采矿单体设计标准.docx

采矿单体设计标准 采场单体设计有两种形式一种是设计部门，为了制定初步设计而做的标准矿块采矿方法设计，这是一种标准的方案设计，是以地质勘探报告所提供的资料，归纳成为具有代表性的矿块，按代表性矿块条件作出的结构方案设计；另一种是具体矿快的采矿方法施工设计，含真实的坐标、储量、品位等，需要经过生产探矿以后，达到B级勘探精度的基础上作出的设计（对于复杂Ⅳ勘探类型矿体和边缘分散小矿体，可根据具体情况降低级别）。矿快施工设计是矿山生产部门的一项经常性的技术工作，其设计质量好坏，不仅直接影响到资源的回收、采出矿石的质量和采矿成本而且还关系到生产人员和设备的安全、劳动强度以及通风防尘的效果。 采场单体设计应该在本阶段采场总体设计的基础上进行，要照顾上、下、左、右想领采场的关系，并遵招其回采顺序。做矿房的回采设计同时应该包括矿柱的回采设计。 一、单体设计的主要内容 单体设计一般都包括采准和回采设计两大部分。采准设计实质是矿块的结构设计；回采设计则主要是工艺设计。不同的采矿方法，设计重点不同，深广度也有很大差别。如采用深孔、中深孔落矿的采矿方法，有深孔、中深孔设计、大爆破设计；采用在覆盖岩层下放矿的采矿方法，有放矿设计等；只有像浅孔落矿的采矿方法，因内容简单，才作一般性单体设计。 采场单体设计一般应该包括采矿方法选择的依据，采场结构及参数的确定，采场工程布置，施工顺序及进度要求，落矿、出矿和充填，顶板管理，通风及安全措施，降低矿石损失、贫化的措施及主要技术经济指标等。 同时应完成下列的图纸内容矿房和矿柱的总体布置图，采准、切割工程布置图，主要巷道断面图，支护结构图，炮孔布置图，施工进度计划，工程量表和作业循环图表。 大爆破设计除设计说明外，还应提供装药结构和爆破网路等有关图纸。 技术经济指标部分内容应该包括地质矿量、地质品位、采矿量、出矿量及采矿品位、矿石损失率、贫化率、采准切割良、采掘工效、采场生产能力、主要材料消耗和作业成本等。 二、单体设计所需要的原始资料 作标准方案设计所需要的资料是由地质勘探部门在地质勘察报告中提供；作施工设计所需要的原始资料，则由矿山地测部门在生产探矿的基础上提供；一般包括 1、 设计块段的矿体赋存条件、地质构造、矿石与围岩的物理力学性质； 2、 设计块段的矿石储量和储量级别； 3、 设计块段的探矿资料，包括探矿坑道的地质平面图、探矿天井地质剖面图及地质文字说明书等； 4、 设计块段平面图及相领阶段平面图 5、 相领矿块的采矿技术经济指标或开采同类矿床的经验资料； 6、 可为矿块施工提供的采、装、运设备和材料资料。 各项地质资料是随着施工素描而逐渐填补的。施工中都应该及时实测地质平面图和剖面图，提出补充地质资料，尤其是对赋存条件复杂、浸染状矿体等；有必要时要求地测部门作二次圈定，将圈定结果及时补充升级。 三、采准设计 矿块采准设计是在矿块采矿方法方案已经确定的基础上进行，它是单体设计的基础，其具体内容包括 1、 矿块构成要素及底部结构形式的确定； 2、 回采方案及回采范围的确定； 3、 选择拉底切割方式，确定切割巷道及切割槽的布置，以及爆破顺序、爆破方向； 4、 确定凿岩巷道的布置，在此基础上计算采切工程量、采切时间和采切费用； 5、 确定采场通风、联络及运输系统； 6、 采切和回采设备类型； 7、 绘制采准设计图及采准巷道断面图。 以下就采准巷道的布置、采准巷道断面确定、采切工程量计算、采切时间及采切费用等的设计要求进行说明。 1、采准巷道的布置 布置采准巷道可以从阶段运输水平、二次破碎水平、拉底水平、分段水平以及从联络上下阶段的天井剖面、切割槽剖面等主要平剖面入手。