梅山铁矿工艺

第一章采矿1 地下采矿概论为了解采矿知识中的一些俗语，首先介绍一下地质上的基本概念：地质作用与地质构造。

1.1 矿山地质常识1.1.1 地质作用引起地球的物质成分、内部结构和表面形态等发生变化的作用，称为地质作用，按其自然力来源的不同，它可分为内力地质作用和外力地质作用。

内力作用的能源主要是地球内能，它使地壳隆起成山岳、凹陷成盆地，总的趋势是使地球表面产生起伏不平。

内力作用包括以下几种类型：地壳运动、岩浆作用、变质作用、地震。

外力作用的能源主要是太阳的辐射热。

它包括风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和成岩作用，总的趋势是削高补低，使地变得比较平坦。

1.1.2 地质构造原始状态为水平的沉积岩层由于受到地壳运动的影响，发生了倾斜、弯曲和断裂，这种现象称为地质构造。

其基本形式为褶皱和断裂，断裂的基本形态有节理和断层。

1.2 金属矿床工业特征1.2.1 几个基本概念矿物它是由一种或数种化学元素在地质作用中形成的自然产物，具有一定的形态和一定的物理化学性质。

矿石矿体中经圈定符合开采要求的部分。

矿体是指合乎一定数量和质量的矿石天然集合体。

矿床是指按地貌特征圈定的区域内的矿体的总称，由一个或若干个矿体组成。

围岩矿体周围的岩石。

1.2.2 矿体形状、赋存条件矿体形状各种各样，按与开采方法的关系可分为层状矿体、脉状矿体、透镜状、网脉状、巢状等。

矿体赋存条件有走向长度、倾角、厚度、埋藏深度以及与围岩接触情况等。

1.2.3 矿石种类金属矿物的种类一般分：氧化矿石、硫化矿石、自然金属矿石以及混合矿石。

按其品位的高低分为富矿、贫矿、表外矿。

1.2.4 矿岩主要物理力学性质坚固性它指岩石抵抗各类外力的性能，通常用f系数来表示。

这里，R为岩石单轴抗压极限强度。

f=R/100稳固性它指矿石和围岩在一定暴露面的条件下，垮断的性质。

影响稳固性的因素很多，除了地质构造破坏的程度和水文地质条件外，暴露面积的大小和形状、暴露时间的长短、支护方法等有关。

强度岩石抵抗拉、压、弯、剪等外力的性能，常用于采场结构参数的计算。

稳固性矿岩不崩落允许暴露面积大小和暴露时间长短的性能。

它与矿岩物理力学性质、地质条件、暴露面形状和形成过程有关，对采矿方法的选择和地压管理有很大影响。

裂隙性矿岩被天然裂隙分割的不连续程度，它对矿岩的稳固性和崩矿效果有很大影响。

含水性矿岩体吸收和保持水分的性能，它对放矿、运矿、仓贮、安全和矿岩稳固性有很大影响。

碎胀性矿岩破碎后其体积大于其原有体积的性质。

矿岩破碎后的体积与其原体积之比称为碎胀系数，它影响切割工程量、放矿工作和提运容器的载重量。

金属矿床的一般特点：赋存条件变化大、形状不规则，同一矿体的倾角、走向、厚度可能有很大的变化；矿石品位不均匀，经常有夹石、表外矿；矿石坚固性高，须凿岩爆破法开采；多种有价成分共生，须考虑矿石的综合利用问题。

1.2.5 梅山矿体工业特征梅山铁矿床属于中生代陆相火山岩型，主要由中偏基性、中酸性到碱性的火山碎屑岩及熔岩组成。

其地层为晚侏罗世到白垩世。

矿区构造为一平缓梅山短轴背斜。

矿区中断层不很发育；裂隙宽度1~4m左右，最大可达8m。

梅山铁矿为一大型盲矿体，产于辉长闪长玢岩与安山岩的接触带。

矿体在横剖面上呈凸透镜状，水平投影似椭圆形，长轴方向为为北东20°，长1370m，宽824m，矿体厚度为2.56~292.50m，平均为134m，属于缓倾斜极厚矿体。

