河北红旗铁矿40万吨新井设计毕业论文.docx
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河北红旗铁矿40万吨新井设计毕业论文
河北红旗铁矿40万吨新井设计毕业论文
一般部分
专题部分
1.总论
1.1地理交通位置与隶属关系
河北省红旗矿区位于唐山市城区东约3km。
矿山采区中心地理坐标为:
东经117°59′31″,北纬40°11′18″。
唐(山)~迁(安)公路从矿区通过。
西距唐~石铁路专用线的唐山站8km。
河北省红旗铁矿矿区行政隶属于唐山市红旗村管辖。
1.2地形与气候
矿区处于唐山盆地中部,矿区地势东高西低,图幅东部地形最高点海拔高度95m,西部最低点小于58m,高程一般在70~82m,相对高差37m,属丘陵地貌类型。
本区属半干旱大陆性气候,春季风大多沙,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥。
雨量集中在7、8、9三个月,多年平均年降水量659.6mm,平均年蒸发量1377.9mm。
年平均气温10.5℃,1月最冷,月平均气温-5~-8℃,日最低气温-26.7℃;7月最热,月平均气温25~26℃,日最高气温40℃,封冻期从11月至次年3月份,冻结深度0.5~0.8m。
冬季盛行西北风,7~8级大风经常出现,最大可达9级。
区内地表水体有一条M河流径图幅东北部,为季节性河流,平时无水,雨季有暂时性水流。
1.3矿产品市场需求现状与预测
钢铁是当今社会应用最为广泛的一种重要原材料。
近年来,我国国民经济高速发展,带动钢材的需求持续增长,促进了我国钢铁行业的飞速发展。
以下统计数据为1986年至2007年我国的钢产量及产量变化:
表1.11998年至2007年我国的钢产量及产量变化表
年份
钢产量
(万吨)
逐期增长量
(万吨)
增长率(%)
1986
5220
1987
5628
408
7.8
1988
5943
315
5.6
1989
6159
216
3.6
1990
6635
476
7.7
1991
7100
465
7.0
1992
8094
994
14.0
1993
8956
862
10.6
1994
9261
305
3.4
1995
9536
275
3.0
1996
10124
588
6.2
1997
10894
770
7.6
1998
11559
665
6.1
1999
12426
867
7.5
2000
12850
424
3.4
2001
15163
2313
18.0
2002
18237
3074
20.3
2003
22234
3997
21.9
2004
28291
6057
27.2
2005
35310
7019
24.8
2006
42266
6956
19.7
2007
48966
6700
15.9
中钢协预计2008年中国粗钢产量达5.2亿至5.4亿吨。
2008年底美国次贷危机引发的全球性经济危机,使世界经济受到了严重的冲击。
我国也不例外,受到波及,出口下降,经济增长滑坡。
但是,我国政府及时启动了4万亿人民币的基建投资计划,出台了促进人们住房,家电下乡,汽车等一系列消费的优惠政策,促进经济稳定增长,带动钢铁等原材料的消耗,促使钢铁需求保持稳定增长的态势。
通过对历年钢产量和铁矿石消费量的相关性分析可知,两者的关联性在90%以上。
铁精粉的铁含量一般在65%左右,每冶炼1吨钢,需要消耗1.9吨左右的铁精粉。
我国铁矿资源富矿少、贫矿多,大部分矿石含铁品位在30%以下,生产每吨铁精粉需要消耗2吨以上的铁矿石。
巨大的钢铁消耗增长必将带动巨大的铁矿石消耗的增长。
由于受到资源条件的限制,我国铁矿石的产量一直没有明显的增幅,2003年以前,一直不足2.5亿吨,2004年,3.1亿吨,2005年,3.49亿吨。
