【白石崖采矿工程的矿井提升、通风、排水、压气系统设计案例6900字】

白石崖采矿工程的矿井提升、通风、排水、压气系统设计案例目录TOC\o"1-2"\h\u25601白石崖采矿工程的矿井提升、通风、排水、压气系统设计案例 1209011.1矿井提升设备 1313891.2通风系统设计 16282181.3排水 17151691.4压气系统 18矿井提升设备根据设计，本文件采用竖轴吊装方式，铺设排水管、洒水管、电力电缆和信号电缆，轴网直径为10m，网段面积也为6m2。井室主要包括地下变电站、水泵房、水筒仓、消防材料罐等。井室由螺栓和喷浆支架支撑。油槽由两个便于交替清洗的无滴漏导轨、锚喷架、油槽中的轨道放置以及用于清洗油槽入口处的油槽的绞车室组成。留法凹槽中段上墩熔合入矿室下段进行回收，其余墩不回收。起爆与我雷相同，导爆管、非电毫秒雷管、采用浅井钻探和导爆索，毫秒分段爆破。采矿与在休憩处采矿相同。在拆卸方法凹槽中，仅取出上基台，而不取出中间基台。QZJ-100B型浅井凿岩机用于在人行通风庭院连接巷进行桥台抽采钻岩，采用导爆管、导爆索和二次非电导雷管，毫秒级分段爆破。抽采在矿井同房进行，下部结构采用55kW电动耙集中抽采。上桥台采收率为92%，废石混合率为19%。矿山年产量10万吨，使用寿命25年。这是一个中型矿山。表层土壤厚210米，地表平坦。纵轴用于标高；主轴由铲斗提升，副轴由笼子提升，人员、材料提升、主轴提升和设备副轴由废石。3.1.1.1主井提升设计每小时提升数量1.15×100000/(306×19)=18.8（3-1）式中：——矿石年产量，为10万吨；——每年工作日，取306天。——每小时提升数量，。——每天工作时间，取19小时（跳过更新：升级一种矿石类型，不高于19h；通过提升两种矿物质，取18h）。——对于不平衡因素，起飞时取C=1.15；在采矿采场中，罐笼兼做副井，取1.25；罐笼提升时取C=1.2。箕斗规格选择双容器提升时：（3-2）单箕斗提升时：（3-3）式中：——松散矿物密度，=矿物密度/松散系数=3.4/1.4=2.4t/m3；——填充系数，取0.85~0.9，取0.87；——容器的容积，m3；——最大提升高度，m；——通过减速和沿着弯曲的轨道爬行来连接时间，取=10s；——系数，取=3.7~2.7，当<200时取上限，>600时取下限。取K1=3。——休息时间设施安装数据参考表：表3-1跳过安装在停止时间选择箕斗容积/m3<4.2<4.24.2~79>9漏斗类型计量不计量计量计量计量暂时/s919111922停歇时间/s箕斗容积/m3其中最大提升高度（3-4）式中：H——矿体底部至地表高度，m；hx——卸矿高度，取15~25m；hz——装矿高度，有破碎硐室时取30~55m，无破碎硐室时取20~30m。则有H=210+420×sin600=573.73m取hx=25m，使用破碎硐室，取hz=45m。故=573.73+25+45=643.73<700m，系数取=3，取=8s。则有双容器箕斗提升，容积=0.23m3据上表，所取符合要求。单箕斗提升时，容积=0.22m30.22m3<3.1m3，取合适总结：双箕斗提升容器容积=0.23m3；单箕斗提升容器容积=0.22m3。综合考虑，选择单个集装箱进行吊装较为合适。根据要求，最好选择容积为V=3m3的单个容器。根据采矿手册第五卷表27-17，跳跃规格的选择如下：表3-2箕斗选型箕斗类型箕斗型号最大载重量（t）几何容积（m3）斗箱内尺寸（mm）最大外形尺寸（mm）箕斗自重（t）排矿口尺寸（mm）底卸式DJD1/2-3.2(7)73长×宽=1457×1325长×宽×高=1623×1696×78007.65820平衡锤选择根据箕斗选择可知一次提升量有Q1==2.4×0.87×3=6.26t(3-5)则以提升物料为主的平衡锤重量：Qc=Qr+Q1/2=7.65+6.26/2=10.78t(3-6)式中：Q1——一次提升重量，tQr——箕斗自重，t；Qc——平衡锤重量，t。