安徽理工大学

矿山设计与优化复习资料12采矿3班张宗飞1矿区总体设计的目的：在于合理开发整个矿区的资源，确定矿区开发有关的各项原则方案，以作为编制煤炭工业建设计划和编制单项设计的依据。2矿区总体设计程序:项目建议书,可行性研究，设计任务书，矿区总体设计。前期工作程序包括：项目建议书，可行性研究报告，初步设计，开工报告，竣工验收等工作环节3井田划分考虑的主要因素：1实事求是，矿区地质条件是划分井田的基础条件。2选择合适的矿区开发强度。3统一规划，正确处理深浅部各矿井的相邻关系。4选择合适的井口位置与工业场地。5为矿井的改扩建留有后备区。6统筹全局，全面规划，谋求综合经济效益最优化划分方法：一按自然境界划分井田：按地质因素划分。按煤层赋存形态划分。按煤层组与储量分布情况划分。按煤种、煤质分布规律划分。按地形地物界线划分。二按人为境界划分井田：按水平标高（煤层底板等高线）划分。按地质钻孔连线划分。按经纬线划分。按勘探线划分。4矿井设计程序：项目建议书。可行性研究。初步设计（包括安全专篇）。施工图设计。依据：项目建议书。地质报告（精查地质报告）。矿井可行性报告研究。国家总的建设方针、政策及有关规程和规范。经批准的上一阶段设计确定的原则5方案比较法实质：在进行工程设计时，根据已知条件列出在技术上可行的若干个方案，然后进行具体的技术分析和经济比较，从中选出相对最优的一种方案，这种设计方:称为方案比较法。在方案的技术经济比较主要内容：经济的合理性是以技术上的可靠性、先进性为前提，必须正确处理技术和经济的关系，使选出的方案在技术上是可靠与先进、在经济上合理的。步骤：1首先明确设计的内容、性质、要求，以及设计要达到的目标等。2熟悉和掌握设计任务书或设计中所要解决的总体或局部课题的内部及外部条件。3根据内部及外部条件、设计任务的内容和目标，提出可行的方案。4对提出的可行方案时进行技术和经济分析，从中选取23个较优方案。5对选出的较优方案进行详细的技术和经济计算与比较，全面研究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。主要是经济指标。6按设计任务的要求，对方案做出详细的文字说明，并绘制出必需的图纸。优点：方案比较法的优点是能够考虑各种因素，从质和量两方面来比较评价各种方案，权衡优劣，最终选取符合要求的最佳方案。缺点：初选方案由设计者凭经济进行粗略的分析，在众多的方案中选出23个设计者认为好的方案，所提的方案不一定全面，从而选取的方案只能是次优方案。另外，方案比较法的计算工作量大，牵涉面广，计算工作量非常繁重。6矿井轨道组成：铺在巷道底板上，由道床、轨枕、钢轨和联结零件等组成。平面图：表示线路在平面上位置、曲率半径及直线与曲线连接。纵断面图：表示线路的坡度。钢轨作用：钢轨是轨道最重要的部分，钢轨直接支撑着行驶列车的车辆，承受列车的负荷并把负荷传给枕木。7道岔：轨道线路是由若干直线段和曲线段联接而成，而线路的联接通常是由道岔来实现的。所以，道岔是线路联接的基本元件，它是使车辆由一个线路转驶到另一个线路的装置。由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨（随轨）、护轮轨和基本轨所组成。8在线路平面图中的表示：（1）道岔通常以单线表示（2）道岔的主线与岔线的线段用粗线绘出。（3）单线表示图虽不能表明道岔的结构及道岔内的轨道中心线的实际图形，但它能表明与轨道线路平面布置计算有关的道岔参数，91道岔代号“Z”代表窄轨道铁路道岔类型代号。