布置时尽量遵循以下原则 ⑴巷道位置应该符合矿块最合理的结构和参数，设计应对此作简要论证； ⑵巷道位置应适应矿体倾角和厚度变化，尽可能便利凿岩和放矿； ⑶巷道位置要考虑矿体的地质构造和矿岩的物理力学性质，尽可能避开断层、破碎带，或与断层成直交或斜交。 ⑷布置凿岩或运搬巷道时，应考虑凿岩和运搬设备的有效工作范围，如用TG-40型凿岩机，有效深度为10-12m；YG-80和BBC-120F型凿岩机有效深度为20-25m ；电耙设备的有效运距为40-60m。 ⑸要保证工人作业安全、联络方便，通风良好； ⑹遵循探采结合，尽量利用已有探矿井巷为采准服务，采准巷道也一定要继续发挥探矿作用 ⑺当矿块分两个步骤回采时，采准巷道要尽量考虑为矿房矿柱回采所共用； ⑻尽量避免在有塌陷危险的采空区上盘布置凿岩井巷。 ⑼电耙道的位置要考虑保证稳固，便于装矿和布置通风联络道。 2、采准巷道的断面形状和规格 断面形状和规格可按巷道的用途、穿过矿岩的稳固性以及所用的采矿设备的外型尺寸来确定。考虑采准巷道使用时间比较短暂，只要用途适应、安全许可，其结构和规格均可比开拓基本巷道简化。巷道断面尺寸确定后，应绘制成施工图。 3、采切工程量及采切比 采切工程设计中，当矿块作一个步骤回采时，只算整个矿块的采切比；当矿块分步骤回采时，则应分别计算矿房与矿柱的采切比。对于开切割槽和拉底的工程量，采切比中只算为开切割槽和拉底而开创自由面和补偿空间（如切割天井、拉底平巷、拉底横巷）的工程量，不计切割槽和拉底层其余部分的工程量，其余部分属于切采，归到回采矿量中。 4、采切工作顺序及矿块采切时间 采切工作顺序应优先为方便通风、出渣及压气供应等创造条件，并尽量使采切工作期内出勤人员和设备大体取得平衡。按一般矿块采准设计的施工顺序都是先从掘进运输平巷，贯通上下阶段，接着做底部结构拉底，与此同时进行切割和掘进凿岩巷道等。按照先后顺序编制矿块采准切割工作进度计划表，并依表排出矿块的采切时间。下表是常用的矿快采准切割工作进度计划表的表示 5、采切费用 矿块的采切总费用可以按表1-1求出，折算到每吨矿石的采切费用需要将总费用除以该矿块的采出矿石量（t）。 采准设计的结果应能提交采准设计说明书和采准设计图表。说明书除表达上述设计的论据外，应阐明该矿块的地质条件及采准施工的技术措施和要求。图纸的数量和精度，以方便施工为准。 表1-1 四、回采设计 回采设计是在采准设计施工完毕，矿块已被充分揭露后，根据具体的分层、分区条件下进行。它主要是设计按回采作业所采用的工艺方法及其有关计算。由于各种采矿方法的回采作业不同，回采设计的内容有很大差别。以下只就对回采设计的一般内容作概括性介绍。 1、回采方案及回采范围的确定 回采方案是指矿块各部分的回采顺序、落矿方式与爆破规模、以及采用混采或分采等，在回采设计中具有技术决策性的内容。回采范围是指圈定矿体的边界线、断层区域的回采界线、混采时的采幅以及拉底范围、切割范围等。这些问题的决定都与矿体的赋存条件、地质构造、含夹层情况、含品位情况有关，要求在采准工作结束后，地质资料得到充分补充的基础上，作出具体确定。 2、落矿 包括选择凿岩设备及工具，布置并设计炮孔落矿参数，凿岩工作的组织及施工要求，爆破设计等。一般，浅孔落矿较为简单；深孔落矿尤其是扇形深孔落矿，要按深孔排列、每排扇形孔中心，每个深孔的孔位、倾角方向、孔深、孔底距、装药量等作出周密细致的计算；并把计算结果列表和绘制施工图。 3、出矿和运搬 包括选择出矿与运搬设备、拟订出矿制度、二次破碎方法及决定截止品位等。 