摘 要

本设计针对徐家堡子铁矿矿区-95m～-350m标高范围内的贫铁矿石（TFe29.91%）和低品位矿石（TFe22.75%），进行地下开采设计。开拓方案和采矿方法的确定采用方案比较法，经技术经济分析后选择最优方案。提升运输方式与设备型号的选择主要依据矿山设计生产能力（300万t/a），阶段运输巷道的断面设计主要依据地下运输设备尺寸及行人和架设管缆的要求，主井断面设计则主要依据提升设备尺寸。

设计矿床开拓采用中央竖井开拓，即走向中部设置主箕斗井和副罐笼井，东西两翼分设排风井，阶段高120m，设-110m、-230m和-350m三个阶段运输水平。采矿方法选用无底柱分段崩落法，分段高15m，回采巷道距离10m，步距4m。主井使用双箕斗多绳摩擦式提升，副井采用单罐笼提升，主井不设梯子间，管缆架设在副井中。阶段运输巷道断面采用拱高f₀= B₀/5的三心拱断面，最终确定巷道全高为2.72m，巷道净宽度为5.3m。主箕斗井的井筒直径确定为5m。全矿使用中央对角式通风系统，中部副井安装主扇压风，东西翼风井装辅扇抽风，回采工作面则使用局扇抽排污风。

关键词：矿床开拓；中央竖井开拓；采矿方法；无底柱分段崩落法；技术经济分析；提升；运输；井巷断面设计；通风系统

Abstract

The underground mining design is for lean iron ore (TFe29.91%) and low grade ore (TFe22.75%) within the scope of -95m to -350m elevation of Xujiabao Zi mine. Determination of deposit development scheme and mining method uses scheme comparison method. Select the optimal scheme by technical and economic analysis. Select the mode and equipment model of underground transportation and lifting primarily based on the design production capacity of the mine (3 millions tons per year). The cross-section design of stage transporting roadway is mainly depend on the size of underground transporting equipments, and the requirements of pedestrian and pipe-cable. The cross-section design of main shaft is primarily based on the size of ore lifting equipments.

Deposit development is designed as central shaft development. That means set the main skip shaft and the secondary cage shaft in the middle of the orebody trend, and set ventilation shaft in the east and west wings of the orebody. Stage height is designed as 120m, and set 3 underground transport level: -110m, -230m, -350m. Select sublevel caving method as mining method. Sublevel height is designed as 15m, extraction drift space 10m, and independent advance of ore breaking 4m. Main shaft uses a double skip, multi-rope friction mine hoist, and secondary shaft sets a single cage. No ladder way in main shaft, and set pipe-cable in secondary shaft. Stage transporting roadway uses three-element arch section, which f₀=B₀/5. Finally determine the full height of the roadway 2.72m, and the net width of the roadway 5.3m. The section diameter of the secondary shaft is determined as 5m. Design central-diagonal ventilation system as a ventilation system for the whole mine. Central secondary shaft set a forced main fan to take in wind, and set exhaust auxiliary fans in ventilation shafts to return air. Working face uses exhaust local fan to exhaust polluted air.

Key Words: Deposit development; Central shaft development; Mining method; Sublevel caving method; Technical and Economic Analysis; Ore lifting; Ore underground transportation; Cross-section design; Ventilation system

目 录

第1章 总论 1

1.1矿区概况 1

1.2设计依据和设计原则 1

1.2.1设计依据 1

1.2.2设计原则 1

1.3设计内容和设计方案 1

1.3.1矿床开拓 2

1.3.2采矿方法 2

1.3.3提升运输与井巷断面设计 2

1.3.4通风 2

第2章 矿山地质 3

2.1概述 3

2.2矿区地质 3

2.2.1褶皱构造 3

2.2.2断裂构造 3

2.3矿床地质 3

2.4水文地质 4

2.4.1自然地理概况 4

2.4.2矿坑充水因素 5

2.5矿床开采技术条件与矿石储量 5

2.5.1矿床开采技术条件 5

2.5.2矿石资源/储量 6

第3章 采矿方法 7

3.1影响采矿方法选择的因素 7

3.2初选方案 7

3.3技术经济分析 7

3.4开采方案详细设计 8

3.4.1采准巷道布置 8

3.4.2切割工作 9

3.4.3回采工作 9

第4章 矿床开拓 12

4.1矿山工作制度、生产能力和服务年限 12

4.1.1矿山采用的工作制度 12

4.1.2矿山设计年生产能力 12

4.1.3矿山服务年限 12

4.2矿床开拓方案的选择与确定 13

4.2.1开拓方案初选及技术分析 13

4.2.2开拓方案的技术经济综合比较 13

第5章 主要井巷工程与通风系统 16

5.1阶段运输巷道 16

5.1.1地下运输设备选型 16

5.1.2阶段运输巷道断面设计 16

5.2主井（箕斗井）断面设计 19

5.2.1矿石提升设备选型 19

5.2.2主井断面设计 20

5.3通风系统 21

第6章 结论 22

参考文献 23

附图 24

致谢 25

第1章 总论

1.1矿区概况

矿区在本溪市区南西方向22km，本溪市南芬区西边8km，行政区划归本溪市南芬区解放村。矿区与南芬有柏油公路相连，沈丹铁路和沈丹高速公路经过南芬，交通便利。

矿区在长白山脉中部，矿区为低山丘陵，地势西高东低。最低侵蚀基准面高程212.5m，山坡角15°～35°。

矿区最低气温-32.3°C，最高气温37.3°C，年均气温7.8°C。冻土深度0.8～1.35m。

1.2设计依据和设计原则

1.2.1设计依据

1）辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院于2008年2月提交的《辽宁省本溪市徐家堡子铁矿床勘探报告》正文。

