矿井防尘洒水系统设计-煤矿安全生产网
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    矿井防尘洒水系统设计

    作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2015-01-27

    矿井防尘洒水系统设计

    一、课程设计任务书

    1.设计的基本条件

    1)设计的题目

    XXX矿矿井防尘洒水设计

    2)设计基础资料

    见附件1(设计基础资料),附件2(基本图纸)。

    3)课程设计安排

    1周。

    二、课程设计内容

    见附件3(课程设计提纲)

    三、设计基本要求

    1.完成矿井防尘洒水设计说明书,具体见附件3;

    2.完成的图纸如下:

    (1)矿井洒水系统图

    2.格式按给定要求完成,具体见附件4(设计格式要求)。

    附件1:XX矿基本资料

    XX矿防尘洒水系统设计资料

    第一章矿井概况

    第一节矿井基本情况

    一、矿井概况

    1.交通位置

    XX区XX镇XX煤矿位于XX市城区北东84º,行政区划属重庆XX市XX镇XX村所辖,矿区范围位于XX九井井田、九井向斜南段西翼。矿井现主平硐坐标:X=3234400;Y=36431778;Z=+755m。

    XX煤矿距XX市直距约21km处XX镇XX村,矿区内有4km简易公路在XX镇交汇于川湘公路,矿区距XX城区运距约27km,交通较方便。

    2.地形地貌

    矿区内地形地貌为东高西低的中低山斜坡地貌。矿区范围内最高点标高+1040m,最低标高+825m,相对高差215m。矿区地形坡角一般为15°~52°,平均26°,有利于地表水的排泄,岩土界面倾角8°~12°。矿区东北部有向西北开口的冲沟,不蓄水,只起排水作用,沟谷纵坡度25~35%,切割深度6m~9m。矿区内青山绿地,植被发育。

    矿区内无大的河流,侵蚀基准面较低。矿井主要充水水源是大气降水的渗入和含水层、老窑水的补给。含水层在接受大气降水补给后,沿裂隙径流,经采空区渗入巷道。

    3.电源、水源

    (1)电源

    矿井电源来自XX镇变电所10kV电源,矿井另外还自备有100kW柴油发电机组,电源基本稳定可靠。矿井自建有地面变电所,配有135kVA、50kVA和165kVA变压器各一台,分别供井下、地面及风机房用电。

    (2)水源

    矿区生活用水、生产用水及井下防尘、消防用水主要取自山泉和溪流,旱季水量不足时井下消防洒水利用井下水进行补充。

    二、井田境界、储量及开采规模

    1、井田境界

    根据重庆市国土和房屋管理局2007年7月颁发新的采矿许可证,有效期2007年7月至2011年7月。XX区XX镇XX煤矿的矿区范围由12个拐点圈定,走向长约0.62km,倾斜宽0.38km,面积0.2772km2,开采K1煤层,开采深度+760m~+670m。矿区范围的拐点坐标见表1-3-1。

    表1-3-1矿区范围的拐点坐标

    拐点 编号
    坐标
    X
    Y
    1
    3234670
    36432405
    2
    3234660
    36432507
    3
    3233865
    36432295
    4
    3233955
    36431897
    5
    36431922
    3234255
    6
    36431963
    3234287
    7
    36431744
    3234392
    8
    36431762
    3234430
    9
    36431987
    3234323
    10
    36432007
    3234301
    11
    3234570
    36432093
    12
    3234471
    36432340
    备注:1、开采标高:+760m~+670m; 2、开采煤层:K1煤层; 3、矿区面积:0.2772k㎡。

    2.开采储量

    XX煤矿K1煤层分别占用地质储量(111b+333)324kt,该储量以渝地矿协储测审字[2006]072号文审查认定。矿井储量计算情况见表1-3-2。

    表1-3-2XX煤矿煤炭资源储量估算表(容重:1.45t/m3)

