第八章-采区硐室设计课件

第八章采区硐室设计8.1采区煤仓设计

8.2采区变电所设计

8.3采区绞车房设计

8.4采区水泵房设计1第八章采区硐室设计8.1采区煤仓设计 18.1采区煤仓设计

8.1.1采区煤仓的形式

8.1.2采区煤仓容量的确定

8.1.3采区煤仓尺寸的确定

8.1.4煤仓的结构及支护8.1.5防止煤仓事故措施8.1.6机械式水平煤仓

28.1采区煤仓设计 8.1.1采区煤仓的形式 28.1采区煤仓设计大巷采用非连续运输方式时，设置一定容量的煤仓可保证采掘工作面发挥正常生产和高产、高效，发挥运输系统的潜力，保证连续均衡生产。根据煤炭存储的形式的不同，采区煤仓有井巷式与机械式两种。38.1采区煤仓设计大巷采用非连续运输方式时，设置一定容量8.1.1采区煤仓的形式井巷式煤仓的形式有垂直式、倾斜式及混合式三种，见表8-1。煤仓断面多为圆形或拱形，也有少数采用矩形。48.1.1采区煤仓的形式井巷式煤仓的形式有垂直式、倾斜式8.1.1采区煤仓的形式表8-1采区煤仓的基本形式58.1.1采区煤仓的形式表8-1采区煤仓的基本形式58.1.2采区煤仓容量的确定采区煤仓容量取决于采区生产能力、装车站的通过能力及大巷的运输能力等因素。煤仓的容量目前一般为50~500t。煤仓容量与采区生产能力的关系见表8-2。表8-2煤仓容量与采区生产能力的关系采区煤仓的实际容量应该在保证正常生产和运输的前提下，工程量越小越好。根据采区生产能力和大巷运输能力，以保证采区正常生产为原则，确定采区煤仓容量的计算方法有以下三种方法。68.1.2采区煤仓容量的确定采区煤仓容量取决于采区生产能8.1.2采区煤仓容量的确定8.1.2.1按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算

（8-1）式中:Q--采区煤仓容量，t；Q0--防空仓漏风留煤量，一般取5~10t；L--工作面长度，m；m--采高，m；b--进刀深度，m；γ--煤的容量，t/m3；C0--工作面回采率；kt--同时生产工作面系数，综采时kt=1，普采时kt=1＋0.25n；n--采区内同时生产的工作面数目。78.1.2采区煤仓容量的确定8.1.2.1按采煤机连8.1.2采区煤仓容量的确定8.1.2.2按运输大巷列车间隔时间内采区高峰产量计算

（8-2）式中:Qh--采区高峰生产能力（高峰期的小时产量一般为平均产量的1.5~2.0倍），t/h；ti--列车进入采区装车站的间隔时间，一般取高限约20~30min；ad--不均衡系数，综采、普采取1.15~1.20，炮采取1.5。8.1.2.3按采区高峰生产延续时间计算

