矿井地面工业广场和生产系统的设计与实现

【任务描述】

本课题主要对矿井地面工业广场的总体布置，矿井地面运料系统、排矸系统和管道线路系统等地面生产系统的概念和基本知识做介绍。通过本课题的实施，使学生理解掌握矿井地面工业广场的总体布置方式，矿井地面生产系统的类型；对矿井地面运料系统、排矸系统和管道线路系统等地面生产系统的基本知识等有一定的认识。

【知识学习】

地面生产系统通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统，此外，还有煤仓、坑木场、地面变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工场等工业建筑和矿灯房、浴室、办公楼、职工宿舍等行政福利建筑等。对于水采矿井，地面还需设置高压泵房、脱水楼和煤泥沉淀池等。

地面生产系统、设备、工业建筑和行政福利建筑和设施占用的地面场地，称为地面工业广场。

地面生产系统的主要任务是将提升运输到地面的煤炭经过地面生产系统的加工后外运，同时完成矸石排放、动力供给、材料设备供应等工作。

一、工业广场的总体布置

根据地面生产系统的特点，围绕矿井井口，将各种工业建筑、行政福利建筑和设施等建、构筑物布置在地面工业场地范围内，并绘制成工业广场总体布置平面图的工作称为地面工业广场总体布置。

地面工业广场总体布置通常有分散式和综合式两种布置方式。

1.分散式

分散式布置是将工业广场内各种工业建筑、行政福利建筑和设施等建、构筑物单独修建和分散布置，其特点是建、构筑物体积比较小，数目较多，适用于地形复杂、机械化程度不高的中小型矿井。目前，多数矿井属这种布置方式，如图6-1所示。

2.综合式

综合式是将工业广场内各种工业建筑、行政福利建筑和设施等建、构筑物组合成大型综合建、构筑物，即同体建、构筑物，如图6-2所示。

图6-1 地面工业场地分散式布置示意图

1—主井 2—主井提升机房 3—副井 4—副井提升机房 5—行政办公楼 6—区队办公楼 7—矿灯房 8—浴室 9—锅炉房 10—机修厂 11—洗煤楼 12—煤仓及外运磅房

图6-2 地面工业场地综合式布置示意图

1—主井同体建筑 2—副井同体建筑 3—行政办公福利联合建筑 4—选、储、运联合建筑

综合式布置的特点是建、构筑物高度集中，可大大缩小工业场地面积，节约用地，适用于大型矿井。

二、矿井地面生产系统

地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升到地面后的加工和外运，完成矸石排放、动力供给，材料、设备供应等工作。地面生产系统通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统等。(www.xing528.com)

1.矿井地面生产系统的类型

（1）无加工设备的地面生产系统 这种生产系统适用于原煤不需要进行加工，或送往中央选煤厂去加工的煤矿。原煤提升到地面以后，经由煤仓或贮煤场直接装车外运。

（2）设有选矸设备的地面生产系统 这种生产系统适用于对原煤只进行选去大块矸石的煤矿，或者由于大块矸石较多，而洗选厂又离矿区较远，通过在矿井地面设置选矸设备，分选大块矸石，避免矸石运输的浪费，减轻洗选厂的负担。

（3）设有筛分厂的地面生产系统 这种生产系统适用于生产动力煤和民用煤的煤矿。原煤提升到地面后，需要按照用户对煤质与粒度的要求进行选矸和筛分，把不同粒度的煤分别装车外运。

（4）设有洗选厂的地面生产系统 这种生产系统适用于产量较大、煤质符合洗选要求的矿井。

2.地面排矸与运料系统

矿井在建设和生产期间，掘进和采煤过程中需要使用或消耗大量的材料，更换和维修各种机电设备，同时还有大量的矸石运出矿井。特别是开采薄煤层时，矸石的排出量有时可达矿井年产量的20%以上。因此，正确地设计排矸系统，合理确定材料运输线路，也是地面生产系统中的一项重要内容。

（1）矸石场的选址及类型

1）矸石场选址。由于矸石易散发灰尘，有的还有自燃发火危险，所以一般将矸石场设置于工业场地、居住区的下风方向，且地形上有利于堆存矸石，并尽量不占或少占良田。

矸石不得堆在供水水源上游的河床上。能自燃的矸石，不得堆放在煤层露头和表土下10m以内有煤层埋藏，或因井下采空区塌陷可能影响到井下的地面上。

2）矸石场类型。按照矸石的堆积形式，矸石场可分为平堆矸石场和高堆矸石场两种。当地面工业场地及其附近地形起伏不平，且矸石无自燃发火危险时，可利用矸石将场地附近的洼地、山谷填平覆土还田，这种堆放矸石的方式，称为平堆矸石场。当地面工业场地及其附近地形较平整，可采用机械将矸石在平整地形的基础上向高处堆放矸石，这种堆放矸石的方式称为高堆矸石场。目前采用较广泛的是高堆矸石场。

（2）材料设备运输矿井正常生产期间，需要及时供应各种材料、设备，维修各种机电设备。这些材料、设备经由副井上下。因此，材料、设备的运输系统布置应以副井为中心，在副井井口布置坑木场、坑木加工场、机修厂和材料库等，并将窄轨铁路从副井轨道系统铺设至这些场所。井下需要的材料和设备，可装入材料车或矿车用电机车牵引到井口，通过副井绞车下放至井下，井下需要维修的机电设备也由副井提升到地面，由电机车牵引到机修厂，由机修厂维修。

3.地面管线系统

为了保证矿井生产、生活的需要，地面工业广场内还需敷设地面生产系统（工业）用水管道、生活用水管道、防尘及消防用水管道、热力管道、压缩空气管道、瓦斯抽采管道、灌浆管道等管道及动力电缆、通信电缆及信号电缆等电缆，这些管缆的布置应在满足安全和使用的前提下，达到布置紧凑合理、整齐美观的要求。

【任务考评】

本课题的考评表见表6-1。

表6-1 任务考评表

【思考与练习】

1.地面工业广场的总体布置方式有哪些？

2.矿井地面生产系统有哪些类型？