采煤概论课题设计

采煤概论课题设计——如何做好煤矿的安全生产工作2008年12月12日2如何做好煤矿的安全生产工作目前，我国煤炭企业安全生产形势较为严峻，安全问题已成为制约煤炭工业发展的突出问题之一。2003年世界煤炭产量约50亿t，煤炭事故死亡总数8000人。当年我国煤炭产量约占全球的35％，事故死亡人数则占80％以上，远远超过世界其他产煤国家煤矿事故死亡总数，全国每年还有十几万的事故伤残人员。我国煤炭生产百万吨死亡率，约为印度的10倍，美国的100倍。尤其是一次死亡10人以上的特大事故时有发生。这些事故不仅给人民生命财产带来了巨大的损失，而且在国内外造成了严重影响。我国亟需建立一种有效的多方制约性的安全生产保障机制，以提高煤炭企业安全生产投入的积极性，降低经营风险，优化煤炭企业安全系统。其中主要应从以下几个方面来抓好安全生产工作。一、从生产技术上（一）矿井的开拓布局1.工业广场的选择（1）.选择矿井地面工业场地的基本要求工业场地是围绕井口布置的，在工业场地内除了生产和管理需用的各种建筑物和构筑物外，一般还可能有运输线和铁路与国家运输干线连接，其面积可达数万平方米。在选择工业场地时，除了考虑井筒位置外还应符合以下基本要求：①.场地内应有一定的平整地面，以利于布置各种地面生产系统和所有建筑物、构筑物。要充分利用地形以缩短和简化无聊的运输，并使场内的土石方工程量最少。②.工业场地的位置应便于和标准轨铁路、公路衔接，并使专用的铁路、公路土石方和桥涵工程量最小。③.场址不应选择在受洪水威胁和有内涝的地点。在平原地区，还应充分考虑场内雨水、污水排出的可能性。④.工程地质条件较好，地下水位较低，同时，应避开滑坡、溶洞、流砂，采空区等不良影响。⑤.选择场址时应考虑供电、给水方便。⑥.场址附近便于排矸及综合利用。⑦.与已建成的矿井和其他企业及居住区毗邻时，应考虑充分利用已有设施的可能性。(2).地面工业场地的平面布置地面工业场地的场址选定后，将需要布置在场地范围各建筑物、构筑物。根据地面生产系统的特点，合理的布置在工业场地的地形图上，以便按照设计位置进行施工，这项工作叫做地面工业场地的总平面布置。在场地平面图上确定建筑物、构筑物的位置时，应首先确定几个建筑中心，使各建筑物、构筑物围绕这几个中心布置。而中心是根据矿井地面生产系统中起决定作用的主要厂房、车间及运输干线来考虑的，通常以主井、副井及铁路装车站为布置中心，它们之间的相互位置确定后，场地区域的划分，各建筑物、构筑物的位置也就随之确定了。矿井工业场地建筑物与构筑物主要有以下几类：3①.为主井服务的建筑物、构筑物，如主井井架、主井绞车房、井口房、选矸楼及主井通往铁路装车煤仓的带式输送机走廊。②.为副井服务的建筑物、构筑物，如副井井架、副井绞车房、井口房及通往机修厂、材料库、坑木场、矸石场的窄轨铁路。③.为煤炭储存外运服务的铁路装车站、铁路煤仓、落地煤场、调度绞车房、轨道衡及计量房等。④.对原煤进行技术加工的筛分楼、选煤厂。⑤.动力系统，一般包括动力网和热力网。动力网包括地面变电所、压风机房及其冷却设备。热力网主要有锅炉房、空气加热室、浴室等。⑥.通风机房。采用中央并列式通风的矿井，一般在井口旁建筑通风机房、风硐及反风装置。⑦.材料库。主要是器仓库、消防材料库、燃料库、油脂库、坑木场等。⑧.矸石场。矿井矸石应考虑综合利用，剩余矸石应设立排矸场，排矸场应远离井口，并设在矿井常年通风的下风侧，尽量减少对环境的影响。⑨.修理厂。一般包括机修厂、坑木加工厂、支柱加工厂等，并有窄轨通往井口（一般是副井）。⑩.行政、生活福利设施。包括办公室、任务交待室、会议室、灯房、浴室、洗衣房等，或者建成福利大楼，并用地道和井口相通。矿井地面要有防火、自来水设备、净水和排水设备，其建筑物有蓄水池、沉淀池、水塔、水泵房等。如何布置矿井地面工业场地，使之既符合上述基本要求，有利于矿井生产，又能为广大工作人员创造良好的工作、生活环境，有益于工人的健康和提高劳动生产率，这是一项综合性工作。