七臺河礦業(yè)集團新建煤礦礦井通風設計

PAGEPAGE51摘要礦井通風系統(tǒng)是組成礦井生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。開發(fā)與生產(chǎn)相適應的合理的通風設計，可以更好的保證生產(chǎn)所需的充足、穩(wěn)定的風量；且在較好的經(jīng)濟效果基礎上，具備較強的抗災能力。達到技術上的先進、合理、可靠。新建煤礦礦井設計本著系統(tǒng)可靠、能力最佳、簡單實際、安全第一、效益保證的指導思想，確定了一水平礦井設計、采區(qū)設計、以及通風系統(tǒng)設計。七臺河礦業(yè)集團新建煤礦96#、98#層1.2Mt/a新井通風設計，設計井田的可采儲量97.58Mt，設計服務年限為58a。本礦井設計采用以雙立井為主的綜合開拓方式，單水平開采，劃分為七個采區(qū)。二層煤由于煤層間距較大，采用分層布置采區(qū)巷道，本設計只針對96#煤層進行，采煤方法為走向長壁后退式，采煤工藝為綜合機械化采煤工藝與普通機械化采煤工藝相結合。礦井通風方式為中央分區(qū)是式，通風方法為抽出式，礦用主要通風機BD№20兩臺，礦井總進風量3941.4375m3/min，總回風量3941.4375m3/min，通風阻力737.8756Pa，等積孔關鍵詞:礦井通風通風設計煤礦安全

AbstractMinethecompositionofthemineventilationsystemisanimportantpartoftheproduction.Developmentandproductionofsuitableventilationandreasonabledesignedtobetterensureadequateproductionandstableairflow;andresultsinabettereconomicbasis,withstrongresilience.Technicallyadvanced,reasonableandreliable.

Thedesignofnewcoalmineinthesystemreliable,thebestability,thesimplereality,safetyfirst,toensurethattheguidingideologyofefficiencytodeterminealeveloftheminedesign,miningareadesignandthedesignofventilationsystems.QitaiheCoalMiningGroupnew96#,98#layer1.2Mt/anewwelltheventilationdesign,thedesignofmine'srecoverablereserves97.58Mt,designservicelifespanof58a.Designofthemineshafttothemaintwo-waytodevelopacomprehensive,single-levelmining,miningareaisdividedintoseven.Distancebetweentwocoalseamsasaresultofalargerminingareastratifiedroadwaylayout,thedesignonlyforthe96#coalseam,theminingmethodforthetypebacktoalongwallminingtechnologyforthecomprehensivemechanizationofcoalminingtechnologyandgeneralmechanicalProcesstocombine.MineventilationfortheCentralDistrictisthetype,methodoftakingthetypeofventilationandminingmajorfanoftwoBD№20,thetotalintakevolumeofthemine3941.4375m3/min,thetotalvolumeofreturnair3941.4375m3/min,ventilationresistance737.8756Pa,suchasplotholeKeywordsMineVentilation，ventilatesthedesign，CoalMineSafety

目錄摘要 IAbstract II第1章井田概況及地質特征 11.1井田概況 11.1.1位置 11.1.2地形及地勢 21.1.3氣象與地震 21.1.4水源及電源 21.2地質特征 31.2.1礦區(qū)內(nèi)的地層情況 31.2.2地質構造 31.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征 41.2.4巖石性質與厚度特征 51.2.5井田水文地質情況 51.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性 61.3井田境界及儲量 61.3.1井田境界 61.3.2井田儲量 61.3.3礦井工作制度生產(chǎn)能力服務年限 8第2章井田開拓 102.1概述 102.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 102.1.2影響本設計礦井開拓方式的因素及具體情況 102.1.3確定井田開拓方式的原則 102.2礦井開拓方案的選擇 112.2.1井硐形式和井口位置 112.2.2開采水平數(shù)目和標高 142.2.3開拓巷道的布置 152.3選定開拓方案的系統(tǒng)描述 152.3.1井硐形式和數(shù)目 152.3.2井硐位置及坐標 152.3.3水平數(shù)目及標高 162.3.4開采水平大巷的布置方式 162.3.5煤層群的聯(lián)系 172.3.6采區(qū)劃分 172.4井底車場 182.4.1井底車場形式的確定及論證 182.5開采順序 192.5.1沿井田走向的開采順序 192.5.2沿煤層垂直方向的開采順序 20第3章選擇礦井通風系統(tǒng) 213.1礦井通風方式的確定 213.2礦井通風機方式的選擇 23第4章采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 254.1采區(qū)概述 254.1.1設計采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱 254.1.2采區(qū)地質及煤層情況 254.1.3采區(qū)儲量及服務年限、生產(chǎn)能力 254.2采區(qū)巷道布置 274.2.1區(qū)段劃分 274.2.2采區(qū)上山及采區(qū)石門布置 27第5章礦井通風 285.1采區(qū)通風 285.1.1采區(qū)通風系統(tǒng) 285.1.2長壁工作面的通風方式 295.1.3工作面通風方向 305.1.4工作面的進風巷選擇 315.2掘進通風 315.2.1掘進通風方法 315.2.2掘進通風技術管理和安全措施 325.3困難時期風量計算 335.3.1困難時期采煤工作面實際需要風量 345.3.2困難時期掘進工作面實際需要風量 375.3.3困難時期硐室實際需風量 405.3.4困難時期其他井巷實際需要風量 415.3.5困難時期全礦總需風量的計算 425.4容易時期風量計算 425.4.1容易時期采煤工作面需要風量 425.4.2容易時期硐室實際需風量 435.4.3容易時期其他井巷需要風量 445.4.4容易時期全礦總需風量的計算 445.5風量分配 455.5.1風量分配原則 455.5.2困難時期風量分配 455.5.3風速驗算 465.6風阻計算 465.6.1通風容易時期和困難時期最大阻力路線的確定 475.6.2計算全礦通風阻力 525.6.3全礦總風阻和等積孔 52第6章通風設備選擇 546.1基本要求 546.1.1對礦井通風設備要求 546.1.2反風風硐的基本要求 546.2基本數(shù)據(jù)的確定 556.2.1自然風壓的確定 556.2.2風機工作風壓 556.2.3主要通風機通過的風量 556.2.3主要通風機的風阻 566.3設備選擇 566.3.1選擇風機 566.3.2電動機的選擇 586.4噸煤通風電費 59第7章礦井安全技術措施 607.1安全預防措施 607.1.1預防瓦斯爆炸的措施 607.1.2預防煤塵爆炸的技術措施 617.1.3水患的預防措施 617.1.4火災的預防措施 627.1.5其他事故的預防 627.1.6避災路線 627.2防止特殊災害的安全措施 637.2.1瓦斯管理措施 637.2.2煤塵的防治 647.2.3防火 647.2.4防水 647.2.5其他安全措施 65結論 66致謝 67參考文獻 68附錄1 69第1章井田概況及地質特征1.1井田概況1.1.1位置新建煤礦位于七臺河礦區(qū)西部，距七煤公司約十二公里，行政區(qū)劃屬黑龍江省七臺河市新興區(qū)管轄。