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体分析。
三、对井筒和井底车场掘进和维
护有利的位置
1、要使井筒尽可能不通过或少
通过流砂层、较厚的冲积层及
丰富的含水层;
2、要使井筒不通过地质破坏激烈的地带及受采动影响的地区;
3、井筒位置要使井底车场有较好的围岩条件。
四、风井布置形式
中央(并列,边界),对角,分区独立,分区域(画图,优缺点,适用条件)。
(图18-12、13、14、15)
1、中央并列式布置
(1)、优点:
工业场地布置集中,管理方便,井筒保护煤柱损失少。
(2)、缺点:
通风路线长,通风阻力大,井下漏风多。
(3)、适用条件:
井田范围小,生产能力不大,瓦斯等级低的矿井。
(4)、中央并列式布置的示意图
2、中央边界式(中央分裂式)
(1)、优点:
通风路线较短,通风阻力较小,井下漏风较小,石门工程量增加不多。
(2)、缺点:
工业场地布置分散,井筒保护煤柱较多,当矿井转入深部开采后,需要维护较长的上山回风道。
(3)、适用条件:
煤层赋存不太深的缓倾斜煤层矿井或煤层赋存较深,沼气涌出量大的矿井。
(4)、中央边界式布置的示意图
3、对角式通风
(1)、优点:
通风路线长度变化小,风压比较稳定,有利于扇风机工作。
(2)、缺点:
风井较多,所需通风设备较多,工业场地布置分散,主、副井与风井贯通需要较长时间。
(3)、适用条件:
对通风要求很严格的矿井,如高沼气矿井,煤层易于自然的矿井,有煤和瓦斯突出危险的矿井。
(4)、对角式布置的示意图
4、采区风井通风
(1)、优点:
通风路线短,采区通风方便,风阻小,矿井建设速度快。
(2)、缺点:
风井较多,所需通风设备较多,工业场地布置分散。
(3)、适用条件:
井田上部距地表近、采区范围较大的矿井。
(4)、采区风井通风示意图
5、分区式通风(实际是分区域开拓时出现的通风系统)
通风路线短,几个分区可以同时施工,便于处理矿井事故、
外运人员及设备。
(2)、缺点:
工业场地布置分散,占地面积较大,井筒保护煤柱较多。
煤层很缓的特大型矿井。
4.2开采水平的划分及上、下山开采
水平的多少,主要取决于井田内煤层的斜长和阶段尽寸的大小。
一个水平开采的矿井叫单水平开采,两以及其以上,为多水平开采。
阶段按标高划分,上下标高一定,阶段垂高便确定了,而水平垂高是指该水平开采范围的垂高,只采一个阶段时,水平垂高就是阶段垂高。
两个阶段时,即上下山开采时,水平垂高为两个阶段的垂高。
当采用辅助水平、下山开采、辅助大巷时,可能开采的高度很高,图18-3。
对于近水平煤层,不划分阶段,将煤层分组。
划分水平,再分成盘区或带区。
一、合理的水平垂高(针对非近水平煤层而言)
应以合理的阶段斜长为前提,并使开采水平有合理的服务年限,利于水平采区接替。
1、具有合理的阶段斜长
阶段斜长,若分带,则为条带的推进长度,若分区,为采区上山长度。
从运输、行人方面考虑。
1)、煤的运输
对于缓倾斜和倾斜煤层,用自溜运煤或皮带运煤,对斜长的限制不大,1500~1800m以内,目前的皮带运输,长度可以提高到2500m甚至达到3000m;
用刮板运输机时,太长了,运输机台数多,系统可靠性差,中小型矿井用矿车运煤时,应在600m以内。
对于急倾斜煤层,溜煤高度不能太长,低于70~120m。
2)、辅助提升:
这是限制斜长的主要因素。
应采用一段提升最好。
一般采用绞车提升。
1.6m绞车,600m长;
2.0m,900m长。
利用第十四章第六节的单轨吊车设备,齿轨车,卡轨车进行辅助提升,可使辅助提升长度加大到1000~3000m。
用胶轮车和套胶轮轨道车时,长度不受限制。
3)、行人条件:
对斜长限制不严重,放在次要位置考虑,当长度长时,采用猴车运人。
2、具有合理的区段数
考虑合适的区段斜长,应为其整数倍来划分为采区。
缓倾斜3~5个区段,倾斜、急倾斜不少于2个,区段太少,不利于工作面接替。
3、利于采区的正常接替