因此，必须深入实地，结合具体条件，提出几个技术上可行的方案，进行技术、经济比较后，择优确定。2.井筒位置井筒时矿井最重要的井巷工程，是矿井由地下通向地面的出口，时煤炭、材料、设备、人员、风、电的必经之路，是整个矿井生产系统的咽喉。井筒往往时矿井建设中影响初期投资和建成井工期的关键控制工程。此外，井筒的位置和数目还对矿井生产系统的技术合理性、矿井生产经营的经济合理性以及资源回收率等都有着重要影响。一般地，一个矿井至少应有一主、一副2个井筒，主井担负煤炭提升，副井担负辅助提升任务。井筒的主要作用时联系井上和井下。在井上，由于要布置地面工业场地，井口位置要受地表因素影响，井筒在开凿过程中掘进的难易程度和维护性的好坏受井下地质因素的影响。另外，井筒落底位置与矿井生产经营的技术经济合理有关，所以井筒位置还受矿井技术经济合理性的约束。所谓井筒位置主要是指两个方面：一是井口和井底沿井田走向和倾斜方向的位置；二是井筒本身所通过的岩层层位。根据以上分析，选择井筒位置应从地面因素、地下因素和技术经济因素3个方面进行论证和比较。（1）.地面因素①.能充分利用地形，使地面生产系统和工业场地布置合理，尽可能减少地面工业场地的土石方工程量。4②.地面工业场地应尽可能少占或不占良田，特别是不要占用高效农田。③.井口标高应高于当地历史最高洪水位，并具有良好的泄、排洪条件，免受洪水威胁。④.井口所在地工程地质条件要好，要避免滑坡、崩坍、地表沉陷的影响。⑤.距林区较近时，应给井口留有足够的防火距离，免受森林火灾的影响。⑥.要充分考虑各种人为因素。特别是地方煤矿和乡镇、个体、煤矿，要充分注意地面场地、交通等引发的各种矛盾，如井口占地的归属、矸石排放等。（2）.地下因素①.井筒穿过的岩层应有良好的地质条件，尽可能避免穿越流沙层、强含水层和地质破坏剧烈带等不利于井筒掘进和维护的地带。②.井筒落底位置应能保证各水平井底车场巷道和硐室处于坚硬、完整的岩层中，保持井底车场良好的维护条件。③.井筒应避免老采空区及其跨落岩层的影响。④.井筒应尽可能布置在薄煤带或不受采动影响的井田边界之外，以减少工业场地煤柱损失。⑤.井筒位置应保证井筒延伸时，不受地板强含水层水患威胁。（3）.技术经济因素①.井筒落底位置应尽可能使井下运输、提升等生产环节简单。②.井筒落底位置应尽可能使开拓工程量小，建井快，出煤早。③.井筒落底位置应尽可能降低煤炭运输费等运营费用，并使矿井生产易于管理。井筒落底位置在以上原则下，应优先考虑有利于第一开采水平，并兼顾其他水平。在条件许可时，井筒落底最好靠近第一水平运输大巷。井筒落底沿井田走向的合理位置，一般在井田储量沿走向分布的中央，这样可以形成比较均衡的双翼井田，煤在井下沿走向的平均运输距离最短、运输工作量最小、运费最省。矿井两翼开采，其生产、通风均衡，通风费用低。井筒沿井田倾斜方向的位置应根据井田开采的煤层数目、层间距、煤层厚度、倾角和此采用的开拓方式确定。对于急倾斜煤层，特别是厚煤层，井筒位置对石门长度影响较小，而对安全煤柱损失的大小影响突出。因此，为了减小煤柱损失，井筒位置最好靠近煤层底板或布置在不受采动影响的底板岩石中。斜井沿井田倾斜方向的位置如不受其他条件限制时，为了使井筒易于维护和减少安全煤柱损失，一般应把井布置在下部的薄煤层中或不受采动影响的底板岩石中。在井田开拓中，除了主井、副井以外，还有风井或小风井。风井的数目和位置主要取决于井田开拓中的通风系统。3.主要巷道选择实际生产中，常按巷道的空间特征和用途来分类。巷道按空间特征分为垂直巷道、水平巷道、倾斜巷道几种：（1）.垂直巷道①.立井。有出口直接通到地面的垂直巷道叫立井，又叫竖井。立井时进入煤体的一种方式，一般位于井田中部。立井按用途分有位于井田中央担负提煤任务的主立井；有担负全矿人员、材料、设备等辅助提升任务的副立井；还有用来担负矿井通风的风井；②.暗立井。没有出口直接通到地面的垂直巷道，通常装有提升设备。