地理坐標為北緯45°46′～45°47′，東經(jīng)130°30′～130°31′。井田范圍：井田東西走向約12km，南北傾向寬5.5km，井田面積66km2?？刹擅簩訛?6#、98#?？刹蓛α繛?7.58Mt。礦區(qū)內(nèi)有礦用鐵路專用線與勃七線，牡佳線接軌。鐵路交通方便。井田中部還有一條勃七高速公路貫穿南北。公路可通往樺南、佳木斯、雙鴨山、寶清、密山、雞西、勃利、依蘭和哈爾濱等市縣。公路交通十分方便。圖1-1地理位置圖礦井開拓形式為主副井雙立井、分水平開拓，有井筒3處，有可采煤層二層，地質構造比較復雜。采煤方法為綜合機械化采煤法與普通機械化采煤法，頂板管理為全部冒落法。掘進全部采用綜合掘進法，采用錨桿支護。1.1.2地形及地勢礦井處于丘陵邊緣，北部界外山嶺最高標高為海拔256.7m，井田中部及其他三面為堆積平原，一般標高為+125—+175m。由于本礦斷層密度分區(qū)明顯，主要是F4、F7號斷層。據(jù)此，將F4、F7號斷層東西兩側分區(qū)進行地質條件分類，從橫向上和垂向上選出有代表性的96#、98#兩層煤進行斷層類別的評定。綜合F4、F7號斷層南、北兩側斷層情況，礦區(qū)內(nèi)褶曲不發(fā)育，地層產(chǎn)狀變化不大，很少有波狀起伏，對采區(qū)的正常劃分無影響，屬單斜構造，評定為Ⅰ類。巖漿侵入：在本區(qū)內(nèi)沒有巖漿巖侵入體，評定為Ⅰ類1.1.3氣象與地震本區(qū)處中溫帶濕潤區(qū)，屬大陸性多風氣候，區(qū)內(nèi)由11月至翌年4月為凍結期，凍結深度為1.5至2.0m，最高氣溫在零上27℃至31℃，最低氣溫在-29℃至-34℃，有兩條季節(jié)性小溪由北向南流過，夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通過這兩條小河排泄向南匯入七臺河。汛期常發(fā)生在每年的七、八月份。年平均降水量533.3mm，季內(nèi)最大降水量312.5mm。唯七臺河在六五年八月十日，連續(xù)幾天暴雨后，洪水位置驟然上升，溢出河床，淹沒了井田內(nèi)標高+120～150m以下的田地，是解放后最大一次洪水泛濫。雖本區(qū)地處地震多發(fā)帶，有感地震亦有過記載，但未對礦井生產(chǎn)造成影響。1.1.4水源及電源新建礦區(qū)水源來自開采地下水，能夠滿足生產(chǎn)與生活需要。生產(chǎn)與生活用電均來自七臺河市供電局。1.2地質特征1.2.1礦區(qū)內(nèi)的地層情況新建礦區(qū)位于勃利煤田東北端，基底是元古界麻山群，含煤地層為中生界上侏羅統(tǒng)雞西群，包括滴道組、城子河組和穆棱組，勘探區(qū)地層層序表如表1-1。1.2.2地質構造七臺河煤盆地的古構造輪廓受近于南北向壓應力的影響，大體上可分為二組：新建礦區(qū)位于勃利煤田，其位于我國新華夏系第二隆起帶，雙鴨山、七臺河、雞西中生代坳陷中部，是一個弧形構造。將勃利煤田的基底分成了中間凸起，走向近東西的南北兩個凹陷盆地。二是走向近北東或北西方向的剪切斷裂。表1-1勘探區(qū)地層層序表界系統(tǒng)群組接觸關系地層厚度(m)新生界第四系全新統(tǒng)Q4沖積層Q4整合整合—假整合整合—假整合整合整合1-20第三系上新統(tǒng)N2玄武巖?0-40中生界侏羅紀上統(tǒng)J3雞西群穆棱組J3m6城子河組J3ch660-740滴道組J3a0-130元古界麻山群Ptms變質巖系>1500侏羅紀晚期，含煤地層形成。沉積前的古構造以及后來的山體運動都對汗煤地層起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向壓力進一步加強，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進一步發(fā)展，形成了煤田的今日構造形態(tài)。新建礦區(qū)位于勃利煤田位于我國新華夏系第二隆起帶，雙鴨山、七臺河、雞西中生代坳陷中部，是一個弧形構造。新興礦位于弧形構造西翼，區(qū)內(nèi)地層總體向南傾斜，煤層走向由N60°W漸變?yōu)镋W方向，煤層傾角由北向南變化不一，井田北部煤層傾角一般在10-17°，井田中部煤層傾角8-12°，井田南部煤層傾角25-35°，整個井田為一向南傾斜呈弧形展布的單斜構造。地層走向近東西、傾向南、單斜。地層傾角8°～20°之間。礦區(qū)所涉及的斷層分述如下：F4、F7：貫穿井田東部的南北，末端在二采區(qū)。對采區(qū)布置有一定的影響。F29、F13:是南部主要的斷層,但是其影響范圍較小,主要是對后期水平開采的影響。1.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征新建井田屬于七臺河盆地，七臺河煤田是在晚侏羅紀發(fā)展形成的內(nèi)陸含煤盆地，沉積在太古界地層之上，煤田呈現(xiàn)近似東西的南北兩個條帶分布。96#煤層：下距98#煤層約30m，全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，為天然焦，煤層厚度1.4—1.6m，平均厚度1.598#煤層：全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，為天然焦，煤層厚度1.2—1.4m，平均厚度1.2.4巖石性質與厚度特征本區(qū)內(nèi)巖性較細，主要由粉砂巖、細砂巖、粉細互層、中砂層及煤層組成，僅有較少的粗砂巖，含爍砂巖。煤層和巖層的物性差異均比較明顯，各巖層的密度差別較小，γ─γ曲線在各種巖層反應平直煤層異常反應明顯，巖石硬度多數(shù)為中等硬度的砂巖類。96#煤層：頂板為細砂巖，厚度為1.5－5m，不穩(wěn)定裂隙不發(fā)育，底板為細粉砂巖厚度為1－11m，不穩(wěn)定較硬。98#煤層：頂板為細砂巖，厚度為1.3－5m，不穩(wěn)定裂隙不發(fā)育，底板為細粉砂巖厚度為1－9m，不穩(wěn)定較硬。就這兩個主采煤層而言，其頂板巖石穩(wěn)定易于管理，主要為厚層狀粉砂巖，細砂巖或中砂巖，間夾薄層泥巖，從目前開采技術水平看頂板較易于管理。1.2.5井田水文地質情況區(qū)內(nèi)中部有一條七臺河，為四季河流。河寬20—35m，深1—2m，平均流量1.77m3/s，最大流量為10.85m3/s，河床兩側有大片沼澤濕地，井田中部最高洪水位地下水補給來源主要是大氣降水和沖積孔含水層水，水力性質呈潛水狀態(tài)，對淺部礦井充水造成良好條件。充水因素，主要是地表水充入井下。礦井開采面積的二分之一都在河谷下。沖積孔含水層：分布在河流兩面岸，成狹長條帶狀相等距離的由東往西分布排列，寬為50～120m。含水層厚度一般東薄西厚，其厚度主要決定于河流的大小而異。礦區(qū)地屬漫崗及丘陵區(qū)，地勢特點是東高西低，標高在125米－175米之間。煤系巖層與沖積層間無隔水層，補給條件良好。其次是巖性不同，裂隙發(fā)育程度，以及含水性也不同。淺部裂隙比較發(fā)育，向深部逐漸減弱，所以淺部充水強，深部充水弱。在河谷區(qū)裂隙深度一般為60米，丘陵區(qū)裂隙深度80米左右。從涌水量相關曲線圖上看，涌水量與大氣降水有明顯的周期性變化規(guī)律，說明大氣降水與礦井充水有密切關系。小煤窖開采，給地面徑流和地面水流入井下創(chuàng)造了條件。1.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性根據(jù)相鄰礦井生產(chǎn)實際，絕對瓦斯涌出量27.17m3/min，相對涌出量10.45m3/t，應按高瓦斯礦井設計，隨著開采深度的延伸，瓦斯賦存條件好涌出量大給礦井的安全生產(chǎn)帶來一定的困難。煤塵爆炸指數(shù)為28.9—33.39%，具有煤塵爆炸性危險。礦井設計按高沼氣礦井設計，隨著今后礦井開采深度的不斷增加，瓦斯涌出量也逐步加大，這給礦井生產(chǎn)會帶來不利影響，因此，未來建設生產(chǎn)礦井通風、瓦斯防治技術措施將需進一步增強。1.3井田境界及儲量1.3.1井田境界井田境界：北部以150標高線為界，南(深部)以-800米標高為界。井田東西走向約12km，南北傾向寬5.5km，井田面積66km2。該井田東部與桃山礦相鄰，隨著技術的進步和勘探水平全面的提高，井田范圍內(nèi)探明儲量會越來越精確?？赡茉诟畈堪l(fā)現(xiàn)可采煤層。1.3.2井田儲量1、井田儲量的計算礦井初步設計應計算以下儲量：(1).礦井地質儲量：勘探(精查)報告提供的儲量，包括“能利用儲量”和“暫不能利用儲量”；(2).礦井工業(yè)儲量：勘探(精查)地質報告提供的“能利用儲量”中的A、B、C三級儲量，A、B、C三級儲量的計算方法，應符合國家現(xiàn)行標準《煤炭資源地質勘探規(guī)范》的規(guī)定；(3).礦井設計儲量：礦井工業(yè)儲量減去設計計算的斷層煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，構筑物需要留設的保護煤柱等永久性煤柱損失量后的儲量；(4).