DK、DC、DX、JD、DZ、JC、TX分别为单开、对称、渡线、交叉渡线、对称组合、菱形交叉、四轨套线道岔的代号。2,道岔名称中的第一段数字615、722、930数列中的6、7、9分别代表道岔轨距600mm、762mm、900mm,“15”、“22”、“30”分别代表轨型。3、道岔名称中的第二段数字即两短横线间的数字为辙叉号码，辙叉号码有2，3、4、5、6、7、8和10号等几种，其相应的辙叉角分别为263354”、182606”、140210”、111836”、92744”、80748”、70730”和54238”4,道岔名称中的尾数对于单开和对称道岔，代表道岔曲线半径，单位m。对于渡线、交叉渡线、对称组合道岔，前两位数代表曲线半径，单位m,后两位数代表轨中心距，单位是dm。10 道岔选择：1）与基本轨的轨距相适应。2）与基本轨的轨型相适应。3）与行驶车辆的类别相适应。4）与车辆的行驶速度相适应线路构成：由若干直线段曲线段联接而成的。轨道线路取决于煤层的赋存条件和出矸系统。轨道线路用中轴线的平面图及纵剖面图来表示。在矿井内，运输平巷或石门线路都具有微小的坡度。线路坡度的平均值称之为平均坡度，通常为3-5%。轨距：指直线轨道上两条钢轨轨头内缘之间的距离,轮距：是两车轮轮缘外侧工作边间的距离轨。中心距：是双轨线路两线路中心线之间的距离。曲线巷道的转角：即两直线线路的夹角。轴距：矿车（机车）两轮轴之间的距离。12弯道半径的选取：1）当轨距为600mm时，行驶电机车，不小于12m,选1215m或20m；非电机车，选912m；2）当轨距为900mm时，10t或10t以下电机车行驶，不宜小于15m，选1520m或25m；3）当轨距为900mm时，14t或20t电机车行驶，不宜小于25m，选2530m或35m。15 13弯道外轨抬高的目的：车辆在弯曲轨道上运行时，如果内外轨仍在同一平面上，由于离心力的作用，车轮轮缘就要向外轨挤压，增加磨损和运行阻力，严重时将使车辆倾倒，招致翻车事故。为了消除这种离心力的影响，将弯道的外轨抬高一个Ah值。外轨抬高的方法：垫厚外轨下面的道床。为了在弯道的起点获得抬高的全值，外轨应该自弯道起点外某一距离的轨道直线段上开始逐渐垫高。外轨抬高递增（递减）距离：x1=（100300）Ah，mm14加宽的目的：如果弯道处的轨距若仍与直线段相同，当轴距较大且弯道曲线半径较小时轮对将被钢轨卡住，或是被挤出轨面而掉道。因此，曲线段轨距应较直线段适当加宽。轨距加宽递增（递减）距离计算：x2=（100300）ASt，mm巷道加宽目的：在曲线处，由于车辆运行发生外伸和内伸现象，巷道应加宽。轨中心距加宽规程规定：车辆间隙大于200mm线路联接包括平面和剖面的联接。线路平面联接即轨道线路的平面布置，是将若干直线和曲线按一定要求直接或用道岔联接成一个轨道系统。进行轨道线路平面图的计算，目的是确定轨道线路的平面尺寸。纵剖面上的联接是线路坡度设计，是剖面图表示。16 单开道岔非平行线路联接特点：单开道岔非平行线路的联接系统又称为“单侧分岔点”。其特点是用单开道岔和一段曲线线路，把方向不同的两条直线线路联接起来，被联接的两条直线线路不在同一条巷道内，并且相互成一个角度。17 单开道岔平行线路联接特点：单开道岔平行线路联接系统又称为“复线单侧联接点”，其特点是用单开道岔和一段曲线使单轨线路变为双轨线路，为使轨中心距达到S值，在道岔岔线末端与曲线段之间应插入一直线段。