2）辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院于2010年4月提交的《辽宁省本溪市徐家堡子铁矿床补充勘探报告》正文、附图、附表。

3）本溪钢铁（集团）矿业公司南芬露天铁矿与中冶北方工程技术公司双方签订的《冶（2010）设合字第14号》设计合同；

4）2010年4月，甲方、乙方、本钢院三方签订的《徐家堡子铁矿采矿工程设计分工协议和设计技术协议》；

5）甲方提供的地形图、设计要求补充说明等设计基础资料；

6）国家现行的有关专业主要标准、规范。

1.2.2设计原则

1）本着工艺先进、技术可靠、经济合理、充分利用矿产资源的原则，确定开采工艺和开拓方式；

2）矿山装备、自动化程度和劳动生产率达到国内先进水平；

3）遵循行业设计标准、法律法规、国家有关政策。

1.3设计内容和设计方案

本次设计的主要内容包括矿床开拓方案的确定、采矿方法的确定、提升运输方式的确定及设备选型、主要井巷的断面设计，以及通风方式与通风系统的确定。

1.3.1矿床开拓

根据矿山设计年生产能力、所选用的采矿方法，以及矿体埋藏深度、矿体倾角、矿体厚度等矿体地质条件，同时考虑地表地形及地表工业场地的布置情况，设计选用中央竖井开拓与明竖井盲竖井联合开拓两套设计方案进行技术经济分析比较，最终确定选用技术经济效果更优的中央竖井开拓方案。

1.3.2采矿方法

根据影响采矿方法选择的因素，比如矿体倾角、矿体厚度、矿岩稳固性、地表是否允许崩落及矿石价值等，初选3套备选采矿方案，即无底柱分段崩落法、房柱法和阶段崩落法，对3套采矿方案开展技术经济分析比较后，选定效果最优的无底柱分段崩落采矿法。

1.3.3提升运输与井巷断面设计

徐家堡子铁矿设计年生产能力达300万吨，属大型黑色金属矿山，设计采用轨道运输，即机车运输作为地下运输方式，采用主井双箕斗提升矿石和废石，副井单罐笼提升材料、人员和设备。

据机车运输设备确定阶段运输巷道断面尺寸，即先按设计矿石年运输能力进行轨道运输设备（电机车和矿车）选型，再据此进行阶段运输巷道断面设计。同样地，按设计生产能力进行提升设备选型，再据此进行主井断面设计。

1.3.4通风

全矿设计成中央对角式通风系统，中央副井安装压入式主扇入风，东西翼风井装抽出式辅扇回风，回采工作面利用局扇抽排污风。

第2章 矿山地质

2.1概述

矿区地理坐标为东经123°41′12″～123°42′43″，北纬41°06′16″～41°07′17″。

矿区出露地层由老至新为：太古界鞍山群；下元古界辽河群；上元古界青白口系、震旦系；古生界寒武奥陶石炭系；新生界第四系。

2.2矿区地质

2.2.1褶皱构造

基底褶皱构造：分为早期与晚期褶皱构造。早期褶皱以塑性流变为特征，表现为单斜构造层。晚期为宽缓的褶皱构造特征，表现为地层呈舒缓波状起伏。

盖层褶皱构造：表现为舒缓的褶曲。

2.2.2断裂构造

矿区内断裂构造包括基底断裂和盖层断裂。

基底断裂：

区内基底断裂主要为F1断裂和F16断裂。详细特征、性质见表2.1。

盖层断裂：

区内有NNE向和NWW向断裂构造。

NNE向断裂：发育于矿区东部，主要为F6和F7断裂。

NWW向断裂：区内仅见一条，其他小断层，如F11～F14仅有1个工程控制，其产状不详。

各断层特征详见表2.1。

2.3矿床地质

分述矿体形态、规模及产状如下：

1）Fe1矿体

Fe1矿体是矿区主矿体，厚层状，矿体厚度为24.56～128.07m，平均厚度为65.78m。总体走向280°～300°，倾向NNE，东部折为NEE走向。在200线南部，矿体转向，倾向S。倾角平缓，5°～20°，平均10°。

表2.1 矿区主要断裂统计表

2）Fe2矿体

在Fe1上方，厚度6～56.33m。总体走向300°左右，倾向NNE，倾角10°～20°。

2.4水文地质

2.4.1自然地理概况

矿区水系不算发育，东边有条小河，常年流水，由南流向北，河床宽3m，水深0.1～0.4m，流量随季节变化。据2006年10月10日采用浮漂法观测结果，小河流量为0.437m³/s。