【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ；顯然，方案二在經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行，因此，確定方案二為最合理的方案，即礦井工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田中央，等高線700附近。 井筒數(shù)目的確定本設(shè)計(jì)對(duì)井筒數(shù)目提出了兩個(gè)方案進(jìn)行比較。方案Ⅰ：礦井移交生產(chǎn)時(shí)開(kāi)鑿三個(gè)井筒，即主井、副井和風(fēng)井。主井擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù)兼進(jìn)風(fēng)。副井擔(dān)負(fù)全礦井的輔助提升和礦井主要進(jìn)風(fēng)任務(wù)，并兼作礦井的安全出口。風(fēng)井擔(dān)負(fù)全礦井的回風(fēng)任務(wù)兼作安全出口，井筒內(nèi)設(shè)置梯子間，并布置有消防灑水及灌漿管等。該方案主要優(yōu)點(diǎn)：① 建井期間施工改絞靈活方便，施工速度快，建井工期短；② 回風(fēng)井任務(wù)專一，通風(fēng)系統(tǒng)安全性好；③ 主井井筒不需要采用密閉措施，漏風(fēng)量小，礦井通風(fēng)費(fèi)用低。缺點(diǎn)：① 井筒工程量大，施工隊(duì)伍占用多；② 井筒開(kāi)鑿費(fèi)用高。方案Ⅱ：礦井移交生產(chǎn)時(shí)開(kāi)鑿兩個(gè)井筒，即主井、副井。主井擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù)，并兼作礦井回風(fēng)和安全出口。副井擔(dān)負(fù)全礦井的輔助提升和礦井進(jìn)風(fēng)任務(wù)，兼作礦井的安全出口，并布置有消防灑水管道及灌漿管道等。該方案主要優(yōu)點(diǎn)：① 一井多用，礦井的井筒工程量少；② 井筒開(kāi)鑿費(fèi)用低。缺點(diǎn)：① 建井綜合施工速度慢，建井工期長(zhǎng)；② 主井兼作回風(fēng)井，漏風(fēng)量大，井筒裝備腐蝕嚴(yán)重，井筒斷面需要加大，通風(fēng)費(fèi)用高。根據(jù)以上比較結(jié)果，本礦井初期開(kāi)鑿三個(gè)井筒具有較多的優(yōu)點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)推薦三個(gè)井筒方案，即礦井移交生產(chǎn)時(shí)開(kāi)鑿主井、副井和風(fēng)井。主井擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù)，裝備一對(duì)非標(biāo)25t箕斗，井筒深度為632 m；副井擔(dān)負(fù)全礦井的輔助提升和礦井主要進(jìn)風(fēng)任務(wù)，并兼作礦井的安全出口，其內(nèi)裝備一對(duì)3t底卸式礦車雙層單車罐籠，設(shè)梯子間、管路和線纜，深度為632m；風(fēng)井擔(dān)負(fù)全礦井的回風(fēng)任務(wù)兼作安全出口，井筒內(nèi)設(shè)置梯子間和灌漿管路，井筒深度為632m。 水平劃分及水平標(biāo)高根據(jù)本井田的地質(zhì)條件可知，整個(gè)井田為緩傾斜、傾斜煤層，傾角在20～30。之間，煤層底板等高線分布在300～900m間，垂高達(dá)600m，根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，當(dāng)?shù)V井劃分為階段開(kāi)采時(shí)，其階段垂高宜為200～350m(緩傾斜、傾斜煤層)。因此本礦井宜劃分兩個(gè)或兩個(gè)以上的水平。下面以劃分兩個(gè)水平和三個(gè)水平進(jìn)行比較。方案一劃分兩個(gè)階段，兩個(gè)水平，以300～600為第一水平，600～900為第二水平；方案二劃分三個(gè)階段，三個(gè)水平，以300～500為第一水平，500～700為第二水平，700～900為第三水平。表19為不同水平劃分方案的階段參數(shù)。表19 水平劃分的階段參數(shù)方案 階段數(shù)目/個(gè)階段垂高/m兩個(gè)水平2300300三個(gè)水平3200200200根據(jù)第一水平必須滿足規(guī)定服務(wù)年限的要求，將兩方案比較如下表110：表110方案比較礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力(Mt／a)礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限(a)第一開(kāi)采水平設(shè)計(jì)服務(wù)年限(a) （煤層傾角＜25176。）