⑤一次合理提升量QQ=As/Ns（8－5）式中：Q—一次提升量，t；As—小時(shí)提升量，t；Ns—小時(shí)提升次數(shù)，次。Q＝862.5∕43＝20.06（t）據(jù)以上計(jì)算初步選定22t箕斗一對(duì)，其技術(shù)特征見(jiàn)表8.1。表8-1箕斗參數(shù)型號(hào)名義載煤量/t有效容積/m3提升鋼絲繩箕斗自重?cái)?shù)量直徑/mm繩間距/mmJL22/126A2231638～60.530012.4表8-2多繩摩擦式提升機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—JKM-3.5/6（III）主導(dǎo)輪直徑m3.5導(dǎo)向輪直徑m3綱絲繩最大靜張力kN800最大靜張力差kN230有導(dǎo)向輪直徑m35數(shù)量條6間距mm300最大提升速度m/s14外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)m6×9.5×3表8-3鋼絲繩技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—繩6W（19）股（1+6+6/6）繩纖維芯直徑鋼絲繩mm40鋼絲中心3.0第一層2.8第二層大3.0小2.2鋼絲繩總斷面積/mm2655.07參考重力N/100m6092.0鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度/N?mm-21700鋼絲破斷拉力總和（不小于）/N1110000安全系數(shù)—8.3（2）運(yùn)輸能力驗(yàn)算礦井設(shè)計(jì)日產(chǎn)量為9511.68t，設(shè)計(jì)凈提升時(shí)間為16h,平均每小時(shí)提升量為860t，小于主井箕斗提升能力。設(shè)計(jì)綜采回采工作面和兩個(gè)掘進(jìn)工作面的同時(shí)最大瞬時(shí)出煤能力為594t/h，主井提升能力為860t/h,兩者之差為266t/h，在主井井底設(shè)置一垂直圓斷面井底煤倉(cāng)，煤倉(cāng)直徑為8.0m，有效裝煤高度為20m，容量為1200t。各工作面瞬時(shí)出煤經(jīng)過(guò)井底煤倉(cāng)的緩沖，主井提升可以滿(mǎn)足瞬時(shí)最大出煤的運(yùn)輸任務(wù)。8.2.2副井提升設(shè)備選型（1）設(shè)備選型根據(jù)礦井掘出矸石量為60t/h，同時(shí)下井的最多人數(shù)為80。選擇罐籠型號(hào)為GDG1.5/9/2/4和GDG1.5/9/2/4K各一套，落地式多繩摩擦提升機(jī)型號(hào)為JKM-2.8×6（Ⅱ），鋼絲繩等具體如表8-4~表8-7所示：表8-4窄罐籠技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—GDG1.5/9/2/4鋼絲繩罐道—GDS1.5/9/2/4裝載礦車(chē)型號(hào)—MGC1.7-9B車(chē)數(shù)輛4乘坐人數(shù)人64罐籠裝載量kN14.68罐籠質(zhì)量t10.93最大終端載荷kN560尾繩數(shù)根2提升首繩數(shù)量根6直徑mm33表8-5寬罐籠技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—GDG1.5/9/2/4K鋼絲繩罐道—GDS1.5/9/2/4K裝載礦車(chē)型號(hào)—MGC1.7-9B車(chē)數(shù)輛4乘坐人數(shù)人84罐籠裝載量kN14.68罐籠質(zhì)量t11.88最大終端載荷kN570尾繩數(shù)根2提升首繩數(shù)量根6直徑mm33表8-6多繩摩擦提升機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—JKM-2.8/6（II）主導(dǎo)輪直徑m2.8導(dǎo)向輪直徑m2.5綱絲繩最大靜張力kN529最大靜張力差kN150有導(dǎo)向輪直徑m28數(shù)量條6間距mm250最大提升速度m/s14.75外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)m7.9×8.5×2.7表8-7鋼絲繩技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—繩6×19股（1+6+12）繩纖維芯直徑鋼絲繩mm34鋼絲2.2鋼絲繩總斷面積/mm2433.13參考重力/100m4093鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度/N?mm-21550鋼絲破斷拉力總和（不小于）/N671000安全系數(shù)—14表8-8井上固定天輪的基本參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)—TSG3000/19名義直徑mm3000繩槽半徑mm19鋼絲繩直徑mm33～35鋼絲破斷拉力總和N1010000兩軸承中心距mm950軸承中心高mm240變位重力N7810總重N24660（2）操車(chē)與進(jìn)出車(chē)方式井上井下對(duì)應(yīng)兩股道設(shè)有電動(dòng)式推車(chē)機(jī)和氣動(dòng)搖、阻車(chē)器等操車(chē)設(shè)備。兩臺(tái)提升機(jī)升降人員、物料方式為井底提灌換層，井口沉罐換層。

9礦井通風(fēng)及安全9.1礦井地質(zhì)、開(kāi)拓、開(kāi)采概況9.1.1礦井地質(zhì)概況山陽(yáng)煤礦位于陜西省渭北石炭二疊紀(jì)煤田澄合礦區(qū)中深部，礦區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地表一般標(biāo)高+760m左右，有自西北向東南傾斜趨勢(shì)。基巖無(wú)出露，均為巨厚新生界松散層覆蓋。井田的走向最大長(zhǎng)度為13.6km，最小長(zhǎng)度為12.4km，平均12.8km；井田傾斜方向的最大長(zhǎng)度為6.2km，最小長(zhǎng)度為4.6km，平均5.5km。煤層構(gòu)造為一走向近東西向北傾斜具波狀起伏的單斜構(gòu)造。產(chǎn)狀平緩，傾角一般3～8°，東部及東北部?jī)A角逐漸增大，不超過(guò)15°。沿走向傾向均發(fā)育有次一級(jí)的小型褶曲。井田內(nèi)經(jīng)勘探未發(fā)現(xiàn)大的斷裂構(gòu)造，僅在井田東西兩側(cè)有北北東（F22）、北東向（F4）的較大斷裂，構(gòu)成本井田的自然邊界。在井田范圍內(nèi)，5號(hào)煤層賦存穩(wěn)定，平均傾角7°，礦井相對(duì)瓦斯涌出量為平均2.256m3/t，煤層無(wú)自然發(fā)火危險(xiǎn)性，煤塵無(wú)爆炸性。9.1.2開(kāi)拓方式井田開(kāi)拓采用立井單水平采帶區(qū)式結(jié)合開(kāi)拓，水平標(biāo)高+200m，為進(jìn)行高產(chǎn)高效礦井設(shè)計(jì)開(kāi)采并結(jié)合本礦井實(shí)際情況，在井田內(nèi)劃分一個(gè)帶區(qū)，五個(gè)采（盤(pán)）區(qū)。9.1.3開(kāi)采方法帶區(qū)內(nèi)布置一個(gè)綜采工作面保產(chǎn)，工作面長(zhǎng)度225m，同時(shí)布置一備用面，采用雙巷掘進(jìn)，留20m寬的保護(hù)煤柱，根據(jù)通風(fēng)需要，一個(gè)工作面布置兩條斜巷。綜采工作面生產(chǎn)能力為8800t/d，每日推進(jìn)度為6.4m，采煤機(jī)選用MG500-1250-WD采煤機(jī)，截深0.8m，采高為2.5~5.0m，日進(jìn)8刀。綜采支架型號(hào)為ZZ6000/25/50。綜采工作面裝備的部分機(jī)電設(shè)備見(jiàn)表9-1。表9-1綜采工作面機(jī)電設(shè)備表序號(hào)地點(diǎn)機(jī)電設(shè)備名稱(chēng)型號(hào)1工作面采煤機(jī)MG500-1250-WD2工作面刮板輸送機(jī)SGZ-764/5003工作面液壓支架ZZ6000/25/504工作面端頭支架ZT7500/18/365運(yùn)輸斜巷刮板轉(zhuǎn)載機(jī)SGZ-764/5006運(yùn)輸斜巷破碎機(jī)PCM110II7運(yùn)輸斜巷伸縮帶式輸送機(jī)SSJ1200/M8運(yùn)輸斜巷乳化液泵站RB160/409運(yùn)輸斜巷噴霧泵站W(wǎng)PZ320/6.310運(yùn)輸斜巷配電器KYX-111運(yùn)輸斜巷移動(dòng)變電站KBSGZY-T-630/6為了保證工作面正常接替，前期準(zhǔn)備5401工作面，安排兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層斜巷掘進(jìn)頭；后期準(zhǔn)備5402工作面，安排兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的煤層斜巷掘進(jìn)頭和兩個(gè)西翼巖層大巷掘進(jìn)頭。9.1.4變電所、充電硐室、火藥庫(kù)井下大巷采用礦車(chē)輔助運(yùn)輸，工作面斜巷絞車(chē)運(yùn)輸。井底車(chē)場(chǎng)設(shè)變電所、充電硐室。帶區(qū)內(nèi)不設(shè)變電所。遇巖巷掘進(jìn)所需火藥由井底車(chē)場(chǎng)火藥庫(kù)提供，各硐室均需獨(dú)立通風(fēng)。9.1.5工作制、人數(shù)各工作面均采用三八工作制，即兩班采煤一班檢修。