成人采礦自考畢業(yè)論文

[鍵入文字]中國礦業(yè)大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計-0-礦區(qū)地理位置圖1-1-1三、氣象及地震情況礦區(qū)位于太行山區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，其特點為冬春季干旱多風(fēng)，夏季溫和多雨，秋季天高氣爽，全年夏短冬長，夏天雨水相對集中，一般在7、8、9三個月，年蒸發(fā)量大于降雨量，降雨量年平均666.2mm，歷年最高洪水位+870，年蒸發(fā)量為1879.6mm，年平均氣溫9.4℃，年最高氣溫35℃，最低氣溫-23.5℃，凍土期一般在十一月中旬至次年四月，凍土深度為0.42～0.75m，無霜期160天左右。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，本區(qū)地震動峰值加速度為0.10g。相當(dāng)于原地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。四、電源、水源及建筑材料來源礦井目前已實現(xiàn)雙回路供電，一回電源引自昔陽縣坪上110KV變電站，另一回電源引寺家莊220KV變電站，礦井工業(yè)場地建有一座,35kV變電所，采用10kV電源下井。安裝兩臺S10-10000無載調(diào)壓變壓器，工作方式為一用一備，35KV和10KV主接線均采用單母線分段接線方式，一、二級負荷雙電源供電，保證了礦井安全用電。井下中央變電所、工作面配電站均安裝完畢，并經(jīng)市、縣電力質(zhì)檢部門驗收，已投入使用。從地面建有200m3蓄水池經(jīng)主斜井、清理平巷、一采軌道下山，在主要運輸大巷每隔100米留有一個變2寸三通。從一采軌道下山至工作面的水管，每隔50米留有一個變2寸的三通。鑒于本區(qū)淺層水和地表水利用價值不大，且附近農(nóng)村均飲用淺層水，為避免與民爭水，礦井永久供水水源考慮取用青山水庫向昔陽縣城供水管網(wǎng)系統(tǒng)。青山水庫向昔陽縣城供水管路從礦井工業(yè)場地旁通過，供水管路連接非常方便。另外，根據(jù)地質(zhì)報告所述，礦井正常涌水量130m3/h，最大180m3/h，礦井涌水排至地面經(jīng)處理達到復(fù)用水標準后，可用于礦井生產(chǎn)和井下消防灑水。故礦井水源有保障。礦井改擴建所需的建筑材料，如：磚、石料、水泥、砂子等當(dāng)?shù)乜蓾M足供應(yīng)；鋼材、木材需由外地調(diào)進。五、氣象與地震礦區(qū)位于太行山區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，其特點為冬春季干旱多風(fēng)，夏季溫和多雨，秋季天高氣爽，全年夏短冬長，夏天雨水相對集中，一般在7、8、9三個月，年蒸發(fā)量大于降雨量，降雨量年平均666.2mm，年蒸發(fā)量為1879.6mm，年平均氣溫9.4℃，年最高氣溫35℃，最低氣溫-23.5℃，凍土期一般在十一月中旬至次年四月，凍土深度為0.42～0.75m，無霜期160天左右。根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，本區(qū)地震動峰值加速度為0.10g。相當(dāng)于原地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。第二節(jié)井田地質(zhì)特征一、地層井田內(nèi)基巖地層出露相對較少，大面積被第四系黃土覆蓋。依據(jù)《山西省沁水煤田平昔礦區(qū)李家溝勘探區(qū)精查地質(zhì)報告》中的地質(zhì)圖件及鉆孔資料對井田內(nèi)發(fā)育的地層自下而上簡述如下：1、奧陶系中統(tǒng)峰峰組（O2f）該組地層巖性主要為石灰?guī)r組成，為深灰色厚層狀致密石灰?guī)r，節(jié)理發(fā)育，常被方解石充填，極少含化石，風(fēng)化后呈現(xiàn)灰白色，本組地層出露在外圍杜莊村東南山坡上及因斷層而出露于杜莊村南河?xùn)|岸，本組厚度大于100m。2、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）平行不整合于奧陶系中統(tǒng)地層之上，由深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖及砂巖組成，時有2-3層海相石灰?guī)r，但其不穩(wěn)定，時有尖滅現(xiàn)象。石灰?guī)r中含腕足類等動物化石。底部為一層鋁土巖，多為灰色，部分為紫色。本層底部，奧陶系石灰?guī)r風(fēng)化面之上時有雞窩狀山西式鐵礦，但厚度極不穩(wěn)定，本組厚度30-43m，平均33m。3、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）整合于本溪組地層之上，以底部K1砂巖底界為界與本溪組分開，本組巖性以灰黑色、灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、石灰?guī)r和煤層組成，含煤6層，其中主要煤層位于本組下部，是本區(qū)主要含煤地層之一。石灰?guī)r中富含腕足類、珊瑚、海百合莖、蜓蝌等動物化石，本組含穩(wěn)定的三層海相石灰?guī)r（K2、K3、K4）為本組的標志層。根據(jù)巖相，巖性對比及古生物組合特征，太原組可劃分為三段：從K1砂巖（晉祠砂巖）底界到四節(jié)石灰?guī)r（K2）底界為太原組一段（C3t1）,本段含15號煤（俗稱四節(jié)石下煤、丈八煤）為全區(qū)最穩(wěn)定，厚度較大之煤層；從k2石灰?guī)r底到K4石灰?guī)r頂界為太原組二段（C3t2），含煤3-4層，從下而上依次為13號煤（俗稱錢石下煤）、12號煤（俗稱四尺煤）、11號煤（俗稱猴石下煤）；從K4灰?guī)r頂界到K7砂巖底界為太原組三段（C3t3），本段厚度極不穩(wěn)定，含煤2層（8、9號煤）均屬局部可采，時有尖滅。從以上情況分析，太原組形成于海相-濱海相沉積環(huán)境之中，本組厚度一般75-85m，平均80m。4、二疊系下統(tǒng)山西組（P1s）本組以K7砂巖底界為界，整合于下伏地層太原組之上，巖性以灰色、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖、灰白色砂巖及煤層（5-9層）組成。是本區(qū)主要含煤地層之一，下部以砂巖為主，包括三層砂巖（俗稱第一、第二、第三砂巖），組成礦物以石英為主，分選及磨圓度均不及太原組之砂巖，根據(jù)區(qū)域資料，三層砂巖有合并或分岔現(xiàn)象，砂巖間以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，其中各含煤一層：6號煤（S1）（俗稱第一砂巖上煤），4號煤（S2）（俗稱第二砂巖上煤）。上部以砂質(zhì)泥巖和泥巖為主，夾有數(shù)層薄砂巖層，為中細粒砂巖，成層不穩(wěn)定，本組厚度一般50-70m，平均57m。5、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）本組與山西組整合接觸，以K8砂巖底界與山西組地層分界，巖性以灰白、灰黑色砂質(zhì)泥巖、泥巖和灰白色砂巖為主，含煤線、風(fēng)化后呈灰綠色，在本組頂部有一層雜色鋁土質(zhì)頁巖稱“桃花頁巖”，可做為上、下石盒子組分界標志。本組厚度一般85-150m，平均135m。6、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s）本組與下石盒子組整合接觸，以K10砂巖底界與下石盒子組地層分界，巖性以黃綠、紫、綠色砂質(zhì)泥巖、泥巖和黃綠色中粗粒砂巖為主，含煤線、風(fēng)化后呈灰綠色，本組厚度一般0-120m，平均90m。本組地層保存不全。7、第四系中上更新統(tǒng)（Q2+3）分布于井田內(nèi)山梁及山坡上，主要巖性為砂質(zhì)粘土及粉砂質(zhì)粘土組成，底部含鈣質(zhì)結(jié)核，最大厚度可達25m。8、第四系全新統(tǒng)（Q4）分布于井田內(nèi)溝谷地帶及河床兩側(cè)，主要巖性為坡積物、沖洪積物，底部含礫石，最大厚度可達20m。