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矿井开采设计

2022-03-11 来源:欧得旅游网
1、 矿井(初步)设计的依据:1、精查地质报告;2、国家总的建设方针、政策及现行有关

标准和规范的要求;3、经批准的上阶段设计确定原则。

2、 矿井设计的程序:项目建议书→可行性研究→计划任务书→矿井初步设计→施工图设

计。另一种说法为:根据批准后的矿区建设可行性研究报告进行矿区总体设计;矿区总体设计批准后进行矿井可行性研究;矿井可行性研究报告批准后进行矿井初步设计;矿井初步设计审批后进行矿井施工图设计。

3、 矿井可行性研究:在初步设计以前,在已经批准的总体设计的矿井中进行,一般可不编

制正式的可行性研究文件。对条件较复杂的矿井在编制初步设计前进行可行性研究工作,有利于设计原则的正确贯彻。

4、 可行性研究报告:在建设项目投资前,对于该项目在技术上是否可靠,经济上是否合理

进行深入细致的调查研究,通过分析计算和方案比较,选择以最小耗费取得最佳的经济效果的方案,并对该项目是否值得投资和如何建设提出意见的投资决策提供科学可靠的依据。这个调查研究比较的全过程即可行性研究的书面报告称为《可行性研究报告》。 5、 矿井可行性研究的这要内容:对煤炭资源条件进行调查研究,深入研究煤炭资源条件,

认真分析原始地址资料补充勘探;对煤炭市场情况调查与预测;科学确定井型大小。 6、 矿井设计工作的原则:1、提高设计水平,保证设计质量;2、要保证合理的设计周期;

3、加强设计审批工作。

7、 矿井开采设计的步骤:提出可行性方案;进行方案的技术比较;进行方案的经济比较;

方案的多目标综合评价优选;编写方案说明,绘制设计图纸。

8、 矿井总体设计的内容:主要解决矿区开发的总体部署问题,它不仅要对井田划分和矿区

规模作出合理决定,而且还要对矿区的地面运输、供电系统、供水系统以及矿区的辅助企业、文教、卫生及生活设施作出统一安排。

9、 矿井初步设计:是在井田精查地质勘探对煤层赋存情况及开采条件取得全面了解的基础

上,并对井田的开发进行可行性研究以后,进一步通过技术经济分析和计算而确定的。 10、 开采设计的评价准则:生产,技术,经济,回采率。 11、 经济指标:投资总额;吨煤投资;吨煤成本;盈利额;投资收益率。 12、 吨煤投资:就是矿井建设投资总额除以矿井生产能力所得的商。是矿井建设水平的

指标。 13、 吨煤成本:就是矿井生产总成本除以矿井产量所得的商。反映了产品生产活动的最

终结果,是一项综合性的指标。 14、 矿井设计方法:统计分析法;标准定额法;数学分析法;经济数学规划法;方案比

较法。 15、 方案比较法:实质就是对不同的方案进行技术经济分析和对比,从中选出在一定偏

好准则下最优的方案。这种设计方法称为方案比较法。 16、 工程量:1、井巷工程量;2、地面建筑工程量;3、机电设备的安装工程量;4、其

他工程量(占用的农田面积、平整土地土石方数量)。 17、 方案比较法的内容:(1)工程量(2)基本建设投资(3)基本建设工期(4)机电

设备及主要材料需用量(5)生产经营费用,可按矿井生产过程计算生产经营费用,其中包括巷道维护费、运输提升费、通风费和排水费等。(6)其他。矿井生产能力,煤炭采出率,巷道掘进率,生产过程机械化程度等。 18、 方案比较法的步骤:(1)提出可行性方案进行比较。首先,明确设计的内容、性质、

要求以及设计要达到的目标等;熟悉和掌握设计任务或设计所要解决的总体或局部课题中的内外部条件;根据内外部条件、设计任务的内容和目标,提出的可行的方案;对提出的方案进行技术和经济分析。队选出的较优方案进行详细的技术和经济计算与比较,