礦井設計可采儲量：礦井設計儲量減去工業(yè)場地的保護煤柱，礦井井下主要巷道及上、下山保護煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率。2、保護煤柱(1)、保護煤柱的留設方法①工業(yè)場地及主要井巷保護煤柱留設a工業(yè)場地保護煤柱留設，應在確定地面受保護面積后，用移動角圈定煤柱范圍。移動角數(shù)值應采用本礦區(qū)實測數(shù)據(jù)或與本礦區(qū)條件類似的礦區(qū)的實測數(shù)據(jù)選取。工業(yè)場地地面受保護面積應包括受保護對象及圍護帶，圍護帶寬度為15m。b不包括在工業(yè)場地范圍內(nèi)的立井，圈定其保護煤柱時，地面受保護對象應包括絞車房，井口房或通風機房風道等，圍護寬度為20m。圈定立井保護煤柱時，應根據(jù)井筒深度、巖性、用途、煤層賦存條件及地形特點等因素，按國家現(xiàn)行標準《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)程》的有關規(guī)定執(zhí)行。c斜井受保護對象應包括絞車房、斜井井筒及井底車場。井口圍護寬度應為10m。d當斜井大巷、上、下山位于煤層中時，其保護煤柱寬度，可按本礦區(qū)或與本礦區(qū)條件類似的礦區(qū)經(jīng)驗確定；或根據(jù)實測資料用分析法確定。斜井或巷道上方的煤層是否留設保護煤柱，應根據(jù)巷道距地表的垂深，巷道所在的圍巖性質，巷道與煤層的法線距離等因素確定。斜井或巷道下方煤層，應從巷道保護煤柱邊界起，用巖層移動角圈定保護煤柱。②斷層帶及井田徑界煤柱的留設斷層帶及井田境界煤柱可按照實習礦井所留設煤柱尺寸獲取30～50m的煤柱寬度來計算。并不是所有的地面建筑物、河流等均須留置保護煤柱，設計時應結合實習井的具體情況和“三下”采煤理論進行分析。2、本井田邊界煤柱留設及斷層、井筒周邊煤柱的留設井田邊界煤柱留設為20m；斷層帶煤柱留設為40m；井筒周邊煤柱留設為200m。(1)工業(yè)廣場煤柱損失根據(jù)《煤炭工業(yè)設計》補充規(guī)定，大型礦井工業(yè)廣場的占地面積標準為0.8公頃/10萬噸。本礦井設計井型為120萬噸/年，因而，工業(yè)廣場占地面積為9.6公頃。本設計工業(yè)廣場面積為9.6公頃。工業(yè)儲量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質勘探厚度與質量均合乎開采要求。其包含有可采儲量和各保護煤柱的所占儲量。按照設計規(guī)程一般按照10%來計算不可采的煤柱損失。(1)、礦井的工業(yè)儲量根據(jù)地質塊段法，計算：Zc=(S×H兩層×1.4/cos13.6。)=3618.65×2.8×104×1.3/cos13.62。=135.53Mt(2)、礦井可采儲量的計算Z=(Zc-P)×C(1-1)式中：S——井田面積，m3Z——可采儲量，MtH——兩層煤總厚度，mZc——工業(yè)儲量，MtP——永久煤柱損失，MtC——采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75；中厚煤層不低于0.8；薄煤層不低于0.85；地方小煤礦不低于0.7。計算得：Z=(135.53×90%)×0.8=97.58Mt。1.3.3礦井工作制度生產(chǎn)能力服務年限1礦井工作制度根據(jù)《設計規(guī)范》規(guī)定：(1)、礦井年工作日按330天計算；(2)、礦井每晝夜四班工作，其中三班采煤作業(yè)，一班檢修；(3)、每日凈提升時間18h小時。2礦井生產(chǎn)能力及服務年限①、根據(jù)《設計規(guī)范》，礦井的設計生產(chǎn)能力應為：大型礦井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上(Mt/a)；中型礦井:0.45、0.6、0.9(Mt/a)；小型礦井：0.09、0.15、0.21、0.3(Mt/a)；除上述井型以外，不應出現(xiàn)介于兩種設計生產(chǎn)能力的中間井型。②、礦井設計生產(chǎn)能力方案比較本礦井已查明的工業(yè)儲量為135.53Mt，，估算本井田內(nèi)工業(yè)廣場煤柱，境界煤柱等京永久煤柱損失量占工業(yè)儲量的10%，各可采層均為中厚煤層，按礦井設計規(guī)范要求確定本礦的采區(qū)采出率為80%，由此計算確定本井田的可采儲量為97.58Mt。根據(jù)地質報告的資料描述，煤層儲量豐富，地質構造比較簡單，煤層生產(chǎn)能力大以及煤層賦存深等因素，初步?jīng)Q定采用大型礦井設計。并初步確定兩個方案，即礦井生產(chǎn)能力為1.20Mt/a，0.9Mt/a兩個方案，分析論證如下：按照公式P=Z/AK(1-2)式中P為礦井設計服務年限，a；Z井田的可采儲量，Mt；A為礦井生產(chǎn)能力，Mt/a；K為礦井儲量備用系數(shù)，一般取1.4；計算得：P1=97.58/1.2/1.4=58aP2=97.58/0.9/1.4=77.4經(jīng)與《規(guī)程》和采礦設計手冊相核對，確定58a為比較合理的服務年限，即本礦井的生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。第2章井田開拓2.1概述2.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述新建煤礦與新興煤礦為鄰，新興煤礦以立井開拓為主。所以本設計的傾向是雙立井或一立一斜設計。2.1.2影響本設計礦井開拓方式的因素及具體情況(1)該井田所在位置屬于丘陵地形，南北兩側高，中部受七臺河之侵蝕，較低洼。工業(yè)場地宜選擇在相對比較開闊的階地上，標高高于+145m(2)井田內(nèi)煤層埋藏深度為0—950m，傾角13.62o左右。其中96#和98#煤層間距約30m，(3)煤層平均傾角約13.62°，且含水層較少，可以利用采區(qū)布置。(4)構造簡單無大、中型構造，有F4、F7、F13、F29、四條斷層。(5)頂、底板為粉砂巖，粉細砂巖等硬質巖層，穩(wěn)定性較好。2.1.3確定井田開拓方式的原則(1)貫徹執(zhí)行有關煤炭工業(yè)的技術政策，為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低、效率高創(chuàng)造條件．要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量，尢其是初期建設工程量，節(jié)約基建工程量，加快礦井建設．(2)合理集中開拓布置，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。(3)合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。(4)必須慣徹執(zhí)行有關煤礦安全生產(chǎn)的有關規(guī)定。要建立完善的通風系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的條件，減少巷道維護量，使主要巷道經(jīng)常性保持良好狀態(tài)。2.2礦井開拓方案的選擇2.2.1井硐形式和井口位置1.開拓方案比較開拓方式的選擇應全面考慮各種因素，主要因素包括：井田地質和水文地質條件；煤層賦存和開采技術條件；地形地貌和地面外部條件；技術裝備和工藝系統(tǒng)條件；施工技術和設備條件；總體設計和礦井生產(chǎn)能力要求等。對以上因素要綜合研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化設計和多方案技術經(jīng)濟比較確定。(1)雙斜井開拓斜井與立井相比有如下優(yōu)點：①井筒掘進技術和施工設備比較簡單，掘進速度快，地面工業(yè)建筑，井筒裝備，井度車場及硐室都比投資少。②井筒裝備和地面建筑物少，不用大型提升設備，鋼材消耗量小。③膠帶輸送機提升增產(chǎn)潛力大，改擴建比較方便，容易實現(xiàn)多水平生產(chǎn)，并能減少井下石門長度。缺點：①在自然條件相同時，斜井要比立井長得多。②圍巖不穩(wěn)固時，斜井井筒維護費用高，采用絞車提升時，提升速度低，能力小，鋼絲繩磨損嚴重，動力消耗大，提升費用高，當井田斜長較大時，采用多段絞車提升，轉載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復雜，更要多占用設備和人力。③由于斜井較長，沿井筒敷設管路，電纜所需的管線長度較大。④斜井通風風路較長，對瓦斯涌出量大的大型礦井，斜井井筒斷面小，通風阻力過大，可能滿足不了通風的要求，不得不另開專用進風或回風的立井并兼做輔助提升。當表土為富含水的沖積層或流砂層時，斜井井筒掘進技術復雜，有時難以通過。適用條件：煤層賦存較淺，垂深在200m以內(nèi)，煤層賦存深度為0－500m，含水砂層厚度小于20～40m，表土層不厚，水文地質情況簡單的煤層。