铁法晓南煤矿二水平延深设计方案优化研究.pdf

辽宁工程技术大学 硕士学位论文 铁法晓南煤矿二水平延深设计方案优化研究 姓名王继波 申请学位级别硕士 专业矿业工程 指导教师车永才;张明元 20050301 摘要 矿井开拓延深是多水平开拓矿井的重要课题，是保证矿井在整个服务期内正 常接续和均衡生产的重要环节。本论文针对铁煤集团晓南煤矿的具体条件，在深 入分析该矿井投产后 十多年生产实践的基础上，结合科学技术进步的现状及其 发展，就其二水平开拓延深方案的提出、优化，选择等一系列设计问题进行研究， 以期达到指导晓南煤矿二水平开拓延深设计的目的。 本论文结合晓南井田的地质条件，煤层埋藏特征，以及一水平生产现状，首 先提出在技术上可行的开拓延深方案，进而应用优化方法对所提方案进行技术经 济以及工期要求方面的深入比较分析，选择出最优的开拓延深方案，并以最优方 案为基础进行一系列的设计研究工作。 关键词水平延深生产系统经济优化模型工期优化工程网络 A b s t r a c t T h em i n e ’Se x p l o i t i n ga n d d e e p l ye x t e n d i n gi sa l li m p o r t a n ts u b j e c tt o m u l t i l e v e l e x p l o i t i n gm i n i n g ，w h i c hi s t h e i m p o r t a n tl i n k t o g u a r a n t e e m i n e ’sc o n t i n u ea n db a l a n c ep r o d u c t i o ni nw h o l es e r v i c ei s s u e ．A c c o r d i n g a sT i e F aL i m i t e d c o m p a n yo fc o a li n d u s t r y g r o u p X i a o N a n c o n c r e t e c o n d i t i o n ，a t t h ef o u n d a t i o no fa n a l y z i n gt h em i n e ’S p r o d u c t i o n a n d p r a c t i c e sa R e rp u t t i n gi n t oo p e r a t i o nm o r e t h a n t w e n t yy e a r s ，c o m b i n ew i t h c u r r e n ts c i e n t i f i c t e c h n o l o g i c a lp r o g r e s s s i t u a t i o na n di t s d e v e l o p m e n t ， a c c o r d i n g t ot h es c h e m e t os e c o n d - l e v e l e x p l o i t i n g a n d e x t e n d i n g ， p r o p o s i t i o n ，o p t i m i z a t i o n ，c h o o s i n g as e r i e so fr e s e a r c hf o r d e s i g n i n g q u e s t i o n ，w h i c hg u i d e T i e F aL i m i t e d c o m p a n y o fc o a l i n d u s t r y g r o u p X i a o N a n ’Ss e c o n d - l e v e le x p l o i t i n ga n dd e e p l ye x t e n d i n gd e s i g n i n g p u r p o s e T h i st h e s i sc o m b i n e 、“t } lt h eg e o l o g i c a lc o n d i t i o no fT i e F aL i m i t e d c o m p a n y