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280442矸井提升系统改造方案设计

天府矿业有限责任公司三汇一矿

+280m～+442m矸井提升系统

改造方案设计

编制单位：

天府矿业公司三汇一矿

编制时间：

二OO七年七月

目录

第一章概述………………………………………………3

第一节矿区位置与交通…………………………………3

第二节企业性质和隶属关系……………………………3

第三节自然地理…………………………………………3

1.3.1地形地貌…………………………………………3

1.3.2气候、水文………………………………………3

1.3.3地震………………………………………………4

第二章矿井生产现状……………………………………4

第一节工作制度…………………………………………4

第二节采掘部署…………………………………………4

2.2.1地形地貌…………………………………………4

2.2.2气候、水文………………………………………4

2.2.3地震………………………………………………5

2.2.4矿井提升运输系统………………………………5

2.2.5现有运输系统存在的问题………………………6

第三章运输系统改造方案………………………………6

第一节改造方案的提出…………………………………6

第二节方案的选择………………………………………8

第三节改造方案工程内容………………………………11

第四章改造方案设计……………………………………11

第一节绞车选型设计……………………………………11

第二节280主平硐通过能力核定………………………17

第三节改造工程量………………………………………18

4.3.1土建工程…………………………………………18

4.3.2井巷工程………………………………………18

4.3.3铺轨……………………………………………18

4.3.4设备布置………………………………………18

第五章技术经济………………………………………19

第一节工程资金………………………………………19

5.1.1工程概算资金…………………………………19

5.1.2资金来源………………………………………20

第二节建设工程安排…………………………………20

第一章概述

第一节矿区位置与交通

重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿井田位于重庆合川市三汇镇，襄渝国铁、仪北二级公路纵贯矿区西侧，矿区有专用铁路与国铁接轨。

公路南距重庆85km，北碚40km；北至南充200km；西去合川72km，交通较为方便。

矿区地理坐标为：

东经106°35′37″～106°39′22″

北纬30°03′45″～30°06′15″

矿井主平硐硐口的平面直角坐标（北京坐标系）为：

X=3330717.796

Y=36365980.870

Z=+276.378

见交通位置图。

第二节企业性质和隶属关系

重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿为国有重点煤矿，原矿井名称为“天府矿务局三汇一矿”。

2002年4月，经有关部门批准，天府矿务局改制成立重庆天府矿业有限责任公司，三汇一矿矿井名称同时相应更改为重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿。

第三节自然地理

1.3.1地形地貌

矿区地貌属侵蚀构造的中高山地形，北东高，南西低，山脉呈北东—南西向，属褶皱—断层山，重峦叠嶂，东侧为白岩山、皮家山。

1.3.2气候、水文

矿区内温差较大，主平硐广场处于三汇坝地槽内，夏季炎热，最高气温达42℃，山顶最低温度为-5℃，年平均为18℃。

年降雨量823～1270mm，平均降雨量在1000mm以上，多呈暴雨下降。

降雨季节多在4～10月，月最大降雨量可达200mm以上。

6～9月多暴雨、气压在706～738mm之间，年平均湿度13～14毫巴，蒸发量年平均在1000mm左右，最大风速17m/S,1～6月多为东北风，秋季多为南风，冬季山地多有积雪和冰冷现象，夏季雷电活动强烈。

本区属嘉陵江水系，矿井主平硐标高+276m，不受当地洪水威胁。

矿区内无大的地表水体。

暴雨后地表积水经顺坡的冲沟排泄和汇集到矿区西端外围的鱼泉河，至小沔后注入渠江，在合川合阳城汇入嘉陵江。

1.3.3地震

根据国家质量技术监督局2002-02-02发布的《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，本区地震基本烈度为Ⅵ度。

