分析

案例题 某煤矿采用立井开拓方式,设有主井、副井和边界风井,设计年产量为2.40Mt。该矿井主井净直径6.5m,深度720m;副井净直径7.0m,深度760m;风井净直径6.0m,深度680m。三个井筒表土段深度分别为360m、365m和338m,均采用冻结法施工。井筒基岩段所穿过的岩层主要是中等稳定的砂岩和页岩,无断层及破碎带,涌水量较小。矿井为低瓦斯矿井。
某矿建施工单位中标承建该矿井,所编制的施工组织设计部分内容如下:
1.主井井筒施工选用Ⅱ型凿井钢井架,布置两套单钩提升,主提升为JK-2.5提升机配4m3吊桶,副提升为JKZ-2.8提升机配5m3吊桶;井筒掘砌施工采用4臂风动伞钻凿岩,3台HZ-4抓岩机装岩,段高2.0m整体金属液压模板砌壁;箕斗装载硐室与井筒同时施工。
2.副井井筒施工利用永久井架凿井,布置两套单钩提升,其中主提升吊桶为5m3,自重16.56kN,提升矸石的容重为16.00kN/m3,松散系数2.0,装满系数0.9;吊桶所配钩头、滑架及缓冲器总重量4.95kN,钢丝绳选用18×7+FC-Φ36-1570型不旋转钢丝绳,地面钢丝绳悬吊高度为28.50m。
3.矿井首采区运输顺槽为矩形断面,高度3.6m,宽度3.2m,采用综掘机进行掘进,通风方式为巷道入口处安装局扇进行压入式通风。

问题
1.该矿井采用主、副井同时开工,风井稍后开工的施工顺序是否合理?说明理由。
2.该矿井施工中,井筒交替装备应采用哪种方案?
3.主井井筒施工方案存在不合理之处,写出正确做法。
4.计算副井主提升钢丝绳的终端荷载及工作荷载,验算钢丝绳的安全系数,判断钢丝绳选型的合理性。如果选用公称抗拉强度为1870MPa的钢丝绳,请重新确定钢丝绳的规格及工作荷载。(计算结果保留两位小数)
5.矿井首采区运输顺槽掘进工作面需风量计算应考虑哪些主要因素?

正确答案
1.
不合理。
理由:主、副井井筒深度相差不大,箕斗装载硐室需要与主井同时施工,副井利用永久井架凿井,前期准备工作量大,为保证主副井同时到底进行短路贯通,应当主井先开工。风井断面小、深度浅,工程量小,最后开工,方便到底后与主副井进行贯通。
2.
主井和副井到底贯通后,主井进行临时改绞,采用临时罐笼提升,副井进行永久装备;待副井永久装备完成后,进行主井永久装备;
风井进行临时改绞,采用临时罐笼提升,待风井与主、副井贯通后选择合适的时间进行风井永久装备。
3.
(1)选用Ⅱ型凿井井架不合理,应采用ⅣG型或Ⅴ型井架;
(2)主提升选用单滚筒提升机不合理,应选用双滚筒提升机;
(3)采用4臂伞钻凿岩不合理,应采用6臂伞钻;
(4)采用3台HZ-4抓岩机不合理,应采用1台HZ-4(或HZ-6)抓岩机;
(5)采用段高2m整体金属模板不合理,应采用段高3.5~4.0m整体金属模板。
4.
副井主提升钢丝绳的终端荷载为115.56kN,工作荷载为154.58kN,
钢丝绳提升物料的安全系数为667×1.283/154.58=5.54,不符合《煤矿安全规程》规定安全系数为7.5的要求,钢丝绳选型不合理。
副井主提升钢丝绳选用18×7+FC-Φ40-1870型不旋转钢丝绳,工作荷载为163.78kN。
5.
需风量计算主要因素有:瓦斯涌出量、工作面同时工作的人数、巷道通风方式、巷道风速
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