矿山基建设计.doc

矿山基建工程1.1主井与风井5.1.1主井井筒直径4.0m，采用2罐笼加平衡锤提升。采用喷射混凝土支护，支护厚度设计为300mm。内设梯子间，敷设排水管、吸水管、压气管和电缆。5.1.1.1井筒断面设计（1）选择井筒断面形状立井井筒断面形状有圆形和矩形两种，考虑到圆形断面井筒具有承受地压性能好、通风阻力小、服务年限长、维护费用底以及便于施工等优点，本次设计主井和回风井均设计成圆形断面。（2）选择罐道形式及材料设计选用木罐道、钢性罐道梁（工字钢）。主罐道梁选用I22a型（bh=220110mm）主罐道选用木罐道（bh=180160mm）；次罐道梁（平衡锤罐道梁）选用I20a型（bh=200100mm），次罐道选用木罐道（bh=120110mm）；梯子梁选用14b型（bh=14060mm）。（3）断面设计井筒各构件平面尺寸计算i.井筒主要装备：2#单层罐笼，长1800mm，宽1150mm；平衡锤，长1000mm，宽300mm，重3.3t。ii.罐道梁间水平中心间距：a. L1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)式中、L1两相邻主罐道梁水平中心距离，mm ; M0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由罐笼型号确定，mm; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取10mm； b1、b2罐道梁的宽度，mm。故L1=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1190+2（160-10）+0.5（110+110）=1600mmb. L2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b3)式中、L2两相邻平衡锤罐道梁水平中心距离，mm ; M0提升容器要求的罐道之间的水平净间距，由平衡锤型号确定，mm; h罐道高度，mm； s连接处木罐道卡入钢罐梁的深度，取10mm； b1、b3次罐道梁的宽度，mm。故L2=m0+2(h-s)+1/2(b1+b2)=1040+2（110-10）+0.5（100+100）=1340mmc.梯子间尺寸计算M=1200+m+b3/2S=H-d式中、M梯子间短边梁中心线与井壁的交点至梯子主梁中心线间距，mm; m梯子间安全隔栏的厚度，取100mm; b3梯子主梁或罐道梁的宽度，mm； H梯子间的两外边次梁中心线间距，即梯子间长度，取1400mm； S梯子间短边次梁中心线至井筒中心线的距离，mm; d梯子间另一侧短边次梁中心线至井筒中心线的距离，考虑方便安装，应不小于300mm。M=1200+m+b3/2=1200+100+110/2=1355mm;S=H-d=1400-400=1000mm。利用图解法确定井筒直径经绘图量取井筒直径近似为3865mm，按500mm模数进级，确定主井井筒断面直径为4.0m。详见图5-1主井井筒断面图。支护厚度选用参照井巷工程表10-4，选取井筒支护厚度为300mm。故井筒的掘进直径为4.6m。管缆布置按照管缆布置的原则，结合该井条件，管缆布置见井筒断面图。工程量及材料消耗井筒净断面积：S净=D净2/4=4.0 2/4=12.56m2；井筒掘进断面积：S掘=D掘2/4=4.6 2/4=16.6m2；每米井筒混凝土量：V壁=（S掘-S净）1=（16.6-12.56）1=4.04m3；罐道梁、梯子梁长度罐道梁长度按下式计算：式中、R井筒净直径； C每根罐道梁至井筒中心线的距离。故图5-1 主井井筒断面图在保证罐道梁埋入井壁的长度须合乎要求的前提下，取长度10的整数倍，则各罐道梁长度分别为：L1=3860mm；L2=3400mm；L3=3780mm。