国产铁矿石量远远低于国内市场的需求,导致近年来进口铁矿石量的一路飙升。
以下统计数据为2000年至2008年我国的进口铁矿石量统计表:
(单位:
万吨)
表1.22000年至2008年我国的进口铁矿石量统计表
年份
进口铁矿石量(万吨)
2000
6997
2001
9230
2002
11150
2003
15000
2004
20800
2005
27500
2006
32600
2007
38300
2008
44356
目前,我国已成为世界最大的铁矿石进口国,所需的铁矿石的50%以上依赖于进口。
有资料对我国的铁矿石生产与消费进行预测,认为未来我国铁矿石生产能力:
2003~2010年总体呈增长趋势,2010年达到高峰,产能稳定,3亿吨的生产能力可以维持到2020年左右。
国内铁矿石生产能力的增长不能满足钢铁工业生产需要,缺口呈增大趋势。
根据国土资源部的预测(中国矿产资源年报),中国东部地区铁矿资源状况已基本清楚,在浅部找到新的大型铁矿已不大可能。
对国内铁矿石的生产和消费情况进行分析和预测后,指出:
2005年~2010年,中国铁矿石消费需求呈增长趋势,但增长速度会有所下降。
2010年,铁矿石自给率降到40%~45%。
国内铁矿石生产能力与钢铁工业生产需求量进一步扩大,缺口呈增大趋势。
进口铁矿石占的比重将达到55%~60%。
1.4设计依据
(1)《中华人民共和国矿产资源法》(1986年10月1日起实施);
(2)《中华人民共和国劳动法》(1994年7月5日颁布);
(3)《中华人民共和国安全生产法》(2002年11月1日实施);
(4)《中华人民共和国矿山安全法》(1992年11月7日颁布);
(5)《中华人民共和国矿山安全法实施条例》(1996年10月30日颁布);
(6)《金属非金属矿山安全规程》(GB16423—2006);
(7)《爆破安全规程》(GB6722—2003);
(8)《矿山电力设计规范》(GBJ50070—94);
(9)《冶金企业安全卫生设计规定》冶生[1996]204号文;
(10)《冶金工业环境保护设计规定》(YB9066—95);
(11)《中华人民共和国水土保持法》(1991年6月29日颁布);
(12)河北省安全生产监督管理局《关于加强金属非金属矿山安全基础管理的实施意见》,冀安监管—[2009]127号文;
(13)国家安全监管总局《关于进一步加强中小型金属非金属矿山(尾矿库)安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》,安监总管—[2009]44号文。
(14)地质局第十大队于1977年6月提交的《矿山地质报告及附表附图》。
(15)矿山提供的其他设计资料。
1.5矿山外部建设条件
1)红旗铁矿位于唐山市城区东约3km。
唐(山)~迁(安)公路从矿区通过。
西距唐(山)~石(人沟)铁路专用线的唐山站5km。
矿区交通便利。
2)沙河纵贯矿区,110KV变电站坐落在矿区中心,所以说,矿山用水用电方便。
3)唐山市位于冀东地区,是我国铁矿石资源最为丰富地区,也是河北省的工业强市,是我国采矿业最为发达地区,具有十分良好的外部协作办矿条件。
1.6本次设计原则
1)坚持“在保护中开发,在开发中保护”的原则,切实充分利用本矿资源。
贯彻“安全第一,预防为主”的安全生产方针,在保证安全的前提下,使设计的各个生产系统趋于合理并具有可操作性。
2)设计的采矿工艺、装备水平要符合地方办矿的特点。
尽量利用矿山现有工程、现有设备,以节省投资。
3)本次设计开采0m~-300m之间的矿体。
4)本次设计主要任务是使矿山形成40×104t/a的采矿生产能力,重点是矿山开拓、采矿方法、运输、安全设施等。
5)尽可能提高机械化程度,最大可能的减少危险发生的概率。
1.7建设规模与产品方案
1.7.1建设规模、工作制度、服务年限