18 对称道岔线路联接特点；对称道岔线路联接系统又称为“复线对称联接点”，其特点是用对称道岔和两段曲线使单轨线路变为双轨线路，都是在直线段使单轨线路过渡到双轨线路的一种联接方式，其不同之处是用对称道岔来代替单开道岔。19线路平行移动特点：将线路平行移动距离S,其间必须有两个反向曲线才能把线路联接起来，为了能使车辆在线路上正常运行，两个反向曲线之间须插入缓和直线段。20根据下列步骤做联接图：1）两条平行直线，间距S,自A或D点截取L,求得另一点位置。2）截取AE=FD=T=Rtg5/2，得出E及F点。3）用直线连接E、F两点，截取BE=FC=T,得B及C点。4）自A和B点分别作垂线交于O点，自C和D点分别作垂线交于O点，分别以O与O为圆心，以R为半径，作圆弧即完成了线路的平移连接计算。21竖曲线：线路在纵断面方向上呈曲线状。作用：斜面向平面过渡时，避免线路以折线状突然拐到平面上而设置的，以便车辆平稳运行。线路纵断面坡度：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。自动滚行：矿车在坡道上利用其重力或惯性力克服阻力而运行，这种运行称作自动滚行，也叫做自溜运行。矿车阻力系数：1基本阻力系数：矿车在平直线段上运行的阻力系数。2附加阻力系数：矿车在弯道线段上运行的阻力系数.等阻坡度：存在一个坡度使重车向下、空车向上运行时阻力相等，这个坡度叫等阻坡度。22井底车场设计依据：1矿井设计生产能力及工作制度。2矿井开拓方式。3井筒及数目.矿井主要运输巷道运输方式。4矿井瓦斯等级及通风方式。5矿井地面及井下生产系统的布置方式。6各种硐室的有关资料。7井底车场所处位置的地质条件、水文地质条件及矿井涌水情况。井底车场：连接井筒和井下主要运输巷道的一组巷道和峒室的总称。其组成:井底车场线路设计和峒室。马头门线路：指自副井重车线的末端（重车线阻车器轮档）至材料车线进口变正常轨距的起点的一段线路。设有稳罐、推车和阻车设备以及信号房。23井底车场的类型：按照矿车在井底车场内的运行特点，井底车场可分为环行式和折返式两大类型。环行式井底车场的特点：空重列车在车场内不在同一轨道上做相向运行，即采用环行单向运行。环行式车场可分为卧式、斜式、立式（包括刀式）三种基本类型。按井筒形式不同，又可分为立井和斜井环行式车场。立井卧式环行井底车场特点：主副井存车线与主要运输巷道平行，主井、副井距主要运输大巷较近，利用主要运输巷道作为绕道回车线及调车线，从而可节约车场的开拓工程量。优点：空、重车线位于直线上，这种车场调车比较方便，可两翼调车；缺点：电机车在弯道上顶推调车安全性较差（巷道坡度较大），需慢速运行。适用条件：当井筒距主要运输巷道近时，可采用这种车场；0.60.9Mt/a的矿井。立井斜式环行井底车场特点：主副井存车线与主要运输巷道斜交，主要运输大巷可局部作回车线。优点：可两翼进车，工程量小，存车线有效长度调整方便；右翼来重列车可顶推入主井重车线，比较方便；左翼驶来的重列车需在大巷调车线调车。缺点：弯道顶车；一翼调车方便，另一翼在大巷调车。适用条件：当井筒距运输大巷较近、且地面出车方向要求与大巷斜交时，可采用这种车场；0.60.9Mt/a的矿井井立式环行井底车场特点：主副井存车线与主要运输巷道垂直，主、副井距主要运输大巷较远，且有足够的长度布置存车线。优点：空、重车线基本位于直线上；有专用的回车线；调车作业方便；可两翼进车；缺点：弯道顶车；工程量大。适用条件：当井筒距主要运输巷道较远时，可采用这种车场；0.901.50Mt/a的矿井；刀型车场适用于0.60Mt/a的矿井，增加回车线能力可提高到0.901.20Mta。.