地下礦山開采施工綜合技術(shù)方案一、工程地質(zhì)條件分析1.1礦體賦存特征本工程礦體埋藏深度280-560米，走向長度1200米，平均厚度18米，傾角65°-75°，屬于急傾斜中厚礦體。礦石密度3.2t/m3，單軸抗壓強(qiáng)度45-60MPa，普氏硬度系數(shù)f=8-10，節(jié)理裂隙發(fā)育程度中等。礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為石英砂巖和頁巖，其中頂板巖體完整性系數(shù)Kv=0.65-0.75，底板穩(wěn)定性相對(duì)較差，需采取特殊支護(hù)措施。1.2水文地質(zhì)條件礦區(qū)地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水，富水性中等。礦坑正常涌水量預(yù)計(jì)120m3/h，最大涌水量180m3/h。含水層主要分布在+320m水平以上的風(fēng)化帶，水質(zhì)類型為HCO??-Ca2?型，對(duì)混凝土具弱腐蝕性。斷層破碎帶可能形成導(dǎo)水通道，需在開拓工程中設(shè)置防水帷幕。1.3工程地質(zhì)問題根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，礦區(qū)存在3條主要斷層（F1-F3），其中F2斷層走向與礦體斜交，破碎帶寬2-5米，可能導(dǎo)致巷道變形和突水風(fēng)險(xiǎn)。礦體內(nèi)局部存在夾石層，厚度0.5-2米，需在回采過程中進(jìn)行剔除。地應(yīng)力測(cè)試顯示，-400m水平最大主應(yīng)力達(dá)28MPa，存在巖爆可能性。二、開拓系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1開拓方案選擇采用豎井-斜井聯(lián)合開拓方式，主井為直徑5.5米的豎井，承擔(dān)礦石提升任務(wù)，裝備2JK-3.5/20型提升機(jī)，提升能力350t/h。副井為傾角25°的斜井，裝備帶式輸送機(jī)，兼作進(jìn)風(fēng)井。在+200m、±0m、-200m、-400m四個(gè)水平設(shè)置階段運(yùn)輸巷道，階段高度200米。各階段通過行人天井和材料天井連接，形成完整的運(yùn)輸、通風(fēng)、行人系統(tǒng)。2.2主要巷道布置階段運(yùn)輸大巷：采用直墻半圓拱斷面，凈斷面12m2，掘進(jìn)斷面14.5m2，錨噴支護(hù)（錨桿φ22×2500mm，間排距800×800mm，噴射混凝土厚度150mm）。采區(qū)石門：連接階段大巷與礦體，長度80-150米，斷面規(guī)格4.5×3.8m，采用U型鋼支架支護(hù)（型號(hào)29U，間距600mm）。天井：采用直徑2.5米的圓形斷面，掘進(jìn)高度20-30米/段，采用吊罐法施工，永久支護(hù)為混凝土砌碹（厚度300mm）。2.3井底車場設(shè)計(jì)井底車場設(shè)置在-400m水平，采用環(huán)形車場布置，配備3臺(tái)ZJK-3.5型架線式電機(jī)車牽引10m3礦車運(yùn)輸。車場巷道采用錨網(wǎng)噴+錨索聯(lián)合支護(hù)，關(guān)鍵部位增設(shè)混凝土反底拱，抗變形能力不低于2MPa/m。井底水倉分為主副兩倉，總?cè)莘e1500m3，安裝4臺(tái)MD250-65×9型離心式水泵，實(shí)現(xiàn)排水能力240m3/h。三、采礦方法與工藝3.1采礦方法選擇根據(jù)礦體賦存條件，選用分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?，將礦塊沿走向劃分為20米×30米的采場，礦房與礦柱交替布置。礦房回采結(jié)束后，采用尾砂膠結(jié)充填體（灰砂比1:8）進(jìn)行充填，充填體強(qiáng)度要求達(dá)到3MPa以上。礦柱回采滯后礦房一個(gè)階段，采用分段崩落法處理。