全面演剧技术和经济的合理性,明确各方案在技术上和经济上的差异,全面衡量各方案的利弊。(2)经济比较:基本建设费;生产经营费。(3)综合技术经济比较,确定合理的矿井开拓方案。(4)最后按设计任务书的要求,编写出方案的详细文字说明,绘出说明方案的相关图纸。 19、 矿井开采设计的最优化准则:就是衡量矿井某项决策,在技术、经济和社会等方面

合理性的尺度。它应该具有完善地反映技术经济效果的广阔度,能够反映方案的多种差别的灵敏度和可以用来评价多种性质问题的适应性。 20、 主要参数计算:

(1) 井巷掘进费:①经验法,Cj=Lj式中Cj---该巷道的掘进费用,元;L---该巷道的

长度,m;j---单位长度掘进费用,元/m;井底车场:Cch=jd·Vd式中Cch---井底车场掘进费用,元;jd---井底车场掘进单价,元/m3;Vd---井底车场掘进工程量,m3。②定额法,L×(Cn+Ca)(1+Km);C---巷道掘进费,元;L---巷道长度,m;Km---管理费所占的比例。

(2) 巷道维护费:Cw=LwTwYw式中Cw---该巷道的维护费用,元;Lw---巷道长度,m;

Tw---巷道维护时间,a;Yw---维护单价,元/a·m。

(3) 运输提升费用:1.运输费用Cy=QbLbyb;式中Cy---沿该巷道的运输费用,元;

Qb---货载运输量,t;Lb---巷道长度,km;yb---运输单价,元/(t·km)。2.提升费用.Ct=Qt1H1Y1+Qt2H2Y2+······式中Ct---运输费用,元;Qt1,Qt2···Qtn---一、二、···n水平的提升煤量,t;H1,H2···Hn---一、二、···n水平的提升距离,km;Y1,Y2,···Yn---一、二、···n水平的提升单价,元/(t·km)。

(4) 排水费用:Cp=365×24(T1H1Q1Yp1+T2H2Q2Yp2+···)式中Cp---矿井排水费用,

元;T1,T2,···Tn---一、二、···n水平服务年限,a;H1,H2···Hn---一、二···n水平排水距离,km;Q1,Q2,···Qn---一、二···n水平的涌水量,m3/h;Yp1,Yp2,···Ypn---一、二···n水平的排水单价,元/(m3·km)。

21、 方案比较法中的经济评价:

(1)总算法:C=P+Ca·O·T; C---总费用;P---初期总投资;Ca---吨煤成本;O ---年生产能力;T服务年限。

(2)折算费用法:S=C+E0K;S---年折算费;C---年生产成本;E0---标准投资效果系数;K---吨煤投资费用。

(3)投资回收期法:T=△K/△C=(K1-K2)/(C1-C2); K1,K2---分别为第一,第二两种方案的投资总额; C1,C2---分别为第一,第二两种方案的年成本总额;

△K ---两个方案的投资差额,△C ---两个方案的年成本差额,T---投资回收期。 E=1/T --- 投资效果系数;若E>E0或T巷。 采区车场的主要作用是在采区内运输方式改变或过度的地方完成转载工作。采区车场的巷道包括甩车道、存车线及一些联络巷道,另外还有一些硐室,如煤仓、绞车房、变电所等。 23、 采区车场的设计:最主要的是车场内轨道线路设计,根据线路布置要求进一步设计

车场巷道断面、交叉点及硐室。轨道线路设计必须与采区运输方式和生产能力相适应;必须保证车场内调车方便、可靠;操作简单、安全;提高工作效率和尽可能减少车场的开掘及维护工作量。采区车场线路由甩车场(或平车场)线路、装车站和绕道线路所组成。轨道线路布置:在设计线路时,首先进行线路总布置,绘出草图,然后计算各线段

