《矿山优化设计》word版

1、矿井设计程序： 矿井设计一般程序为：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 可行性研究： 就是对于一个建设项目在技术上是否可靠，在经济上是否合理，进行深入致的调查研究，通过分析计算和多方案比较，对该建设项目建成后可能取得的技术经济效果行预测，从而提出这个建设项目是否值得投资和如何建设的意见，为投资决策提供科学可靠的根据。这个调查研究的全过程谓之可行性研究。方案比较法的实质及步骤是什么？在矿井开采设计方案中，可以从不同的角度提出几个不的方案。除了对单个技术方案本身进行评价，确定其经济效果的好坏以外，更重要的是要把与其他方案进行比较，从而评价它在这些方案中经济效果的优劣。在

2、方案的技术经济比较中，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。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，这种设计方法称为方案比较法。 矿井设计的主要参数及评价准则 ？评价准则：技术上先进、经济上有利、生产上安全，以及煤炭损失少。(1)劳动生产率 劳动生产率的高低，往往与矿井的机械化程度有关，按其衡量范围 可分为回采工效、井下工效、全员工效(t/工)。(2)经济指标从设计评价的角度出发，分以下几项：a、投资总额：矿井从设计、施工到达

3、到设计产量前的全部建设费用的总和。b、吨煤投资额：即投资总额与生产能力比值。c、吨煤成本：生产总成本与矿井产量比值。d、盈利额包括：e、投资收益比：这是评价设计质量和施工、经营效果的指标。f、投资收益率：它也是评价投资效益的指标之一。投资收益率乃是单位投资 的年获利率。g、投资偿还比：投资偿还比是评价设计质量和施工质量、速度的指标。 投资偿还比=(投资额+利息总额)/投资总额，即单位投资的偿还额3)工程量指标 巷道工程量按时间可分为总工程量和初期工程量，按服务范围可分为开拓 工程量和准备工程量。评价设计成果时，经常以单位工程量的指标表示， 即所谓的掘进率，m/万t、m3/万t。(4)生产集中化

4、程度和开采强度 生产能力：单位时间内的产量指标，如矿井生产能力、采区生产能力、 工作面生产能力，万t/a；工作面生产能力简称单产。 开采强度：工作面在单位时间内采出煤层的面积，其指标单位是m2/h。 开采强度的大小与单产的高低是一致的。 生产集中化程度：保证完成矿井产量任务所需同时生产的采区数目、 工作面数目或平均日产千吨的回采工作面数目。(5)时间因素 工期：包括建井期，产量递增、递减期、矿井服务年限等。 投资偿还期：矿井从开始盈利累计达到投资总额的时间。(6)安全性 对各类自然灾害的预防、控制及灾害处理的设施、措施，三废处理， 综合利用等。 (7)可靠性 可靠性乃是评价系统、设备、元件等在

5、规定的条件下和预定的时间内 完成规定功能的概率。矿井开拓设计应遵循的技术原则？采矿工程专业在开拓工程设计时应坚持那些设计原则。采矿工程专业在采区布置设计时应坚持那些设计原则 开拓工程设计设计原则：a、随着矿井生产集中化和生产过程机械化、自动化、智能化程度提高，特别是随着胶带输送机的推广，可逐步扩大斜井开拓及斜立井联合开拓方式的使用范围；其优点是：提升能力大，建井工期短，易于实行自动控制和全矿输送机化，可简化井底车场，便于新水平延深等（神东矿区，斜井-平硐开拓）。 b、井田走向长或瓦斯含量大的新建或改扩建大型矿井(4.0Mt/a上)，宜采用分区开拓，分区通风、集中出煤，以实现主要生产环节高度集中