本次设计为河北省唐山市红旗铁矿新井设计,设计该矿山生产能力为40×104t/a。
设计矿山采用间断工作制,一年工作306天,每天3班,每班工作8小时。
矿山基建时间3年,矿山服务年限为37年,稳产期33年,减产期1年。
1.7.2产品方案
本设计矿山的产品为原矿石,最高采矿贫化率8%,最低采出矿石平均品位为24.19%,最大块度不大于350mm。
1.8主要建设方案
1.8.1开采方式的选择
根据地表地形、矿体赋存条件、开采技术条件等因素,设计采用地下开采方式。
1.8.2矿山开拓与运输
根据矿体第四系覆盖层及上下盘围岩的物理力学性质与稳定性,工程类比本地区同类矿山的情况,确定矿体的围岩移动角如下:
第四系覆盖层取45º,上盘基岩层取65。
,下盘基岩岩层与端部基岩岩层为70。
。
用作图法确定矿山开采到-300m水平时的地面岩体移动范围,见总平面布置图。
(1)矿山开拓
根据上述矿体赋存条件与分布特点,矿体和围岩的物理力学性质,地表地形条件,水文地质条件,矿山生产规模,矿山现状,本着少占耕地,尽量减小矿区开采范围,尽可能实现机械化作业,少用人工,提高安全系数,降低作业成本,提高经济效益的原则设计采用竖井开拓,设计建设副井、主井和风井三口竖井;三口竖井均布置在矿带的下盘;下面分别论述如下:
①主井布置在矿体的下盘,岩石移动界限以外,矿体中部最小运输功的位置,井口中心坐标为X=4.96470,Y=1.17863,H=67。
主要承担全矿井的矿石提升任务,采用双翻转式箕斗提升,提升机设计选用2JK-2.5/11.5E型提升机,提升速度7.2m/s,配套电动机转速600r/min,功率500KW;箕斗容积2m3,额定载重4t;主提升钢丝绳30NTA6V×21+7FC1770型。
天轮直径2.5m。
采用钢丝绳罐道,四角布置,每个箕斗4条,两个共8条,钢丝绳直径不小于28mm,公称抗拉强度1670MPa。
年提升能力不小于54.53×104t/a。
井筒净直径4.3m,采用混凝土支护,支护厚度350mm。
井底标高-329m。
井下采用振动定量箕斗装载设施。
②副井布置在矿体的下盘,岩石移动界限以外,矿体南端的位置,井口中心坐标为X=4.61972,Y=0.85965,H=50。
主要承担全矿井人员、岩石、物料与设备的升降任务,同时兼做进风井与矿坑一个安全出口。
设计采用2#防坠罐笼-平衡锤提升,提升机设计选用JK-2.5/20E型提升机,提升速度3.7m/s,配套电动机转速600r/min,功率250KW;提升容器选用2#单绳单层防坠罐笼,采用对角制动。
提升钢丝绳选用26NAT6V×7FC1770型,设计采用钢丝绳罐道,钢丝绳直径不小于28mm,公称抗拉强度1670MPa。
每个罐笼对角布置两条罐道绳,对角布置两条制动绳。
天轮直径2.5m。
副井井筒内布置梯子间,两条主排水管道,一条井下供风管道,一条井下供水管道,两条井下动力电缆,两条信号电缆,两条通讯电缆。
井筒净直径约4.5m,采用混凝土支护,支护厚度350mm。
井底标高约-310m高。
井底车场设计有轨与无轨设备的转载设施。
③风井设计布置在矿体的下盘,岩石移动界限以外,矿体北端,井口中心坐标为X=5.14936,Y=1.41207,H=62。
作为矿井的回风井兼做第二安全出口,井内布置梯子间,井口布置安装高效节能型矿用风机、通风附属设施及配电设施。
井筒净断面直径φ3.5m,采用混凝土支护,支护厚度300mm,井底标高-300m。
(2)运输
设计中段运输能力为44×104t/a(包括岩石),井下采用无轨运输设备,运输平巷布置,每个阶段的运输平巷采用环形布置,在矿带的上盘和下盘共布置两条沿脉巷道,每隔100m,布置一条穿脉巷道,共布置七条穿脉巷道,联通两条沿脉巷道,构成阶段环形运输系统。
1.8.3开采顺序、采矿方法
1)采矿方法
根据矿区矿体的赋存特点,结合地方办矿的矿山技术装备特点,设计采用平底结构的浅孔留矿法采矿(Fe5矿体采用阶段崩落法采矿)。