和各连接点的尺寸,最后计算线路布置的总尺寸,作出线路布置的平面图和剖面图。 24、 轨道运输是矿井运输的主要方式。矿井轨道由铺设在巷道底板上的道床、轨枕、钢

轨和连接件等组成。 25、 道岔:是使车辆由一条线路上转到另一条线路上的装置,道岔由尖轨、辙叉、转辙

器、道岔曲轨、护轮轨和基本轨所组成。道岔有单开道岔、对称道岔及渡线道岔三种。道岔有单开道岔、对称道岔和渡线道岔三种,例如DK615―4―12;DC624―3―12;

DX918―5―2019等。其符号含义为:

(1) DK、DC和DX分别为单开、对称和渡线道岔的代号。

(2) 615、618、624和918、924数列中的6和9分别代表600mm和900mm轨距;

15、18、24分别代表轨型。

(3) 道岔名称中的第二段数字,即两短横线之间的数字为辙叉号码(M);辙叉号码

与辙叉角(а)的关系为M=0.5cot(а/2) 单开道岔的辙叉号码有2、3、4、5和6号等几种,其对应的辙叉角分别为28°04’20”、 18°55’30”、 14°15’、 11°25’16”和9°31’38”.标准道岔的辙叉号码有2号、3号两种;渡线道岔有4号和5号两种。

(4) 符号中的尾数。单开道岔和堆成道岔的尾数代表道岔曲线半径,单位是m;渡

线道岔的尾数中前两位数代表曲线半径,单位是m;后两位代表轨中心距,单位是dm。

(5) 单开道岔和渡线道岔有左向和又向之别道岔手册中所列均为又向道岔,表示道

岔岔线在进行方向(由a向b)的右侧。左向道岔应在尾数末加“左”字。

26、 选用道岔时应考虑的问题:(1)与基本轨的轨距相适应;(2)与基本轨的轨型相适

应;(3)与行驶车辆的类型相适应;(4)与车辆的行驶速度相适应。 27、 轨距:是指单轨线路上两条钢轨轨头内缘之间的距离。我国矿井采用的标准轨距为

600mm和900mm两种。 28、 线路中心距:是双轨线路两线路中心线之间的距离。 如果以B表示矿车或机车的

高度,δ表示两车内侧的距离,则线路中心距(S)可由下式表时间:S≥B+δ。《规程》规定:在双规运输巷中,2列列车最突出部分之间的距离,对开时不得小于0.2m,采区装载点不得小于0.7m,矿车摘挂钩地点不得小于1m。 29、 曲线半径:曲线半径的确定与车辆行驶速度、车辆的轴距有关。在机车行驶量比较

少的弯道上,其曲线半径可采用表中数值的下限;在机车行驶频繁的弯道上,其曲线半径应采用表中数值的上限。这样取值可使车辆的通过安全状况和运输能力达到最大。 30、 曲线线路外轨抬高的原因:车辆在弯道上运行时,如果两根轨道扔在一个水平面上,

由于离心力的作用,车轮轮缘就要向外挤压外轨,增加磨损和运行阻力,严重时将使车辆倾倒或者出轨。因此要将外轨抬高一个值。一般抬高值,采用900mm轨距时在10~35mm之间;600mm轨距时在5~25mm之间。运行速度越高,曲线半径越小,抬高

值应越大。 31、 轨距加宽的原因:弯道轨距还应该加宽,不然也会发生车轮轮缘挤压钢轨的现象,

增加阻力,甚至使轮缘被钢轨卡住或者是被挤出钢轨面而掉道。因此,曲线线段轨距应较直线段适当加宽。弯道轨距加宽值与曲线半径、车辆轴距大小有关,机车运输时,加宽值一般为10-20mm,曲线半径大取下限;串车运输时,一般去5-10mm。 32、 曲线处巷道加宽及轨中心距加宽:在曲线处除需要外轨抬高和轨距加宽外,由于

车辆在曲线上运行会发生外伸和内伸的现象,故巷道也应该加宽;机车运输的曲线巷道外侧加宽200mm,内侧加宽100mm。 双轨线路在曲线处由于同样的原因,线路中心距也要加宽。对于机车运输时,线路中心距加宽值可取300mm;1t矿车串车或人力运输时,一般可取200mm。 33、 竖曲线:即线路在纵面方向上呈曲线状。 其作用为:线路由斜面过渡到平面时,