二、地質(zhì)構(gòu)造1、區(qū)域構(gòu)造井田位于沁水煤田的東部邊緣，即沁水向斜的東翼，地層總體產(chǎn)狀走向北北東，傾向南西西，巖層傾角平緩，一般為7°—10°間。2、井田構(gòu)造受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的控制和影響，井田內(nèi)的地層總體走向北北東，傾向西，地層傾角7°—17°。井田內(nèi)發(fā)育比較簡單無斷層、陷落在。層埋深較大，斷距小的斷層一般均未影響到煤層。三、地質(zhì)水文條件(一)地表水井田內(nèi)北部邊緣有思樂河由西向東流經(jīng)，中間有巴洲河、南部外圍有洪水河，對井田煤層開采會有一定的影響。(二)含水層1．奧陶系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層埋藏于井田深部，距地表深淺不一，厚度大，分布廣泛，溶洞和裂隙發(fā)育，具有良好的含水空間，富水性強，水量大，水質(zhì)較好，是井田主要含水層，據(jù)勘探資料知：奧陶系石灰?guī)r巖溶水位標高在+480m以下，而最下層煤15號煤層底板標高在+500m以上，且有本溪組地層相隔，其對煤層開采不會有影響。2．石炭系碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層太原組三層穩(wěn)定石灰?guī)r(K2、K3、K4)，根據(jù)以往鉆孔資料，三層石灰?guī)r質(zhì)純，裂隙發(fā)育，均具有一定的含水性和導(dǎo)水性。根據(jù)沁水煤田李家溝勘探區(qū)資料對其三層石灰?guī)r含水性作簡要闡述。(1)K2(四節(jié)石石灰?guī)r)灰?guī)r位于太原組下部，15號煤(丈八煤)上約6～15m處，為泥巖或砂質(zhì)泥巖相隔，局部為砂巖，其單位涌水量為0.29L/s·m，水位標高+770m，滲透系數(shù)為6.74m/d，接受河床潛水補給，在生產(chǎn)過程中應(yīng)引起注意，特別是斷層、陷落柱的導(dǎo)水。(2)K3(錢石石灰?guī)r)灰?guī)r位于太原組中上部，厚約3～6m，其單位涌水量為0.19L/s·m，水位標高+837.81m，滲透系數(shù)可達7.15m/d，可見是又一含水導(dǎo)水巖層。(3)K4(猴石石灰?guī)r)灰?guī)r位于太原組上部，厚約2～5m，此層灰?guī)r溶洞發(fā)育，其單位涌水量為0.70L/s·m，水位標高+830.98m，滲透系數(shù)可達22.7m/d。以上三層石灰?guī)r由于地下水的侵蝕均有溶洞形成，又易于接受地表水補給，從而有利于地下水的循環(huán)，在今后生產(chǎn)中應(yīng)加以重視。3．二疊系砂巖含水層二疊系含較厚的砂巖數(shù)層，富水性弱，但由于埋藏淺，其滲透性較強，補給條件較好，單位涌水量0.016L/s·m，滲透系數(shù)平均0.2121m/d，但由于裂隙度高，導(dǎo)水性能較為良好。4．第四系松散巖類砂礫石孔隙含水層松散巖類孔隙水主要分布于河流溝谷地帶，主要含水介質(zhì)為砂礫石層，地下水受降水季節(jié)影響較大，就近開采孔隙水能解決用水需求。據(jù)上所述，開采8、9號煤層，礦井水主要來自上部砂巖及松散巖類含水層；開采15號煤層，礦井水主要來自K2、K3石灰?guī)r含水層，由于隱伏斷裂和陷落柱的構(gòu)造影響，含水性、導(dǎo)水性會增強。在今后的工作中，應(yīng)做到“有疑必探，先探后采”，防患于未然。(三)隔水層1．15號煤以下及本溪組隔水層組主要由鋁土泥巖、泥巖及砂質(zhì)泥巖組成，地層厚約33m，其中鋁質(zhì)泥巖厚8m左右，構(gòu)造裂隙不發(fā)育，隔水性能良好，構(gòu)成奧灰含水層的直接隔水頂板。2．各標志層(砂巖及灰?guī)r)各標志層(砂巖及灰?guī)r)沉積厚度穩(wěn)定，其間沉積的泥巖、砂質(zhì)泥巖也穩(wěn)定，構(gòu)造裂隙不發(fā)育，構(gòu)成各含水層間良好的隔水層組?？傊锔骱畬痈凰匀?，接受補給條件較好，其間雖有良好的隔水層阻隔，在無導(dǎo)水構(gòu)造溝通的情況下，各含水層間一般無水力聯(lián)系，但隨著開采深度的加大，由于隱伏斷裂和陷落柱的構(gòu)造影響，含水性、導(dǎo)水性會增強?？傮w上井田水文地質(zhì)條件中等。(四)礦井涌水量根據(jù)礦井地質(zhì)報告提供的礦井涌水量資料，結(jié)合礦井實際生產(chǎn)中的涌水量情況，預(yù)計礦井達到210萬t/a設(shè)計生產(chǎn)能力時，井下正常涌水量130m3/h，最大涌水量180m3/h。第三節(jié)煤層特征本區(qū)含煤地層包括石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組及二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組。其中本溪組和下石盒子組皆是不含可采煤層。主要含煤地層為太原組和山西組。現(xiàn)對主要含煤地層敘述如下：1、太原組（C3t）為本井田主要含煤地層之一，本組地層為海陸交互相含煤沉積，巖性特征明顯，沉積旋回清楚，據(jù)此劃分上、中、下三段。分述如下：（1）下段（C3t1）自太原組底界砂巖K1～K2石灰?guī)r底，巖性由中—細粒砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成。本段含全區(qū)穩(wěn)定可采的15號煤層。底部泥巖中常含鋁質(zhì)及黃鐵礦結(jié)核，局部相變?yōu)殇X質(zhì)泥巖。（2）中段（C3t2）自K2灰?guī)r底至K4灰?guī)r頂，巖性由三層層位穩(wěn)定的含生物碎屑石灰?guī)r，間夾中～細粒砂巖、粉砂巖、泥巖和煤層組成。含煤三層，自上而下為11、12和13號煤。（3）上段（C3t3）自K4石灰?guī)r頂～K7砂巖底，本段由砂質(zhì)泥巖及泥巖組成。含煤兩層，自上而下為8、9號煤，均屬局部可采煤層。2、山西組（P1s）為本區(qū)重要的含煤地層，自K7砂巖底至K8砂巖底主要由中—細粒砂巖、粉砂巖、泥巖及煤層組成，含煤5層，局部可采煤層6號煤位于本組的下部，其余煤層均薄而不穩(wěn)定，不具工業(yè)價值。第二章井田境界和儲量第一節(jié)井田境界XXX煤礦的井田境界由以下13點座標點連線圈定：1．X=4162252.20Y=19732931.052．X=4167352.25Y=19732781.033．X=4167398.25Y=19733791.044．X=4167452.25Y=19734111.045．X=4167220.25Y=19734291.046．X=4166020.24Y=19734291.057．X=4167020.25Y=19735131.068．X=4165711.24Y=19735131.069．X=4165777.02Y=19735637.5510．X=4165970.25Y=19736458.0711．X=4165982.25Y=19736811.0712．X=4165562.25Y=19736871.0713．X=4162248.20Y=19733241.06礦區(qū)南北走向長0.4～4.0km，東西傾斜寬2.1～2.7km，井田面積10.047km2。15煤層底板標高+500～+860m，高差360m。第二節(jié)礦井工業(yè)資源/儲量一、資源/儲量的估算范圍本區(qū)賦存的主要可采煤層有太原組的15#煤層。15#煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采的厚煤層，井田內(nèi)多處遭開采破壞，儲量估算范圍為東到采空區(qū)邊界，北、南、西至井田邊界。不可采煤層和采空無資源區(qū)不進行資源/儲量估算。各資源/儲量估算指標如下：1、煤層厚度≥0.80m2、原煤灰分（Ad）≤40％3、原煤全硫含量(St.d)≤3％4、原煤發(fā)熱量（Qnet.d）≥22.1MJ/kg三、資源/儲量計算方法井田內(nèi)大部分地段煤層傾角平緩，因此采用地質(zhì)塊段法估算資源/儲量，即采用煤層偽厚度和水平投影面積估算?！ぁぁな街校篞資源/儲量（萬t）S水平面積（m2）M煤厚(m)d視密度(t/m3)四、資源/儲量級別和塊段劃分通過對本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度和煤層穩(wěn)定程度的研究評價，認定井田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為簡單，主采煤層穩(wěn)定程度為穩(wěn)定。