井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層。技術評價：本井田一水平準備設在-350m水平標高，但是二水平在-510以下，加上地表高度，采深比較大。如果采用斜井開拓，后期斜井長度過長；而且本礦井的瓦斯涌出量比較大，會造成通風阻力過大，可能滿足不了通風的要求。所以不能采用雙斜井開拓。(2)立井開拓優(yōu)點：①立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對輔助提升特別有利；②機械化程度高，易于自動控制；③井筒為圓形斷面結構合理，維護費用低，有效斷面大通風條件好，管線短，人員升降速度快。適用條件：煤層賦存深度200－1000m，含水砂層厚度20－400m，立井開拓的適應性很強，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制。技術上也比較可靠。當?shù)刭|條件不利于平硐或斜井開拓時均采用立井開拓方式。技術評價：根據(jù)本井田的地表情況，地質構造，煤層賦存等因素，煤層賦存最深950m，平均傾角13.62o，不易進行斜井開拓，故選擇采用雙立井開拓。2、井口位置井口位置的選擇是井田開拓的重要組成部分。在選擇開拓方式的同時，就要考慮各種可能了井口位置。(3)井下條件①在井田走向方向的儲量中央或靠進中央位置使井田兩翼可采儲量基本平衡，這樣可使運輸大巷的運輸費用最低，同時在生產(chǎn)中能保持兩翼均衡生產(chǎn)和采區(qū)的正常接續(xù)，而且巷道維護、通風等費用也相應降低。若因地面、井下某種因素影響靠近中央位置，需要偏離時，在可能條件下要少偏離，盡量避免井筒偏于一側，形成單翼生產(chǎn)的不利局面，特別是第一水平量亦可采儲量的平衡問題。②在井田傾斜方面，采用單水平開采時考慮上、下山合理的長度，井筒與運輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡可能不搞石門。采用多水平開拓時，在考慮各水平石門工程量總和小的同時，應首先考慮第一水平的開采，然后兼顧其他水平。井筒與井底車場及主要運輸大巷位置的選擇統(tǒng)一考慮。③開拓方式和井口位置選擇時，一定要與初期移交達產(chǎn)采區(qū)的位置及其接續(xù)統(tǒng)一考慮。初期采區(qū)要選擇在地質(特別是構造、煤層厚度及穩(wěn)定性、頂?shù)装?和水文條件好、煤層儲量豐富、勘探程度高、地面無建筑物或少量易遷建筑物，便于迅速達產(chǎn)和增產(chǎn)的地段，同時盡量靠近井田中部。井筒應靠近初期移交、達產(chǎn)采區(qū)。使井筒到底巷道掘出井筒場地保護煤柱后即可掘進準備采區(qū)和工作面，使基建工程量少和貫通連鎖工程短，達到投資少，建井工期短的好效果。④井筒應盡量避開或少穿地質及水文復雜的底層或地段。同時將井底車場置于地質和水文條件好的穩(wěn)定巖層中，并注意不受底部強含水層承壓水威脅。⑤盡量減少井筒及工業(yè)場地煤柱數(shù)量，特別是少壓或不壓前期開采條件好的煤層。有條件時可放在無煤帶和煤層無開采價值的地帶。(4)地面條件①井筒應建在比較平坦的地方。在山區(qū)、丘陵地帶要結合地面生產(chǎn)系統(tǒng)充分利用地形盡量減少土石方工程量。②井口應滿足防洪設計標準。③井口要避開地面滑坡、巖崩、泥石流、流砂等危險地區(qū)。④井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護的要求。⑤工業(yè)場地要少占或不占良田。⑥井口位置要與礦區(qū)總體規(guī)劃的交通運輸、供電、水源、居住區(qū)、輔助企業(yè)等布局相協(xié)調，使之有利于生產(chǎn)，方便生活。根據(jù)新建煤礦實際情況，在井田中央地勢平坦，交通和供電等都比較方便，而且無泥石流，流沙等危險；井田中央地面無建筑物，無需遷移。將井口設在井田的中部，可以使運輸大巷的運輸費用降低，同時在生產(chǎn)中能保持采區(qū)的正常接續(xù)，而且巷道維護、通風等費用也相應降低。故把井口設在井田水平大巷的中部。2.2.2開采水平數(shù)目和標高開采水平——簡稱“水平”。運輸大巷及井底車場所在的位置及所服務的開采范圍。開采水平的尺寸以水平垂高表示．水平垂高是指該水平開采范圍的垂高．合理的水平垂高的要求：(1)具有合理的階段斜長。(2)具有合理的區(qū)段數(shù)目。(3)要有利于采區(qū)的正常接替。(4)證開采水平有合理的服務年限及足夠的儲量。(5)經(jīng)濟上有利的垂高。根據(jù)以上各方面原因及本井田的實際情況，現(xiàn)確定水平劃分方案，如下表2-1。表2-1水平劃分方案比較表方案方案一方案二水平數(shù)目12水平標高-450-135，-510方案分析煤炭損失量大，需巷道布置過多，經(jīng)濟損失大，巷道位置過深，難于管理。需要進行水平的交替，適應煤層間距較大的井田，集中化生產(chǎn)。比較結果根據(jù)本礦井煤層間距選擇方案二比較合理綜合以上：本設計礦井為2個水平，水平標高為-135，-510。礦井開拓方式為雙立井多水平開拓。由于僅設計-135一個水平，故一水平年產(chǎn)量在前期為礦井產(chǎn)量1.2Mt/a。2.2.3開拓巷道的布置根據(jù)煤層的數(shù)目和間距，大巷的布置方式分為單煤層布置(稱分煤層運輸大巷)、分煤組布置(稱分組集中運輸大巷)和全煤組集中布置(稱集中運輸大巷)，采用集中運輸大巷時，各煤層(組)間用采區(qū)石門聯(lián)系。本井田兩煤層間距適合聯(lián)合開采，大巷的布置方式故全煤組布置(稱集中運輸大巷)。集中大巷布置在一水平上。2.3選定開拓方案的系統(tǒng)描述2.3.1井硐形式和數(shù)目本礦井采用雙立井開拓、對角式回風，故設置主立井、副立井和回風立井共三個井筒。2.3.2井硐位置及坐標井筒位置就是確定井筒沿煤層走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標和方位角予以表示，選擇井筒位置的條件：1.地面條件工業(yè)場地占地面積；地形與工程地質條件；煤的運輸方向；生產(chǎn)建設與住宅位置2.井下條件(1)按運輸量確定井筒位置；(2)根據(jù)地質條件確定井筒位置；(3)煤柱量；(4)勘探程度和初期工程量根據(jù)本井田的實際情況，并考慮到上述的條件，該設礦井井筒位置詳見開拓系統(tǒng)圖。主副井兩個立井位于井田中央，風井位于邊界坐標分別為：主井：(-87894，5075247)，標高+150m；副井：(-87829，5074982)；標高+140m；風井：(-90983，5078247)，標高+160m；表2-2主井主井1.2Mt/a井筒直徑4.5m井深2提升兩對6t箕斗凈斷面積15.9m支護混凝土砌碹副井1.2Mt/a井筒直徑6.5m井深260m凈斷面積33.2m提升三個罐籠支護混凝土砌碹風井1.2Mt/a井筒直徑5m井深120m凈斷面積19.6m支護砌碹2.3.3水平數(shù)目及標高本礦井初步設計為一水平開拓，水平標高為-135m。2.3.4開采水平大巷的布置方式根據(jù)上述方案設計，選擇集中大巷和采區(qū)石門的聯(lián)系方式。在96#層頂板15m布置集中運輸大巷。由于大巷和石門服務年限較長，運輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護設計在本設計中相同。其內(nèi)部設施也相同。巷道斷面設計合理與否，直接影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟效果和生產(chǎn)的安全條件，其基本原則是在滿足安全與技術要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面，降低造價并有利于加快施工速度。該設計礦井運輸大巷、采區(qū)石門斷面及支護形式見表5-5，5-6。2.3.5煤層群的聯(lián)系本設計礦井共有二層可采煤層，即96#，98#，參見可采煤層特征表及巷道開拓方案示意圖，96#與98#相距30m,共用上山進行分層單獨開采。