中段开拓设计图.doc

第三章 中段开拓设计图 教学目的 使学生掌握中段预想平面图的绘制方法和步骤，能根据中段预想平面图和探采巷道的空间位置关系，按照“探采结合”的原则，将设计和修正的开拓和探采巷道填绘在平面图上，完成中段开拓设计图纸。同时，能根据中段开拓设计图纸，读懂各中段的矿体形状、分布情况，探采巷道的用途。 重点及难点 1.根据勘探线剖面图，参照上中段矿体平面图绘制和修正中段预想平面图（矿体边界线）； 2.根据矿体的赋存情况、上下盘岩石类型和地质构造等情况，设计开拓和探采巷道，并填绘在各中段平面图上； 3.根据开拓和进一步勘探揭露的地质情况，补充、完善、修正和优化中段开拓设计。 第一节 中段矿体预想平面图 一、矿块与矿柱的划分 金属矿开采设计时，要将矿块沿竖直方向划分成多个中段，依次由上向下开采。同时，在中段内矿体沿走向进一步划分成矿块，图80。矿块是回采矿体的单元。 根据回采方法的不同，有的将矿块整块进行回采；有的将矿块分成矿房和矿柱，先采房后采柱。矿房又分为顶住、底柱和间柱。图80。 二、中段开拓设计基本知识 中段开拓过程 1.开凿主副井筒； 2.开掘井底车场和向矿体方向的石门； 3.沿走向开掘沿脉巷道，作为主要运输巷道，一端与风井石门贯通，构成通风回路； 4.沿着沿脉主要运输巷每隔一定距离掘进穿脉巷道，划分矿块。 开拓施工完成后，进行探矿设计和施工，达到设计要求后进行采准和切割，开展正常的生产活动。 中段开拓设计内容井底车场以及中段运输、通风、排水、供水、供压气和供电系统设计。当矿井规模较小，矿体赋存比较集中时，常将中段开拓和探矿合并设计。 绘制中段开拓设计图纸步骤 1.绘制中段矿体预想平面图； 2.将采准巷道及矿块划分情况，填绘在预想平面图上。 三、中段预想平面图 上述分析可知，中段矿体平面图是中段开拓设计的重要基础资料，是进行矿体设计、施工和开采的重要依据，因此，采矿工程人员必须掌握绘制中段预想平面图的方法和步骤。 阅读图81（最后一页），该图的主要内容为矿体和井筒、巷道，读图的步骤为先读矿体后读巷道。 该中段水平处于设计阶段，尚未开掘巷道，平面图中的矿体边界是根据勘探线地质剖面图和上中段平面图，向下推断的，具有较大的推断性，这就是中段预想平面图或推断平面图的由来。 按照第一章由剖面图转绘平面图的方法，有勘探线地质剖面图转绘平面图。图82绘制方法 1.在73米水平中段标高划一水平线，标记与矿体上、下盘的交点（1、2、3等）。 2.再将各点投影到平面图中对应勘探线相应位置上，得到该勘探线上矿体的上、下盘边界点。 3.同法作出平面图中其它勘探线上的矿体边界点，将各边界点用平滑的曲线连接在一起，这就绘制成了73米中段矿体预想平面图。 有时，两勘探线间的边界不能直接连出，此时，需要根据临近矿体的形状和经验进行地质推断，图72中14、15勘探线间的矿体边界就是此类型。 4.参考上中段矿体平面图进行修正。 图83，三水平标高矿体边界线按同一座标网投绘在一起。在矿体倾斜方向上，对应位置上不同水平矿体边界线间的水平距离，表示了矿体倾角的大小。水平投影距离越大，倾角越小。该图中，图幅的左下部，矿体的倾角在73米中段急剧变缓，认为该处的钻孔资料或勘探线地质剖面图有误，推断以Ⅳ作为矿体边界线，该线作为最后73米中段矿体预想平面图中的边界线， 修正内容矿体的倾角、厚度、走向长度、分枝复合情况和连续性等。 其它一些条件下，首先画出开拓中段的推断剖面图，由剖面图转绘预想平面图。例如，有些矿山根据探采工程的向下沿深，根据掌握的矿体情况不断修正勘探线地质剖面图，进而推断中段剖面图，转绘预想平面图。 