規(guī)定必須達(dá)到的服務(wù)年限（a）兩個(gè)水平三個(gè)水平32191220482918643924顯然，當(dāng)劃分為三個(gè)水平時(shí)，其第一水平服務(wù)年限符合規(guī)定。而劃分為兩個(gè)水平時(shí)，考慮到目前井型向大型化發(fā)展，劃分三個(gè)水平顯然不合理，因此，水平劃分確定為兩個(gè)水平，即300～600為第一水平，600～900為第二水平。兩水平相關(guān)參數(shù)如下表111所示：表111 水平劃分序號(hào)開(kāi)采范圍可采儲(chǔ)量（萬(wàn)噸）服務(wù)年限（a）備注一300～60029符合規(guī)定的大于20a二600～90019 大巷布置方式本礦井為低瓦斯礦井，故運(yùn)輸大巷采用雙軌架線式電機(jī)車運(yùn)輸。運(yùn)輸大巷選取的運(yùn)輸設(shè)備為：ZK106/。選取24kg/m的鋼軌，鋼筋混凝土軌枕，混凝土道床。在人行道一側(cè)布置水溝，水溝深500mm，寬550mm。管子懸吊在人行道一側(cè)，電纜掛在非人行道側(cè)，通訊電纜掛在管子上方。 由于回風(fēng)大巷內(nèi)沒(méi)有機(jī)械設(shè)備通過(guò)，因此其斷面設(shè)計(jì)只需考慮通風(fēng)情況。 采區(qū)劃分及開(kāi)采順序根據(jù)對(duì)煤層賦存條件，煤層開(kāi)采條件及地質(zhì)構(gòu)造條件等諸因素分析后，采區(qū)劃分主要以落差較大斷層、煤層可采邊界等自然邊界作為采區(qū)劃分的主要依據(jù)。另外設(shè)計(jì)也考慮了采用綜合機(jī)械化對(duì)采煤工作面的要求，盡量發(fā)揮綜機(jī)效能。據(jù)此礦井劃分為1個(gè)采區(qū) 礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng) 井筒提升，采用一對(duì)立井開(kāi)拓方式，裝備一對(duì)JDG6/754的標(biāo)準(zhǔn)箕斗，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升任務(wù)；，裝備一對(duì)1噸礦車單層雙車普通罐籠，擔(dān)負(fù)礦井人員、設(shè)備、材料等輔助提升任務(wù)，兼作進(jìn)風(fēng)井。1） 主井提升設(shè)備計(jì)算原則：在不加大提升機(jī)及井筒直徑的前提下，選擇較大的提升容器，以采用較低的提升速度，節(jié)省電耗。確定小時(shí)提升量Ah=式中： Ah——小時(shí)提升量，t／h；An——礦井年產(chǎn)量，60萬(wàn)t／年；c——提升不均衡系數(shù)?！睹禾抗I(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：～；。；af——提升能力富裕系數(shù)，；br——年工作日，330天；t——日工作小時(shí)數(shù)，16h；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =合理的提升速度在選擇提升容器時(shí)，一般都采用經(jīng)濟(jì)速度法，常用的經(jīng)濟(jì)提升速度為vm=(～) ，m/s式中 H——提升長(zhǎng)度，666m。取vm=代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：vm== m／s 估計(jì)一次提升循環(huán)時(shí)間TxTx=++ u +θ，s 式中： a——提升加速度，取a =／s2；u——爬行時(shí)間，箕斗可取10 s；θ——休止時(shí)間，查表得θ=20 s。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：Tx=124s一次合理提升量的確定Q==根據(jù)上述計(jì)算值，從箕斗規(guī)格表中選取型號(hào)為JDG6/754的標(biāo)準(zhǔn)箕斗表112 箕斗特征表箕斗型號(hào)裝載重量(t)自重(t)箕斗容積(m3)提升鋼絲繩直徑（mm）最大提升高度(m)JDG6/754632~501200 2） 選擇鋼絲繩按《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，提升鋼絲繩應(yīng)按最大靜載荷并考慮一定的安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。3） 計(jì)算鋼絲繩終端荷載F=(Q+Qz)sinα式中 F——鋼絲繩終端載荷，t；Qz——容器自重，；α——井筒傾角，90176。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：F=鋼絲繩懸長(zhǎng)Hc=H=666m鋼絲繩單位長(zhǎng)度重量P/P/≥，㎏／m式中 σB——鋼絲繩公稱對(duì)拉強(qiáng)度，18500㎏／cm2；ma——鋼絲繩安全系數(shù),《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，專門升降物料的鋼絲繩ma≥。