第二章矿井生产现状

第一节工作制度

矿井年生产330d，“三八”制作业，每天净提升时间为16h。

第二节采掘部署

2.2.1三汇一矿一井

矿井现生产采区为+465m北四和+280m北二采区，年平均布置1.5个采煤工作面生产。

+280m大巷已掘到北四采区位置，因遇断层影响，自2005年以来，一直进行地质情况勘探工作，+280m北大巷碛头距北翼边界还剩1300m。

2.2.2三汇一矿二井

矿井现开采+674m南三、+674m北翼条带的K1煤层以及+674m南四采区的K4煤层，年平均布置3.0个采煤工作面开采，其中2个K1煤层面和1个K4煤层面。

井巷开拓情况为：

+674m北大巷已掘到北八采区、+590m南翼运输大巷已掘到边界，北翼运输大巷已掘到北五采区，+290m～+590m水平开拓巷道已开始掘进。

2.2.3矿井产矸量

根据三汇一矿五年部署及十年规划，到2009年矿井将达到120万吨/年的生产能力，矿井的开拓形象为（按同时施工最多掘进头考虑）：

三汇一矿一井：

在保证一井采区顺利接替的同时，也必须考虑到保证矿井水平接替，因此，当+280m北翼采区开拓时（按2个掘进头考虑），+280m以下水平的延深在2008年内也必须进行，延深工程也按2个掘进头考虑，一井开拓工程最多按4个掘进头计算，日平均产矸量约360m3。

三汇一矿二井：

三汇一矿二井+770m北大巷已掘到北翼边界；+674m北大巷已掘到北八采区，开拓巷道约剩2000m；+590m南大巷已掘到南翼边界，北大巷已掘到北五采区，开拓巷道约剩4000m；+290m～+590m南轨道上山已开始动工掘进。

根据矿井现有开拓巷道部署，茅口掘进工作面按8个布置计算，日平均产矸量约720m3。

2.2.4矿井提升运输系统

三汇一矿一井现有+280m～+465m北二轨道上山φ1.6m绞车和+280m～+465m北三轨道上山φ1.6m绞车，+280m大巷掘进的矸石经轨道上山提升至+465m水平，大巷采用蓄电池机车牵引到+465m中平硐，采用40KW内绞下放到+442m水平，用手动翻笼倒入地面矸仓，再经+465m矸石上山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升200m）提到矸石山。

最大排矸量300m3/天，平均排矸量240m3/天。

三汇一矿二井现主提升系统有：

+290m～+590m集中轨道上山（φ2.5m绞车提升）、+590～+770m南二边界轨道上山（φ2.0m绞车提升），+674m～+920m管线斜井（φ1.6m绞车提升）、+590m～+920m矸石斜井（φ2.0m绞车提升）。

地面共有矸石斜井与管线斜井两套排矸系统，其排矸方式均为汽车翻矸，其中管线斜井最大排矸量300m3/天，平均排矸量240m3/天。

矸石斜井最大排矸量300m3/天，平均排矸量240m3/天。

两套系统总排矸量480m3/天。

2.2.5现有运输系统存在的问题

2.2.5.1+465m卸矸系统能力不能达到掘进要求。

2.2.5.2姚家岩排矸能力不足，当生产水平下延后，提升运输系统周转次数更多，排矸能力更不能满足生产需要。

2.2.5.3一井运输环节复杂，周转次数多，辅助人员多，存在折返运输，运输费用高。

第三章运输系统改造方案

第一节改造方案的提出

根据矿井部署和现有排矸系统，即要满足矿井排矸，又要缩短运输线路，节约提升、运输费用。

+590m及+590m以上水平的矸石，其矸石运输由+674m～+920m管线斜井和+590m～+920m矸石斜井运输至+920m矸石山卸矸。

一井片区的矸石运输由+280mN2φ1.6m绞车和+280mN3φ1.6m绞车提升至+465m水平，再经机车运输、中平硐40KW内绞运至+465矸石山卸矸。

本次设计主要针对+290m～+590m系统开拓巷道的矸石运输，提出以下三条方案：

方案一：

维持现运输、排矸系统，二井矸石全部提至姚家岩矸石山。

1、在+290m～+590m南轨道上山未形成前，+290m大巷及上山掘进的矸石运输路线为：

大巷碛头（机车运输3700m）→+280mN2φ1.6m绞车下车场（绞车提升440m）→+280mN2φ1.6m绞车上车场（机车运输1500m）→+465m中平硐40KW内绞（绞车下放185m）→+465m矸石山手翻笼矸仓→+465m矸石山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升200m）→+465m矸石山卸矸。

（可比运输距离6025m）

+590m往下掘进的矸石运输路线为：

+590m南二边界碛头（机车运输1200m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

2、+290m～+590m南轨道上山形成后、+290m～590m开拓系统各水平大巷及上山掘进的矸石运输路线为：

+290m大巷碛头（绞车运输800m）→+290～+590m南轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

