礦井防塵灑水系統設計
礦井防塵灑水系統設計
一、課程設計任務書
1.設計的基本條件
1)設計的題目
XXX礦礦井防塵灑水設計
2)設計基礎資料
見附件1(設計基礎資料)，附件2(基本圖紙)。
3)課程設計安排
1周。
二、課程設計內容
見附件3(課程設計提綱)
三、設計基本要求
1.完成礦井防塵灑水設計說明書，具體見附件3;
2.完成的圖紙如下：
(1)礦井灑水系統圖
2.格式按給定要求完成，具體見附件4(設計格式要求)。
附件1：XX礦基本資料
XX礦防塵灑水系統設計資料
第一章礦井概況
第一節礦井基本情況
一、礦井概況
1.交通位置
XX區XX鎮XX煤礦位于XX市城區北東84º，行政區劃屬重慶XX市XX鎮XX村所轄，礦區范圍位于XX九井井田、九井向斜南段西翼。礦井現主平硐坐標：X=3234400;Y=36431778;Z=+755m。
XX煤礦距XX市直距約21km處XX鎮XX村，礦區內有4km簡易公路在XX鎮交匯于川湘公路，礦區距XX城區運距約27km，交通較方便。
2.地形地貌
礦區內地形地貌為東高西低的中低山斜坡地貌。礦區范圍內最高點標高+1040m，最低標高+825m，相對高差215m。礦區地形坡角一般為15°～52°，平均26°，有利于地表水的排泄，巖土界面傾角8°～12°。礦區東北部有向西北開口的沖溝，不蓄水，只起排水作用，溝谷縱坡度25～35%，切割深度6m～9m。礦區內青山綠地，植被發育。
礦區內無大的河流，侵蝕基準面較低。礦井主要充水水源是大氣降水的滲入和含水層、老窯水的補給。含水層在接受大氣降水補給后，沿裂隙徑流，經采空區滲入巷道。
3.電源、水源
(1)電源
礦井電源來自XX鎮變電所10kV電源，礦井另外還自備有100kW柴油發電機組，電源基本穩定可靠。礦井自建有地面變電所，配有135kVA、50kVA和165kVA變壓器各一臺，分別供井下、地面及風機房用電。
(2)水源
礦區生活用水、生產用水及井下防塵、消防用水主要取自山泉和溪流，旱季水量不足時井下消防灑水利用井下水進行補充。
二、井田境界、儲量及開采規模
1、井田境界
根據重慶市國土和房屋管理局2007年7月頒發新的采礦許可證，有效期2007年7月至2011年7月。XX區XX鎮XX煤礦的礦區范圍由12個拐點圈定，走向長約0.62km，傾斜寬0.38km，面積0.2772km2，開采K1煤層，開采深度+760m～+670m。礦區范圍的拐點坐標見表1-3-1。
表1-3-1礦區范圍的拐點坐標
| 拐點 編號 | 坐標 | |
| 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 |
| 備注：1、開采標高：+760m～+670m； 2、開采煤層：K1煤層； 3、礦區面積：0.2772k㎡。 | ||
2.開采儲量
XX煤礦K1煤層分別占用地質儲量(111b+333)324kt，該儲量以渝地礦協儲測審字[2006]072號文審查認定。礦井儲量計算情況見表1-3-2。
表1-3-2XX煤礦煤炭資源儲量估算表(容重：1.45t/m3)
| 塊段 | 煤層名稱 | 儲量級別 | 煤層平均厚度(m) | 塊段投影面積(千m2) | 塊段平均傾角(°) | 儲量計算標高(m) | 儲量(kt) | 備注 |
| 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 | |
| 合計 | 98612 | 324 | ||||||
(2)可采儲量
由于本礦井工業場地無煤柱留設，計算可采儲量需再減去主要井巷煤柱以及開采損失。根據礦井的開拓布置，礦井采區提升上山、行人回風上山布置在K1煤層，上山之間留設20m煤柱，開采損失按照中厚煤層的采區回采率不低于80%來進行計算。根據《小型礦井設計規范》：
設計可采儲量=(礦井設計資源/儲量-主要井巷煤柱)×采區回采率
=185(kt)
3、礦井設計生產能力及服務年限
礦井設計生產能力40kt/a。礦井設計年工作日為330d，每天三班作業。