井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為400人，綜采面同時(shí)工作最多人數(shù)50人。9.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括：通風(fēng)方式（進(jìn)、出風(fēng)井的布置方式）；通風(fēng)方法（礦井主通風(fēng)機(jī)的工作方法）；通風(fēng)網(wǎng)路。9.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求選擇任何通風(fēng)系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說(shuō)，要適應(yīng)以下基本要求：（1）礦井至少要有兩個(gè)通地面的安全出口；（2）進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵等有害氣體污染；（3）北方礦井，冬季井口需裝供暖設(shè)備；（4）總回風(fēng)巷不得作為主要行人道；（5）工業(yè)廣場(chǎng)不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾；（6）裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井；（7）裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井；（8）可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)；（9）通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件；（10）通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化9.2.2礦井通風(fēng)方式的選擇選擇礦井通風(fēng)方式時(shí)，應(yīng)考慮以下兩種因素：（1）自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井沼氣等級(jí)。（2）經(jīng)濟(jì)因素：井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。一般說(shuō)來(lái)，新建礦井多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式中選擇。下面對(duì)這幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)適用條件列表比較，見(jiàn)表9-2。表9-2通風(fēng)方式比較通風(fēng)方式中央并列式中央分列式兩翼對(duì)角式分區(qū)對(duì)角式優(yōu)點(diǎn)初期投資較少，出煤較多，工業(yè)場(chǎng)地布置集中，廣場(chǎng)保護(hù)煤柱少通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，增加了一個(gè)安全出口，工業(yè)廣場(chǎng)沒(méi)有主扇的噪音影響；從回風(fēng)系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便風(fēng)路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風(fēng)較小，比中央并列式安全性更好通風(fēng)路線(xiàn)短，阻力小缺點(diǎn)風(fēng)路較長(zhǎng)，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏風(fēng)較大建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大，后期維護(hù)費(fèi)用大建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大井筒數(shù)目多基建費(fèi)用多適用條件煤層傾角大、埋藏深，但走向長(zhǎng)度并不大，而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長(zhǎng)度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重煤層走向較大（超過(guò)4km），井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自然發(fā)火嚴(yán)重的新礦井煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開(kāi)掘淺部的總回風(fēng)道 通過(guò)對(duì)以上幾種通風(fēng)方式的比較和技術(shù)分析，結(jié)合礦井的地質(zhì)條件：地表表土層厚約130m，水平標(biāo)高為+200m；煤層為近水平煤層，分一個(gè)帶區(qū)和五個(gè)采（盤(pán)）區(qū)，煤層無(wú)自然發(fā)火危險(xiǎn)，煤塵有爆炸性。根據(jù)以上分析，且礦井產(chǎn)量3.0Mt/a，屬特大型礦井。根據(jù)以上分析，確定技術(shù)可行的方案為：前期為中央并列式通風(fēng)，主、副井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)井回風(fēng)，后期為中央邊界式，副井進(jìn)風(fēng)，邊界風(fēng)井回風(fēng)。9.2.3礦井通風(fēng)方法的選擇通風(fēng)方法，即礦井主通風(fēng)機(jī)的工作方法。其可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。礦井通風(fēng)方法基本上分為抽出式與壓入式兩種?，F(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：（1）抽出式主扇使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)一旦主扇因故停上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)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；（2）壓入式主扇使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主扇停轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險(xiǎn)。（3）采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線(xiàn)上設(shè)置若干構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理工作比較困難，漏風(fēng)較大。（4）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(fēng)，會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)使通過(guò)主扇的一部分風(fēng)流短路，總進(jìn)風(fēng)量和工作面有效風(fēng)量都會(huì)減少。用壓入式通風(fēng)，則能用一部分回風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。（5）如果能夠嚴(yán)防總進(jìn)風(fēng)路線(xiàn)上的漏風(fēng)，則壓入式主扇的規(guī)格尺寸和通風(fēng)電力費(fèi)用都較抽出式為小。（6）在由壓入式通風(fēng)過(guò)渡到深水平抽出式通風(fēng)時(shí)，有一定困難，過(guò)渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)產(chǎn)生，戰(zhàn)線(xiàn)較長(zhǎng)，有時(shí)還須額外增掘一些井巷工程，使過(guò)渡期限拉得過(guò)長(zhǎng)。如果用抽出式通風(fēng)，就沒(méi)有這些缺點(diǎn)。從以上比較看出，抽出式通風(fēng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)礦井地面地勢(shì)平坦，不存在小窯塌陷區(qū)，表土層比較厚，故礦井采用抽出式通風(fēng)。9.2.4帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求帶區(qū)通風(fēng)總要求：（1）礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理；集中進(jìn)、回風(fēng)線(xiàn)路要短，通風(fēng)總阻力要小，多階段同時(shí)作業(yè)時(shí)，主要人行運(yùn)輸巷道和工作點(diǎn)上的污風(fēng)不串聯(lián)。（2）內(nèi)外部漏風(fēng)小。（3）通風(fēng)構(gòu)筑物和風(fēng)流調(diào)節(jié)設(shè)施及輔助通風(fēng)機(jī)要少。（4）充分利用一切可用的通風(fēng)井巷，使專(zhuān)用通風(fēng)井巷工程量最小。（5）通風(fēng)動(dòng)力消耗少，通風(fēng)費(fèi)用低。帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)基本要求：1）每個(gè)礦井和階段水平之間都必須有兩個(gè)安全出口。