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：P/≥根據(jù)計(jì)算結(jié)果，其特征見(jiàn)下表113：表113 鋼絲繩特征表鋼絲繩直徑㎜鋼絲直徑㎜鋼絲總斷面積㎜2參考重量㎏100m公稱抗拉強(qiáng)度㎏／㎜2破斷拉力總和㎏1701025004）選擇提升機(jī) 確定提升機(jī)滾筒直徑按鋼絲繩直徑d選擇 D≥80d=3200㎜按鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑選擇 D≥1200δ=3120㎜式中 δ——鋼絲繩中最粗的鋼絲直徑，㎜。綜合上述結(jié)果，確定提升機(jī)滾筒直徑D=3200㎜。① 計(jì)算最大靜張力Fj和最大張力差Fc它們的值應(yīng)不小于提升機(jī)實(shí)際最大靜張力和最大張力差。Fj=(Q+Qz+PHc)sinα，㎏Fc= (Q +PHc)sinα，㎏代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： Fj=㎏；Fc=㎏② 滾筒寬度驗(yàn)算及選擇提升機(jī)專門升降物料的傾斜井筒應(yīng)采用多層纏繞的提升方式。B≥，㎜式中 n——摩擦圈數(shù)，n=3； n180?！鄬永p繞為避免長(zhǎng)期咬繩而加的備用圈數(shù)，取為4；ε——相鄰兩繩圈的間隙寬度，一般取2～3㎜，㎜； D0——平均纏繞直徑，m D0=D+，mm式中 K——鋼絲繩纏繞圈數(shù)，取4；代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：D0=3260mm ，B≥553㎜根據(jù)以上參數(shù)，從提升機(jī)表中選取型號(hào)為的提升機(jī)，其特征見(jiàn)下表114：表114 提升機(jī)特征表提升機(jī)型號(hào)卷 筒鋼 絲 繩鋼絲繩最大速度減速器及傳動(dòng)比兩筒中心距總 重?cái)?shù)量直徑寬度最大靜張力最大靜張力差個(gè)m㎏m／s㎜t2JK3/2023130008000ZHKR150201626 井下運(yùn)輸 1）井底車場(chǎng)① 井底車場(chǎng)形式的確定本礦井井下采用皮帶運(yùn)輸煤炭，+540m水平井底車場(chǎng)主要服務(wù)于副井輔助提升系統(tǒng)，根據(jù)一水平大巷位置及地面工業(yè)場(chǎng)地布置方式，設(shè)計(jì)采用環(huán)形立式車場(chǎng)。見(jiàn)圖2－5－1。② 主井裝載方式的確定本礦井為立井開(kāi)拓方式，對(duì)主井裝載方式，采用上提式（水平之上）裝載，裝載點(diǎn)標(biāo)高+，裝載硐室高于+540m車場(chǎng)水平34m，利用傾角13176。30′上倉(cāng)皮帶斜巷連接井底煤倉(cāng)。③ 空重車線長(zhǎng)度的確定，列車運(yùn)行及調(diào)車方式、車輛通過(guò)能力計(jì)算，10噸架線式電機(jī)車牽引，每列車由20輛礦車組成。輔助運(yùn)輸采用1噸固定式礦車，掘進(jìn)煤列車由30輛礦車組成，煤矸混合列車由19輛礦車組成，其中煤車6輛，矸石車13輛。井底車場(chǎng)設(shè)1噸翻車機(jī)處理掘進(jìn)煤。 ④ 井底車場(chǎng)硐室根據(jù)生產(chǎn)及安全需要，井底車場(chǎng)內(nèi)設(shè)以下硐室：中央變電所、中央水泵房、爆炸材料庫(kù)、蓄電池電機(jī)車充電及修理間、消防材料庫(kù)、調(diào)度室、等候室、主井井底撒煤清理、醫(yī)務(wù)室等硐室。 2）大巷運(yùn)輸本礦井回采工作面機(jī)械化程度高，為保證井下生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定性，大巷煤炭運(yùn)輸采用膠帶機(jī)運(yùn)輸。大巷鋪軌采用600m軌距、30kg/m鋼軌，支拉板、固定道床。 3）采區(qū)運(yùn)輸本礦井設(shè)計(jì)同采工作面為兩個(gè)，每個(gè)工作面日產(chǎn)煤909t，工作面長(zhǎng)度為180m，首采區(qū)煤層平均傾角23176。，根據(jù)以上條件，回采工作面采用SGW44A型可彎曲刮板輸送機(jī)，其技術(shù)特征見(jiàn)表115。表115 SGW44A型可彎曲刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表型號(hào)長(zhǎng)度m運(yùn)輸能力t/h刮板鏈規(guī)格速度m/s刮板間距mm破斷拉力t力功率kwSGW40A180150d18641024≥3522區(qū)段運(yùn)輸平巷運(yùn)輸設(shè)備選擇本礦井生產(chǎn)工藝為高檔普采，其區(qū)段平巷的配套設(shè)備為SJ80型雙向伸縮帶式輸送機(jī)，其技術(shù)特征如表116。