一般用来连接上、下两个水平，担负由下水平向上水平提升的任务。暗立井也有主暗立井和副暗立井。5③.溜井。用来从上部向下部溜放煤炭的垂直巷道。（2）.水平巷道①.平硐。有出口直接通到地面的水平巷道，是进入煤体的方式之一。平硐所担负的任务不同分为主平硐和副平硐。②.平巷。有出口直接通到地面，沿煤层走向开掘的水平巷道。开在岩石的平巷叫岩石平巷，开在没层中的平巷叫煤层平巷。按用途平巷分为运输平巷、行人平巷、进风或回风平巷等；按服务范围平巷分为阶段（水平）平巷、分段平巷和区段平巷等。③.石门。没有出口直接通到地面，与岩层走向垂直或斜交的水平岩石巷道。按用途分石门有运输石门、进风石门、回风石门等。按服务范围分石门有阶段石门、采区石门等。④.煤门。与煤层走向垂直或斜交的煤层平巷。煤门长度决定于煤层厚度和倾角，一般地，只有在厚煤层中才掘煤门。（3）.倾斜巷道①.斜井。有出口直接通到地面的倾斜巷道，也是进入煤层的方式之一。斜井按用途分主斜井、副斜井和回风井；斜井按所在岩层层位分有岩石斜井和煤层斜井；斜井按空间特征分有顺层斜井、穿层斜井、反斜井和伪斜井。②.暗斜井。没有出口直接通到地面，用来联系上、下两个水平并担负提升任务的斜巷。暗斜井也有主斜井和副斜井之分。③.上山。没有出口直接通到地面，位于开采水平之上，连接阶段运输平巷和回风平巷的倾斜巷道。按用途分，上山有运煤的运输上山、运送材料和设备的轨道上山；按服务范围上山分阶段上山和采区上山。④.下山。下山与上山相对应，只是下山位于开采水平以下，其作用与上山相同。（二）设备的选型设计1.主要通风机机械通风是矿井通风的主要动力。机械通风所用的机械称为通风机，按其服务范围可以分为：（1）主要通风机（俗称主扇），主要用于全矿井或矿井的一翼（部分）；（2）辅助通风机（俗称辅扇），主要服务于矿井网络的某一分支（如采区或工作面），以帮助主要通风机供风以保证该分支的风量；（3）局部通风机（俗称局扇），主要用于独头掘进的井巷等局部地区通风。矿用通风机按其构造又可分为离心式通风机和轴流式通风机。①.离心式通风机离心式通风机主要有螺旋形外壳、进风道和扩散器等部件组成。②.轴流式通风机轴流式通风机主要由集风口、叶轮、整流器、风筒、扩散器和传动部件等组成。离心式通风机和轴流式通风机相比，风压高，运转特性曲线平稳，结构简单，坚固耐用，噪音小，但离心式通风机体积较大。轴流式通风机便于进行风量和风压的调节，机体较小，但轴流式通风机结构复杂，噪音大，维护困难。近年来，我国已经制造出机翼形叶片的高效率离心式通风机，故目前离心式通风机的使用范围一有所扩大。2.水泵6目前，矿井所采用的排水设备，多为卧式电动离心式水泵。单级离心式水泵，包括外壳和叶轮（亦称动轮），下面装有吸水管，上面装有排水管。当扬程低时采用单级水泵；当扬程高时，采用多级水泵，即在一根轴上串联若干个叶轮，最多时可串联11~12个叶轮。排水管路一般采用焊接钢管或无缝钢管，当压力小于1MPa时可采用铸铁管。水泵的排水能力及台数以及排水管路的敷设，均应符合《煤矿安全规程》有关规定。水泵安设在井下中央水泵房。（三）支护设计1.工作面支护（1）.工作面支架为了保证回采空间的安全，对工作面显现的矿山压力，必须有效地控制。工作面支架就是控制矿压的一种结构物，根据使用条件不同，支架的性能（工作阻力和压缩量）和工作状态（受力后的性能反映）也不同。按支架的组合形式，工作面支架可分为两类：单体支架和液压自移式支架。①.单体支架单体支架是指，由单体支柱与横梁或柱帽组成的支架。前者称为悬臂支架或棚子支架；后者称为带帽顶柱（点柱）。常用的支柱有：木支柱、刚性金属支柱、摩擦式金属支柱、液压支柱。常用的横（顶）梁有木顶梁和金属顶梁。②.自移式液压支架（液压支架）自移式液压支架就是一种维护回采空间的机械化支护设备。它以高压液体为动力，使支护顶板、移架、切顶、推移输送机等工序一起完成。实践表明，液压支架具有支护性能好、强度高、移设速度快、安全可靠等优点。它与可弯曲输送机和采煤机配合使用，就组成