2）進(jìn)風(fēng)井巷與采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流的粉塵濃度不得大于0.5mg/m3。3）新設(shè)計(jì)的箕斗井和混合井禁止作進(jìn)風(fēng)井，已作進(jìn)風(fēng)井的箕斗井和混合井必須采取凈化措施，使進(jìn)風(fēng)流的含塵量達(dá)到上述要求。4）主要回風(fēng)井巷不得作人行道，井口進(jìn)風(fēng)不得受礦塵和有毒氣體的污染，井口排風(fēng)不得造成公害。5）礦井有效風(fēng)量率應(yīng)在60%以上。6）采場(chǎng)、二次破碎巷道和電耙道，應(yīng)利用貫穿風(fēng)流通風(fēng)，電耙司機(jī)應(yīng)位于風(fēng)流的上風(fēng)側(cè)，有污風(fēng)串聯(lián)時(shí)，應(yīng)禁止人員作業(yè)。7）井下破碎硐室和炸藥庫(kù)，必須設(shè)有獨(dú)立的回風(fēng)道。8）主要通風(fēng)機(jī)一般應(yīng)設(shè)反風(fēng)裝置，要求10min內(nèi)實(shí)現(xiàn)反風(fēng)，反風(fēng)量大于40%。9.2.5工作面通風(fēng)方式的確定工作面通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的中心，其結(jié)構(gòu)決定著礦井通風(fēng)系統(tǒng)的最重要的參數(shù)和指標(biāo)（如漏風(fēng)量，穩(wěn)定性程度等），因而搞好帶區(qū)通風(fēng)是保證礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。工作面通風(fēng)有上行風(fēng)和下行風(fēng)之分，但本礦井首采區(qū)采用帶區(qū)準(zhǔn)備方式，工作面傾角很小，上行風(fēng)和下行風(fēng)區(qū)別不是很大，只是進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)巷道的選擇對(duì)工作面的選擇有一定影響，下面將選擇不同巷道進(jìn)、回風(fēng)進(jìn)行比較。（1）選擇運(yùn)輸斜巷為進(jìn)風(fēng)巷，運(yùn)料斜巷為回風(fēng)巷。風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，容易引起煤塵飛揚(yáng)，是風(fēng)流中的煤塵濃度增大；煤炭在運(yùn)輸過(guò)程中涌出的瓦斯，使進(jìn)風(fēng)流的瓦斯?jié)舛壬?，影響工作面的安全條件；輸送機(jī)所散發(fā)出的熱量，是進(jìn)風(fēng)流溫度升高，從而升高工作面的溫度。（2）選擇運(yùn)料斜巷為進(jìn)風(fēng)巷，運(yùn)輸斜巷為回風(fēng)巷。選擇輔助運(yùn)輸斜巷為進(jìn)風(fēng)巷，運(yùn)輸斜巷作為回風(fēng)巷，雖然避免上一方式的缺點(diǎn)，但是，膠帶輸送機(jī)處在回風(fēng)流中，容易引起瓦斯爆炸。另外設(shè)備列車(chē)也處于乏風(fēng)風(fēng)流中，不利于礦井的安全生產(chǎn)。結(jié)合本礦井實(shí)際情況，煤層瓦斯涌出量很小，煤塵無(wú)爆炸性，因此，選擇哪條巷道作為進(jìn)風(fēng)巷優(yōu)勢(shì)并不明顯。最后綜合考慮巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)，選擇運(yùn)輸斜巷作為進(jìn)風(fēng)巷，運(yùn)料斜巷作為回風(fēng)巷。工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式主要有“U”、“W”、“Y”、“Z”、“H”五種形式，各種形式的使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)如表9-3所示。表9-3采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類(lèi)通風(fēng)方式適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)U型通風(fēng)方式一進(jìn)一回，在我國(guó)使用比較普遍，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，但上隅角瓦斯容易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)。此種通風(fēng)方是對(duì)了解煤層賦存狀況，掌握甲烷、火的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，較為有利。由于巷道均維護(hù)在煤體重，因而巷道的漏風(fēng)率減少，適用于低瓦斯礦井Y型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，在回采工作面的上、下端各設(shè)一條進(jìn)風(fēng)巷道，另外在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道。優(yōu)點(diǎn)為：可以很好的解決工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題，改善了工作環(huán)境，提高回收率。E型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，下兩天為進(jìn)風(fēng)巷，上面為回風(fēng)巷。優(yōu)點(diǎn)：使下回風(fēng)平巷和下部工作面回風(fēng)速度降低，抑制煤塵飛揚(yáng)，降低采空區(qū)溫度。但是容易引起工作面上隅角瓦斯超限。W型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，或一進(jìn)兩回。優(yōu)點(diǎn)：相鄰工作面公用一個(gè)進(jìn)或回風(fēng)巷，減少了巷道的開(kāi)掘和維護(hù)，漏風(fēng)少，利于防火，在近水平煤層的綜采工作面中應(yīng)用較廣。Z型通風(fēng)方式一進(jìn)一回，前期掘進(jìn)巷道工程量小，風(fēng)流比較穩(wěn)定，采空區(qū)漏風(fēng)介于U型后退和U型前進(jìn)式之間，但需要沿空護(hù)巷和控制經(jīng)過(guò)踩空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大結(jié)合以上信息，本設(shè)計(jì)選用運(yùn)輸斜巷進(jìn)風(fēng)，運(yùn)料斜巷回風(fēng)。故工作面宜采用“U”形通風(fēng)方式。9.3礦井風(fēng)量計(jì)算9.3.1工作面所需風(fēng)量的計(jì)算每個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量,應(yīng)按瓦斯(或二氧化碳)涌出量、工作面氣溫、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定分別計(jì)算，然后取其中最大值。（1）按瓦斯涌出量計(jì)算根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯和二氧化碳的濃度不得超過(guò)1％。礦井瓦斯相對(duì)涌出量為2.256m3/min。以瓦斯涌出量計(jì)算工作面風(fēng)量。即：（9-1）式中：Qai——第i個(gè)回采工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min；qa——第i個(gè)工作面回采時(shí)瓦斯的平均絕對(duì)涌出量，；Kai——工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.5。回采工作面日產(chǎn)量：8800t則：瓦斯絕對(duì)涌出量：Qgai=8800×2.256/（60×24）=13.80（m3/min）工作面需風(fēng)量：Qai=100×qgai×Kai=100×13.80×1.5=2070（m3/min）（2）按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)氣候條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合下列要求，見(jiàn)表9-2。表9-4工作面適宜氣候條件工作面溫度（）<1515～1818～2020～2323～26工作面風(fēng)速（m/s）0.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～1.8工作面所需風(fēng)量按下式計(jì)算：（9-2）式中：vai——第i個(gè)回采工作面風(fēng)速，進(jìn)風(fēng)流溫度20~23℃，取1.5m/s；Sai——第i個(gè)回采工作面有效通風(fēng)斷面面積，取22.5m2；則：（3）按人數(shù)計(jì)算按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。（9-3）式中：4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min；Nai——第i個(gè)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取50人；則：由以上三個(gè)方法計(jì)算所得的工作面實(shí)際最大需風(fēng)量為=2070m3/min。