设计参数:
顶柱厚约5~6m,底柱厚约5~6m,间柱4~5m。
采用7655型气腿式凿岩机钻凿浅炮孔,激发器激发导爆管,导爆管启爆2#岩石炸药爆破落矿,采用DLK-1型电动铲运机,在矿块平底结构内铲取矿石,后退到下盘联络巷内,然后前行运输至穿脉运输巷将铲取的矿石装入运输汽车。
2)开采顺序
在垂直方向上,采用自上而下的开采顺序,在走向上,采用从风井向主井的方向即自北向南的方向,倒退式回采顺序。
1.8.4坑内压气
设计采用活塞式空压机,型号为4L-20/7,排气压力0.7MPa,排气量20m³/min。
配套电机功率132KW。
采用专用配套定型电器设备控制。
空压机设计配备五台。
根据矿井耗气量,矿井供气管道设计选用φ108×5的无缝钢管。
供风管自压气站出来,经过罐笼井,井下码头门,阶段运输平巷,到井下矿块,矿块内采用软管连接到凿岩机。
1.8.5生产供水
在副井井口附近建设一个容积约500m³的水池,井下排水管路接到该水池,井下排出的矿井涌水经过该水池沉淀后,通过安设在水池中下部的供水管路向矿井各用水点供水,多余部分,通过水池溢流口溢流到地面排水沟,自流到指定地点排放。
根据井下耗水量,井下供水管路设计选用φ108的无缝钢管,经过副井井筒,井下码头门,泵站,井下车场,石门巷,阶段运输巷,到达采矿工作面,向采矿工作面供水。
在井下车场供水管路上安装减压阀,将水压减到凿岩机的工作水压。
1.8.6矿山排水
1)坑下排水
该铁矿水文地质条件属于简单类型。
地下水为裂隙水,矿体围岩不渗漏,地下水没有大的河流、湖泊等水体的侧向补给,主要为大气降雨垂直补给。
考虑到矿山开采造成的围岩移动破坏,形成雨水渗漏。
矿山排水能力按矿山围岩移动范围内,地区最大降雨条件下的雨水补给量与矿井丰水时期最大涌水量之和,约9606.5m³/昼夜设计。
设计采用集中式排水。
-300m以上水平的涌水通过副井铺设的泄水管道下泄至-300m中段,通过-300m水平的中央泵站集中排到地表。
根据涌水量,依据安全规程,设计泵站安装3台DS450-100×5矿用耐磨离心式水泵,配套电机Y5003-2,900KW。
正常时开动3台,备用1台,检修1台。
设计布置两套水仓,每套水仓约1650m3。
-50m中段,-100m中段,-150m中段,-200m中段,-250m中段,-300m中段的副井石门巷,各设计布置一个防水门。
以防井下突水淹没中央泵房。
2)地表防水
为防止雨季雨水或山洪流入矿区岩体移动区渗入地下,根据现场地形特点,构筑部分防洪挡墙和防洪沟,将雨水引致无影响区域。
1.8.7矿井通风
设计矿山采用侧翼对角式通风。
新鲜空气自罐笼井进入井下,经过码头门,车场,到沿脉运输平巷,联络穿脉通风巷,再经过矿块人行天井,到采场工作面,冲淡稀释采场污垢空气后,经过矿块回风天井,回到上阶段运输平巷,再经过回风石门到风井由主扇抽出排放到大气中。
经过计算,矿井需风量为46.4m³/s,矿井通风阻力为1735.235Pa。
设计选择2K60NO18#风机,风机性能为:
风量40~60m³/s,全压1960~2940Pa,配套电机型号为:
Y355M2-6,额定电压380V,额定功率200KW,设备用电动机一台。
并安装反风设施。
1.8.8矿山供电
1)矿山用电负荷
设计矿山安装负荷4400KW,考虑到各种设备的同期工作系数,正常时期,矿山最大同时工作负荷为2046KW。
2)电源电压与配电电压
设计矿山的负荷较大,同时矿山有一类用电负荷,结合地方市场电源电压级别,设计矿山电源为市电10KV双回路电源。
双回路电源来自不同的110KV/10KV区域变电站。
3)用电级别
矿山罐笼井提升绞车,矿井主扇,井下水泵为一类负荷。
4)供电系统
