採礦方法選擇與設計

2022-09-23 03:30:06 字數 3926 閱讀 9945

採礦法選擇是根據礦山具體的礦體賦存條件和技術經濟條件確定採礦法。通常,在礦山的設計階段由設計部門選定採礦法。礦山僅在具體條件發生變化,或設計部門所定採礦法實踐證明不行時,才需重新選擇採礦法。

採礦法選定後,作其方案設計和施工設計,並進行採礦法的試驗和試生產後,才能全面投產。對於引進國外的採礦法,必須先進行系統的工業性試驗後方能推廣。

13.1 採礦法的選擇

一、選擇採礦法的原則

正確選擇採礦法考慮的原則是:生產安全,勞動條件好;機械化程度高,礦塊生產能力大,勞動生產率高;礦石**率高,貧化率低;材料(主要是木材,水泥和銅材)消耗少;採礦成本低,經濟效益好;回採工藝簡單,管理方便等。

二、影響採礦法選擇的因素

(1) 礦床地質條件

影響採礦法選擇的礦床地質條件有礦體傾角、厚度、形態與埋藏深度;礦石和圍岩的性質(主要是穩固性、可崩性、放射性、結塊性與自燃性等)礦石的品位和價值,品位的分布;礦體是否含夾石,夾石的形態和分布;圍岩礦化程度;礦石的可選性;含水層及相對隔水層的產狀與分布規律;岩石原始應力場的情況等。

(2) 開採技術經濟條件

開採技術經濟條件包括:地表是否允許崩落;加強部門對產品的技術要求(包括對礦石品位、品級、有害成分及塊度等);國家對產品的急需程度;回採裝置、備品備件及材料的**和**狀況;對採礦法的技術管理水平和掌握程度。

在選擇採礦法時,並非上述所有因素同時影響,或以同等程度影響,需要根據具體情況作具體分析,抓住主要因素,綜合考慮其它次要因素。

三、採礦法選擇的步驟

採礦法選擇一般經歷調查研究、採礦法初選、技術比較合技術經濟比較等四個步驟。

(1) 調查研究

收集和掌握採礦法的基礎資料,仔細研究地質報告、選礦資料(選礦對礦石的要求,選礦費用、尾砂的產率、粒級和成分等),以及上述影響採礦法選擇的其他資料,並到礦山現場進行實地考察。

若礦床由多個礦體組成,則根據礦岩的穩固性、礦體的傾角和厚度等,將礦體分組,以便針對不同組別選擇不同的採礦法。

(2)採礦法初選

在調查研究的基礎上,根據採礦法選擇的原則,針對具體礦體,初步提出幾個技術上可行的採礦法方案,刪去明顯不合理的方案。

(3)採礦法的技術比較

根據初選出的苦幹採礦法方案,相應確定每個方案的結構引數、採切工作、回採工藝和技術經濟指標,繪製採礦法的方案標準圖,並對其進行技術比較。

參與技術比較的指標有:礦塊生產能力、採切比、礦石**率和貧化率、主要材料消耗、採礦勞動生產率等。技術比較還包括以下不能量化的內容:

作業的安全與勞動條件、材料、裝置的**及**狀況,回採工藝的難易程度,採礦法的靈活性和其優、缺點,以及與採礦法有關聯的地表保護等方面。

在進行採礦法的技術比較時,必須注意:合理選取採礦法的技術指標,防止片面追求先進指標;客觀地評價各個採礦法方案的優劣;對兩步驟回採的採礦法,將礦房與礦柱作為整體統一評比。

(4)採礦法的綜合技術經濟比較

①各方案的礦石損失率、貧化率、礦塊生產能力及與採礦有關的投資基本相同,只需比較採礦成本,這種情況極少遇見。

②各方案全部採出礦石量、礦塊生產能力及與採礦有關的投資基本相同,礦石的損失率、貧化率相差較大,需比較年盈利和總盈利的指標。

③各方案的礦石損失率、貧化率和礦塊生產能力以及與採礦有關的投資均相差很大,需要比較企業盈利(年盈利和總盈利)、與採礦有關的年投資,投資返本期和投資收益率等。

四、採礦法綜合技術經濟比較例項

某銅鐵共生礦床,礦床埋深200m,礦床中的礦體均為盲礦體;礦體走向長度分別為900m和600m,平均厚度分別為40m和60m,礦體傾角40~80°;地表允許陷落。根據礦體賦存情況及開採技術條件,對以下兩個方案進行經濟比較:第一方案為無底柱分段崩落法,採用ctc—700型深孔鑿岩台車,配80型鑿岩機鑽孔,c—30型氣動裝運機或dzl—50型柴油鏟運機出礦;第二方案礦房用階段膠結充填法(淺孔崩礦),礦柱用分層尾砂充填法,採用ysp—45鑿岩機鑽孔c—30型氣動裝運機出礦。

兩個方案的技術經濟比較見表13—1。

表13—1 採礦法方案技術經濟比較表

從兩個方案的計算結果可知:第二方案的銅和鐵的採選總**率分別比第一方案高14.3%和14.