3.2采場結(jié)構(gòu)參數(shù)礦房尺寸：長×寬×高=60m×20m×30m分段高度：10米（每個(gè)礦房分為3個(gè)分段）頂柱厚度：5米（混凝土人工假頂）間柱寬度：8米（連續(xù)礦柱）底柱高度：7米（含出礦漏斗）3.3回采工藝流程3.3.1采準(zhǔn)切割工程切割巷道：沿礦房底部掘進(jìn)2.5×3m的拉底巷道，形成初始自由面切割天井：在礦房兩端掘進(jìn)直徑2m的切割天井，作為爆破補(bǔ)償空間扇形炮孔：采用YGZ-90型鑿巖機(jī)鉆鑿上向扇形炮孔，孔深12-15米，孔徑110mm，孔網(wǎng)參數(shù)2.0×2.5m3.3.2落礦作業(yè)采用乳化炸藥（2號(hào)巖石乳化炸藥）進(jìn)行爆破，裝藥集中度1.2kg/m，起爆網(wǎng)絡(luò)采用非電導(dǎo)爆管雷管（段別1-15段），微差爆破間隔時(shí)間50ms。每次爆破礦量控制在800-1000噸，大塊率控制在8%以下。爆破后通風(fēng)時(shí)間不少于30分鐘，經(jīng)瓦斯檢測(cè)（濃度<0.5%）方可進(jìn)入作業(yè)面。3.3.3出礦系統(tǒng)采用鏟運(yùn)機(jī)-溜井-礦車運(yùn)輸工藝，WJ-6型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)（斗容6m3）將礦石裝入采場溜井，經(jīng)振動(dòng)放礦機(jī)（型號(hào)ZFK-12）卸入礦車。出礦過程中實(shí)施"三量"控制：采場存礦量、放礦速度（≤200t/h）、大塊處理量，確保礦石損失率<8%，貧化率<12%。3.3.4采空區(qū)處理礦房回采結(jié)束后，立即進(jìn)行充填作業(yè)。充填系統(tǒng)由地表攪拌站、充填管路和采場脫水系統(tǒng)組成，充填材料為尾砂（占比85%）+水泥（占比12%）+粉煤灰（占比3%），料漿濃度72-75%。充填分三層進(jìn)行，每層高度10米，待上層初凝（強(qiáng)度≥0.5MPa）后再進(jìn)行下層充填，總充填時(shí)間控制在15天以內(nèi)。四、主要施工技術(shù)措施4.1巷道掘進(jìn)施工4.1.1鉆爆參數(shù)設(shè)計(jì)掏槽方式：采用直眼掏槽，掏槽孔深度比輔助孔深0.5米炮孔布置：周邊孔間距500mm，抵抗線600mm，裝藥系數(shù)0.6-0.7炸藥單耗：1.2-1.4kg/m3（軟巖取低值，硬巖取高值）循環(huán)進(jìn)尺：3.5-4.0米（中深孔爆破）4.1.2支護(hù)工藝根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性分類，采用分級(jí)支護(hù)方案：Ⅰ類穩(wěn)定圍巖：素噴混凝土支護(hù)，厚度100mm，強(qiáng)度C20Ⅱ類中等穩(wěn)定圍巖：錨噴支護(hù)，錨桿φ20×2000mm，噴厚120mmⅢ類不穩(wěn)定圍巖：錨網(wǎng)噴+錨索聯(lián)合支護(hù)，錨索φ15.24×6000mm，間排距2.0×2.0mⅣ類極不穩(wěn)定圍巖：U型鋼支架+噴射混凝土復(fù)合支護(hù)，支架間距500mm4.2井巷施工設(shè)備配置設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)鑿巖臺(tái)車Boomer3534臺(tái)鉆臂數(shù)2，鉆孔直徑45-127mm裝載機(jī)LW500KN3臺(tái)斗容3m3，額定載重量5t掘進(jìn)機(jī)EBZ1602臺(tái)截割功率160kW，生產(chǎn)能力80m3/h噴漿機(jī)PZ-5B4臺(tái)生產(chǎn)能力5m3/h，工作壓力0.4-0.6MPa通風(fēng)機(jī)FBDNo6.3/2×156臺(tái)風(fēng)量250-500m3/min，風(fēng)壓1500-3000Pa4.3特殊工程處理4.3.1斷層破碎帶施工當(dāng)巷道穿越F2斷層破碎帶時(shí)，采用"管棚超前支護(hù)+注漿加固"工藝：施作φ108×6mm管棚，長度15米，環(huán)向間距300mm，外插角1-3°采用水泥-水玻璃雙液注漿，注漿壓力2-3MPa，擴(kuò)散半徑1.5米開挖后立即進(jìn)行初噴（厚度50mm），然后架設(shè)I18型鋼拱架，間距500