根據礦井可采儲量為185kt，礦井設計生產能力40kt/a，由于本次的礦井范圍儲量是在原有礦區已經揭露的煤層基礎上推算的，儲量的可靠程度較大，儲量級別較高，因此本次設計儲量備用系數取1.4。
經過計算，礦井服務年限3.3a，礦井服務年限與井型基本匹配，基本符合國家相關產業政策的要求。
三、開拓開采系統和巷道布置
1.井口位置及開拓方式
(1)井口位置
利用礦井原主平硐和風井。
主平硐坐標：X=3234400;Y=36431777;Z=+755m;α=116°
主平硐仍然利用礦井原有主平硐，巖層穩定時采用裸巷，如遇頂板水、地質構造帶、巖層松軟時砌碹或者架棚支護，半圓拱斷面，巷道的凈斷面寬2.3m，高2.2m，凈斷面積4.49㎡，鋪設有15kg/m的鋼軌，在巷道的南幫布置(寬×深)0.30×0.30m的砼水溝，上面鋪設水泥蓋板作為人行道，在巷道的北幫敷設電纜和防塵水管等。主平硐長520m，該主平硐擔負礦井各個采區開采的進風、行人、運輸、排水以及安全通道等任務。
1#回風斜井坐標：X=3234101;Y=36432050;Z=+889m;α=108°
1#回風斜井利用XX煤礦+899m回風斜井，對原有回風斜井進行一定維護、修擴。改造后回風斜井凈寬2.0m，墻高1.0m，凈斷面3.57m2，砌碹或掛網錨噴支護。1#回風斜井沿K1煤層偽斜布置，傾角30°，方位角約為108°，該回風斜井長260m。1#回風斜井主要擔負礦井開采Ⅰ采區時期的回風、安全出口等任務。
2.開拓方式
采用平硐開拓，下山開采，分區式通風。F9、F8兩斷層的下盤煤分區布置進行開采的方式，全礦井劃分為二個采區。+755m平硐仍然作為整個礦井主平硐。F9斷層的下盤煤利用原提升下山(坡度20°)、回風下山(坡度25°)繼續向下延深至+675m落平，作為礦井開采F9斷層的下盤煤的提升、回風下山，然后新增一條行人下山，布置在原提升下山和回風下山之間，在+760m變坡、+675m落平，坡度與原提升下山一致，然后在+675m標高布置井底車場，然后再利用礦井已有的+740m回風巷及回風繞道、+740m～+760m回風上山以及+889m回風斜井一起形成礦井開采F9斷層下盤煤的開拓系統。
在主平硐揭穿F8斷層下盤煤的地方分別作開采F8斷層下盤煤的提升、回風、行人下山，三條下山相距20m，均在+720m標高落平，然后在布置井底車場，最后在主平硐南翼沿F8斷層下盤煤直接向上掘進直至地面，形成礦井開采F8斷層下盤煤的回風斜井，從而形成礦井開采F8斷層的下盤煤的開拓系統。
3.水平設置及階段劃分
礦井采用平硐開拓，全部為下山開采，根據礦井開拓布置、開采深度和礦井開采范圍等實際情況，本次設計設置了一個水平(+760m水平)，將礦井劃分為一個階段(+675m～+760m)進行開采。
4.采區及區段的劃分
XX煤礦礦區范圍走向長只有0.62km，本次設計沿走向方向不再劃分采區。但是由于礦區范圍內F8、F9斷層的影響，將K1煤層切割成兩個獨立的開采區域，本次設計為了減少施工和安全管理的難度，將兩個獨立的區域劃分為兩個采區進行開采，F9斷層下盤區域為Ⅰ采區，F8斷層下盤區域為Ⅱ采區。
Ⅰ采區劃分為兩個區段，即+675m～+700m和+700m～+740m區段(+740m～+760m區段為采空區);Ⅱ采區由于開采深度不大，不再劃分區段，Ⅱ采區只有+720m～+755m一個區段。
四、采掘工作面數目和位置
礦井由于已經形成的一些巷道以及礦井已有的各種生產系統，本次設計考慮了兩個掘進頭對原有巷道進行維護和刷擴，本次設計投產前已有和施工完成巷道有：主平硐、1#回風斜井、1#提升、行人、回風下山、+740m回風繞道及回風石門、+740m～+760m回風上山和Ⅰ采區上下車場、1101、1102采面運輸、回風巷及開切眼。投產前布置好一個首采工作面1101采面，一個準備工作面1102采面，一個掘進工作面，掘進面負責掘進1104采面運輸巷。
技改施工時只安排兩個掘進頭分別施工。根據成巷速度，預計整個礦井技改工期為13.5個月?？紤]0.5個月的生產準備期，則礦井投產前總的技改工期為14個月。
五、采區布置及裝備