（8-3）式中:Qt--采区装车站通过能力，t/h（通过能力一般为平均产量的1.0~1.3倍）；thc--采区高峰生产延续时间，综采、普采取1.0~1.5h，炮采取1.5~2.0h。88.1.2采区煤仓容量的确定8.1.2.2按运输大巷8.1.2采区煤仓容量的确定当采区上（下）山和大巷均采胶带输送机运输时，采区煤仓容量可按1~2h采区高峰产量确定。目前也有少数矿井采取可靠度高、稳定的大功率输送机，使采区上（下）山布置的胶带输送机与大巷中的胶带直接搭接，从而省去开凿采区煤仓的工程费用与生产环节。98.1.2采区煤仓容量的确定当采区上（下）山和大巷均采胶8.1.3采区煤仓尺寸的确定下面以使用最多的圆形垂直式煤仓说明煤仓尺寸的确定方式。为便于布置和防止堵塞，圆形垂直式煤仓以短而粗为好，但如果断面过大反而会使施工困难且降低有效的煤仓容积。圆形断面直径取2~5m，以4~5m为最佳，煤仓过高易使煤压实而形成拱形结构，其高度一般不超过30m，通常取20m。典型圆形煤仓的容积示意图见图8-1。108.1.3采区煤仓尺寸的确定下面以使用最多的圆形垂直式煤8.1.3采区煤仓尺寸的确定煤仓的有效容积为V1＋V2＋V3。无效容积V0与直径D成三次方关系。从减少煤仓无效容积来看，随着断面加大，必须有相应煤仓高度。煤仓高度越大，无效容积越小，如果以煤仓的有效容积不小90%计算，则煤仓设计不应小于直径的3.5倍。为机头位于煤仓中心位置，此时无效容积最小，煤仓利用率最高。图8-1煤仓容积118.1.3采区煤仓尺寸的确定煤仓的有效容积为V1＋V2＋8.1.4煤仓的结构及支护煤仓的结构包括煤仓上部收口、仓身、下口漏斗及溜口基础、溜口和闸门装置等，见表8-1。128.1.4煤仓的结构及支护煤仓的结构包括煤仓上部收口、仓8.1.1采区煤仓的形式表8-1采区煤仓的基本形式138.1.1采区煤仓的形式表8-1采区煤仓的基本形式18.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.1上部收口煤仓上口的结构形式，当直径小于3m时，与仓体断面一致，直径大于3m时，为了保证仓口安全与改善煤仓上口的受力情况，需要以混凝土收口注成圆台体。并用旧钢轨或工字钢做成铁篦，篦孔大小约300mm左右，以防止大块煤、矸石或其它等进入煤仓。也可根据需要设置破碎机破碎大块煤或将煤仓上口高出巷道底板，防止水注入仓内。148.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.1上部收口148.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.2仓身当煤仓设在稳定坚固的岩层（f＞6）中时，仓身可不支护。在中硬以上的岩层中，仓身采用锚喷支护。其余岩层中，煤仓仓身一般砌碹支护，壁厚300~400mm。8.1.4.3下口漏斗与闸门基础煤仓下口需用混凝土砌筑成圆台体进行收口，收口斗仓可选择圆锥形、四角锥形或双曲线形斗仓。其中双曲线形斗仓可实现内部煤岩均匀连续流动而且经久耐用，如图8-2所示。图8-2双曲线斗仓D－煤仓直径；Z－斗仓高度；A1－A1、A2－A2截面面积；d0－斗口下口直径158.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.2仓身图8-28.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.4溜口及闸门装置煤仓的溜口一般均做成四角锥形，在溜口处安设可以启闭的闸门。根据溜口的方向与矿车行进的方向是否一致，溜口方向有顺向、侧向和垂直三种。多采用与矿车行进方向一致的顺向溜口。另外，煤仓与大巷的联接处必须加强支护以保证大巷安全。支护方式为在煤仓下部收口处四周铺设数根钢梁，灌入混凝土，并与大巷支护连为一体。煤仓溜口闸门处的有效尺寸一般有500×500mm，700×700mm和800×800mm等几种规格。生产能力大的采区可设置双放煤口或大型闸门，与装车速度或胶带运输相适应，并安装给煤机以便连续均匀装煤。168.1.4煤仓的结构及支护8.1.4.4溜口及闸门装8.1.5防止煤仓事故措施煤仓在使用过程中经常会发生堵仓、粘仓、溃仓等事故，必须采用科学方法进行设计、施工及管理。8.1.5.1设计和施工（1）在保证系统合理的前提下，煤仓应选择在围岩稳定，岩层中硬以上，不穿越富含水层。（2）提高施工质量保证仓壁光滑，耐磨损、耐冲击。（3）煤仓下部设计呈双曲线型仓斗有助于煤岩整体下流，减少堵塞事故。（4）煤仓下口设置排水孔。（5）煤仓应在适当部位设置观察孔，以便于处理堵塞事故。（6）煤仓上部注意通风，防止瓦斯积聚。178.1.5防止煤仓事故措施煤仓在使用过程中经常会发生堵仓8.1.5防止煤仓事故措施8.1.5.2煤仓使用期间（1）在上部仓口安装防止大块煤、杂物的设施。（2）制定防止水进入煤仓的设施。（3）煤仓内存煤不宜过长，停产两天以上应放空煤仓防止煤炭粘仓。（4）定期清理煤仓保证仓底、壁光滑。（5）处理堵仓事故的空气炮、水炮要定期检验，经常保证设备完好。（6）煤仓底部留5~10t煤作仓底，防止落煤砸坏放煤闸门并防止漏风。188.1.5防止煤仓事故措施8.1.5.2煤仓使用期间8.1.6机械式水平煤仓8.1.6机械式水平煤仓机械式水平煤仓不需专门开凿井巷工程、可以拆装移设、重复安装使用、安全可靠、经济，易于实现自动化监控，近年来国内在新设计的矿井中开始采用。机械式煤仓有如下四种：8.1.6.1列车式水平煤仓8.1.6.2底部移动式水平煤仓8.1.6.3静储式水平煤仓8.1.6.4巷道式水平煤仓198.1.6机械式水平煤仓8.1.6机械式水平煤仓198.1.6机械式水平煤仓8.1.6.1列车式水平煤仓图8-3列车式水平煤仓示意图a—输入输出输送机同时工作，b—输出输送机工作，输出输送机停止；c—输出输送机工作1—给煤输送机；2—可移动的仓体；3—底部从动胶带托棍；4—输出输送机；5—牵引钢丝绳；6—探棒208.1.6机械式水平煤仓8.1.6.1列车式水平煤仓8.1.6机械式水平煤仓8.1.6.2底部移动式水平煤仓煤仓顶部有给煤输送机，底部装有两套并列的刮板输送机，煤仓的装载与卸载原理如图如图8-4所示。当给煤输送机和输出输送机同时工作时仓底刮板输送机停止不动，输入的煤直接从卸载漏斗向输出输送机转载；当输出输送机停止工作，或者给煤输送机能力大于输出输送机时，煤仓底部输送机开动，按图示的右方向运行，将煤储入煤仓；当输出输送机工作时而给煤输送机停止工作或给煤输送工作时而给煤输送机停止工作或给煤输送机的能力小于输出输送机能力时，煤仓底部输送机开动按图示左方向运行，将煤仓的煤卸输出输送机上运走。底部移动式水平煤仓为装配式，运输维护都比较方便；易实现自动控制。但钢材消耗量大、装备费用较高，由于技术比较成熟，应用较广泛。图8-4底部移动式煤仓示意图218.1.6机械式水平煤仓8.1.6.2底部移动式水平8.1.6机械式水平煤仓8.1.6.3静储式水平煤仓图8-5静储式水平煤仓1—给煤胶带机及卸煤犁；2—液压闸门；3—输出胶带机228.1.6机械式水平煤仓8.1.6.3静储式水平煤仓8.1.6机械式水平煤仓8.1.6.4巷道式水平煤仓（a）使用装煤机

