武山铜矿北矿带矿体赋存特征与围岩

1．1  武山铜矿的地层概况

矿区位于九、瑞铜矿田中部，地层由志留系——三叠系（其中缺失泥盆系中、下统和石碳系上、下统）碎屑岩及碳酸盐类岩石组成。自北往南，由老到新有：

志留系上统纱帽组：为一套 浅海相碎屑岩建造。分布于矿区北部，出露广泛。与上覆地层呈微角度不整合接触。

泥盆系上统五通组：为河湖相砂砾建造。与上覆地层呈假整合接触。

石灰系中统黄龙阶：为浅海相碳酸盐建造。与上覆地层呈假整合接触。是北矿带1Cu1、1Cu2主要矿体赋存的层位。

二叠系： 地层发育完全，属浅海相碳酸盐建造和海陆交互相含沉积建造。分布于矿区中部，与上覆的三叠系呈假整合接触。南矿带7Cu、8Cu等矿体赋存于本系地层中。

    三叠系下、中统：属浅海相碳酸盐及滨海页岩相。分布于矿区南部，为第四系所覆盖。9Cu矿体产于本系地层中。

     第四系：广泛分于矿区地表，由褐黄、绛红、杂色粘士和灰岩、砂岩，花岗闪长斑岩碎块、碎屑组成。

地层走向65。－75。倾向南东，倾角60。－75。。地表除志留系、泥盆系出露转好外，其它时代地层仅零星出露，第四系覆盖面积占60%。矿区中部相当栖霞阶至嘉陵江组层位约0.6平方公里面积为花岗闪长班岩体占据。

据矿体控制因素及空间展布特征，将该矿床以栖霞阶地层上限为界划分南、北两个矿带，北矿带即位于矿区北部，受层间断裂带控制的一组矿体 ；南矿带位于矿区南部，受岩体与围岩接触带及岩体内围岩残留体控制的一组矿体。

1．2  武山铜矿北矿带的矿床地质特征

北矿带位于岩体北侧接触带外地层围岩中，泥盆系上统五通组与石炭系中统黄龙阶之间，黄龙阶及二迭系下统栖霞阶等层位为该矿带的容矿空间。矿带受假整合面及层间断裂带控制，呈北东东向带状展布，范围西起109线，东至160线，全长2700米，南北宽200米，其中69—90线长1600米范围内为工业矿体分布地段。有铜矿体4个，铜硫矿体8个，铅锌矿体1个，其中1Cu1、1Cu2、5Cu、7Cu规模较大，矿石类型主要为含铜黄铁矿、含铜碳酸盐岩，次为含铜高岭土、铜铅锌黄铁矿、黄铁矿等。

1．2．1  北矿带ICu1矿体的地质特征

ICu1矿体分布于109—160线，产出于泥盆系五通组与黄龙阶之间，乃至黄龙阶下段层位，全长2700米，顶部氧化为含铜铁帽，69线以西，90线以东矿体规模小或氧化深度较大而无工业价值，69—90线1600米范围内为主要工业矿体地段。矿体产状与地层产状基本一致，受五通组和黄龙阶之间的假整合面和层间破碎带控制，矿体呈似层状、厚板状产出，局部地段具分枝、复合、膨大、缩小、尖灭、再现等现象。矿体倾向南东165°，倾角56°—°局部地段变陡达70°—83°，变缓地段倾角44°，底板呈微波浪起伏，向深部有变缓趋势。矿体厚度一般5—30米，平均16.8米，变化较稳定，厚度变化系数77%。沿走向自矿体中部（20—60线）往东西两端厚度变小，沿倾向自上而下有增大的变化规律。西部59—69线矿体向下变小并分别在负140、负400米处尖灭，其它各线均未控制到尖灭。

1．2．2  北矿带ICu2矿体的地质特征

ICu2为ICu1的分枝矿分布在69—9线及80—90线走向长度分别为700米和200米,平均厚度为5.4米,呈似层主要产于黄龙阶上、下段之间，但在倾向和走向矿化连续性和稳定较差。  

