矿井开拓设计.doc

辽宁省工程技术学校 毕业设计目录I辽宁省工程技术学校 毕业设计摘要摘 要金属矿工业几乎是所有经济的基础，金属矿工业发展的状况直接影响着其它工业乃至整个世界的发展速度。如何更好地开采和利用金属矿是人们急待解决和思考的问题。目前，各国都在积极研究新的采矿理论，开发新的采矿技术，制造更先进的采矿机械，争取更高效、更安全地把金属矿开采出来，并加以综合利用。本设计源于现场。在矿上搜集、整理设计资料，听取了矿上有关领导做的介绍。在认真分析矿山原始资料地基础上，查阅了相关手册和国家的政策法规，对矿井开拓系统进行了地下开采设计，这是本次设计的重点和难点。经过方案比较，最终确立了本矿的开拓方式为立井开拓，并对矿井运输、排水、提升等系统进行了设计。关键字：赵庄金属矿，开拓方式，采矿方法选择辽宁省工程技术学校 毕业设计说明书1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置赵庄井田位于山西省长子县以南16km处，行政区划为长治县、长子县、高平市所辖。其地理座标为：东经11248101125800北纬355410360300区内交通方便，太（原）一焦（作）铁路和长（治）晋（城）省级公路纵贯全区，铁路北有东田良车站，中有赵庄车站，南邻西阳车站，北经长治、南经高平可通往全国各地。另外乡镇与国道之间有简易公路，村间大道都可通行汽车。铁路公路交通情况见表l1。表l1 铁路、公路交通情况表起止站铁路里程（km）公路里程（km）赵庄高平2319高平长治5564高平晋城3934高平太原335318高平焦作991251.1.2 地形地貌本区地貌区划，北部属长治断陷堆积盆地，中部和南部属沁河、丹河流域侵蚀中山区。区内地形东、西两边高，中部低、最高点位于西部边界举棒村西北，海拔1276.40m；最低点位于南部管寨村东丹河河谷中，海拔880.70m。最大相对高差为395.70m。南、北部基岩多被覆盖，中部和西部出露较好。1.1.3 河流及水体本区位于分水岭带。北东部属海河水系，主要河流有浊漳河南源及其支流北丹河和苏里河，自丹珠岭、仙公山经本区向北流出注入漳泽水库，南部属黄河水系，丹河及其支流自丹珠岭向南流出井田，于河南省沁阳附近注入沁河后汇入黄河。1.1.4 气象及地震本区属于大陆性气候，四季分明却南北稍有差异，丹珠岭以北据长子县气象局近二十多年气象资料统计，年平均气温9.82，最高气温37.0（1981.5.8），最低气温-29.9（1983.12.18），无霜期 160d。夏季温暖多雨，春秋季风多而少雨，冬季寒冷干燥；年降水量最大为697.2mm（1996年），最小为392.8mm（1997年），平均为524.6mm。且多集中在六、七、八、九月，占全年总降雨量的75%以上；年平均蒸发量1499.0mm，最大蒸发量1702.6mm（1981年），最小蒸发量为1313.8mm（1996年），冻土深度5075cm。丹珠岭以南地区据高平市气象局近二十多年资料统计，年平均气温10.27，最高气温37.7，最低气温-22.5（1983.12.18），无霜期180d左右。夏季多雨、多南风，冬季寒冷干燥多西北风，最大风力达10级。年降雨量最大为771.6mm（1996年），最小为305.9mm（1997年），69月降雨量占全年的70%左右。年平均蒸发量为1820.4mm，最大蒸发量为2091.lmm，最小为1618.9mm（1993年），干旱指数为1.58，属半湿润区。1.1.5 区内工农业生产概况井田地跨长治市和晋城市，该区自然资源十分丰富，除金属矿外，铁、锰、铅、硫、大理石、石灰石矿储量也很丰富；丘陵山地林木密布，果树甚多，黄梨、苹果、柿子品质优良，山楂更是久享盛名；主要农作物有玉米、谷子、小麦和高粱；工业主要有冶炼、化肥、水泥、发电、农机、副食加工及手工业等。1.1.6 水源及电源（一）供水水源根据井田内基岩风化带含水层、松散岩层含水层和3号矿层以上碎屑岩含水层含水量丰富的情况，设计利用中层水源井作为矿井、选矿厂生活消防用水水源。根据精查地质报告以及矿区生产实际涌水情况，预计矿井井下涌水量27120m3/d，设计将处理后的井下排水作为矿井井下消防洒水、选矿厂生产补充水水源，其余用于综合工农业园区灌溉及将来坑口电厂水源。申村水库位于工业场地以北12km，输水线路长度16km，水库于1958年建成，19891993年进行除险加固工程，防洪标准已达到百年设计、千年校核。水库总库容2053万m3，考虑淤积影响，预计至2003年兴利库容797万m3，调节库容652万m3，计算多年平均天然年径流量为3270万m3。可提供工业用水821万m3。该水库作为矿井后备水源及后期电厂水源。（二）电源矿井110kV主电源引自长子110kV变电所，线路长度16.5km，备用电源引自宋村110kV变电所，线路长度20km。