o fc o a li n d u s t r y g r o u p X i a o N a n ’Sw e l lf i e l d ，t h ec h a r a c t e r i s t i co f b u r y i n gc o a l s e a m ，a n dp r o d u c t i o ns t a t u so f f i r s th o r i z o n t a l ，p u tf o r w a r d t h et e c h n i c a l l y f e a s i b l ee x p l o i t i n ga n dd e e p l ye x t e n d i n gp r o p o s i t i o nf i r s t l y ， U S et h em e t h o do f o p t i m i z i n gt og oo nd e e p l ya n a l y s i so ft e c h n o l o g i c a l e c o n o m ya n dr e q u i r ef o rp r o j e c tp e r i o dt ot h ep r o p o s es c h e m e ，c h o o s i n g t h e o p t i m u me x p l o i t i n g a n d d e e p l ye x t e n d i n gs c h e m e ，a n dc a r r y o nas e r i e s o f d e s i g n a n dr e s e a r c hw o r kb a s e d0 1 1t h eo p t i m u ms c h e m e ． K e y w o r d s t h el e v e le x t e n dd e 印l y ；p r o d u c t i o ns y s t e m ；t h em o d e l o fe c o n o m i co p t i m i z a t i o n ；o p t i m i z a t i o no ft h et i m el i m i tf o rap r o j e c t ； n e t w o r k o f e n g i n e e r i n g 辽宁工程技术人学硕士学位论文 1 绪论 1 ．1 问题的提出 铁煤集潮浇蛮煤矿1 9 8 0 年9 月建成投产，当时的设计能力为9 0 万楚，年。1 9 9 0 年9 嚣改扩建为l5 0 万睫，实际生产辘力已达黉2 3 0 万吨／年左右，根据一水平的剩余储量及生产发展的现状，考虑二水平 丌拓延深设计问题具有重襄的现实意义和利于持续发展的长远意义。 矿井开拓延深是多水平开拓矿井的重要课题，是矿井在熬个服务 期内生产互l 三嚣接续翻均鬻璺三产瓣重要绦证。矿井开妊延澡设诗箍是这 一重要漂题的关键惶蒸确Z { 窜。尽管在矿并初步设计中已经考虑过了 开拓延深问题，但由于作为大型矿井 改静“建后 。一水平的服务年限 都长达3 0 年以上，且矿井投产后已有二十多年的开采实践，无论从 生产实践揭簇的井田地质条件，煤层埋藏特缀了解掌握的角度，还是 姣科学鼓零滋步囊垒三产发鼹豹羯度番，在骚款多设计中考虑鹣矿井瑟 拓延深方察等穗关的一系鳓游题己基本上不能适应当藩的髓鬻，因 此，对多水平生产矿井的开拓延深设计工作魁矿井生产发展的必然。 1 ．2 论文研究的意义 矿井开叛延深设诗方索静确定及一系到褪关鲍设计阉纛楚十分 复杂的，不但要应用全部矿井设计理论，还袋结合l 二水平 开采水平 的开拓，开采现状，各个生产系统，又要考虑上水平已有工稷，设备， 动力等等锫方面的充分利用，鄂要按照延深工程的工期要求，保涯水 平魏垂露接续，又不韪影噙主塞平静歪露生产；壹予在延涤工程歼工 至竣工后究全转入新水平生产期间存在羲生产与建设，生产过渡的复 杂关系，就使得矿井生产管理，技术管理，游动组织管理，疑济管理 等都复杂化，从而就需要现代管理理论与信息理论的支撑。因此，对 矿井开拓飕深这样一个庞大丽复杂兹系统工程，应瑁经济数举，运筹 学等爨纯壤论，对寝露攥矿二承平延深设诗方寰避嚣谯倦臻窕，与传 统的方察比较法相比，能使冀矿井开拓延深凝计方案在技术上的先进 辽宁工程技术大学硕上学位论_ 盘 性，经济上的合理性更趋于优化。