地下开采设计Word文档格式.docx

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号

巷道名称

支护

阻力系数（a）

巷道周长（p）

巷道断面（s）

井巷长度（L）

风量（Q）

巷道

负压

（Pa）

风速（m/s）

1--2

主井

混凝土

0.04

12.56

54

0.92

0.65

2--3

石门、运输巷

不支

0.01

7.9

4.21

250

17.79

1.95

3--4

天井、联络道

0.02

8.0

4.0

55

3.6

1.78

0.9

4--5

采场

0.05

10

6

40

1.2

0.6

5--6

回风巷及平硐

283

20.15

小计

41.84

局阻（20％）

8.37

装置阻力

150

自然风压

合计

210.21

3、风机选型

基本参数：

Qmax=8.2m3/s（最大需风量），H=210.21Pa（负压合计）

选择K40-9型矿用节能通风机。

通风机参数：

风量：

6.2--13.5m3/s；

风压：

136--227Pa；

功率：

11kw；

主扇通过反转实现矿井反风。

4.7矿山运输与提升

4.7.1井下运输设备

设计井下年运量为：

矿石3.0万t/a、废石0.3万t/a，最大运距220m，平均运距140m。

矿石松散体重2.0t/m3、废石松散体重1.8t/m3。

工作制度：

300d/a、2班/d、8h/班。

采用0.3m³

胶轮手推车运输。

一、矿车的选择

1、班设计生产率

AS=C×

Ab=1.2×

（矿石产量+废石产量）÷

（工作天数×

倒班数）=66t（每天每班需要生产的矿石）

2、运距取为平均运输距离

3、线路坡度取为3‰

4、手推车容积0.3m3

实际载重：

矿石：

0.9×

0.3（矿车容量）×

2（矿石松散体重）=0.54（实际载重）

废石:

0.9×

1.8（废石松散体重）=0.49（实际载重）

二、人员及车辆配备

1、每班需完成车次

n=66（每天每班需要生产的矿石）÷

0.54（矿车容量）=122.2次，取123次。

2、人推车往返一次所需时间（取人行速度3.6km/h）

t=（2×

140）÷

（3.0×

1000÷

3600）=337S=5.6min≈6min

平均运输距离）÷

（人行速度）

3、每人每班可完成的次数（按每班实际工作6h）

6×

60÷

6.0=60次

工作时间÷

每次完成需要时间

4、每班需3人推车，共需20辆矿车。

4.7.2提升设备

4.7.2.1主井提升设备

一、设计依据

（1）主井井口标高+254m，井下装载标高200m，提升高度53.958m，计算井架高度20m，钢丝绳最大悬垂高度74.0m。

（2）提升容器：

1#罐笼配平衡锤（平衡锤质量1000kg）。

罐笼最大外形尺寸：

1300×

980mm，自重1150kg，最大载重1200kg；

手推车自重150kg，有效载重540kg；

（3）提升时间：

年生产300天，每天2班，6h/班。

（4）提升量：

3.3×

104t/年。

（5）罐道：

钢丝绳罐道，规格28mm，螺旋拉紧，拉紧力1.0t。

（6）防坠器：

GS型

二、选型计算

（一）钢丝绳选择计算

绳端载荷：

提货时：

=2350kg（自重+最大载重）

提人时：

=Qg+Q‘=1150+6×

75=1600kg（自重+人重）

钢丝绳悬垂长度：

H0=H+Hj=53.96+20=73.96m≈74.0m

提升高度+井架高度

井架高度Hj=20m

（1）提升速度

Vmax=0.5

（0.5

提升高度）=3.67m/s

H—提升高度，54m。

根据《金属非金属矿矿山安全规程》主井最高允许提升速度3.67m/s。

（2）提升钢丝绳选择计算

①每米钢丝绳质量

kg/m

钢丝绳质量=需要提升的所有重物质量÷

{11×

（钢丝绳抗拉强度÷

安全系数）-大悬垂高度}

Ps—

钢丝绳每米质量，kg/m；

σ—钢丝绳的抗拉强度，1670（Pa）；

Qd—钢丝绳终端悬挂质量，2350kg；

Qg—容器质量1150kg

Q—有效装载量690kg

H0—钢丝绳最大悬垂长度74m

m—钢丝绳安全系数，取7.5。

②选择钢丝绳

依据GB8918-2006标准

主提升钢丝绳选用6×

19S+FC钢丝绳。

钢丝绳的安全技术参数：

绳直径φ20mm；

最大钢丝直径：

1.0mm

每米质量1.44kg/m；

钢丝公称抗拉强度1670Mpa；

钢丝绳最小破断拉力总和267080N。

③安全系数验算

提升货物时安全系数：

（符合规定）

提升人员时安全系数：

（按一次准乘6人计算）

—钢丝绳实际安全系数

Qp—钢丝绳破断拉力总和，N

g—重力加速度

其余同前

④最大静张力F0

最大静张力F0=（Q+Qr+PSH0）g

=（1200+1150+1.44×

74）×

9.81

=24.10kN

式中F0—钢丝绳最大静张力，kN

Q—一次提升量，kg

Qr—罐笼质量，kg

其余同前。

最大静张力差Fj=（Qr+Q+PSH0-Qc）×

g

=（2350+1.44×

74-1000）×

=14.29kN

Fj—钢丝绳最大静张力差，kN

Qr—罐笼质量，kg

Qc—平衡锤质量，kg

（二）提升机的选择

现有2JTP-1.6×

0.9/31.5型矿井提升机，其技术参数为：

Dg=1.6m，B=0.9m；

Fce（最大静张力）=44＞F0；

Fje（最大静张力差）=30＞Fj；

i=31.5；

Vmax=2.6m/s。

钢丝绳在滚筒上的缠绕宽度：

Bˊ=［（Ht（提升高度）+Lm）/πDg+3］（d（钢丝绳直径）+ε（钢丝绳间隙）］

=［（53.96+30）÷

（1.6×

3.14）+3］×

（20+2）