2.3.6采區(qū)劃分將井田劃分成若干采區(qū)時，應考慮如下所述原則：(1)根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》，采區(qū)宜雙面布置，當受地質條件限制時或安全上有特殊要求時，可單面布置；(2)如果井田走向長度較大，必須劃分采區(qū)，直接從井田邊界進行后退式回采；(3)采區(qū)走向長度根據(jù)煤層地質條件，開采機械化水平，采區(qū)儲量，生產(chǎn)能力與巷道維護等因素綜合考慮；(4)初步設計一般負責劃分第一水平全部采區(qū)，故需要沿井田走向全長統(tǒng)一考慮，作到初后期統(tǒng)籌兼顧，不但要全井合理，更要有利于初期；(5)采區(qū)劃分要考慮采區(qū)接續(xù)關系，便其適應各翼儲量及產(chǎn)量分配；(6)要適應充填注砂井，回風井的既定位置，使分區(qū)充填，分區(qū)通風的聯(lián)系巷道盡量縮短；(7)采區(qū)劃分既要有意識地縮短大巷，又要充分注意人為境界處延的可能性；(8)對于煤層穩(wěn)定，開采條件好，生產(chǎn)能力大的采區(qū)，走向長度要適當加大；(9)為了充分發(fā)揮綜合機械化效能，減少搬家次數(shù)，提高效率和回采率，減少采區(qū)煤柱損失，凡是厚度穩(wěn)定，適合于綜機開采的部分要單獨劃分出采區(qū)；(10)初期采區(qū)尺寸要適應目前輸送機的實際長度及電壓降的控制范圍，后期采區(qū)尺寸可逐步加大根據(jù)該設計井田的地質構造及煤層賦存等因素。本設計礦井年產(chǎn)量為1.2Mt/a，進行單水平開拓。煤層穩(wěn)定，采用綜合機械化與普通機械化回采工藝采煤，為減少搬家次數(shù)，提高效率和回采率，減少采區(qū)煤柱損失；考慮采區(qū)接續(xù)關系，作到初后期統(tǒng)籌兼顧，使其適應各采區(qū)儲量及產(chǎn)量分配；結合上述采區(qū)劃分原則及新建礦的實際情況，劃分為七個采區(qū)，采區(qū)劃分見礦井通風系統(tǒng)圖。2.4井底車場2.4.1井底車場形式的確定及論證井底車場是連接井筒和井下主要運輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運輸和提升兩個環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。因此，井底車場設計是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。由于井筒形式，提升方式，大巷運輸方式及大巷距井筒的水平距離等不同，井底車場的形式也各異。按照礦車在井底車場內(nèi)運行特點，大型礦井井底車場可采用：環(huán)行式和折返式兩大類型。表2-3立井井底車場的基本類型類型結構特點適用條件環(huán)形式立式1.存車線和回車線與主要大巷垂直2.主、副井距主要運輸大巷較遠，有足夠長度的布置存車線(1)0.9-1.5Mt/a的礦井(2)刀形車場適用于0.6Mt/a，增加回車線可提高到0.9-1.2Mt/a斜式1.存車線和回車線與主要大巷分段2.主要運輸大巷可局部作回車線1.適用于0.6-0.9Mt/a的礦井2.地面出車受限制時使用臥式1.存車線和回車線與主要大巷平行2.主、副井距主要運輸大巷較近適用于0.6-0.9Mt/a的礦井折返式梭式利用主要運輸大巷作主、副井空、重車線、調車線、回車線利用于大型底縱卸式、底側卸式礦車，可用于大型礦井盡頭式利用石門作主井空、重車線利用于大型底縱卸式、底側卸式礦車，可用于大型礦井井底車場取決于開拓方式及通過能力，本礦井的設計生產(chǎn)能力為1.2Mt/年，主、副井離主要運輸大巷較遠，而且采用刀式環(huán)行井底車場工程量小，調車方便，還可以大巷水平左右進車.所以選用立井環(huán)行車場。2.5開采順序開采順序是指礦井采掘工作應有計劃、有步驟地按一定順序進行，做到采掘并舉，掘進先行，因此，要研究采煤和掘進安排特點，了解有關政策與規(guī)程、規(guī)范規(guī)定、合理的開采順序應滿足下列要求：(1)保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的生產(chǎn)正常接替，以保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；(2)符合煤層采動影響關系，最大限度地開采煤炭資源；(3)合理集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮機械設備的能力，提高礦井的勞動生產(chǎn)率，簡化巷道布置；(4)降低掘進率，減少井巷工程量和基建投資。2.5.1沿井田走向的開采順序根據(jù)該設計礦井的煤層分布及采區(qū)劃分的具體情況，采用井田雙采區(qū)開采，這樣依據(jù)本設計礦井的采區(qū)劃分的具體情況，可以迅速形成產(chǎn)量，而且增加各個采區(qū)的壽命。兩個采區(qū)均采用走向長壁采煤法，這樣以減少初期工程量和基建投資，并且投產(chǎn)快。2.5.2沿煤層垂直方向的開采順序本礦井設計總體采用下行式開采。由于96#層煤、98#層相距較遠，所以在開采的時候，首先先開采96#，然后開采98#層。第3章選擇礦井通風系統(tǒng)3.1礦井通風方式的確定選擇任何通風系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術經(jīng)濟合理等總原則，即適應以下基本要求：每個礦井，至少有兩個通地面的安全出口，各個出口之間的距離不得小于30m，新建和改建的礦井，如果采用中央并列式通風時，還要在井田邊界附近設置出口，井下每個水平到上一水平和每個采區(qū)至少都有兩個出口，并與通到地面的出口相連通，通道地面的出口和兩個水平之間的出口都必須有便于行人的設施；進風井口，需裝設暖風設備，要有利于防洪，不受粉塵有害氣體污染總回風巷不得作為主要人行道，礦井的回風流和主要通風機的噪音不得造成公害；箕斗井一般不應兼做進風或回風井，皮帶斜井不得兼做回風井，如果斜井中風速不超過4m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標準，皮帶斜井可以兼做進風井；所有礦井都要采用機械通風，主要通風機和分區(qū)通風機必須安裝在地面，新建礦井不宜在同一井口選用幾臺主要通風機并聯(lián)運轉；不宜把兩個可以獨立通風的礦井合并為一個通風系統(tǒng)，若有幾個出風井，則自采區(qū)流到各個出風井的風流需要保持獨立；采用多臺分區(qū)主要通風機通風時，為了保證聯(lián)合運轉的穩(wěn)定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻(特別是風量較大的風路)，各分區(qū)主要通風機的回風流、中央主要通風機和每一翼主要通風機的回風流都必須嚴格分開；要充分注意降低通風費用，為此主要風道的斷面不宜過小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要風道的拐彎要緩慢，斷面變化要均勻，以降低局部阻力，要盡可能使每個采區(qū)的產(chǎn)量均衡，阻力接近，使自然分配的風量基本上和按需分配的風量一致，盡可能少用通風構筑物，同時也要重視降低基建費用；要符合采區(qū)通風和掘進通風的若干要求，要滿足防治瓦斯、火、塵和水對礦井通風系統(tǒng)的特殊要求；礦井通風系統(tǒng)包括：通風方式，即進風井和出風井的布置方式(分為中央式、對角式和混合式)；通風方法，即礦井主要通風機的工作方法(分為抽出式、壓入式和壓抽混合式)；通風網(wǎng)絡。四種通風方式比較如表3-1。表3-1礦井通風方式對比表類型適用條件優(yōu)缺點中央并列式新建礦井，煤層傾角大，走向長度小于4Km，而且瓦斯、自然發(fā)火不嚴重的礦井初期投資少，出煤快，采區(qū)生產(chǎn)集中，便于管理；節(jié)省風井工業(yè)廣場占地，壓煤少；便于井筒延伸，為深部通風提供有利條件；風流折返流動路線長，通風阻力大，通風費用高；工業(yè)廣場有風機，噪音大。中央分列式煤層傾角較小，埋藏較淺，走向不大而瓦斯和自然發(fā)火較嚴重的礦井與并列式相比，這種方式較安全，建井期兩井深部延伸，通風不困難，風流不折返，阻力小，內(nèi)部漏風小，有利于防火。工業(yè)廣場沒有噪音和污風的污染，回風井系統(tǒng)設備防塵管理比較方便。兩翼對角式適用于走向長度大于4Km，井田面積大，產(chǎn)量高，煤層距地表淺，瓦斯、自然發(fā)火嚴重的礦井。由于風流路線較短，阻力和漏風小，所以各采區(qū)風阻表較穩(wěn)定；礦井總風壓穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受污染，比中央分列式安全性更好；但它的初期投資較大，管理相對分散，發(fā)生事故時反風較困難。分區(qū)式適用于煤層距地表淺，因地表高低起伏較大，無法開掘淺部總回風巷，而且表土層沒有沙層，便于開掘小風井。另外，煤層走向長，多煤層開采，高溫礦井也可以采用這種方式。各分區(qū)有獨立的通風線路，互相不影響而且通風阻力小，建井工期短，安全生產(chǎn)好，分區(qū)風井多，占場地多，通風機管理分散。結合本礦的地質條件，本礦設計能力為1.2Mt/a，屬于高瓦斯礦井，煤塵有爆炸性危險，煤層自燃傾向性不大，煤層距地表較深，而且由于產(chǎn)量比較大，工作面所需風量業(yè)較大，且根據(jù)采區(qū)布置，及主副井以及風井位置，故本設計的通風方式應選用兩翼對角式通風。3.2礦井通風機方式的選擇礦井通風方式分為抽出式和壓入式兩種，優(yōu)缺點對比見表3-2。