    块段
    煤层名称
    储量级别
    煤层平均厚度(m)
    块段投影面积(千m2)
    块段平均倾角(°)
    储量计算标高(m)
    储量(kt)
    备注
    1
    K1
    111b
    1.9
    7750
    33
    +680~+760
    25
     
    2
    K1
    111b
    1.8
    7363
    33
    +670~+690
    23
     
    3
    K1
    111b
    1.8
    19198
    36
    +670~+740
    62
     
    4
    K1
    111b
    1.8
    24551
    40
    +690~+740
    84
     
    5
    K1
    111b
    1.7
    13245
    35
    +670~+690
    40
     
    6
    K1
    333
    1.8
    26505
    40
    +715~+760
    90
     
    合计
     
     
    98612
     
     
    324
     

    (2)可采储量

    由于本矿井工业场地无煤柱留设,计算可采储量需再减去主要井巷煤柱以及开采损失。根据矿井的开拓布置,矿井采区提升上山、行人回风上山布置在K1煤层,上山之间留设20m煤柱,开采损失按照中厚煤层的采区回采率不低于80%来进行计算。根据《小型矿井设计规范》:

    设计可采储量=(矿井设计资源/储量-主要井巷煤柱)×采区回采率

    =185(kt)

    3、矿井设计生产能力及服务年限

    矿井设计生产能力40kt/a。矿井设计年工作日为330d,每天三班作业。

    根据矿井可采储量为185kt,矿井设计生产能力40kt/a,由于本次的矿井范围储量是在原有矿区已经揭露的煤层基础上推算的,储量的可靠程度较大,储量级别较高,因此本次设计储量备用系数取1.4。

    经过计算,矿井服务年限3.3a,矿井服务年限与井型基本匹配,基本符合国家相关产业政策的要求。

    三、开拓开采系统和巷道布置

    1.井口位置及开拓方式

    (1)井口位置

    利用矿井原主平硐和风井。

    主平硐坐标:X=3234400;Y=36431777;Z=+755m;α=116°

    主平硐仍然利用矿井原有主平硐,岩层稳定时采用裸巷,如遇顶板水、地质构造带、岩层松软时砌碹或者架棚支护,半圆拱断面,巷道的净断面宽2.3m,高2.2m,净断面积4.49㎡,铺设有15kg/m的钢轨,在巷道的南帮布置(宽×深)0.30×0.30m的砼水沟,上面铺设水泥盖板作为人行道,在巷道的北帮敷设电缆和防尘水管等。主平硐长520m,该主平硐担负矿井各个采区开采的进风、行人、运输、排水以及安全通道等任务。

    1#回风斜井坐标:X=3234101;Y=36432050;Z=+889m;α=108°

    1#回风斜井利用XX煤矿+899m回风斜井,对原有回风斜井进行一定维护、修扩。改造后回风斜井净宽2.0m,墙高1.0m,净断面3.57m2,砌碹或挂网锚喷支护。1#回风斜井沿K1煤层伪斜布置,倾角30°,方位角约为108°,该回风斜井长260m。1#回风斜井主要担负矿井开采Ⅰ采区时期的回风、安全出口等任务。

    2.开拓方式

    采用平硐开拓,下山开采,分区式通风。F9、F8两断层的下盘煤分区布置进行开采的方式,全矿井划分为二个采区。+755m平硐仍然作为整个矿井主平硐。F9断层的下盘煤利用原提升下山(坡度20°)、回风下山(坡度25°)继续向下延深至+675m落平,作为矿井开采F9断层的下盘煤的提升、回风下山,然后新增一条行人下山,布置在原提升下山和回风下山之间,在+760m变坡、+675m落平,坡度与原提升下山一致,然后在+675m标高布置井底车场,然后再利用矿井已有的+740m回风巷及回风绕道、+740m~+760m回风上山以及+889m回风斜井一起形成矿井开采F9断层下盘煤的开拓系统。

