设备型号）；
2.确定采准、切割巷道断面尺寸；
3.确定采准巷道及切割巷道数量及位置。
§5绘制采矿方法图
按1：
500比例尺绘制以下图纸：
1.采矿方法草图（三视图）；
2.采准、切割巷道横剖面图（包括：
人行通风天井、溜矿井、回风天井、切割天井、设备井）。
3.采准、切割平面图（包括：
分段凿岩巷道、拉底巷道、电耙巷道或无轨设备出矿巷道、联络平巷及横巷、凿岩峒室及阶段运输巷道等）。
§6采准工程量及矿石损失贫化计算
一、采准工程量计算
按表2-1格式计算采准工程量。
二、矿石损失率、废石混入率及各种工作的采出矿石量计算
按表2-2格式计算矿块矿石损失率、废石混入率及各种工作的采出矿石量。
表2-1采准工程量计算表
序号
巷道名称
巷道数目
巷道长度（m）
巷道
断面（m2）
工程量（m3）
矿石中
岩石中
矿岩合计
矿石中
岩石中
合计
单长
总长
单长
总长
一
采准巷道
1
运输平巷
2
矿块天井
小计
二
切割巷道
1
切割天井
2
拉底巷道
小计
三
矿块合计
表2-2矿块采出矿石量计算表
序号
工作阶段
矿石储量（吨）
回收率（％）
废石混入率（％）
采出储量（吨）
采出矿量（吨）
采出矿量比值（％）
备注
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（1）×
（2）
（4）/[1-（3）]
（5）/Σ（5）
一
采准工作
Q准
K准
r准
Q‘准＝K准×Q准
T准＝Q准/（1－r准）
c准＝T准/T块
1
运输平巷
小计
二
切割工作
Q切
K切
r切
Q‘切＝K切×Q切
T切＝Q切/（1－r切）
c切＝T切/T块
1
拉底平巷
小计
三
矿房回采
Q房
K房
r房
Q‘房＝K房×Q房
T房＝Q房/（1－r房）
c房＝T房/T块
四
矿柱回采
Q柱
K柱
r柱
Q‘柱＝K柱×Q柱
T柱＝Q柱/（1－r柱）
c柱＝T柱/T块
1
顶柱
小计
矿块合计
Q块＝Σ
（1）
K块＝Q‘块/Q块
r块＝（T块-Q‘块）/T块
Q‘块＝Σ（4）
T块＝Σ（5）
c块＝1
三、采准工作量计算
采准系数k1及k2分别按下式计算
[m/Kt]
（1）
[m3/Kt]
（2）
式中：
—采准巷道和切割巷道总长度，[m]；
—采出矿石总量，[t]（见表2-2）；
—由采准巷道和切割巷道中采出的矿石量，[m3],（见表2-1）。
§7采出矿石品位和金属回收率计算
一、计算采出矿石品位
式中：
—采出矿石品位，[%]；
a—工业储量矿石品位，[%]；
—混入的废石品位，[%]；
—岩石混入率，[%]；
二、计算金属回收率
，[%]
式中：
E—金属回收率，[%]；
—矿块工业储量，[%]；
—采出矿石总量，[%]；
a及a，，含意同上。
第三章矿房回采工作
对所选定的采矿方法按下列步骤进行回采计算，并作简要论述。
§1矿房回采工艺过程
简述矿房回采的各生产工艺过程及其相互间的联系。
§2矿房落矿工作
1.选择凿岩设备及工具，确定同时工作的凿岩机台数及凿岩中心高度。
2.确定落矿参数（包括炮孔直径、最小抵抗线、孔底线、炮孔排距等）
3.按类似矿山条件，确定单位炸药消耗。
4.确定炮孔布置形式，并绘制炮孔布置草图。
（课程设计时针对于中深孔或深孔，可布置一个有代表性的排面做炮孔布置设计，其余排面折算成标准排面计算。