4、采场通风 要求选择采场的通风系统、通风方式和通风制度，确定防尘措施，以及计算所需要的风量和通风时间等。 5、地压管理 各种采矿方法所用的地压管理方法不同，必须根据所选用的采矿方法进行个别设计。如空场采矿法，应先对所留矿柱进行理论计算，再对比类似条件下取用的矿柱尺寸作具体分析，求得安全可靠、资源损失少的矿柱面积；又如用充填采矿法，应对充填料的配比与充填体的强度进行设计论证，作出工艺设计。 6、回采工作组织 根据所选定的回采工艺、各项作业应完成的工作量、完成作业的定额等，计算出工作人员数和完成作业所需要的时间，编制成回采作业循环图表（表1-2） 7、回采计算 选择要计算以下各项数字及指标。 ⑴矿块生产能力。指矿块平均每日生产的矿石量，可按下列公式计算 PTs/tsnbnm,t 式中P---矿块或矿房的平均日生产能力，t Ts---个回采循环中从回采工作面采下的矿石量 ts---一个回采工作面的回采循环时间，班； nb---每昼夜回采工作班数，班； nm---矿块（或矿房）中同时进行回采的工作面数。 上式是指以单步骤回采的矿块生产能力；若用两步骤回采，则应分别计算矿房和矿柱的平均日生产能力。 ⑵回采的采场数 分别按矿放和矿柱摊配的班产量，及各自的采场生产能力进行计算。 ① 所需要同时生产的矿房数Nr NrAbir/qr ，个 式中 Ab---班产量，t/班； Ir---矿房采出矿石量的比值，； qr---矿房回采的班生产能力，t/班。 ② 所需要同时生产的矿柱数Np； NpAbip/qp ，个 式中ip---矿房采出矿石量的比值，； qp---矿柱回采的班生产能力，t/班。 ③ 矿块的回采时间 作单步骤回采时，以一个矿块中的矿量和一个回采作业循环时间内采出的矿石量来计算。 ④ 回采所需要的设备、人员和材料数 凿岩机数量是根据同时回采的矿房、矿柱数和班生产能力，按凿岩机台班效率及每m炮孔的崩矿量计算 回采所需要凿岩机台数班回采矿量/凿岩台效每m炮孔崩矿量 选用指标时，应参照类似矿山的实际资料，结合设计矿山的具体条件作对比确定。 运搬设备数量按同时回采的采场数和备用采场数配置，以采场生产能力和运搬设备效率来计算其所需要数量。选型时应参考类似矿山的实际资料。 计算出的凿岩、运搬设备都应乘于备用系数。各种设备的备用系数可参见下表 人员数可按劳动定员定额配备，再分别按工作制度考虑在籍系数。连续工作制在籍系数1.15；间断工作制为1.08。 材料数可按工艺工程具体计算，或参照类似矿山的实际资料做对比确定。 ⑤ 回采作业成本 系指采矿直接成本，由回采过程中所消耗的材料、动力及工资等费用组成，不计及管理费用。计算时按单位采矿直接成本。计算方法可参照下表 最后附加关于凿岩方面的标准 1、凿 岩（一）布孔步骤 1.在作业面上标出中心线（竖井为十字中心线），起拱线和幅员线； 2.排列炮孔。（坑道作业）先按预定的掏槽孔形式排列掏槽孔，再按五炮定位法排列 周边孔，最后增配扩大孔。有时亦可按周边孔再掏槽孔和扩大孔的顺序。园形竖井常常 采用同心园形布孔形式。 （二）布孔方法 1.找中心线确定断面中心线，在直坑道中，常用“三点延长线”法（见图3-4-1）。在爆破后和检查工作面安全之后，由经始员（或钻机手）把工作面外的三点垂球线放下来，作业面一人手拿粉笔并用手电照着粉笔，另一人在一点垂线球线之外指挥作业面的人移动粉笔，当粉笔的位置同1、2、3垂球线方向重合在一起的时候，粉笔的位置就是断面中心线。然后看中心线的人把垂球线团起来，其悬挂高度超过行人高度，准备下次备用。也可以在地坪上设立中心桩，由经始员用经纬仪找出作业断面的中心线（弯曲的坑道必须用此法）。 2.