    在主平硐揭穿F8断层下盘煤的地方分别作开采F8断层下盘煤的提升、回风、行人下山,三条下山相距20m,均在+720m标高落平,然后在布置井底车场,最后在主平硐南翼沿F8断层下盘煤直接向上掘进直至地面,形成矿井开采F8断层下盘煤的回风斜井,从而形成矿井开采F8断层的下盘煤的开拓系统。

    3.水平设置及阶段划分

    矿井采用平硐开拓,全部为下山开采,根据矿井开拓布置、开采深度和矿井开采范围等实际情况,本次设计设置了一个水平(+760m水平),将矿井划分为一个阶段(+675m~+760m)进行开采。

    4.采区及区段的划分

    XX煤矿矿区范围走向长只有0.62km,本次设计沿走向方向不再划分采区。但是由于矿区范围内F8、F9断层的影响,将K1煤层切割成两个独立的开采区域,本次设计为了减少施工和安全管理的难度,将两个独立的区域划分为两个采区进行开采,F9断层下盘区域为Ⅰ采区,F8断层下盘区域为Ⅱ采区。

    Ⅰ采区划分为两个区段,即+675m~+700m和+700m~+740m区段(+740m~+760m区段为采空区);Ⅱ采区由于开采深度不大,不再划分区段,Ⅱ采区只有+720m~+755m一个区段。

    四、采掘工作面数目和位置

    矿井由于已经形成的一些巷道以及矿井已有的各种生产系统,本次设计考虑了两个掘进头对原有巷道进行维护和刷扩,本次设计投产前已有和施工完成巷道有:主平硐、1#回风斜井、1#提升、行人、回风下山、+740m回风绕道及回风石门、+740m~+760m回风上山和Ⅰ采区上下车场、1101、1102采面运输、回风巷及开切眼。投产前布置好一个首采工作面1101采面,一个准备工作面1102采面,一个掘进工作面,掘进面负责掘进1104采面运输巷。

    技改施工时只安排两个掘进头分别施工。根据成巷速度,预计整个矿井技改工期为13.5个月。考虑0.5个月的生产准备期,则矿井投产前总的技改工期为14个月。

    五、采区布置及装备

    XX煤矿矿区范围走向长只有0.62km,本次设计沿走向方向不再划分采区。但是由于矿区范围内F8、F9断层的影响,将K1煤层切割成两个独立的开采区域,本次设计为了减少施工和安全管理的难度,将两个独立的区域划分为两个采区进行开采,F9断层下盘区域为Ⅰ采区,F8断层下盘区域为Ⅱ采区。

    矿井首采区为Ⅰ采区,开采K1煤层,位于矿井范围内的东翼F8断层下盘区域,开采标高为+670m~+740m,划分为两个区段分别为+675m~+700m、+700m~+740m。采区南翼300m+690m~+740m为采空区,K1煤层的倾角均为39°~40°。

    Ⅱ采区为接替采区,开采K1煤层,位于矿井范围内的西翼,开采标高为+720m~+755m,整个采区不再划分区段。

    根据矿井采区的布置以及采煤方法的选择,采煤方法采用走向长壁采煤法,回采工作面的生产工艺设计采用放炮落煤,采煤工作面的支护材料采用金属摩擦支柱,摩擦支柱的型号选用MW2000型微增阻摩擦支柱。根据煤层顶底板岩石特性,设计采煤工作面柱距和排距为0.8m×0.8m,“三·五”控顶,最大控顶距为3.4m(五排),最小控顶距为1.6m(三排),放顶步距为1.6m。根据矿井开采的煤层的顶板为碳质泥岩、泥岩、砂质泥岩、灰岩的特性,本次设计采空区处理采用全部垮落法进行处理。

    采煤工作面设计采用“三、八”作业制,两采一准,采面每班沿走向方向推进0.8m,日推进整个采面沿走向方向0.8m。采煤班打眼、放炮、攉煤,准备班回柱、支护、采空区处理。