（可比运输距离3180m）

方案二：

维持现运输、排矸系统，二井+460m以上矸石提至姚家岩矸石山，+460m以下矸石排到一井矸石山。

1、+290m～+590m南轨道上山形成后、+460m水平以上矸石运输路线为：

+460m～+590m南轨道上山（绞车运输400m）→+590m南轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

（可比运输距离2780m）

2、+460m以下水平矸石运输路线为：

+290m～+460m碛头（绞车运输400m）→590m南二边界轨道上山下车场（机车运输4200m）→+280mN2φ1.6m绞车下车场（绞车提升440m）→+280mN2φ1.6m绞车上车场（机车运输1500m）→+465m中平硐40KW内绞（绞车下放185m）→+465m矸石山手翻笼矸仓→+465m矸石山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升200m）。

（可比运输距离6925m）

方案三：

恢复（安装）一矿+280m八字口至+442m矸石斜井提升系统。

1、+290m～+590m南轨道上山形成后、+460m以上水平矸石运输路线为：

+460m～+590m碛头（绞车运输400m）→+590m南二边界轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

（可比运输距离2780m）

2、+460m以下水平矸石运输路线为：

+290m～+460m碛头（绞车运输400m）→590m南轨道上山下车场（机车运输3000m）→+280m八字口φ2m绞车下车场（绞车提升440m）→+465m矸石山手翻笼矸仓→+465m矸石山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升长度200m）或者卸矸方式改为汽车+铲车卸矸。

（可比运输距离4040m）

第二节方案的选择

目前+920m矸石山每天卸矸能力为480m3，+465m矸石山每天卸矸能力为240m3/天，而二井每天的出矸量为720m3，一井每天的出矸量为360m3，单就从卸矸能力来看,方案一和方案二就不能满足生产要求,从运输成本来看，也只有方案三的运输路线最短，最经济合理。

另外,为了+280m水平往下延深的需要，也应该考虑方案三，在+280m八字口至+442m矸石斜井修建一套提升系统。

在+290m～+590m北轨道上山形成后，矸石走向将形成南二以北的矸石走二井，南二以南的矸石走一井，具体的矸流量可根据实际的情况进行调节。

后面在对+442绞车的选型设计时，考虑了将+920m卸矸系统取消一套，则+465m矸石山将承受每天840m3的排矸量。

根据后面+280m～+442m矸石斜井所选定的绞车，其提升能力满负荷时能够达到845m3/天，即+920m卸矸系统取消一套，+280m～+442m矸石斜井能满足要求，但是目前+465m地面卸矸系统不能满足卸矸要求，必须对其进行改造。

经过对一井、二井运输系统综合分析，（方案运输成本比较见表1、投资成本比较见表2）最终选择方案三：

恢复安装一矿+280m八字口～+442m矸石斜井提升系统。

表1

运行成本方案比较

内容

运输路线

机车运输距离

（米）

绞车运输距离

（米）

机车运输成本

（元/吨）

绞车运输成本

（元/吨）

人员工资成本

（元/吨）

总成本

（元/吨）

备注

方

案

一

维持现运输、排矸系统，二井矸石全部提至姚家岩矸石山

+290m大巷碛头（绞车运输800m）→+290～+590m南轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸

1500

1680

0.68

3.4

1.0

5.1

1、方案比较主要考虑290～590开拓系统的矸石运输，均考虑在+290m～+590m南轨道上山形成后的矸石运输路线

2、机车电耗按每台机车每充一次电，运输1500m距离，能够运输8趟，每充一次电耗为50*12kwh

3、机车运输成本公式：

C1＝P×T×cosφ×A÷60÷（8÷（L1÷1500））

式中：

P－充电机额定功率

T－每次充电时间

cosφ－功率因数

A－电费单价

60－每趟运矸量，取60t

8÷（L1÷1500）－实际每充一次电的运输趟数

L1－运输距离

绞车运输成本公式：

C2＝P×T÷3600×cosφ×A÷（n×1.8）

式中：

P－绞车电机额定功率

T－每个提升循环时间

cosφ－功率因数

A－电费单价

n－每钩提升矿车数

人员工资成本公式：

C3＝R×G÷（H×1.8×T）

式中：

R－运输路线配置人数，按每台机车8人，每台绞车4人，卸矸系统20人计

G－人员年平均工资

H－每天运矸车数

T－每年工作天数

方

案

二

维持现运输、排矸系统，二井+460m以上矸石提至姚家岩矸石山，+460m以下矸石排到一井矸石山

1、+290m～+590m南轨道上山形成后、+460m水平以上矸石运输路线为：

+460m～+590m南轨道上山（绞车运输400m）→+590m南轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