阅读图81中矿体的形状和分布。 该图中，矿体上、下盘岩石均为角闪片片麻岩和黑云母片麻岩，岩石坚硬、稳固、均一，对于布置开拓巷道影响不大，因此，没有表示出矿体的上、下盘岩层。而当这种差异较大时，就需要在图中表示出岩层及其稳固程度，以说明开拓巷道设计布置、工程施工和生产期间维护的合理性和经济性。 图中，矿体的走向近似为北东方向，主矿体1号的走向方位角为60～70。矿体的厚度变化较大，中间厚，两侧薄。分枝情况为从中间向四外分枝，近似“工”字。1号矿体为开采主矿体，东部第一分枝为1号矿体东部和2号矿体，第二分枝为0号矿体；第三分枝为3号矿体；第四分枝为4号矿体。西部第一分枝为30号矿体，第二分支为1号矿体西部。 围岩和地质构造情况1号矿体东部以辉绿岩脉为界，东面为2号矿体；1号矿体的东端有一大断层，使30号矿体产生错动。由其它图纸得出辉绿岩脉直达地表，断层由地表延深到此，向西北倾斜70。 图81中包含矿图信息 1.矿体的形状变化，走向方位角、长度、水平厚度等情况。 2.各类井筒位置、型式。 3.各开拓巷道的布置形式、长度、方位。 4.矿块切割情况。 应该指出，在进行矿井开拓巷道设计布置时，不仅要了解矿体在该中段平面上的厚度变化和分布情况，围岩的类型和分布，地质构造的影响，同时要了解矿体及其周围的立体变化情况。例如，主要运输巷道有时要布置在采空区崩落界限以外，它由矿体厚度和倾角来圈定，这就要参阅上中段的平面图和一些横剖面图。 10 第二节 中段巷道设计 一、“探采结合”原则 中段预想平面图完成后，便可根据开采区域的矿体、围岩和地质构造情况及上中段开采情况设计开拓巷道和探矿巷道，并将这些巷道填绘在中段平面图上。 进行这些巷道设计时，一条重要的原则就是“探采结合”，使开掘的探矿巷道，能兼作采准巷道之用，从而减小掘进工程量，提高经济技术效果。图81中的穿脉探矿巷道，同时兼作划分矿块和连通运输的联络巷，很好的遵循了“探采结合”的原则。 但是，探采结合不等于偏废探矿巷道，也不是取消探矿工作，必要情况下的探矿专用巷道是近一步掌握区域地质信息的重要手段，也是进行设计优化的重要依据。 应该指出，近年来随着地球物理勘探、钻孔勘探手段和技术的进步与成熟，物探法、深孔法勘探在矿山勘查中所占的比重日益增大，即加快了勘探速度，节省了工程量，而且提高了勘探的精确度，大大的推动了采矿工艺的发展与进步。 主要的物探手段有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探和电测井、放射性测井。 矿井开采时，首先进行开拓和大网度的探矿。根据这些工程揭露的矿体变化情况，作进一步的生产探矿设计和开掘工作。按照“探采结合”的原则，结合矿块划分和采准要求布置这些巷道，达到详细地探明矿体的目的，进而进行采切设计和施工，从而安全、有效地开采矿石。 二、设计图反映的地质和开采布置信息 图81 1.井筒 共布置有5个井筒。大竖井（主井）和小竖井（副井）均设在矿体西翼，为侧翼式开拓。入风井和出风井分别布置在矿体西东两翼的下盘侧，这些井筒分别用石门与沿脉巷道相通。 施工时，入风井与回风井均由捣段天井构成，类似于煤矿井筒延伸施工法中的反井法，通风石门开掘到井筒位置后，向上开凿风井（天井）连通上中段风井。在风井连通之前，新鲜风流由主井进入工作面清洗炮烟和粉尘，污浊风流经矿块天井进入上中段上盘回风巷，由回风井排出矿井。 2.运输巷道 主要运输巷道为下盘沿脉运输巷道。1号主采矿体每隔一定距离开掘1～5号穿脉巷道，上盘侧用沿脉巷道连接，构成环形运输系统。