同时对现场从事设计工作的工程技 术人员来说，是在设计思想，理念，理论与方法等方面的学习和提高， 总之，本论文研究在体现矿井开拓延深设计成果的先进性，经济、社 会效益的优越性等方面都具有重要的使用价值和理论意义。 1 ．3论文研究的主要内容 矿井开拓延深设计方案的确定，是延深工程项目的重大决策，决 定着矿井生产及项目施工的安全，项目投资的多少，项目实施难易程 度的高低，能否保证水平接续的工期要求，商新技术的应用，管理现 代化的实现，乃至决定着矿井整个服务期内的安全，生产技术和效益 等问题。由于时间关系，本文只着重在安全，技术可行的前提下研究 以下内容。 1 晓南煤矿一水平主要生产系统分析。 2 提出晓南煤矿二水平开拓延深的设计方案。 3 应用经济数学模型进行方案优化。 4 应用网络技术进行方案的工期优化。 5 对选定的延深设计方案部分系统进行设计。 2 。 晓南煤矿概况 2 ．1 晓南井田位置交通和气象 2 ．1 ．1 位置及范围 晓南井田位于铁法煤田的东南角，地处铁法市晓南镇、铁岭县大 青乡境内。地表海拔标高在 5 7 一 7 5 米之问。区内表土层厚在6 米 一35 米。无较大河流，只有一条季节性小河流由北向南注入辽河。范 围北以F 3 13 号断层与小青井田相邻南至最低可采边界线为界， 上水平局部以人为技术边界与菜牛井旺f 相邻；瓯起F 3 、F 2 、F 3 5 号断 层与大兴井田相邻东至1 4 煤层最低可采边界线，断层以7 煤层 辽宁工程技术大学硕士学位论文 为准，其平面直角坐标和地理坐标为 X 4 6 8 9 5 4 8 4 6 9 7 6 4 0 Y 415 4 7 9 9 2 415 5 4 2 4 7 北纬4 2 。2 0 ’1 9 ”一4 2 。2 4 7 4 2 ” 东经1 2 3 。3 4 7 5 7 ”一1 2 3 。3 9 7 2 1 ” 2 ．1 ．2建井日期及年产量 井田南北走向长约5 公里，东西宽4 ．2 公里，总面积为2 1 平方 公里。 晓南井田由辽北大队1 9 6 6 年1 0 月提出精查报告，于19 7 1 年1 0 月开始建井，并于1 9 8 0 年9 月2 8 日建成投产，设计年产量9 0 万吨。 为了加快建设现代化矿井的步伐，经原煤炭部决定，于19 8 5 年11 月 2 9 日开始扩建，1 9 9 0 年9 月2 5 日正式改扩建年产为1 5 0 万吨，1 9 9 8 年矿井核定能力为1 7 0 万吨。经过2 0 年的生产实践，矿井实际生产 能力2 4 0 万吨／年，最高年产2 4 7 万吨。 2 ．1 ．3交通及气象 铁法矿区交通四通八达，非常方便，沈阳至调兵山的铁路，铁岭 至秀水河的省级公路，路经铁法调兵山，调兵山至张庄，铁岭至张庄 的市级公路紧紧的把晓南矿与外地联系在～起，国铁、矿区铁路及公 路将晓南矿的煤炭资源源源不断地运往外地。 附铁法交通图2 1 。 铁法矿区地处辽北平原，地势平坦，桶大陆性气候，四季分明， 多风少雨，春夏以西南风为主，冬秋以馥北风为主。最大7 8 级。 最高气温 3 5 ℃，最低气温一3 4 ℃，年乎均气温7 ℃左右，冻结期4 个月，1 1 月一4 月冻层1 ．4 米，地震烈度为6 度。 2 ．2 晓南井册煤层、地质构造及储量 2 。2 ．1 煤层 铁法煤田为中生代侏罗纪晚期及白垩纪早期陆相沉积，其上被第 3 辽宁工程技术大学硕士学位论文 图2 一l 晓南井田交通地理位置图 坚 三矍垫查查堂堡主兰垡堡苎 四系沉积物覆盖，为全隐伏式煤田。 铁法煤田位于松辽瓮地的东南侧，晓南井田位于铁法断陷棚的地 东南角。其地层层序和煤层生成年代与铁法煤田相一致，以前震旦系、 片麻岩构成煤系基层，上覆白垩纪系紫色砂岩，灰绿色。砾岩以及灰 黑色泥岩，地表全被第四系地层掩盖。目前开采的是上层组，公2 0 个煤层，其中有1 4 个煤层普遍发育，将煤组分为上下两段，上段主 采层4 2 和7 2 煤层 见表2 一1 。 表2 1 上含煤段可采煤层情况一览表 煤煤层厚度 m 含煤层数层司距 m 备 层 最小最大一般最最 最小最大一般 注 少多般 1 00 ．5 80 ．2 5l1l2 6 ．3 06 4 ．4 84 3 ．4 3 不可 采 2 0 2 ．