矿区处于丘陵地带，地面标高为10~60m。

矿体覆盖层厚度100~340m，平均为220m。

上盘岩石为蚀变安山岩，以高岭土化为主，硬度低，其f=3~7，裂隙发达且易风化，从不稳定到中等稳定。

下盘为辉长闪长玢岩，中等稳定，其f=8左右。

矿石坚硬，其f=14左右，矿体的局部区域有裂隙，还有不少断层。

矿区的水文地质条件一般，地下水主要来自矿体上部和近矿围岩的裂隙水，与新秦淮河的联系不大。

矿石储量大，已探明的工业矿量为2.6亿吨，其中富矿为1.6亿吨，贫矿为1.0吨。

矿石的自然类型为磁铁矿、假象赤铁矿、菱铁矿，按矿石的结构和构造划分为块状、斑点状、浸染状、网脉浸染状、角砾状、竹叶状。

矿石分五级：酸性富矿、自熔性富矿、半自熔性富矿、贫矿和表外矿。

矿石主要化学成分为铁、钙、镁、铝、硫和磷，并伴生有钒和镓。

由于其成分较复杂，含硫和磷，所以选矿比较困难。

矿岩主要物理力学性质参见表一。

1.3是矿床开拓。

矿床开拓方法有如下几种：竖井开拓、斜井开拓、平硐开拓、斜坡道开拓以及联合开拓。

以竖井作为主要开拓巷道的开拓方法，叫做竖井开拓法。

竖井开拓适用于急倾斜和埋藏较深的水平和缓倾斜矿床的开拓。

根据竖井与矿体的相对位置，它可分为以下几种，下盘竖井开拓方案、上盘竖井开拓方案和侧翼竖井开拓方案。

以斜井作为主要开拓巷道的开拓方法，叫做斜井开拓法。

根据斜井与矿体的相对位置，它有两种基本的开拓方案，下盘斜井开拓方案和脉内斜井开拓方案。

以平硐作为主要开拓巷道的开拓方法，叫做平硐开拓法。

根据平硐与矿体走向的关系，有两种基本方案，即穿脉平硐开拓方案和沿脉平硐开拓方案。

以斜坡道作为主要开拓巷道的开拓方法，叫做斜坡道开拓法。

根据斜坡道与矿体的相对位置，它可分为上盘斜坡道、下盘斜坡道、端部斜坡道及矿体内斜坡道等方案；根据斜坡道线路的布置形式可分为螺旋式斜坡道和折返式斜坡道。

随着国内外各种无轨采、装、运设备的大量使用，斜坡道开拓方法的使用将越来越广泛。

以上开拓方案的任意两种或两种以上的组合叫做联合开拓法。

开拓井巷一般有主辅之分，那些担负矿石提升或运输任务并直接通达地表的开拓巷道称为主要开拓井巷，如主井等。

其它如副井、风井、溜井、石门、井底车场、地下粗破碎等都属于辅助开拓井巷。

开拓系统应具备几大功能、形成几大系统，主要包括：运输提升系统、通风系统、供电系统、供风系统、供水系统、排水系统等。

运输提升系统是将采掘工作面采出的矿石按质量要求合理配矿并破碎成一定块度运到地面选厂，将采出的矸石运到地面矸石山，以及运送材料、设备和人员等，它是矿山生产的重要环节。

地下金属矿山运输方式有轨道运输、无轨运输和胶带运输，目前我国主要的还是有轨运输，但从发展的角度看，无轨运输一般作为辅助运输，胶带运输将具有很好的发展前景。

矿井通风是不断向井下作业地点供给足够数量的清新空气，稀释和排出各种有毒、有害及放射性气体和粉尘，调节矿内气候条件，创造良好的工作环境，保证井下工人安全健康。

矿井通风分为自然通风和机械通风，但按国家有关规定则必须是机械通风。

通风系统先后经历了主扇加风窗的调控系统、主扇加辅扇的调控系统和多级机站通风系统几个阶段。

所谓多级机站通风系统是指利用多级风机串联通风，均化通风网路的压力梯度，尽可能地控制内外部漏风。

供电、供风、供水系统即是向井下提供生产所必须的动力等生产要素。

排水是将井下工业废水、地下涌水及地表水的排出地表。

2. 2 梅山铁矿开拓系统2.2.1 梅山铁矿开拓井巷梅山铁矿的开拓方法为竖井开拓法，随着主斜坡道的下延及其功能的进一步发挥，必将形成竖井与斜坡道的联合开拓法，参见图一。