弯道的曲率半径根据选用的矿车、电机车的结构参数确定，该矿取15米。 运输任务不大，规模较小时，采用调车场运输方式。每隔50～80设一临时调车场，车场长度取1.5列车长，该矿取27米。 3.穿脉巷道 揭露矿体变化情况，起探矿的作用，生产期间还可作为运输和通风之用，同时将沿脉巷道设在矿壁的中间或一侧，还起到了划分矿块的作用。 4.探矿巷道 1号矿体东翼较薄和分枝处，为探明矿体变化，开掘了6号探矿巷道，查明矿体后，视矿体赋存和探采的需要，再补充开掘其它巷道。 5.矿块划分 矿块划分是中段设计的重要内容，取决于矿体的厚度和选用的采矿方法，为增强矿壁的稳定性，使之有效支撑上盘岩石，设计时尽量使上下中段的矿壁、矿块大小、位置上下对齐。本设计中，就遵循了这一原则，矿体厚大部分，矿房尺寸为15～17米，矿壁8～10米；较薄部分矿房尺寸为40米左右，矿壁宽度为8米。 6.设计的修正、完善和优化 中段开拓设计来源于中段矿体预想平面图所反映的地质资料，随着设计巷道的施工，所掌握的地质资料进一步详细和精确，甚至会出现一些新内容，因此要对中段预想平面图进行修正和完善，相应要对开拓设计进行修正、完善和优化，甚至推翻设计提出并论证新方案。 设计过程中一条重要原则是把握总体布置和主要生产系统。 三、中段开采管理 进行完中段开拓、采切设计和施工之后，就要进行正常的矿石开采过程了。这就涉及到中段开采管理的问题了，在设计阶段也要考虑这一问题。一般来讲，开采管理要满足下列三项要求 1.集中作业。 2.开采顺序合理。 3.保证有合理比例的三级矿量。 开拓矿量凡设计所包括的开拓巷道均开掘完毕，构成主要运输，通风，防排水，充填等系统，进而可掘进采准巷道者，则在此开拓巷道水平以上的设计储量（达到B级勘探程度的矿量）。 采准矿量在已开拓的矿体范围内，按设计规定的采矿方法所需掘进的采准巷道均已完毕，则此矿块的储量，叫采准矿量（相当于矿块内达到A2级勘探程度的矿量）。 备采矿量（回采矿量）已做好采矿准备的矿块，完成了拉底空间或切割槽、辟漏等切割工程，可以立即进行采矿时，则此矿块内的矿量称备采矿量（达到A1级勘探程度的矿量）（回采矿量）。 集中作业的基本要求是把同时作业的中段数压缩到最小。多段作业与之相比，存在诸多缺点和问题。 1.各主要生产系统复杂。 2.占用设备多。 3.中段存在时间长，生产管理困难，往往造成生产被动的局面。 综上，设计和生产时，尽量使同时作业的中段数减到最低，同一中段也力求作业集中。 合理的开采顺序指高低品味、大小矿体、难易开采矿体兼采，从而合理经济而最大限度地开采矿产资源。避免“采肥留瘦”、“采富丢贫”现象的发生，规范采矿行为。规划和管理不合理，常常使上中段的贫矿、难采矿体、小矿体的开采滞后，影响下中段的延深，并造成多中段同时作业。 采矿生产中，开拓与探矿超前采准工作，采准工作超前回采工作，各项作业间保持着一定的超前关系。为保证各项工作正常接续，要求三级矿量保有一定的比例关系。 我国提倡的三级矿量保有期限定额 三级矿量 黑色金属矿山 有色金属矿山 开拓矿量 3～5 年 3年 采准矿量 1.5～2 年 1年左右 回采矿量 6～12个月 6个月左右 在三项要求中，核心问题是三级矿量的比例问题。我们在工作中，要严格地遵循执行“采掘并举、掘进先行”的技术方针。有了合理的三级矿量，就能主动地调整和优化开采顺序，从而减少同时作业的中段数，达到集中生产的要求。这也是保证正常生产、减少矿石的损失与贫化的重要措施。 注中小型三级矿量保有期限可适当降低，否则会造成资金积压和巷道维护费用的增加。