矿井通风设计原则、步骤、公式、方法

1矿井通风设计原始材料矿山工作制度和生产能力4.1矿山工作制度年工作330天，每天3班，每班8小时的工作制4.2矿山生产能力确定本次设计的矿山出矿能力为1350t/d。4.3东西部产量分配矿体在走向上虽然连续，但形状呈一哑铃状，由于矿体赋存西高东低，品位分布东高西低，为满足产量要求有必要也有可能分东西两部分进行开采。按公式：A/Q≈Ae/Qe≈Aw/Qw（4—1）进行估算取值得：东部产量Ae为24.75万t/a，西部产量AW为19.8万t/d式中：A—总和年生产能力，44.55万t/a；Q-东西部可采矿量，684.63万t;Ae—东部年生产能力；Aw—西部年生产能力;Qe—东部可采矿量374.83万t；Qw—西部可采矿量;309.81万t.24.4矿山服务年限按上述产量安排可供地下开条的工业矿量可服务16年，投产到达时间为1年，达产时间为14年，减产时间为1年，尚有D级储量364.98万t经升级后可延长矿山服务年限，对一个中型矿山，上述服务年限仍在合理范围。4.5矿山生产能力验证1、根据矿山开采年下降速度验证矿山生产能力按公式：A=1vsrak1·k2·E，（4—2）式中：A—中段生产能力，t/a；v—下降速度m/a；s—中段矿体面积，m2；γ—矿石体重，2.97t/m2；a—回收率，80%；β—贫化率，西部20%，东部15%；k1—倾角影响系数，1；k2—厚度影响系数，1.1；E—地质影响系数，0.9，计算结果见表4—1。3表4-1计算结果开采地段中段SVγaβK1K2EA中段设计生产能力设计下降速度mm2m/am3%%t/at/am/a西部21241928202.97802011.10.91133789900017.4620644181202.97802011.10.924586619800016.1020045985202.97802011.10.935195319800011.2519444605202.97802011.10.927080219800014.6220045798202.97801511.10.932090124750015.43东部194412289202.97801511.10.96801572475007.282、根据可布矿块数验证矿山生产能力按选定的分段凿岩阶段崩落采矿法的电耙底部结构方案（详见四种采矿方法图）,并结合东西部同时开采布置，在中段上由中央向两端退采的开采顺序，设计时根据东西部各中段的矿体赋存条件进行了矿块划分，并按下式计算各中段生产能力：A=ZNqkEt1，（4—3）式中：A—中段生产能力，万t/a；4N—可布有效电耙道数；q—电耙道的生产能力；k—电耙通利用系数；E—地质利用系数；T—年工作天数；Z—副产矿石百分比；m—可布矿块数。计算结果见表4—2。表4-2计算结果开采地段中段标高mNqkEtZA设计能力m个条t/a天%t/at/a西部2124491500.250.93308.9611003099900020646191500.250.93308.9623228519800020046181500.250.93308.9622006019800019446171500.250.93308.96207835198000东部20047261500.250.93308.9631786524750019446211500.250.93308.962567372475003、按开采强度系数验证生产能力ESA中，（4—4）式中：中A—中段生产能力，t/a；5S—中段矿体水平面积；—开采强度系数，t/m2·a；E—地质影响系数.