矿山生产施工设计时，应对每排孔绘出设计草图。
）
按表3-1格式填写和计算一排炮孔的装药量。
炮孔编号
炮孔倾角
（度）
炮孔长度
（m）
炮孔装药长度
（m）
炮孔装药量
（kg）
1
2
3
…
合计
Σl1
Σl2
Σq
5.简述装药及起爆方法
确定装药方式，选择装药设备，简述装药工作组织，装药方法及起爆方法等。
6.计算一个循环落矿量（T）。
7.计算一个循环落矿消耗的炸药量（Q）。
8.计算单位炸药消耗量（q1），
9.计算每米炮孔崩矿量（Tm）
10.简述二次破碎方法，并计算出炸药单耗量。
§3采场选择
1.确定采场运搬设备，确定采场运搬设备台数。
2.计算采场出矿生产率。
§4采场地压管理
简述采场地压管理方法
§5方框漏口闸门
选择方框漏口形式，并简述选择的主要依据。
§6采场通风
简述采场通风方式及通风制度（包括电耙巷道独立通风系统）。
§7回采工作组织及编制回采循环图表
1.简述回采工作组织（工作制度、工人劳动组织形式等）。
2.计算回采凿岩、装药爆破、爆破后通风及出矿的时间（如是留矿法需分别计算出局及大量放矿所需的时间）。
3.编制回采循环图表
回采循环图表格式如表3-2所示。
表3-2回采循环图表
序
号
工作项目
工作时间（h）
第一班
第二班
第三班
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
1
凿岩
4
2
装药爆破
2
3
通风
┋
┋
§8编制采准、切割进度计划图表
1.确定采准、切割巷道施工速度（按类似矿山条件选择）。
2.按表3-3格式编制采准、切割进度计划图表。
表3-3采切进度计划图表
序
号
工程项目
工程量
（m或m3）
施工速度（m/月或m3/月）
施工时间（日或旬）
施工顺序与日期（日、或旬）
1
2
3
4
5
6
7
8
…
1
运输平巷
50m
60m/月
20.8日
2
人行通风天井
65m
┋
┋
3
凿岩峒室
45m3
┋
┋
┋
┋
┋
┋
┋
合计
ΣT
[注]月工作日数按25.5天计算。
§9采矿方法技术经济指标
汇总设计采矿方法主要技术经济指标。
主要指标包括；
1.采场出矿生产率，[t/台日]；
2.矿石回采率，[%]；
3.矿石贫化率，[%];
4.采准系数，[m/Kt];
5.一次单位炸药消耗量，[kg/t];
第四章矿柱回采及空区处理
一、简述矿柱回采方法及其选择的主要依据。
二、简述空区处理方法及其选择的主要依据。
课程设计工作量表
序
号
设计内容
设计图纸
设计说明书页数
设计时间
（天数）
图纸名称
图纸张数
1
面会及抄写设计所需原始资料
阶段平面图
剖面图
2
2
1
2
第一章采矿方法选择
3-4
2.5
3
第二章矿块采准工作与切割工作
人行通风天井剖面图
溜矿井剖面图
回风天井剖面图
切割天井剖面图
设备天井剖面图
分段凿岩水平平面图
出矿水平平面图
拉底巷道平面图
运输巷道平面图
凿岩峒室平面图
切割立槽草图
7-11
8-10
5.5
4
第三章矿房回采工作
采矿方法草图（三面图）炮孔布置草图
1
1
7-9
1.5
5
第四章矿柱回采及空区处理
1
0.5
6
抄写设计说明书
1
7
合计
19-24
12
8
备注
第一章上机运算时间20学时，第二章上机时间30学时。
第二篇采矿方法课程设计指导书
第一章设计任务及内容