XX煤礦礦區范圍走向長只有0.62km，本次設計沿走向方向不再劃分采區。但是由于礦區范圍內F8、F9斷層的影響，將K1煤層切割成兩個獨立的開采區域，本次設計為了減少施工和安全管理的難度，將兩個獨立的區域劃分為兩個采區進行開采，F9斷層下盤區域為Ⅰ采區，F8斷層下盤區域為Ⅱ采區。
礦井首采區為Ⅰ采區，開采K1煤層，位于礦井范圍內的東翼F8斷層下盤區域，開采標高為+670m～+740m，劃分為兩個區段分別為+675m～+700m、+700m～+740m。采區南翼300m+690m～+740m為采空區，K1煤層的傾角均為39°～40°。
Ⅱ采區為接替采區，開采K1煤層，位于礦井范圍內的西翼，開采標高為+720m～+755m，整個采區不再劃分區段。
根據礦井采區的布置以及采煤方法的選擇，采煤方法采用走向長壁采煤法，回采工作面的生產工藝設計采用放炮落煤，采煤工作面的支護材料采用金屬摩擦支柱，摩擦支柱的型號選用MW2000型微增阻摩擦支柱。根據煤層頂底板巖石特性，設計采煤工作面柱距和排距為0.8m×0.8m，“三·五”控頂，最大控頂距為3.4m(五排)，最小控頂距為1.6m(三排)，放頂步距為1.6m。根據礦井開采的煤層的頂板為碳質泥巖、泥巖、砂質泥巖、灰巖的特性，本次設計采空區處理采用全部垮落法進行處理。
采煤工作面設計采用“三、八”作業制，兩采一準，采面每班沿走向方向推進0.8m，日推進整個采面沿走向方向0.8m。采煤班打眼、放炮、攉煤，準備班回柱、支護、采空區處理。
根據礦井采區的布置以及采面采煤方法的選擇，回采工作面的生產工藝設計采用放炮落煤，工作面采用金屬摩擦支柱，回采工作面的煤炭運輸采用搪瓷溜槽自溜的運輸方式。因此回采工作面配備有一定數量的搪瓷溜槽、金屬摩擦支柱及備用支柱、回柱器、升柱器、MFB-100型發爆器以及煤電鉆、鉆桿。
經過驗算，礦井布置一個采面就能夠滿足礦井40kt/a設計生產能力要求。
六、提升、排水和壓風設備
1.提升設備
提升設備利用礦井原有提升絞車，其主要性能參數，型號JTB1000×800型提升絞車，單滾筒，直徑1000mm，寬度800mm，牽引力22kN，配套電機37kW，660V/380V，轉速980r/min，鋼絲繩速度1.39m/s，18.5mm的鋼絲繩。
經過對絞車牽引力、提升能力、鋼絲繩安全系數、礦車連接強度的驗算，提升下山提升時提煤每次提升MFV0.75-6型翻斗式礦車3輛，提矸每次提升KFU0.75-6型翻斗式礦車2輛，設備、材料每次分別提升MLC2-6型材料車、MPC2-6型平板車1輛，JTB1000×800型提升絞車的提升能力能夠滿足礦井的提升要求。
2.首采區水泵房設備
設計選用DF46-30×4型離心式水泵，其設備主要性能參數見下表。
表1-3-3水泵房排水設備參數表
| 型號 | 流量 m3/h | 揚程 m | 轉速 rpm | 吸程 m | 效率 % | 配帶電動機 | |
| 軸功率 | 容量 kw | ||||||
| DF46-30×4 | 46 | 120 | 2950 | 5 | 70 | 21.48 | 30 |
水泵選用三臺，一臺工作，一臺備用，一臺檢修。
排水管選用φ100×3.0冷軋無縫鋼管，按《安全規程》要求需敷設兩趟該排水管，單趟長約250m。
3.壓風設備
設計采用井下移動空氣壓風機，選用MVF-6/7G型空壓機2臺，一臺工作，一臺備用。額定排氣量：6.0m3/min;額定排壓氣：0.8Mpa;配套電動機型：Y200L2-6，功率：37kW，轉速：970r/min;電壓：660V/380V。
七、井上下主要運輸設備
1.運輸方式
(1)主平硐、上下車場、提升下山、各標高甩車場鋪設15kg/m鋼軌，各區段運輸巷道鋪設15kg/m鋼軌，軌距600mm。采區提升下山采用防爆絞車牽引礦車的運輸方式。由于主平硐、區段運輸巷的運輸距離不大，加之礦井生產能力不大，礦井主平硐、區段運輸巷的運輸方式均采用人力運輸。地面煤炭、材料采用汽車運輸。
(2)主要運輸巷斷面、坡度及軌型