表3-2抽出式和壓入式優(yōu)缺點對比工作方式優(yōu)點缺點抽出式整個通風系統(tǒng)處于負壓狀態(tài)，當主扇應故停止運轉時，井下風流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主扇的一部分風流短路?？傔M風量和工作面通風量都會減少。壓入式用壓入式通風，能用一部分回風流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面，在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下使用比較安全。如果能夠嚴防總風路上的漏風，則壓入式主扇的規(guī)格尺寸和通風電力費用都較抽出式小。采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設置若干構筑物，使通風管理工作比較難，漏風較大。在由壓入式通風過渡到深水平抽出式通風時，有一定困難，因為過渡時期是新舊水平同時產(chǎn)生，戰(zhàn)線較長。壓入式主扇使井下風流處于正壓狀態(tài)，當主扇停轉時，風流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。根據(jù)新建礦的實際情況，在礦井范圍內(nèi)不存在小井，所以不存在小井積存的有害氣體；煤層距地表較大，而且瓦斯涌出量大，如果采用壓入式通風，當主扇停轉時，會使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。當采深達到一定深度時，采用壓入式通風管理比較困難，漏風較大；綜合以上，決定采用抽出式通風。第4章采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)4.1采區(qū)概述4.1.1設計采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱初期采區(qū)位置選擇要求：(1)煤層埋藏淺，賦存穩(wěn)定，地質構造簡單，上面的薄煤層盡量少壓煤或不壓煤的中厚煤層。(2)初期采區(qū)的高級儲量比例高于第一水平的高級儲量比例，并有足夠的儲量滿足生產(chǎn)能力和服務年限的需要。(3)盡量布置在井筒附近，井巷的距離短，工程量少。(4)盡量躲開鐵路、橋梁，重要的建筑物，水體等。本設計首采區(qū)為二采區(qū)，位于井田北部，北部以煤層氧化帶為界，南部以-120標高為界，東部以勃七高速公路為界，西部與一采區(qū)相鄰。東西走向長2440m，南北傾向長1505m。采區(qū)內(nèi)留設的煤柱寬度為：井田邊界20m，采區(qū)斷層40m，巖石大巷30m。4.1.2采區(qū)地質及煤層情況二采區(qū)96#煤層發(fā)育穩(wěn)定，地質構造簡單，傾角在14o左右。煤層頂?shù)装逡约毶皫r為主，頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定，采區(qū)內(nèi)水文地質條件簡單，地下水涌出量236.65m3/h，最大涌水量為278.88m4.1.3采區(qū)儲量及服務年限、生產(chǎn)能力1.采區(qū)儲量二采區(qū)煤層全部可采，根據(jù)幾何分段法求得可采儲量為7.278Mt。2.采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的回采工作面和掘進工作面的產(chǎn)量的總和。影響采區(qū)生產(chǎn)能力的因素有煤層賦存狀況和地質構造，采區(qū)類型，礦井生產(chǎn)能力，采區(qū)正常接替和準備時間、掘、運、通風的裝備水平及設備能力等。采區(qū)生產(chǎn)能力的基礎是采煤工作面生產(chǎn)能力，而采煤工作面的產(chǎn)量取決于煤層厚度，工作面長度和推進度。一個采煤工作面產(chǎn)量A0(Mt/a)可由下式計算：A0=L×V0×M×r×C0(4-1)式中：L——采煤工作面的長度，m；V0——工作面推進度，m/a；M——煤層厚度或采高，m；r——煤的密度，t/m3；C0——采煤工作面采出率，中厚煤層取90%。采區(qū)生產(chǎn)能力與采區(qū)內(nèi)同采工作面的個數(shù)有關，為保證采區(qū)的正常銜接，在一個采區(qū)中同時生產(chǎn)的采煤工作面為1~2個，多數(shù)可達3個，所以，采區(qū)生產(chǎn)能力為：(4-2)式中n——同時生產(chǎn)的采煤工作面數(shù)；K1——采區(qū)掘進出煤系數(shù)，取為1.1左右；K2——工作面之間出煤影響系數(shù)，n=1時取0.98，n=2時取0.95。本采區(qū)同時布置兩個采煤工作面，回采工藝為綜合機械化采煤，回采面日進尺3.6m。故V0=3.6×330=1188m，即年推進度1188m。AB=1.1×0.95×(195×1188×1.3×0.9×1.5×2)=0.849Mt/a；所以采區(qū)生產(chǎn)能力確定為0.85Mt/a。3.采區(qū)服務年限為：Tn=ZC/A(4-3)式中Tn——采區(qū)服務年限，a;Z——采區(qū)可采儲量，Mt；A——采區(qū)生產(chǎn)能力，Mt；C——采區(qū)回采率，80%；Tn=7.28×0.8/0.85=6.4.2采區(qū)巷道布置4.2.1區(qū)段劃分由于本采區(qū)采用走向長壁采煤法，區(qū)段劃分則以工作面長度為標志。二采區(qū)標高范圍在+150—-120m，階段斜長1500m，階段垂高270m，根據(jù)工作面長195米，將本采區(qū)劃分為7個區(qū)段。4.2.2采區(qū)上山及采區(qū)石門布置根據(jù)地質條件的不同，上山可以開在煤層的頂、底板巖石中，也可以開在煤層中。根據(jù)設計采區(qū)的條件，由于96#與98#層煤的距離較近，采用聯(lián)合布置共用上山，軌道上山布置在96#煤層底板下15m的巖巷中，斜長1448m，坡度14°；運輸上山布置在96#煤層底板下15m中，斜長1315m，坡度14°；回風上山布置在96#煤層底板下15m中，斜長1475m，坡度14°。三條上山斷面見表5-5，5-6。第5章礦井通風礦井通風設計是整個礦井設計內(nèi)容的重要組成部分，是保證安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。因此，必須周密考慮，精心設計，力求達到預期目的。根據(jù)第三章礦井通風系統(tǒng)選擇，通風方式為兩翼對角式，通風方法為抽出式。即在兩個采區(qū)北部邊界布置回風立井，在96#層底板布置回風上山和采區(qū)回風石門與回風大巷相聯(lián)。5.1采區(qū)通風5.1.1采區(qū)通風系統(tǒng)采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，它包括采區(qū)進風、回風和工作面進、回風巷道組成的風路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風流控制設施。采區(qū)通風系統(tǒng)的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風量分配，發(fā)生事故時的風流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦的通風質量和安全狀況。采區(qū)應該有足夠的供風量，并按需分配到各個采、掘工作面。為此，采區(qū)通風系統(tǒng)應該滿足下列要求：(1)煤層群或分層開采的每個上、下山采區(qū)，采用聯(lián)合布置時，都必須配置至少一條專門的回風道，采區(qū)進回道的長度必須貫穿整個采區(qū)的長度或高度，禁止把一條上下山的風道分為兩段，其中一段為進風道，另一段為回風道。(2)回采工作面和掘進工作面都應采用獨立通風。同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的兩個回采工作面、工作面總長度不超過4000m；回采工作面和與之相連接的掘進工作面，布置獨立通風有困難時，可以采用串聯(lián)通風，但串聯(lián)的次數(shù)不得超過一次；所有的串聯(lián)通風，在進入串聯(lián)工作面的風流中，必須裝有沼自動檢測報警裝置。在此種風流中，沼氣和二氧化碳濃度都不得超過0.5%。(3)煤層傾角大于12°的回采工作面，采用下行通風時，須報礦總工程師批準，并須遵守下列規(guī)定：①回采工作面風速，不得低于1m/s；②機電設備在回風道，回風工作面回風道風流中沼氣濃度不得超過1%，并應裝有沼氣自動檢測報警斷電裝置。③進、回風巷中，都必須設置消防供水管路。(4)掘進工作面和回采工作面的進風和回風，都不得經(jīng)過采空區(qū)或冒落區(qū)?；谝陨弦蛩?，在采區(qū)中必須設專用的回風上山，至于進風有軌道上山入風和運輸上山入風兩種方案，現(xiàn)作以下比較。