mm復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度（200mm），并打設(shè)全長粘結(jié)型錨桿4.3.2巖爆防治措施在-400m水平高應(yīng)力區(qū)域，采取綜合防治措施：采用光面爆破技術(shù)，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)安裝應(yīng)力解除鉆孔（φ120mm，孔深15米，間排距3×3m）噴射鋼纖維混凝土（摻量30kg/m3），提高圍巖表面完整性設(shè)置巖爆監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（微震監(jiān)測(cè)+應(yīng)力傳感器），預(yù)警閾值設(shè)為150dB五、生產(chǎn)系統(tǒng)配置5.1提升運(yùn)輸系統(tǒng)主井提升：采用雙罐籠提升，罐籠規(guī)格3.2×1.5×2.2m，每次提升2個(gè)10m3礦車，提升速度6m/s，班提升時(shí)間6小時(shí)，滿足日產(chǎn)5000噸的生產(chǎn)需求。井下運(yùn)輸：階段運(yùn)輸大巷采用架線式電機(jī)車牽引，列車編組5輛礦車，運(yùn)行速度15km/h。采場礦石通過鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至溜井，經(jīng)振動(dòng)放礦機(jī)裝入礦車。地表運(yùn)輸：主井地面車場連接破碎站，礦石經(jīng)顎式破碎機(jī)（型號(hào)PE900×1200）破碎至<300mm后，由帶式輸送機(jī)送往選礦廠。5.2通風(fēng)系統(tǒng)采用"抽出式"通風(fēng)方式，副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)。主通風(fēng)機(jī)選用2K58-2No24型軸流式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量12000m3/min，風(fēng)壓2500Pa。各采場通過局扇（型號(hào)FBDNo5.6/2×11）形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，采掘工作面風(fēng)量不低于4m3/s，風(fēng)速控制在0.25-4m/s之間。在-200m水平設(shè)置風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)量，確保各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量分配合理。5.3排水系統(tǒng)實(shí)行"分級(jí)排水"制度：一級(jí)排水：采場積水通過水溝匯入?yún)^(qū)段水倉，由D46-30×4型水泵排至階段水倉二級(jí)排水：階段水倉匯集后，由MD155-30×6型水泵排至-200m水平中央水倉三級(jí)排水：中央水倉安裝4臺(tái)MD250-65×9型水泵（3用1備），揚(yáng)程585m，將水排至地表沉淀池排水管路采用φ219×8mm無縫鋼管，沿副井井筒敷設(shè)，設(shè)置管路防滑支架，間距10米。地表建設(shè)三座串聯(lián)沉淀池（總?cè)莘e5000m3），經(jīng)處理后的水質(zhì)達(dá)到《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB20426-2006）要求。5.4壓風(fēng)系統(tǒng)在地表設(shè)置壓風(fēng)機(jī)房，安裝3臺(tái)LGFD-20/8型螺桿式空壓機(jī)（2用1備），總供風(fēng)量40m3/min，工作壓力0.8MPa。壓風(fēng)管路主干管采用φ159×6mm無縫鋼管，支管采用φ108×4mm鋼管，在各掘進(jìn)工作面設(shè)置風(fēng)包，確保風(fēng)壓穩(wěn)定。管路每隔500米設(shè)置油水分離器，保證壓風(fēng)質(zhì)量。