摘 要

本次设计主要是以香格里拉县红山铜矿现有的地质勘探资料为依据，根据毕业设计说明书的要求，完成对红山铜矿地下开采的设计。主要设计内容有开采工艺，开拓方案，提升与运输系统，设备的选型，通风与排水，巷道断面设计，爆破设计，绘制相关CAD图。根据资料所要求的的年产量，确定矿石的运输方式和提升方式，以及电机车、矿车的选择。在本次设计中，选择浅孔留矿法作为采矿方法；使用竖井开拓方案。主要采用电机车运输矿石，用溜井来溜放矿石；卸矿至溜井下部，然后装车运至选厂；使用抽出式通风的方式来进行集中通风。根据涌水量设计排水系统，采用集中排水方式进行自然排水，地下排水设施包含水仓、清仓排泥、沉淀池、泵房等工程。同时设计井巷掘进爆破和回采爆破。

关键词：地下开采；竖井开拓；通风；提升与运输

Abstract

This design is mainly based on the existing geological prospecting data of the Hongshan Copper Mine in Shangri-La County. Based on the requirements of the graduation design specification, the design of the underground mining of the Hongshan Copper Mine was completed. The main design contents include mining technology, development plans, lifting and transportation systems, equipment selection, ventilation and drainage, tunnel section design, blasting design, and drawing CAD drawings. According to the annual output required by the data, determine the mode of transport and lifting of the ore, and the selection of electric vehicles and mine cars. In this design, the shallow hole mining method was selected as the mining method; the shaft development plan was used. The main use of motor vehicles to transport ore, with a slip well to slip ore; unloading to the bottom of the well, and then loaded to the transport to the selected plant; the use of exhaust ventilation to conduct centralized ventilation. Design the drainage system according to the amount of water inflow, adopt the centralized drainage method for natural drainage, and the underground drainage facilities include the water storage, clearance sludge, sedimentation tanks, and pumping stations. At the same time design roadway excavation blasting and mining blasting.

Keywords: Underground mining; Shaft development; ventilation; Promotion and transport

目 录

第1章 绪论 1

第2章 矿山概况 2

2.1 矿区位置及自然地理和经济概况 2

2.2 矿区地质 3

2.3 矿床特征 4

2.4 矿体特征 4

2.5 矿石质量 6

2.5.1 矿石类型 6

2.5.2 矿石的结构、构造 6

2.5.3 矿石类型和品级 6

2.5.4 矿体围岩及夹石 7

第3章 矿山的生产能力 9

3.1 简介 9

3.2 生产能力验证 9

第4章 开拓系统 10

4.1 概述 10

4.2 开拓方案的选择 10

4.3井筒断面设计 11

4.4 巷道断面设计 12

4.5 溜井设计 14

第5章 采矿方法 15

5.1 概述 15

5.2 采矿方法的选择 15

5.3 采矿方法的布置 16

第6章 矿井提升与运输 18

6.1 概述 18

6.2 井下运输设备 18

6.3 矿井提升容器及设备 19

6.4 井底车场 20

第7章 矿井通风 21

7.1 通风方式和通风系统 21

7.2 通风方式 21

7.3 通风计算 21

7.4 通风设备选择 23

第8章 排水系统 24

8.1 概述 24

8.2 排水方案的选择 24

8.3 排水设施的布置 25

第9章 爆破设计 26

9.1 概述 26

9.2 井巷掘进爆破 26

9.3 回采爆破 26

结论 28

参考文献 29

附录 30

致谢 31

第1章 绪论

采矿工业是国民经济的基础工业，为有色金属、冶金、石油、化工、建材、煤炭等部门提供矿物原料。铜是一种与人类关系十分紧密的有色金属，被广泛地运用于轻工、机械制造、电气、国防工业、建筑工业等相关领域，在我国有色金属的消耗中仅仅次于铝。所以对于铜矿进行合理的开采设计对于国民经济的发展具有重要作用。

香格里拉县红山铜矿区有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号四个主要矿体，为国家出资查明矿产地（中甸红山铜矿），矿体产出于三叠系上的统图姆沟组中部层位的第三段（T3t3）中，矿体大致顺层产出，含矿部位大部分是板岩和大理岩的接触部分；含矿围岩主要是角岩和矽卡岩，其次为大理岩。成矿与印支期中酸性岩浆的侵入有关，严格受到岩性、构造和岩浆活动控制，属多期次复成热液矽卡岩型矿床。矿床属第Ⅱ勘查类型。

划定矿区范围内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号等矿体均有采空区分布。截止2012年10月31日，核实资源储量的结果：占用查明资源储量：工业矿矿石量2848.10万t，铜金属量251468t，平均品位0.88%。占用保有资源储量：工业矿矿石量是2305.03万t，铜的金属量是196987t，平均品位0.85%，占用注消资源储量：工业矿矿石量543.07万t，铜的金属量54480t，平均品位1.00%。在划定矿区范围内查明铜资源储量的规模为中型。

