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1、,矿井开拓与生产系统,主讲人：陈士军,一、荆各庄矿概况荆各庄矿业分公司位于河北省唐山市境内，距市中心18公里，地理位置优越，交通方便快捷。矿井始建于1958年，1979年正式投产，设计生产能力120万吨，经技术改造，1997年核定生产能力170万吨，2005核定生产能力201万吨。本井田为一盆形向斜隐蔽有限煤田，南北长约3.5Km，东西宽约3.4Km，面积9Km2；地面标高+23.85+38.8m。煤系地层上部覆盖有厚100380m第四纪冲积物，有4层可采煤层，最终标高为-530m。井田探明地质储量1.67亿吨，可采储量8823.8万吨。矿井水文地质条件属复杂型，煤系地层上部覆盖有饱含地下水的
2、第四纪冲积层，下伏奥陶纪石灰岩和煤系地层中的含水层，共有八个含水层，其中第号煤5以上为裂隙承压含水层。煤系地层上下隔水层与留设的断层、冲积层防水煤柱阻断第四纪冲积层和奥陶纪石灰岩含水层，煤系地层中的含水层采用疏放和降压达到安全开采。,一、荆各庄矿概况矿井瓦斯等级为低瓦斯矿井，无煤与瓦斯突出，无冲击地压。有煤尘爆炸危险；矿井属一级自然发火(其中九煤层为容易自燃煤层，发火期2个月)。,二、矿主要生产系统井下主要运输系统：煤炭运输方式为刮板运输机、皮带运输一水平：工作面采区上山采区煤仓三翼皮带集中大巷（SD或SDS皮带机）主井井底煤仓主井。二水平：工作面采区上山采区煤仓2049皮带集中大巷和2049
3、皮带暗斜井（DX钢丝绳芯皮带机）一水平1049皮带大巷主井井底煤仓主井,二、矿主要生产系统井下辅助运输系统：采用EKT-6/550架线电机车和1.7吨矿车，负责向各采区运输材料、设备和矸石。一水平：由-375井底车场三翼轨道集中大巷各采区上山工作面；二水平：由一水平1048轨道大巷2048轨道暗斜井2048轨道集中大巷各采区上山工作面。行人运输方式：行人路线与运送材料线路相同。矿井备PRB-12-6/3型人车10辆，一水平具备人车运输条件。,1、矿井通风系统矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，副井、风井进风，主井回风，矿井各采区均为独立通风，2、采区通风系统矿井采区均采用分区通风方式，
4、由下部石门进风，经采区进风上山或本煤层上山工作面运输巷工作面工作面回风巷采区回风上山采区上部回风石门到采区回风大巷。3、局部通风局部通风我们采用了性能先进的对旋局扇，并实现了局部通风的“四双、三专、两闭锁、一自动”，即局部通风机实行“四双”（双风机、双电源、双线路、双开关）、“三专”（专用变压器、专用开关、专用线路）、“两闭锁”（风电闭锁、瓦斯电闭锁）、“一自动”（风机自动切换）。局扇供电高压端全面推广使用双回路供电方式，,排水系统：建矿以来最大涌水为65.66m3/min，随着矿井水疏放时间延长，涌水量逐年衰减，目前矿井总涌水量为15.44m3/min，一水平3.14m3/min、二水平9.