梯子梁长度：Lt1=1063mm；Lt2=1374mm；Lt3=1366mm。根据实际情况，取值如下：Lt1=1070mm；Lt2=1380mm；Lt3=1380mm。5.1.2风井设计回风井井筒断面净直径2.5m，采用喷射混凝土支护，支护厚度设计为200mm。内设梯子间，兼作第二安全出口。详见图5-2回风井井筒断面图。图5-2 回风井井筒断面图5.2石门及运输平巷5.2.1巷道断面形式烈马峪万仓铁矿（南段）运输巷道断面主要有两种形式，即双轨运输巷道和单轨运输巷道。双轨运输巷道主要用在各水平的车场部分，单轨运输巷道主要用于各水平的井下运输巷。运输巷均布置在矿体的下盘，矿体的底板为闪长玢岩，矽卡岩，石灰岩，属中等稳固，故选用fO=BO/3三心拱断面，适用于岩石中等稳定的矿山，巷道支护采用喷射混凝土，对于局部围岩不稳定的巷道可采用锚喷支护。以下分别就单轨运输巷道和双轨运输巷道分别进行计算。5.2.2单轨巷道断面5.2.2.1确定净宽度根据矿山的年产量5万t，选用ZK3-6/250型600mm轨距架线电机车，电机车尺寸为270012501550；YFC0.5-6矿车，矿车的尺寸根据以上数据，选取较大值，故取运输设备的宽度A1=1250mm，h=1550mm。由井巷工程表1-3取安全间隙b左=300mm，人行道宽度b右=800mm。a1=A1/2+b左=925mm，c1=A1/2+b右=1425mm。故巷道净宽度B=a1+c1=9251425=2350mm，恰好是50mm的整数倍。5.2.2.2道床的参数根据巷道采用的设备及运输量，查井巷工程表3-5选用15kg/m钢轨。由表1-3-9查得，底板运输水平与轨面的水平间距hc=320mm，底板至道渣面的高度hb=180mm。5.2.2.3拱高fofo=Bo/3=2350/3=783.3mm 大圆弧半径R=0.6922350=1626.2mm；小圆半径r=0.2622350=615.7mm。5.2.2.4巷道墙高h3按下列三种情况计算)按架线电机车导电弓子要求确定h3；式中：h4-轨道起电机车架线高，取h4=2000mm; hc道床总高度；查表3-7取hc=320mm，道渣高度hb=180mm； n导电弓子距拱壁安全距离；取n=300mm； K导电弓子宽度之半；取K=400mm； b1轨道中线与巷道中线间距；b1=B/2-a1=250mm。故)按管道架设要求确定h3; 式中，h5渣面至管子底高度，取h5=1800mm; h7管子悬吊件总高度，取h7=900mm； m导电弓子距管子间距，取m=320mm； D压气管法兰盘直径，D=335mm。故 )按人行高度要求确定h3： 式中，j距巷道壁j处的巷道有效高应不小于1800mm，j100mm，取j=200mm。故 按以上三个数据中最大值2267.06mm，按10mm的整数倍，取h3=2270mm。5.2.2.5巷道净高HoHo=fo+h3-hb=783.3+2270-180=2873.3mm5.2.2.6风速验证式中：qh回采工作面所需风量；qj掘进工作面所需风量；qd独立通风的硐室所需风量，取5m3/s；qt其他工作面所需风量，取5m3/s。其中qh=(N/T)LS风量交换倍数N=12；排烟时间T1200s；采场长度L40m；过风断面S4.93m2所以，qh=(N/T)LS=2m3/s。考虑到同时回采矿块数为2，故排烟风量。参考采矿设计手册矿床开采卷下，表21616，取qj=2m3/s。风量Q= 23m3/s, 查手册采矿设计手册3表1-3-23，可得过风断面So=(0.26Bh3-hb)B=（0.262.35+2.27-0.18）2.35 =6.35m2由井巷工程表3-4查得：Vm=6m/s,V=Q/So=23/6.35=3.62m/sVm故满足通风要求，不用修改断面尺寸。