根據(jù)《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ/T0215-2002），15#穩(wěn)定煤層，以達到1000×1000m網(wǎng)距的見煤點（鉆孔）連線以內(nèi)和在連線以外以見煤點（鉆孔）間距的1/2的距離所劃定的范圍圈定探明的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量；以達到2000×2000m網(wǎng)距的見煤點（鉆孔）連線以內(nèi)和在連線以外以見煤點（鉆孔）間距的1/2的距離所劃定的范圍圈定控制的經(jīng)濟基礎(chǔ)儲量；其余為推斷的資源/儲量。五、資源/儲量計算結(jié)果 通過估算區(qū)內(nèi)的資源/儲量情況是：總資源/儲量9025萬噸?？捎糜谏a(chǎn)設(shè)計的探明的資源/儲量（111b）為4704萬噸，控制的資源/儲量（122b）為2134萬噸，煤種全為無煙煤。各煤層詳細情況見資源/儲量估算結(jié)果匯總表。資源/儲量估算結(jié)果匯總表煤層號煤

類資源/儲量（萬噸）可利用現(xiàn)保有111b122b333小計15#47042134218790259025第三節(jié)礦井設(shè)計資源/儲量、礦井設(shè)計可采儲量一、礦井可采資源/儲量計算1．設(shè)計資源/儲量計算礦井設(shè)計資源/儲量=礦井工業(yè)資源/儲量－永久煤柱損失井田內(nèi)需要留設(shè)永久煤柱的有：村莊、鐵路、井田境界、斷層，井田中部的河流保護煤柱并入開拓巷道及工業(yè)場地的開采保護煤柱范圍內(nèi)，在儲量計算表中不再出現(xiàn)。地面建(構(gòu))筑物的保護煤柱圍護帶寬度按其保護等級留設(shè)；松散層及基巖厚度參照鄰近鉆孔的資料確定，松散層的移動角取45°，基巖移動角走向取73°，上山取73°，下山取73°-0.6α。永久煤柱留設(shè)參數(shù)如下：井田境界30.0m煤柱，大巷兩側(cè)各留設(shè)85.0m煤柱。因本區(qū)根據(jù)陽泉地區(qū)的普遍地質(zhì)特征，無陷落柱不考慮留設(shè)保安煤柱，建議礦方在實際生產(chǎn)中加強生產(chǎn)地質(zhì)工作，如需留設(shè)煤柱時，礦方應(yīng)根據(jù)實際情況自行留設(shè)。經(jīng)計算，礦井設(shè)計資源/儲量為9025萬t2．礦井設(shè)計可采資源/儲量計算礦井留設(shè)的開采保護煤柱有：礦井工業(yè)場地、井筒及開拓大巷保護煤柱，大巷間煤柱及大巷兩側(cè)煤柱均按85m寬留設(shè)。礦井工業(yè)場地及井筒保護煤柱是在其邊線外留出保護等級圍護帶寬度，然后按照各巖層的移動角計算出各巖層的水平移動長度，所有巖層水平移動長度之和即為圍護帶外煤柱的寬度。礦井設(shè)計可采資源/儲量按下式計算：ZK=(Zs-P)·C式中：ZK——礦井設(shè)計可采資源/儲量，kt；Zs——礦井設(shè)計資源/儲量，kt；P——開采煤柱損失，kt；C——采區(qū)回采率，15號煤層為厚煤層，采區(qū)回采率取75％。經(jīng)計算，礦井設(shè)計可采資源/儲量為5735.4萬t，15號煤層5735.4萬t，詳見表2-2-4。表2-2-4礦井設(shè)計可采資源/儲量計算表單位：10kt煤層編號設(shè)計儲量開采煤柱損失開采損失設(shè)計可采資源/儲量工業(yè)場地大巷小計157709.6721.0239.0960.01974.25735.4第三章礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限第一節(jié)礦井工作制度礦井設(shè)計年工作日為300d，每天三班作業(yè)(其中兩班生產(chǎn)，一班準備)，每日凈提升時間14h。第二節(jié)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限一、設(shè)計生產(chǎn)能力根據(jù)我公司發(fā)展要求建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，結(jié)合礦井實際生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、開采技術(shù)條件、工作面裝備水平、煤炭外運條件和市場需求等因素，綜合確定礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為210Mt/a，三、礦井及水平設(shè)計服務(wù)年限礦井及水平設(shè)計服務(wù)年限均按下式計算：T=Z/A·K式中：T——設(shè)計服務(wù)年限,a；Z——設(shè)計可采資源/儲量，萬t；A——設(shè)計生產(chǎn)能力，萬t/a；K——資源/儲量備用系數(shù)?？紤]到各煤層均為高級資源/儲量，故資源/儲量備用系數(shù)取1.2。則礦井設(shè)計服務(wù)年限Tkj=9714.3/(210×1.2)=38.55(a)礦井15煤層設(shè)計服務(wù)年限：T15=5735.4/(210×1.2)=22.76(a)礦井以+680m一個水平開發(fā)全井田，則+680m水平設(shè)計服務(wù)年限與礦井設(shè)計服務(wù)年限相同。第四章井田開拓第一節(jié)井田開拓的基本問題礦井采用斜井開拓方式，工業(yè)廣場范圍內(nèi)布置主斜井、副斜井和回風(fēng)斜井三條斜井。主斜井斜長471米，凈斷面4.21×3.505㎡，坡度25°；副斜井斜長425米，凈斷面4.0×3.25㎡，坡度25°；回風(fēng)斜井斜長398米，凈斷面4.2×3.0㎡，坡度30°。主斜井主要提升煤炭及行人，副斜井主要提矸、下料。主、副斜井為進風(fēng)井，回風(fēng)斜井為專用回風(fēng)井。開采水平的布置，集中大巷布置：主斜井落底點680標高，經(jīng)主斜井清理平巷與西集中軌道巷貫通，副斜井落底點702標高，該水平布置副斜井井底車場，分別經(jīng)膠帶聯(lián)絡(luò)巷與西集中膠帶巷連通、經(jīng)井底聯(lián)絡(luò)巷與西集中回風(fēng)巷連通、經(jīng)上部材料車場于西集中軌道巷連通。三條集中巷平行布置且垂直副斜井井底車場，依次為西集中軌道巷、西集中膠帶巷及西集中回風(fēng)巷，兩巷間距40米。井田內(nèi)15號煤層以副斜井井底車場東南為采區(qū)，一采區(qū)位于井田西部，采用雙翼布置，走向長壁開采；第二節(jié)礦井基本巷道一、井筒井筒特征表井筒特征表井筒名稱井筒長度/m規(guī)格/㎡井筒傾角/°井筒方位井口標高/m主斜井4714.21×3.50525+877副斜井4254.0×3.2525+874回風(fēng)立井3984.2×4.030+874二、井底車場1、井底車場的形式第五章準備方式——采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置第一節(jié)煤層的地質(zhì)特征15#煤頂板多為砂質(zhì)泥巖，有時有0.20-0.40m的炭質(zhì)泥巖偽頂。厚17m左右，北部較薄，南部較厚，底板巖性多為砂質(zhì)泥巖。本次未采取15#煤層頂、底板巖石力學(xué)樣進行化驗，只能根據(jù)原李家溝勘探區(qū)地質(zhì)報告中的巖石力學(xué)強度試驗結(jié)果對本礦區(qū)15#煤層頂、底巖石工程力學(xué)性質(zhì)進行評述。15#煤層頂板覆巖厚度在280-290m之間，其中松散層類巖石厚度在25m左右，其余為層狀沉積，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖、灰?guī)r互層為主，15#煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖，本區(qū)泥巖的抗壓強度在7.80-56.90Mpa，屬中硬巖類至硬巖類頂板，直接底板為砂質(zhì)泥巖，本區(qū)抗壓強度在29.30-91.70Mpa，屬硬巖類底板。