折返式井底车场的特点：空、重列车在车场内同一巷道的两股线路上折返运行，从而可简化井底车场的线路结构，减少巷道开拓工程量。折返式车场可分为梭式车场和尽头式车场。立井梭式车场特点：利用主要运输巷道作为主井空重车线和调车线。优缺点：工程量小，交岔点少、弯道少；可两翼进车。适用条件：井筒距主要运输巷道较近；利用主要运输巷道作为主井空重车线和调车线；利用大型底纵卸式、底侧式矿车可用于大型矿井。立井尽头式车场特点：利用石门作主井空、重车线。优缺点：工程量小；调车方便。适用条件：当井筒距运输大巷较远时采用；利用大型底纵卸式、底侧式矿车可用于大型矿井。24底卸式矿车卸载原理;当矿车车箱悬空，并沿托辊向前移动时，矿车底架借其自重及载煤重量自动向下张开，车箱底架后端的卸载轮沿卸载曲轨向前下方滚动，车底门逐渐开大。由于所载煤炭重量及矿车底架自重作用，使矿车受到一个水平推力，推动列车继续前进。矿车通过卸载中心点，煤炭全部卸净。25井底车场的平面布置:1主井存车线有效长度的确定2.副井、出车线和材料车线有效长度的确定3.采用混合提升的立井井底车场存车线有效长度的确定4采用串车提升的斜井甩车场空、重车线有效长度的确定.26井底车场通过能力：指单位时间内通过井底车场的货载数量，其中包括运输矸石和材料、设备等辅助工作量，通常以年运输的煤炭吨数表示。27电机车在井底车场内运行区段划分原则：1）凡一台电机车（或列车）未驶出之前，另一台甩机车（或列车）不能驶入的线路应划为一个区段；2）若某一线路能同时容纳数台互不妨碍的电机车或列车，则该线路就应被划分为数个区段；3）电机车在最大区段内调车时间，不得超过按矿井产量所需要的平均进车时间；4）区段划分时，必须考虑设置信号的可能性和合理性。28提高井底车场通过能力的措施;1改进车场形式和线路结构.2提高矿井运输装备标准，增大矿车载重量，改变卸载方式3调整车场线路结构，增设复线，实现单向运行；改进调车作业方式，增设调车设备，提高机械操车水平，减少辅助作业时间。4提高线路质量，调整线路坡度，加强轨道维护及车辆检修，提高车辆的完好率5建立完善、可靠的机车信号及运行系统，实现调车作业机械化。合理调配车辆，提高员工的管理效率6有条件的邻近采区煤炭运输可采用带式输送机直接输入井底煤仓或大巷运输采用带式输送机运煤29主井系统硐室有推车机及翻车机硐室（自卸矿车卸载站硐室），井底煤仓及箕斗装载硐室、清理井底撒煤硐室及水窝泵房等。副井系统硐室有副井井筒与井底车场连接处（马头门）、主排水泵房（中央水泵房）、水仓及清理水仓硐室、主变电所（中央变电所）及等候室等.30炸药库的安全措施:1）辅助硐室和巷道尽头，必须有足够数量的消防材料，如灭火器、砂子、水桶与输水胶管等。2）在硐室两个出口处必须各装有一道自动关闭的抗冲击波活门。库房出口处，必须设置向外开的防火铁门。3）有煤尘爆炸危险的矿井，在库房的通道内应设置岩粉棚。4）库房通道要铺设木地板，以防雷管落地引起爆炸。为避免杂散电流进入库房，运送火药时矿井运输巷至库房卸裁平台间设木轨道。库房内严禁矿车驶入和铺设轨道。5）库房须采用防爆型照明设备。照明线必须使用不延燃电缆，电压不得超过127V。严禁在贮存火药、雷管的硐室壁槽内装灯.31、采区车场：连接采区上（下）山和区段平巷或阶段大巷（回风、运输）的一组巷道和峒室叫采区车场。作用：在采区内实现运输方式改变或过渡的地方完成转载工作。组成：一组巷道和硐室。巷道：甩车道、存车线及一些联络巷道，硐室：煤仓、绞车房、变电所等32、采区上部车场基本形式：平车场、甩车场和转盘车场三类.