1．2．3  北矿带5Cu矿体的地质特征

5Cu矿体 分布于9—80线，走向长度900米，呈似层状，厚板状产于黄龙阶与栖霞阶界面上，受层间破碎带所控制。矿头出露标高负127—负377米，在走向上呈现出东、西两边高，中间低的特征，沿倾斜最大延深637米。矿体倾向南东，倾角59°，矿体具膨大、缩小现象。局部最大厚度15.5米，小者1.3米，平均4.9米，主要矿石类型为含铜黄铁矿、含铜碳酸盐岩及少量的含铜矽卡岩。该矿体规模较大，连续性较好，除60线尚未控制矿体尖灭点外，其余各线矿体均已尖灭。

1．2．4  北矿带7Cu矿体的地质特征

7Cu矿体 分布于20—60线，走向长度400米，呈似层状产于二迭系下部栖霞阶燧石灰岩与花岗闪长斑岩接触带及燧石灰岩与炭质灰岩之间破碎带处，受接触带及层间破碎带控制，矿体出露标高负324—负503米，倾斜最大延深295米。矿体倾向南东，倾角51°，矿体最大厚度11.7米，最小厚度2米，平均4.9米。主要矿石类型为含铜矽卡岩。矿体埋藏深，规模较小，在20—40线矿体上盘或下盘见有花岗闪长斑岩出露，在60线向下延伸较大外，其余各线矿体已尖灭。 

第二章   主要工程的布置

2．1  沿脉运输巷的布置

2．1．1   沿脉运输巷的布置岩层的概况

沿脉运输巷道通常布置在岩性中等稳定，节理较发育，志留系上统纱帽组的砂岩中。志留系砂岩以黄褐色，猪肝带褐色，含铁质常呈红褐色；以泥质含量高，节理发育，硬度小石英颗粒细，石英细砂岩，中细粒结构为特征。与泥盆系砂岩呈假整合接触，常见层间断层。常有后生花岗岩切割岩层（花岗闪长斑岩易风化，泥化，对巷道整体性破坏很大，通常在其出露段用喷砼或用混凝土加固处理）。

2．1．2  沿脉运输巷所通过的设备

巷道采用CJY10/6G架线式工矿电机车与容积为3M3的底卸式矿车运输矿碴。

CJY10/6G电机车的参数：长×宽×高=4650×1090×1600毫米；

3M3矿车的参数：长×宽×高=3856×1350×1390毫米。

2．1．3沿脉运输巷距矿体距离的选择

沿脉运输巷到矿体之间的距离通常考虑两个方面，即：

1、后期采准工程的布置

采准工程一般布置在距沿脉巷道10～20米的位置，以满足采场出矿，排水的需要。（注：武山铜矿采用电耙与溜井出矿。）

2、矿山日开采能力

矿山日开采能力为4000～5000吨，故运输巷采用2台电机车8台矿车同时出矿（一台电机车牵引能力不足），以确保矿碴的运输。因此，至少有1台电机车8台矿车同时进入穿脉，再加上缓冲距离（取1～2米），穿脉端部距电耙道口的距离应不小于36米。

故综上所述，沿脉运输巷应布置在距矿体下界线50～60米处，平均55米，总长度约为1600米。

2．2   穿脉的布置

为了生产探矿及矿碴运输的需要，结合-310m中段的矿块和采准布置情况，按60m～100m间距布置穿脉，其中每隔一条穿脉穿过主矿体，未穿过主矿体的穿脉要求用钻孔进行补充勘探。东部穿脉为：E1、E2、E3、E4、E5、E6、E7、E8、E9、E10、E11、E12共12条，西部穿脉为：W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8共。

2．3   巷道坡度的选择

根据通过该运输巷道的涌水量160米3/小时，故沿脉运输巷要求以北副井三角点为中心，向两端以3‰的上坡施工，以方便排水。而北副井石门要求按5‰的上坡进行施工，以满足涌水量增大问题。东、西风井石门均按5‰的上坡进行施工。（东、西风井石门设备进出较少，故可按5‰的上坡进行施工，以利于更好的排水。而沿脉运输巷设备进出频繁，坡度如果取大了，就会影响运输设备正常出矿。）