1.2 地质特征1.2.1 地质构造矿区位于华北板块中部，介于秦岭构造带和阴山构造带两个巨型纬向构造带之间，处于太行山复式背斜隆起、霍山南北向背斜隆起之间的沁水复式向斜坳陷南端。本区大地构造处于阳城西哄哄晋城石盘东西向断裂带以北、沁水复式向斜盆地南缘南西北东向断裂带及晋（城）获（鹿）褶断带之间；总体构造形态为一走向北北东，倾向北西，倾角510的单斜构造，伴有宽缓褶曲和小型断裂，致使局部地层倾角达10以上。受区域构造控制，井田总的为一走向北北东，倾向北西，倾角510伴有少量的正断层和陷落柱的单斜构造，在此基础上发育了一系列北北东向的宽缓褶曲，形成了井田内岩层的波状起伏。区内主要断层和褶曲的走向多为北北东向。伴生的次一级断层为北东和北东东向。当两者交叉时，后者切割前者，如兴旺庄南、北正断层切割东坡向斜和郭村背斜。南部褶曲和断裂因受后期构造运动的影响偏转成北东，如掘山北背斜，黑山断层等。1.2.2地层本区地层由老至新有：奥陶系中统上马家沟组（O2s），奥陶系中统峰峰组（O2f），石炭系中统本溪组（C2b），石炭系上统太原组（C3t），二叠系下统山西组（P1s），二叠系下统下石盒子组（P1x），二叠系上统上石盒子组（P2s），二叠系上统石千峰组（P2sh），三叠系下统刘家沟组（T1l），第三系上新统（N2）和第四系（Q）。1.2.3 断层本区共有断层16条，均为正断层，其中有6条断层落差及规模稍大，分述如下：1.庄头正断层（F1）2. 兴旺庄正断层（F2）3.后沟正断层（F6）4.李家河正断层（F10）5.五龙沟西正断层（F15）6.五龙沟东正断层（F16）1.2.4 褶曲区内共有褶曲33条，规模较大的有6条，团城背斜，西沟向斜，土门岭背斜，东坡向斜，地河背斜，堡头向斜。1.2.5 地温在精查勘探中，共测井温16个钻孔，详查阶段15个钻孔，累计31个钻孔，其中1802号孔进行了近稳态测温。通过统计分析，孔深50100m时地温一般为1114；孔深650700m时最高温度为2225；其中1206孔最深达850m（奥灰顶界）时地温最高为26，4101号孔深160m，温度最低为11.6。本区恒温带在50100m左右，实际变化范围在1114，地温变化梯度一般为0.211.64/100m，平均为0.89/100m，属地温正常区。1.2.6 矿井涌水量井筒涌水量主要来自基岩风化壳含水层、松散岩层含水层和3号矿层以上碎屑岩含水层；采空区涌水量以3号矿层的首采区面积计算，水头高度使用最大冒落导水裂隙带高度90m。预测结果为：矿井正常涌水量1130m3/h，最大涌水量为1808m3/h，本次设计以此作为设计依据。1.3 矿层特征1.3.1 矿层本区各矿层属贫矿（PM）与无烟矿（WY）。3号矿以贫矿为主，15号矿则以无烟矿为主。从全区看，主要矿层精矿挥发分值具有东高西低的特点，同一矿层呈现随矿层埋藏深度增大，挥发分降低，矿变质程度相应加深的规律。垂向上3号矿层精矿挥发份高于太原组15号矿层，表明矿的变质程度增高。本区各矿层的变质以深成变质作用为主。1.3.2矿尘爆炸与矿的自燃1.矿尘爆炸根据测试成果，3号矿层火焰长度为540mm，平均13.5mm，加岩粉量1535%，平均20.3%，具有爆炸性。所以本区3号矿层为有爆炸危险性的矿层。2 井田境界和储量2.1 井田境界井田境界北以长治矿区相连，南邻王报井田，东起庄头正断层，西以12、13号点连线为界。井田境界由26个拐点坐标连线而成。根据以上坐标点圈定的井田范围来看，井田的东部边界以经纬线为界，很不规则。庄头正断层以东为地方金属矿开采区，以西为赵庄井田，该断层区井田内长21km2.7km，往东北向长治矿区延伸，与长治正断层斜交，全长26km。该断层在东田良以北走向为北80东,倾向北北西，倾角70，落差280m,；东田良以南,断层走向为北20东左右，倾斜倾向南南西西，倾角707075,落差5029030180m，自北往南逐渐减少。井田南北长约16.65km,东西宽约14.8km，面积144.01km2。因此，赵庄井田东部以庄头正断层为界。井田的南部为精查区，归属晋城市地方金属矿开采。为详查区的边界井田西部尚未规划，亦无断层等构造影响，没有断层影响，从赵庄井田面积和地质储量偏小考虑。2.2 储量2.2.1 地质储量圈矿井矿层地质储量A+B+C+D级为1838.81Mt；其中3号矿层地质储量A+B+C+D级为903.01Mt，工业储量A+B+C+0.7D级为859.32Mt，其中A+B级为428.48Mt，占工业储量的49.86%。2.2.2 设计可采储量矿井设计储量：矿井工业储量减去设计计算的断层矿柱、防水矿柱、井田境界矿柱和已有的地面建筑物、构筑物需要留设的永久保护矿柱损失量后的储量。