上部平车场又分为顺向平车场和逆向平车场。顺向优缺点：车辆运行顺当；调车方便；回风巷短；通过能力较大；车场巷道断面大。适用条件：绞车房位置选择受到限制时或绞车房距总回风巷较近时采用。逆向优缺点：摘挂钩操作方便安全；车辆需反向运行；调车时间长；运输能力小。适用条件：煤层群联合布置的采区，具有采区回风石门与煤层小阶段平巷相连接时采用，运输量小；可用小于8度的甩车场代替。33、采区中部车场基本形式有甩车场、吊桥式车场和甩车道吊桥式车场三类。吊桥式车场和甩车道吊桥式车场适用于上（下）山倾角大于25的情况。34、甩车场是采区中部（有时上部）车场和斜井非最终水平井底车场的重要组成部分。甩车场的线路布置分单道起坡和双道起坡两种，双道起坡甩车场的道岔布置，可采用甩车道岔和分车道岔直接相连接。单道起坡f一次回转方式优缺点：提升牵引角，交岔点巷道断面小，易于维护；空重倒车时间长，推车劳动强度大；运量小.适用条件：围岩条件差，提升量小，机械化程度低的矿井采区车场单道起坡f二次回转方式优缺点：交岔点短，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：围岩条件差，提升量小的采区车场。35、甩车场斜面线路的联接系统：为单道起坡系统和双道起坡系统两种。单道起坡甩车场斜面线路有两种布置方式，斜面线路一次回转方式斜面线路二次回转方式。单道起坡，即在斜面上只布置单轨线路，到平面后根据实际需要布置平面线路。双道起坡，即在斜面上布置两个道岔（甩车道岔、分车道岔）形成双轨线路（斜面上形成），空、重车分别设置竖曲线36、存车线高、低道的设计目的：使重、空车线自溜运行，并有足够的存车长度。由空车线（即甩车线）形成的高道，通过高道竖曲线和上山相联;由重车线（即提车线）形成的低道，通过低道竖曲线与上山相联。高、低道线路的布置方式实质：是上山与高、低道间的相互联接方式。37、设置斜面曲线的目的：1）减少甩车场斜面交叉点的长度和跨度，以利交叉点的开掘和维护。2）斜面曲线转角Y，不宜过大，以免加大矿车提升牵引角0o3）控制其水平投影角为上述整数值，是为了简化平面线路设计及便于作平面图。38、采区下部车场包括采区装车站和轨道上山下部车场两部分，其相对位置根据采区巷道布置及调车方式确定。基本形式：大巷装车式：顶绕（立、卧、斜）、底绕（立、卧、斜）。石门装车式：环行、折返式。绕道装车式：顶绕（单向式）、底绕（单向、双向、环行）。大巷装车式顶板绕道立式优缺点：下部车场布置紧凑，工程量省，调车方便；绕道出口交叉点距装车站近，线路布置困难，绕道维护条件较差。适用条件：倾角120的煤层，运输大巷距上山起坡点较远，且顶板围岩条件较好时采用。大巷装车式f顶板绕道f斜式优缺点：工程量较省，调车较方便；绕道维护条件差。适用条件：倾角120的煤层，不能立式布置，而卧式布置工程量又太大时采用。大巷装车式f底板绕道f立式优缺点：工程量省，调车方便，绕道维护条件好；绕道出口交叉点距装车站近，线路联接困难。煤仓维护困难。适用条件：一般用于近水平煤层，轨道上山提前下扎，使起坡角达200250左右，当上山起坡点距运输大巷较远时采用。大巷装车式f底板绕道f斜式优缺点：调车方便，线路布置容易；工程量大，煤仓维护较困难。适用条件：倾角120的煤层，不能立式布置，而卧式布置工程量又太大时采用。39、采区装车站的调车方式有四种：调度绞车调车、电机车调车、推车机调车和自动滑行调车。40、辅助运输可以分为两大类：沿底板的和架空的。