5.2.2.7支架参数选择由井巷工程表5-7查取，混凝土支护厚度T=200mm。5.2.2.8水沟参数参阅井巷工程，决定选用型水沟，其断面参数：上宽为400mm，下宽为360mm，深350mm。净断面积为0.13m2, 掘进断面积0.26m2，每米水沟砌0.16m2，坡度5，水沟一侧墙基深500mm，另一侧250mm。5.2.2.9巷道断面尺寸从轨面算起电机车（矿车）的高度：h=1550mm；从轨面算起巷道墙高：h1= h3- hc=2270-320=1950mm；从道渣面算起巷道墙高：h2= h3- hb=2270-180=2090mm；巷道净高度：Ho= foh3- hb=783.3+2270-180=2873.3mm；圆弧拱矢高：fo=Bo/3=2350/3=783.3mm；巷道掘进高度：H=h3+fo+d=2270+783.3+200=5523.3mm；巷道净宽：B=a1c1=925+1425=2350mm；巷道掘进宽度：B1=B+2T=2350+2200=2750mm；巷道净断面积：So=(0.263Bh3-hb)B=6.35m2；拱部面积：Sd=do(BT)1.33=0.2（2.350.2）1.33=0.68m2；边墙面积（整体式）：ST=2h3T=22.270.2=0.908m2；基础面积：S基=（0.25+0.5）0.2=0.15m2；S沟=0.26m2 S渣=0.35m2；掘进断面积：Sn=SoSdSTS基S沟S渣=8.7m2；巷道静周长：P=0.233B+2(h3-hb)=2.332350+2(2270-180)=9655.5mm=9.66m。5.2.2.10管缆布置压风管和供水管布置在人行道的一侧上方，采用管缆托架架设，托架上部设压风管，托架下部悬挂供水管，两条动力电缆设于非人行道一侧，三条通讯照明电缆设于人行道一侧，电缆用挂钩挂在巷道壁上。5.2.2.11掘进工程量及材料消耗量每米巷道掘进工程量：V=S掘1=8.7m3每米巷道砌拱混凝土量：V1=S拱1=0.68 m3每米巷道砌拱墙混凝土量：V2= S墙1=0.908 m3每米巷道基础混凝土量：V3=S基1=0.15 m3每米巷道水沟混凝土量：V4= S沟1=0.26 m3每米巷道共需混凝土量：V=V1+V2+V3+V4=1.998 m3每米巷道粉刷面积：S粉=1.33B2(h5-hb)1=1.332.352(2.27-0.18)1=7.3m2详见图5-3单轨巷道断面图和表5-1巷道断面尺寸表表5-1 巷道断面尺寸表断面积（m2）断面尺寸（mm）支护厚度（mm）每米巷道掘进工程量（m3）每米巷道需混凝土量（m3）净掘净宽净高掘宽掘高墙拱6.358.723502873.327503073.32002008.71.9985.2.3双轨巷道断面5.2.3.1确定净宽度根据矿山的年产量5万t，选用ZK3-6/250型600mm轨距架线电机车，电机车尺寸为270012501550；YFC0.5-6矿车，矿车的尺寸根据以上数据，选取较大值，故取运输设备的宽度A1=1250mm，h=1550mm。由井巷工程表1-3取安全间隙b左=300mm，人行道宽度b右=800mm。a1=A1/2+b左=925mm，b=1500mm（由小型冶金矿山设计参考资料表5-1-3查得），c1=A1/2+b右=1425mm。故巷道净宽度B=a1+b+c1=9251500+1425=3850mm，恰好是50mm的整数倍。图5-3 单轨巷道断面图5.2.3.2道床参数根据巷道采用的设备及运输量，查井巷工程表3-5选用15kg/m钢轨。由表1-3-9查得，底板运输水平与轨面的水平间距hc =320mm，底板至道渣面的高度hb=180mm。