主要巖石力學(xué)強度試驗統(tǒng)計表項目巖石抗壓強度(kg/cm2)抗拉強度(kg/cm2)抗剪強度(kg/cm2)30°45°正應(yīng)力剪應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力粗砂巖394-101030-3416-9528-16448-21248-212中砂巖301-95522-3514-10824-18757-38557-385細砂巖192-11767-4819-9033-15655-24255-242粉砂巖132-7896-3522-5338-12865-19865-198砂質(zhì)泥巖299-9365-34.329-4650-8084-12684-126鋁質(zhì)泥巖84-5816-30泥巖80-5794-2327-3047-5075-12475-124石灰?guī)r358-137118-62區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件較為簡單，依據(jù)全國工程地質(zhì)區(qū)劃，本區(qū)屬太行山褶斷隆起中低山工程地質(zhì)區(qū)。本井田主要可采煤層，頂?shù)装骞こ痰刭|(zhì)條件簡單。在構(gòu)造破碎帶附近，煤層的頂?shù)装寮肮こ痰刭|(zhì)條件復(fù)雜，將有可能出現(xiàn)冒頂、底鼓等工程地質(zhì)問題。在井巷接近構(gòu)造破碎帶附近要加強支護或留設(shè)足夠的保安煤柱，以防出現(xiàn)工程地質(zhì)問題。綜上所述，該井田的工程地質(zhì)復(fù)雜程度為中等型。第二節(jié)采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1、采區(qū)巷道布置表采區(qū)巷道名稱斷面規(guī)格㎡形狀用途備注西軌道下山5×4拱形進風(fēng)、運料、排矸西膠帶下山5×4拱形進風(fēng)、運煤、行人西回風(fēng)下山5×4拱形回風(fēng)2、采區(qū)巷道聯(lián)絡(luò)采區(qū)巷道分別布置西軌道下山、西膠帶下山、西回風(fēng)下山，兩下山間隔40米且平行布置。采區(qū)兩翼布置工作面，在各個煤層中分別掘進三條煤巷，一是膠帶運輸順槽，二是軌道運輸順槽，三是尾巷。在巖巷中布置1條高抽巷。在西軌道下山分別布置聯(lián)絡(luò)巷與3條順槽和1條高抽巷聯(lián)絡(luò)，西膠帶下山通過溜煤眼與膠帶順槽聯(lián)絡(luò)。軌道順槽服務(wù)于工作面回風(fēng)、運料；膠帶順槽服務(wù)于工作面行人、運煤；尾巷用于工作面上隅角排放瓦斯；高抽巷用于在采煤期間采用負壓抽放瓦斯。第三節(jié)采（盤）區(qū)或帶區(qū)車場選型設(shè)計1、采區(qū)車場本采區(qū)在702水平布置上部材料車場、680水平布置中部車場、531水平布置下部車場，車場鋪設(shè)30㎏/m對稱道岔、渡線道岔，礦車調(diào)車采用折返式，配置電瓶車調(diào)車，斜坡采用不同功率對調(diào)度絞車提升。2、采區(qū)硐室1）采區(qū)變電所、泵房及水倉一采區(qū)變電所、泵房及水倉布置在531水平，服務(wù)采區(qū)向西部延伸供電、排水等。一采區(qū)變電所、泵房及水倉設(shè)在軌道下山下部車場，如圖5-4-1。2）采區(qū)矸石倉表5-2矸石倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力的關(guān)系采區(qū)生產(chǎn)能力，萬噸／年3030－4545－6060－100以上采區(qū)煤倉容量，噸30－100100－150150－200250以上為實現(xiàn)煤矸分流提高煤質(zhì)，在本一采區(qū)設(shè)計中布置矸石倉，因此輸送能力強，連續(xù)性比礦車運輸好，因此采區(qū)矸石倉取350噸。煤倉設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖5-4-2。第六章采煤方法第一節(jié)采煤工藝方式根據(jù)井田開拓布置及15號煤層的基本條件，設(shè)計共提出綜采放頂煤采煤法和綜采一次采全高兩種采煤方法進行比較，經(jīng)比較設(shè)計推薦長壁普通綜采放頂煤采煤法，其理由如下：（1）回采工作面生產(chǎn)能力大。由于采用的是采放綜合的生產(chǎn)工藝，比普通綜采多1個出煤點，故容易實現(xiàn)高產(chǎn)高效生產(chǎn)。（2）綜采設(shè)備投資省。一次采全高采用大采高綜采支架，相對綜采放頂煤支架噸位重，以本礦井首采面采高計算，選用一次采全高支架重量為18.0t，而放頂煤支架僅15.66t，按目前市場最低價11000元/t估算，僅支架投資就比綜采放頂煤支架高283.14萬元，而且采煤機價格也相對較高。（3）易管理。由于綜采放頂煤采用采放結(jié)合工藝，其機采高度為2-2.5m，支架重心低，支架穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)倒架、支架歪斜等現(xiàn)象，因而較易管理。（4）維修、運輸較為方便。由于支架重量相對較輕，利于設(shè)備的提升和運輸，可節(jié)省維修費，設(shè)備運輸費和設(shè)備投資。（5）可提高塊炭率。采用放頂煤開采工藝，一般可增加塊炭10-14.2％從而大幅度提高了煤炭的平均銷售價格和礦井的經(jīng)濟效益，如按210萬t/a井型、塊炭率增加10％計，平均噸煤塊煤比末煤售價高300元計算，每年可增加銷售收入14.7億元。（6）節(jié)省電能消耗量。由于占綜采放頂煤工作面一半的頂煤基本是利用礦壓破煤，依靠自重放煤，一般噸煤可節(jié)省電能1.3kwh左右，按礦井生產(chǎn)能力210萬t/a計算，每年節(jié)省電費136.5萬元。（7）本礦15號煤層煤塵無爆炸性危險，且不易自燃，給綜采放頂煤開采創(chuàng)造了有利條件。（8）可放性好，由于15號煤層屬小-中等硬度煤層，頂板又多為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，屬易冒落頂板，故頂煤的可放性較好，比較容易控制放頂煤的矸石率。（9）雖然綜采放頂煤回采率較一次采全高綜采低，但通過過渡支架放頂煤、加尾煤回收裝置、初放和終放采取措施、提高放煤工放煤技術(shù)、減小順槽煤柱等工藝及措施，完全可以提高其回采率。（10）副斜井利用現(xiàn)混合提升斜井井筒，凈高僅2.80m，若15號煤層采用大采高綜采工藝一次采全高開采，大采高液壓支架運輸高度就達2.0-2.5m，加上軌面高度、運輸重型平板車高度和安全間隙，井筒無法滿足液壓支加整體下放的要求，必須刷大副斜井井筒斷面，這將給礦井正常生產(chǎn)造成很大影響，而且也相應(yīng)增加了改擴建投資；若液壓支架改由新開鑿的主斜井膠帶檢修軌下井，勢必增加主斜井的斷面，也相應(yīng)增加了改擴建的投資。綜上所述，設(shè)計走向壁式綜采放頂煤采煤法。第二節(jié)煤層賦存條件XXX煤礦批準開采8、9、12、15號煤層，其中12號煤層在本區(qū)內(nèi)為不可采煤層，8、9號煤層為局部可采煤層，15號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采煤層。8號煤層厚度0.2～1.3m，平均0.9m，9號煤層厚度0.4～1.35m，平均1.0m，鑒于8、9號煤層屬局部可采之薄煤層，分布范圍極不連續(xù)，且位于15號煤層之上，在8、9號煤層中布置大規(guī)?；夭擅鎭肀ＷC礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力是不現(xiàn)實和不可能的。為提高煤炭資源回收率，杜絕煤炭資源浪費現(xiàn)象，本次設(shè)計考慮在回采15號煤層之前，建議礦方根據(jù)15號煤層回采工作面布置的位置，利用已有井巷，在礦井改擴建期間，在8號及9號煤層中布置炮采工作面先期對其進行回采，這樣可最大程度地回收8、9號煤炭資源，解放下部的15號煤層，為礦井改擴建投產(chǎn)后的高產(chǎn)高效創(chuàng)造必要的條件。以后隨著礦井的連續(xù)化生產(chǎn)，可逐步回采8號及9號煤層，做到先開采8、9號煤層，后開采15號煤。本次設(shè)計依15號煤層的賦存條件來考慮其采煤方法。