8 82 ．0 8l1 211 7 ．9 73 0 ．2 93 0 ．2 9局部 可采 4 一lO ．0 71 ．0 20 ．9 51510 ．8 06 ．4 22 ．0 5 局部 可采 2 4 20 ．0 64 ．O O1 ．4 512 223 ．8 53 3 ．8 6l7 ．8 7全区 可采 4 7 ～102 ．3 lO ．6 51L 3l O ．8 06 ．5 82 ．3 0局部 可采 2 7 2 O ．0 56 ．8 02 ．3 2 l17l3 ．5 71 8 ．3 39 ．8 1全区 可采 3 8 01 ．3 2O ．5 01416 ．8 22 2 ．5 51O ．4 9局部 可采 9 O2 ．2 3O ．5 21913 。9 415 ．9 79 ．3 6局部 可采 兰 三堡垫查盔兰耍圭鲎竺兰苎 l O 00 ．7 00 ．2 8111 1 { ．5 51 6 ．3 09 ．8不可 l 采 1 0 00 ．7 7 O ．3 1l2l 不可 2 采 本次设计的是下段 见表2 2 ，主采层1 4 、15 1 、16 2 煤层。 附铁法煤田晓南井田地层综合柱状图 圈2 ～2 表2 2 下含煤段可采煤层情况一览表 煤层煤层厚度 m 含煤层数层司距 m 各 最最 最最 最最 注 小大般少多般小大般 1 2 O2 ．0 1O ．3 3l318 ．0 12 8 0 l51 4 ．4 0 局部 可采 l3 Ol 。4 00 ．3 512l4 0 4 51 9 ．5 51 1 ．2 0局部 可采 14 0 ．24 ．2 01 ．7 0l1 5111 ．2 36 6 ．2 72 9 ．5 3全区 可采 3 l5 1O2 ．4 60 ．8 2l610 ．8 05 ．0 92 ．3 2全区 可采 2 15 2 O1 ．0 10 ．4 51416 ．5 73 7 ．6 72 2 ．6 9局部 可采 16 2 01 ．2 00 ．7 8l7l2 ．5 02 4 ．8 09 ．16局部 可采 17 1 O1 ．8 80 ．5 7181局部 可采 2 ．2 ．2 地质构造 构造以高角度正断层为主。多数为走向断层，在上水平西一采区 辽宁工程技术大学硕上学位论文 地层系统梅 岩性 厚度 界系统袅 号 柱状 曲 地层描述 新 第嫩 黄土，瘫砂、亚黏土．自上至下次节 生 四Q 0 - 2 9 界轰 2 1 ．6 增覃． 厂i i 翥菇■] I2 苎 苎i 白 下 孙 紫 添 0 2 0 。 l ；【粒色砂翻；j l } 为主。上都在井田 色 K { 之胄有荚安者疆盖，下女隋4 触玄 自家 ，‘．1 l 驹 墨 段武岩． 垩 湾 灰 O ’‘0 X ’ra - 。 以脚踏砾岩为主，下都有屉灰 赢 统 姐 绿 x i ．，‘l x蚰，黝 色 o 口／x 1 7 0 黑雠岩。洲捌口麟． 一々，J 爱j 一．1 。 j 皿并盖I t 奎L 一 中上 錾 m m l 嘶 班脚始厦番移岩为主禽堞1 0 屠， 小 台 J } 31 笳 其中的纰 ∞鼬7 2 | } 攥是 攥 礁 璺 剪瞩． 砂 I ；【移蓠岩为主。承平屡理燕育， 是 僚 上 混 J } 2 ’’， l 黯一∞ 奉井嘲主要标砉层。也是区域 安 岩 寸憾。 ，曲 毪篝捐。 生 殷 二；，．1 1 碑 下 ，O - J 。 ∞一瑚 l } 性议砂j | } ，鞭秘为主．胄煤 1 0 屡．其中l 蛾蒜和1 5 - 埔攥是 傣 台 J } 1墅 ’l 蝤 主采层。 组 攥 罗 蜃 罗 梧 萎 J } 2 辩 ，； - 3 ∞ 并田内只局蓐铬i l - 霜觥层段． 普勘旗孔实见，向井田东南帮岩性 家 盘 蹦 盟0 变粗．{ ；l 繇齿为主． 界 J } 1 掬 段 鬻 ∞．- ∞ 塔虫l I l 髫I 嘣浩为主．长l 弼最前 囊 统 组 大火 台 山 7 、。，叫、 山 岩J ； 灞 t 聃l百睁z ●t A 1 赶袅 j 一 前 变冗 l 质 A n Z l ；【花岗片靡岩为主．古 2 岩界 图2 ～2 地层综合柱状图 辽宁工程技术大学硕士学位论文 图2 3 晓南井田地质构造图 8 堑宝三堡垫查查堂堡主兰垡堡塞 北部和西三采区南部开采中实见，有局部岩浆岩侵入煤层，在两二一 期探测5 2 7 号断层的探煤巷道中实见张力陷落柱，但对生产影响不大。 