（b）无装煤机图8-6巷道式水平煤仓1—给煤带式输送机；2—输出刮板输送机；3—螺旋滚筒装煤机238.1.6机械式水平煤仓8.1.6.4巷道式水平煤仓8.2采区变电所设计8.2.1采区变电所的位置8.2.2采区变电所的布置形式8.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.4采区变电所的支护8.2.5采区变电所实例248.2采区变电所设计8.2.1采区变电所的位置248.2.1采区变电所的位置（1）采区变电所应布置采区用电负荷的中心，使各翼的供电距离基本相等。（2）变电所的位置应设在铺设轨道的巷道附近，以便于设备的运输。（3）变电所应设置在采区上山或石门附近的稳定围岩中，所选地点应易于搬迁变压器等电气设备和无淋水、矿压小，易于维护的岩层中。（4）如果实际条件允许，可利用原有变电所，尽量减少变电所的迁移次数。（5）一个采区尽量由一个采区变电所向采区全部采掘工作面电器设备供电。（6）实际生产中，采区变电所多位于运输上山与轨道上山之间或上（下）山与运输大巷交岔点附近。（7）变电所的地面应高出邻近巷道200~300mm，且应有3‰的坡度。258.2.1采区变电所的位置（1）采区变电所应布置采区用电8.2.2采区变电所的布置形式采区变电所的布置形式与它所在位置的巷道布置有关，当其设在两条上山之间时，一般呈“一”字形布置，如图8-7（a）所示；当其设置在巷道交岔处，一般呈“L”形布置，如图8-7（b）所示；当其设在巷道的一侧时，一般呈“П”形布置，如图8-7（c）所示。图8-7采区变电所布置形式268.2.2采区变电所的布置形式采区变电所的布置形式与它所8.2.3采区变电所的尺寸确定采区变电所的尺寸应根据变电所内设备布置、设备的外形尺寸、设备的维修和行人等安全间隙来确定。8.2.3.1变电所长度变电所内布置两排设备时，变电所长度L可由下式求得。