找腰线和确定起拱点利用“二点延长线法”可找到腰线的标高（见图3-4-2），再用皮尺从中心线对称量取1/2跨度与腰线标高相交点，即为两个起拱点。也可由经始员用经纬仪找出二个起拱点。 3.找地坪边沿点当石渣装运完毕后，利用两个起拱点挂垂球线，用皮尺量取起拱高度，即找到地坪边沿点。 4.布孔当中心线、腰线位置找好后，按照爆破图表的规定，在中心线上量出顶中心孔，在腰线上量出顶角孔，并用粉笔作出记号。打孔时首先打这三个孔，这样就可以用顶中心孔来控制断面高度，用顶角孔控制断面宽度，这三个孔基本上控制了断面的规格。 图3-4-1 找中心线 1、2、3-中心垂线；4-用粉笔画断面中心线；5-手灯 图3-4-2 找腰线 1、2-岩壁上的腰线点；3-腰线绳 按照爆破图表的规定，根据顶中心孔和顶角孔的位置来确定其他炮孔的位置。常用米尺量取炮孔距离，并用粉笔在岩壁上作出记号，作为钻孔依据。确定坑道（或竖井）断面中心线、腰线和炮孔位置的最新最快速的方法是采用激光指向仪（又称激光布孔仪）。激光指向仪以激光为光源，利用全息照相原理，把几十种爆破布孔图拍摄贮存在一个很小的玻璃底版上，布孔时只需调整底版的位置，即可得到需要的布孔图，孔位误差不超过10mm。在光面爆破孔位置布置时，为保证前后炮孔之间的衔接，可随时调整镜头，直至达到满意的结果。 激光指向仪由光源镜筒、底座、三脚架等部件组成，见图3-4-3所示。该仪器很便于操作，一般作业手都可掌握。使用时，首先把激光布孔仪架设在距离作业面的一定位置，架好三脚架，底座调平，接上电源，然后就旋转水平度盘，调整镜筒坡度（与坑道坡度一致），调节镜头和玻璃底板位置，即可得到满意的炮孔位置。但必须注意，激光源的光线很强，操作时眼睛不能直接对准镜筒；使用和搬动时要防止强烈震动，以防损坏激光管。 （三）炮孔角度的掌握 按照爆破图表的要求，掌握好钻孔的角度（特别是掏槽孔、周边孔）是炮孔质量好坏的标志之一。炮孔的角度分为水平角和垂直角。 1.炮孔角度的一般找定方法 （1）找定水平角度的方法以通过孔口垂直工作面的水平线作基准线，量取钻杆上等于炮孔深度的点作基准点，以基准点和基准线间在平面上的距离确定水平角。 （2）找定垂直角度的方法以通过孔口的垂直工作面的水平线为基准线，在钻杆上量取等于炮孔深度的点作基准点，以基准点和基准线间在铅垂面上的距离来确定垂直角。 钻杆上的基准点，要事先用粉笔在钻杆上标好。基准线由领钻手在开孔位置上用炮棍临时找定。基准点和基准线之间的距离根据所需角度事先标好，由领钻手用尺量定。在领钻手量距离的时候，风钻手要紧密配合移动和调整风钻的位置，以保证距离准确，使打孔角度满足爆破图表的规定。 2.掏槽孔水平角度的找定方法以垂直楔形掏槽为例，以坑道中心线左右对称布置，所以它的水平角度可以利用掏槽孔的间距直接求出。 3.顶中心孔、底孔的垂直角（仰角或俯角）的找定方法。这种孔的角度可以利用坑道的顶板或地板作基准线直接找出来。 炮孔角度的找定方法，还可以利用坡度尺进行。坡度尺可以自制（即用1530mm2断面的无节疤的松木板条） 式样如图3-4-4所示，使用时将该尺的元宝螺栓拧松，调节角度8到所要求的角度，再拧紧元宝螺栓，然后将该尺的BC边对准基准线，将钻杆靠上AB边，即是所需的钻孔角度。 4.孔底垂直面的掌握 图3-4-4 在作业面上打好的所有炮孔的孔底都应该正好在和坑道中心线相垂直的一个平面上，以保证工作面平整（但掏槽孔应略深一点）。由于工作面在爆破以后往往出现凹凸不平的现象，所以在打孔的时候，钻杆钻进深度要根据其凹凸不平的程度来调整。另外，炮孔带有角度时，要加上倾斜角度所要求加长的长度。