计算结果见表4—3表4-3计算结果开采地段中段标高SξEA设计能力mm2t/m2·at/at/a西部21241928600.91041129900020644181600.922577419800020045985600.932319019800019444605600.9248670198000东部20045987600.9313092247500194412289600.96636062475004、按下中段开拓，采准时间验证生产能力矿山投产后西部2064m中段、东部2004m中段都只剩采准工程，1944m中段只剩开拓和采准工程，各中段允许的准备时间按下式计算：T=2)(1AkEQ，（4—5）6式中：T—允许的准备时间;Q—同采中段地质储量；—回收率；E—地质影响系数；K—超前系数；β—贫化率；A2-日采中段年产量。计算结果见表4-4表4-4计算结果开采地段中段标高QaEKβAzTzmt%tA西部2064745049800.91.2201980002.8220041066525800.91.2201980004.0419441149085800.91.2201980004.35东部20041120298800.91.2152447503.2319942627883800.91.2152447507.58由计算结果看出留给下中段作准备的时间是较长的，按设计配备的设备和定员只要认真组织，完全有充足的时间完成下中段的开拓采准工作，持续生产是有保障的。75、按经济合理的矿山服务年限计算矿石年产量。A=)(1TQkt/a，（4—6）式中：kz—工业矿石总回收率取为80%;ρz—工业矿石总贫化率，取为18.5%；Q—矿工业储量，Q=684.63万t；T—经济合理的矿山服务年限，年。矿山实际服务年限:T’=t1+t2+t3计算矿山服务年限：T=t2+21(t1+t3)，式中：t1—矿山以投产到达产年限，t1=1年；矿山实际服务年限：T’=t1+t2+t3，年;Y2—矿山达产持续年限，t2=14年；t—矿山末期减产至关闭年限，t3=1年.因此，矿山实际服务年T’=16年，计算的矿山服务年限T=15年，所以矿石年产量A=44.802万t，即满足设计年产量44.55万t的要求。综上，矿山生产规模44.55万t/a，1350t/a（其中东部750t/d，西部600t/d）是可能的也是合理的。但由于坑内第一中段矿量比较少，矿体面积也较小，加之露天生产向坑内生产的过渡期也有一个适应过程，故在生产的第一年难以达到设计规模。因此建议：露天生产结束前加速开采，堆存储备一部分矿量，或外购一部分精矿以补充坑内生产初期量的不足。8第五章矿床开拓5.1井田划分及地表移动范围的圈定5.1.1井田划分该矿体走向长约500m，深度约为300m，从方便生产管理出发，并考虑到该矿现阶段勘探程度较为完备，设计用一个井田开采。该矿体没有河流、湖泊影响，也没有铁路干线穿过，划分为一个井田开采，基建时期投资相对较节省，在生产时期的经营费用相对较低。5.2开拓方法选择5.2.1选择开拓方案时考虑的因素设计时所依据的地质条件、地表地形条件，开采的技术经济条件等在第三章已有较为详细的说明，因本采矿工程为露天接替工程，露天开采的边坡对地下开采会有影响，现作如下说明。该矿露天采场南西北三面环山，地形陡峻，采场处于谷坡之中。采场西边坡最高，最大采深达375m，采场边坡范围内出露五个工程地质岩组，南北东三边为碳酸盐岩坚硬岩组，岩组较完整。西部岩性组合复杂，岩体结构以软硬岩互层结构为主，扭裂带断裂如F5、F6等呈北西向贯穿西部边坡，加上有F32、F33北东组平移一逆断层切割F5、F6断层，还有R1“黑色破碎带”的插入，使其各体松散破碎，抗滑力弱，易坍塌，是造成西边坡不稳定的主导因素。矿山在基建和生产中于1973年7月和1987年7月发生过两次滑坡。1991年至1998年对西边坡进行了加固，并采取疏干排水和减震爆破等措施，通过现场监测，9露天边坡已基本稳定，对露天开采无大的影响。但二期地下开采，东西部同时进行，东部延伸到1884m水平，崩落范围增大，如不采取措施（崩落或制造缓冲层），将会严重影响地下开采。在露天开采阶段，最好既能够维持生产又能够进行地下开采的基建工作。