选择配重如下：表3-3平衡锤选型型号重量（t）DJP2（10）10钢丝绳罐道根据《采矿手册》第五卷续表27-17，楔形罐道罐耳断面尺寸（mm）：200×132；间距（mm）：1326；数量：4;前后820。间距（mm）：左右1432;罐道绳：直径（mm）：37.5;提升速度合理的提升速度按照公式计算：(3-7)式中：——提升高度最大的，m；0.29~0.5——系数，当>200m时取上限，当<700m时取下限；——提升速度，m/s；=643.73，取系数0.4则根据计算出的v值，选择与其接近的提升机标准速度vb，由《采矿手册》表27-8，选用JKD-1.85×4多线摩擦葫芦，最大提升速度为：vm=7.78m/s，钢丝绳之间的距离为200mm，钢丝绳数量：4;不带导轮，钢索最大静张力差：65KN；钢索最大直径：23mm；主皮带轮直径：1.85m；钢丝绳最大静张力：250KN；安全条例规定：提升货物负载，最大速度不超过。用集装箱起吊时，重型集装箱进入弯曲卸料槽的速度一般应为0.5m/s；空容器离开弯曲卸料通道的速度一般应为1.5m/s。主井提升能力校验跳跃提升一般采用六段速度图，如图3-1所示：图3-1箕斗六阶段速度运行图根据安全规定，电梯井道使用的吊笼的加减速不得超过0.75m/s2；提升物料的加减速没有限制，但不应超过1.2m/s2。一般为0.4～1m/s2。使用手动操作时，加减速时间应不少于5秒；使用自动操作时，应不少于3秒。假设曲线轨迹上的加速度ɑ0=0.3m/s2，v0=1.5m/s，那么曲线上空中跳跃的执行时间为：；取加速度ɑ0=0.75m/s2，则跳跃进入弯曲轨道的速度。V4=0.32～0.61m/s，取0.5m/s弯道重跳减速制动A50.35m/s2，取0.2m/s2减少执行时间减速距离弯道重跳恒速跑距离营业时间弯道外的跳跃减速度为a3=1m/s2执行时间处理时间减速距离然后跳跃以恒定速度离开弯曲的轨道。恒速运行时间一次改进停止时间=18s，所以所有时间都增加一次如果每小时的电梯次数为n=3600/T=18次，则每小时的电梯次数为由于=n×Q1=18×6.8=123.5t>18.82t因此，主轴的标高可以满足矿石的标高要求。3.1.1.2副井提升设计废石提升量废石年产量：A=10万吨×15%=1.5万吨；每小时提升量：As===4.75t/h(3-8)式中：As——单位小时提升废石量，t/h；——不均衡系数，取1.2；——年工作日数，取306d/a；——每日工作小时数，只做副提升，取19h/d。罐笼提升速度：=式中：——系数，<600时取上限，>200时取下限，这里取0.4；——提升高度，为573.73m。罐笼每次提升量：副井选用单层多绳罐笼提升，装卸矿车停歇时间取t1=45s，取提升加速度为ɑ=0.6m/s2，所以笼子从矸石的往返时间为：t=248s则每小时提升次数：n=18（次）每次至少提升量：Q1=0.98t矿石车每次提升体积：V=0.525m3。废石车和罐笼规格选择：废石采用罐笼提升，连同矿车一起运送至地表再卸矿，为保证井下的运输方便，采侧卸式矿车，由《采矿手册》表26-15。