为了避免线路以折线状突然拐到平面上,斜面线路与平面线路之间均需设置竖曲线,以使车辆运行平稳、可靠。所谓竖曲线,即线路在纵面方向上呈曲线状。在设计中,竖曲线R1,一般 取下述值:1.0t,1.5t矿车 9m、12m、15m;3.0t矿车 12m、15m、20m。 34、 线路坡度:就是在线路纵断面上两点之间的高差与其水平距离比值的千分值,用符

号i表示。如,线路坡度AB长为L,点A、B的标高分别为HA、HB,标高差△h为HB—HA,坡度角为γ,则i=tanγ=△h/Lcosγ×100%;当线路坡度很小时,cosγ=1,故i=△h/L×100%。 35、 等阻力破:即重列车下行和空列车上行的阻力相等。通常电机车运输的线路向井底

车场取0.3%~0.5%,有时略大一点。 36、 采区上部车场的分类:按轨道上山与上部区段回风平巷(或回风石门)的连接方式

不同,上部车场分为:平车场、甩车场、和转盘车场三大类。绞车房布置在与回风巷同一水平的岩石中,则为上部平车场;若轨道上山以倾斜的甩车道与区段回风平巷(或石门)相连为采区上部甩车场;转盘车场的特点,是轨道上山与区段回风平巷呈十字形相交,利用转盘调车,即矿车提至转盘上,将转盘旋转90°,再将矿车送入区段回风平巷。 37、 顺向双轨平车场,其特点为在平坡段设有分车道岔,停车线为双轨。

停车线长度Lp为:Lp=nLm+Lhm+L’d 式中L’d---对称道岔线路连接长度;n---一钩的矿车数,Lm---矿车的长度,m;Lhm---富余长度,一般取2m。 38、 采区中部车场一般为甩车场,无极绳运输时采用平车场。采区中部甩车场,根据所

担负的任务不同有主提升甩车场和辅助提升甩车场两种。 39、 中部甩车场按甩车场斜面线路连接系统,有单道起坡甩车场和双道起坡甩车场两种 (一) 单道起坡:斜面线路一次回转,优缺点:提升牵引角小,钢绳磨损小;工程量小。

交叉点巷道不易维护;空、重车倒车时间长,推车劳动强度大;运量小。适用条件:提升量小,用作辅助运输,围岩条件好的采区车场。斜面线路二次回转,优缺点:

交叉点短,工程量小,易于维护;提升牵引角大,不利于操车,调车时间长,推车劳动量大。适用条件:提升量小,用作辅助运输,围岩条件差的采区车场。

(二) 双道起坡:斜面线路一次回转,优缺点:提升牵引角小,钢绳磨损小,操车方便,

生产安全可靠;提升能力大,交叉点长,对开凿维护不利。适用条件:提升量大的车场,尤其使用于石门甩车场。斜面线路二次回转,优缺点:提升能力大;交叉点短,便于维护;空间大,便于操车,提升牵引角大,操车技术要求高。适用条件:适用于提升量大的车场,绕道或平巷跟有利。

40、 高、低道线路布置方式:高低道均一次变坡;高道一次变坡;高道两次变坡;低道

两次变坡;高低道均两次变坡。 高低道的最大高差H=iGLZG+iDLZD 式中iG、iD――高、低道坡度%;LZG、LZD――高低道存车线的有效长度,m。 41、 采区下部车场由采区装车站和辅助提升下部车场组合而成。可分为大巷装车式、石

门装车式和绕道装车式三种。 42、 绕道:大巷装车式下部车场的辅助提升车场多为绕道式。绕道位于大巷的顶板称为

顶板绕道;位于大巷的底板称为底板绕道。绕道又可分为立式、卧式和斜式三种。 绕道出口方向可分为朝向井底车场及背向井底车场两种。为了便于调车、通风、行人,一般常用朝向井底车场方向布置。大巷装车站通过线与存车线相对位置与绕道位置密切相关。为了不影响装车站调车,绕道线路出口应与通过线接轨。 43、 采区硐室主要包括采区煤仓、采区绞车房及采区变电所等。 44、 采区煤仓分为井巷式煤仓和机械式水平煤仓。井巷式煤仓按煤仓的中轴与水平面的