    根据矿井采区的布置以及采面采煤方法的选择,回采工作面的生产工艺设计采用放炮落煤,工作面采用金属摩擦支柱,回采工作面的煤炭运输采用搪瓷溜槽自溜的运输方式。因此回采工作面配备有一定数量的搪瓷溜槽、金属摩擦支柱及备用支柱、回柱器、升柱器、MFB-100型发爆器以及煤电钻、钻杆。

    经过验算,矿井布置一个采面就能够满足矿井40kt/a设计生产能力要求。

    六、提升、排水和压风设备

    1.提升设备

    提升设备利用矿井原有提升绞车,其主要性能参数,型号JTB1000×800型提升绞车,单滚筒,直径1000mm,宽度800mm,牵引力22kN,配套电机37kW,660V/380V,转速980r/min,钢丝绳速度1.39m/s,18.5mm的钢丝绳。

    经过对绞车牵引力、提升能力、钢丝绳安全系数、矿车连接强度的验算,提升下山提升时提煤每次提升MFV0.75-6型翻斗式矿车3辆,提矸每次提升KFU0.75-6型翻斗式矿车2辆,设备、材料每次分别提升MLC2-6型材料车、MPC2-6型平板车1辆,JTB1000×800型提升绞车的提升能力能够满足矿井的提升要求。

    2.首采区水泵房设备

    设计选用DF46-30×4型离心式水泵,其设备主要性能参数见下表。

    表1-3-3水泵房排水设备参数表

    型号
    流量 m3/h
    扬程 m
    转速 rpm
    吸程 m
    效率 %
    配带电动机
    轴功率
    容量 kw
    DF46-30×4
    46
    120
    2950
    5
    70
    21.48
    30

    水泵选用三台,一台工作,一台备用,一台检修。

    排水管选用φ100×3.0冷轧无缝钢管,按《安全规程》要求需敷设两趟该排水管,单趟长约250m。

    3.压风设备

    设计采用井下移动空气压风机,选用MVF-6/7G型空压机2台,一台工作,一台备用。额定排气量:6.0m3/min;额定排压气:0.8Mpa;配套电动机型:Y200L2-6,功率:37kW,转速:970r/min;电压:660V/380V。

    七、井上下主要运输设备

    1.运输方式

    (1)主平硐、上下车场、提升下山、各标高甩车场铺设15kg/m钢轨,各区段运输巷道铺设15kg/m钢轨,轨距600mm。采区提升下山采用防爆绞车牵引矿车的运输方式。由于主平硐、区段运输巷的运输距离不大,加之矿井生产能力不大,矿井主平硐、区段运输巷的运输方式均采用人力运输。地面煤炭、材料采用汽车运输。

    (2)主要运输巷断面、坡度及轨型

    主平硐为半圆拱断面,巷道的净断面宽2.3m,高2.2m,净断面积4.49㎡,铺设有15kg/m的钢轨,在巷道的南帮布置(宽×深)0.30×0.30m的砼水沟,上面铺设水泥盖板作为人行道,在巷道的北帮敷设电缆和防尘水管等。主平硐长520m。

    (3)矿车

    本矿井为小型矿井,根据矿井实际情况,选用KFU0.75-6型翻斗式型矿车运煤和矸石,并配少量的材料车和平板车运输大件材料设备。

    八、地面生产系统

    根据地形条件,矿井在主平硐附近设斜坡煤仓及储煤场,原煤出井后经地面窄轨运至斜坡煤仓上口卸煤,煤仓下口设装车平台及储煤场,煤仓容积1000t。手动翻车卸煤后,经人工筛选及手选后,块煤、混煤分开储存,再在斜坡煤仓直接装车外运。矿井矸石部分在井下充填采空区,部分供公路维修和排弃填充工业广场内的低洼地,同时设排矸场排弃,也可以供矸砖厂作为原料。

    辅助设施主要有机修车间和坑木加工房。

    九、工业场地布置特征、防洪、地面建筑

    1、本矿井的主要工业广场布置在主平硐的北翼及西翼。根据功能分区的要求将场地分为三个分区:

    (1)主要生产区还是利用矿井原生产区域,由于矿井生产规模变化不大,加之原煤销售情况好、矸石也可以利用,原有生产区有一定的富裕量。

    (2)在主平硐井口北翼离主平硐较近的地方布置辅助生产区,在井口附近平坦的地方分别布置有生产调度室、职工宿舍楼、矿灯房充电房。在离井口稍远的地方布置一幢宿舍楼和一幢综合楼,综合楼主要包括食堂、澡堂、更衣室、锅炉房等。

    (3)行政生活福利区

    地面总平面布置做到合理紧凑,功能分区明确,互不干扰,有利于生产,方便生活,并符合安全、防火及环境保护等各项要求。

    2、地面工业广场建筑标高均高于历年最高洪水位。由于场地地形较为复杂,地面工业广场坡度较大,本着充分利用地形,避免洪水的威胁,将关键性的主平硐、辅助生产建筑布置在地势较高的地方。下一台阶主要布置等装车场。为确保主平硐和工业场地不受雨季洪水的威胁。主平硐和工业广场均布置在斜坡上,主平硐和工业广场不在冲沟中心,并远高于当地的侵蚀基准面,因此可认为井口和场地是安全的,不受洪水的威胁。

    第二章煤层条件

    一、煤层基本情况

    井开采K1煤层厚1.6m~2.0m,平均厚1.8m,呈层状、似层状产出,平均倾角39º~40º,结构简单,中下部常含1~2层夹矸,厚0.03m~0.2m。

    煤层顶板为灰、浅灰色泥岩,底板为铝土质泥岩或铝土岩。

    根据煤炭科学研究总院重庆分院对XX区XX镇XX煤矿的K1煤层检测结果表明,XX区XX镇XX煤矿的K1煤层有煤尘爆炸危险性,K1煤层自燃倾向等级为Ⅱ级(自燃煤层)。

    二、瓦斯情况

    重庆市经委渝经煤安[2007]155号文,XX区XX镇XX煤矿绝对瓦斯涌出量1.3m3/min,相对瓦斯涌出量11.97m3/t,为高瓦斯矿井。。

    由于本次技改工程,矿井的开采深度基本没有变化,本次设计按高瓦斯矿井进行设计,采用的瓦斯资料为07年矿井瓦斯等级鉴定报告书。矿井投产后应及时对矿井的瓦斯等级情况进行鉴定。

    附件2:课程设计提纲

    封面(按学校统一格式)

    评语页

    前言

    目录

    第一章矿井概况

    第一节矿井设计及生产资料

    一、井田范围

    二、开拓开采系统和巷道布置

    三、采掘工作面数目和位置

    四、运输系统及其环节

    五、巷道断面、长度、坡度及支护情况

    六、采煤方法、采区的接替计划和布置

    第二节煤层条件

    一、煤层厚度、倾角、层数

    二、煤层含水量

    三、煤自然和煤尘爆炸性

    第三节采掘机械及其配备

    本节可列表表示。

    第二章水源与供水形式的选择

    一、矿井洒水水质要求

    二、防尘供水形式的选择

    第三章矿井防尘洒水管网系统及用水量计算

    第一节矿井防尘洒水管网系统

    一、管网布置形式的选择

    二、用水点装置

    第二节矿井防尘洒水用水量计算

    一、采煤面的防尘用水量

    二、掘进面的

    三、主要运输巷的运输及转载系统

    四、运输大巷等

    五、防治粉尘的其他用水量

    六、矿井防尘用水量

    (本节主要包括以上内容,如有其他需防尘用水,一并计入)

    第四章管网水力计算与管路选择

    一、管路规格的确定

    二、管路的沿程摩擦阻力计算

    三、管路的沿程总阻力计算

    第五章水压控制措施和管路敷设

    一、水压计算

    二、水压控制措施

    三、管路布置和安装要求

    结束语

    附件3设计基础图纸另附


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