选型如表：表3-4废石车选型类型型号最大载重（t）容积（m3）轨距（mm）外形尺寸（mm）长×宽×高自重（t）固定式YCC2（6）527003000×1350×14001.74根据矿车选型参考《采矿手册》第五卷表27-12和表27-13，选择罐笼规格如下：表3-5罐笼选型类型代号断面尺寸（mm）自重（t）最大载重（t）乘人数钢绳终端重（t）钢丝绳直径（mm）4#a单层YJGs-3.3a-13300×14504.364.8269.3935根据罐笼选型参考《采矿手册》第五卷表27-14，选择平衡锤的重量为5.4t，断面尺寸（mm）：1000×500。罐笼人数提升校验使用笼具作为起重辅助轴时，根据矿车的体积选择笼具的尺寸，但大型船员的运输应在45分钟内完成（特殊情况60分钟）。提升人员的提升时间有两个，一个是单层笼为(nr+10)s，第二个是双层笼为(nr+25)s，其中nr为罐内一次人数。单侧停车不绕行时，停车时间应增加50%。每班人数：N=2.2AA>90万吨；N=3.1~3.5A，A<50万吨。大班人数：N大=1.5N；设计年产量:10万吨/年则大班人数为：停歇时间：一次运送人员所需要的时间：运送次数：大班总交付时间为：T=2×387.6=759.5s=13.1min<15min另外，使用双笼当然可以满足要求。随着生产效率的提高，采矿生产的人数会减少，因此笼子可以通过增加人员的容量来满足要求。3.1.2.1主井井筒设计净断面尺寸选择主井采用单箕斗加平衡锤箕斗断面（mm）：1457×1325，最大外形尺寸（mm）：长×宽=1623×1696；箕斗型号：DJD1/2-3.2(7)，【根据《采矿设计》第五卷P237续表27-17确定井筒断面直径为4.5m】。钢丝绳罐道【根据《采矿手册》第五卷续表27-17，楔形罐道罐耳断面尺寸（mm）：200×132；数量：4，间距（mm）：左右1490，前后820；罐道绳：直径（mm）：38.5；间距（mm）：1326】。井筒壁厚度的确定由于竖井的净直径为4m，因此混凝土的厚度为300mm。主轴掘进段直径为5m。3.1.2.2副井井筒设计井筒净断面尺寸的确定：图3-2竖井近似直径作图法首先检查安全间隙l和梯子间尺寸M,按公式：(3-9)l——起重容器到井壁的最小安全距离，mm：150mm；E2——罐横梁与罐体的连接尺寸，mm；L——罐笼的长度，mm；b——笼子的宽度，mm；B1——两侧罐道之间的距离，mm；d0——井中心线至1号罐横梁中心线的距离，mm；取值为519.67mm，为施工方便取520mm；Δr——罐笼收缩值,Δr=127mm；经验算L=352.74mm>200mm,M=1584.96mm>1365mm，符合要求。测绘法测井直径为4610mm，按模数500mm改进直径，直径D=5000mm。井壁厚度的确定根据给定的条件和要求及确定的设计，使用万能集中支架。根据参考资料，混凝土竖井的厚度为300mm，故隧道D直径为5600mm。罐道滑轨按原设计条件选用。钢轨强度高，使用寿命长，主要用于笼坑。所选规格为38公斤/米。罐道梁常用金属罐梁，选工字钢罐梁。罐道梁的长度计算，根据公式：(3-10)C——是每根罐道梁至井筒中心线的距离。计算得到：从埋入井壁的罐梁长度必须满足要求的前提出发，取整数。根据关于罐梁埋入井壁深度a的确定：埋入深度等于井壁厚度的2/3；埋入深度等于罐梁的高度；取上述两者较大值，单位调整到厘米。经计算和查表:a=320mm;h=320mm，h是梁的高；根据参考书取h=300mm。取各罐道梁的长度分别为：L1=6500mm;L2=5803mm;L3=4000mm。梯子梁的长度：L1=1584.96mm；梯子间轿厢竖井一般应设有楼梯间，通常布置在竖井的一侧，用隔板与起重室和管线电缆隔开，上下两层并排布置。