矿山地面10KV开关站设计布置在罐笼井井口附近,开关站采用单母线分段主结线,其中一段母线的受电柜受一回10KV市电电源,二段母线受另一回10KV市电电源,一段母线和二段母线分别向主井提升机、副井提升机、风井、地面0.4KV变电站、井下中央变电站输出供电线路,形成重要负荷的双回路供电。
一、二段母线直接设计联络柜联络,一段母线受电柜的断路器、二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁。
地面低压0.4KV变电站设计在罐笼井附近,距离压气站较近的地方,设计安装两台型号为S11-800/10的主变,主变的电源分别来自地面10KV开关站的一段母线和二段母线。
设计地面0.4KV变电站的低压母线采用单母线分段主结线,其中一段母线的受电柜受1#主变0.4KV电源,二段母线受2#主变0.4KV电源,一段母线和二段母线分别向主井提升机、副井提升机、压气站、地面照明等负荷输出供电线路,形成重要负荷的双回路供电。
一、二段母线直接设计联络柜联络,一段母线受电柜的断路器、二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁。
井下中央变电站10KV开关站采用单母线分段主结线,其中一段母线的受电柜受来自地面开关站一段母线的输出电源,二段母线受电柜受来自地面开关站二段母线的输出电源,一段母线和二段母线分别向井下水泵、井下10KV/0.4KV主变输出电源。
一、二段母线直接设计联络柜联络,一段母线受电柜的断路器、二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁。
井下低压0.4KV变电站设计安装两台型号为S11-315/10的主变,主变的电源分别来自井下10KV开关站的一段母线和二段母线。
设计井下0.4KV变电站的低压母线采用单母线分段主结线,其中一段母线的受电柜受1#主变0.4KV电源,二段母线受2#主变0.4KV电源,一段母线和二段母线分别向井下用电负荷输出供电线路,形成重要负荷的双回路供电。
一二段母线直接设计联络柜联络,一段母线受电柜的断路器、二段母线受电柜断路器和联络柜的断路器设计电气连锁。
所有重要负荷的控制柜采用自动双电源互投装置,并且要带必要的电器与机械互锁装置。
所有的断路器采用带漏电保护型。
由于向井下负荷供电,主变与发电机的中性电不接地。
向井下供电的电缆选用阻燃型钢丝铠装电缆。
1.8.9基建工程量及项目进度计划
1)投产前基建工程量:
182318m3。
2)矿山服务年限为:
37年,其中,矿山基建时间为:
3年,稳产期37年,减产期1年。
1.8.10投资概算
设计井巷工程量182318m³,估算投资7592.256万元,固定资产投资按结构划分为:
表1.3固定资产投资结构划分表
序号
项目名称
投资数量(万元)
占投资总量的百分数
1
井巷工程
4745.16
62.5%
2
一般建筑工程
593.1
7.8%
3
设备及工器具
1140
15%
4
安装费
200
2.6%
6
其他费
918.6
12.1%
合计
7603.76
100%
1.9技术经济指标
表1.4主要技术经济指标一览表
序号
项目
单位
数量
备注
一
地质
1
保有资源/储量
×104t
1286.748
122b
2
设计利用储量
×104t
1286.748
122b
3
预可采储量
×104t
980
4
平均地质品位
TFe%
26.29
二
采矿
1
矿山设计规模
×104t/a
40
2
矿床开拓方式
竖井
3
采矿方法
浅孔留矿法、阶段崩落法
4
采出矿石品位
TFe%
25
5
废石混入率
%
15
6
回采率
%
85
7
采掘比
m/kt
3.5
8
矿山工作制度
天
306
9
矿山服务年限
年
37
三
电力
1
装机容量
kW
4400
2
工作容量
kW
2046
3
年耗电量
104kW.h
1503
四
基建工程量
m3
182318