（4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算。（9-4）（9-5）Sai——第i個(gè)工作面有效通風(fēng)斷面面積，取22.5m2；則：由風(fēng)速驗(yàn)算可知，=2070m3/min符合風(fēng)速要求。9.3.2備用面需風(fēng)量的計(jì)算本礦不設(shè)備用面。9.3.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量礦井生產(chǎn)前期，為保證生產(chǎn)正常接替，在正常生產(chǎn)期間，安排兩套獨(dú)立通風(fēng)的連采機(jī)煤層平巷掘進(jìn)頭。通風(fēng)方式：由于采用連續(xù)采煤機(jī)掘巷，必須為雙巷或三巷掘進(jìn)。利用聯(lián)絡(luò)巷貫通，可自行形成風(fēng)路，在無(wú)聯(lián)絡(luò)巷貫通時(shí)的獨(dú)頭段采用壓入式局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。（1）按瓦斯涌出量計(jì)算（9-6）式中：Qbi——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，m3/min；qbi——掘進(jìn)工作面瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；Kbi——掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取1.5。掘進(jìn)面最大日產(chǎn)量為：880t瓦斯絕對(duì)涌出量為：則工作面需風(fēng)量為：（2）按工作面最多人數(shù)計(jì)算（9-7）式中：4——每人每分鐘供給的最低風(fēng)量，m3/min；Nbi——煤巷掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取50人。則：（3）按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算（9-8）式中：Q扇——局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，m3/min；S——安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)的巷道斷面，m2；I——掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)。局部通風(fēng)機(jī)為FD-1No7.1/30型，吸風(fēng)量370~600m3/min，取=600m3/min；安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)的斷面分別為19.25m2和17.5m2，取=19.25m2；同時(shí)工作的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)為1臺(tái)。則：以上三種方法計(jì)算的掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量最大值為：Qbi=889m3/min。取Qbi=889m3/min。（4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算（9-9）（9-10）式中：Sbi——第i個(gè)煤巷掘進(jìn)工作面的斷面面積，取19.25m2。則：Qbi=889m3/min符合風(fēng)速要求，因此，取掘進(jìn)面所需風(fēng)量Qbi=889m3/min。9.3.4硐室需風(fēng)量硐室實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同類(lèi)型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸镜V只有火藥庫(kù)、絞車(chē)房、變電所故可以不用計(jì)算可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取得：大型爆破材料庫(kù)為100～150m3/min，中小型爆破材料庫(kù)60～100m3/min，采區(qū)絞車(chē)房及變電所為60～80m3/min，充電硐室按經(jīng)驗(yàn)給100～200m3/min。結(jié)合本礦實(shí)際，取火藥庫(kù)實(shí)際風(fēng)量為130m3/min，絞車(chē)房實(shí)際風(fēng)量為90m3/min，變電所實(shí)際風(fēng)量為80m3/min，充電硐室為150m3/min，其它硐室200m3/min。9.3.5其它巷道所需風(fēng)量各個(gè)其它巷道的需風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)瓦斯涌出量和風(fēng)速分別進(jìn)行計(jì)算，采用其最大值，這里按礦井總需風(fēng)量的10%計(jì)算。9.3.6礦井總風(fēng)量計(jì)算（1）按采煤，掘進(jìn)，硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算（9-11）式中：Q——礦井的總進(jìn)風(fēng)量，m3/min； Qa——采煤工作面和備用面所需風(fēng)量，2070m3/min； Qb——掘進(jìn)面所需風(fēng)量，1800m3/min； Qc——硐室所需風(fēng)量，930m3/min； Qd——其它巷道所需風(fēng)量之和按礦井總需風(fēng)量的10%計(jì)算；Kt——礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.2；則容易時(shí)期：∑Qmin=1.2×1.1×[2070+889×2+（130+90+80+150+200）]=5937（m3/min）困難時(shí)期：∑Qmax=1.2×1.1×[2070+889×3+（130+90×2+80×2+150+200)]=7335（m3/min）（2）按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算：（9-12）式中：N——井下同時(shí)工作的最多人數(shù)，400人；Kt——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素，取1.2；則：兩種方法選取最大值，則礦井總回風(fēng)量通風(fēng)容易時(shí)期為5937m3/min，困難時(shí)期為7335m3/min。9.3.7風(fēng)量分配及風(fēng)速驗(yàn)算礦井風(fēng)量計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要按由里向外的原則，先從各用風(fēng)地點(diǎn)算起，由里向外，逆風(fēng)將各地點(diǎn)計(jì)算值乘以系數(shù)1.2就是各用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)量，采煤工作面只配計(jì)算的風(fēng)量，兩斜巷的風(fēng)量乘以系數(shù)1.2.順風(fēng)流而下，遇到分風(fēng)地點(diǎn)則加上其他風(fēng)路的風(fēng)量，一起分配給未分風(fēng)的那條風(fēng)路，作為該風(fēng)路的分量，直至確定進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)量。1）綜采工作面，考慮到工作面的采空區(qū)漏風(fēng)占工作面風(fēng)量的20%：Q綜=2070×1.2=2484m3/min3）煤巷掘進(jìn)工作面：掘進(jìn)=889×1.2=1066.8m3/min4）巖石大巷掘進(jìn)面：Q掘=889×1.2=1066.8m3/min5）機(jī)車(chē)檢修、充電硐室：Q充=150×1.2=180m3/min6）火藥庫(kù)：Q火=130×1.2=156m3/min7）其它巷道：Q其它=720×1.2=864m3/min經(jīng)以上分配過(guò)程，礦井風(fēng)量正好分配完畢。井巷風(fēng)速驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表9-5。表9-5井巷風(fēng)速驗(yàn)算表井巷風(fēng)速限速有效斷面m2實(shí)際風(fēng)速m/s備注最低風(fēng)速最高風(fēng)速副井—850.242.8符合中央風(fēng)井－1544.163.2符合膠帶回風(fēng)大巷－820.63.8符合輔運(yùn)進(jìn)風(fēng)大巷－821.23.6符合集中運(yùn)輸平巷－817.53.5符合集中運(yùn)料斜巷－819.253.4符合運(yùn)料斜巷－619.252.9符合運(yùn)輸斜巷－617.52.8符合采煤工作面0.25422.52.4符合9.3.8通風(fēng)構(gòu)筑物為了保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流的穩(wěn)定，在巷道內(nèi)設(shè)有一系列構(gòu)筑物，用來(lái)控制風(fēng)流的流動(dòng)和風(fēng)量的大小，礦井內(nèi)設(shè)置的主要構(gòu)筑物如下：（1）風(fēng)門(mén)：設(shè)置在上山的甩車(chē)道和繞道兩側(cè)，阻止新鮮風(fēng)流進(jìn)入回風(fēng)流中的一組構(gòu)筑物。