中央风井井口设备设施运输设计方案.docx

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中央风井井口设备设施运输设计方案

小牛煤业（煤矿）

中央风井井口设备设施运输设计方案

一、基本情况

目前小牛煤矿新井建设已经进入关键阶段，主井+1190东运输大巷6月份已经与东风井贯通。

主井与中央风井预计在8月底贯通，主井与副井预计在9月底贯通，也就是说9月底整个矿井将形成通风、运输系统，进入10月份地面就必须安装中央风井通风机、瓦斯抽放系统，12底要完成矿井污水处理系统。

而这些设备、设施按照矿井工业广场设计规划大部份都安设在中央风井井口广场范围之内，此处地势较低，其标高只有+1332.1m，与主井（主井井口标高为+1374.2m）相比落差42.1m；与副井（副井井口标高+1385.65m）相比落差53.55m。

主副井井口广场均无公路通中央风井井口广场。

为了保证安装工程安全顺利地进行，确保设备设施安全运输到施工地点，小牛煤业根据地形特征和现场情况：

设计提出2个轨道路（永久性）运输方案和1个公路（永久性）运输方案进行比较。

二、运输方式选择

一）方案特性比较：

方案一特性和工程量说明：

将现有副斜井井筒上段120m的断面扩大，利用副斜井轨道和流水平硐轨道进行运输，把设备、设施运到中央风井井口广场的安装地点。

副斜井是利用原仲河煤矿老系统主井进行扩削改造而建成的。

原仲河井筒设计断面5.2㎡，掘进断面7.2㎡，井口标高为+1386.2。

井筒设计坡度25°，至一水平（标高+1335m）井筒长度125m；为砌碹支护。

至二水平（标高+1284.3m）井筒长度量234.4m。

流水平硐至一水平为井筒为锚喷支护。

新井改造设计井底标高+1190，井筒设计长度数435m，其中副井延伸200.6m，扩削109.4m。

2009年6-7月份对副斜井流水平硐标高以下的巷道进行了扩削改造，扩削后净断面达到6.03㎡，巷道净宽由原来的2.2m扩大到2.6m，基本上能满足（矿井30万吨/年的生产能力）通风、排水、提升运输（含大型设备运输）要求。

因副井井筒上段的125m的砌碹支护巷道未进行扩削改造，巷道净断面只有5.2㎡，因此，要从副斜井运输大型设备至中央风井井口广场，就必须对此段井筒进行扩削改造。

方案二特性和工程量说明：

在地面征地，铺设轨道，安装提升较车，将设备、设施运到中央风井井口广场的安装地点。

1、轨路铺设工作量：

上部车场拐点坐标点为X=2930243.4，Y=35499492.2，标高+1376。

下部车场拐点坐标点为X=2930296，Y=499419.6标高为+1337.9m。

设计坡度为23°，轨道路斜长100m，上部车场15m，下部车场20m。

共计铺设轨道路线135m（见方案三图）。

2、土建工程量

因绞车基座设置在松散的堆积岩石中，故基础体积要大要深，按绞车选型和最大提升负荷计算，机敦深度不小于是2米，混凝土浇灌体积不得小于8m3，机房建筑面积不小于20㎡。

挖填土方量2500m3。

3、提升设备和钢丝绳的选型；

方案I:

提斜坡度最大为23°，斜长100m，使用JD-40调度绞车运输，φ16mm钢丝绳，最重设备为抽风机（30万吨/年选型），自重4t，平板车重1t，单车设备总重5t。

单钩提升车数不超过1车，单钩提升设备总重不超过5t。

则:

P=W*（sinα+f1*cosα）+q*L（sinβ+f2*cosβ）。

Pmax—绞车最大牵引力，25kN；

P—钢丝绳所受最大静拉力；

W—最大载荷；

α—提斜倾角23°；

β—最大静拉力至绞车滚筒之间的夹角，23°；

f1—矿车与轨道之间的阻力系数，0.015；

f2—钢丝绳牵引阻力系数，0.15；

q—钢丝绳单位重量，8.457N/m（0.8457kg/m）；重力加速度，g=10N/kg；

L—斜坡长度，100米；

（1）计算绳端允许最大载荷50kN

Pmax-qL（sinβ+f2cosβ）

Wmax＝─────────────────

　　sinα+f1cosα

25000-8.457×100×（0.3907+0.15×0.9205）

＝──────────────────────

0.3907+0.015×0.9205

＝60698.0463N≈60.7kN>W=50kN（单钩提升设备车总重）

（2）计算钢丝绳所受最大静拉力

P=W×（sinα+0.015*cosα）+q×L×（sinα+0.15×cosα）

=50000×（0.3907+0.015×0.9205）+8.457×100×（0.3907+0.15×0.9205）

=20.67kN

φ16mm钢丝绳（破断拉力为152kN）

安全系数:

N=F/P=152/20.67=7.35>6.5

经验算：

绞车提升能力和钢丝绳的安全系数满足单钩运输1车设备，单钩提升设备车总重不超过5t的要求。

方案II:

提斜坡度最大为23°，斜长100m，使用JD-45调度绞车运输，φ18mm钢丝绳，最重设备为抽风机（60万/年吨选型），自重6t，平板车重1t，单车设备总重7t。

单钩提升车数不超过1车，单钩提升设备总重不超过7t。

则:

P=W*（sinα+f1*cosα）+q*L（sinβ+f2*cosβ）。

Pmax—绞车最大牵引力，30kN；

P—钢丝绳所受最大静拉力；

W—最大载荷；

α—提斜倾角23°；

β—最大静拉力至绞车滚筒之间的夹角，23°；

f1—矿车与轨道之间的阻力系数，0.015；

f2—钢丝绳牵引阻力系数，0.15；

q—钢丝绳单位重量，12.18N/m（1.218kg/m）；重力加速度，g=10N/kg；

L—斜坡长度，100米；

（1）计算绳端允许最大载荷70kN

Pmax-qL（sinβ+f2cosβ）

Wmax＝─────────────────

　　sinα+f1cosα

30000-12.18×100×（0.3907+0.15×0.9205）

＝──────────────────────

0.3907+0.015×0.9205

＝72572.0835N≈72.57kN>W=70kN（单钩提升设备车总重）

（2）计算钢丝绳所受最大静拉力

P=W×（sinα+0.015*cosα）+q×L×（sinα+0.15×cosα）

=70000×（0.3907+0.015×0.9205）+12.18×100×（0.3907+0.15×0.9205）

=28.96kN

φ18mm钢丝绳（破断拉力为219kN）

安全系数:

N=F/P=219/28.96=7.56>6.5

经验算：

绞车提升能力和钢丝绳的安全系数满足单钩运输1车设备，单钩提升设备车总重不超过7t的要求。

考虑矿井以后要进行扩能，设备重量增加，故安装绞车选型采用方案II为宜,即绞型号为JD-45调度绞车运输，φ18mm钢丝绳。

方案三特性和工程量说明：

在地面征地，修公路，将设备、设施运到中央风井井口广场的安装地点。

公路设计总长度为250m，起口主斜井井口煤场，终点中央风井井口，平均宽度5m,平均坡度12.5度，特殊地段最大坡度不超过15度。

迁坟墓11座，征土地3000m2，计4.5亩，挖掘土方量为564m3，回填土方量520m3，公路护坡砌石墙工程量80m，计120m3。

二）方案经济比较

方案一：

副井巷扩削工程量125m，扩削体积422.5m3，从井口向下125米为混凝土浇灌砌碹支护，每米浇灌混凝土2.8m3,每米单价为7066.74元，工程造价883342.22元（见预算明细表附后）。