按走向区分上水平探明N N E N E 向断层2 8 条；N w 向2 条；N E E 向1 条；N W W 向I 条。按控制程度区分可靠控制1 8 条；较可靠7 条基 本可靠5 条；不可靠2 条。按落差区分8 3 0 米9 条；3 1 6 0 米1 3 条；6 1 10 0 米8 条；10 0 米以』二2 条。主要断层详见表2 3 附晓 南井田地质构造图2 3 。 表2 3 断层一览表 编性走向倾向倾角落差长度可靠 号质 m m 程度 F 3正断59 56 01 0 52 0 5 0较可 层靠 F 2正断2 22 9 25 71 2 03 8 0 0可靠 F 1 8 一l正断2 32 9 33 73 51 3 0 0 可靠 层 F 1 8 ～2正断2 52 9 54 51 0 03 8 0 0可靠 层 F 1 9 一l正断1 81 0 86 l2 11 2 9 5可靠 层 F 1 9 2正断3 21 3 24 76 513 4 0可靠 F 1 9 ～3正断2 91 1 96 51 0 51 4 2 0可靠 _ F 1 9 4工F 断3 512 57 05 02 1 0 0可靠 层 F 2 1 一l正断2 411 45 21 07 3 5可靠 F 2 1 2正断2 7 1l76 55 0i 5 5 0可靠 层 F 2 3 一l正断3 21 2 2 6 38 41 2 5 0可靠 9 辽宁工程技术大学硕士学位论文 层 F 2 3 一l 一1正断N W6 l2 02 0 0基本 层可靠 F 2 3 2正断3 61 2 6 6 ll39 5 0可靠 层 F 2 3 3正断1 61 0 67 05 01 4 7 5可靠 层 F 2 3 4正断3 71 2 7 6 06 0l2 0 0可靠 层 F 2 3 5正断4 83 1 8 5 74 57 0 0基本 层 可靠 F 3 5 1正断2 7l1 7 6 08 03 1 0 0可靠 层 F 3 5 2正断3 012 0 6 55 5l7 2 0较可 层 靠 F E l l3正断2 03 1 8 3 42 06 0 0可靠 层 F W 3 1 3正断1 41 17 5 55 63 8 0 0可靠 层 F 2 6正断 l51 2 06 56 5 4 2 0 0较可 层 靠 F 2 9正断 9l l O6 57 01 9 5 0较可 层 靠 F 3 0正断 155 0 7 34 52 8 0 0较可 层 靠 F 5 2 7正断7 82 8 5 5 04 08 0 0较可 层 靠 F 5 2 5正断3 7 2 7 9 7 03 55 0 0基本 层 可靠 F 4 0 2正断 152 8 5 5 784 0 0基本 层 可靠 l o 要 三坚堇查查兰堡主兰堡堡奎 F 3 2 『F 断5 83 2 86 03 514 0 0较r V 层 矗 F 3 3 正断 6 02 4 0 5 0 8 52 0 0 0 基本 层可靠 F 3 4 正断 3 21 2 27 23 018 0 0不町 层 靠 F 3 7正断2 5【l56 01 0 01 4 0 0不可 层雅 F E l l 7诉断7 03 4 05 82 2 7 0 0 可靠 层 F E l l 正断 3 21 2 23 l8 ，08 0 0可靠 层 合计落差8 m 以上断层 3 2 个 2 ．2 ．3 储置 到2 0 0 0 年末。∥井地质储量为9 9 6 65 万吨，可采储量6 9 6 99 万吨。其中一水平地质储量4 8 7 0 ．1 万吨．可采储量3 2 4 9 ．3 万吨，二 水平地质储量5 0 9 6 ．4 万吨，可采储量3 7 2 0 ．6 万吨。 按煤层厚度划分 0 ．8 ～1 ．3 米矿井地质储量为3 3 0 8 ．1 万吨．可采储量为2 2 7 2 ．4 万 吨。其中一z k 平地质储量1 2 4 6 ．9 万吨，可采储量7 7 0 ．6 万吨。二水 平地质储量2 0 6 1 ．2 万吨，可采储量l5 0 l 8 万吨。 1 ．3 3 ．5 米矿并地质储量6 2 0 4 ．4 万吨，可采储量4 4 ．7 万吨， 其中一水平地质储量3 1 6 9 ．2 万吨，可采储量2 19 2 ．9 万吨。一水平地 质储量3 0 3 5 ．2 万吨，可采储量为2 2 1 8 ．8 万吨。 3 ．5 米以上的地质储量4 5 4 ．