矿井设计可采储量：矿井设计储量减去工业场地保护矿柱，矿井井下主要巷道及上、下山保护矿柱矿量后乘以盘区回采率的储量。盘区回采率：根据设计布置，经计算3号矿层回采率为80%。经计算，矿井3号矿层设计可采储量为438.77Mt。2.2.3 安全矿柱1.工业场地、村庄等安全矿柱采用垂线法和垂直剖面法计算。2.地面建筑物、构筑物保护矿柱，根据矿区经验，表土层移动角取=45，岩层移动角=70。3.矿层大巷矿柱宽度50m,井田境界矿柱宽度20m。 3井田开拓3.1 井田开拓的基本问题3.1.1 井筒形式个数及用途的确定根据井田开拓设计的主要技术原则，结合矿井的工业场地位置、矿层的赋存条件、矿井生产能力及目前的装备水平等因素，确定各井筒的形式及功能如下：矿井投产初期共有4个井筒，即主斜井、副斜井、副立井及回风立井。主斜井担负全矿井的金属矿提升及零散人员的临时升降和矿井部分进风任务。副斜井担负升降大型设备（连续采矿机、液压支架）和矿井的部分进风任务。副立井主要用于升降人员、井下一般材料及设备，担负矿井主要进风。回风立井为专用回风井，担负全矿井的回风。1.主井根据井筒垂深431m；设计生产能力为6.00Mt/a，确定采用运输连续、生产能力大的胶带输送机运输金属矿，据此确定主提升为斜井方式，考虑到矿井人员升降的灵活性，井筒内除装备胶带输送机外尚装有架空乘人器，分别担负矿井的金属矿提升及临时升降人员任务。2.副井及进风井副井及进风井设计应考虑的主要因素：（1）井下生产所需物料、人员、设备的运输要求对于井下生产所需物料、人员、设备的升降应尽可能的做到：井筒提升应与井下的运输设备相适应，换装方便，操作灵活；对于井下常用设备可以直接升降，如常用的锚杆、砂子、水泥、小型设备等；对于井下使用的大型设备如连续采矿机、无轨内燃机胶轮车及液压支架等大型设备尽量作到不解体或少解体升降，保证设备的整体性能及减少井上下的拆装工作量。（2）井下进风量要求由于主斜井装备胶带输送机，风速不能过大，因此不能作为主进风井，进风主要依靠副井。如果副井的断面不能满足矿井剩余进风量要求时，必需另行设置专用进风井，以满足矿井总进风量的要求。根据计算，矿井初期风井服务范围所需总进风量为365m3/s，根据主斜井井筒断面（22.4m2）、金属矿安全规程所容许的最大风速（4m/s）及胶带输送机的带速(5.6m/s),按1m/s设计主斜井井筒风速，主斜井进风量最大为22.4m3/s(取22m3/s)。所以，副井及进风井的进风量应不小于343m3/s。（3）其它因素为了减少矿井辅助运输转载的环节，使矿井普通设备及材料能够从地面直接运输到井下使用地点，不用转载，以实现从地面工业场地至井下工作面采用无轨胶轮车运输的一条龙运输系统。本次设计对副斜井、副立井的功能、用途进行了更进一步的研究，设计采用3t无轨胶轮车直接进出副立井罐笼，副斜井仅担负人员、大型设备、长材料和矸石提升。副斜井净断面16.5m2,倾角19o, 斜长1311m。设置一台JK-3.5/28E型单绳缠绕式提升机，用于升降连续采矿机、液压支架及井下大型设备。副立井净直径6.0m,深度464.0m。装备一台JKMD-34(E)型落地式多绳摩擦轮提升机，采用单罐笼带平衡锤提升，主要担负井下人员、一般普通物料及设备的升降任务，采用3t无轨胶轮车直接进出罐笼，到达井底后直接通过无轨胶轮车运到各使用地点，实现了立井条件下无轨化运输。3.回风井根据井筒的深度和风量要求，考虑到立井的通风能力大，施工速度快，确定回风井形式为立井。3.1.2 井口及工业场地位置龙泉场地具有场地平坦开阔、发展余地大、水源条件落实、铁路运输线路短、施工条件好、利于井下初期开采等优点，投资环境良好，据此确定龙泉场地为矿井工业场地。3.1.3 矿井开拓方案根据3号矿层的赋存条件、铁路矿柱及河流矿柱的位置、初期盘区布置、工作面年推进度及井下辅助运输与主运输方式，结合矿井工业场地及井筒位置，确定全井田用一个水平开拓，对矿井开拓设计提出两个方案：方案一：在工业场地布置主斜井、副斜井和副立井，风井场地布置回风立井；用三组矿层大巷开拓3号矿层，北翼大巷开采井田东部区域，西翼大巷开采井田北部区域，南翼大巷开采井田南部区域。每组大巷根据通风及运输需要布置为35条，间距30m，中间的一条为胶带输送机大巷，安装胶带输送机运输金属矿兼进风，直接将金属矿送入主斜井井底矿仓；两侧的两条为辅助运输大巷，用于无轨胶轮车运输兼进风；最外侧的两条为回风大巷用于回风。全井田划分为七个盘区，井底车场以北划分为四个盘区，以南划分为三个盘区。方案二：在工业场地布置主斜井、副斜井和副立井，风井场地布置回风立井；用三组矿层大巷开拓3号矿层，北翼大巷开采井田北部区域，西翼大巷开采井田中部区域，南翼大巷开采井田南部区域，每组大巷根据通风及运输需要布置为35条，间距30m，中间的一条为胶带运输大巷，安装胶带输送机运输金属矿兼进风，直接将金属矿送入主斜井井底矿仓；两侧的两条巷道为辅助运输大巷，用于无轨胶轮车运输兼进风；最外侧的两条巷道为回风大巷用于回风。