红山铜矿工程地质和水文地质条件都属中等类型。环境地质条件以次生环境地质问题为主的一种复杂类型。矿床开采技术条件应属于以环境地质问题为主的矿床(Ⅲ-3)复杂类型。

由于我国矿床种类非常多，选择的采矿方法也各有不同。，采用留矿法开采急倾斜薄矿体；使用房柱法和全面法开采顶板稳固的缓倾斜矿体；使用分段崩落法开采倾斜矿体和急倾斜中厚以上的矿体。地下采矿方法的工艺和结构趋于简单化。充填法、分段崩落法是各采矿方法中最有发展前途的采矿方法，而缓倾斜矿体的开采，则以房柱法最为适合。

因此为了更好地开采香格里拉县红山铜矿，更加经济合理地利用铜矿中的资源。我们需要认真分析红山铜矿地下开采设计的主要特点和内容，阅读地质资料，在此基础上完成红山铜矿主要地下开采工程：矿床开拓、采矿方法、生产能力验证、井巷工程、基建工程量及进度、通风等工程设计，同时采用矿业软件或CAD软件绘制相应工程图并撰写地下开采工程设计报告。

第2章 矿山概况

2.1 矿区位置及自然地理和经济概况

红山铜矿划定矿区的范围位于云南省香格里拉县城32°方向，平距约34千米，处在格咱乡境内，矿区地理坐标：（1980西安坐标系，极值）东经：99°53′05″—99°53′57″；北纬: 28°07′11″—28°07′50″；采矿权面积为0.999平方千米。矿区经矿山公路与香格里拉—四川乡城公路相连，公路里程为17千米；经香格里拉—四川乡城公路至香格里拉县城公路里程为37千米，香格里拉县城至大理公路里程约252千米，至昆明约629千米，经大理有铁路与楚雄、昆明等相通。矿区交通方便。

图2.1 交通位置图

矿区位于滇西北横断山脉中的三江纵谷区东部，为青藏雪域高原南缘部分。矿区地势东南高而西北低，峡谷纵横，峰峦连绵。矿区内海拔4027—4513.9米，相对高差486.9米。矿区中北部的红山大沟总体上自东向西泾流入格咱河、汇入金沙江，属于金沙江水系。该地区内植被不发育，大部地段基岩裸露，角峰峭立。仅局部有灌丛、草甸分布。

据《香格里拉县2004年国民经济和社会发展计划指标表》（2004年），全县面积11613平方千米，人口15.05万人，是农业县。年生产总值55125万元，人均3663元。财政收入4125万元，财政支出23828万元；人均财政支出为1585元，人均财政收入为276元。为国家级贫困县。农业作物以玉米、小麦、青稞为主，经济作物产量不高；工业以水电为主，发电量3860万千瓦/小时，水、电资源丰富；近年来以铜为主的矿业产业有一定发展。未来区内矿山用电架设数十公里输电线路即可将省电网联通至矿山。县内居民以藏族为主，是多民族聚集区。矿区附近无居民点分布。

2.2 矿区地质

本区位于义敦—中甸岛弧带南部地区，它在德格—中甸陆块东边、甘孜—理塘结合带西边，主体构造线为北北西向展布。

区域地球物理特征：本区主体为一个巨大的近南北向重力低，长400余千米，夏塞一带宽达近100千米，南北两端变窄，重力负异常强度为－5—－25×10—5m/，滇 -川省界附近强度最大。红山地区位于重力低南部，重力低内主体为近南北向低缓正磁异常带，

图2.2 中缅红山地区区域成矿模式图

和位于义敦岛弧印支期的中酸性火山岩带一致，在中酸性岩浆岩体蚀变带之中形成了中等强度的局部异常，在走向上呈现出串珠状分布。

区域地球化学特征：本区表现为靠近南北向Pb、Zn、Ag、Cu、Au等相关元素异常带，与重力低值带相同，在长400千米异常带内形成矿床密集区、4个异常群，南段四川境内有阿热—天宝山、乡城—雪鸡坪区，北段有夏塞、呷村区。在云南省内又可分为9个异常的簇集小区，分别是纳通、拉巴、红山、阿热、欠虽、小中甸、安南、东炉房、休瓦促等。

区域矿产：本地区属于德格—中甸沟—弧—盆、松潘—甘孜铅锌银金铜成矿区、特提斯—喜马拉雅成矿域系铜铅锌金银成矿带。红山铜矿位于处于铜钼铅锌金银成矿带中，区内成矿作用强烈，形成了资源潜力巨大的斑岩—矽卡岩型铜多金属矿集区，已发现矿床（点）35处，是探铜多金属矿的一个地区。主要矿床类型有斑岩型、矽卡岩型、构造热液型、热液石英脉型等。主要的矿床点有甭哥金矿、红山铜矿、休瓦促钨钼、普朗铜矿、沙都格勒钨钼矿、雪鸡坪铜矿等。区域成矿模式见图2.2.