（2）風(fēng)窗：設(shè)置在帶區(qū)絞車(chē)房、變電所、爆破材料庫(kù)、檢修硐室等硐室的回風(fēng)道中，控制風(fēng)量大小的通風(fēng)構(gòu)筑物。（3）密閉：設(shè)置在已回采區(qū)域平巷以及掘進(jìn)巷道的雙巷聯(lián)絡(luò)巷中，阻止風(fēng)流進(jìn)入的通風(fēng)構(gòu)筑物。9.4礦井阻力計(jì)算礦井通風(fēng)阻力的大小是選擇通風(fēng)設(shè)備的主要依據(jù)，所以，在選擇礦井主扇之前，必須首先計(jì)算通風(fēng)總阻力。按照經(jīng)過(guò)巷道時(shí)產(chǎn)生阻力的方式不同，可分摩檫阻力和局部阻力。摩檫阻力一般占通風(fēng)阻力的90%左右，他是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)選擇主要通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)。9.4.1計(jì)算原則（1）礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過(guò)2940Pa；（2）礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算。（3）礦井通風(fēng)網(wǎng)路中有較多的并聯(lián)系統(tǒng)，計(jì)算總阻力時(shí)，應(yīng)以其中阻力最大的路線(xiàn)作為依據(jù)；（4）設(shè)計(jì)的礦井通風(fēng)阻力不宜過(guò)高，一般不超過(guò)350mm水柱；（5）應(yīng)計(jì)算出困難時(shí)期的最大阻力和容易時(shí)期的最小阻力，使所選用的主要通風(fēng)機(jī)既滿(mǎn)足困難時(shí)期的通風(fēng)需要，又能在通風(fēng)容易時(shí)工況合理。主要通風(fēng)機(jī)的選擇，工作風(fēng)壓要滿(mǎn)足最大的阻力，因此應(yīng)首先確定容易、困難時(shí)期的最大阻力路線(xiàn)。9.4.2容易和困難時(shí)期礦井最大阻力路線(xiàn)確定（1）通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的定義礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱(chēng)通風(fēng)容易時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)稱(chēng)通風(fēng)困難時(shí)期。①容易時(shí)期的采煤方案大采高一次采全高4501工作面，布置兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭。②困難時(shí)期的采煤方案開(kāi)采南二盤(pán)區(qū)上山最上部工作面，布置兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭。（2）通風(fēng)容易時(shí)期路線(xiàn)：副井1井底車(chē)場(chǎng)2輔助進(jìn)風(fēng)大巷35401工作面運(yùn)料斜巷55401工作面65401工作面運(yùn)輸斜巷7回風(fēng)斜巷膠帶回風(fēng)大巷13中央風(fēng)井14地面通風(fēng)容易時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖及立體圖，分別如圖9-1、9-2所示。（3）通風(fēng)困難時(shí)期路線(xiàn)：副井1井底車(chē)場(chǎng)7輔助運(yùn)輸大巷10南二盤(pán)區(qū)運(yùn)輸上山27區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段運(yùn)料平巷南二盤(pán)區(qū)輔運(yùn)上山回風(fēng)斜巷膠帶回風(fēng)大巷11中央風(fēng)井3地面通風(fēng)困難時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖及立體圖，分別如圖9-3、9-4所示。圖9-1通風(fēng)容易時(shí)期系統(tǒng)立體圖圖9-2通風(fēng)容易時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖圖9-3通風(fēng)困難時(shí)期系統(tǒng)立體圖圖9-4通風(fēng)困難時(shí)期網(wǎng)絡(luò)圖9.4.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算通風(fēng)阻力的計(jì)算采用下式：hfr=aLUQ2/S3（9-13）式中：α——摩擦阻力系數(shù)，N·s2·m-4；L——巷道長(zhǎng)度，m；U——巷道周邊長(zhǎng)，m；Q——分配各井巷的風(fēng)量，m3·min-1；S——巷道凈斷面積，m2；hfr——巷道摩擦阻力，pa。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9-6、表9-7。表9-6通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)阻力計(jì)算表井巷名稱(chēng)支護(hù)方式a(N·s2/m4)L(m)U(m)S(m2)Q(m3/s)htrmin(Pa)V(m/s)副井混凝土0.04257025.1250.2498.9546.431.97井底車(chē)場(chǎng)錨噴0.007830018.522.588.5534.773.94輔運(yùn)進(jìn)風(fēng)大巷錨噴0.007862216.0521.688.5560.594.10運(yùn)輸進(jìn)風(fēng)斜巷錨索網(wǎng)0.005528501717.575.46283.124.31回采工作面支架0.0332251922.555.6548.364.31回風(fēng)運(yùn)料斜巷錨索網(wǎng)0.006528501819.2566.58264.962.47帶區(qū)回風(fēng)斜巷錨噴0.006550161666.585.294.16膠帶回風(fēng)大巷錨噴0.007855016.0520.678.4548.473.81回風(fēng)石門(mén)錨噴0.007850161678.459.384.90風(fēng)井混凝土0.03557023.5544.1698.9553.422.24總計(jì)854.79表9-7通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)阻力計(jì)算表井巷名稱(chēng)支護(hù)方式a(Ns2/m4)L(m)U(m)S(m2)Q(m3/s)htrmin(Pa)V(m/s)副井混凝土0.04257025.1250.24122.2570.872.43井底車(chē)場(chǎng)錨噴0.007830018.522.5113.5549.005.05輔運(yùn)進(jìn)風(fēng)大巷錨噴0.0078270016.0521.6105.56373.744.89盤(pán)區(qū)膠帶上山錨噴0.005530341717.595.35481.235.45進(jìn)風(fēng)運(yùn)輸平巷錨索網(wǎng)0.006529001717.573.25320.824.19回采工作面支架0.0332251922.558.6842.652.61回風(fēng)運(yùn)料平巷錨索網(wǎng)0.006529001819.2568.46222.933.91盤(pán)區(qū)軌道上山錨噴0.006530501819.2589.36399.475.11盤(pán)區(qū)回風(fēng)斜巷錨噴0.006550161689.3610.145.59膠帶回風(fēng)大巷錨噴0.0078260016.0520.6109.38445.475.31回風(fēng)石門(mén)錨噴0.0078501616109.3818.236.84風(fēng)井混凝土0.03557023.5544.16122.2581.544.265653總計(jì)2516.099.4.4礦井通風(fēng)總阻力容易時(shí)期通風(fēng)總阻力：hrmin=1.2×∑hrfmin （9-14）困難時(shí)期通風(fēng)總阻力：hrmax=1.15×∑hrfmax （9-15）式中：1.2、1.15為考慮風(fēng)路上有局部阻力的系數(shù)?！苃rfmin、∑hrfmax是礦井通風(fēng)困難和容易時(shí)期的阻力之和；則：∑hrmin=1026Pa（<2940Pa） ∑hrmax=2893Pa（<2940Pa）礦井通風(fēng)總風(fēng)阻見(jiàn)表9-8。表9-8礦井通風(fēng)總阻力容易時(shí)期困難時(shí)期總阻力(pa)102628939.4.5兩個(gè)時(shí)期的礦井總風(fēng)阻和總等積孔礦井通風(fēng)總風(fēng)阻計(jì)算公式： （9-16）礦井通風(fēng)等積孔計(jì)算公式： （9-17）式中：R——礦井風(fēng)阻，N·S2/m8；hr——礦井總阻力，Pa；Qf——礦井總風(fēng)量，m3/s；A——礦井等積孔，m2。