（8-4）式中:L--变电所长度，m；Σl--高、低压设备分别布置在硐室两侧，高压或低压设备宽度的总和，m；n--变电所内高、低压设备的数目，台；t--设备之间间隙，需侧面检修时，留设0.8m，不需要检修时，留0.1~0.3m；b--硐室两端设备距墙壁之距离，需侧面检修时，留设0.5m，不需检修时，留设0.1~0.3m。采区变电所的高度一般为2.5~3.5m。278.2.3采区变电所的尺寸确定采区变电所的尺寸应根据变电8.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.3.2变电所宽度布置两排设备时，变电所宽度B为： B=2c+A+D+d （8-5）式中:B--变电所宽度，m；c--设备与墙壁之间间隙，需检修时，取0.5m，不需检修时，取0.1~0.3m；A--高压设备中最大设备的宽度，m；D--低压设备中最大设备的宽度，m；d--中部人行道宽度，1.2m。288.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.3.2变电所宽8.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.4采区变电所的支护采区变电所应采用不燃性材料支护。一般情况下采用拱形石材砌碹，服务年限短的可采用装配式混凝土支架，尽量采用锚喷支护。采用石料支护时，强度等级不小于MU30。采用混凝土拱时强度等级不低于C15。铺底可用C10混凝土。变电所硐室长度超过6m时，必须在硐室两端各设一个出口。其通道在5m范围内应采用不可燃材料支护。不运输设备的一个出口，断面可略小。硐室与通道的联接处，设防火栅栏两用门。防火栅栏两用门的挡墙可用C10混凝土砌筑。设有两个通风道的采区变电所，一个用于进风，一个作为回风。通道宽度以能通过最大件设备及安装标准防火栅栏门为原则。298.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.4采区变电所的8.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.5采区变电所实例图8-8为采区变电所的一般布置图。图8-8采区变电所布置图308.2.3采区变电所的尺寸确定8.2.5采区变电所实8.3采区绞车房设计采区绞车房主要依据绞车的型号及规格、基础尺寸、绞车房的服务年限和所处围岩性质等进行设计。8.3.1绞车房的位置8.3.2绞车房的通道8.3.3绞车房的平面布置及尺寸8.3.4绞车房的高度、形状及支护8.3.5绞车房布置实例318.3采区绞车房设计采区绞车房主要依据绞车的型号及规格、8.3.1绞车房的位置绞车房的位置应选择中围岩稳定，无淋水、矿压小和易维护的地点；在满足绞车房施工，机械安装和提升运输要求的前提下，绞车房应尽量靠近变坡点，以减少巷道工程量；绞车房与邻近巷道间应有足够的岩柱，一般情况下不小于10m，以利绞车房的维护。328.3.1绞车房的位置绞车房的位置应选择中围岩稳定，无淋8.3.2绞车房的通道绞车房应有两个安全出口，即钢丝绳通道及风道。绳道的位置应使绳道中心与上山轨道中心线重合。根据绞车最大件的运输要求，宽度一般为2000~2500mm，长度不应小于5m，绳道断面可与连接的巷道断面一致，以便于施工。尽量使绳道中的人行道位置与轨道上山保持一致。按风道与绞车的相对位置，风道有右侧、左侧及后方等布置方式，如图8-9所示。图8-9绞车房风道1—钢丝绳通风；2—左侧风道；3—后方风道；4—右侧风道338.3.2绞车房的通道绞车房应有两个安全出口，即钢丝绳通8.3.3绞车房的平面布置及尺寸绞车房内的布置原则是在保证安全生产和易于检修的条件下尽可能布置紧凑，以减少硐硐室工程量。绞车房的平面尺寸一般根据绞车基础尺寸和与四周硐壁的距离决定。绞车基础前面和右侧（司机操作台的右侧）与硐壁的距离要考虑能进出电动机；后面以能布置部分电气设备后尚能适应司机活动，并能从后面行人，左侧只考虑行人方便与安全。一般为600~1000mm左右。采区绞车房硐室断面主要尺寸见表8－3。表8-3采区绞车房断面主要尺寸