全井田划分为八个盘区，井底车场以北划分为三个盘区，以西划分为二个盘区，以南划分为三个盘区。两方案的初期大巷布置基本相同，不同之处在于北翼大巷后期走向不同，方案一沿南北向布置，方案二沿东西向布置。方案一的主要优点是：矿井后期沿大巷双向回采，总工程量较少；主要缺点是北一盘区矿流运输有折返。方案二的主要优点是：矿井后期大巷东西向布置有利于向西扩界，矿流运输无折返；主要缺点是后期大巷单向回采，总工程量稍大。所以选择方案二。3.1.4 盘区划分及开采顺序根据大巷位置及矿层赋存情况，井下共划分为8个盘区。 盘区的开采顺序为：西一盘区西二盘区北一盘区北二盘区北三盘区南一盘区南二盘区南三盘区。矿井井筒位置、大巷布置及盘区划分情况详见井田开拓方式平面图4-1和剖面图4-2。4.矿井基本巷道4.1.1 井筒装备及布置1.矿井达产时共有主斜井、副斜井、副立井、回风立井四个井筒。其中主、副斜井及副立井位于工业场地，回风立井位于西范村风井场地。（1）主斜井主斜井净断面22.4m2,倾角16o, 斜长1565.0857m。井筒担负全矿井金属矿运输兼进风。井筒内装备B=1600mm胶带输送机和斜井架空乘人装置，敷设三趟主排水管、一趟消防洒水管、动力电缆及弱电电缆。井筒断面布置见图4-3。 图4-3 主斜井巷道断面图（2）副斜井副斜井净断面16.5m2,倾角19o, 斜长13116.06m。井筒担负井下大型设备、长材料、矸石运输及进风。斜井内铺设900mm轨距、43Kg/m的单轨，装备一台3.5m单滚筒绞车。井筒内敷设动力电缆及弱电电缆。井筒断面布置见图4-4。图4-4 副斜井巷道断面图（3）副立井副立井净直径6.0m,深度446.40m。井筒担负全矿井一般物料、设备的运输，兼人员升降和进风。井筒内装备一个单层4绳非标罐笼和一个平衡锤，铺设两一趟压风管、动力电缆及通讯电缆。图4-5 副立井井筒端面图（4）回风立井回风立井净断面5.0m,深度456.50454m。用于全矿井的回风。井筒断面见图4-6。图4-6 回风立井断面图2.井壁结构和厚度副立井、回风立井为混凝土井壁，采用普通法施工。副斜井、主斜井所穿的第四系表土层厚度13.93m，为黄土。采用普通法施工。表土段明槽开挖部分采用现浇混凝土施工，基岩段均采用锚喷支护。主斜井表土段支护厚度为500mm，基岩段喷射混凝土厚度为150mm；副斜井表土段支护厚度为354mm，基岩段喷射混凝土厚度为150mm；副立井、回风立井表土段及基岩风化带支护厚度为550mm，基岩段支护厚度为450mm。4.1.2 井底车场和硐室矿井为斜井、立井混合开拓，金属矿由主斜井胶带输送机运至地面；大型设备和管道等长材经副斜井运至井底，在副斜井井底车场换装，由无轨胶轮车运至盘区；3t以下设备、材料和人员由副立井下井直接由胶轮车运至盘区；少量矸石由铲斗车卸入矸石仓由副斜井提升至地面。1.井底车场根据矿井开拓方式，主斜井、副斜井、副立井、回风立井和大巷的相对位置关系，结合井底见矿标高，确定副斜井井底车场标高为+560m。为实现换装和胶轮车调运灵活的需要，在车场的端部设换装站，并在换装站两端设通道通往辅助运输大巷。井底车场进、出车线长度确定为40m，矸石车存车线长度确定为40m，调车线长度确定为50m。副斜井井底车场内设1台蓄电池机车（轨道）进行调车。车场内的材料、设备、集装箱平板车由蓄电池机车牵引驶入调车线，摘挂钩顶推重车进入换装站，大巷来的胶轮车直接进入换装站换装。由于副斜井井底车场仅承担矿井辅助运输的部分功能，车场通过能力富裕较大。副立井通过马头门直接与辅助运输大巷联系，其井底标高按井筒见矿标高+545m考虑，副立井井底车场设胶轮车行车通道。回风立井通过马头门直接与总回风大巷联系，井底标高按井筒见矿标高+538.5m考虑，不设车场。2.井底车场硐室副斜井井底车场附近硐室主要有：井底换装站、胶带机头硐室及联络巷、机头变电所、爆破材料库、主变电所、主排水泵房、中央水仓、胶轮车检修、加油硐室、消防材料库等；主斜井井底有井底矿仓及装载硐室；副立井井底车场附近设有调度室、等候室等。（1）井底矿仓主斜井井底设一个矿仓，为圆形斜仓，净直径8.0m，矿仓上口标高为+623.822m，装载硐室底板标高为+573.822m，经计算矿仓有效容量为1900t。大巷胶带输送机运输能力为3200t/h，主斜井输送机运输能力为2500t/h，两者之差为700t/h，故主斜井井底矿仓的设置有利于主斜井运力的缓解。必要时可增设一个井底矿仓。主斜井井底矿仓的布置均采用上装式，通过主斜井井底绕道清理撒矿。（2）水仓布置及清理井底水仓布置在主斜井井底绕道东侧，入口与绕道相连。