井田內(nèi)15號煤層為全區(qū)穩(wěn)定可采之厚煤層，厚度4.35～8.30m，平均6.00m，煤層傾角大部為7°～10°之間，局部地段達18°左右；煤層結(jié)構(gòu)較簡單，一般含1～3層夾矸，夾矸厚度變化較在在，一般0.2～0.3m，煤層頂板多為砂質(zhì)泥巖或粉砂巖，厚3～5m，底板多為泥巖或炭質(zhì)泥巖，屬易管理頂?shù)装澹?5號煤層硬度一般為f＝1～1.5，屬小-中等硬度煤層。據(jù)鄰近煤礦對頂板礦壓測定，采用長壁全部垮落法管理頂板，回采工作面周期來壓步距為20m左右，屬易～中等冒落頂板。15號煤層煤塵無爆炸危險性，屬不易自燃煤層。第三節(jié)工作面長度確定一、按通風(fēng)能力校核工作面長度式中：L—依工作面通風(fēng)能力確定工作面的最大長度mV—工作面允許的最大風(fēng)速4m/sB—最小控頂距3.2mM—工作面采高2.6mCf—風(fēng)流收縮系數(shù)0.90-0.95Q—晝夜產(chǎn)一噸煤所需風(fēng)量0.3m3/minφ—滾筒截深0.8P—煤炭生產(chǎn)率P=m×r×c=4.5×1.4×0.93=5.9t/m3N—循環(huán)進刀數(shù)L=60×4×3.2×2.6×0.95/（0.3×5×5.9×0.8）=268m＞200m因此按通風(fēng)能力校核工作面長度選擇200米是符合要求的。二、按采煤機能力校核工作面長度采煤機的最大速度為4m/min（6-2）式中：Q—采煤機日生產(chǎn)能力t/天Q=5×0.8×200/cos10×1.4×5=5686t/dK—開機率，即循環(huán)率0.8N—日進刀數(shù)，5刀B—采煤機截深，0.8mM—采高，2.6mr—煤的容重1.435t/m3C—工作面回采率93%∴L≤5686×0.8/（5×0.8×1.4×0.93）=873m因此按采煤機能力校核工作面長度200米是合理的。三、按刮板輸送機能力校驗工作面長度（6-3）式中：n—晝夜出煤班數(shù)n1—每班運煤時間q—輸送機每小時輸送能力B—截深N—每天進刀數(shù)C—工作面回采率0.93P—煤炭生產(chǎn)率，5.9t/m3∴L≤2×7×1500/（0.8×5×0.93×5.9）=956m因此按刮板輸送機能力校驗工作面長度也是合理的。通過上述校驗，可知工作面長度定在200米是合理的，故在本設(shè)計中，確定工作面長度L=200米。第四節(jié)采煤機械的選擇和回采工藝的確定一、采煤機械的選擇《規(guī)范》[1]規(guī)定，大型礦井應(yīng)以綜合機械化采煤工藝為主，綜采是回采工藝的重要發(fā)展方向，它具有高產(chǎn)﹑高效﹑安全﹑低耗及勞動條件好，勞動強度小的優(yōu)點。要實現(xiàn)綜采必須配備成套設(shè)備[5]，特別是把工作面“三機—采煤機，刮板輸送機，液壓支架”配套搞好，否則綜采生產(chǎn)將無法進行，因此也不能取得好的經(jīng)濟效果。根據(jù)設(shè)計工作面煤層賦存情況和生產(chǎn)能力選擇綜采機組設(shè)備。1）采煤機：采煤機選用MGTY300/730-1.14D型雙滾筒采煤機，它適用于開采傾角≤25°，可采采高2.5—4.3m，并可在有高瓦斯礦井中使用。表6-4-1MGTY300/730-1.14D型雙滾筒采煤機采高m普氏系數(shù)截深mm牽引速度m/s臥底量mm煤層傾角o功率KW工作電壓V2.5-4.32-48000-12.83500-2073011402)工作面刮板輸送機：工作面選用SGZ-800/630型前、后刮板輸送機。表6-4-2SGZ-800/630型刮板輸送機設(shè)計長度m出廠長度m運輸能力t/h鏈速m/s電機功率KW工作電壓V刮板形式25023012001.152×3151140雙中鏈3）液壓支架：工作面選用ZF-4600/17/30型為中間架，ZFG5400-19/32型為端頭架。中間架端頭架型號：ZF-4600/17/30型號：ZFG-5400/19/32支撐高度：1.7-3.0m支撐高度：1.9-3.2m支撐寬度：1430-1600㎜支撐寬度：1580-1700㎜中心距：1500㎜中心距：1500㎜額定工作阻力：4600KN額定工作阻力：5400KN額定初撐力：3985KN額定初撐力：4034KN支護強度：0.66-0.67MPa支護強度：0.73-0.75MPa對底板比壓：0.13-1.54MPa對底板比壓：1.85MPa二、配套設(shè)備選型工作面的配套設(shè)備有轉(zhuǎn)載機、破碎機和可伸縮膠帶輸送機。1、轉(zhuǎn)載機（1部）型號：SZZ-800/315電機功率：315KW輸送量：1200t/h鏈速：1.7m/s電壓：1140V2、破碎機（1部）型號：PCM200電機功率：200KW破碎能力：2000t/h最大排出粒度：150-300㎜電壓：1140V3、皮帶機（1部）型號：SSJ-1200/315×2運輸能力：1600t/h帶寬：1200㎜電機功率：315KW帶速3.15m/s4、自移裝置（1部）型號：ZY2700推移液壓缸最大推力：2×985.9KN推移液壓缸最大拉力：2×630.8KN推移液壓缸行程：1100㎜調(diào)高推移液壓缸最大推力：8×384.9KN調(diào)高推移液壓缸最大拉力：8×139.3KN調(diào)高液壓缸行程：250㎜三、工作面頂板管理方式及液壓支架選型1、工作面頂板管理方式根據(jù)確定的綜采放頂煤采煤方法，工作面頂板采用全部垮落法管理。2、工作面液壓支架選型根據(jù)礦方提供的資料及鄰近煤礦實測的礦壓數(shù)據(jù)，設(shè)計采用“老頂周期來壓步距法”計算液壓支架工作阻力。PH＝（-3.6＋5.8M＋1.4L2＋3.6Lm）.F式中：PH——預(yù)計液壓支架設(shè)計工作阻力，t/架；M——煤層機采高度，取2.6m；L2——實測老頂周期來壓步距，取20m；Lm——控頂距，取4.5m；F——支架支護面積，為5.72m2。則：PH＝（-3.6＋5.8×2.6＋1.4×20＋3.6×4.5）×5.72＝318t/架＝3116kN/架。設(shè)計根據(jù)上述計算的液壓支架工作阻力，結(jié)合副斜井井筒斷面尺寸，綜采放頂煤工作面液壓支架初選FY400-14/28型低位插板中型放頂煤液壓支架，支撐高度1.4～2.8m，放煤方式為擺動尾梁及低位插板，工作阻力392kN，支架重量15.66t。工作面端頭過渡放頂煤支架初步選用ZFG5400-18/32型液壓支架，工作阻力5400kN，支護高度1.8～3.2m。工作面超前20m采用DZ25-25/100型單體夜壓支柱配HDL-3000型II型鋼梁支護。四、采煤工作面采高、采放比及年推進度1、采煤工作面采高井田內(nèi)15號煤層平均厚度6.00m，依據(jù)15號煤層厚度和選定的放頂煤液壓支架架形，設(shè)計確定采煤機割煤高度2.6m，放頂煤高度3.4m，采放比為1：1.307。2、放煤步距和放煤方式根據(jù)設(shè)計所要求的工作面單產(chǎn)能力和采煤工作面采煤機的截深，設(shè)計確定放煤步距為1.2m，即“兩采一放”。根據(jù)15號煤層開采時的放煤高度和采高，本著提高資源回收率的宗旨，暫確定工作面采用單輪間隔放煤方式，同時放煤支架以兩架為宜。礦井生產(chǎn)時應(yīng)根據(jù)具體條件，對設(shè)計確定的放煤步距和放煤方式進一步實驗，以確定適合本礦井的合理放煤步距和放煤方式。3、采煤工作面年推進度采煤工作面采用“兩采一放”工藝，即采煤機割五刀進0.8×5＝4m，放頂液壓支架放一次頂煤，工作面每個循環(huán)進兩刀半，放一次頂煤，循環(huán)進度為2m，日循環(huán)次數(shù)為2次，則日循環(huán)進度為2×2＝4m。采煤工作面年推進度按下式計算：年推進度＝日循環(huán)進度×年工作日×循環(huán)率＝4×300×0.9＝1080m。五、工作面回采方向回采工作面回采方式為采區(qū)內(nèi)采用前進式開采，工作面采用后退式開采，同一翼相鄰工作面間采用跳采。圖6-4-1工作面端部斜切進刀(a)起始（b）斜切并移直輸送機（c）返向割三角煤(d)開始正常割煤1.綜采面雙滾筒采煤機2.刮板輸送機圖6-4-2工作面布置圖第五節(jié)循環(huán)方式的選擇及循環(huán)圖表的編制一、循環(huán)方式的選擇回采工作面中的循環(huán)作業(yè)是回采工作面在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)，保量，安全的完成“采﹑裝﹑運﹑支﹑控”這樣一個采煤全過程，綜采工作面以移架為標志。1）工作制度工作面采用“三八”工作制，兩班采煤，一班檢修，采煤機每班割煤2.5刀。