5.2.3.3拱高fo fo=Bo/3=3850/3=1283.3mm大圆弧半径R=0.6923850=2664.2mm；小圆半径r=0.2623850=1008.7mm。5.2.3.4巷道墙高h3按下列三种情况计算)按架线电机车导电弓子要求确定h3式中：h4-轨道起电机车架线高，取h4=2000mm； hc道床总高度；查井巷工程表3-5选用15kg/m钢轨，再查表3-7取hc=320mm，道渣高度hb=180mm； n导电弓子距拱壁安全距离；取n=300mm； K导电弓子宽度之半；取K=400mm；故)按管道架设要求确定h3 式中，h5渣面至管子底高度，取h5=1800mm; h7管子悬吊件总高度，取h7=900mm； m导电弓子距管子间距，取m=320mm； D压气管法兰盘直径，D=335mm。故 )按人行高度要求确定h3 式中，j距巷道壁j处的巷道有效高应不小于1800mm，j100mm，取j=200mm。故 按以上三个数据中最大值1954.5mm，按10mm的整数倍，取h3=2000mm。5.2.3.5巷道净高HoHo=fo+h3-hb=1283.3+2000-180=3103.3mm5.2.3.6风速验证 式中：qh回采工作面所需风量；qj掘进工作面所需风量；qd独立通风的硐室所需风量，取5m3/s；qt其他工作面所需风量，取5m3/s。其中qh=(N/T)LS风量交换倍数N=12；排烟时间T1200s；采场长度L40m；过风断面S4.93m2所以，qh=(N/T)LS=2m3/s。考虑到同时回采矿快数为2，故排烟风量。参考采矿设计手册矿床开采卷下，表21616，取qj=2m3/s。m3/s风量Q=23m3/s, 查手册采矿设计手册3表1-3-23，可得过风断面So=(0.26Bh3-hb)B=（0.263.85+2-0.18）3.85 =10.86m2由井巷工程表3-4查得：Vm=6m/s,V=Q/So=23/10.86=2.12m/sVm故满足通风要求，不用修改断面尺寸。5.2.3.7支架参数选择由井巷工程表5-7查取，混凝土支护厚度T=200mm。5.2.3.8水沟参数参阅井巷工程，决定选用型水沟，其断面参数：上宽为400mm，下宽为360mm，深350mm。净断面积为0.13m2, 掘进断面积0.26m2，每米水沟砌0.16m2，坡度5，水沟一侧墙基深500mm，另一侧250mm。5.2.3.9巷道断面尺寸从轨面算起电机车（矿车）的高度：h=1550mm；从轨面算起巷道墙高：h1=h3-hc=2000-320=1680mm；从道渣面算起巷道墙高：h2=h3-hb=2000-180=1820mm；巷道净高度：Ho=foh3-hb=1283.3+2000-180=3103.3mm；圆弧拱矢高：fo=Bo/3=3850/3=1283.3mm；图5-4 双轨巷道断面图巷道掘进高度：H=h3+fo+d=2000+1283.3+200=3483.3mm；巷道净宽：B=a1c1=925+1500+1425=3850mm；巷道掘进宽度：B1=B+2T=3850+2200=4250mm；巷道净断面积：So=(0.263Bh3-hb)B=10.86m2；拱部面积：Sd=do(BT)1.33=0.2（3.850.2）1.33=1.0773m2；边墙面积（整体式）：ST=2h3T=22.00.2=0.8m2；基础面积：S基=（0.25+0.5）0.2=0.15m2；S沟=0.26m2 S渣=0.35m2；掘进断面积：Sn=SoSdSTS基S沟S渣=13.5m2；巷道静周长： P=2.33B+2(h3-hb) =2.333850+2(2000-180)=12610.5mm12.6m。