1500

1280

0.68

4.4

2.0

7.1

2、+460m以下水平矸石运输路线为：

+290m～+460m碛头（绞车运输400m）→590m南二边界轨道上山下车场（机车运输4200m）→+280mN2φ1.6m绞车下车场（绞车提升440m）→+280mN2φ1.6m绞车上车场（机车运输1500m）→+465m中平硐40KW内绞（绞车下放185m）→+465m矸石山手翻笼矸仓→+465m矸石山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升200m）。

5700

1225

2.58

3.9

2.5

8.9

方

案

三

恢复（安装）一矿+280m八字口至+442m矸石斜井提升系统，二井+460m以上矸石提至姚家岩矸石山，+460m以下矸石排到一井矸石山

1、+290m～+590m南轨道上山形成后、+460m以上水平矸石运输路线为：

+460m～+590m碛头（绞车运输400m）→+590m南二边界轨道上山上车场（机车运输1500m）→+590m～920m矸石斜井下车场（绞车运输880m）→+920m矸石斜井上车场→+920m矸石山卸矸。

1500

1280

0.68

4.4

2.0

7.1

2、+460m以下水平矸石运输路线为：

+290m～+460m碛头（绞车运输400m）→590m南轨道上山下车场（机车运输3000m）→+280m八字口φ2m绞车下车场（绞车提升440m）→+465m矸石山手翻笼矸仓→+465m矸石山φ1.6m绞车（绞车箕斗提升长度200m）或者卸矸方式改为汽车+铲车卸

3000

1040

1.36

2.0

1

4.3

表2

投资成本方案比较

内容

投资、改造项目

投投资金额

（万元）

备注

方

案

一

维持现运输、排矸系统，二井矸石全部提至姚家岩矸石山

1、改造920管线斜井绞车，将1.6M绞车换成2.5M绞车，350万元

2、改造465矸石山绞车，将原1.6M绞车换成2M绞车，150万元

3、改造地面卸矸系统，翻笼、铲车、翻斗车，100万元

4、变电亭改造，更换变压器，配电设施，10万元

5、土建工程，50万元

6、安装费，60万元

720

方案一、方案二均必须对920运矸系统和465运矸系统进行改造；

方案三改造内容见投资概算表；

方

案

二

维持现运输、排矸系统，二井+460m以上矸石提至姚家岩矸石山，+460m以下矸石排到一井矸石山

1、改造920管线斜井绞车，将1.6M绞车换成2.5M绞车，350万元

2、改造465矸石山绞车，将原1.6M绞车换成2M绞车，150万元

3、改造地面卸矸系统，翻笼、铲车、翻斗车，100万元

4、变电亭改造，更换变压器，配电设施，10万元

5、土建工程，50万元

6、安装费，60万元

720

方

案

三

恢复（安装）一矿+280m八字口至+442m矸石斜井提升系统，二井+460m以上矸石提至姚家岩矸石山，+460m以下矸石排到一井矸石山

652

第三节改造方案工程内容

方案主要内容为：

启用+280m～+442m矸石斜井提升系统，改造+442m地面排矸系统。

具体工程内容：

1、启封+280m八字口三角车场南运输大巷密闭墙，清出堆积的茅口矸石。

2、扩修+280m～+442m矸石斜井巷道。

3、改造地面+442m车场、铺设+280m～+442m矸石斜井及上、下车场轨道。

4、+465m矸石山新增一套电翻笼，采用汽车+铲车卸矸。

5、在斜井井口地面重新施工安装一套2.0m双滚筒绞车，布置车场。

方案改造后，一井+280m北翼及+280m以下水平开拓掘进的矸石经+280m北大巷运输到+442m矸石斜井下车场，通过+442m矸石斜井直接提升到地面。

二井开拓巷道延深到+290m～+590m水平以后，因姚家岩提升排矸系统标高增加，排矸费用增加，矿车周转速度降低。

因此，当+290m～+590m开拓系统形成后，+290m～+590m水平北翼的矸石经+290m～+590m北轨道上山提升到+590m水平，再经+590～+920m矸石斜井提升到姚家岩地面矸石山卸矸。