矿井正常生产期间,应使采区接替正常。
矿井有增产采区、减产采区、正常生产区、准备采区。
保证矿井产量均衡。
生产采区的生产时间应大于准备区的准备时间。
这需要采区有一定的储量,当走向长度确定后,倾斜长度的增加会使采区储量增加。
这样,分滩到每一米运输大巷、采区石门、上山、采区硐室这一类巷道上的煤量也会增加。
4、保证开采水平有足够的服务年限
开拓一个水平需掘进许多巷道,工程量大,准备时间长,为保证矿井有一个较稳定的生产期,水平服务年限必须大于延深水平时间(3~5a)与两水平过渡时间(2~3a)之和,至少8a以上。
我国有关矿井水平服务年限的规定见下表:
矿井井型及水平设计服务年限
井型
水平设计服务年限(a)
缓倾斜煤层
倾斜煤层
急倾斜煤层
大型井
20~40
20~30
15~20
中型井
12~15
小型井
各省自定
5、经济上有利的水平高度
(根据与水平高度有关的费用,随高度增加而减少的费用、随高度增加而增加的费用、与高度变化无关的费用绘出图)
H1~H2为经济有利高度。
根据多年的实际经验,较为合理的水平垂高见下表。
(仅作为参考,因为有许多条件达到了300~400m)
近水平煤层,在煤区内划分成条带或盘区,盘区的斜长(上山)<2500m,下山<1000m,条带斜长可达到2000m,阶段高度确定后,可考虑下山开采的应用。
矿井阶段(水平)垂高
井型
开采缓倾斜
煤层的矿井(m)
开采倾斜煤
层的矿井(m)
开采急倾斜
大、中型矿井
100~250
100~150
小型矿井
60~100
80~120
二、下山开采的应用(图18-1)
1、存在的问题
可以节省一个水平的布置巷道,能充分利用原有的井巷和设施,节省开拓工程量和基建投资,可延长水平的服务年限,推迟矿井下一水平延深的期限,煤炭无反向运输。
但下山开采存在以下几方面的问题
1)、运输:
向上运输,无法自溜。
要求有较大的运输能力;
2)、排水:
每个采区都需设排水设施,不集中,耗电大。
3)、通风:
新、污风相邻,易漏风,且风流路线长,阴力大。
4)、掘进:
下山掘进困难,装岩、排水跑车架。
2、适用条件
有下列条件,可以避开其缺点,能够采用。
(图18-1或绘图说明)
1)、
<16°
,瓦斯小,涌量小。
2)、深部境界不一致,单设一个水平有困难,则最终阶段用下山开采。
3)、当开采强度增大,水平储量不够,水平接续紧张,采用在局部地段用下山开采。
俗称剃头。
3、注意事项
1)、上、下山划分的采区尽可能划分一致,利用维护的上山采区巷道回风(风路长),也可利用大巷辅巷回风(当皮带运输,有辅巷运辅助工作)。
2)、剃头时,可利用下山通到下一水平,准备下一水平巷道,加快水平的准备。
三、辅助水平的应用
具有开采水平的性质,但不够。
(不担负提煤至地面任务的水平)
1、特点:
设置阶段大巷,负责运输、通风、排水,但无井底车场。
阶段大巷是局部的,不贯穿整个井田。
2、适用的情况
1)、水平垂高过大。
平硐开拓,但上部煤太多(图18-2),使水平高度过大,采区上山太长,局部设有辅助水平,平硐在开始时,无须开到最里面,即深部的位置,可以加快矿井建设;
煤层浅部深浅不一,局部水平垂高过大,斜长过长。
2)、多水平上下山开采。
用辅助水平解决通风、排水问题。
(图18-3)
-600,-1050两个水平开采。
-600以上,水平高度过大,在-450设辅助水平(局部,图),由集中上山解决-450以上的采区开采(图)
-600~-850之间,用下山开采。
-850设辅助水平,负责-600~-850之间下山开采时的进风、排水、排矸,无正规井底车场,只有辅助运输的简易车场,付井只到-850,主井在-600。
第二水平布置在-1050,用斜井延深主井,付井也是斜井,但由-850延深至-1050,-850~-1050范围由-1050开采上山,-1050以下用下山开采。
这样两个水平开采约一般4个水平开采的深度。
3)、急倾斜一般不采用辅助水平。
4)、近水平煤层,若煤层间距较大,单独设水平不合理时,设辅助水平。