夹角分为垂直煤仓和倾斜煤仓两种。垂直煤仓分为:自由降落式、中心螺旋溜槽式和周边螺旋溜槽式。我国多采用自由降落式。 45、 采区煤仓的容量取决于采区生产能力、装车站的通过能力及大巷运输能力等因素。

目前容量一般为50~500T。

①、 按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算:Q=Q0+LMbγC0kt式中Q---采区煤仓

容量,t;Q0---防空仓漏风留煤,一般取5~10t;L---工作面长度,m;M---采高,m;b---进刀深度,m;γ---煤的密度,t/m3;C0---工作面采出率;kt---同时生产工作面系数。综采时取1,普采时取1+0.25n0;n0---采区内同时生产的工作面数目。 ②、 按运输大巷列车间隔时间内采区高峰产量计算Q=Q0+Qhtiad ti---列车进入

采区装车站的间隔时间;一般取高限约20~30min;Qh---采区高峰生产能力,t/h(高峰期的产量一般为平均产量的1.5~2.0倍);ad---不均衡系数,机采取1.15~1.20,炮采取1.5。 ③、 按采区高峰生产延续时间计算(Qh>Qt):Q=Q0+(Qh—Qt)thcad 式中Qt---采区装车站通过能力,t/h(合理的采区车场通过能力一般为平均产量的1.0~1.3

倍);thc---采区高峰生产延续时间,机采取1.0~1.5h,炮采取1.5~2.0h;

46、 其他辅助运输方式及优缺点:

(一)单轨吊车,优缺点:以特殊的工字钢为轨道悬吊单轨吊车连续运行,机动灵活,爬坡能力强。最大的优点是与巷道底板状态无关,可以在起伏不平的巷道中运行。生产效率高,事故少,经济效益好。但柴油机废气污染,噪声大;蓄电池单轨吊车自重大,提高牵引力受到限制,需设置充电硐室并经常充电灯。 一般多用于采区上下山运输。 (二)卡轨车,优缺点:卡轨车安全可靠,弯道半径小,对巷道起伏变化适应性强,巷道交叉点工程量小,机械化程度高,机械硐室小,它不受巷道支护条件的影响,不增加巷道支架负载,载重量打。但对巷道的底鼓量有一定的要求。 适用于复杂巷道断面内的物料和人员运送,以及生产能力大的采区。

(三)齿轨机车,优缺点:在近水平煤层矿井可实现一条龙直达运输。但对轨道要求高,机车自重大,造价一般较高。 多用于采区内运输。

(四)无轨胶轮运输车和轨道胶套轮机车,优缺点:可以大大提高全矿井效率,显著降低运输费用。但随巷道条件要求高,特别是巷道断面尺寸要求较大。 无轨运输一般在采区内不设车场和有关硐室。

47、井底车场各类存车线选用长度:

(1)大型矿井的主井空重车线长度各位1.5~2.0列车长;中小型矿井空重车线长度各位1.0~1.5列车长。

(2)福井空重车线长度大型矿井各按1.0~1.5列车长,中小型矿井按0.5~1.0列车设计。

(3)材料车线长度,大型矿井应能容纳10辆以上材料车,一般为15~20辆材料车;中小型矿井应能容纳5~10辆材料车。

(4)调车线长度通常为1.0列车和电机车长度之和。 48、井底车场通过能力计算公式:

Gg=(n×G×300×14×60)/[1.15×tg×(1+aw)] 其中,n------1列车的矿车数;G------1个矿车的实际载重量;

tg=(t1-2+t2-3+......+t(n-1)-1+tn)/n,n列车的平均间隔时间

aw------矿井的矸石系数; 1.15为不均衡系数。

当Gg/a≥设计时,该井底车场才能使用。其中的a为井底车场的富余系数。

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