（1）容易時(shí)期：礦井總風(fēng)阻為：總等積孔：（2）困難時(shí)期：礦井總風(fēng)阻為：總等積孔：通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的等積孔見(jiàn)表9-4-7：表9-9礦井等積孔容易時(shí)期困難時(shí)期總風(fēng)阻（N·S2/m8）0.1050.194等積孔(m2)3.682.71表9-10礦井通風(fēng)難易程度與等積孔的關(guān)系表通風(fēng)阻力等級(jí)通風(fēng)難易程度等積孔大阻力礦中阻力礦小阻力礦困難中等容易＜1m21～2m2＞2m2由以上計(jì)算看出，本礦井通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期總等積孔均大于2m2，總風(fēng)阻均小于0.35N·S2/m8，屬于通風(fēng)容易礦井。9.5選擇礦井通風(fēng)設(shè)備9.5.1選擇主要通風(fēng)機(jī)根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》等技術(shù)文件的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列通風(fēng)機(jī)選型的原則：①礦井必須裝設(shè)2套同等能力的主通風(fēng)設(shè)備，其中一套備用。②風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限盡量滿(mǎn)足第一水平通風(fēng)要求，并適當(dāng)照顧第二水平通風(fēng)；在風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)其工況點(diǎn)應(yīng)在合理的工作范圍之內(nèi)。③當(dāng)風(fēng)機(jī)在服務(wù)年限內(nèi)阻力變化較大時(shí)，可考慮分期選擇電機(jī)，但初裝電機(jī)的使用年限不小于5年。④風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力應(yīng)留有一定的富裕量。在最大設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般比允許使用最大值小5；風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值的90%。⑤考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用風(fēng)硐閘門(mén)調(diào)節(jié)。⑥正常情況下，主要通風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)前面計(jì)算，用扇風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線(xiàn)來(lái)選擇主要通風(fēng)機(jī)，要先確定通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工況點(diǎn)。（1）自然風(fēng)壓由《煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：礦井進(jìn)、出風(fēng)井井口的標(biāo)高相差在150以下，井深均小于400m時(shí)可以不計(jì)算自然風(fēng)壓。本礦井前期進(jìn)、回風(fēng)井在同一工業(yè)場(chǎng)地中布置，標(biāo)高相差不足2m，后期進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相差50m，并且井深都小于400m。故設(shè)計(jì)中不必計(jì)算自然風(fēng)壓，即：=0。（2）主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓①該礦井為抽出式通風(fēng)，通風(fēng)容易時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓：（9-18）（9-19）式中：hse——通風(fēng)容易時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓，Pa；hsd——通風(fēng)困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓，Pa；hme——表示礦井通風(fēng)容易時(shí)期總阻力，1054Pa；hmd——表示礦井通風(fēng)困難時(shí)期總阻力，2384Pa；hn——表示自然風(fēng)壓，本礦井hn=0；hb——表示風(fēng)峒的通風(fēng)阻力，通常為20～50Pa，取50Pa。則：（3）主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際通過(guò)風(fēng)量Qf因有外部漏風(fēng)（防爆門(mén)和通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐漏風(fēng)）通過(guò)主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qf必大于礦井總風(fēng)量Q，用下式計(jì)算：（9-20）式中：Qf——風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量，Qfe、Qfd分別代表容易時(shí)期和困難時(shí)期風(fēng)機(jī)實(shí)際風(fēng)量，m3/s；1.05——礦井通風(fēng)外部漏風(fēng)系數(shù)；Q——風(fēng)井總風(fēng)量，m3/s。因此：容易時(shí)期：困難時(shí)期：（4）主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)工況點(diǎn)為主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻曲線(xiàn)與通風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)的交點(diǎn)。主要通風(fēng)機(jī)工表9-11主要通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)一覽表項(xiàng)目容易時(shí)期困難時(shí)期單位風(fēng)量/m3·s-1風(fēng)壓/Pa風(fēng)量/m3·s-1風(fēng)壓/Pa礦井開(kāi)采水平10410761282943作風(fēng)阻曲線(xiàn)由風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系方程確定；通風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)由選擇的主要通風(fēng)機(jī)確定。容易時(shí)期：（9-21）=1076/1042=0.10N·S2/m8困難時(shí)期：（9-22）=2943/1282=0.18N·S2/m8風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系：容易時(shí)期：Hfe=Rfe×Qf2=0.10Qf2困難時(shí)期：Hfd=Rfd×Qf2=0.18Qf2通風(fēng)容易和困難時(shí)期風(fēng)阻見(jiàn)表9-12。表9-12通風(fēng)容易和困難時(shí)期風(fēng)阻容易時(shí)期困難時(shí)期(N·S2/m8)0.100.18根據(jù)以上數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，在供選擇的通風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)圖上初選通風(fēng)機(jī)。礦井選擇2K56NO.24型軸流式風(fēng)機(jī)，在該風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)上繪制風(fēng)阻線(xiàn)，由作圖求出初選風(fēng)機(jī)容易和困難時(shí)期的實(shí)際工況點(diǎn)、，如圖9-5所示。根據(jù)2K56NO.24的軸流式通風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)，可以確定扇風(fēng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)，見(jiàn)表9-13。表9-13主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)型號(hào)時(shí)期葉片安裝角轉(zhuǎn)速(rpm)風(fēng)壓(Pa)風(fēng)量(m3/s)效率輸入功率kw2K56NO.24容易35°75010821050.70144困難50°75029501290.80522圖9-5通風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)9.5.2電動(dòng)機(jī)選型由于主要通風(fēng)機(jī)輸入功率較大，且Nmin/Nmax=144/522=0.28﹤0.6，故通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期需要選用不同的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的輸出功率：（9-24）式中：——電動(dòng)機(jī)的輸出功率，kW；——通風(fēng)機(jī)的輸入功率，kW；——電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，取1.15；——電動(dòng)機(jī)效率，取0.90；容易時(shí)期：=144×1.15/0.90=184kW困難時(shí)期：=522×1.15/0.90=667kW根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸入功率以及主要通風(fēng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)速，選擇型號(hào)為JR157-8和Y1000-10/430的異步電動(dòng)機(jī)，其詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表9-14。