1.1设计目的及意义

铁在现代工业发展中扮演着重要的角色，是现代工业发展的必不可少的资源。在工业现代化发展中发挥着举足轻重的作用。随着开采量的增大铁的资源矿藏越来越少，而需求量不断增加。因此，选择科学的、经济的、技术性的开采方式，提高我国对铁矿的开采能力尤其重要。目前我国主要有两种开采方式地下开采以及露天开采。然而露天开采属于传统的开采方式，这种开采方式有较好的优势，安全性高、成本低廉，对开采区域没有过多的要求。因此，应用在地质条件比较好的地方，具有较好的优势。然而经过了长期的开采，矿床深度逐渐加深，矿床受到的磨损也在增大，影响了露天开采的优势发挥，地下开采也逐渐取代露天开采，并成为了采矿行业的主流，经济性以及技术性等也开始成为地下开采关注的热点。目前，我们国家的矿床地下开采技术发展相对比较成熟。

调查研究显示，我国矿山资源大部分集中在地下，并且地下矿山的数量约占据了总矿山数量的90％。由于矿体的赋存条件和技术经济等诸多因素的限制,大部分的矿山不可能用露天开采将矿床一次采完，而多数矿山是在上部用露天开采之后便转入地下开采或者是露天转地下联合的方式开采。所以矿山地下开采技术的发展越来越引起科研人员的关注。近年来， 随着社会的发展和技术的进步，国内外矿山地下开采技术发展迅速,很多采矿新技术、新工艺、新设备被应用到矿山的地下开采过程中。

黑山铁矿为岩浆侵入型大型钒钛磁铁矿床，580m以下采矿工程为地下开采，设计规模120万t/a, 采出的矿石块度0 mm ~850 mm，矿石品位Fe=29.16%、V2O5=0.29%、TiO2=6.88%。本设计以黑山铁矿正处于露天转地下的开采现状为背景。结合黑山铁矿地下开采设计的实际方案，在理论知识和实践相结合的基础上，设计一个经济的、合理的地下开采方案。

1.2地下开采的国内外现状

1.2.1国内地下开采的现状

（1）崩落法。在我国地下矿山的开采方法中， 崩落采矿法是一种使用频率非常高的开采方法。崩落采矿法是通过在矿山开采过程中，将价值不高或者没有价值的矿石回填至采矿区，实现对采空区的填埋，这样可以避免这些矿石占用土地，还起到了重复利用的作用。在实际的矿山开采过程中，该技术可以有效管理采空区，进而对采矿过程中出 现的坍塌事故进行有效的预防和控制。与其他的采矿技术相比，崩落采矿法具有成本较低、使用安全、生产效率高的特点。所以，崩落采矿法常用在矿体地质不稳的矿区。在崩落采矿法具体实施过程中，主要有三种常用的方法，分别为自然崩落法、有底柱分段崩落法及无底柱分段采矿法。

（2）空场法。空场采矿法是我国地下开采方法中应用历史久、技术最为成熟的矿山地下开采方法。空场采矿法的工作机理是指在回采矿山资源的过程中，无需对矿场采空区进行填埋等操作，在整个采矿的过程中保持空场的一种回采方法，其采空区需要利用矿柱对矿山进行支撑。在实际开采过程中，首先要划分矿块，把矿块分为矿房和矿柱，然后先开采矿房，再开采矿柱。空场采矿技术，根据矿体的结构及回采的特点，可分为房柱采矿法、全面采矿法、留矿法、阶段矿房采矿法等。

（3）充填法。充填采矿法主要是利用相关填充材料对采空区进行填充，或者形成支撑柱体，或将填充材料及 支撑柱形成相互配合的支撑体系，从而达到对整个采空区支 撑保护的作用。在实际开采金属矿山的过程中，充填采矿技 术主要包括上向进路充填采矿法、上向水平分层充填采矿 法、下向分层进路充填采矿法等，其比较适合于复杂的矿山。 该技术优点是可以达到大型机械化的采矿效果，在落矿、支 护以及出矿起到非常重要的作用，可以有效的保护地表环境。同时，充填采矿技术也具有一定的缺点，如实际开采过程中成本高、工艺流程复杂、生产效率较低等。

1.2.2国外地下开采的现状

（1）崩落法。该方法在美国使用得很广泛; 近年来美国对这种方法的岩性指标及崩落性的确定、地压控制与巷道维护、放矿规律与矿石质量管理以及应用大型无轨设备等做了大量的工作, 使采矿方法的生产能力、工作效率、特别是采矿质量有显著提高。

（2）充填法。由于近十多年来实现了从普遍充填法发展到机械化充填法而受到国内的特别重视。例如垄断瑞典有色金属采矿业的布利登公司在中型地下矿山中广泛采用充填法 采矿，其技术途径主要是采用斜坡道进路的盘区开采方案 ; 使用采矿凿岩台车打深眼、机械化装药爆破、无轨设备出矿、机械化处理松石、锚杆护顶等工艺以实现高分层回采; 在充填工艺上使用尾砂胶结充填、发展高浓度管道输送以及利用全尾砂等技术; 并进而发展了下向充填、分段充填等方法。

（3）房柱法。由于近年来不断发展起来的液压凿岩、装药。机械化锚杆支护以及大型无轨装运设备等技术使它适应的采场高度从中厚提高到30米 , 矿体倾角从几度提高到30度左右。其劳动生产率是地下采矿方法中最高的 , 如瑞典莱斯瓦尔铅矿和法国洛林铁矿便是典型例子。美国新铅带的许多矿山和白松铜矿也都采用这种方法。

（4）大直径深孔落矿的VCR法。该法是1973年从加拿大金属矿山迅速发展起来的一种采矿法 。 它应用利文斯通爆破漏斗的爆破理论 , 从采场上部平巷凿直径150或165毫米(苏联时期最大有到243毫来的)、深度一般木超过60~70米(最大有达90米)的炮孔、分段向下爆破。与此方案相似的还 “ 垂直阶段采矿 法 ” VMB。例如美国有百年开采历史的霍姆斯特克金矿, 曾用方框充填法、以后又用分层充填法。近年采用 V C R法, 与原用充填采矿法比较,其主要优点有减少采准工程、改善爆破质量、作业安全、提高生产能力和工效。故该公司计划在今后几年内将VCR法的采矿比重提高到 35~60%。西班牙的鲁别尔斯铅锌矿是一个年产矿石100万吨的矿山,原计划用深孔空场法和水平分层充填法回采, 后来作了方案修 改, 现是一个100%使用VCR法采矿的矿山。