采矿方法课程设计采取标准矿块设计与施工设计相结合的方式进行。
本设计要求既绘制采矿方法三面图（草图），同时所布置的采准、切割巷道绘制出有关的横剖面图及平面图，通过切剖面的方法，反映出设计的各种巷道位置及结构情况。
标准矿块设计是设计部门经常采用的采矿方法设计方式，它是按设计矿体的平均倾角、平均厚度综合考虑后作出的采矿方法设计。
矿块施工设计又称采矿方法单体设计，它是按矿体的实际倾角和厚度所进行的采矿方法设计。
矿块施工设计是矿山采矿技术人员的一项经常性技术工作，是完成矿山产量任务的重要技术保证。
一、矿块施工设计的任务
1.确定采矿方法矿块布置方式，矿块构成要素，矿块采准、切割与回采工作的进行方法。
2.确定采准、切割巷道的数目、类型、断面尺寸、支护方法及其空间配置。
3.确定矿块的落矿方式与方法，进行凿岩爆破设计。
4.计算采准、切割工程量和采准比，矿石损失、贫化，采矿直接成本等技术经济指标。
二、矿块施工设计的内容
（1）通过计算机选择采矿方法。
（2）将设计说明书中的全部表格，用计算机打印出来。
第二章采矿方法选择
一、矿体倾斜角分类
《采矿设计手册》、《采矿手册》及《金属矿床地下开采》教材对矿体倾角分类情况列于表2-1中。
表2-1矿体倾角分类表
序
号
矿体倾角类别
矿体倾角范围
《采矿设计手册》
《采矿手册》
《金属矿床地下开采》教材
1
水平和微倾斜矿床
0°~3°
0°~5°
0°~5°
2
缓倾斜矿床
3°~30°
5°~30°
5°~30°
3
倾斜矿床
30°~50°
30°~55°
30°~55°
4
急倾斜矿床
>50°
>55°
>55°
二、矿体厚度分类
矿体厚度分类如表2-2所示。
表2-2矿体厚度分类表
序
号
矿体厚度类别
矿体厚度范围（m）
《采矿设计手册》
《采矿手册》
《金属矿床地下开采》教材
1
极薄矿脉
<0.8
<0.8
<0.8
2
薄矿脉
0.8~5
0.8~4
0.8~5
3
中厚矿床
5~15
4~（10-15）
5~（15-20）
4
厚矿床
15~50
（10-15）~40
15-20~50
5
极厚矿床
>50
>40
>50
三、矿岩允许暴露面积
矿岩允许暴露面积如表2-3所示。
表2-3矿岩稳固性分类表
序
号
允许暴露面积
类别
允许暴露面积范围（m2）
《采矿设计手册》
《采矿手册》
《金属矿床地下开采》教材
1
极不稳定矿床
顶板不允许暴露
不允许有任何暴露要求及时支护
不允许暴露，需超前支护
2
不稳定矿床
<10m2长时间暴露仍需支护
<50m2
<50m2
3
中等稳定矿床
<200m2
200~250m2
50~200m2
4
稳定矿床
<500m2
<200~1000m2
200~800m2
5
很稳定矿床
500~1000m2
6
极稳定矿床
>1000m2
>1000m2
>800m2
四、阶段矿房法允许暴露面积
阶段矿房法允许暴露面积见表2-4。
表2-4国内金属矿山阶段矿房法矿岩允许暴露面积
岩体暴露位置
矿岩稳定程度
矿岩均稳定
矿石很稳固
岩石稳固
岩石均很稳固
上盘岩石
1500~2000
2000~2500
2500~5000
矿石顶板
≤800
800~1000
1500~1800
五、采矿方法选择参考表
根据矿岩稳固性、矿体厚度和倾角，可能采用的采矿方法，可参考表2-5选取。
根据矿岩稳固性、矿体厚度和倾角，可能采用的采矿方法。