用暗井或溜井联系主水平(上图说明)。
四、合理划分开采水平
综合考虑前面的三个问题,即水平高度、下山开采、辅助水平。
应适应井田地质及开采技术的特点。
4.3开采水平大巷的布置
大巷俗称矿井的动脉。
合理的大巷布置应有利于矿井建设、矿井生产。
大巷也是开采水平布置的关键。
首先应了解大巷是干什么的。
一、对大巷布置的要求
1、大巷运输方式与设备
1)、矿车运输
架线电机车有7吨、10吨、14吨,蓄电池机车有8吨、10吨、矿车有1、1.5、3吨固定式,3吨、5吨底卸式、7吨侧卸式,还有设备车、材料车、人车。
同样有非标准矿车。
轨距有600、900的,1、1.5吨固定式、3吨底卸式,用600mm轨距。
能统一解决煤炭运输和辅助运输问题,便于不同煤种煤层的分采分运,能适应两翼生产不均衡的变化,不受巷道弯曲程度的限制,便于长距离运输,要求巷道断面大,弯道多时运行速度慢。
2)、皮带运输
生产能力大,易实现自动化,对巷道坡度及变形量没有严格要求,但要求巷道要直,两翼生产不均衡时,要求设备能力大,需要铺设轨道解决辅助运输问题(皮带主要用于运煤)。
有时,需要开辅助大巷,辅助运输占运煤量的20%左右。
2、运输设施对大巷的要求
1)、皮带运输:
大巷要直,允许有坡度(
<17°
)。
2)、矿车运输:
大巷要平,可以有流水坡度(3‰~5‰),可弯曲,有曲线半径。
3、根据井田面积或运输距离选择运输设备
一般情况下,井田面积小于10KM2,用皮带,运距小于2km,用皮带。
当井田面积大于30KM2,用矿车,运距大于5km,用矿车。
中间情况,需比较。
(目前,由于生产技术和设备的发展,此种说法有待修正)
4、大巷的运输设备
大巷运输设备一览表
矿井生产能力(Mt/a)
运煤
辅助运输
大巷轨距(mm)
≥240
5t底卸式矿车
1.5t固定式矿车
900
胶带输送机
600
90~180
3t底卸式矿车
1或1.5t""
3t固定式矿车
60≤
1t固定式矿车
5、大巷的断面及支护
断面应满足运输、通风、行人、设管线敷设的要求。
(简单叙述井巷工程中的断面设计的过程)。
大巷采用双轨、单轨、皮带,有30%的富余能力。
二、大巷布置方式
(§
16.3中有分层大巷、集中大巷、分组集中大巷。
)
1、分煤层大巷:
每一个煤层布置一条煤层大巷。
利用一条主石门与各大巷联系起来。
(图18-4、5)
1)、布置:
(绘图说明)
2)、优点:
初期工程量小,反向运输少,出煤快。
3)、缺点:
总工程量大,煤柱多,维护困难,轨道、管线占用多,生产分散,管理复杂。
4)、适用条件:
煤层间距大,集中布置有困难。
2、集中大巷(图18-6)
多个煤层用一条大巷,在最下层煤底板岩石中或煤中(较硬、较薄)。
总工程量少,易维护,生产集中,能力大。
初期工程量较多,煤层间距大时,石门工程量大,反向运输量大。
煤层间距小的矿井。
3、分组集中大巷(图18-7)
划分煤组,每组一条集中大巷。
各组大巷用一条主石门联系。
生产采区多,能力大;
初期工程量大。
煤层数多,能分组。
5)、分组原则:
(1)、煤层间距近的分为一组(间距在全井田范围有可能不一致,如被断层断开,可能相距甚远)。
(2)、煤质相同一组,瓦斯涌出量相差太大的分开,有突出、突水危险的分开。
6)、同采组数:
不多于2个。
4、几种布置方式的比较、应用
间距是分组的主要依据,当间距<50m的煤层,可划为一组(一般的30m)。
当间距大于70m时,分开,在50(30)~70m之间,要进行比较。
内容见书中332页的论述(简单说明大巷由煤巷变岩巷再回到煤巷的变化过程和原因,与开采技术、掘进技术的发展密切相关,提醒学生毕业设计时应特别注意)
另外,在煤层间距较小但煤层数多,煤层总的间距大,为开采时能够尽快出煤,有采用集中布置的条件,也可以采用分组集中布置,加快矿井出煤,图18-8。
三、运输大巷位置的选择
主要是在煤层内,还是底板岩石内及距煤层的间距大小。
1、煤层大巷