梯子间的尺寸计算，按公式：M--最长边梁与梯子主梁中心线的距离，mm；600--两梯子的中心距，mm；600--梯子中心到井壁的距离加上另一梯子中心到井壁的距离，mm；m--梯子间壁板总厚度，mm；S--梯子间主梁的宽度，mm,查表取S=130mm；m--按包层结构，一般木梯为50mm，金属梯为77mm，玻璃为30mm。根据参考书，选择100mm。J--梯子横梁与轴线中心线的距离；相关参考书，取J=300mm；查表取梯子梁的宽度为122mm。计算得到M=1365mm。管缆间气压管、给水管、排水管、电力电缆、电信线路，按相互尺寸规定布置，如图3-3所示：图3-3竖井井筒布置图提升容器四周的间隙根据参考书，罐位于容器的两侧，容器与井壁的距离为150mm，容器与罐梁的距离为40mm，容器与梁的距离为150mm。矿石车规格选择：矿山年产量为10万吨，矿体走向长300m，直线运距长，采用小型矿车比较划算，【查《采矿手册》第五卷表26-15选用侧卸式矿车】。矿车型号：YCC2（6）卸载角度：420最大载重量：5t自重：1.83t轨距：600mm外形尺寸（mm）：长×宽×高=3000×1250×1300轴距：1000mm容积：2m3车厢长：2500标准或设计制造单位：GB2885.3-81电机车型号及主要技术性能参数：根据矿车选型，【参考《采矿手册》第五卷表26-16选用的电机车】：电力机车型号：ZK9-7/250型架空机车尺寸：长×宽×高=4500×1060×1550mm从耦合器高度连接器到轨道表面的高度：320mm粘合重量：9t固定轴距：1100mm轮径：680mm机械传动比：6.92口径：600毫米接收器工作高度：1800～2200mm弯头最小弯曲半径：7m标称电压：250V牵引电机型号：ZQ-21电流：95A小时制；长寿命系统34A功率：20.6KW小时制；7.6KW长寿命系统制动方式：机械/电动牵引电机数量：2在矿山开采中，安全第一，安全生产总能保障好生产，因此在满足安全生产和施工要求的条件下，努力提高工段利用率，获得最佳经济效益。运输设备之间的安全距离为300mm，设备与支架之间的安全距离为300mm；人行道的宽度为800毫米。双轨运输平巷巷道断面设计巷道断面基本形状选用三心拱形，具有稳定性好、断面利用率高等优点。巷道净宽度(3-11)式中：b——运输设备的宽度为1250mm，具体取决于所选的矿车；b1——运输设备与支架之间的距离为500mm；b2——人行道宽度为1000毫米；m——两列火车之间的距离为500毫米。则：这是拱高选用三心拱形，围岩稳定性好，取较小的高跨比，【根据《采矿学》表9-16有关参数】，取f0/B0=1/5，则相关参数如表所示：表3-6三心拱参数几何形式参数拱弧长拱面积部分0.21001.14900.13861.16500.1700数值900mm5080.5mm578.35mm5243.5mm3.24m2其中角度68012’=21048’拱形走道墙高h3按电力机车接线要求计算。电力机车拱线外侧最突出部分与车行道壁的最小安全距离不得小于250mm【参照《采矿学》[7]图9-9计算”，当导电弓子进入巷道断面的小圆弧内时】。此时，拱形车行道墙的高度：(3-12)当受电弓进入隧道段弧线时，即时，拱形车道墙的高度为：（3-13）式中：——车行道轨面至受电弓的高度，即电动车线路的高度【查《矿业科学》表9-11，mm；在人行道、停车场和人行道与运输车道的交叉口处，H1不小于2000毫米；地下停车场，从地坑到车辆停放处，H1不小于2200mm；】；——道路中心线与道路墙体（不含人行道）的距离，mm；250——受电弓最突出部分与路面之间的安全距离，mm；——大圆弧半径，6096.6mm；——电力机车受电弓宽度的一半，通常为400mm；——小圆弧半径，693.9mm；——道路中心线与道路中心线的距离，mm；——车道底部至轨道表面的高度，mm；要求取=2200mm；【见《矿业科学》表9-17和表9-18[7]所选轨道型号：24公斤/米，使用钢筋混凝土枕木时，h6=400mm，h5=250mm】；——底板与镇流器的距离，即镇流器的高度【查《采矿学》表9-18取250mm】。