表2-5采矿方法分类
矿
体
倾
角
矿
体
厚
度
矿体稳固性
矿石稳固
围岩稳固
矿石稳固
围岩不稳固
矿石不稳固
围岩稳固
矿石不稳固
围岩不稳固
缓
倾
斜
薄、
极
薄
全面法、房柱法
单层崩落法，垂直分条充填法
垂直分条充填法，全面法，单层崩落法
垂直分条充填法，单层崩落法
中
厚
分段矿房法、房柱法、全面法
分段阶段矿房法，分层崩落法，有底柱分段崩落法，分层充填法，锚杆房柱法
分段矿房法，上向进路充填法，垂直分条充填法
有底柱分段崩落法，分层崩落法，垂直分条充填法
厚
和
极厚
阶段矿房法，分段、阶段崩落法，上向分层充填法
分段、阶段崩落法，上向分层充填法
上向进路充填法，分段崩落法，阶段崩落法
分段、阶段崩落法，分层崩落法，下向充填法，上向进路充填法
倾
斜
薄、
极
薄
全面法，房柱法
垂直分条充填法，上向分层充填法，单层崩落法
上向进路充填法，分段矿房法，分段崩落法，全面法
分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，分段崩落法
中
厚
分段矿房法
有底柱分段崩落法，上向分层充填法
上向进路充填法，分段矿房法，有底柱分段崩落法
有底柱分段崩落法，下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法
厚
和
极厚
阶段矿房法，分段矿房法
分段、阶段崩落法，上向分层充填法
上向进路充填法，分段矿房法，分段、阶段崩落法，下向分层充填法
分层崩落法，上向进路充填法，下向分层充填法，分段、阶段崩落法
急
倾
斜
极
薄
削壁充填法，留矿法
削壁充填法
上向进路充填法，下向分层充填法
下向分层充填法，上向进路充填法
薄
留矿法，分段、阶段矿房法
上向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法
上向进路充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法
上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法
中
厚
分段矿房法，阶段矿房法，分段崩落法
分段矿房法，上向分层充填法，分段崩落法
上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段崩落法，分段矿房法
下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法，分段、阶段崩落法
厚
和
极厚
阶段矿房法，分段、阶段崩落法
分段矿房法，分段、阶段崩落法，上向分层充填法
上向进路充填法，下向分层充填法，分层崩落法，分段，阶段崩落法
分段，阶段崩落法，下向分层充填法，上向进路充填法，分层崩落法
第三章采矿方法设计的基本原则及要求
1、采准巷道布置原则
1.布置采准巷道要考虑矿体倾角和厚度的变化，以满足顺利放矿和凿岩落矿的要求。
2.要考虑矿体的地质构造和矿石与围岩的物理力学性质，所有巷道应尽量避开断层，实在避不开时，也应尽可能使巷道直交或斜交断层。
3.采准巷道的布置要考虑矿石损失和贫化的合理性。
4.凿岩巷道的布置和数目应以所采用的凿岩机的有效工作深度为依据。
常用的集中凿岩机的凿岩深度见表3-1.