1)、优点:
(1)掘进易、速度快、投资少;
(2)可探明煤层状况;
(3)出煤快、见效快,对环境保护有利。
2)、缺点:
(1)、维护困难,费用大,受采动影响严重;
(2)、大巷的坡度和方向不易保证;
(3)、煤柱损失大,上下两侧各需留40~50m,易发火。
3)、适用条件:
中、小型矿井,采用分层大巷布置。
特殊情况,如底板附近有含水层或岩石软;
煤无自燃发火危险且较硬的条件下。
2、岩石大巷
优缺点与煤层大巷相对应。
多数矿井采用。
其位置应避开支承压力的影响。
h=15~30m,考虑采区用岩石上山,集中平巷,采区煤仓诸因素一般h=30m以上。
四、矿井总回风巷的布置
主要是第一水平总回风巷的布置(以后各水平则利用前一水平运输大巷)。
有三种方式:
1、布置在最下层煤层中。
最下层煤为薄及中厚煤层,煤质较硬,围岩稳定。
2、布置在底板岩石中。
同运输大巷相似,距煤层15~20m。
3、与运输大巷在一个层位,两者也可高差10~15m。
条带式开采时用。
4、若回风大巷距地面较近,有时需在煤层中留防水煤柱。
5、在急倾斜煤层中,回风大巷要考虑煤层地板的滑动问题。
本章总结:
*井筒形式与采区划分关系不大,位置应考虑划分。
井筒位置
采(盘)区划分、通风的风井布置;
阶段(水平)确定
采(盘)区大小,能力,工作面长、采高、截深、进刀。
大巷位置
采(盘)区、走向长壁、倾斜长壁、回采工艺等。
第五章井底车场(19章)
井底车场是矿井的咽喉,是煤、料、人、物的转运处,是枢纽,是开采水平布置的重要部分。
定义:
连接井筒和井下运输巷道的一组巷道和硐室的总称。
5.1井底车场硐室(§
19.3)
(利用CAI课件中的图讲解)(图19-1)
一、主井系统硐室
推车机,翻车机硐室(卸载硐室),井底煤仓、装载硐室、清仓硐室。
井底水窝泵房。
硐室的布置与线路布置有关,应在易维护的岩石中。
二、副井系统硐室
马头门、泵房、变电所、水仓、清仓硐室,候车站。
泵房与变电所相邻。
水仓最低,水仓入口处是开采水平的最低点。
泵房、变电所高于井底车场水平0.5m,有防水门、防火门。
三、其它硐室
调度室、医疗室、架线、蓄电池机车库、机车修理间、充电室、火药库、消防库。
充电室、火药库需单独回风。
5.2调车方式及线路布置(§
19.1)
(利用CAI课件中的图和动画或者利用此图进行讲解)(图19-1)
一、调车方式
1、顶推调车
2、专用设备调车
3、甩车调车(自滚式)
4、顶推拉调车
二、存车线长度的确定
井底车场有主井煤车和
付井材料,矸石的空重车线、
调车线,其位置下图(书上
19—2,表19—1)、下表。
井底车场各线路起点及终点位置
线路名称
起点
终点
箕斗井重车线
翻车机中心线
连接存车线与行车线的道岔的基本轨起点
箕斗井空车线
罐笼井重车线
复式阻车器的轮轴
罐笼井空车线
进材料车支线的道岔正常线路中心距起点
材料车线
出材料车支线的道岔线路中心距起点
调车线
渡线道岔基本轨起点与调车线连接处
渡线道岔基本轨终点与调车线连接处
长度:
1、井空、重车线长:
大型井,1.5~2.0列,中小型,1.0~1.5列。
2、付井空、重车线长:
大型井:
1.0~1.5列,中小型0.5~1.0列。
而付井提矸时,一般应大于1.0列,小型井按0.5列。
3、材料车线:
大型,10个矿车以上,一般为15~20个。
中小型为5~10个。
4、调车线:
一整列车长(矿车加上机车长)(图19-2)
三、井底车场线路坡度
主、副井空、重车线都有坡度,主井到推车机处,付井到水仓入口处都最低,由回车线补回。
各坡度方向见表19—2。
5.3井底车场形式及选择(§
19.2)
井底车场的形式与井筒形式、井筒与大巷的距离、大巷运输设备有关。
(利用CAI课件中的图和动画结合书上的图,在黑板上绘图讲解)
一、固定式矿车运煤时井底车场的形式
有环行式、折返式两大类。
1、环行式:
空、重列车在车场内不在同一巷道内的轨道上作相向而行(不同路)。