0 万吨，啊J 采储量2 8 5 ．8 万吨，全部 嗽存于一水平。 辽宁工程技术大学钡十学位论文 2 ．3 瓦斯、煤尘、和水文地质等情况 煤层结构以北部东部较简单，南部西部较复杂。 煤层间距中间厚北侧次之，南部和东南部薄。 煤种煤层以长焰煤为主，气煤次之。15 1 煤层西部及 1 6 2 煤为气煤，发热量较低 在5 3 0 0 书／克左右 只做动力煤， 不能做配交煤使用。 水份6 ．3 3 ％。 灰份1 5 2 0 ％。 挥发份3 6 ％。 含磷硫属低磷，低硫煤。含硫0 ．6 ％，含磷0 。0 0 8 ％左右。 发热量5 3 0 0 卡／克一5 5 0 0 卡／克之问。 结焦量3 5 级，O 一1 0 m m 之间。 灰熔点1 3 5 0 1 4 5 0 ℃，属难熔灰份。 碳含量，8 1 ％左右。 瓦斯参考上水平7 煤层，下水平预计2 1 m3 ／t ， 无实测资 列 。 煤尘煤尘爆炸指数4 1 ．9 7 ％ 9 9 年测值 ，有强烈爆炸危险。 自燃发火期l 一3 个月，有自燃发火危险。 涌水量；7 2 ．0 6 1 2 1 ．6 1 m 3 ／h 。 岩性1 4 、l5 1 、1 6 2 煤层顶板以中砂岩、细砂岩、 粉砂岩和复合层为主，底板为粉砂岩。 2 ．4 一水平生产系统简介 一部好的矿井延深设计，既要吸收原生产水平好的经验，克服其 不足，又要反映出矿井及国家的技术进步，因此，要对原生产系统进 行科学的分析研究，依据系统工程的观点，对矿井生产过程的阶段性， 各阶段期间的相依性、继承性要有科学辨正的认识，并以此作为新水 平设计的重要基础条件。 辽宁工程技术大学硕上学位论文 2 ．4 ．1 提升、运输系统 2 ．4 ．1 ．1 主副井提升系统 晓南煤矿主井提升由⋯台J K M 2 ．8 4 型绞车承担提升任务，其提 升能力可达到2 4 0 万吨／年。井下采出的煤炭通过中央皮带运至主井 井底煤仓，由定量斗装入箕斗提升到地面卸载煤仓。副井安装有一台 绞车，双层罐笼，承担全矿井的辅助提升任务，即提矸，下放材料， 提放设备及升降人员。 2 ．4 ．1 ．2 大巷运输及设备 一水平采用皮带大巷与轨道大巷双巷布置方式，皮带大巷铺设 S T J l 0 0 0 ／2 16 0 S 型皮带输送机，分别将两翼煤炭运至中央皮带道， 再运到井底煤仓。可以说构成了完善的皮带运输系统。 一水平的轨道大巷铺设6 0 0 m m 轨距，3 0 k g ／m 的钢轨，采用1 ．5 吨 普通固定链矿车，1 0 吨架线式电机车牵引。每列煤车 掘进出煤 2 8 辆矿车，矸石车为2 0 辆。同时配有材料和人车。 2 ．4 ．2 通风系统 晓南煤矿为高瓦斯矿井，矿井通风方式采用中央并列式与单翼对 角混合式。副势入风，新鲜风漉经由运输大巷 石门 ，皮带大巷至 各采区的用风地点，北翼采区的乏风经北翼回风大巷至主井排至地 面，南翼采区的乏风经由南翼回风大巷至东风井排到地面。主井安设 两台G A F 2 2 ．4 1 2 ．5 1 型轴流式扇风机。东风井安设两台 G A F 一2 2 ．4 12 ．6 1 型轴流式扇风机，担负南翼采区的回风。 2 ．4 ．3 排水系统 一水平在一3 8 5 米井底车场设有中央水仓和水泵房，在中央水泵 房安设三台6 G D 6 7 7 型水泵，其中一台工作．一台检修，一台备用。 井下各采区涌水均经由设有4 ‰流水坡度的软道大巷中的水沟流至井 底车场中央水仓，由中央泵房的水泵，经由管子道，副井排至地面储 辽宁工程技术大学硕士学位论文 水池。 2 ．4 ．4 压气系统 晓南煤矿的压风机房设于地面，安设有五台空气压缩机，其中两 台工作，一台检修，两台备用。压风管路经副井、一3 8 5 米运输大巷、 石门、材料上山，一直敷设到各生产工作面。 3晓南煤矿二水平开拓延深设计方案的提出 根据集团公司对晓南煤矿的规划要求，鉴于二水平的煤炭储量， 拟定二水平的生产能力为1 5 0 万吨／年。由于浇南矿目前的生产能力已 达2 4 0 万吨／年，主井提升能力已满负荷豹情况下，且在二水平投产前 保证产量不变的前提下，开拓延深方案应考虑尽量减少对一水平安全 生产的影响，同时由于一水平已实现的连续化皮带主运输系统，所 以，主井井简直接延深和暗立井延深方案就不在考虑之中了。在此基 础七，提出以下五个开拓延深方案。 3 ．