五
基建期
年
3
六
职工定员
233
1
生产工人
人
182
2
管理及服务人员
人
51
七
总投资
万元
8363.76
1
固定资产投资
万元
7603.76
2
流动资金
万元
760
八
主要经济指标
1
年销售收入
万元
7200
2
年采矿成本
万元
3600
3
年销售利润
万元
3600
4
年税金及附加
万元
720
含资源税210
5
投资利润率
%
17.84
6
投资净利润率
%
13.38
7
投资回收期
年
6.21
(税后)含建设期3年
8
投资回收期
年
5.96
(税前)含建设期3年
2.矿山地质
2.1地质工作概况
1958年大办钢铁期间,地表不同程度地进行采掘。
1958年至60年,唐山综合地质大队对唐山地进行了1:
5000地面垂直磁测,配合物探磁法在露岩区进行了1:
200地质草测,对隐伏磁性体投入了三个试验钻孔,结论是:
矿体向南急倾斜,夹石多,品位低,达到工业要求者很少,没有提交储量。
1959年,地质部901物探航测大队亦发现了隐伏矿体,地面检查后施工单位进行深部验证。
1972年7月地质队对露岩区进行了1:
2000地质草测,槽距100-200米,同时,对冀C-59-101航测异常进行了1:
5000地面垂直磁测。
1973年至77年5月,地质队断续地对唐山的磁异常按大致400*200米网度,投入钻探验证,共施工30个孔,初步查明了矿体规模、形态、产状以及品位的情况。
1976年3月至77年4月,地质队对铁矿区地外围的物探异常投入了深部钻孔探验证,取得了必要地资料。
经过几年的工作,认为本区是一个中型鞍山式磁铁石英岩贫矿床。
2.2矿区地质
矿区位于燕山台褶带马兰峪复式背斜遵化穹褶束中部。
矿区出露地层为太古界迁西群三屯营组黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、磁铁石英矿、磁铁辉石石英岩等。
矿岩层总体走向北向东,倾向北西。
2.2.1地层
本区位于燕山沉降带的东段,马兰峪背斜的轴部。
地层由老至新的分布特点如下:
太古界系塔子群:
三屯营组分布在本区东部,该组一段主要以黑云斜长片麻岩,黑云角闪斜长片麻岩,夹黑云二辉斜长片麻岩,斜长角闪岩及磁铁石英岩。
厚度约6800m。
二段为黑云角闪斜长片麻岩,角闪斜长片麻岩。
马兰峪组一段:
(Arm1)分布在本区以及本区西部,主要由紫苏黑云角闪斜长片麻岩,黑云角闪斜长片麻岩,角闪二辉斜长片麻岩,夹透镜状磁铁石英矿。
本矿区的矿体即赋存于该层位,厚度约1000m。
马兰峪组二段(Arm2):
主要是黑云角闪斜长片麻岩,角闪斜长片麻岩,角闪辉石斜长片麻岩,厚约9000m。
震旦系地层主要为砂岩、石英岩、页岩和白云岩组成。
第四系地层广泛分布于各时代基岩岩层表面。
山区为坡积残积物,厚数十厘米,平原则夹砾石的黄土及河床冲击沙砾石,厚度10~30m。
2.2.2构造
从区域上看矿区位于马兰峪大背斜的轴部,矿床构造初步认为是一个走向北东30°~50°,向北西倾斜,倾角在75°~85°的单斜构造,虽然地表露出处,片麻理产状直立,甚至见到向南东倾斜的现象,但经深部钻孔验证,仍然往北西倾斜。
矿南区1、3线附近,断裂构造较为发育,矿体形状变化较大,后期蚀变强烈,岩矿心破碎,经钻孔验证,该断层为一走向冲断层(F1)走向与片麻理近乎一致,倾向南东,倾角70°,致使下盘矿体下降,从刻面上看,矿体沿断层倾斜面位移75m左右,这说明,矿区内还是有少数断距较大的断层存在。
矿区断裂有两组,一组方位北东50°,另一组是北西340°,倾角较陡,属压扭性,地表见到小断层断距小,错动不大,部分被皇斑岩脉充填。
2.2.3岩浆岩
区内未见岩浆活动。
2.3矿床地质
2.3.1矿体形态、产状及
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