兩者相比軌道上山進風方式的主要優(yōu)點是：(1)軌道上山的采區(qū)下部車場可以直接和階段運輸大巷相通，不必在該處設置風門。從而避免了因運料列車通過是導致風門漏風。(2)在運輸機上山運煤的過程中，煤流將釋放沼氣并產(chǎn)生煤塵，運煤將釋放熱量，而軌道上山進風可以使新鮮風流避免受到污染，有利于保證風流的質量。(3)軌道上山發(fā)生火災事故率較低，且可避免發(fā)生火災時有害氣體侵入采煤工作面和掘進工作面。軌道上山進風的不足是：(1)區(qū)段運輸巷不宜直接與運輸上山相連通，需要打運輸石門；(2)軌道上山的上、中部車場和區(qū)段回風巷不能直接相通，應設置風門或調節(jié)風窗。(3)當運輸上山的上部車場采用多臺運輸機串聯(lián)運輸時，其上部運輸機的動力設備設在不能確保新鮮風流的地方，這是《規(guī)程》所不允許的。根據(jù)新建礦的實際情況，礦井瓦斯涌出量比較大，采用軌道進風可以避免新鮮風流不受到污染，保證了風流的質量。本設計采用軌道上山作為采區(qū)主要進風巷道，有專門的回風上山回風，對運輸上山分配適量的風以滿足運煤的需要。5.1.2長壁工作面的通風方式工作面的通風方式視瓦斯涌出量、開采工作條件和開采技術而異，按工作面進回風巷的數(shù)量和位置，可分為U型、E型、W型、Z型等通風方式，其中U型應用最為普遍，見圖5-1U型通風方式。圖5-15-1U型通風方式下面進行幾種通風類型的比較和選擇。U型通風的煤炭自燃威脅較大，上隅角瓦斯?jié)舛雀?，U型后退式通風方式多適用于沼氣涌出量不大，且不易自然發(fā)火的煤層開采中，對沼氣涌出量很大，且易自燃發(fā)火的煤層，必須采用特殊措施。W型的優(yōu)點在于：相鄰的兩個工作面共用一條進風或回風巷道，從而減少了采煤巷道的開拓和維護費用；通風網(wǎng)絡屬于并聯(lián)結構，故而風阻小，風量大，漏風量小，利于防火。E型通風方式與U型相比可使上部工作面氣溫降低，但采空區(qū)的空氣流動相應發(fā)生可變化，迫使采空區(qū)的沼氣較集中地從上部回采工作面的上隅角涌出，使該處時常處于沼氣超限狀態(tài)，故僅適用于低沼氣礦井。Z型通風方式的優(yōu)點是：與前進式U型相比，巷道的采煤工程量較少；進、回風巷只需在一側采空的條件下維護；采區(qū)內(nèi)進、回風巷的總長度近似不變，有利于穩(wěn)定風阻、改善通風。Y型通風方式的優(yōu)點是：較好的解決了回采工作面上隅角的沼氣超限之患；由于工作面上下端均處于進風流中，故改善了作業(yè)環(huán)境；實行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。本礦井煤層自燃傾向小，不易自燃發(fā)火，瓦斯涌出量大，因此可采用W、Z、Y通風，但這幾種方式要求巷道及時維護，且前期巷道工程量大，工作面巷道管理困難。所以本礦井兩個采區(qū)工作面采用U型通風，結構簡單，巷道施工維修良小，易于管理。對上隅角瓦斯超限，可設風障引流或在上隅角埋管抽放。5.1.3工作面通風方向當采煤工作面的進風巷道水平低于回風巷時，采煤工作面的風流沿傾斜向上流動，為上行通風。否則為下行通風。采用下行通風時，采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動的方向和上行風的方向一致，在正常風速下，瓦斯分層流動和局部積存的可能性較?。徊蓞^(qū)進風流和回風流之間產(chǎn)生的自然風壓和機械風壓的作用方向相同，而下行風其作用方向相反，故下行風比上行風所需要的機械風壓要大。而且，主要通風機一旦因故停轉，工作面的下行風流就沒有停風和反風的可能；工作面一旦起火，所產(chǎn)生的火風壓和下行風工作面的機械風壓作用方向相反，會使工作面的風量減小，瓦斯?jié)舛仍黾樱氏滦酗L在起火地點瓦斯爆炸的可能性比上行風要大。綜合以上，本礦井采用上行通風。5.1.4工作面的進風巷選擇工作面的新鮮風流由本區(qū)段的運輸平巷進風，分別向兩個采煤工作面供風。。5.2掘進通風5.2.1掘進通風方法掘進通風方法分為利用礦井總風壓通風和利用局部動力設備通風的方法。當總風壓不能滿足掘進通風的要求時，必須借助專門的動力設備對掘進巷道進行局部通風，其中按動力源分為引射器和局部通風機通風。局部通風機通風是礦井廣泛采用的掘進通風方法，是由局部通風機和風筒組成一體進行通風。按工作方式分為，如圖5-2壓入式通風與圖5-3抽出式通風。圖5-2壓入式通風圖5-3抽出式通風壓入式通風的局部通風機和啟動裝置都位于新鮮風流中，運轉較為安全。風筒出口風速和有效射程大，排煙能力強，工作面通風時間短，有利于巷道排煙。抽出式有效吸程短，通風效果差，且局部通風及布置在回風流中。所以采用壓入式。5.2.2掘進通風技術管理和安全措施保證工作面有足夠的新鮮風量?？梢圆捎镁植客L機或引射器通風時，無論是工作或交接班都不準停風。對于風墻應合理選擇建筑材料，提高構筑質量，對于柔性和帶鋼性骨架的柔性風筒，應適當增大每節(jié)風筒長度，減少接頭數(shù)。改進風筒接頭方法，柔性風筒常用的插接方式雖簡單，但不牢固，漏風大；目前井下廣泛采用接頭嚴密、漏風小的反邊接頭法。柔性風筒常被刮破，應及時修補。對于風筒可選用大直徑風筒以減少風筒的各種風阻，但更主要的是提高通風設備的安裝質量，如吊掛風筒力求、直、緊；局部通風機應墊高保持與風筒成一直線。采用局部通風機通風時，其安裝和使用應遵守《規(guī)程》第131條的規(guī)定，做到：(1)局部通風機有專人負責管理，局部通風機和啟動裝置必須裝在進風巷道中，距回風口不小于10m，局部通風機吸風量必須小于全風壓供給該處的風量，以免發(fā)生循環(huán)風。(2)防止局部通風機電動機燒壞，加強對局部通風機和啟動裝置的檢查與維修。(3)局部通風機和掘進工作面中的電氣設備必須裝有延時的風電閉鎖裝置，一旦局部通風機停止運轉便能立即自動切斷局部通風機供風的巷道中一切電源。(4)在高沼氣礦井煤巷掘進中，應安設沼氣自動檢測報警斷電裝置。局部通風機應用雙回路供電，以保證局部通風機連鎖運轉。(5)建立局部通風機停開制度。當因檢修、停電等原因停風時，必須撤出人員，切斷電源。在恢復通風前須先檢查瓦斯，在局部通風機和開關附近10m內(nèi)風流中沼氣濃度小于0.5%時方可開動局部通風機。5.3困難時期風量計算設計礦井的風量，可參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風資料，按生產(chǎn)礦井的風量計算方法進行計算，生產(chǎn)礦井的風量應按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風量的總和進行計算。本設計采用《煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說明》提供的計算方法進行計算。礦井風量計算原則：礦井需風量，按下列要求計算，并采用其中最大值。(1)按井下同時工作最大人數(shù)計算(5-1)式中Q―礦井總進風量N―井下同時工作的人數(shù)，人；4―每人每分鐘供風標準，m3/minK―礦井通風系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風和分配不均等因素。采用壓入式或中央并列式通風時，可取1.20～1.25;采用中央分列式或混合式通風時，可取1.15～1.20；采用對角式或分區(qū)式通風時，可取1.10～1.15.上述備用系數(shù)在礦井產(chǎn)T904t/a時取最小值；T904t/a時取最大值。(2)按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算礦井總進風量為：(5-2)式中Q―礦井總進風量∑Q采―采煤工作面實際需風量和；m3/min∑Q掘―掘進工作面實際需風量和；m3/min∑Q硐―硐室實際需要風量和；m3min∑Q其它―礦井除了采煤，掘進和硐室需要風量之外其它井巷的需要風量和；m3/minK―礦井通風系數(shù)。5.3.1困難時期采煤工作面實際需要風量本礦井初期布置兩個采區(qū)，一采區(qū)采區(qū)布置一個普采工作面，一個掘進工作面，二采區(qū)布置兩個綜采工作面，兩個掘進工作面。應該按照礦井各采煤工作面實際需要風量(5-3)式中：Q采—第i個采煤工作面實際需要風量，m3/min；n—采煤工作面?zhèn)€數(shù)，個；每個采煤工作面需要的風量，應該按照瓦斯﹑二氧化碳涌出量和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量以及工作面氣溫、風速和人數(shù)等規(guī)定要求分別進行計算，并必須取其中最大值。一采區(qū)采煤工作面需風量1.按瓦斯涌出量計算Q采=100×q采×KCH4(5-4)式中：Q采——采煤工作面需要風量，m3/min；q采——采煤工作面的瓦斯絕對涌出量，3.8m3/min，KCH4——采煤工作面瓦斯涌出不均衡通風系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。通常機采工作面取1.2～1.6；炮采工作面取1.4～2.0。