2）勞動組織勞動組織采用分段作業(yè)方式，這種組織方式采用綜合工種，將工作面按長度劃分為若干段，每段由一個采煤小組負責(zé)，完成該段內(nèi)所有工作。循環(huán)圖表的編制1、勞動組織表6-5-1工種一班二班三班（檢修）合計班長2226質(zhì)量驗收員1113采煤機司機224支架工448放煤工336清煤工336維修工111517膠帶、溜子司機448泵站工1113電工1179端頭支護工551222運料工66支柱管理工11隊干6合計272745105循環(huán)工作圖表6-5-23、技術(shù)經(jīng)濟指標表6-5-3序號項目單位數(shù)量1工作面長度米2002采高米2.63傾角度3～104容重噸/立方米1.45日進度米46日產(chǎn)量噸62007月進度米1208月產(chǎn)量噸189回采工效噸/工5910土木方消耗m3/萬t5.011截齒消耗個/萬t90第七章井下運輸?shù)谝还?jié)概述序號項目單位西集中膠帶下山帶式輸送機前期后期1運量t/hQ=750Q=7502運輸物料原煤原煤3散密謀t/m3γ=0.9γ=0.94帶寬mmB=1000B=10005帶速m/sV=3.15V=3.156輸送機傾角度α=9～16°α=9～16°7輸送機水平長度mLh=590Lh=10008輸送機提升高度mH=117.577H=182.5139驅(qū)動滾筒直徑mmD=1000D=100010上分支運行阻力NF1=20478F1=3470911下分支運行阻力NF2=6789F2=1150712物料提升阻力NF3=76285F3=11841613總園周力NP=103552P=16463214驅(qū)動方式單滾筒雙電機雙滾筒三電機15最大張力(S1)N14993522757316膠帶(鋼繩芯)MT668-97寬度mm10001000帶強N/mm2000200017電動機型號YB400M2YB400M2功率kW2×280kW3×280kW電壓kV10.010.018減速機型號M3PSF70(SEW)3臺速比i25253臺19可變充液型液力偶合器型號21KPT21KPT3臺轉(zhuǎn)速r/min1500150020液壓絞車拉緊裝置型號YZL-150YZL-150功率kWN=15kWN=15kW21安全系數(shù)m=13.34m=8.79絞車功率75kW；滾筒直徑1200mm；最大牽引力60kN；公稱繩速1.0m/s；適用坡度小于12°；最大牽引量20t(含平板車)軌距600mm；軌型30kg/m；最大運距2000m；鋼絲繩規(guī)格6×19，Ф22mm；絞車體積(長×寬×高)2900×1680×1480mm。第八章礦井提升第一節(jié)主井提升主井架空乘人裝置：現(xiàn)裝有兩部斜巷架空乘人裝置，分別裝設(shè)于主斜井、膠帶大巷，承擔(dān)著我礦全部的行人運輸工作。主斜井總長480m，傾角25°，安裝1臺RJHY30-25/521型架空乘人裝置。膠帶大巷，傾角11°，安裝1臺RJHY45型架空乘人裝置。工人由主斜井乘坐架空乘人裝置到達主井底，經(jīng)軌道大巷中部車場，從1號聯(lián)絡(luò)巷轉(zhuǎn)乘膠帶大巷架空乘人裝置到達各工作地點。第二節(jié)副井提升主井架空乘人裝置：現(xiàn)裝有兩部斜巷架空乘人裝置，分別裝設(shè)于主斜井、膠帶大巷，承擔(dān)著我礦全部的行人運輸工作。主斜井總長480m，傾角25°，安裝1臺RJHY30-25/521型架空乘人裝置。膠帶大巷，傾角11°，安裝1臺RJHY45型架空乘人裝置。工人由主斜井乘坐架空乘人裝置到達主井底，經(jīng)軌道大巷中部車場，從1號聯(lián)絡(luò)巷轉(zhuǎn)乘膠帶大巷架空乘人裝置到達各工作地點。副斜井提升機房裝備1臺2JK-3.5*1.7/30E型雙滾筒礦用提升機，采用雙鉤串車提升方式擔(dān)負井下設(shè)備、材料、矸石的提升任務(wù)。井下設(shè)備和材料由副斜井入井后，轉(zhuǎn)由軌道大巷材料車場蓄電池電機車(CTY5/6G88)、一部75KW（JYB-50*1.40S）絞車將其運至軌道大巷中部車場，再由軌道大巷中部車場蓄電池電機車、軌道大巷中部車場55KW（JD-4.0）絞車、75KW（JYB-50*1.40S）絞車接力運輸至各采掘工作面聯(lián)絡(luò)巷。第九章礦井通風(fēng)及安全技術(shù)第一節(jié)礦井通風(fēng)概況一、概況根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳下發(fā)《關(guān)于晉中市2010年度礦井瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定結(jié)果的批復(fù)》(晉煤瓦發(fā)〔2011〕476號)文件，XXX煤礦礦井絕對瓦斯涌出量為74.39m3/min，相對瓦斯涌出量為28.6m3/t，批復(fù)為按突出礦井管理。根據(jù)2010年10月21日山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測中心煤塵爆炸性與煤層自燃傾向性鑒定結(jié)論，XXX煤礦15#煤層無煤塵爆炸性。XXX煤礦15#煤層吸氧量為1.34cm3/g，屬Ⅲ級,不易自燃煤層。本井田地溫屬正常區(qū)。二、礦井瓦斯涌出量預(yù)測計算根據(jù)地質(zhì)報告提供的資料，設(shè)計按15號煤層最大瓦斯含量進行預(yù)測計算。1、回采工作面瓦斯涌出量（1）回采工作面瓦斯涌出量q1＝K1.K2.K3.M/m.（Wo-Wc）式中：q1——開采層瓦斯涌出量，m3/t；K1——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，取1.30；K2——丟煤瓦斯涌出系數(shù)，K2＝1C′＝1/0.875＝1.156；C′——工作面煤炭回采率，（2.6×0.95＋3.4×0.8）/4.96＝86.50％；K3——準備巷道預(yù)排瓦斯對開采層瓦斯涌出影響系數(shù)，K3＝（L-2h）/L；L——回采工作面長度200m；h——掘進巷道瓦斯預(yù)排等值寬度，對于無煙煤h＝（13.85×0.0183×200）/（1＋0.0183×200）＝10.87m，經(jīng)計算K3＝（200-2×10.87）/200＝0.8913；M——煤層厚度，6.00-2×0.3/2＝5.70m；m——煤層開采厚度，6.00m；Wo——煤層原始瓦斯含量，m3/t。Wo＝W.（100-Ad-Mad）/100＝19.11×（100-20.10-1.33）/100＝15.01m3/t式中：W——純煤的瓦斯含量，15.6m3/t.daf；Ad——15號煤原煤灰分，20.10％；Mad——15號煤原煤水分，1.33％；Wc——煤層殘存瓦斯含量，查表計算得9.82m3/t則q1＝1.30×1.156×0.8913×（5.7÷6）×（15.01-9.82）＝6.60（m3/t）（2）鄰近層瓦斯涌出量q215號煤層上鄰近層較薄，間距也比較大，平均75，鄰近層瓦斯涌出量，按本煤層的10％計，則鄰近層瓦斯涌出量q2＝0.64m3/t（3）回采工作面瓦斯涌出量q回q回＝q1＋q2＝6.40＋0.64＝7.04m3/t2、掘進工作面瓦斯涌出量（1）綜掘工作面瓦斯涌出量①掘進巷道煤壁瓦斯涌出量q3Q3＝n.M.V.Qo.[2(L/V)0.5-1]式中：Q3——掘進巷道煤壁瓦斯涌出量，m3/min；n——煤壁暴露面?zhèn)€數(shù)，n＝3；M——掘進巷道斷面煤壁計算當(dāng)量長，（4＋2.4×2）/3＝2.93m；V——平均掘進速度，綜掘V＝0.007m/minL——掘進巷道長度，1400m；Q0——掘進煤壁瓦斯涌出初速度，m3/m2.min；Q0＝0.026（0.0004Vdaf2＋0.16）Wo＝0.026×（0.0004×8.832＋0.16）×15.01＝0.0746（m3/m2.min）式中：Vdaf——15號煤層原煤揮發(fā)份含量，8.83％；則q3＝3×2.93×0.007×0.0746×（2×1400÷0.007）0.5-1）＝4.10m3/min②掘進工作面落煤瓦斯涌出量q4q4＝S.γ.V.（Wo-Wc）式中：S——掘進巷道斷面，9.80m2；γ——15號煤的視密度1.40t/m3。則q4＝9.80×1.40×0.007×（15.01-9.82）＝0.50（m3/min）③綜掘工作面瓦斯涌出量Q綜掘＝q3+q4＝4.10+0.50=4.60（m3/min）（2）普掘工作面瓦斯涌出量采用上述相同方法，普掘工作面平均掘進速度按0.0035m/min考慮，掘進巷道長度按200m考慮，計算得普掘工作面瓦斯涌出量為1.34。