5、5m3/min、三水平2.80m3/min。一水平排水从-375m水仓、泵房经主副井6条(419mm)排水管直接排到地面，排水高度411m。排水管排量96m3/min；水仓总有效容量1.71万m3；水泵MD450-608型18台，9台工作，6台备用，3台检修，每台排水量420m3/h，。二水平排水从-475m水仓、泵房经2020W和2049暗斜井5条排水管排到1040排水巷到-375m水仓，排水高度100m。排水管排量41.1m3/min；水仓总有效容量8717m3；水泵型号采用KND450603，共布置11台，5台工作，4台备用，2台检修，每台排水量450m3/h。三水平永久排水系统现在正在
6、施工，目前使用临时水泵房（为保延深开拓施工），经3040斜井排至二水平水仓，临时水泵房安装有6SH-6型双吸水泵5台，2台工作、2台备用、1台检修，总排量10.8m3/min，排水高度40m。,供电系统：地面建有一座变电站，三条35KV的高压电源分别从贾安子、后屯输入，总长度29Km，主变共有三台，总容量为6300 KVA3，其中两台变压器并联运行，一台备用。总用电量5730万KWh，最大电力负荷8610KW，平均电力负荷6540KW。从地面变电站35KV变为6KV，经主副井筒输到井下中央变电所，中央变电所由6KV输到井下采区变电所，采区变电所由6KV变为660V，输送到各工作面，综采设备为1
7、140V。主排水水泵直接由井下中央配电室输送6KV电源。地面主、副、风井绞车、主扇、压风机直接由地面变电所输送6KV电源。,矿井通风方式为中央并列抽出式；建有瓦斯安全监测、供水和灌浆防灭火系统；煤炭采用井下皮带机运输和立井箕斗提升；设备、材料、矸石采用井下电机车运输和立井罐笼提升；建有生产运输系统工业电视监测系统；矿井水采用阶段排水方式由下水平排至上水平、至地面；由地面压风机站和井下临时压风机站两种方式动力压风。矿井开拓方式为立井多水平分区式集中大巷开拓，暗斜井延深。,荆各庄矿矿井开拓的情况,矿井通风方式为中央并列抽出式，建有瓦斯安全监测、供水和灌浆防灭火系统；煤炭采用井下皮带机运输和立井箕斗
8、提升，设备、材料、矸石采用井下电机车运输和立井罐笼提升，建有生产运输系统工业电视监测系统；矿井水采用阶段排水方式由下水平排至上水平、至地面；由地面压风机站和井下临时压风机站两种方式动力压风。矿井开拓方式为立井多水平分区式集中大巷开拓，暗斜井延深。1、井筒主井、副井、风井(进风)三个立井位于井田内东北侧,自地面至第一生产水平，井口标高为+35.5m,高于最高洪水位+19.5m。第一生产水平至第二生产水平为四条暗斜井。第二生产水平至第三生产水平为三条暗斜井正在延深施工。主井：担负提升煤炭、回风、排水。井筒直径5.0m，净面积19.63m2,从地面直至第一水平-375m，井深411.391m，在-2
9、46水平留设马头门，井内装备一对10m3箕斗和通讯、动力电缆与排水管路，在回风水平-246m以上设有行人梯子间。提升选用P43.2型分裂式单滚筒绞车，二台1000KW电动机拖动，最大速度11.82m/s。,副井：担负提升材料、设备、矸石、升降人员、进风、排水。井筒直径6.0m，净面积28.27m2,从地面直至第一水平-375m，井深422.94m，在-246水平留设马头门，井内装备一对铝合金双层罐笼和通讯、动力电缆与排水管路，从井底至地面设有行人梯子间。提升选用241.7捷克双滚筒绞车，一台1000kW电动机拖动，罐笼下层可装3t矿车（现使用1.7t矿车），上层可载人员28名，最大速度7.21
10、7m/s。风井：为辅助提升材料、设备、矸石、升降人员、进风。直径6.0m，净面积28.27m2,从地面直至第一水平-375m，井深431m，在-246水平留设马头门，井内装备一对金属双层罐笼，提升选用JKM-2.8/6多绳摩擦绞车，二台800KW电动机拖动，罐笼下层可装3t矿车（现使用1.7t矿车），上层可载人员32名，最大速度9.8m/s。,2049皮带暗斜井：从第一水平-375m直至二水平-469m，斜井全长506m，担负提升煤炭。巷道内铺设有325mm排水管两条，安装DX钢丝芯型皮带机一部，长度746m，带宽1.0m，带速2.5m/s，电动机功率4160KW。2048轨道暗斜井：从第一水