表9-14電動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)期型號(hào)功率/kW電壓/V電流/A轉(zhuǎn)速/rpm效率/%容易JR157-8320600036.573590困難Y1000-10/43010006000118735909.6安全災(zāi)害的預(yù)防措施9.6.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施（1）回采和掘進(jìn)工作面以及回風(fēng)巷中，必須按規(guī)定定期檢查瓦斯，如發(fā)現(xiàn)異常，必須按規(guī)定處理。（2）盲巷、盲硐、片幫及冒頂處等容易積聚瓦斯的地點(diǎn)，必須及時(shí)處理。（3）掘進(jìn)應(yīng)采用雙風(fēng)機(jī)，雙電源和風(fēng)電閉鎖裝置。（4）掘進(jìn)與回采工作面應(yīng)安設(shè)瓦斯自動(dòng)報(bào)警裝置。（5）大巷及裝煤站應(yīng)安設(shè)瓦斯自動(dòng)報(bào)警斷電儀。瓦斯超限后應(yīng)自動(dòng)切斷供電及架線(xiàn)電源。（6）所有易產(chǎn)生煤塵的地點(diǎn)。必須采取灑水滅塵等防塵設(shè)備及除塵設(shè)施。（7）井下風(fēng)速必須嚴(yán)格控制，防止煤塵飛揚(yáng)。井下所有煤倉(cāng)和溜煤眼均應(yīng)保持一定存煤，不得放空，不得兼作通風(fēng)眼。（8）綜采工作面應(yīng)采取煤塵注水。按照保安規(guī)程設(shè)計(jì)懸掛巖粉棚和防水棚。（9）煤塵應(yīng)定期清掃。巷道應(yīng)定期沖刷，各個(gè)轉(zhuǎn)煤點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行噴霧灑水。9.6.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施（1）井下中央水泵房和中央變電所設(shè)置密閉門(mén)、防火門(mén)。并設(shè)設(shè)區(qū)域返風(fēng)系統(tǒng)。（2）井下機(jī)電設(shè)備選用防爆型為原則。應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的安裝質(zhì)量。并加強(qiáng)維修及管理。防止漏電及短路產(chǎn)生高溫和火花。（3）對(duì)自然發(fā)火的煤層，應(yīng)加強(qiáng)煤炭與坑木的加收；加強(qiáng)密閉，及時(shí)密閉采空區(qū)；對(duì)停采線(xiàn)進(jìn)行黃泥灌漿或噴灑阻化劑；分層開(kāi)采還應(yīng)在采區(qū)隨采隨注。（4）二阻化劑防火：根據(jù)化驗(yàn)與實(shí)踐，本礦自然發(fā)火期長(zhǎng)，但為確保安全，應(yīng)預(yù)備部分黃泥用于危險(xiǎn)時(shí)期灌漿。9.6.3防水措施（1）井巷出水點(diǎn)的位置及其水量，前采空區(qū)積水范圍、標(biāo)高和積水量，都必須繪出采掘工程圖上。（2）主要水倉(cāng)必須有主倉(cāng)和副倉(cāng)，當(dāng)一個(gè)水倉(cāng)清理時(shí)，另一個(gè)水倉(cāng)能正常使用。（3）采掘工作面遇到下列情況之一時(shí)，必須確定探水線(xiàn)，進(jìn)行探水，確認(rèn)無(wú)突水危險(xiǎn)后，方可前進(jìn)。①接近水淹或可能積水的井巷、老空或小煤礦時(shí)；②接近水文地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域，并有出水征兆時(shí)；③接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和陷落柱時(shí)；④打開(kāi)隔離煤柱放水時(shí)；⑤接近有出水可能的鉆孔時(shí)；⑥接近有水或稀泥的灌泥區(qū)時(shí)；⑦底板原始導(dǎo)水裂隙有透水危險(xiǎn)時(shí)；⑧接近其它可能出水地區(qū)時(shí)。

10設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表10-1設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目單位數(shù)量或內(nèi)容1煤的牌號(hào)貧瘦煤2可采煤層數(shù)目層13可采煤層總厚度m4.524煤層傾角°3～15（平均7°）5（1）礦井工業(yè)儲(chǔ)量Mt456.25（2）礦井可采儲(chǔ)量萬(wàn)t316.986（1）礦井年工作日數(shù)d330（2）日采煤班數(shù)班37（1）礦井年生產(chǎn)能力Mt/a3.0（2）礦井日生產(chǎn)能力t/d95118礦井服務(wù)年限a75.59礦井第一水平服務(wù)年限a75.510井田走向長(zhǎng)度m12800井田傾斜長(zhǎng)度m550011瓦斯等級(jí)—低瓦斯相對(duì)涌出量m3/t2.2561213通風(fēng)方式—中央并列式（1）礦井正常涌水量m3/h380.60（2）礦井最大涌水量m3/h436.6914開(kāi)拓方式（指井筒形式、水平數(shù)目）—立井單水平15一水平標(biāo)高m+20016（1）生產(chǎn)的工作面數(shù)目個(gè)117（2）備用的工作面數(shù)目個(gè)1采煤工作面年推進(jìn)度m2218（1）移交時(shí)井巷工程量m12350（2）達(dá)產(chǎn)時(shí)井巷工程量m1868019開(kāi)拓掘進(jìn)隊(duì)數(shù)個(gè)320大巷運(yùn)輸方式—電機(jī)車(chē)牽引固定礦車(chē)21礦車(chē)類(lèi)型—固定礦車(chē)和自制平板車(chē)22電機(jī)車(chē)類(lèi)型臺(tái)數(shù)323設(shè)計(jì)煤層采煤方法—綜采一次采全高24（1）工作面長(zhǎng)度m225（2）工作面推進(jìn)度m/月192（3）工作面坑木消耗量m3/千t10

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建國(guó)后，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)煤層底板突水理論和實(shí)踐研究出現(xiàn)了日新月異的發(fā)展。20世紀(jì)60年代，煤科總院西安分院提出了采用突水系數(shù)作為預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)底板突水與否的標(biāo)準(zhǔn)。70年代至80年代，煤炭科學(xué)研究總院西安分院考慮礦壓、巖性組合及導(dǎo)升高度等因素影響對(duì)突水系數(shù)的表達(dá)式進(jìn)行了兩次修改。80年代以后，除煤礦一線(xiàn)的工程技術(shù)人員不斷總結(jié)、探索突水發(fā)生機(jī)理外，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、煤科總院北京開(kāi)采所、西安分院、中科院地質(zhì)所、山東科技大學(xué)等單位在大量現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上結(jié)合巖體力學(xué)理論歸納總結(jié)出具有我國(guó)特色的突水機(jī)理新理論。這期間研究煤層底板突水機(jī)理具有代表性的理論主要有：突水系數(shù)法、薄板結(jié)構(gòu)理論、原位張裂與零位破壞理論、隔水“關(guān)鍵層”理論和“下三帶”理論。(1)突水系數(shù)法20世紀(jì)60年代前，我國(guó)學(xué)者對(duì)匈牙利隔水層理論用于實(shí)踐并總結(jié)了底板突水規(guī)律。在焦作礦區(qū)水文地質(zhì)大會(huì)戰(zhàn)中，以煤科總院西安勘探分院為代表提出了用突水系數(shù)作為評(píng)價(jià)底板是否突水的標(biāo)準(zhǔn)，突水系數(shù)是單位隔水層所能承受的極限水壓值，即：Ts=P/M(2-2)式中：Ts—突水系數(shù)；P—含水層水壓，MPa；M—隔水層厚度，m。20世紀(jì)70年代末，有學(xué)者通過(guò)考慮礦山壓力活動(dòng)因素，將突水系數(shù)公式修改為：Ts=P/(M—Cp)(2-3)式中：Cp—礦壓對(duì)底板破壞深度，m。20世紀(jì)80年代初，結(jié)合隔水層巖石的特點(diǎn)以及分析影響隔水層隔水性能的因素，西安分院水文所將突水系數(shù)的表達(dá)式確定為：Ts=P/(∑Miai—Cp)(2-4)式中：Mi—隔水層第i分層厚度，m；ai—隔水層第i分層等效厚度的換算系數(shù)。