+290m～+590m水平南翼+460m标高以上开拓巷道矸石经+290m～+590m南轨道上山提到+590m水平，再经+590～+920m矸石斜井提升到姚家岩地面矸石山；+290m～+590m水平南翼+460m标高以下开拓巷道矸石经+290m～+590m南轨道上山下放到+290m水平，经+290m主平硐运至+280m～+442m矸石斜井下车场，通过+442m矸石斜井提升到地面矸石山。

生产过程中可根据一、二井矸石山实际卸矸情况进行调节。

第四章改造方案设计

第一节绞车选型设计

一、原始资料：

1、年提升矸石量：

An=13×1.8＝35.64万t/年

2、井筒斜长：

LT=400m

3、井筒倾角：

β=25°

4、年工作日：

br=330（天）

5、日工作小时：

t=16h

6、提升矿车型号：

MG-1.1-6A

矿车自重：

m1=600kg

矿车载重：

m2=1800kg

单个矿车长度：

Lc=2m

二、一次提升量和车组中矿车数的确定

1、提升斜长：

L=LT+2LK=400+50=450m

式中：

LK车场长度，即自上、下车场变坡点至矿车尾车停车点的距离，取LK=25m

2、初步确定速度图参数

1）、初步确定最大提升速度v`m=3.7m

《煤矿安全规程》规定：

倾斜井巷内升降人员或用矿车升降物料时，v`m≤5m。

根据目前国产单绳缠绕式绞车最大提升速度，初步确定最大提升速度v`m=3.7m

2）、井上、下平车场速度v0=1.5m/s

3）、井下、下车场加、减速度a0=0.3m/s2

4）、井筒中主加、减速度a1=a3=0.5m/s2

5）、摘挂钩时间：

θ＝100s

3、初步计算一次提升循环时间T`

t01=v0/a0=1.5/0.3=5sL01=v20/2a0=1.52/（2*0.3）=3.75m

L02=LK-L01=25-3.75=21.25mt02=L02/v0=21.25/1.5=14.2s

加速阶段：

t1=（v`m-v0）/a1=（3.7-1.5）/0.5=4.4s

减速阶段：

t3=t1=4.4st4=t02=14.2st5=t01=5s

匀速阶段：

L2=L-（L01+L02+L1+L3+L4+L5）=450-2×（3.75+21.25+12.1）＝375.8m

其中：

L1=（v`m+v0）×t1÷2=（3.7+1.5）×4.4÷2=12.1m

L3=L01L3=L02L5=L1

t2=L2÷v`m=375.8÷3.7=101.6s

一次提升循环时间：

T`=2t01+2t02+2t1+t2+θ

=2×5+2×14.2+2×4.4+101.6+100=248.8s

4、计算一次提升量m

m=cafAnT/3600brt=1.1×1.2×356400×198.8÷3600÷330÷16=6.1t

一次提升矿车数

n1=m/m2=6.1÷1.8=3.4辆　　取n1=4

根据矿车连接器强度计算矿车数

n2≤60000/g（m1+m2）（sinβ+f1cosβ）=60000÷10÷（600+1800）÷（sin25+0.015cos25）=5.7辆

式中：

60000—矿车连接器允许承受拉力（N）

f1—矿车运行阻力系数

5、确定一次提升矿车数

因n1＜n2，故矿车连接器强度满足要求，所以确定一次提升矿车数

n=n1=4辆

三、计算选择钢丝绳

1、计算钢丝绳悬垂长度

L0=LT+（LB+Lt+LA）/cosα=490+（9+9+48）÷cos9=556.8m

式中：

LB—井口至阻车器的距离，取9m

　Lt—阻车器至摘钩点的距离，取Lt=1.5nLc=1.5×3×2=9

　LA—摘钩点至天轮中心的水平距离，取LA=3Ls=3×16=48m

Ls—提升机滚筒中心至天轮中心的水平距离，暂取Ls=16m

α—上车场处钢丝绳牵收角，暂取α＝9°

2、计算钢丝绳每米质量

m`p≥n（m1+m2）（sinβ+f1cosβ）/[11×10-6（σB/ma）-L0（sinβ+f2cosβ）

=3（600+1800）（sin25+0.015cos25）÷[11×10-6（1700×106÷6.5）-

556.8（sin25+0.20cos25）=1.85kg/m

式中：

σB―钢丝绳公称抗拉强度1700Mpa

　ma—安全系数

　　　f2—钢丝绳移动阻力系数

3、选择钢丝绳

查钢丝绳规格表选用钢丝绳：

钢丝绳选用6×