矿井的正常涌水量为1130m3/h，最大涌水量为1808m3/h，按照金属矿安全规程规定，所需水仓有效容量应为：Qo2(1130+3000)=8260m3设计水仓长度936m，净断面积12.6m2。故设计水仓容量有足够一定的富裕，满足规程要求。水仓采用水仓清理机进行清理，矿泥装入矿车，由副斜井提至地面处理。（3）井下爆破材料库井下爆破材料库设在副斜井井底大巷西侧，距离大巷间距符合金属矿安全规程的规定。库房形式设计为壁槽式。由于井下绝大部分巷道沿矿层布置，并由连续采矿机掘进，火药用量较少，设计容量为900kg。爆破材料库采用混凝土砌碹支护，设专用回风道与总回风大巷相通。5 准备方式5.1 盘区布置5.1.1 达到设计生产能力时的盘区数目、位置及工作面生产能力1.盘区和工作面数目本矿井初期开采的3号矿层，平均厚度4.69m，赋存稳定，地质构造简单，矿层倾角一般5左右，顶底板岩性好，开采技术条件优越。为充分发挥矿区厚矿层的资源优势，设计推荐矿井移交生产和达到设计生产能力时共布置1个盘区1个综采长壁工作面另配备2个连续采矿机来保证矿井产量。本着早出矿早见效的原则，确定初期盘区布置在西一盘区，装备两个大采高综采长壁工作面，见平面图5-1以及剖面图5-2。5.1.2 开采顺序矿井初期只开采3号矿层，实行“大剥皮”回采；待将来随着金属矿洗加工技术的提高，15号矿层符合国家金属矿开采政策时另行布置开拓系统进行回采。矿井盘区内各工作面开采顺序，根据巷道布置形式及开采方法，工作面均采用长壁后退式开采法，工作面由盘区边界向大巷方向推进，不分层一次性回采，采用区段顺采方式。5.2 盘区尺寸及巷道布置5.2.1 盘区尺寸盘区尺寸的确定取决于地质构造条件，矿层开采技术条件及盘区内采矿和运输等装备。一般来说，盘区尺寸大，则盘区巷道掘进率低；工作面搬家次数少，工作面单产和综采设备利用率高，开采经济；盘区服务年限也较长，有利于盘区接替；金属矿损失少，回采率高。但盘区尺寸加大又使盘区金属矿及辅助运输、通风等费用增加，巷道维护时间延长，维修费用增加，同时供电距离增加，电压降增大，影响工作面机电设备的正常运转。确定盘区尺寸为40005000m。5.2.2 巷道布置盘区巷道布置的主要原则是简化巷道系统和运输环节并为无轨胶轮车运输创造条件。充分利用本井田矿层硬度较大，顶底板条件好的优势，尽可能多做矿巷少掘岩巷。根据井田的开拓部署均采用大巷直接布置工作面即分带式开采。由于大采高长壁综采面单产高需要风量大，而胶带输送机巷风速有限制；连续采矿机快速掘进的要求；自行式锚杆机和多台内燃无轨胶轮车应满足快速运输以及安装工作面设备应减少搬家停工时间等要求，大采高综采长壁工作面采用双巷布置方式。首采工作面布置4条顺槽，一侧各2条，采用“U”型通风方式，形成2条进风2条回风。在胶带输送机顺槽内铺设临时轨道，用来放置移动变电站、喷雾泵站、乳化液泵站、开关柜、电缆等设备列车。各盘区顺槽均直接（或通过风桥）与大巷（或上下山）相搭接。5.2.3 巷道条数及矿柱尺寸考虑到装备的机动性，特别是梭车运行的灵活性，采用连续采矿机开拓区域巷道的设计掘进宽度选择如下：主要巷道为6.0m，盘区巷道为55.5m。5.2.4 盘区车场及硐室本井田矿层赋存平缓，辅助运输采用内燃无轨胶轮车连续运输，人员、材料、设备等从560m水平井底车场（或副立井井底）直接运往工作面等各使用地点。2.硐室盘区内设有盘区变电所、盘区水泵房及水仓， 在副斜井井底附近设换装站、胶轮车检修硐室、加油硐室。5.3 盘区主要设备选型及生产系统5.3.1 主要设备选型1.盘区运矿工作面金属矿由顺槽胶带直接转运至大巷胶带输送机上，无中间环节，大巷用固定式胶带输送机。2.盘区辅助运输设备内燃无轨胶轮车机动灵活，转载环节少，效率高，适应性强，可一机多用，设备利用率高。用人少，使得矿井辅助系统十分简单和有效。也是矿井实现高效率的重要保证。本矿井开拓、盘区巷道布置及巷道掘进采用连续采矿机，采用进口内燃无轨胶轮车作为辅助运输设备。其优点是能适应底板起伏不平的巷道；由大巷到盘区无需转载，简化了井下运输系统。井下运输的最大件为连续采矿机。5.3.2 盘区生产系统1.金属矿运输金属矿由工作面可弯曲刮板输送机运至顺槽转载机上，经破碎机破碎大块后由顺槽可伸缩胶带输送机运至大巷胶带输送机，经井底矿仓至主斜井胶带输送机运至地面。2.辅助运输人员、材料及设备运输：重型设备、材料及长管材由平板车经副斜井轨道运至井下+560m水平井底车场，在井底换装站换装后由内燃无轨胶轮车运至各使用地点；3t以下设备、材料装入880型胶轮车由副立井下井，出罐笼直接运至各使用地点；人员由副立井下到井底后换乘人员运输车至工作地点。井下矸石由铲斗车运至矸石仓，装入矿车由副斜井提至地面处理。3.盘区通风新鲜风流由副立井北翼辅助运输大巷、进风大巷西翼辅助运输大巷、胶带输送机大巷胶带输送机顺槽、辅助运输顺槽工作面。