开拓系统中各井巷的技术特征等状况见表二，另有三口盲竖井和一条盲斜井（参见表三）。

斜坡道包括主斜和采区斜坡道。

主斜的主要技术特征如下：上口标高为+37m；梅山铁矿开拓系统（图一）坡度为15%，缓坡段为3%，转弯半径为60m，全长1808m（至-198m标高）；单车道设计，每隔250~300m设一会车道，一般断面积为19.8m2；主要承担材料和设备的运输。

采区斜坡道在-258m以上只存在于西区，-258m以下，还分别设置南、北斜坡道；采区斜坡道主要承担分层间人员、设备、材料的运输。

目前的开拓标高为-330m水平，阶段高度为132m，分段高度和进路间距均为15m，-258m以下全部改为15m*20m。

-198m水平由一期的主运输水平转变为回风水平，-258m设置为辅助中段水平，-330m为主运输水平。

梅山铁矿井下主要硐室如下：破碎硐室、皮带道、卸矿硐室、水仓、水泵房、中央变电所、机车修理库、铲修硐室、炸药库、信集闭硐室、粉矿清理硐室、风机站硐室等。

2.2.2 梅山开拓方案的几大系统梅山矿将为竖井与斜坡道的联合开拓，其几大系统分别叙述于下。

梅山铁矿-330m水平运输系统（图二）2.2.2.1 运输提升系统运输提升系统包括采区装运系统、溜井放矿系统、轨道运输系统、溜破系统、提升系统，其中，采区装运系统这里不予列入。

运输系统：-330m运输水平平面布置如图二所示。

-330m水平有6条穿脉巷道，每条穿脉巷道有4~10个溜井（总共43条）。

-330m 水平矿石的运输线路为：在溜矿井装完矿的列车通过穿脉巷道至下盘运输巷至主井石门至卸矿线至上盘运输巷至穿脉巷道从而形成一个循环。

-330m水平矸石、材料、人车的运输线：列车由副井车场至副井石门至上盘运输巷至穿脉巷道至下盘运输巷至主井绕道至上盘运输巷至副井石门回到副井车场。

-198m运输线目前已不能环形运输。

运输设备包括轨道、矿车、电机车、架线、信集闭系统、轨道衡、大块破碎设备、振动放矿机、自动卸矿装置以及通信设备等。

矿石溜破系统：梅山矿井下矿石溜破系统有两套，分别通向1#和2#主井提升系统。

矿石由-330m水平的卸矿线进入上部矿仓，然后进入-360m水平的颚式破碎机，破碎后的矿石进入下部矿仓，最后进入-400m皮带输送线。

提升系统：梅山矿提升井主要是竖井，有1#和2#主井、副井、西南井四口明竖井，有东区电梯井、西区电梯井以及溜破系统盲竖井，斜井提升用得很少。

矿石的提升为：溜破系统-400m水平皮带道上的矿石进入主井提升机的箕斗中，由主井楼的多绳磨擦提升机提至地表并进入选厂。

废石提升为：采区废石通过岩石溜井等进入-330m水平和-198m水平的2m3的矿车中，由电机车拉至副井或西南井的车场，最后由副井或西南井提升至地表。

2.2.2.2 矿井通风系统梅山矿在采用先进的多级机站通风系统的同时，针对实际还采取以下措施加强通风并节约电耗：优化通风网路、采用低压大流量风机使其更好地与通风网路匹配、优化机站形式、分别设置在采区联络道两端和中间的Ⅱ、Ⅲ采用无风墙机站方式等。

形成了Ⅰ、Ⅳ级机站克服系统阻力，无风墙的Ⅱ、Ⅲ机站起分风和导流作用的梅山模式。

Ⅰ、Ⅳ机站的装备情况如表四。

梅山矿通风系统如图三。

2.2.2.3 矿井供电、供风和给排水井下供电系统如图四。

供风是指动力压缩空气的供应。

梅山矿压缩空气输送线路为：地面压缩空气站梅山铁矿通风系统图（图三）至副井井筒至-198m水平石门至-198m水平下盘巷至-198m水平东区电梯井，然后分别进入①-330m水平东电口至-330m水平2#穿脉至-330m水平西区电梯井再分别进入各分段作业水平②东区的各分段作业水平。