东部采区地下开采的首采区段与露天开采应错开布置；西部首采区段2124m要在保证露天生产的前提下尽快投产，形成崩落漏斗，解放下部中段的矿体。因生产而产生的崩落滚石将危及地表公路运行，虽然将来坑内生产将不再需要该条公路，但也需重新建一条矿山外部公路，以解决当地居民交通。5.2.2开拓方法初选及期初步分析比较矿山开拓是矿山基本建设工程，其投资及施工期均占有相当大的比重，它是对矿山生产具有长远影响的矿山总体布置。考虑矿床开拓时必需符合这些原则：生产安全、开拓工程量少、投资省、经营费低、投产快、管理集中方便。平硐开拓适用于开采赋存在地表以上的矿体，它具有能充分利用矿石的自重溜放、便于通风、排水的优点，其多阶段出矿（岩），施工简单易行，而且建设速度快、投资省、成本低、管理方便。该矿根据体赋存的标高及原露天开采形成的交通运输系统及工业场地的位置，具有采用平硐溜井开拓的条件。根据开拓设计的一般经验，当矿床有条件利用平硐开拓时，应优先采用；又据矿山要求，井下开采不使用无轨设备，不使用胶带运输机，因此排除了使用斜坡道开拓和使用斜井开拓的可能性；同时该矿体为露天开采，矿体赋存在地平面以上，也不宜采用竖井开拓法。10经以上分析，本次设计采用平硐溜井开拓，矿石的运输是采用溜井下放，充分利用矿石自重，且溜井易于施工，投资者，成本较低。在辅助提升运输上，考虑采用基建工程量小，投资省，使用方便的中段电梯井方案与盲辅助竖井方案进行比较。5.2.3开拓方法综合分析比较两方案不同部分简况如下：方案1：中段电梯井联系方案为解决各中段主要设备的运输，考虑各中段都接通地表运输线路，按照各中段矿石量中心位置，于矿体下盘运输巷道分东西部布置电梯井，既作为上下中段间联系，又是中段与分段间提升运输，人员上下的通道。根据矿体情况，2124m与2064m间布置一条电梯井，2004m与2064m间东西各布置一条电梯井。采用该方案布置，需新增一条1884-2004m的主井风井，作为东部采区以及1944m中段的主要进风通道。电梯井方案布置灵活，便于采场运输,基建工程量小,投资省,且基建周期短,对于基建时间急迫的会东铅锌矿来说十分重要.方案2：盲辅助竖井方案矿山各中段均有平硐通地表，但矿山2064m—1884m各中段辅助运输采用育竖井联系，竖井布置在矿体下盘，3～5井勘探线附近，既作为各中段人员、材料废石等运输，又可作为2004m以下及至1944m中段设备的下放，且是矿山主要进风通道之一。2004m中段由于矿量少，开采周期短，采用电梯井与2064m中段联系。采用该布置方式，矿山坑下开采工业场地可集中布置在1884m坑口11外，便于管理，且竖井提升能力大、速度快，对矿山多中段生产辅助运输有利。除2064m中段外，各中段废石均可由本中段自行排弃。但盲竖井也存在基建工程量大，施工周期长，且设备利用率不高的缺点。根据两方案的可比部分工程量进行投资比较，详见开石系统方案比较表5—1。两方案均为平硐开拓，仅在辅助提升运输上的方案有所不同，因此在生产时期消耗成本比较接近，然方案1投资少、基建周期短、工程量小，而且因为大量采用电梯井所以效率较高。经过分析比较，本次设计推荐采用中段电梯井方案作为开拓系统的辅助运输。详见开拓系统方案布置图。表5—1开拓系统方案比较表序号项目名称育竖井方案1电梯井方案2工程量(m3)投资(万元)备注工程是(m3)投资(万元)备注一基建工程量1竖井及有关硐室7227.02332.442竖井车场2503.2687.61三中段车场3电梯井及有关硐室986.0641.41一条电梯井2958.18124.24三条电梯井4主通风井1371.9454.88合计10716.34461.474330.12179.12二剩余工程量1竖井车场834.4229.20一中段车场2电梯井及有关1972.1282.83二条电12硐室梯井31944m主平坑2033.5067.11合计29.204005.62149.93三设备及安装1电梯提升系统一套37.44三套112.32二条电梯井2罐笼提升系统一套95.23合计1