方案二：

1、铺轨；15kg/m轨道铺设135m，钢材消耗4050kg，材料费18630元，枕木消耗5.4m3,材料费4860元。

道钉300棵,材料费600元。

材料道夹板50付，材料费1000元。

铺轨劳务费用按定额算为1125元，小计材料工本费用为26215元。

2、土建工程：

其中：

①绞车房建筑面积20平方米，水泥砖混结构，工程单价750元/㎡，造价15000元。

②绞车基座混凝土浇灌8m3，工程单价350元/m3，造价2800元。

③挖土方量和回填土方量1500m3，使用挖掘机，工程单价10元/m3，工程费用15000元。

小计材料工本费用为32800元。

3、设备购置和安装费用；JD-45调度绞车一台，电机功率45kW。

绞车33000万元，安装费用3300元。

开关二台7000元电缆安装100m,安装费用6000元。

Φ18.5的钢丝绳200m,费用9000元。

计58300元。

4、征地费用：

征地2.6亩,征地单价50000元/亩,征地费用130000元（含副井绞车房征地在内）。

1、2、3、4项合计材料工本费用为247315元。

加上管理费用为10%，税收为7%，工程实际支出为：

289358.55元。

方案三：

1征土地3000m2，计4.5亩，征地费用4.5×50000元/亩=225000元。

2、迁坟墓11座，迁坟墓费用110000万元。

3、土建工程：

挖掘土方量为764m3，回填土方量520m3，使用挖掘机，工程单价10元/m3，工程费用12840元。

4、，公路护坡砌石墙工程量120m，计240m3。

单价230元/m3，工程造价55200元。

5、石砂铺底250m×5m×0.3m=375m3，单价120元/m3，工程费用45000元。

6、公路水沟全长250m,断面300×200，单价80元/m，工程费用20000元。

1、2、3、4、5、6项合计工本费用为46.804万元。

加上管理费用为10%，税收为7%，工程实际支出为：

547606.8元。

三）方案优缺点比较

方案一：

副井井筒断面扩大前因巷道宽度只有2.2m，井筒内排水管路、压风管路，防尘管路等安装后井筒断面变得更小，轨道面落差人行道0.3m,且人行道宽有0.5m,实际运输有效宽度只有1.4m。

根本就不能满足运输大型设备的能力（如1190水平中央变电所设计的大型变压器）。

副井井筒断面扩后，优点是即解决了中央风井井口广场大型设备、设施的运输路线，同时又增加了矿井的通风能力、运输大型设备的能力。

矿井正常生产后，主井采用皮带提升，猴车行人，东安全出口净断面只有4.6m2,所以副井轨道运输大型设备是矿井生产后唯一的路线。

缺点一是副井在扩大断面的施工过程中,影响首采面掘进工期2个月，即矿井延期二个月试产。

二是与方案二比较费用高出59.3983万元。

三是设备装卸分二次，运输不太方便。

四是设备运输通过风井防爆门不利于安全生产。

方案二：

优点是投资费用最低，工期最短，见效快。

缺点一是因受地形限制，轨道设计经过现有副井绞车房后面，影响了矿井的扩能，矿井扩能达45万吨/年，或达60万吨/年，绞车房移至离副井口60至70米，正好位于绞车房位置之内。

二是设备装卸分二次，运输不太方便。

三是征地比较困难。

方案三优点是设备运输和装卸方便，不需要二次转车，施工容易，机械化程度高，工期短。

缺点一是费用高，与方案二相比高出25.8248万元。

二是迁坟，征地比较困难。

通过以上三个方案进行比较，我公司（煤矿）认为选择方案三进行施工，更加有合理性。

理由一是井下污水处理系统、瓦斯抽放系统、地面通风机等主要设备、设施也都设置在中央风井井口广场，设备、设施、材料运输量较大，选择方案一、方案二设备、设施、材料运输都要进行二次转运，不论是建设期间还是生产期间，无形之中都会增加劳动成本。

二是根据相关文件规定，30万吨/年以上矿井必须建立瓦斯利用系统，而瓦斯利用发电站建在中央风井井口广场处。

三是便于设备、设施检修和维护工作，更有利于矿井安全生产。

拟采用方案三为妥！

小牛煤业

2010年7月7日

小牛煤业（煤矿）

中央风井井口设备设施运输

设

计

方

案

编制：

陈利民

审核：

张江疆

矿长：

朱伟卓

编制日期：

2010年7月7日