5.2.3.10管缆布置压风管和供水管布置在人行道的一侧上方，采用管缆托架架设，托架上部设压风管，托架下部悬挂供水管，两条动力电缆设于非人行道一侧，三条通讯照明电缆设于人行道一侧，电缆用挂钩挂在巷道壁上。5.2.3.11掘进工程量及材料消耗量每米巷道掘进工程量：V=S掘1=13.5m3每米巷道砌拱混凝土量：V1=S拱1=1.0773m3每米巷道砌拱墙混凝土量：V2=S墙1=0.8m3每米巷道基础混凝土量：V3=S基1=0.15m3每米巷道水沟混凝土量：V4= S沟1=0.26m3每米巷道共需混凝土量：V=V1+V2+V3+V4=2.29m3每米巷道粉刷面积：S粉=1.33B2(h5-hb)1=1.333.852(2.0-0.18)1=8.76m2详见图5-4双轨巷道断面图和表5-2双轨巷道断面尺寸表表5-2 双轨巷道断面尺寸表断面积m2断面尺寸mm支护厚度mm每米巷道掘进工程量m3每米巷道需混凝土量m3净掘净宽净高掘宽掘高墙拱10.8613.53850103.342503483.320020013.52.295.2.4井巷掘进速度主竖井：35m/月；主回风井：40m/月；溜井、天井：40-60m/月；水平和倾斜巷道：S8m2 40-80m/月；硐室：300m3/月。5.3溜井溜井布置在电耙巷的一端，采用直溜井，断面为22m，掘进速度为40-60m/月。5.4井底车场井底车场巷道采用三心拱设计，混凝土支护，局部锚杆支护。200m和240m水平井底车场采用尽头式线路，掘进速度80m/月。5.4.1井底车场规格尺寸5.4.1.1基本参数（1）轨的选择 由采矿设计手册（地下矿床卷）表2-3-50查得，年产量小于30万t/年的矿车轨型为12-15kg/m。轨型与机车轴重的关系式为：q5ap式中：q钢轨单重，kg/m；a机车轴重，p=3t；P系数，地下取2.5；故q52.53=12.5，故选用q=15kg/m；（2）道岔的选取、单开道岔DK6151/4-12；、渡线道岔DX6151/4-12； （3）弯道的最小半径 R=12m;（4）主井、马头门的线路布置如图5-5所示图5-5 主井，马头门的线路布置图5.4.1.2矿车数计算（1）按电机车的启动条件计算牵引重量按井下运输中最困难的情况，即按重车沿弯道上坡启动的条件计算牵引重量，电机车的牵引重量，电机车的牵引重量应满足： 式中：Qzh矿车组重车重量，即牵引重量kg；Wzh重列车启动阻力系数，查矿山机械，取0.0135；Ip线路的平均坡度，取3；Pn电机车主动轮压在钢轨上的压力，即电机车的粘着重量，取3t；u1 电机车启动时粘着系数，取u1=0.2；a 加速度，取a=0.04m/s2；w弯道的阻力系数，根据公式w=其中K外轨抬高时，K=1；不抬高时，K=1.5R弯道半径，R=12m。故w=0.01；所以 =16425kg（2）按制动条件计算牵引重量计算条件是在最不利的条件下制动，即重车沿直线轨道下坡制动，并使制动距离符合安全规定，坡道阻力和惯性阻力则成为制动阻力。式中：Pz电机车的制动质量，Pz=P=3000kg；Wzh重列车制动阻力系数，查矿山机械，取0.009；az 制动时的减速度， ；u2电机车制动时粘着系数，取u2=0.17；Vch 电机车的长时速度，查表得12km/h，即3.33m/s；Lz制动距离，取40m；，故所以，电机车牵引矿车数根据公式 式中：Qzh上面计算的最小值16425kg。G矿车有效载重， G0矿车的自重，G0 =590kg所以， Z=故取Z=10辆5.4.1.3按机车温升条件校验温升条件是：牵引电机车的温升不超过允许温升，即电机车的电流等值Id不应超过它的长时电流Ich。每台电动机的牵引力为： 式中：n电机车上的牵引电机数 ，取n=1； Wzh,Wk分别为重列车和空列车的基本阻力系数，查手册Wzh=0.009,Wk=0.011；所以 由电动机特性曲线查得 Izh=23A Vzh=21km