2．4巷道转弯半径的选择

根据进出设备以及用途的不同，巷道各弯道转弯半径也不同。施工风井和探矿巷道设备进出较少，故弯道半径取15米；穿脉进出设备频繁，东西两端风井石门进出设备规格较大，故弯道半径取20米；沿脉运输巷道进出设备频繁且规格也是最大的，考虑人行安全，故弯道半径取25米。弯道均要求外弯加宽200毫米。

2．5牵引变电所和采区变电所

为了确保采采掘工程的顺利进行，故在东、西部各设一个采区变电所，而在与斜坡道相联地段设一个牵引变电所。但考虑到成本的节约，故将牵引变电所和西部采区变电所合并为一个变电所，故将西部变电所长度调整为22000毫米。

2．6巷道断面的选择

巷道统一选择为1/3B0的三心拱，断面规格如下：

①直巷道：净宽B0=2750毫米，墙高h3=2083毫米，巷道净高H0=3000毫米；

②弯道：净宽B0=2950毫米，墙高h3=2017毫米，巷道净高H0=3000毫米。

具体参数详见第三章巷道断面的选择。

2．7平巷交岔点参数的选择

     根据矿山采用CJY10/6G电机车及3M3的底卸式矿车出矿，参考《采矿设计手册》第三卷第三章表1-3-95和表1-3-102，故选用1/5单开道岔，岔心角α=11018’36’’，交岔点类型为单线单开有转角式交岔点。

具体参数见附图1及附图2。

第 三 章　巷道断面的选择

武山铜矿-360M中段运输巷道，布置在志留系上统砂帽组的砂岩中，f=4～6，节理较发育，中等稳定岩层。巷道要求日通过能力5000吨，采用CJY10/6G架线式工矿电机车及容积为3m3底卸式矿车运输。通过该巷道涌水量160米3/小时，风量为45米3/秒；巷道内设两条动力电缆及三条照明电缆，一条4英寸压风管和一条2 英寸洒水管。

3．1  巷道断面形状与支护材料的选择

根据该巷道是一条服务年限较长的主要运输巷道，所穿过的岩层是中等坚硬和中等稳定，预计巷道承受较大地压。故选拱高为1/3B0类型的三心拱形，支护材料选用喷射混凝土支护和混凝土整体支护。

3．2  巷道断面各部尺寸的确定

3．2．1  根据该巷道所通过的运输设备类型

CJY10/6G架线式工矿电机车的宽为1090毫米，高为1600毫米；容积为3m3底卸式矿车的宽为1350毫米，高为1390毫米。两者相比较取其最大值。但考虑到设备的尺寸误差有可能带来的安全问题，故在原有尺寸基础上增加100毫米，以满足安全运输的需要。所以通过巷道运输设备的宽取b=1450毫米，高取h=1700毫米，轨距为600毫米。

3．2．2  选取人行道宽度及运输设备到支架间隙

该巷道通过的是小于14吨的架线电机车，参考《采矿设计手册》第三卷第三章表1-3-1和表1-3-2，人行道宽度取b2=1000毫米；运输设备到支架间隙b1=300毫米。

3．2．3  弯道尺寸的确定

单轨运输，设备过曲线巷道时，考虑到车辆由于转弯，外凸增加了车辆计算宽度，巷道需要适量加宽，才能满足安全要求。参考《采矿设计手册》第三卷第三章表1-3-4，故在巷道外弯部分加宽200毫米。

3．2．4  巷道净宽度的确定

结合以上诸尺寸，可得巷道净宽度：

  直道：    B0=b+b1+b2=1450+100+300=2750毫米

  弯道：    B0=b+b1+b2+200=1450+1000+300+200=2950毫米

3．2．5  支护断面参数

巷道喷射混凝土（喷浆）支护，墙厚T=100毫米，拱厚d0=100毫米。

巷道混凝土支护，墙厚T=300毫米，拱厚d0=300毫米。

3．2．6  巷道铺轨尺寸的确定

CJY10/6G架线式工矿电机车选用30公斤/米铁轨，木轨枕。巷道铺轨尺寸：巷道底板到轨面高度h6=350毫米；道碴面到轨面高度h4=150毫米；道碴厚度h5=200毫米。