6、。 c、适当加大阶段高度，阶段垂高一般为150250m，急倾斜煤层可适当缩短对于开采缓倾斜和倾斜煤层的矿井，第一水平的服务年限一般为；大型矿井30a以上，中型矿井20a以上。采区布置的设计原则 ：总的原则是使巷道掘进、煤炭运输、巷道维护等费用最省，具有良好的安全条件和较高的劳动生产率。 轨距：指直线轨道上两条钢轨轨头内缘之间的距离,St。它是表示轨道规格的最主要参数。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， 轴距 ：矿车（机车）两轮轴之间的距离。矿车基本阻力系数：矿车在平直线路上运行时的阻力为矿车的基本阻力。矿车基本阻力系数决定于矿车类型、矿车自重、载

7、重及轨道表面状态等因素，以w表示。矿车的附加阻力系数： 弯道附加阻阻力系数：矿车在弯道中运行时，除具有基本阻力系数外，还需附加一个弯道附加阻力系数wc ， wc与弯道半径R有关，弯道半径R愈小， wc愈大。矿车在弯道上运行的阻力系数为： w + wc 。道岔附加阻力系数：矿车经过道岔时，阻力增加，并用相应的附加阻力系数wi表示。附加阻力系数可查阅有关手册。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。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。即：重车向下运行阻力=空车向上运行阻力冲击角：机车和矿车在弯道上行驶时，车轮的轮缘不是象在直

8、线轨道上那样与钢轨平行，而是以一个角度相交。为使车辆在曲线上正常内接，使其前后轮的轮缘都能紧贴外轨。此时前轮以某一角碰撞钢轨，此角度称为冲击角或碰撞角。单开道岔非平行线路联接：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单开道岔平行线路联接：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(或由双轨线路变为单轨线路)对称道岔线路联接：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

9、线路变为双轨线路1、 在矿井设计时如何选择弯道的曲线半径？一般在车辆运行速度v=1.5m/s时，其弯道半径不小于车辆轴距的7倍，c=7(角最大值小于或等于40)； 当运行速度1.53.5m/s时，弯道半径不小于车辆轴距的10倍，即c=l0(角最大值小于或等于30)； 当运行速度>3.5m/s时，弯道半径不小于车辆轴距的15倍，即c=15(角最大值小于或等于20)；当巷道转角大于900时，行车速度即便小于1.5m/s，c值仍应取10以上。求得弯道半径的数值后，应取较大的整数值。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

10、； 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。为什么弯道的外轨必须抬高？画图说明。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h值，如图7-11所示，使车辆的重力G和离心力 合力，垂直于外轨抬高后的两个轨面的连线。这样就可抵消由于离心力的作用而增加对外轨的挤压，减少磨损和运行阻力，防止车辆倾倒，保证车辆

11、在弯道上正常行驶。弯道的轨距加宽 ：加宽的目的：车辆在直线线路上稳定运行时，车轮的轮缘不挤压钢轨。当车辆在弯曲轨道上行驶时，由于轮对在车架上是固定安装的，不能随轨道弯曲而转动。因此，在弯道上运行时，车轮的轮缘不与轨道平行，前轴的外轮挤到外轨上(B点)，而其后轴内轮则挤到内轨上(C点)，如图7-12所示。 由图看出，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。叙述道岔的构造及类别。道岔的构造： 由尖轨、辙叉、转辙器、道岔曲轨(随轨)、护轮轨和基本轨所组成。窄轨道岔标准设计有单开道岔、对称道岔、渡线道

12、岔、交叉渡线道岔、对称组合道岔、菱形交叉道岔和四轨套线道岔7种类别。型号ZDX9306-3022道岔中字母和数字的含义1、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 M4、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，

13、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。 5、单开道岔和渡线道岔有左向和右向之别 通常多为右向道岔，岔线在行进方向的右侧。若为左向道岔应在尾数末加“左”字。例如，轨距600mm，轨型22kg/m，5号辙叉，曲线半径为15m，双轨线路中心线间距1600mm左向渡线道岔，其名称为ZDX622-5-1516左。注:(1）道岔规格已标准化，它是用道岔中轴线表示的道岔基本尺寸。(2) 警冲标是停车的界限，在警冲标以内不能停放车辆，否则将影响另一条线路上车辆的通行。道岔的选择：道岔种类选择是否合适，对机车运行速度、行车安全和集中控制程度以及对采区和井底车场运输通过能力的影响很大。选