沿底板可分为有轨和无轨两种。架空可分为单轨吊车和单绳索两种。41、单轨吊车运输的线路布置特点：机动灵活，爬坡能力较强。最大优点：与巷道底板状态无关，可以在起伏不平的巷道中运行。但对巷道断面大小、支护稳定性及支架强度有严格的要求。卡轨车运输特点：卡轨车系统是窄轨铁路运输发展的分支。牵引方式有两种：机车牵引和钢丝绳牵引。机车牵引多用于水平巷道，与窄轨铁路运输基本相同；钢丝绳牵引多用在倾斜巷道。42、采区的硐室主要有采区煤仓、采区变电所、采区绞车房和采区水泵房等。根据煤炭存储的形式的不同，采区煤仓有井巷式与机械式两种。按倾角分：垂直式、倾斜式、水平式和混合式四种。煤仓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，按设计规范规定，当采区上（下）山和运输大巷采用输送机连续运输时，煤仓容量为上（下）山输送机0.5h的运量。43、确定采区煤仓容量公式：1按采区高峰生产延续时间计算煤仓容量。2按装车站装车时间间隔计算。3按运输大巷列车间隔时间内采区平均产量计算.4按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算44、采区变电所的布置形式:与它所在位置的巷道布置有关：1当其设在两条上山之间时，一般呈“一”字形布置；2当其设置在巷道交岔处，一般呈“L”形布置.。3当其设在巷道的一侧时，一般呈“”形布置。补充碰撞角：为使车辆在曲线上正常内接使其前后轮缘都能紧贴斜面线路：铺设在斜面上的路线轴线投影法的实质：利用线路布置平面图和坡度图，将该线路分别向单道车中和水平轴投影，按各参数的几何关系求解线路参数采区下部车场大巷装车式顶板绕道卧式优缺点：调车方便，工程量较大。适用条件：倾角120的煤层，运输大巷距上山起坡点近，围岩条件较好时采用。存车线长时采用。大巷采用底卸式矿车运输的优点？列车一次通过卸载坑，边前进、边卸载，卸载速度快，车场的卸载能力大，列车在车场内调车时间短，缩短了矿车在井底车场内的周转时间，列车进入车场的平均间隔时间小，提高了井底车场的通过能力。取消了翻车过程，在卸载站内重列车前进、卸载和空车复位均保持连续作业，不需任何辅助设备，便于实现车场装卸，自动化，给综合机械化生产配套创造了条件，卸载站设备简单，坚固耐用，既节省设备，又能做到安全生产。车场巷道结构简单，巷道工程量小，采用底卸式矿车，适用于600mm轨距的巷道，既增加了运输能力，又能节省井巷工程量。可大大减少运煤车辆和辅助人员，节省电力消耗。1 14在矿井设计时如何选择弯道的曲线半径？主要根据车辆的运行速度，车辆的轴距选择弯道半径。(简体版)20、设置斜面曲线的目的减少甩车场斜面交叉点的长度和跨度，以利交叉点的开掘和维护。2 斜面曲线转角Y，不宜过大，以免加大矿车提升牵引角0o在设计时，一般控制斜面线路二次回转角5的水平投影5,，采区车场标准设计平面回转角为35度，控制其水平投影角为上述整数值，是为了简化平面线路设计及便于作平面图井底车场线路设计的步骤。(1) 以主井车线或副井车线为准，先初步定出一个整数长度，然后根据已定的车场型式求算副井车线或主井车线的长度，并核对各段线路是否符合规定数值。(2) 如果主、副井车线均符合要求，求算其余各线段尺寸。(3) 利用投影法检算平面尺寸是否闭合，若闭合，则平面布置计算即告结束。(4) 平面布置计算中，要考虑各段线路坡度闭合，所设计的某线段坡度不能符合要求，需要重新调整平面尺寸，直至既符合平面闭合，又符合坡度闭合。