按井筒与大巷距离的远近,可布置成三种类型:
近,用卧式;
远,用立式;
中距离、用斜式。
1)、卧式;
存车线与大巷平行,主、副井距大巷较近。
利用大巷作绕道回车线及调车线,可节省车场开拓工程量。
调车方便,但在弯道上顶推调车,安全性差,需慢速运行。
当井筒距大巷较近时,可采用这种车场。
2)、斜式
存车线与大巷斜交。
右翼来重车可顶推进入主井重车线,调车比较方便;
左翼来的重车需在大巷调车线调车。
当主、副井距大巷较近,且地面出车方向要求与大巷斜交时,可采用这种车场。
3)、立式(图19-5)(包括刀式)
存车线与大巷垂直,且有足够的长度布置存车线。
巷道工程量大,交叉点及弯道多。
当主、副井距大巷较远时,可采用这种车场。
这是立井井筒。
斜井也可采用环形车场,不同点是付井空、重车线不在井筒两侧,而是在一段双轨巷道上。
斜井立式车场,如图,存车线与大巷垂直,且有足够的长度布置存车线。
主、副井距大巷远,调车作业方便。
副井可采用平车场或甩车场。
4)、环行式井底车场的评价
(1)、环行式井底车场的优点:
调度方便,通过能力大,一般能满足大、中型矿井生产的需要;
(2)、环行式井底车场的缺点:
巷道交叉点多,大弯曲巷道多,施工复杂,掘进工程量大,电机车在弯道上行使速度慢,且顶推调车不够安全。
2、折返式:
空、重列车在车场内同一巷道两条线路上折返运行。
根据出车方向不同,分为尽头式、梭式两种。
1)、立井折返式:
(1)、梭式
立井梭式车场的特点及适用条件:
利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。
左翼来车顶推调车,右翼来车通过№1道岔后反向顶推调车,车场能力较环行式小。
适应于井筒距大巷较近的场合。
(2)、尽头式
尽头式车场的特点及适用条件:
车场一端和大巷相连,另一端为尽头。
主井空、重车线及通过线与大巷垂直,空重车辆由车场一端进入。
适应于井筒距大巷较远的场合。
2)、斜井折返式
斜井梭式车场的特点及适用条件:
与立井折反式相似,利用运输大巷作主井空、重车线和调车线。
但副井的存车线布置及和副井的联系不同于立井。
车场能力较环行式小。
主井若用串车提升,与付井相似,否则与立井折返式相同。
而付井则与付井井底车场的连接关系有关(即井筒的投影与大巷平行与否)(书上图19-10为与大巷垂直)。
平行时,与书上图19—6相似。
3)、折反式井底车场的评价
(1)、折反式井底车场的优点:
车场的工程量较小,车场线路较简单,交叉点及大弯度的巷道少,施工容易,机车在直线巷道上调车比较安全,利于使用底卸式矿车。
(2)折反式井底车场的缺点:
电机车从翻笼硐室通过,对有煤尘爆炸危险的矿井安全性差,需要增设隔墙和采取洒水、防尘等安全措施;
线路少的车场通过能力小。
二、底卸式矿车运煤时的井底车场
1、简介:
矿车车箱、卸载坑、车轮。
卸载过程、卸载方向单一。
要求:
井底车场形式与采区装车站形式必须一致。
(图19-11)
2、优点:
1)、窄轨。
600轨距,大巷断面小,采区巷道断面小。
2)、卸载速度快,是固定式的6~8倍。
3、调车方式
1)、环行式:
直接拉过卸载坑。
2)、折返式:
根据线路一同,可以有以下几种方式
(1)、机车牵引列车过卸载坑,井底无调车机车,图19-12a,
(2)、机车顶推列车滑行过卸载坑,机车不过坑,图19-12b,
(3)、机车牵引列车过卸载坑,井底有调车机车,图19-12c,
(4)、机车牵引列车过卸载坑,井底有调车机车,为两翼来车,图19-12d。
三、小型矿井井底车场形式及特点
井型小,无需设材料车线,见图19—14,19—15。
若是斜井,则与第十四章中采区下部车场类似,图19—16,19—17,19—18。
四、大巷采用胶带输送机运煤的井底车场特点
无煤的卸载调车过程,皮带抬高,直接送入井底煤仓。
车场只担负辅助运输的转换
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