14、用道岔时应从以下几个方面考虑：（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。一般曲线半径越小，辙叉角越大，允许车辆行驶的速度就越小。 主要根据：轨道类型、轨距、曲线半径、电机车类型、行车速度、行车密度、车辆运行方向、车场集中控制程度及调车方式的要求，可选择电动的、弹簧的或手动的各种型号道岔。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。竖曲线半径确定：设计中，最小竖曲线半径应为车轴轴距的1213倍，竖曲线均取稍大于上述计算值，并调整为整数值。一般1t矿车

15、时，R1可取9m、12m、15m、，3t矿车可取12m、15m、20m。R1过大，线路布置不紧凑，增加工程量；摘挂钩点位置后移，增长提车时间。R1过小，出现矿车变位过快，易使相邻车相挤撞，造成矿车在竖曲线处车轮悬空而掉道。画图计算单开道岔非平行线路联接点参数计算步骤 1）已知参数：已知巷道的转角、道岔参数、a、b及曲线半径R。 2）计算参数：画图计算单开道岔平行线路联接点参数。2、参数计算：巳知两条线路中心线的间距为S、曲线半径R、选定的道岔类型D值为线路联接中，除道岔线路外，两条线路长度之和。对称道岔线路联接巳知：道岔、曲线半径R、两条线路中心线的间距为S 线路平行移动1、特点：将线路平行移

16、动距离S，其间必须有两个反向曲线才能把线路联接起来。如图7-17所示。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c。联接系统参数计算 已知线路平移距离S，曲线半径R，各参数的计算步骤： 求插入直线段c的最少长度 式中：SB车辆的轴距， x1外轨抬高递减距离。(100300) h。轨距600mm，525mm； 900mm，1035mm。 求巷道转角值 用解析法求解。将AO、OB、BC、CO、OD向垂直轴线上投影，设向上为、向下为得：令：则：上式两边同除c引入辅助角得： 不管得到的值如何，都不应取值大于900 求联接系统的长度L 将折线向水平轴线上投影 求联接系统的斜长m井底车

17、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。是连接井下运输和提升两个环节的枢纽，是矿井生产的咽喉。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。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。调度图表：井底车场调度图表就是不同类型的列车在井底车场内的总运行图表井底车场线路组成及设计步骤。1、 车场线路组成各道岔线路连接尺寸；各曲线段线路连接尺寸；主副井空、重存车线长度；副井车线马头门线路长度；调车线长度；材料车线长度；绕道回车线长度2、 步骤(1) 以主井车线或

18、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。立井环形式（固定矿车）井底车场的特点及适用条件特点：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。 适用条件：当井筒距主要运输巷

19、道近时，可采用这种车场；0.60.9Mt/a的矿井。影响的选择的因素选择及选择井底车场形式的原则(一)影响选择井底车场形式的因素1、井田开拓方式2、地面布置及生产系统3、大巷运输方式及矿井生产能力4、不同煤种需分运分提的矿井(二)选择井底车场形式的原则(1) 车场的通过能力，应比矿井生产能力有30以上的富裕系数，有增产的可能性； (2) 调车简单，管理方便，弯道及交岔点少；(3) 操作安全，符合有关规程、规范要求；(4) 井巷工程量小，建设投资省；便于维护；生产成本低；(5) 施工方便，各井筒间、井底车场巷道与主要巷道间能迅速贯通，缩短建设时间。（6）当大巷或石门与井筒的距离较大时，能够布置下