=0.434m

即钢丝绳在滚筒上为单层缠绕。

（三）天轮直径：

取天轮直径为1600mm。

（四）电动机预选

Ns=k×

Fj（最大破断拉力）×

Vmax（给定提升机的最大提升速度）/（1000×

η）（kW）

=（1.2×

14290×

2.6）/（1000×

0.85）

=52.45kw

校核转速：

nd=（60×

Vmax×

i）/（π×

Dg）

=（60×

2.6×

31.5）/（1.6π）

=978rpm

提升机配套电机参数为：

电机型号：

YR280M-8

电压：

V=380V

额定功率：

Ne=115kw

额定转数：

nd=972rpm

（五）提升机的实际运行速度：

Vmax（实际最大提升速度）=（π×

Dg×

nd）/（60i）

=（3.14×

1.6×

972）/（60×

31.5）

=2.30m/s

（六）卷筒直径与钢丝绳直径及钢丝直径之比：

卷筒直径与钢丝绳直径之比：

1600/20=80

卷筒直径与钢丝直径之比：

1600/1.0=1600>

1200

通过计算能满足竖井提升要求，主井详细参数和计算见表4-11

表4-5主井提升详细参数和计算

项目

单位

参数及计算

提升高度

m

53.96

2

提升容器

kg

1150

1#单层罐笼

一次提升矿车

辆

0.3m3胶轮矿车

有效载重

1200kg

钢丝绳

19S+FC

Ф20mm，1.44kg/m

最大静张力

KN

24.10

7

最大静张力差

14.29

8

提升机型号

2JTP1.6×

0.9-20

9

最大提升速度

m/s

提升电机

功率75KW

（七）卷筒中心与天轮中心的相对位置

1、井架高度的确定

Hja=Hg（提升装置高度）+Hgj（过卷高度）+

Dt（卷筒直径）=5+4+

×

1.6=9.4m

现用井架实际高度为20m，满足要求。

2、卷筒中心至井筒提升中心线的水平距离

bmin≥0.6Hja+3.5+Dj=0.6×

20+3.5+1.6=17.1m

最小宽度≥0.6井架高度+3.5+卷筒直径

取b=25m

3、钢丝绳弦长

弦长=

（井距-卷筒半径）+（井架高度）2

4、钢丝绳偏角

α=0.78○<

1.5○

5、提升系统的运动学

（1）加速度与减速度的确定

按照规程规定取a1＝a3＝0.5ｍ/s2

（2）加速与减速运行时间

t1＝t3＝Vｍax/a1＝2.3（实际最大提升速度）/0.5＝4.6s

（3）加速与减速运行距离

h1=h3=Vt1（实际最大提升速度×

运行时间）/2=2.3×

4.6/2=5.29ｍ

（4）等速运行距离

h2=H-（h1+h3）（提升高度-加减速运行高度）=54-（5.29+5.29）=43.42m

等速运行时间

t2＝h2/Vｍax（等速运行距离/运行速度）＝43.42/2.3＝18.87s

（5）一次提升的运行时间

T1＝t1+t2+t3（加速+减速+匀速）＝28.07s

（6）一次提升的全时间

T＝2（T1+θ）（T1+装卸载时间）＝2×

（28.07+30）＝116.14s

6、提升能力

（1）年实际提升能力

A年产量=（3600×

br年工作日×

t每天提升小时数×

Q）/（C提升能力富裕系数×

Tg一次全提升的时间）

=（3600×

300×

12×

0.54）/（1.2×

116.14）

=50215（t/年）

（2）小时的最大提升能力

Ah＝3600×

Q/Tg一次全提升的时间＝3600×

0.54/116.14＝16.74t/h

经计算，提升能力符合要求。

4.8排水设备与供水

根据矿山提供的水文地质资料结合实际揭露的涌水量情况，确定其水文条件为简单型，地下水来源主要为大气降水。

按正常涌水量为10m3/h，最大涌水量为15m3/h设计排水系统。

生产实践中，应根据矿井实际涌水量，及时调整排水设施，确保生产安全。