5.布置采准巷道要保证工作人员的安全和良好的通风条件。
2、采准、切割巷道的规格确定原则
采准、切割巷道的规格主要根据其用途和采、装、运设备的规格来确定，同时还应满足通风的要求。
表3-1常用气动凿岩设备钻孔深度
序号
凿岩机型号
最大凿岩深度（m）
有效凿岩深度（m）
备注
1
2
3
4
YT-26
7655
YSP-44
YSP-45
5
5
5
4
<3
<3
<3
<3
向上孔
向上孔
5
6
7
8
YG-40
YGZ-90
YG-80
BBC-120F
15
30
20
30
<12
<20
<18
<20
钻孔0°-90°
0°~90°
钻孔0°-90°
9
10
YQ-100A
KQG-165型
40
50
<30
<30
钻凿角0°-360°
向上孔，向下孔横向45°
【注】表3-1中有效凿岩深度供课程设计中参考，一般情况下，凿岩深度超过有效深度后，凿岩速度降低明显。
1.运输巷道——主要根据运输设备的外形尺寸，支护形式，架设高度，安全间隙，人行道宽度，轨道的敷设要求等因素决定。
2.凿岩巷道及凿岩硐室——根据凿岩设备的外形尺寸及工作尺寸确定。
常用的凿岩设备及它所要求的凿岩巷道及硐室规格见表3-2。
表3-2凿岩巷道及凿岩硐室规格
凿岩设备型号
长（米）
宽（米）
高（米）
YG-40型FJZ-25型支架
2.2~2.5
2.5
01-38型凿岩机配雪橇式圆盘支架
2.3
2.5
YGZ-80型配雪橇式圆盘支架
2.3
2.5
YQ-100A型凿岩机（钻水平及向下孔）
3.5
3.5
2.5~3.2
YSP-45
2.2
2.2
YG-80配台架
2.8
2.8
YG-80配台架
3.0
3.0
YQ-100
3.2（上向孔）
3.2（向上孔）
Φ3.2-3.5（水平孔）
2.5（水平孔）
TJ25钻架（作业范围360°环形）
2.5~3
2.5~3
FJY27B（作业范围360°环形）
2.5-3
2.5-3
3.切割天井——对于崩落采矿法，切割天井式作为用深孔开辟切割槽时的自由面，故宽度较大。
常用的切割天井规格为：
2.5-3m，断面规格为：
（1.8~2.0）mx（2.5×3.0）m。
4.采场溜井——采场溜井的倾角应大于60度，只有短流经才允许稍小一些，但也应大于55°。
溜井的直径或方溜井的短边长度为：
D=（5-8）d
式中：
D-圆溜井直径或方溜井的短边长度；
d-最大块度尺寸。
溜井的下口，即接近运输巷道处，一般应开凿长约3m，倾角约45°的倾斜巷道，以免因矿石冲击砸坏闸门。
5.通风天井——一般是根据风量、风速和掘进工艺确定。
低于15m/s的风井，其断面一般为1.5×2.0m2；大于15m/s的风井，断面一般为1.5×2.5m2。
6.电耙巷道及电耙巷道底部结构。
电耙巷道底部结构的主要参数有：
底部结构的高度，电耙道间距，电耙道及斗穿和斗颈的规格，电耙道的长度，漏斗间距等。
（1）采矿方法为崩落法时，由于是在覆岩下放矿，故要求漏斗与堑沟的坡面角一般为60°~70°。
非崩落法时，漏斗坡面角一般为45°。
（2）漏斗间距一般为5-7m，视矿岩稳固性及放矿要求而定。
（3）电耙道断面尺寸取决于电耙道中运行的耙斗规格，电耙道的结构形式及放矿对耙道的要求等因素。
电耙道高度一般为2-2.5m，宽为耙斗宽度的2.2~2.3倍。
耙斗宽度与耙道宽度的关系尺寸见表3-3。
表3-3电耙道宽度与耙斗宽度的关系尺寸
电耙绞车功率（瓦）
耙斗容积（米3）
耙斗宽度（米）
电耙巷道宽度（米）
14~20
0.2
1.0
2~2.2
28（30）
0.3
1.1
2.2~2.5
45~55
0.5~0.6
1.25
2.5~3.0
斗穿和斗颈断面尺寸通常为1.8×1.8m2~2.5×2.5m2，其最小断面尺寸应大于要求矿石块度的3倍，并应考虑施工的方便性。
最大断面尺寸视底部结构的稳定性而定。
斗颈轴线与电耙道中心线距离一般为2.5~4.0m，其距离主要决定于斗穿高度，松散矿岩的自然安息角和电耙道要求的矿石堆积宽度。
较大的中心距可提高桃形矿柱的稳固性，故矿岩稳固性差时，可适当加大中心距。
从电耙道的工作条件考虑，一般要求电耙道中松散矿石的堆积宽度为:
式中：
b-电耙道中松散矿岩
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