3．2．7  三心拱参数的确定

三心拱拱高取1/3 B0类型：

  直道：   拱高： f0 =1/3 B0=2750/3=917毫米

             大圆弧半径：R =0.692 B0 =0.692×2750=1903毫米

             小圆弧半径：r =0.262 B0=0.262×2750=718毫米

  弯道：   拱高： f0=1/3 B0=2950/3=983毫米

             大圆弧半径：R =0.692 B0 =0.692×2950=2042毫米

             小圆弧半径：r =0.262 B0=0.262×2950=770毫米

3．2．8  巷道墙高的确定

巷道底板到拱基线高度（即墙高），按下列三种情况确定：(注：弯道的整体高度H0同直道，所以在设计巷道墙高时不以考虑)

1、按电机车架线要求确定：

设架线导电弓子之半K= 400毫米，架线到轨面高度取H1=2100毫米；（离巷道中心最近）导电弓子中心到巷道中心的距离Z：

单轨巷道：Z = B0/2 －(b/2 + b1) = 2750/2－（1450/2+300）=350毫米

双轨巷道：Z = B0/2 －(b/2 + b2) = 4500/2－（1450/2+1000）=525毫米

由于    （r －a + K）/(r – 250)=（718-1025+400）/（718-250）=0.199﹤0.554；

    故在单轨巷道中导电弓子在大圆弧断面内，按公式计算墙高

       h3 = H1+h6－[   (R-250)2-(K+Z)2   -(R- f0)]

          = 2100+350-[     （1903-250）2-（400+350）2    -（1903-917）]

          =1963毫米

    2、按管道架设高度要求确定：

h3 = 1800+h5+n－     r2-[r-( B0/2+Z1-K-300-D1)] 2

         =1800+200+250－        7182-[718-( 2750/2+350-400-300-100)] 2

         =1562毫米

3、按人行要求确定：

h3 = 1800+h5－14.1  r －50

    =1800+200－ 14.1  718－ 50

    =1635毫米

    以上三种情况的最大值1963毫米，已能满足架线、管子铺设和人行安全的要求。但运输设备的最大高度=h + h6 =1700+350=2050毫米，比墙高出87毫米，说明矿车顶部车缘已在拱部，这时矿车到巷道壁间隙就小于300毫米，不符合安全要求。在此种情况下，墙高的决定就该以满足运输设备布置的安全间隙为主，进行最后决定，故在单轨巷道中取墙高2083毫米（H 0 = h3 + f0 =2083+917=3000毫米，方便施工）。