单位：mm348.3.3绞车房的平面布置及尺寸绞车房内的布置原则是在保8.3.4绞车房的高度、形状及支护绞车房的高度的确定与绞车型号大小及安装要求有关。绞车的安装方法有两种，一种设计吊安装，另一种是以三角架进行安装。其设计一般在3~4.5m左右。绞车房断面一般设计成半圆拱形，用全料石或混凝土拱料面墙砌筑，或用锚喷支护。8.3.5绞车房布置实例图8-9（b）为JTB1.6×1.2型绞车的绞车房尺寸及风道布置图。图8-9绞车房风道1—钢丝绳通风；2—左侧风道；3—后方风道；4—右侧风道358.3.4绞车房的高度、形状及支护绞车房的高度的确定与绞8.4采区水泵房设计8.4.1水泵房尺寸8.4.2水仓8.4.3清理斜巷8.4.4水泵房布置实例368.4采区水泵房设计8.4.1水泵房尺寸368.4.1水泵房尺寸8.4.1.1水泵房长度水泵房的长度与其内部布置的设备型号、数量及有关间隙有关。 L=nb+a(n+1) （8-6）式中:L--水泵房长度，m；n--水泵台数，台；b--水泵及电动机的基础总长度，m；a--各基础之间的距离，可取1.5~2m，最外侧基础墙应适当加大到2.5~3倍。378.4.1水泵房尺寸8.4.1.1水泵房长度378.4.1水泵房尺寸8.4.1.2水泵房宽度水泵房的宽度由泵房基础宽度与水泵基础与墙间距离之和构成。 B=B1 +B2+B3

（8-7）式中:B--水泵房宽度，m；B1--水泵房基础宽度，m；B2--吸水井一侧水泵基础至墙的距离，一般为0.8~1m；B3--有轨道一侧水泵基础至墙的距离，一般为1.5~2m。388.4.1水泵房尺寸8.4.1.2水泵房宽度388.4.1水泵房尺寸8.4.1.3水泵房高度水泵房的高度根据水泵的外形尺寸、排水管的悬吊高度及起重梁的高度而定，净高为3~4.5m。水泵房地面标高应高出车场轨面0.5m，并应向吸水小井设1%的下坡。8.4.1.4吸水小井吸水小井有两种形式。一种是设两个独立的吸水小井，一种是设配水巷。吸水小井的，形状可采用方形或圆形，深度一般为4.0~5.5m。有独立吸水小井的水仓不需砌碹，不需设闸门，施工简单方便。398.4.1水泵房尺寸8.4.1.3水泵房高度398.4.2水仓水仓一般由两个断面相同、间隔15~20m的巷道组成，其中一条正常使用，