4.8.1排水设备选择

4.8.1.1按排水高度和正常涌水量初选水泵

确定排水设备扬程

H′=KHp扬程损失系数×

排水高度、就取井高=1.1×

54=59.4m

损失系数竖井（1.08-1.1之间井深取大井浅取小）（斜井1.1-1.25之间倾角大取小值）

确定排水设备所必须的排水能力

Q′=

设计选用D12-25×

3型水泵，其技术参数为：

功率7.5kw，转数2950r/min，流量为12.5m3/h，扬程75m，满足规程规定的排水要求。

4.8.1.2水泵台数和使用情况

水泵房内共设置同型号水泵3台。

工作水泵在20h内能排出一昼夜的正常涌水量；

除检修泵外，工作泵和备用泵同时工作在20h内能排出一昼夜的最大涌水量。

4.8.1.3排水管选择

1、计算内径：

n——向排水管中输送的水泵台数；

Q——水泵流量，Q＝12.5m3/h；

Vj——排水管中的经济流速，取Vj＝2m/s。

所以：

2、计算壁厚：

——钢管壁厚，mm；

——许用应力，取100MPa；

Pd——管道最低点压力，取1MPa；

af——考虑管道腐蚀及管道制造误差的附加厚度，取2mm。

3、选标准管：

选YB231-70无缝钢管

外径：

d=83mm

壁厚：

δ=4.0mm＞2.28mm，

内径：

dn=75mm＞47mm

钢管每米质量：

8.38kg/m。

4、排水管中实际流速

5、条数

敷设排水管路两条，一条工作，一条备用。

4.8.1.4吸水管选择

1、直径选择

吸水管直径一般比水泵出口直径大25—50mm，

dx吸水管直径计算值＝dn水泵出口直径+（25～50）＝75+（25～50）

＝100～125mm

选YB231-70无缝钢管

外径dx=108mm

壁厚δx=4.0mm

内径dnx=100mm

每米质量10.26kg/m

2、吸水管中的水流速度

4.8.1.5计算结果

排水管中水流速度为0.69m/s；

吸收管中水流速度0.442m/s；

管道中的扬程损失经初步测算，取10m。

4.8.1.6水泵所需总扬程

Hz=Hp排水高度+K考虑淤泥导致的阻力系数（hx吸水管扬程损失系数+hp排水管扬程损失系数）=54+1.7×

10=71m<

100m

4.8.1.7排水管路

沿主井井筒敷设两条排水管,并用闸阀将它们互相连接,使任一台泵可通过任一条排水管排水。

4.8.1.8确定排水泵电机

选用Y280S-2，其技术参数：

其技术参数：

功率：

7.5kw；

380v；

转速：

2950转/分。

4.8.1.9排水泵房

1、泵房长度：

考虑三台泵，其间留有一定安全空隙，端部留有一定空间，选取泵房长度为20m。

2、泵房宽度：

Bbf＝bjc水泵基础宽度+bgc轨道侧净宽+bjq吸水井净宽

bjc—水泵基础宽度bjc＝1.0m

bgc—轨道侧净宽bgc＝1.2m

bjq—吸水井净宽bjq＝0.8m

Bbf＝1.0+1.2+0.8＝3m

3、泵房高度：

由于泵轻，用起吊梁，手动5t葫芦起吊。

H＝h1+h2+h3+h4+h5

H是起重梁轨面至地坪的总高度，h1是起重机规面至地坪的高度，h2是起重绳的垂直长度，h3是水泵机组的高度，h4是机组吊离基础面的高度，h5是机组基础面至泵房地坪的高度。

根据手册推荐及经验，它们分别取0.5；

1.5；

1.0；

0.3；

0.3。

所以

H=0.5+1.5+1.0+0.3+0.3=3.6m。

计算结果如下：

泵房长：

20m；

泵房宽：

3m；

泵房高：

3.6m；

泵房断面积取：

9m2。

4.8.2供水设施

4.8.2.1用水量

a）凿岩机防尘清洗用水估计5m3/h

b）防火用水：

72m3/h

4.8.2.2供水压力

a）防尘用水压力不低于0.25Mpa

b）防火用水压力不低于0.4Mpa

c）喷雾器用水压力不低于0.4～0.5Mpa

d）凿岩机用水压力:

YT-230.29～0.4Mpa

4.8.2.3地面供水池容量

Q＝5m3/h×

8h+50m3/h×

3h＝190m3

取其容量为260m3，并保证水池中任何时候都储有200m3以上的水。

4.8.2.4供水管选择

外径dx=58mm壁厚δx=4mm

内径dnx=50mm每米质量5.52kg/m

4.9压气设备

矿井使用的风动设备为YT-23型凿岩机，单台耗气量为3.3m3/min；

YSP45向上式凿岩机，单台耗气量为5m3/min。

按最大同时使用2台YT-23风动凿岩机和1台YSP45向上式凿岩机计算全矿耗气量。

表4-6压气设备用风

设备名称

工作台数

总台数

单台耗风量（m3/min）

总耗风量

（m3/min）

YT-23

3.3

6.6

YSP-45

4.9.1全矿最大耗气量

Q全矿最大耗气量=1.05KG高原修正系数KL管网漏气系数KX吸气管引起的能力下降系数KT气动同时工作系数

=1.05×

1.01×

1.1×

0.94×

1.15×

11.6

=14.77m3/min

4.9.2压气设备选择

依据上述计算结果，现有G132SF-8螺杆式空压机1台，排气量23m3/min，排气压力0.8MPa，电压为380V，功率为132kw。

4.9.3供气管道选择

1．管道内径计算

（管内压气流速为V=8m/s）

式中Q—压气耗量按Q=23m3/min计算，则

2．选管道

选取无缝钢管（YB231-64）

d=115mm

=5mm

=105mm>

95.91mm

山供电

6.1供电电源

该矿山供电系统采用一路10kV架空母线，一路自备柴油发电机组的供电方式。

10kV架空母接自三屯营镇变电站，考虑供电系统的可靠性，在地面建立配电室一座，供电系统见图。

配电室由变电站线路经开关、断路器、变压器和发电机组供电供给配电室电源。

已有型号为S9630-10/0.4型变压器一台及300kw柴油发电机组（380V）二台。

两路供电电源可以保证提升机、水泵一类负荷的用电。

下井电源经SG200型隔离变压器经钢丝铠装电缆送入井下，井下设置配电点，动力电压采用380V供电方式，巷道照明电压220V，信号电压127V，工作面照明采用36V供电方式，地表照明电压220V。

6.2供电方式

6.2.1负荷计算

根据矿山配置用电设备容量，采用需用系数法，计算矿山用电负荷。

见电力负荷统计表。

用电设备最大工作容量：

有功功率：

341.09kw

无功功率:

222.22kvar

视在功率:

407.09kVA

自然功率因数:

0.82

表6-1：

主要用电设备负荷统计表

电动机

设备容量

cosΦ

功率因数

tgΦ

需用系数（KX）

计算容量

额定电压（V）

额定容量（kw）

总台数/工作台数

安装容量（kw）

工作容量（kw）

有用功（kw）

等于工作容量*需用系数

无用功（kvar）

有用功*tgΦ

视在功率（kVA）

地面用电

主井提升机

380

155

1/1

0.8

124

80.6

风井提升机

110

88

57.2

空压机

65/45

3/2

0.62

0.85

93.5

57.97

地面照明

220

0.33

1.8

0.59

0.84

地下用电

水泵

75

3/1

225

0.75

63.75

47.81

主扇风机

18.5

0.61

11.29

7.0

局部通风机

3.5

5/3

17.5

10.5

0.7

7.35

5.51

井下巷道照明

220/127

0.95

2.85

0.94

工作面照明

36

0.31

0.81

687.0

485.0

0.83

393.49

257.93

470.49

6.2.2 

无功补偿电容选择

低压补偿全部采用变电所就地补偿方式。

该矿有功率为393.49,自然功率因数为0.83，补偿后功率因数为0.95,则需要装设电容器组的总容量为：

=393.49×

（0.59-0.42）

　=393.49×

0.25

　=98.37（kvar）

补偿电容选用BW0.4-24-3型400V24kVar的三相并联电容器接在低压母线上，需用电容器个数为：

n=98.37/24=4.1取4只。

补偿后：

功率因数:

0.948

有功功率:

393.49kw

132.09kvar

415.07kw

年耗电量：

5405227kw·

h

6.2.3变压器及发电机组

利用已有S9630-10/0.4型变压器1台，可满足采区的全部用电需要。

下井电缆经SG200型隔离变压器进入井下。

利用已有300kw柴油发电机组（380V）二台，满足矿山一级负荷供电需要。

6.2.4下井电缆

（1）按经济电流密度选择电缆截面：

Jj---电缆线路的年利用小时为3000～5000h，查出其经济电流密度为Jj=2.25A/mm2。

电缆正常运行时的长时最大负荷电流

Ig=S额定容量÷

（1.732×

0.4）

=185.59÷

0.693

=267.82A

则电缆的经济截面为：

Sj=Ig最大负荷电流/Jj经济电流密度=267.82/2.25=119.03mm2

选择YJV42型矿用阻然交联聚乙烯绝缘护套粗钢丝铠装铜芯电力电缆。

（2）按长时允许电流校验电缆截面

由表查得型YJV42－3×

150mm2电缆的长时允许电流为326A，大于267.82A，符合要求。

（3）按电压损失校验

配电线路允许电压损失为5%，即：

⊿Uy允许电压损失=400×

0.05=20V

线路实际电压损失为：

取cosφ为0.81，电缆长度400m，电导率为48.6

⊿U实际电压损失=30.5I×

R×

cosφ

=30.5Ig最大负荷电流×

L电缆长度/（D电导率