3、采區(qū)瓦斯涌出量q采q采＝K采.（∑q回i.Ai＋1440∑q掘）/Ao式中：K采——采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取1.20；Ai.q回i——第i個回采工作面設(shè)計日產(chǎn)量及相對瓦斯涌出量，t，m3/t；q掘I——第i個掘進工作面瓦斯涌出量，m3/min；Ao——采區(qū)內(nèi)平均日產(chǎn)量，t。設(shè)計以一個采區(qū)、一個大型綜采放頂煤工作面、4個綜掘面、1個普掘面保證礦井210萬t/a的設(shè)計生產(chǎn)能力和正常生產(chǎn)接替。則q采＝1.20×（7.04×2100000×0.9÷300＋1440×4.60＋1440×1.34）÷3000＝17.64(m3/t)4、礦井瓦斯涌出量q礦q礦＝K′∑q采i.Aoi/∑Aoi式中：K′——已采區(qū)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取1.8；則q礦＝1.8×1×17.64×3000/3000＝31.75(m3/t)經(jīng)上述計算可知，礦井生產(chǎn)能力達到210萬t/a時，礦井瓦斯相對涌出量最大為31.75m3/t。第二節(jié)礦井通風(fēng)一、通風(fēng)方式及通風(fēng)系統(tǒng)依據(jù)井田開拓部署及煤層賦存條件，確定礦井初期采用中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)，主斜井、副斜井進風(fēng)，回風(fēng)斜井回風(fēng)。三個井筒均位于礦井工業(yè)場地內(nèi)，均服務(wù)于全井田，服務(wù)年限均為13a。礦井采用機械抽出式通風(fēng)方式。二、掘進通風(fēng)及硐室通風(fēng)礦井達到設(shè)計生產(chǎn)能力時，共配備兩個煤巷掘進工作面（4個綜掘面，1個普掘面），均采用獨立通風(fēng)，掘進工作面所需風(fēng)量由局部通風(fēng)機對其壓入式供給。礦井井下爆破材料庫采用獨立通風(fēng)，其余硐室均利用主扇風(fēng)機負壓通風(fēng)。三、礦井風(fēng)量、風(fēng)壓及等積孔計算1、礦井風(fēng)量根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第103條規(guī)定，礦井總進風(fēng)量計算如下：（1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算Q礦進＝4.N.K礦通式中：N——井下同時工作的最多人數(shù)，182人；K礦通——礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.25。則Q礦進＝4×182×1.25＝9103m3/min＝16（m3/s）（2）按采煤、掘進、硐室及其它用風(fēng)地點實際需要風(fēng)量的總和計算Q礦進＝（∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K礦通式中：∑Q采——采煤工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/s；∑Q掘——掘進工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/s；∑Q硐——硐室實際需要風(fēng)量的總和，m3/s；∑Q其它——礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風(fēng)的風(fēng)量總和，m3/s。①采煤實際需要風(fēng)量計算以采煤工作面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀^1％為標準，且應(yīng)低于最高風(fēng)速4m/s。Q采＝100.q′回.K采通式中：K采通——采煤工作面瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù)，取1.40；q′回——采煤工作面絕對瓦斯涌出量，m3/min。q′回＝7.04×2100000×0.9÷300÷24÷60＝30.8（m3/min）則Q采＝100×30.8×1.2＝3696m3/min＝61.6（m3/s），取62m3/s。井下共布置一個中型綜采放頂煤工作面，則∑Q采＝62m3/s。②掘進實際需要風(fēng)量計算Q掘＝100.q掘.K礦通式中：K礦通——掘進工作面瓦斯涌出不均衡的風(fēng)量備用系數(shù)，綜掘取1.3，普掘取1.8。則Q綜掘＝100×4.60×1.3＝598m3/min＝9.96m3/s，取10m3/s；Q普掘＝100×1.34×1.8＝241m3/min＝4.02m3/s，取5m3/s；∑Q掘＝∑Q綜掘+∑Q普掘＝10×4＋5＝45m3/s。③硐室實際需要風(fēng)量計算井下爆破材料庫發(fā)放硐室、中央變電所泵房及水倉、采區(qū)電所泵房及水倉等硐室需10m3/s；則∑Q硐＝m3/s④其它巷道需要風(fēng)量的計算根據(jù)采區(qū)巷道布置形式，礦井其它巷道（含掘進頭、準備工作面和后期采區(qū)變電所）用風(fēng)量為30m3/s。⑤礦井總進風(fēng)量Q礦進＝（62＋45＋10＋30）×1.4＝206m3/s綜合（1）、（2）計算結(jié)果，礦井總進風(fēng)量為m3/s，其中主斜井進風(fēng)量56m3/s，副斜井進風(fēng)量150m3/s，回風(fēng)斜井回風(fēng)量206m3/s。2、風(fēng)量分配將礦井總進風(fēng)量發(fā)配到井下各用風(fēng)地點，具體配風(fēng)量分配如下：綜采放頂煤工作面62m3/s；順槽綜掘工作面40m3/s；大巷普掘工作面5m3/s；其它（含準備工作面及采區(qū)變電所）30m3/s。3、礦井通風(fēng)負壓計算h＝∑α.L.P.Q2/S3＋h局式中：h——礦井通風(fēng)總阻力，mmH2O；α——井巷摩擦阻力系數(shù)，kg.s2/m4；L——井巷長度，m；P——井巷凈斷面周長，m；S——井巷凈斷面面積，m2；Q——通過井巷的風(fēng)量，m3/s；h局——局部阻力，h局＝15％.h，mmH2O。經(jīng)計算，在回風(fēng)斜井服務(wù)年限內(nèi)，礦井通風(fēng)容易時期和困難時期最大負壓分別為163.58mmH2O（1603Pa）和280.64mmH2O（2750Pa）。礦井通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期系統(tǒng)圖見圖5-2-1、圖5-2-2。礦井通風(fēng)容易時期和通風(fēng)困難時期負壓計算詳見表5-2-1、表5-2-2。4、礦井等積孔計算礦井等積孔采用下式計算：A＝0.38Q/h0.5式中：A——等積孔，m2；Q——風(fēng)量，m3/s；h——風(fēng)壓，mmH2O。經(jīng)計算，礦井通風(fēng)容易時期和困難時期等積孔分別為2.82m2和2.15m2，屬通風(fēng)小阻力礦井。四、通風(fēng)設(shè)施、防止漏風(fēng)和降低風(fēng)阻措施1、礦井通風(fēng)設(shè)施的設(shè)置（1）在主要進、回風(fēng)巷道之間的聯(lián)絡(luò)巷中設(shè)置了雙道雙向木風(fēng)門，以免風(fēng)流短路。（2）在獨立通風(fēng)硐室的回風(fēng)道中和進風(fēng)、回風(fēng)巷道的盡頭聯(lián)絡(luò)巷中設(shè)置了調(diào)節(jié)風(fēng)門，以控制通風(fēng)風(fēng)量。（3）在主要風(fēng)巷中，均建立測風(fēng)站，以便正確測定風(fēng)量。2、防止漏風(fēng)和降低風(fēng)阻的措施（1）在開拓巷道的進、回風(fēng)巷道間，留有40m寬的隔離煤柱，防止了裂隙處漏風(fēng)；回采工作面上、下隅角密布風(fēng)簾，有效阻止了采空區(qū)漏風(fēng)；通風(fēng)設(shè)施受動影響后及時修復(fù)，減小通風(fēng)構(gòu)筑物處漏風(fēng)。