2.3 矿床特征

红山铜矿区已发现4个主矿体（编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）、多个小矿体（编号为V6、V7、V8、V9、V10）及一些零星矿化点。矿体产出于三叠系上统图姆沟组中部层位的第三段（T3t3）中，矿体大致顺层产出，含矿部位主要是板岩与大理岩的接触部份；含矿的围岩主要是矽卡岩和角岩，其次为大理岩。成矿与印支期中酸性岩浆侵入活动有关，严格受到构造、岩性和岩浆活动控制，属多期次复成热液矽卡岩型矿床。

2.4 矿体特征

矿体的形态和空间分布与矽卡岩带基本一致，呈不规则带状，多中间膨大，向两端、深部逐渐变薄、分叉至尖灭。矿体走向北西（330°）—南东（150°），倾向南西，倾角60—80°，为陡倾斜。各矿体的形态、产状、规模和控制标高详见下表及附图（中段平面图、勘探线剖面图）。

Ⅰ号矿体：主要是含铜矽卡岩，其次是含铜角岩。分布于7—11勘探线间，呈透镜状，形态较复杂，11—10线矿体较完整，向南和由地表向深部矿体急剧分叉、尖灭；控制标高4282—4057米，矿体走向长260米。水平厚度1.36—51.52米、平均21.00米，变化系数71.7%；铜品位0.58—0.98%、平均0.78%、变化系数15.7%。所查明的资源量占总资源量（工业矿）的7%。

Ⅱ号矿体：由含铜矽卡岩、铜钼矿石和铜硫矿石组成，分布于1—23勘探线间，呈似层状。1—17线矿化连续性好，10—14线构成矿体膨胀部分，1—5线矿体被大理岩分成两层，上矿层薄且贫，延深至标高4100米以下，矿体变薄，有逐渐尖灭的趋势。控制标高4395—3910米，矿体走向延长1260米。水平厚度1.41—51.40米、平均14.59米、变化系数76.6%；铜品位0.34—2.96%、平均0.89%，变化系数89.8%。所查明的资源量占总资源量（工业矿）的34.5%。

Ⅲ号矿体：分布于7—23勘探线间，主要是含铜矽卡岩。含矿岩石是角岩、构造，为似层状，矿化连续性好。12—17线为矿体膨胀部分，16—19线标高4100米以上部分被角岩分割；控制标高4252—3811米，矿体走向延长915米。水平厚度1.07—52.27米、平均19.34米、变化系数82.5%；铜品位0.39—1.93%、平均0.94%、变化系数33.8%。所查明的资源量占总资源量（工业矿）的50.3%。

Ⅳ号矿体：分布于7—15勘探线间，主要是含铜矽卡岩。底板是黑云母角岩，顶板是大理岩，为似层状，9—13线矿体较好。控制标高4265—3963米，矿体走向延长420米。水平厚度0.68—22.01米、平均7.97米、变化系数70.4%；铜品位0.64—2.49%、平均1.52%、变化系数46.7%。所查明资源量占总资源量（工业矿）的8.2%。

9-17勘探线Ⅰ-Ⅳ号矿体间，深部钻探揭露发现透镜状角岩型隐伏小矿体。

表2.1 主要铜矿体的产状、规模、控制标高和形态表

2.5 矿石质量

2.5.1 矿石类型

根据矿石的结构构造、矿物组合特征，将矿区内的矿石的类型分为7个大类、二十个亚类。各主要矿石类型及其分布特征详见表。

含铜矽卡岩：为最主要的矿石类型，分布全区，组成各矿体主体，呈似层状、透镜状及团块状产出，主要由透辉石、石榴子石组成，少部分可见符山石、矽灰石和方柱石等矿物。

铜—硫矿石：不连续分布于矽卡岩体内或矽卡岩与大理岩接触带，多呈黄及浅棕色，透镜状、团块状产出，主要由黄铜矿和黄铁矿组成。

铜—铁矿石：不连续分布于含铜矽卡岩及磁黄铁矿矿石内，呈暗紫色及铁黑色，透镜状、不规则状产出，主要由含铜磁黄铁矿以及含铜磁铁矿组成。

含铜角岩矿石：多见于主矿体边部，不连续状分布，呈绿、绿灰色，透镜状、带状产出（图2-7），Ⅱ、Ⅲ矿体中较常见。

含铜—钼矿石：见于Ⅱ矿体底部的石英二长斑岩及围岩、石英脉、绢云母石英角岩内，呈灰白、浅黄、浅紫色。

含铜—钨矿石：Ⅰ号小矿体中断续分布，地表风化带中较常见，呈浅棕色，由含白钨矿矽卡岩、含铜磁黄铁—白钨矿矿石组成。