结合A和B，应选择直墙的高度h3=2300mm巷道净高度车行道净高是指从道碴面到拱顶的高度，即：(3-14)巷道支护厚度由于围岩稳定，硬度系数，路面不需要支撑，喷涂厚度40mm砂浆（一般为30-50毫米）以避免恶劣天气。铺路砂浆的截面积为：巷道面积m2(3-15)风速检验(3-16)输送通道的风量按总风量的30%计算。根据“《矿业科学》表9-8”，矿区运输道路和进风路径允许的最大风速为6m/s，满足要求。通风系统设计【金属和非金属地下露天矿安全规程】中有关通风设备规定和矿山特点，拟选用BKS4系列轴流风机作为片材的主要通风设备。该系列风机效率高，操作简单，抗风速快，无抗风道。风机选型及运行条件由于风扇安装在海拔3500m左右，通风容易，困难时负压差别不大。考虑到高原折减系数，选用两台BK54-4-No9轴流矿用风机，一台工作，一台备用。叶片安装角度33°，配备YB160M-4三相异步电动机。矿山所需的风量与年产量密切相关，100,000吨/年所需的风量为10m3/s。风扇的计算风量计算如下：(3-17)式中：——矿井所需的空气量，为49m3/s；——通风装置漏风系数，取1.14。——风扇的计算风量，m3/s；计算得：风机的计算风压：(3-18)式中：——风机的计算风压，Pa；——自然风压，取19Pa。——消声装置阻力，取80Pa；——矿井通风阻力，取620Pa；——通风装置阻力，取160Pa；计算得：主风机为K45-6-No17矿用风机。当风向反转时，风扇反转并反转风。无需另外安装反向风道。反向风量可满足要求。采用露天采矿，采矿作业在不同的道路上进行。通风条件差加强通风管理。为避免分段道路上的空气污染，所有采矿前沿均使用本地风扇和抽气机。在回风场顶部安装局部风机，并在每个工作面上连接风道，将污染空气排放到回风场。本地风扇是JK58-1No4。矿井通风设备见表3-7。表3-7矿井通风设备风机位置风机型号风机功率风机台数备用台数合计主回风井井口K45-6-No17120kW101措施井井口K40-4-No1016kW101采准掘进JK58-1-No428.5kW51回采出矿JK58-1-No445kW82新水平准备JK58-1-No413kW202排水白石崖矿区采用地下开采，用水主要有：消防用水、地下生产、湿式凿岩、除尘抑尘喷淋水等。正常耗水量按10.4m3/h计算，最大耗水量为54m3/h（消防用）。水取自冯家峪铁矿已建成并在用的210立方米(m3)高位生活蓄水池。给水管均为泡沫夹层保温管，从高位储罐至白石崖矿区铺设一根D=75mm的给水管，通过回风管进入地下。在地下给水管内，每50m有一个管接头，发生火灾时，可抽出消防水。从地下生产和地下岩石裂缝中涌出的水与不同采矿层的道路汇合，并排入矿坑外的山谷中。由于地下水没有有害元素，主要杂质是灰尘，所以在排水口外建了一个小坝，截留和沉积水，净化排水管。根据进水口和矿井排水高度，计算选用3台D46-50x6多级离心泵，其中两台中间运行，一台备用。水流正常时，两台机组同时运行10.43小时后可排放24小时喷水：在最大水射流下，两台机组工作时两台机组可排放喷水24小时同时为15.56小时。排水系统为集中式斜坑排水。分散的水流入集水槽。水池中的水通过排水管排放到地面。主排水泵采用底部无阀排水方式。井下排水主要污染物SS、BODs及CODa.较低。地面污废水主要污