（2）回風(fēng)斜井風(fēng)硐等地面建筑需嚴實，經(jīng)常檢修，以防漏風(fēng)。（3）各進、咽風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷中的風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門等通風(fēng)設(shè)施要經(jīng)常維護，保持完好，經(jīng)常檢查風(fēng)門的關(guān)閉情況。（4）盡量減少局部阻力，開掘巷道時積極采用光爆錨噴技術(shù)，主要進、回風(fēng)巷道中不要長期堆放物料和存放礦井。（5）適當(dāng)加大了井巷凈斷面積，優(yōu)化了井巷支護形式，盡量減少了主要通風(fēng)巷道的斷面變化及彎道。第三節(jié)災(zāi)害預(yù)防及安全裝備一、礦井災(zāi)害防治措施（一）防治瓦斯爆炸措施1、礦井瓦斯涌出量相對較大，為使瓦斯災(zāi)害防患于未然，設(shè)計對采、掘工作面均實行獨立通風(fēng)，配備了與井型相協(xié)調(diào)的通風(fēng)安全設(shè)備器材；裝備了KJ70型安全生產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)；各用風(fēng)地點均配有足夠風(fēng)量和適宜風(fēng)速，以沖淡和排除井下涌出的瓦斯。2、在實際生產(chǎn)過程中，建議礦方請有關(guān)專業(yè)部門進一步做瓦斯實測工作，確保礦井安全生產(chǎn)。3、通風(fēng)是防止瓦斯積聚的行之有效的方法。礦井通風(fēng)必須做到有效、穩(wěn)定和連續(xù)不斷，使采掘工作面和生產(chǎn)巷道中瓦斯?jié)舛确稀睹旱V安全規(guī)程》要求。4、礦井必須建立完善的瓦斯檢查制度，所有采掘工作面每班至少應(yīng)檢查3次。5、采取有效措施及時處理局部積存的瓦斯，特別是回采工作面上隅角等地點應(yīng)加強檢測與處理。不用的巷道及時封閉。6、防止瓦斯引燃：嚴格控制和加強管理生產(chǎn)中可能引火的熱源。井下設(shè)備均選用防爆產(chǎn)品。7、瓦斯安監(jiān)系統(tǒng)：在采掘工作面以及與其相聯(lián)接的上下順槽中設(shè)置瓦斯報警儀，監(jiān)測風(fēng)流中的瓦斯動態(tài)，并將信息及時傳送到地面控制室。在主要工作地點設(shè)置瓦斯斷電儀，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r，及時自動切斷電源。此外配備個體檢測設(shè)備。8、防止瓦斯災(zāi)害事故擴大：回風(fēng)斜井井口設(shè)置防爆門，以防沖擊波毀壞風(fēng)機。井下建立完善的隔爆設(shè)施。9、井下設(shè)置了專用回風(fēng)巷道。10、瓦斯抽放系統(tǒng)：井田內(nèi)瓦斯較高，雖然采用通風(fēng)的方法能夠解決礦井瓦斯涌出量問題，但考慮到15號煤層未采區(qū)域為一個大的向斜構(gòu)造（南嶺溝向斜），在其軸部可能存在瓦斯富集現(xiàn)象，為了確保礦井安全生產(chǎn)，設(shè)計在井下裝備一個移動式瓦斯抽放系統(tǒng)，對采煤工作面進行采前預(yù)抽放，以確保礦井安全生產(chǎn)。總之，本礦井為高瓦斯礦井，在建設(shè)和生產(chǎn)中要對瓦斯引起足夠重視，嚴格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》之規(guī)定，采取一切必要的預(yù)防措施，避免災(zāi)害事故的發(fā)生。（二）降塵及防治煤塵爆炸措施井田內(nèi)15號煤層煤塵無爆炸危險性。設(shè)計本著“保證礦工身體健康，降低職業(yè)病發(fā)生率，給井下工人創(chuàng)造了一個良好工作環(huán)境”的原則，采取了以下防塵、降塵措施。1、采煤工作面配備了煤層注水設(shè)備，經(jīng)預(yù)濕煤體，可減少煤塵發(fā)生。2、對產(chǎn)塵量大的設(shè)備和液壓支架放煤口，配置了噴霧灑水裝置；對產(chǎn)塵量大的煤炭轉(zhuǎn)載地點配置了自動灑水設(shè)施及煤塵罩。3、井底煤倉、輸送機和其它煤炭轉(zhuǎn)載地點配備了噴霧灑水裝置或設(shè)置粉塵預(yù)捕集裝置，另外配備粉塵采樣器、爆炸粉塵濃度遙測裝置及粉塵連續(xù)監(jiān)測儀。4、所有運輸巷和回風(fēng)巷中均設(shè)置了隔爆水棚，可以阻止煤塵爆炸事故的蔓延。一定要保持噴霧灑水系統(tǒng)的完好性。5、在巷道掘進時，必須采用濕式鉆眼、沖刷巷幫、水炮泥、放炮噴霧、裝煤灑水和凈化風(fēng)流等綜合防塵措施。各掘進工作面配備均配備了“三專兩閉鎖”裝置。6、采掘機械均應(yīng)安裝有效的內(nèi)外噴霧裝置，嚴禁干式作業(yè)。7、定期清掃巷道和進行沖洗煤塵、刷漿工作，以減少巷道中堆積的落塵。8、加強通風(fēng)管理、控制巷道風(fēng)速，防止煤塵飛揚。9、井下所有局扇均需安設(shè)除塵器。10、采取有效措施防止引燃煤塵，杜絕非生產(chǎn)需要的火源，嚴格控制生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源。（三）井下防滅火措施井田內(nèi)15號煤層為不易自燃煤層，因此，井下火災(zāi)主要是外因火災(zāi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，外因火災(zāi)發(fā)火點多為機電硐室、電纜、膠帶輸送機、綜采設(shè)備，以及井下風(fēng)流暢通的工作地點。按照本礦實際，設(shè)計采取了如下措施：1、在南軌道大巷盡頭處一側(cè)布置了消防材料庫，配備有足夠的滅火器材。南軌道大巷在開采一采區(qū)時，無運輸任務(wù)。2、礦井建立有完善的消防灑水系統(tǒng)和消火栓。3、主要井巷和機電硐室全部采用不燃性材料支護。4、在下列地點設(shè)置了防火門：主斜井、副斜井井口房及暖風(fēng)道；井下中央變電所及主排水泵房的通道內(nèi)；井下爆破材料庫通道內(nèi)等。5、井底車場、井下爆破材料庫、機電硐室、膠帶輸送機巷及采掘工作面附近的巷道中，都配備了滅火器材，供撲滅火災(zāi)之用6、井下帶式輸送機均選用阻燃、抗靜電膠帶，并滿足MT668-97標準要求，膠帶機硐室均配備了自動滅火系統(tǒng)。7、及時清理可燃物。井下使用的棉紗頭、布塊、各類油脂以及巷道內(nèi)的廢坑木應(yīng)及時清理出井。雷管、炸藥材料的運輸和保管，應(yīng)嚴格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。8、加強用電管理。井下所有電氣設(shè)備的選擇、安裝與使用應(yīng)嚴格遵守有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)正確使用各類安全保護裝置，防止電流過負荷而引起火災(zāi)。9、加強生產(chǎn)中的安全管理。井下運輸過程中注意防跑車砸壞電纜，生產(chǎn)中應(yīng)注意冒頂?shù)韧饬p壞電纜及電氣設(shè)備。10、加強職工教育，要使全體職工從思想上高度重視防火的重要性，自覺執(zhí)行各項有關(guān)規(guī)定。（四）防治井下水措施1、礦井水井田內(nèi)各含水層富水性均較弱，其間均有良好的隔水層阻隔，在無導(dǎo)水構(gòu)造溝通的情況下，各含水層間一般無水力聯(lián)系。但各含水層接受補給條件較好，隨著開采深度的加大，由于隱伏斷裂和陷落柱的構(gòu)造影響，含水層、導(dǎo)水性會增強，礦井涌水量增大，對礦井生產(chǎn)將造成一定的影響。針對礦井水的特點，設(shè)計對其采取了以下防治措施：（1）在開采過程中，一旦遇有地質(zhì)構(gòu)造或水文地質(zhì)條件異常，一定要查清原因，以防含水層水通過斷裂構(gòu)造陷落柱向礦井突水。（2）采、掘工作面必須堅持“有疑必探，先探后掘（采）“的原則。當(dāng)掘進巷道穿越斷裂構(gòu)造時，先留設(shè)煤柱，然后打勘探孔，若鉆孔無水時，放小炮通過（或繞行）；若水壓、水量較大時，靈活地選擇預(yù)注漿堵水、疏水降壓、排放水等措施通過。（3）在主斜井井底設(shè)置了主排水泵房和井底水倉，水倉有效容量1250m3。在主排水泵房和中央變電所有通路內(nèi)均設(shè)置了密閉門。（4）建議對全井田進行高分辨