則：Q采=100×3.8×1.4=532m2.按工作面溫度計算采煤工作面應該有量好的勞動氣候條件，其溫度和風速符合表5-1要求。表5-1工作面空氣溫度與風速對應表工作面空氣溫度(℃)工作面風速()＜150.3--0.515--180.5--0.818--200.8--1.020--231.0--1.523--261.2--1.8采煤工作面的需要風量可按下式計算Q采=60×V采×S采×Ki(5-5)式中：V采采煤工作面風速，工作面實測溫度為23°，按試行辦法查得其風速為1.2m/s。S采—采煤工作面的平均斷面積，S采取4.5Ki——工作面長度系數(shù)，按表5-2取。Q采=60×1.2×4.5×1.0=324m3/min表5-2采煤工作面長度風量系數(shù)表采煤工作面長度(m)工作面長度風量系數(shù)＜500.850--800.980--1201.0120--1501.0150--1801.0＞1801.30--1.403.按工作人員數(shù)量計算Q采=4Ni(5-6)式中：Ni——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人；4——每個人需要的風量，m3/min。Q采=4×60=240m3/min根據(jù)以上取最大值532m3/min進行驗算。4.按風速進行計算15SQ采240SS--采面平均斷面積；為4.5m267.5＜532＜1080根據(jù)以上計算，取最大值為532m3/min。二采區(qū)采煤工作面的風量1.按瓦斯涌出量計算Q采=100×q采×Kch4式中：Q采——采煤工作面需要風量，m3/min；q采——采煤工作面瓦斯絕對涌出量，取4.1m3/min；ki——采煤工作面瓦斯涌出不均勻通風系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對涌出量的最大值與平均值之比。通常機采工作面取1.2～1.6；炮采工作面取1.4～2.0。則:Q采=100×4.1×1.4=574m2.按工作面溫度計算采煤工作面應該有量好的勞動氣候條件，其溫度和風速符合表5-1。采煤工作面的需要風量可按下式計算Q采=60×V采×S采×Ki式中：V采采煤工作面風速，工作面溫度為25°，按試行辦法查行其風速為1.25m/s。S采—采煤工作面的平均斷面積，取5.44m2Ki——工作面長度系數(shù)，按表5-2取。Q采=60×1.25×5.44×1.0=408m3/min3.按工作人員數(shù)量計算Q采=4Ni式中:Ni——第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人；4——每個人需要的風量，m3/min。Q采=4×60=240m3/min根據(jù)以上取最大值574m3/min進行驗算。4.按風速進行計算15S＜Q采＜240SS--采面平均斷面積；為5.44m281.6＜574＜1305.6根據(jù)以上計算，取工作面最大值為574m3/min。所以采煤工作面需風量為Q采=Q1+Q21+Q22=532+574+574=1680m3/min，5.3.2困難時期掘進工作面實際需要風量每個獨立通風的絕景工作面實際需要風量，應按瓦斯允許濃度和瓦斯涌出量，炸藥用量，局部通風機實際吸風量，風速，人數(shù)等規(guī)定要求分別進行計算，并必須取最大值。按礦井各個需要獨立通風的掘進工作面實際風量的總和計算，即(5-7)式中：Q掘——各個掘進工作面實際需要風量，m3/min。一采區(qū)掘進隊工作面風量計算.1.按瓦斯涌出量計算Q掘=100·q掘·Kd(5-8)式中：q掘——掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，取1.9mQ掘——掘進工作面的需要風量，m3/min；Kd——掘進工作面的通風系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m2.按局部通風機的實際吸風量計算巖巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+9S(5-9)煤巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+15S(5-10)式中：Q扇——局部通風機實際吸風量，見表5-3，取200m3Ii——掘進工作面同時通風的通風機臺數(shù)，1臺；S——掘進工作面的斷面積，S=6.5m2；表5-3各種局部通風機的額定風量表風機型號額定風量(m3/min)FBDNo4.0(2×2.2KW)150FBDNo5.0(2×5.5KW)200FBDNo5.0(2×7.5KW)250FBDNo5.6(2×11KW)300故Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3/min3、按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算需要風量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min(5-式中：N掘進工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計算：Q掘=25×A=25×6=150m3/min(5-1A掘進工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進行驗算。5、按風速進行驗算：15S＜Q掘＜240S(5-13)97.5＜297.5＜1560所以一采區(qū)掘進隊的風量為297.5m3/min。二采區(qū)掘進一隊工作面的風量1.按瓦斯涌出量計算Q掘=100·q掘·Kd式中：q掘——掘進工作面的瓦斯絕對涌出量，取1.9mQ掘——掘進工作面的需要風量，m3/min；Kd——掘進工作面的通風系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m2.按局部通風機的實際吸風量計算巖巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+9S(5-14)煤巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+15S(5-15)式中：Q扇局部通風機實際吸風量，見表5-3，取200m3Ii掘進工作面同時通風的通風機臺數(shù)，1臺；S掘進工作面的斷面積。S=6.5m2Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3、按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算需要風量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min式中：N掘進工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計算：Q掘=25×A=25×6=150m3式中：A掘進工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進行驗算。5、按風速進行驗算：15S＜Q掘＜240S97.5＜297.5＜1560所以二采區(qū)掘進隊一隊的風量為297.5m3/min。二采區(qū)掘進隊二隊工作面的風量1.按瓦斯涌出量計算Q掘=100·q掘·kd式中：q掘——掘進面瓦斯絕對涌出量，取1.4mQ掘——掘進工作面的需要風量，m3/min；Kd——掘進工作面的通風系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m3/min2.按局部通風機的實際吸風量計算巖巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+9S煤巷掘進：Q掘=Q扇×Ii+15S式中：Q扇局部通風機實際吸風量，見表5-3，取200m3Ii掘進工作面同時通風的通風機臺數(shù)，1臺；S掘進工作面的斷面積，S=6.5m2；故：Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3、按掘進工作面同時作業(yè)人數(shù)計算需要風量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min式中：N掘進工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計算：Q掘=25×A=25×6=150m3A掘進工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進行驗算。5、按風速進行驗算：15S＜Q掘＜240S97.5＜297.5＜1560所以二采區(qū)掘進二隊的風量為297.5m3/min。所以掘進工作面的需風量為：Q掘=Q1+Q21+Q22=297.5+297.