乏风由回风顺槽西翼回风大巷总回风大巷回风立井排至地面。掘进工作面的通风采用局扇，每个连续采矿机掘进工作面配备2台局扇和2台抽出式湿式除尘风机；岩普掘工作面采用1台局扇和1台抽出式湿式除尘风机。6 采矿方法6.1 采矿工艺方式6.1.1 采矿方法选择矿井初期开采3号矿层，矿层赋存及开采技术条件如下：1、从全区看，矿层赋存稳定，结构简单，厚度06.35m，平均厚度4.69m；2、倾角一般为5左右，属近水平矿层，仅局部挠曲带倾角达10以上；3、顶底板多为砂质泥岩或泥岩，稳定性好；5、地质构造简单，水文地质条件简单中等。首采盘区的矿层厚度为3.115.26m，平均4.58m；结构简单，夹矸一般为一层，位于矿层下部，平均厚度0.18m；倾角一般为45；顶底板多为砂质泥岩或泥岩；该矿层既可采用放顶矿综采，也可采用厚矿层大采高一次采全厚综采。6.1.2 通过大采高综采与放顶矿综采的分析比较1、生产能力方面在采用大采高综采的工作面中，大采高综采的生产能力主要由设备的能力及其可靠性所决定。赵庄矿井地质及开采条件下放顶矿综采工作面生产能力大采高综采设备年产量达到6.00Mt/a以上是可能的。2、生产工艺及生产管理方面采矿方法的生产工艺特点决定了工作面生产管理的难易程度，放顶矿综采回采工艺相对复杂，既有前方采矿机割矿，又有支架后方放矿。割矿与放矿两道工序如不能有效协调将影响工作面效率，生产管理复杂。而大采高综采由于回采工艺单一，管理简单。3、通风安全方面在通风安全方面，由于大采高工作面过风断面大，可采用H型通风方式，从而优越于放顶矿综采。 6.1.3 工作面采矿、装矿、运矿方式及设备选型综采工作面的采、装、运、支工序全部机械化。加大工作面长度，加大截深，选用能切割硬矿的特大功率采矿机，提高采矿的切割速度，提高移架速度，与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配，搞好端头支护，采用长距离顺槽胶带输送机。1、工作面主要采矿设备选择分述如下：（1）液压支架架型选择：3号矿直接顶板多为砂质泥岩或泥岩，局部地段为粉砂岩或细砂岩，厚013.08m。老顶为中粒砂岩、细粒砂岩及粉砂岩，厚0.6012.26m。3号矿层直接底板多为砂质泥岩或炭质泥岩，局部地段为粉砂岩或细砂岩，厚度011.20m，其下为细砂岩和中粒砂岩。初期工作面液压支架均采用掩护式。支架的顶梁要求采用整体刚性结构，不使用铰接顶梁，以使掩护式支架具有结构简单、操纵方便、造价较低、便于维修的特点，带一个护帮板，支架底座采用带有提底座千斤顶的刚性底座。支架支撑高度的确定：最大高度H大=m大+S1式中：m大-矿层最大采高，取5.0m； S1-伪顶或浮矿冒落厚度，一般取0.2m H大=m大+S1=5.0+0.2=5.2m。支架支护强度的计算：按经验公式P=(68)m计算，式中m为采高，为顶板岩石容重取=2.6t/m3。P=(68) m=(68) 5.22.6=81.1108.2t/m2，取110 t/m2。根据支架支护强度的计算：架型为掩护式，支撑高度2.55.2m，支护强度不小于110 t/m2，工作阻力大于900t，推移行程950mm，支架中心距1750mm。移架方式采用电液阀控制并要求能与采矿机联动，具有随机操作和成组操作功能；移架速度低于8S。（四）顺槽可伸缩胶带输送机西一盘区工作面为仰斜开采，首采面顺槽胶带运距和提升高度较大，因此设计采用两条胶带搭接。顺槽胶带技术要求如下：运量2500t/h，两台搭接，每台运距1900m（水平距离），贮带长度120m，倾角4，机尾自行，电压等级3300V。表6-2 顺槽可伸缩胶带输送机技术特征表设备名称输送能力(t/h)输送长度(m)带速(m/s)带宽(mm)PVG带强(N/mm)电机功率(kW)电压等级(V)减速器型号偶合器型号西一盘区顺槽胶带输送机250019004.01400250028003300由于实现了多巷布置，各工作面均依次逐段后退式不分层一次性回采。长壁工作面均采用双向回采，采矿机自开缺口，截矿装矿，刮板输送机运矿。6.2 连续采矿机巷道掘进工艺以及回采率6.2.1 主要设备选型本矿井装备2套连续采矿机,用来开掘大巷和长壁开采的工作面顺槽。每一套连续采矿机组主要设备配备如下：一台连续采矿机，二台梭车，一台顶板和矿帮锚杆机，一台履带式给料破碎机，一台铲车，二至三台可伸缩胶带输送机。1、连续采矿机选用12CM27-10E型，工作电压3300V，截割范围1.393.792m。每台遥控式连续采矿机的装机总功率为640kW，割矿及装载能力为1732t/min。运行速度022.9m/min。2、顶板和矿帮锚杆机选用CHDDR-AC型双头顶板锚杆机。该机配备一个可行走底座。这种锚杆机可在厚2.2865.180m的矿层中使用，钻臂推力2284kN。