3．2．9  巷道各部尺寸的确定

根据以上数据，可求得下列各部尺寸：

直道：     H 0 = h3 + f0 =2083+917=3000毫米

           H = h3 +d 0 + f0 =2083+100+917=3100毫米

           h = 1700毫米

               H1=2100毫米

               S净 = B0（h3+0.263 B0）=2.75×(2.083+0.263×2.75)=7.717米2

    ①喷浆 ：  S拱 =(1.33B0+1.57 T) d0 = (1.33×2.75+1.57×0.1) ×0.1=0.381米2

                      S墙 =2 h3T=2×2.083×0.1=0.417米2

               S掘 = S净+ S拱+S墙=7.717+0.381+0.417=8.515米2

②混凝土 ：S拱 =(1.33B0+1.57 T ) d0 = (1.33×2.75+1.57×0.3)×0.3=1.239米2

                      S墙 =2 h3T=2×2.083×0.3=1.250米2

               S掘 = S净+ S拱+S墙=7.717+1.239+1.250=10.202米2

弯道：     H 0 = 3000毫米

               h3 = H 0 － f0  = 3000－983=2017毫米

               H = h3 +d 0 + f0 =2017+100+983=3100毫米

               h = 1700毫米

               H1=2100毫米

               S净 = B0（h3+0.263 B0）=2.95×(2.017+0.263×2.95)=8.239米2

    ①喷浆 ：  S拱 =(1.33B0+1.57 T ) d0 = (1.33×2.95+1.57×0.1)×0.1=0.408米2

                      S墙 =2 h3T=2×2.017×0.1=0.403米2

               S掘 = S净+ S拱+S墙=8.239+0.408+0.403=9.050米2

②混凝土 ：S拱 =(1.33B0+1.57 T ) d0 = (1.33×2.95+1.57×0.3)×0.3=1.318米2

                      S墙 =2 h3T=2×2.017×0.3=1.210米2

               S掘 = S净+ S拱+S墙=8.239+1.318+1.210=10.827米2

3．2．10  允许风速校核：

   直道： Q = S净×V允 = 7.717×6 = 46.302 > 45米3/秒

    弯道： Q = S净×V允 = 8.239×6 = 49.434 > 45米3/秒

3．3 掘进工程量的计算

3．3．1  每米巷道砌拱所需材料量

直道：     喷浆：  V1= S拱×1=0.381米3

           混凝土：V1= S拱×1=1.239米3

弯道：     喷浆：  V1= S拱×1=0.403米3

           混凝土：V1= S拱×1=1.318米3

3．3．2  每米巷道砌墙所需材料量

直道：     喷浆：  V2= S墙×1=0.417米3

           混凝土：V2= S墙×1=1.250米3

弯道：     喷浆：  V2= S墙×1=0.403米3

           混凝土：V2= S墙×1=1.210米3

3．3．3  每米巷道基础所需材料量  

设有水沟一侧基础深500毫米；另一侧基础深250毫米，水沟壁厚50毫米，则：

V3=（0.5+0.25）×0.1=0.075米3

3．3．4  每米巷道水沟及盖板所需材料量

               V4 =0.103+0.029=0.132米3

3．3．5  每米巷道共需材料量

直道：  喷浆：  V= V1+V2+V3+V4 = 0.381+0.417+0.075+0.132 = 1.005米3

混凝土：V= V1+V2+V3+V4 = 1.239+1.250+0.075+0.132 = 2.696米3

弯道：  喷浆：  V= V1+V2+V3+V4 = 0.408+0.403+0.075+0.132 = 1.018米3 

混凝土：V= V1+V2+V3+V4 = 1.318+1.210+0.075+0.132 = 2.735米3

3．4水沟及管缆布置：

水沟的坡度与巷道相同，取3‰。水沟断面根据涌水量160米3/小时，参考《采矿设计手册》第三卷第三章表1-3-94，选取上宽350毫米，下宽250毫米，深度300毫米；每米水沟支护材料消耗0.103米3，水沟盖板0.029米3,钢材1.21公斤。