1 两条皮带暗斜井，一条材料暗斜井和一条行人暗斜井 方 案一 二水平标高设于一5 1 5 米处，将二水平划分为两个采区，在考虑 充分利用一水平巷道工程条件的条件下，采用暗斜井下延，其中两条 均为1 6 。3 0 1 的皮带暗斜井，一条负担南翼采区的出煤，另一条担负北 翼采区的出煤。在一3 8 5 m 的南翼石门处向下至一5 1 5 m 开凿一条2 0 。 的材料暗斜井，担负二水平所需材料的下放及二水平的出矸。在一3 8 5 米井底车场附近下凿一条角度为2 0 。的行人车暗斜井至一5 l5 米。在 一5 15 米处布嚣一条贯穿两个采区的水平运输大巷，通过采区石门与 采区相连。 运煤系统二水平采区的煤炭经各采区的集中煤仓分别放到鼹条 皮带暗斜井皮带上，并运送至上水平的中央皮带道一一水平井底煤仓 一主井箕斗提至地面。 1 4 錾 | 三墨垫查盔堂堡主兰堡笙塞 一 C J 一 嘴 I 弋 趔 呦 {’ 。哆1 | ● n ／ 掭 I 产 V ／ 霞蕊 一 ‘ 屋 一 t 0{嚣备 - 缀 一 冷T ／ I ，I ， ‘ ／ “ ∥ ＼- ＼ 聃 ＼ ＼．～ L ● ‘ - 图3 一l 晓南矿二水平延深工程方案设计 一 1 5 辽宁工程技术大学硕士学位论文 下料出矸系统二水平所需材料由副井下放到一水平～3 8 5 米 并底车场，再经材料暗斜并下放到一5 15 米材料车场，由二水平运输 大巷分别运趸各采区材料上山的下部车场，经材料上山运至各工作面 等用料地点。出矸系统证好与F 料系统相反，故不重述。 通风系统四条暗斜井均作为入风巷，通过二水平运输大巷一各 采区石门一上风眼一各采区用风地点。乏风分别经各采区回风大巷一 南北翼回风上山一上水平回风系统一地面。详细布置情况如图3 ⋯1 所示。 3 ．2 一条皮带暗斜井、一条材料暗斜井、～条行人暗斜井 方案二 二水平标高设于一5 2 0 米处，将整个二水平划分为三个采区，即 南翼，北翼，东翼各一个采区。由一3 8 5 米水平分别向下掘三条暗斜 井，其中一条为皮带暗斜井，一条为材料暗斜井，一条为行人暗斜井。 在一5 2 0 米处分别掘一条运输大巷和一皮带大巷并与采区石门相连。 运煤系统各采区采出煤炭通过采区煤仓一二水平皮带大巷一皮 带暗斜井一一水平中央皮带道一一水平井底煤仓一由主井提到地面。 下料出矸系统所需材料由副井下放到一水平，转至材料暗斜井 再下放到～5 2 0 米水平，通过运输大巷运至各采区材料上山的下部车 场，由材料上山提运至各用料地点。 通风系统三条踣斜井均入新风。新j 趣送到一5 2 0 米水平后经运 输大巷，皮带大巷，各采区上风眼到各用风地点。各采区的乏风经布 置再1 44 煤层中的回风巷、回风大巷、回风石门、回风上山到上水平 回风系统，再由上水平回风系统排到地面，详细布置情况如图3 2 所示。 3 ．3 二条皮带暗斜井、一条副暗斜井 方案三 二水平标高设于一5 2 2 米处，将整个二水平划分二个采区，即南 翼采区和北翼采区，由一3 8 5 米向一5 2 2 米分别掘两条角度为1 6 。3 0 1 的皮带暗斜井和一条角度为2 0 。趵副踣斜井。在一5 2 2 米处布置一条 水平运输大巷服务于整个二水平的辅助运输。 6 望 三堡垫苎查兰堡主堂堡笙奎 一 ～ ≮ 9 ， 矧 戳 、 ．J - ／J ●{’ 。 ／ ， ／ y 濡 哆了 ‘ 爱一，僦够 二 ‘ 缀 一 赫b I I ，I ／y 、＼＼．| 水 ＼＼～ ■_ , l l | 图3 2 晓南矿二水平延深工程方案设计 二 1 7 辽宁工程技术大学硕士学位论文 L ■ ， 勃 呦 、 卜／ ● 1 {‘ 庐 f， ／ 沙 肾’≮蠡 入南手％＼ 4 。{ | ’ 辨 ‘ | 後，磁麟气 缀 一 刖 I ，＼ I ／ L＼＼＼、．、 ’ ■ I■ I- I 图3 3 晓南矿二水平延深工程方案设计 三 1 8 辽宁工程技术大学硕士学位论文 运煤系统二水平南北翼两个采区采出的煤炭，分别由各自的集 中煤仓放到南翼皮带暗斜井和北翼皮带暗斜井运送到上水平缓冲煤 仓，再经一水平中央皮带道运送至一水平井底煤仓，由主井提升到地 面。 运料出矸系统材料由副井下放到一3 8 5 米水平，转至副暗斜井 下放到一5 2 2 米水平，经二水平运输大巷运到南北两翼采区材料上山 的下部车场，再提运到两个采区的用料工作面。 