11、平-375m直至二水平-475m，斜井全长406m，主要为提升矸石、材料和设备之用。提升绞车为GKT22.51.5-20双滚筒绞车，设计双钩提升（目前为单钩提升），电动机功率2260KW。2020E和2020W回风排水暗斜井：巷道内铺设有325mm排水管两条、273mm排水管一条。3049皮带暗斜井：从第二水平-452m直至三水平-495m，斜井全长372m。目前没有安装设备。3048轨道暗斜井：从第二水平-475m直至三水平-515m，斜井全长150m。目前为开拓延深施工使用。3040回风排水暗斜井：斜井全长280m。,立井、暗斜井主要参数和装备表,水平划分及参数表,水平划分矿井设有一个回风
12、水平和三个生产水平。水平划分及参数表,开拓工程技术现状,1、爆破技术光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%20%降低到4%7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度。光面爆破按爆破顺序可分为：周边眼后裂法和预裂光爆法。按爆破深度可分为：浅孔光爆法（孔深6m）,光面爆破的原理：爆破时沿炮眼中心连线破裂形成平整光
13、面的原理。光面爆破的措施；1、选择合适的炸药，条件是密度较小，药卷直径较小但要大于稳定爆轰的临界直径。根据公式爆轰压力炸药密度（爆速）242、选择合理的装药结构：采用不偶合装药结构，即炮眼直径远大于药卷直径。原因爆轰波经过一段空气间隔才传到岩层，形成在空气中传播的冲击波，它在空气中传播时压力迅速衰减。现在我矿使用的炸药为煤矿许用2#硝铵炸药，直径35mm，炮眼直径45mm。3、促使两炮眼间形成贯穿裂缝，它是光面爆破的技术关键，采取周边眼的最小抵抗线基本一致；周边眼同时起爆；确定合适的炮眼密级系数周边眼间距/最小抵抗线，一般取0.81.0,爆破图表煤矿许用二级乳化（硝铵）炸药、毫s延期电雷管,三
14、峡工程三期围堰爆破拆除采取“两端炸碎、中段倾倒”方式爆破拆除，整个爆破过程将持续12s左右。全长580m、堰顶高程140m的三期上游围堰，是三峡三期工程重要的临时挡水建筑物，6日16时爆破拆除的范围是，从5号堰块至左连接段480m范围的110m高程以上部分，拆除方量为18万多立方m，爆破实际填装炸药191.3吨，最大爆破水深达38m，爆破难度很大。此次爆破使用了150多吨高威力混装乳化炸药(半成品炸药)，这种炸药比常用的二号岩石乳化炸药爆力、爆速、猛度都更强，还不含TNT(三硝基甲苯)，不会造成地表水污染。起爆药包都套上了防水袋；填装时，再在炮孔内套入一层高强塑料防水袋，然后装入起爆药包和混装
15、炸药；填装完毕后，再装上空气间隔器，通过自动充气囊充气，形成炸药与外界的隔离；最后，在炮孔涂上特制的刚性堵塞材料。这样的四层防潮措施能够使炸药被淹在32m的水下几天仍能够顺利引爆。,为了提高爆破延时的精度，在国内首次使用了数码雷管。每个数码雷管里都有一块电脑芯片，用于控制延时；所有雷管都将与编码器连接。一个编码器就像一台掌上游戏机，可控制约200发雷管，起爆时将有18到21个编码器连接到总起爆器上。围堰上的1892个爆破孔按层次分布。堰顶上的调度师傅说，打孔原则是前(临水面)深后(临坝面)浅，最深的达30m，最浅的只有4m。一根根形似“火腿肠”的炸药被绑在竹片上插进这些爆破孔中。加上堰顶排水孔
16、等，一共有2000多个爆点，由2500多枚数码雷管控制。每枚雷管均由20至60m不等的引线连到各个爆点，再连到一根约600m长、横贯堰顶的主引线上，然后连到编码器，最后连到200多m外的爆破指挥部起爆器上，构成一个精密的起爆网络。,堰体向一个方向倾倒，在堰体中的“心脏”地带分别埋藏了三个药室。爆炸后将在围堰外侧大致形成一个三角切口。这个切口，加上围堰内侧水位比外侧高出4m的水位差，将成为控制110m高程以上的河床段堰块向外侧倾倒的决定性因素。整个爆破倾倒堰块方向控制的原理：在109.7m高程处已经预先挖好了坡面断裂孔，里面也装填了炸药。爆破时，在1、2、3号药室爆炸产生爆破缺口之后，上下堰体会
17、在109.7m高程处分离，利用重力偏心原理形成一个爆破支点；倾倒堰块重心的位置在距上堰面7.5m处，而缺口倾倒的支点在距上堰面10.5m处，这样加上堰内外4m的水位差产生的推力，就使它顺利地向外侧倾倒，从而保证大坝坝体的安全。为了减轻爆破震动对大坝的影响，设计者把炸药药量分了很多段。爆破药量一共192吨，但其中最大的一响也就690公斤，共分了971响。这就相当于就如同将192吨的炸药变成一支971响的鞭炮。为了减轻触地震动，堰块和堰块之间还预留了切割缝。这样堰块倾倒的时候，就不是整块倒下去，而是分段一小块一小块地倒下去。在堰前外侧水下，还有8m高的淤沙带，也可以减轻触地震动。在大坝防护的最薄弱