钻杆90角的旋转角使该锚杆机可以安装顶板锚杆桁架并能够安装矿帮锚杆。这种锚杆钻机的装机总功率为74.8kW。3、梭车选用PM2110C型梭车。其容积为16.4m3，侧板高度305mm。当散体矿容量按1000kg/m3计算时，其载重相当于16.4吨。每台梭车装备一个带宽1422mm的输送机，梭车每分钟运量2029吨，其卸载时间为3045S。梭车的装机总功率为157kW。4、铲车选用ST-3.5S型柴油驱动铲车，总功率112Kw，四轮驱动。铲斗容积3.1m3，载重能力6吨，车辆自重18.6吨。6、可伸缩胶带输送机选用SSJ1000/125型可伸缩胶带输送机，其输送量为640t/h，输送长度1000m，带速2m/s，输送带类型为全塑阻燃抗静电，带宽1000mm，贮带长度50m，机尾搭接长度12m，机尾搭接处轨距为1362mm，传动滚筒直径630mm，托辊直径108mm，主电机功率为125kW，张紧绞车功率为4kW，电压等级为660/1140，整机重量为95t。6.2.2 巷道掘进工艺 连续采矿机在采矿过程中，遵循一定的开采计划和顺序，为一种多巷同时掘进，顺序转换工作区的开采工艺，同时开掘5条巷道。连续采矿机正在第一条巷道作业，工作面梭车往返于连续采矿机和给料破碎机之间进行运矿，锚杆机在第五巷道打眼安装锚杆，因为它是紧跟连续采矿机的后续工序。当连续采矿机完成第一巷道的6m的掘进作业后，转入第二巷道开始作业，与此同时，锚杆机转移到第一巷道开始打眼和安装锚杆。当连续采矿机在第二条巷道中完成6m掘进进尺后将依次转入第三，第四，第五巷道作业。下一个循环仍将从第一巷道开始。当工作面向前推进约23个矿柱距离时，需要向前移动给料破碎机和配电中心，给料破碎机越靠近工作面，运输距离越短，采矿效率就越高。这样的开采顺序将一直持续到工作面需要开掘横向联络巷道。当掘横向联络巷时，允许连续采矿机移动，同时开掘相邻的巷道和联络巷，要遵循一定的开采顺序。当完成一段横向联络巷的开拓后，正常的开掘五条巷道的作业顺序将重复进行。 使用连续采矿机的盘区产量高的一个不可忽视的重要因素，是采用了配套恰当的铲车清理底板浮矿，扫清道路，保障连续采矿机、梭车和锚杆机畅通无阻。7 井下运输7.1 概述矿井为斜井、立井混合开拓，金属矿由主斜井胶带输送机运至地面；大型设备和管道等长材经副斜井运至井底，在副斜井井底车场换装，由无轨胶轮车运至盘区；3t以下设备、材料和人员由副立井下井直接由胶轮车运至盘区；少量矸石由铲斗车卸入矸石仓由副斜井提升至地面。根据矿井开拓方式，主斜井、副斜井、副立井、回风立井和大巷的相对位置关系，结合井底见矿标高，确定副斜井井底车场标高为+560m。为实现换装和胶轮车调运灵活的需要，在车场的端部设换装站，并在换装站两端设通道通往辅助运输大巷。井底车场进、出车线长度确定为40m，矸石车存车线长度确定为40m，调车线长度确定为50m。副斜井井底车场内设1台蓄电池机车（轨道）进行调车。车场内的材料、设备、集装箱平板车由蓄电池机车牵引驶入调车线，摘挂钩顶推重车进入换装站，大巷来的胶轮车直接进入换装站换装。由于副斜井井底车场仅承担矿井辅助运输的部分功能，车场通过能力富裕较大。副立井通过马头门直接与辅助运输大巷联系，其井底标高按井筒见矿标高+545m考虑，副立井井底车场设胶轮车行车通道。回风立井通过马头门直接与总回风大巷联系，井底标高按井筒见矿标高+538.5m考虑，不设车场。本矿井开拓、盘区巷道布置及巷道掘进采用连续采矿机，采用内燃无轨胶轮车作为辅助运输设备。其优点是能适应底板起伏不平的巷道；由大巷到盘区无需转载，简化了井下运输系统。7.2 井下运输7.2.1 金属矿运输金属矿由工作面可弯曲刮板输送机运至顺槽转载机上，经破碎机破碎大块后由顺槽可伸缩胶带输送机运至大巷胶带输送机，经井底矿仓至主斜井胶带输送机运至地面。7.2.2 辅助运输人员、材料及设备运输：重型设备、材料及长管材由平板车经副斜井轨道运至井下+560m水平井底车场，在井底换装站换装后由内燃无轨胶轮车运至各使用地点；3t以下设备、材料装入880型胶轮车由副立井下井，出罐笼直接运至各使用地点；人员由副立井下到井底后换乘人员运输车至工作地点。井下矸石由铲斗车运至矸石仓，装入矿车由副斜井提至地面处理。8 矿井提升8.1 概述本矿井设计生产能力6.0Mt/a 。矿井分为工业场地、西风井场地二个场地，在工业场地设有主斜井、副斜井、副立井，在西风井场地设有回风立井。主斜井装备一台钢丝绳芯带式输送机担负矿井原矿的提升任务，副斜井、副立井各装备一套提升装置担负人员、设备及材料等辅助运输任务。8.2 主副井提升8.2.1 主斜井带式输送机在主斜井井筒内装备一台钢丝绳芯带式输送机，担负矿井原矿的提升任务。井底设有1个装载矿仓，矿仓容量约为1900t,矿仓下装备2台GZY2225型振动给料机，给料能力为7001650t/h，并带有调节闸门可以控制主斜井带式输送机上的矿流量。