两个采区所出矸石经二水平运输大巷运到副暗斜井下部车场，经 副暗斜井提升至上水平，并转运到一水平井底车场副井重车线，再 由副井提升到地面。 通风系统新风主要由副暗斜井进入二二水平，经运输大巷，采区 石门，上风眼进入采区。两条皮带暗斜井也兼作入风，并通过上风眼 进入采区。乏风通过采区回风中巷经集中回风上山回到上水平，再由 。卜水平回风系统排到地面，详细布置情况如图3 ～3 所示。 3 ．4两条皮带暗斜并，二个下山采区 方案四 该方案布置两个下山采区，不设置统一的二水平标高，南翼皮带 暗斜井 皮带下山 由一3 8 5 米掘到一4 7 0 米处，担负南翼采区出煤。 北翼暗斜井 皮带下山 由一3 8 5 米掘到一5 4 5 米标高处，担负南翼 采区的出煤。南翼采区开凿材料下山和回风上山到一4 6 5 米标高处， 再北翼采区开凿材料下山和圃风上山到一5 0 0 米标高处。 运煤系统两个采区采出的煤炭都是各自的集中煤仓分别通过 南北翼皮带暗斜井 皮带下山 运到上水平皮带大巷，再运到一水平 井底煤仓，由主井提升到地面。 运料出矸系统由副井下来的材料，经一1 水平运输大巷分别运到 南北两翼采区的材料下山的上部车场，由材料下山把材料下放到采区 回风中巷，进而运到各用料工作面。采区所出矸石则与下料方向相反。 通风系统新风从一水平运输大巷分别进入两个采区的材料下山，通 过联络道进入1 4 “层皮带中巷，到各用风地点。皮带暗斜井 皮带下 山 也兼作入新风一上风眼一1 4 ”煤层皮带中巷。乏风由回风中巷通 过回风上山回到上水平，再通过上水平回风系统排放到地面。见下图。 1 9 辽宁工程技术大学硕士学位论文 ■ ■ ’h 喝 19 、 趔 嘞 ● H ／ 嘲、 t ／ 渺 √ ■霞遂 h 南 i 7 入． 爱 一 j 茹黼 ‘ 缀 一 黼 { ∥{ j ◆ j ＼＼ 瞒 ＼＼．～I I 图3 4 晓南矿二水平延深工程方案设计 四 坚主三矍楚垄盔兰型主堂竺笙兰 J■ ‘ 9 熬 ‘ 、 ／√r ％ { { n| ， 弩黔- 翟少 酝 彳 ， 屋Z ，澎彩5 ● 缀 一 漱| ，I | ／ 、、＼ 壮 ＼＼．、 | ‘ - ll ■ 图3 5 晓南矿二水平延深工程方案设计 五 2 辽宁工程技术大学硕士学位论文 3 ．5两个下山采区 方案五 采用下上采区将下含煤组划分为南翼采区和北翼采区。在每个采 区分别布置皮带下山、材料下山、和回风j 二山。南翼材料下山和回1 c L 上山由一3 8 5 米掘至一4 8 0 米处，皮带下山由一3 8 5 米掘至～5 0 0 米标 高。北翼材料下山和回风上山由一3 8 5 米掘至一5 0 0 米标高处，皮带 下山掘至一5 3 0 米标高处。 运煤系统由两个采区的集中煤仓分别通过各自的皮带下山运送 到上水平的缓冲煤仓，经上水平皮带大巷运至井底煤仓，由主井提到 地面。 运料出矸系统由副井下来的材料，通过一水平运输大巷运到两 个采区材料下山的上部车场，由材料下山下放到采区回风中巷，再运 到采区工作面，出矸系统与下料系统方向相反。 通风系统新风主要通过材料下山，经由联络道进入1 48 层皮带 中巷，皮带下山也兼作入风，经上风眼进入1 48 回风中巷。乏风通过 144 回风中巷，采区回风上山回到上水平，再经上水平回风系统排放 到地面，详细布置情况如图3 5 所示。 4 二水平开拓延深设计方案的优化研究 正确选择矿井延深方案是矿井延深设计中重大的决策问题，不仅 对矿井延深工程建设的投资和工期，而且对新水平投产后长期的生产 丽貌都有决定性的影响。为了寻求合理的矿井延深开拓方案，就需要 在技术，经济方面综合考虑施工和生产各方顽的问题和指标，应用经 济数学，运筹学等理论基础，建立优化模型并解算，从许多方案中选 取最优方案。 4 ．1 优化内容、准则和方法 如前所述，选择并实施矿井开拓延深方案是矿井建设及生产过程 中阶段性工作，因此，其优化内容是在现生产水平开拓部署、生产技 辽宁工程技术大学硕士学位论文 术现状来考虑的。同时，根据集团公司规划要求，晓南煤矿二二水平的 生产能力也是确定的 15 0 万吨／年 。另外，由于一水平目前实际生 产能力已达2 4 0 万吨／年，矿井生产个系统能力已基本满负衙，公司 目．要求完全转入二水平前晓南矿生产能力仍需保持2 4 0 万吨／年，这 样就势必要充分考虑延深方式对一水平生产的影响