六、安全保障體系6.1頂板管理建立"監(jiān)測(cè)-預(yù)警-支護(hù)"三位一體的頂板管理體系：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：采用KJ216型頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在采場和巷道布設(shè)應(yīng)力傳感器和位移計(jì)，監(jiān)測(cè)頻率1次/小時(shí)預(yù)警指標(biāo)：當(dāng)頂板下沉速度超過5mm/d或離層值達(dá)20mm時(shí)，發(fā)出預(yù)警信號(hào)支護(hù)措施：對(duì)破碎頂板采用"短掘短支"工藝，掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺控制在1.5米以內(nèi)，臨時(shí)支護(hù)采用前探梁（長度4米），永久支護(hù)滯后工作面不超過3米6.2瓦斯防治雖然本礦為低瓦斯礦井，但仍需采取以下措施：建立瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在采掘工作面、回風(fēng)巷設(shè)置瓦斯傳感器，報(bào)警濃度0.5%，斷電濃度0.8%局部通風(fēng)機(jī)實(shí)行"三專兩閉鎖"（專用變壓器、專用電纜、專用開關(guān)，風(fēng)電閉鎖、瓦斯電閉鎖）每月進(jìn)行瓦斯等級(jí)鑒定，每季度測(cè)定通風(fēng)阻力，確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠6.3防滅火措施預(yù)防措施：井下嚴(yán)禁使用非阻燃材料，電氣設(shè)備符合防爆要求，設(shè)置消防管路系統(tǒng)（每隔100米設(shè)支管和閥門）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：采用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析采空區(qū)氣體成分，CO濃度超過24ppm時(shí)啟動(dòng)預(yù)警滅火準(zhǔn)備：在各水平車場配備4臺(tái)MFZ/ABC8型干粉滅火器和2m3消防沙，在地表設(shè)置消防水池（容積1000m3）6.4防治水措施超前探放水：掘進(jìn)工作面采用"物探先行、鉆探驗(yàn)證"原則，超前鉆探距離30米，幫距5米防水閘門：在-200m水平中央泵房和井底車場設(shè)置防水閘門，抗壓強(qiáng)度不低于1.5MPa排水演練：每季度組織一次排水系統(tǒng)聯(lián)合演練，檢驗(yàn)水泵、管路、供電系統(tǒng)的可靠性6.5應(yīng)急管理應(yīng)急預(yù)案：編制12項(xiàng)專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，包括頂板事故、透水事故、火災(zāi)事故等避險(xiǎn)系統(tǒng)：在各水平設(shè)置永久避難硐室，配備供氧系統(tǒng)（維持96小時(shí)）、食品、水和急救設(shè)備應(yīng)急演練：每半年組織一次綜合性應(yīng)急演練，每月開展專項(xiàng)演練，提高應(yīng)急響應(yīng)能力七、施工進(jìn)度計(jì)劃7.1關(guān)鍵線路工程前期準(zhǔn)備階段（3個(gè)月）：完成施工圖紙會(huì)審、設(shè)備采購、場地平整等井筒施工階段（12個(gè)月）：主井掘砌（560米）、副井掘砌（780米）井底車場施工（6個(gè)月）：巷道掘進(jìn)、設(shè)備安裝、管線敷設(shè)采準(zhǔn)工程階段（8個(gè)月）：階段運(yùn)輸大巷、采區(qū)石門、天井施工回采作業(yè)階段：首采面形成（3個(gè)月），達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力（12個(gè)月）7.2進(jìn)度控制措施采用Project軟件進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃管理，設(shè)置三級(jí)進(jìn)度控制點(diǎn)（總進(jìn)度、月進(jìn)度、周進(jìn)度）實(shí)行"雨季趕工、冬季保溫"施工措施，雨季來臨前完成地下工程，冬季對(duì)混凝土采用電伴熱養(yǎng)護(hù)建立進(jìn)度獎(jiǎng)懲制度，對(duì)提前完成節(jié)點(diǎn)的施工隊(duì)給予1-3萬元獎(jiǎng)勵(lì)，延誤工期按0.5萬元/天處罰八、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)8.1井巷工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)巷道掘進(jìn)：斷面規(guī)格允許偏差±150mm，中線偏差≤50mm/100m，坡度偏差±1‰支護(hù)工程：錨桿拉拔力≥80kN，噴射混凝土強(qiáng)度≥C20，厚度允許偏差-50mm混凝土工程：表面平整度≤8mm/m，蜂窩麻面面積≤1%，結(jié)構(gòu)尺寸允許偏差±30mm8.2采礦作業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)爆破質(zhì)量：礦石塊度≤500mm，大塊率≤8%，爆堆高度差≤1.5m充填質(zhì)量：充填體強(qiáng)度≥3MPa，接頂率≥90%，沉降率≤3%資源回收：礦石回收率≥94%，貧化率≤12%，損失率≤8%8.3質(zhì)量檢測(cè)方法錨桿檢測(cè)：每300根錨桿抽樣一組（3根）進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，合格率≥95%混凝土檢測(cè)：采用回彈法和鉆芯法相結(jié)合，每個(gè)檢驗(yàn)批留置3組試塊巷道斷面：采用激光斷面儀檢測(cè)，每50米檢測(cè)一個(gè)斷面，合格率≥90%九、環(huán)境保護(hù)措施9.1廢水處理礦井水經(jīng)混凝沉淀（PAC投加量50mg/L）、過濾（石英砂濾料）、消毒（ClO?投加量0.5mg/L）處理后回用生活污水采用地埋式一體化處理設(shè)備（A/O工藝），處理規(guī)模200m3/d，出水水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）設(shè)置pH在線監(jiān)測(cè)儀，確保外排水pH值控制在6-9之間9.2粉塵控制掘進(jìn)工作面采用濕式鑿巖，水壓力0.3-0.5MPa，炮掘工作面噴霧降塵（霧粒直徑5-10μm）轉(zhuǎn)載點(diǎn)設(shè)置除塵罩，安裝KCS-410D型除塵器，粉塵濃度控制在2mg/m3以下井下運(yùn)輸巷道每50米設(shè)置凈化水幕，風(fēng)速≥1.5m/s時(shí)自動(dòng)開啟噴霧9.3噪聲防治對(duì)空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備設(shè)置隔音罩，基礎(chǔ)安裝彈簧減震器，噪聲源強(qiáng)控制在85dB(A)以下井下作業(yè)人員配備耳塞（降噪值25dB），接觸噪聲時(shí)間每天不超過8小時(shí)在壓風(fēng)機(jī)房、破碎車間周邊種植降噪林帶（寬度10米，樹種為楊樹和側(cè)柏）9.4固廢處理廢石分類堆放，建筑廢料用于井下充填，其余廢石用于修筑礦區(qū)道路尾礦砂全部用于采空區(qū)充填，實(shí)現(xiàn)零排放生活垃圾集中收集后運(yùn)至市政垃圾處理廠，醫(yī)療廢物交由有資質(zhì)單位處置十、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)10.1生產(chǎn)能力指標(biāo)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力：50萬噸/年（按330天計(jì)算，每天3班作業(yè)）日提升礦石量：1515噸，小時(shí)提升能力：350噸采場生產(chǎn)能力：每個(gè)采場月產(chǎn)礦石8000噸，全員勞動(dòng)生產(chǎn)率12噸/