18、环节闸门，设计者们想方设法减弱水中冲击波对它的影响。他们的办法是，用空气压缩机把压缩空气经管道输入距大坝轴线上游20m事先安置好的钢管中，这条无缝钢管上钻设了两排直径1.5mm的发射孔，当压缩空气传输过来的时候，气体就通过小孔在水下形成两道气泡帷幕，可以有效减少水下冲击波对大坝和闸门的影响。“因为气泡中有气体，气体受外力挤压变形就能吸收能量。”如果气泡帷幕能达到消耗30%-60%冲击波的能量，就能有效减少冲击波的影响，充当大坝的受力盾牌。,围堰爆破动画,支护形式1、可伸缩性金属拱形支架2、锚喷支护3、偶合支护4、钢筋混凝土支护,可伸缩性金属拱形支架适用于在巷道过煤层、断层、松软岩层时使用，优点
19、适应性强，操作简单，进度快，支护初期强度大，支护效果安全，可反复适用。缺点：属于被动支护形式，工人井下运输、搬运强度大。现在是我矿主要支护形式之一。型材有25U、29U、36U三种。断面主要有7.0、10.5、9.0、11.9m2等几种，特殊断面井上可加工。这中支护形式措施有支架之间通过金属之拉杆连接，以增加支架的整体性。支架间的空隙使用金属网或木板插背。,锚喷支护：是目前矿井开拓施工的主流支护技术。是一种锚杆支护与喷射混凝土支护联合支护的形式。充分发挥围岩自乘能力。现在我矿锚喷支护形式为：锚杆+钢筋网+喷浆其中锚杆采用2020002200mm的右旋螺纹钢锚杆。锚固剂采用树脂锚固剂23330m
20、m,加长锚固。钢筋网采用8钢筋焊接的1.0*1.0m正方形网片，采用纵向、环向搭接形式，搭接不小于100。喷射混凝土采用425#普通硅酸钙水泥与陶粒土按1：3.5配比，加3的速凝剂，水灰比0.45的形式。喷层厚度100200mm。陶粒土代替原来的细砂及中沙组成的骨料，它是由采煤、选煤过程中捧出的矸石，经堆积充分白燃后，破碎筛分而成的。自燃陶粒的化学成份应符合以下要求：Si02适宜的含量为5065：A1203适宜的含量为1225；Fe203适宜的含量为510。该材料具有取材方便、价格低、回弹率低、粉尘深度小的特点，具有广泛的推广价值。陶粒土颗粒级配：粗骨料515mm占36%，细骨料05mm占58
21、%左右。该材料具有较强的吸附性，吸湿性强，与石粉相比，该材料比重小，一般在11001500Kg/m3，颗粒较圆滑对输料管磨损较小，混凝土粘稠度高。,耦合支护：我理解耦合支护就是新奥法施工的一种形式，在软岩巷道、破碎岩层巷道、地应力集中巷道以及大硐室巷道等需要增加巷道强度，延长巷道服务年限，减少巷道维修费用方面有这重要作用。实质为二次支护理论，即在一次支护稳定后采用二次支护。例如我矿2080泄水巷、3049皮带巷在软岩位置巷道采用这种支护形式。软岩巷道采用等强、刚柔层、全封闭耦合支护技术设计取代传统巷道的支护方式。具体方法：1、巷道支护最外层采用36U型钢11.9m2金属拱形支架(间距0.6m)
22、和金属背板翻修，形成4.53.0 m2规格的巷道。2、待巷道形变速率达到稳定后，采用二次耦合支护。即在新翻修巷道底板铺设长3.6m，断面 0.30.35 m2钢筋砼弧形底梁(连续密排)封闭底板。3、在砼底梁上架设25U型钢7.0m2金属拱形支架(间距0.3m)和30mm木背板，在两金属拱形支架之间绑扎双层18mm钢筋，间距300300mm，并浇注C20砼封闭顶帮。,钢筋混凝土支护主要应用在煤仓、井筒等特殊工程中。钢筋混凝土是用钢筋作为骨架 浇筑水泥、天然砂、石、水、掺合剂和外加剂。,设备：动力：开拓工程设备动力一般为风力，采用井上（风泵）压风机房集中向井下供风或采用井下风泵分区供风。现在我矿采用井下风泵分区供风即在每个工作面附近建立风泵房，向相应工作面供风。采用BZL3.5-20/7型空气压缩机。它的额定排气压力0.7MPa，排气量20m3/min。破岩设备采用风锤。打锚杆设备采用风动锚杆机出矸设备采用耙岩机。以上是我矿目前的开拓设备使用情况。现在先进的设备有破岩设备采用液压钻车出矸设备采用侧卸机等,今天的课讲到这里，希望大家通过这次学习能初步了解矿井开拓及生产系统的内容。最后祝愿大家学习愉快，工作顺利！谢谢！,