以Q=2500t/h、B=1600mm、V=5.6m/s，设计带强为St5000,电机功率31800kW,3台CST1950K进行选择。8.2.2 副井提升设备副立井提升设备担负本矿井下所需的一般材料、小型设备和人员等的升降任务，副斜井提升设备担负大型设备（液压支架、连续采矿机、大型无轨运输车辆等）、长材料的下放和今后设备的升井检修以及临时矸石的提升任务。1、副立井提升设备选用JKMD-34E型落地式多绳摩擦轮提升机一台，配Z450-4A型（660V、383kW、392r/min）直流他励电动机，主钢丝绳为32ZBB6V37S+FC GB/T8918-1996型三角股钢丝绳，平衡尾绳为14324ZBB P849 GB/T8918-1996型扁钢丝绳，最大提升速度5.436m/s，最大班作业时间3.83h。2、副斜井提升设备提升机型号JK-3.5/28E，滚筒直径3.5m，滚筒宽度2.2m，电动机型号 Z500-4A。副斜井提升机电控装置选用JKMK/Z-SZ-330/1628型矿井单绳提升机全数字直流电控系统。9 矿井通风9.1 通风方式和通风系统矿井采用机械抽出式通风方式，初期为中央并列式通风通风系统。9.1.1 中央并列通风方式优点1、充分考虑了矿井开拓布置的特点；2、通风系统简单，风流稳定并易于管理；3、使用专用通风巷道的数目较少，风路较短，贯通距离短，井巷工程量省。后期通风设计合理；4、降低了总进风道公共风路段的风阻；5、通风线路短、负压小，便于管理，有利于安全生产；6、通风潜力大，对矿井增产提供了必要条件；7、有利于大巷多头施工，为加快矿井建设速度，缩短建井工期提供了条件；8、分区通风控制范围大，通风费用低9.1.2 风井数目、位置、服务年限及服务时间共有4个井筒。主斜井、副立井和副斜井位于工业场地内，回风立井位于风井场地内。主斜井、副立井和副斜井进风，回风立井回风，4个井筒共同担负全矿井6.00Mt/a生产能力时的进、回风任务。回风立井为西一采区、北一采区和西二采区部分工作面服务。矿井达产时井下用风地点有井底车场硐室、采矿工作面、掘进工作面等。矿井达产时共布置1个长壁综采工作面（为使矿井通风能力留有余地，并考虑到工作面接替时的实际情况，设计计算通风时按1个长壁综采工作面和1个长壁综采接替工作面考虑）、二个连续采矿机掘进工作面。达产时的1个长壁综采工作面位于西一盘区。根据计算，矿井生产能力为6.00Mt/a时的需要风量为365m3/s，设计确定的井筒断面能够满足风量的要求（见表9-1）。表9-1 井筒允许进、回风量一览表井筒名称允许风速（m/s）井筒断面（m2）允许风量（m3/s）主斜井(进风)422.489.6副立井(进风)838.5308副斜井(进风)1216.5198回风立井1538.5577.5设计达产时共配备1个综采工作面和2个连采机矿巷掘进工作面。根据盘区巷道布置和采矿方法，回采工作面和掘进工作面均为独立通风系统。工作面采用2进2回的通风方式，新鲜风流由辅运、胶带大巷经辅运、胶带顺槽，通过工作面和尾巷后，乏风由回风顺槽排至回风大巷。参考文献：1、 董方庭 姚玉煌 黄 初 王裕介：井巷设计与施工，中国矿业大学出版社，1994年。2、 吴仲雄：矿床开采理论与实践，广西大学资源与冶金学院，2006年。3、 张国柱 陈开岩 刘泽功 杨运良：通风安全学，中国矿业大学出版社，2007年。4、 采矿手册第4卷，采矿手册编辑委员会 编，冶金工业出版社出版5 唐学峰 竖井井筒及相关硐室掘砌工程施工组织设计 广西矿建 20096 金朝阳 现代采矿工程设计全书 当代中国出版社 20047 李天成 现代矿山采矿机械设备实用技术手册 北京矿业出版社 2006年10月 24辽宁省工程技术学校 毕业设计参考文献谢辞毕业设计完成了，即将离开相伴三年的校园，总有些恋恋不舍。回想自己的学校生活，感觉做毕业设计的这段时间给我的印象最深，也是三年中最锻炼人的一次考验，其间的点点滴滴，都夹杂着汗水与欢乐，在此感谢给我这次机会的老师们。首先，我衷心感谢本次毕业设计的指导教师吴冷老师。他们在百忙之中指导和审查了本设计的全部内容，并给予我极大的支持和帮助，鼓励我克服困难，攻克难关。如果没有老师不辞辛苦的指导和教诲，我不可能这么顺利地完成工作，达到要求。同时，感谢在学校三年中曾经教导我、关怀我的老师和领导们，感谢你们为我提供了良好的学习环境，使我不仅学习了知识，陶冶了情操，而且真正在素质和能力上得到了质的提高，使我能够信心十足的踏入社会，迎接将来的挑战！最后，还要感谢参加本次评审的各位专业老师，感谢你们在这重要时刻对我的设计所提的宝贵的意见，使我了解到其中的不足之处，以防今后再犯相同的错误，使我在将来的工作和学习中能够做到精益求精。 包海峰 20011年4月辽宁省工程技术学校