20、存车线和调车线，可选择立式井底车场。大巷或石门与井筒的距离较近时，可选择卧式或斜式井底车场。（7）井底车场形式也取决于矿车的类型，当采用定向卸载的底纵卸式、底侧卸式矿车时，其卸载站（即主井车线）可布置为折返式，亦可布置为环形式，但其装车站的线路布置必须与其对应，即卸载站为折返式，采区装车站亦为折返式。卸载站为环形式时，采区装车站亦为环形式。当卸载站采用环形式布置、装载站采用折返式布置或卸载站采用折返式布置、装载站采用环形式布置时必须增设还原回车线路，这种形式比较复杂，需通过方案比较确定。（8）串车提升的斜井井底车场，井筒不延深的一般采用平车场，井简延深的一般采用甩车场。双钩提升时，应考虑两个水

21、平的过渡措施。提高井底车场通过能力可采取哪些措施？1 改进车场形式和线路结构：如大型矿井的井底车场的形式可由单一环形(或折返式)车场改进为折返、环形相结合 的车场(如图553)；将主运与辅运相联系的车场改进为主、辅运输相互独立运行的立交 式井底车场形式(如图554)。2提高矿井运输装备标准，增大矿车载重量，改变卸载方式。如大型矿井可采用大粘重、高功率、大容积的底卸式列车；中、小型矿井可将固定式矿车改为底卸式矿车。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(如调度机车、列车推车机、爬车机、制动器、阻车器等)，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

22、线路坡度，增大轨型，加大曲线半径，降低行车阻力，提高机车运行速度；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。大巷采用底卸式矿车运输有哪些特点？ 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

23、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。带式输送机立井井底车场的布置方式、特点及适用条件按照清理撒煤硐室(或装载硐室)与辅助井底车场的关系可分为全上提式、半上提式和 下放式三种方式。1、全上提式：箕斗装载硐室在辅助井底车场水平以上，箕斗撤煤清理硐室与辅助井底车场在同一水平。2、半上提式：箕斗装载硐室或装载输送机巷与辅助井底车场同在一个水平，带式输送机的机头硐室等在辅助

24、井底车场水平之上，箕斗撒煤清理仍在辅助井底车场水平以下。3、全下放式箕斗装载硐室，装载输送机巷、井底煤仓均在辅助车场水平以下，带式输送机机头硐室与辅助车场在同一水平或基本在一个水平。特点：大巷采用带式输送机运输，运输能力大、效率高、环节少、事故少、维护量小，连续运输易于实现自动化和集中控制，管理方便，能够保证矿井高产稳产高效水仓线路布置的原则？断面设计应注意什么？井底车场炸药库种类、优缺点及其设计安全距离。简述清理绞车硐室的位置，布置方式和优缺点 井下爆破材料库分为硐室式与壁槽式两种。（1）硐室式与壁槽式在矿井设计中均广为使用。硐室式在金属矿山设计中采用最多，在相等井巷工程量时，硐室式贮存容量

25、比壁槽式大许多，且使用方便，有利搬装运输，管理集中，井巷施工简单；在同等火药贮存量时，硐室式井巷工程量减少2030%。因此，近年来煤矿设计中应用不少。硐室式的主要问题是安全性相对比壁槽式小，一旦发生爆炸，波及范围大，损失严重；同时当硐室较深时，防潮与通风较困难。（2）壁槽式安全感强，但结构复杂，且由于壁槽数量多，尺寸小，要求严，施工复杂，搬装、运输均不方便。炸药与壁槽或硐室间的殉爆安全距离：式中：S1-殉爆安全距离（两硐室最小边缘距离），m； K1-安全系数，参见表4-18；Q-硐室（壁槽）内最大火药贮存量，kg。 当硐室（壁槽）采用对侧布置时，K1按“裸露”方式选取。 炸药硐室（壁槽）与雷管硐室（壁槽），以及雷管硐室（壁槽）与雷管硐室（壁招）之间的安全距离S2。式中:K2-安全系数，参见表4-19；Q-硐室（壁槽）内最大火药贮存量，kg。采区车场：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。单道起坡：所谓单道起坡，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。种类：根据斜面线路是否设置斜面曲线，单道起坡甩车场斜面线路有两种布置方式。 （1） 斜面线路一次回转方式（2）斜面线路二次回