表116 SJ80型帶式輸送機(jī)技術(shù)特征表型號(hào)輸送量t/h輸送長(zhǎng)度m帶速m/s傳動(dòng)滾筒直徑 mm托輥直徑 mm帶寬mmSJ804008002500108800 礦井通風(fēng)通風(fēng)方式和通風(fēng)系統(tǒng)的選擇城郊二煤礦是低瓦斯礦井，根據(jù)井田內(nèi)的煤層賦存狀態(tài)、埋藏深度及井田范圍等條件，在設(shè)計(jì)投產(chǎn)初期采用中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)。1）最大風(fēng)量根據(jù)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算，和按采煤、掘進(jìn)、硐室以及其他用風(fēng)巷道實(shí)際需風(fēng)量計(jì)算，后者大于前者，所以最后確定礦井需風(fēng)量為41 m3／s。最大及最小負(fù)壓礦井通風(fēng)容易時(shí)負(fù)壓： H01=礦井通風(fēng)困難時(shí)負(fù)壓： H02=選擇通風(fēng)機(jī)國(guó)內(nèi)目前礦井所用風(fēng)機(jī)分為軸流式和離心式兩大類通風(fēng)機(jī)，由于離心式通風(fēng)機(jī)占地面積大無(wú)自身反風(fēng)功能，故設(shè)計(jì)選擇軸流式通風(fēng)機(jī)，根據(jù)礦井所需風(fēng)量和負(fù)壓及某風(fēng)機(jī)廠提供的風(fēng)機(jī)特性曲線，設(shè)計(jì)選擇2K60№24軸流式通風(fēng)機(jī)共兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。2）反風(fēng)措施所選通風(fēng)設(shè)備為軸流通風(fēng)機(jī)，能夠直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)或調(diào)節(jié)動(dòng)葉，不需要專用反風(fēng)道，并軸流風(fēng)機(jī)反風(fēng)量能夠達(dá)到所需風(fēng)量的40％，滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。 礦井供排水中央水泵房排水設(shè)備根據(jù)礦井開(kāi)采情況，在副井井底車場(chǎng)附近設(shè)置中央水泵房， 排水管路沿副井井筒敷設(shè)至地面礦井水處理站。1) 選擇水泵根據(jù)國(guó)內(nèi)目前所生產(chǎn)臥泵情況，設(shè)計(jì)選擇D450100型水泵，其技術(shù)參數(shù)如下：表117 水泵特征表型號(hào)額定流量Qem3/h額定單級(jí)揚(yáng)程He1m額定單級(jí)軸功率Ne1 kw額定效率ηe(%)單級(jí)零流量揚(yáng)程H01mD450—100450100160601162) 水泵臺(tái)數(shù)的確定n1=n2≥ n1 同時(shí)滿足：(n1+ n2)Qe≥Qmaxn3≥ n1n= n1+ n2+ n3 式中 n1——工作水泵的臺(tái)數(shù)，臺(tái)； n2——備用水泵的臺(tái)數(shù)，臺(tái)； n3——檢修水泵的臺(tái)數(shù)，臺(tái)； n——水泵的總臺(tái)數(shù)，臺(tái)。 計(jì)算得：n1=2；n2=1；n3=1；n=4共需要四臺(tái)水泵，其中兩臺(tái)為工作水泵，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修。3) 排水管路的選擇排水管公稱直徑d/p=，m取d/p= m =28cm壁厚的計(jì)算δ/p=+ c式中 dp——標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)徑，㎝；σz——管材許用應(yīng)力。無(wú)縫鋼管σz =80 MPa；p——管內(nèi)液體壓強(qiáng)，p=，；c——附加厚度。無(wú)縫鋼管取c=㎝。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：δ/p=㎝=?，F(xiàn)根據(jù)d/p、d/x和δ/p確定排水管和吸水管的管材。其特征見(jiàn)表118。表118 管材特征表功 用管 材公稱內(nèi)徑㎜外 徑㎜壁 厚㎜每米長(zhǎng)的重量㎏／m排水管無(wú)縫鋼管28029913吸水管無(wú)縫鋼管40142625 根據(jù)本礦的設(shè)計(jì)排水能力，采用兩趟管路，其中一趟工作，一趟備用。 壓風(fēng)設(shè)備 1）設(shè)計(jì)依據(jù) 本礦井井下用風(fēng)設(shè)備為三個(gè)掘進(jìn)頭，工作面配置的風(fēng)動(dòng)設(shè)備見(jiàn)表6－4－1。 2）空氣壓縮機(jī)選擇① 壓風(fēng)機(jī)站供風(fēng)量的計(jì)算Q=α1α2γΣmiqikI=（83+2+3+2+3）=② 選擇壓風(fēng)機(jī)根據(jù)“