管子布置在人行道一侧，采用管子托架架高铺设，可以减小巷道净宽。托架上设压风管，下边悬挂洒水管。

两条动力电缆设于非人行道一侧，三条照明电缆设于人行道一侧。电缆悬挂全部采用挂钩形式。

详细情况见附图3。

第四章  探矿工程的布置

4．1探矿工程布置原则

1、采用坑探、钻探相结合的原则。充分利用开拓穿脉切穿矿体工程实现探矿目的，利用钻探进行补充或加密。

2、坑探工程为中段开拓的穿脉工程，本中段的穿脉工程部分穿过了主矿体，充分利用穿脉工程实现生产探矿目的。

3、对未切穿的主矿体穿脉的或已切穿主矿体但其上盘存在其它矿体群实用钻探进行补充探矿，进行加密、探矿体边部、探矿体上盘的分枝矿体、盲矿体。

4、两穿脉间距大于80m上尤其是29线到60线之间矿体分布密集、复杂分布地段用钻探工程进行了加密。

5、部分钻孔有探矿及放水双重作用。

6、根据中段探矿揭露矿体分布特征必要时进行补充或删减钻探设计。

钻孔设计技术参数说明

设计孔深

7、各设计钻孔技术参数详见（附表一）。“武山铜矿北矿带-360米中段开拓探矿设计平面图”中钻

钻孔方位角

孔标注参数说明：孔号             。   。各钻孔的倾角均设计为20。

4．2   钻探施工质量技术要求

1、钻孔终孔地层要求：

A：29线以西钻孔终孔地层为C2h2(Mb,Di)黄龙阶上段白云岩或大理岩。

B：60线以东钻孔终孔地层为C2h2(Mb,Di)黄龙阶上段白云岩或大理岩。

C：19线到60线之间钻孔为二迭系栖霞阶含炭质灰岩p1q1(C.LS)，以上终孔地层进尺不少于2米。

2、岩芯采取率：<<有色金属矿山生产技术规程>>规定探矿工程质量验收标准：岩芯采取率不得低于65%，矿芯采取率分层、回次采取率不得低于75%。

3、孔深检查：见矿前后，终孔需要进行孔深检查校正。

4．3   生产探矿工程成果资料技术要求

1、穿脉坑探、钻探工程严格按地质编录规范要求进行，准确测量岩矿层产状，对相关地质特征有必要的文字描述。

2、钻孔的定位和收孔，必须由测量人员用仪器测定，保证位置准确。钻机移位后及时提供相应的技术参数。

3、样品化验分析要求：穿脉探矿工程揭露矿体段除作基本分析外（Cu，S，As）；Au、Ag作组分析。每个穿脉中的钻孔必须有一个孔(原则上用165度方位钻孔)的样品除作基本分析外，还应加化Au、Ag的组合分析；其余作基本分析，副产矿必须进行分运；

4、矿体上下盘围岩必须有1—2样品控制。

第五章  施工安全要求

要求全程施工过程中必须遵守相关安全操作规程和技术规范，处理干净松石，做好爆破警戒和通风工作，电气设施、火工材料等定置管理必须符合相关的规程规范，开钻前需仔细检查工作面，处理干净盲炮、残炮、误炮，天井施工时，必须按相关要求架设正规人行平台，平台必须安全可靠，设立溜矿间和行人间，装设安全护栏，通风设施必须及时跟进，风筒距工作面距离不得大于10m，在距离相关巷道距离小于15m（含）时，必须按爆破要求在相关区域做好警戒工作，不稳固段地段，根据岩性要求采取采掘短支的方式，喷射混凝土或混凝土加固处理。鉴于上部几中段开拓巷在东部施工时，均发现有较大涌水，故要求在施工时，加强越方疏水工作和制定完善的涌水应急处理预案。在施工过程中，如遇问题，尤其是安全问题，必须向相关部门单位汇报，严禁盲干瞎干，必须待制定方案后方可重新作业，确保安全施工。

参考文献

[1]    唐盛杰，董俊新，侯鹏翔，《采矿设计手册》第三卷第三章平巷（硐），南昌有色冶金设计研究院，1986。

[2]    周昌达，《井巷工程》第一篇第一章平巷断面设计，第二篇井巷支护，冶金工业出版社，1979。

附表1

工程参数表

附表2

北矿带-360m中段钻探工程设计技术参数表

北矿带-360m开拓点坐标

北矿带-360m中段交岔点平面图

比例：1：100（单位：mm）

附图2

北矿带-360m中段交岔点剖面图

比例：1：50（单位：mm）

附图2

北矿带-360m中段平巷断面

比例：1：50（单位：mm）

致谢

我的这篇毕业设计的完成，首先应当归功于指导老师彭小刚。他无论是在室内资料整理还是在论文的撰写等各个方面都给予了大量的指导和帮助，令我不但完成了设计，也学到了许多书本上学不到的知识，受益匪浅，特致以深深的感谢。

其次要感谢生产技术部吴与成的帮助，他为我提供了大量资料与指导，使设计得以顺利完成。

另外还要感谢办公室的各位工作人员的体谅，让我在设计期间，没有为其它事而分心。

还要感谢我的各位学友们给与我的帮助。

最后还要感谢我的家人，在这段时间给予我的理解。