主平硐為半圓拱斷面，巷道的凈斷面寬2.3m，高2.2m，凈斷面積4.49㎡，鋪設有15kg/m的鋼軌，在巷道的南幫布置(寬×深)0.30×0.30m的砼水溝，上面鋪設水泥蓋板作為人行道，在巷道的北幫敷設電纜和防塵水管等。主平硐長520m。
(3)礦車
本礦井為小型礦井，根據礦井實際情況，選用KFU0.75-6型翻斗式型礦車運煤和矸石，并配少量的材料車和平板車運輸大件材料設備。
八、地面生產系統
根據地形條件，礦井在主平硐附近設斜坡煤倉及儲煤場，原煤出井后經地面窄軌運至斜坡煤倉上口卸煤，煤倉下口設裝車平臺及儲煤場，煤倉容積1000t。手動翻車卸煤后，經人工篩選及手選后，塊煤、混煤分開儲存，再在斜坡煤倉直接裝車外運。礦井矸石部分在井下充填采空區，部分供公路維修和排棄填充工業廣場內的低洼地，同時設排矸場排棄，也可以供矸磚廠作為原料。
輔助設施主要有機修車間和坑木加工房。
九、工業場地布置特征、防洪、地面建筑
1、本礦井的主要工業廣場布置在主平硐的北翼及西翼。根據功能分區的要求將場地分為三個分區：
(1)主要生產區還是利用礦井原生產區域，由于礦井生產規模變化不大，加之原煤銷售情況好、矸石也可以利用，原有生產區有一定的富裕量。
(2)在主平硐井口北翼離主平硐較近的地方布置輔助生產區，在井口附近平坦的地方分別布置有生產調度室、職工宿舍樓、礦燈房充電房。在離井口稍遠的地方布置一幢宿舍樓和一幢綜合樓，綜合樓主要包括食堂、澡堂、更衣室、鍋爐房等。
(3)行政生活福利區
地面總平面布置做到合理緊湊，功能分區明確，互不干擾，有利于生產，方便生活，并符合安全、防火及環境保護等各項要求。
2、地面工業廣場建筑標高均高于歷年最高洪水位。由于場地地形較為復雜，地面工業廣場坡度較大，本著充分利用地形，避免洪水的威脅，將關鍵性的主平硐、輔助生產建筑布置在地勢較高的地方。下一臺階主要布置等裝車場。為確保主平硐和工業場地不受雨季洪水的威脅。主平硐和工業廣場均布置在斜坡上，主平硐和工業廣場不在沖溝中心，并遠高于當地的侵蝕基準面，因此可認為井口和場地是安全的，不受洪水的威脅。
第二章煤層條件
一、煤層基本情況
井開采K1煤層厚1.6m～2.0m，平均厚1.8m，呈層狀、似層狀產出，平均傾角39º～40º，結構簡單，中下部常含1～2層夾矸，厚0.03m～0.2m。
煤層頂板為灰、淺灰色泥巖，底板為鋁土質泥巖或鋁土巖。
根據煤炭科學研究總院重慶分院對XX區XX鎮XX煤礦的K1煤層檢測結果表明，XX區XX鎮XX煤礦的K1煤層有煤塵爆炸危險性，K1煤層自燃傾向等級為Ⅱ級(自燃煤層)。
二、瓦斯情況
重慶市經委渝經煤安[2007]155號文，XX區XX鎮XX煤礦絕對瓦斯涌出量1.3m3/min，相對瓦斯涌出量11.97m3/t，為高瓦斯礦井。。
由于本次技改工程，礦井的開采深度基本沒有變化，本次設計按高瓦斯礦井進行設計，采用的瓦斯資料為07年礦井瓦斯等級鑒定報告書。礦井投產后應及時對礦井的瓦斯等級情況進行鑒定。
附件2：課程設計提綱
封面(按學校統一格式)
評語頁
前言
目錄
第一章礦井概況
第一節礦井設計及生產資料
一、井田范圍
二、開拓開采系統和巷道布置
三、采掘工作面數目和位置
四、運輸系統及其環節
五、巷道斷面、長度、坡度及支護情況
六、采煤方法、采區的接替計劃和布置
第二節煤層條件
一、煤層厚度、傾角、層數
二、煤層含水量
三、煤自然和煤塵爆炸性
第三節采掘機械及其配備
本節可列表表示。
第二章水源與供水形式的選擇
一、礦井灑水水質要求
二、防塵供水形式的選擇
第三章礦井防塵灑水管網系統及用水量計算
第一節礦井防塵灑水管網系統
一、管網布置形式的選擇
二、用水點裝置
第二節礦井防塵灑水用水量計算
一、采煤面的防塵用水量
二、掘進面的
三、主要運輸巷的運輸及轉載系統
四、運輸大巷等
五、防治粉塵的其他用水量
六、礦井防塵用水量
(本節主要包括以上內容，如有其他需防塵用水，一并計入)
第四章管網水力計算與管路選擇
一、管路規格的確定
二、管路的沿程摩擦阻力計算
三、管路的沿程總阻力計算
第五章水壓控制措施和管路敷設
一、水壓計算
二、水壓控制措施
三、管路布置和安裝要求
結束語
附件3設計基礎圖紙另附