8%,銅和鐵精礦年產量相應多19.0%和16.8%,每年多盈利37萬元;但基建投資多800萬元,追加投資**期達21.

6年。第一方案的投資收益率、淨現值和淨現值指數分別比第二方案高1.13%、812萬元和0.

16。由此可見,第二方案的資源利用好,但經濟效益差,採場生產能力低,需兩套充填系統,回採工藝與生產管理均比較複雜。因此,經技術經濟的綜合分析,選擇第一方案。

13.2 採礦法的方案設計

採礦法的方案設計以標準礦塊作為基礎。所謂標準礦塊是將礦體理想化後劃分的礦塊,即取礦體的平均厚度與傾角,視礦岩接觸面為平面,所作的平行六面體為標準礦塊。

採礦法方案設計(也稱為標準礦塊設計)的內容包括:結構引數的確定,採准方案設計,回採方案設計,回採技術經濟指標的選取與計算。通常由設計院作採礦法的方案設計。

一、採准方案設計

採准方案設計的內容包括:確定採切巷道的斷面形狀、規格和支護,選擇採准布置。在標準礦塊三面圖上布置採切巷道,計算礦塊採切工程量等。

(1) 採切巷道的選型和布置

採准布置應考慮探採結合,礦房與礦柱結合,便於施工;將巷道布置在穩固的礦岩中,以減少巷道的維護費用。

(2) 採切工程量計算

根據選定的採礦法方案圖、礦塊結構引數、採切巷道的斷面和布置,進行採切工程量計算。

採切工程量計算內容有:礦塊的採切工程量,據此計算礦塊的採切比;脈內採切巷道的附產出礦量;脈外採切巷道掘進的廢石量,作為提公升、運輸和充填設計的參考。

採切工程量可按表13—2的形式計算,採切比按表13—3計算。若礦塊用兩步驟回採,則礦房與礦柱分別計算。考慮施工可能出現的超掘和廢巷,礦床地質條件複雜而未預見的工程量,礦體形態變化而增加的巷道長度等,計算所得的採切工程量乘以1.

15~1.30的修正係數,當礦體形態簡單,勘探程度高,礦岩穩固性好,礦體厚度大時取小值。

表13—2 礦塊採切工程量計算表

表13—3 礦塊採切比計算表

(3)採切工作面數的計算

按照採切巷道的不同型別、長度和掘進速度(按設計手冊選取),分別計算掘進每條巷道所需要的時間,礦房、礦柱和礦塊的採切時間(見表13—4)。

礦塊的採切時間應與回採時間相適應,根據礦塊回採時間、採切時間和同時回採的礦塊數,按下式計算所需採切掘進工作面數:

(個)式中:n3——採切掘進工作面數,個;

t3——礦塊採切時間,月;

n——同時回採礦塊,個;

t——礦塊回採時間,月。

表13—4 礦塊採切時間計算表

(4) 採切掘進裝置的計算

按照不同型別的採切巷道,選擇和配備掘進所需的裝置和人員。根據同時生產的採切掘進工作面數,計算採切所需掘進裝置(包括備用)和人員總數,並根據掘進材料消耗定額,計算每個礦塊掘進材料消耗總額,和每噸礦石的單位材料消耗量。

二、回採方案設計

回採方案設計的內容視不同的採礦法而定,一般包括選擇回採工藝和裝置,進行回採計算。

(1) 崩礦方案設計

崩礦方案設計包括鑿岩和爆破兩部分內容。

① 鑿岩:選擇鑿岩工具和裝置;確定炮孔引數和布置(包括孔徑、孔深、最小抵抗線、孔距、炮孔傾角、排面傾角、崩礦步距等);計算每次崩礦量、炮孔每公尺崩礦量;計算所需鑿岩機台數(包括備用)和鑿岩人員數、鑿岩材料消耗等。

② 爆破:確定裝藥結構、裝藥方法和裝置;選擇起爆方法,設計起爆網路,計算電爆網路;計算炸藥消耗總量、炸藥單耗量和其它爆破器材等的單耗量。

(2) 出礦方案設計

確定出礦裝置的型別和規格,計算或選取出礦生產能力,計算所需的出礦裝置(包括備用)和人員數。

(3) 地壓控制

對於用充填法回採或用充填處理空區的條件,需選擇充填材料,計算所需的充填量,設計充填料的配比和輸送系統。

採用空場法時,主要設計礦柱的規格和間距,選擇輔助支護的形式和引數,設計空區處理的方法等。

採用崩落法時,設計放頂的引數,崩落覆蓋岩石和上盤補充放頂等。

(4) 通風

設計採場的通風系統(包括鑿岩、爆破和出礦的通風)計算採場所需風量,選擇區域性扇風機的型號等。

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