20世紀(jì)80年代中期，考慮埋藏深度對(duì)隔水層的影響，突水系數(shù)公式最終修改為：Ts=P/(M—a—bH)(2-5)式中：a、b—待定系數(shù)；H—采深，m。（2）薄板結(jié)構(gòu)理論煤科總院北京開(kāi)采所劉天泉院士、張金才博士等認(rèn)為底板巖層由采動(dòng)導(dǎo)水裂隙帶和底板隔水帶組成，并運(yùn)用彈性力學(xué)、塑性力學(xué)理論和相似材料模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)研究底板突水機(jī)制，采用半無(wú)限體一定長(zhǎng)度上受均布豎向載荷的彈性解、結(jié)合莫爾－庫(kù)侖強(qiáng)度理論和Griffith強(qiáng)度理論分別求得了底板受采動(dòng)影響的最大破壞深度。將底板隔水層帶看作四周固支受均布載荷作用下的彈性薄板，然后采用彈塑性理論分別得到了以底板巖層抗剪及抗拉強(qiáng)度為基準(zhǔn)的預(yù)測(cè)底板所能承受的極限水壓力的計(jì)算公式。該理論首次運(yùn)用板結(jié)構(gòu)研究底板突水機(jī)制，發(fā)展了突水理論。但在一般情況下，底板隔水帶不滿(mǎn)足薄板條件厚寬比小于1/5～1/7，只有在較薄隔水層條件下才能應(yīng)用；另外，該理論未考慮承壓水導(dǎo)水帶及滲流的作用，故使應(yīng)用受到一定限制。（3）“零位破壞”與“原位張裂”理論由煤科總院北京開(kāi)采所王作宇、劉鴻泉等人提出。該理論認(rèn)為，礦壓、水壓聯(lián)合作用于工作面對(duì)煤層的影響范圍可分為三段：超前壓力壓縮段（I段）、卸壓膨脹段（II段）和采后壓力壓縮－穩(wěn)定段（III段）。超前壓力壓縮段在其上部巖體自重力和下部水壓力的聯(lián)合作用下整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出上半部受水平擠壓、下半部受水平引張的狀態(tài)，因而在中部附近的底面上的原巖節(jié)理、裂縫等不連續(xù)而產(chǎn)生巖體的原位裂隙，在底板承壓水的作用下，克服巖體結(jié)構(gòu)面阻力而擴(kuò)大，并沿著不連續(xù)面發(fā)展或形成新的張裂，從而形成底板巖體的原位張裂。煤層底板結(jié)構(gòu)巖體由I段向II段過(guò)渡引起其結(jié)構(gòu)狀態(tài)的質(zhì)變，處于壓縮的巖體應(yīng)力急劇卸壓，圍巖的貯存能大于巖體的保留能，便以脆性破壞的形式釋放殘余彈性應(yīng)變能以達(dá)到巖體能量的重新平衡，從而引起采場(chǎng)底板巖體的零位破壞，并且認(rèn)為頂板自重應(yīng)力場(chǎng)的支承壓力是引起底板產(chǎn)生破壞的基本前提，煤柱煤體的塑性破壞寬度是控制底板最大破壞深度的主要參數(shù)，底板巖體的摩擦角是影響零位破壞的基本因素，并進(jìn)一步用塑性滑移線(xiàn)理論分析了采動(dòng)底板的最大破壞深度。該理論綜合考慮了采動(dòng)效應(yīng)及承壓水運(yùn)動(dòng)，闡明了底板巖體移動(dòng)發(fā)生、發(fā)展、形成和變化的過(guò)程。揭示了礦井突水的內(nèi)在原因，對(duì)承壓水上采煤實(shí)踐具有重大的指導(dǎo)意義。但對(duì)于原位張裂發(fā)生發(fā)展過(guò)程缺乏深入研究，其發(fā)育高度（厚度）難以確定，限制了其在實(shí)際中的應(yīng)用。(4)隔水“關(guān)鍵層”理論中國(guó)礦業(yè)大學(xué)錢(qián)鳴高院士將采場(chǎng)頂板覆巖運(yùn)動(dòng)受關(guān)鍵層控制的理論觀點(diǎn)引申到底板突水研究中，認(rèn)為關(guān)鍵層在控制底板突水中具有重要作用。該理論認(rèn)為，煤層底板在采動(dòng)破壞帶之下，含水層之上存在一層承載能力最高的巖層，稱(chēng)為“關(guān)鍵層”。在采動(dòng)條件下，將關(guān)鍵層作為四邊固支的矩形薄板，然后按彈性理論和塑性理論分別求得底板關(guān)鍵層在水壓等作用下的極限破斷跨距，并分析了關(guān)鍵層破斷后巖塊的平衡條件，建立了無(wú)斷層條件下采場(chǎng)底板的突水準(zhǔn)則和斷層突水的突水準(zhǔn)則。該理論抓住了底板巖體具有層狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并注意到了底板中的強(qiáng)硬巖層在突水中的作用，揭示了在采動(dòng)條件和承壓水作用下采場(chǎng)底板的突水機(jī)理。但將煤層底板破裂突水僅僅歸結(jié)為所謂“關(guān)鍵層”的破斷似乎有些過(guò)于簡(jiǎn)化，忽略軟弱巖層在底板突水中的作用顯然是不妥的；而且，“關(guān)鍵層”僅是一個(gè)模糊概念，在底板為多層巖性層的情況下，究竟應(yīng)將哪一層巖層作為關(guān)鍵層，在實(shí)踐中不易掌握。(5)“下三帶”理論山東科技大學(xué)李白英教授等人經(jīng)十余年深入隔水層底板內(nèi)部進(jìn)行綜合觀測(cè)、并結(jié)合相似材料模擬和有限元計(jì)算等研究發(fā)現(xiàn)：開(kāi)采煤層底板也存在著類(lèi)似采動(dòng)覆巖破壞移動(dòng)的“三帶”，即底板采動(dòng)導(dǎo)水破壞帶、完整巖層帶（或有效保護(hù)層帶）、承壓水導(dǎo)升帶（或隱伏水頭帶）。底板采動(dòng)導(dǎo)水破壞帶是指由于采動(dòng)礦壓的作用，底板巖層連續(xù)性遭到破壞，導(dǎo)水性發(fā)生明顯改變的層帶，該帶的厚度即為“底板導(dǎo)水破壞帶深度”。而完整巖層帶位于采動(dòng)導(dǎo)水破壞帶之下，其特點(diǎn)是保持采前巖層的連續(xù)性及其阻水性能，它是阻抗底板突水的最關(guān)鍵因素，故又稱(chēng)為保護(hù)層帶。承壓水導(dǎo)升帶是指含水層中的承壓水沿隔水底板中的裂隙或斷裂破碎帶上升的高度，有時(shí)稱(chēng)其為原始導(dǎo)高帶。該理論認(rèn)為，在底板導(dǎo)水破壞帶存在層向裂隙帶和豎向裂隙帶，前者是底板受礦壓作用形成壓縮－膨脹－壓縮反向位移造成的，后者主要是剪切及層向拉力破壞所致。該帶如遇隱伏導(dǎo)水?dāng)嗔鸦蚺c承壓水導(dǎo)高帶溝通，就會(huì)發(fā)生突水。并且認(rèn)為底板導(dǎo)水破壞帶的主要影響因素是工作面尺寸，其次是采深、煤層傾角、巖性強(qiáng)度等。該理論基于大量實(shí)測(cè)資料，揭示了底板突水的內(nèi)在規(guī)律，對(duì)底板突水預(yù)測(cè)及開(kāi)采安全性論證、編制采區(qū)或水平的安全生產(chǎn)規(guī)劃，為預(yù)防突水而選用合適的采煤方法及工作面尺寸具有重要意義。但對(duì)裂隙延展的動(dòng)態(tài)機(jī)理的力學(xué)研究還欠深入。如圖2-1所示。圖2-1“下三帶”空間分布示意圖2.2底板突水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀對(duì)礦井突水進(jìn)行有效預(yù)測(cè)是進(jìn)行水害防治工作的重中之重。多年來(lái)，眾多的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)礦井突水預(yù)測(cè)理論進(jìn)行了廣泛而深入的研究工作，取得的豐碩的研究成果，較好的指導(dǎo)了礦井水害防治工作。在礦井突水的預(yù)測(cè)研究中，煤炭科學(xué)研究總院的張金才等基于薄板理論，計(jì)算得到了煤礦底板突水的預(yù)測(cè)公式;山東科技大學(xué)的施龍青通過(guò)對(duì)煤礦大量突水資料分析研究，討論了突水中各種制約因素的作用大小，基于概率統(tǒng)計(jì)理論及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)來(lái)得到制約因素在突水中所起作用的權(quán)重值，得到了計(jì)算突水概率指數(shù)的數(shù)學(xué)模型，提出了利用突水概率指數(shù)法來(lái)預(yù)測(cè)采場(chǎng)底板突水的方法。在煤礦底板突水預(yù)測(cè)中充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)，例如模糊數(shù)學(xué)理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、GIS系統(tǒng)和多源信息復(fù)合處理法等。突水概率指數(shù)法不僅考慮了多種因素對(duì)突水的綜合影響，而且能夠反映研究區(qū)的突水規(guī)律;李金凱、王延福、李慶廣針對(duì)華北型的巖溶煤礦提出了底板突水量的預(yù)測(cè)方法;李京紅、王曉明等結(jié)合煤層底板巖性巖層組合，分析帶壓開(kāi)采突水時(shí)使用了阻水系數(shù)方法進(jìn)行預(yù)測(cè);李富平、靳德武、王延福等進(jìn)行回采工作面突水預(yù)測(cè)時(shí)利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法;王樹(shù)元、李加祥、張文泉等利用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)煤層底板突水進(jìn)行了預(yù)測(cè);靳德武、王延福利用動(dòng)力學(xué)模型及信息論對(duì)煤層底板突水進(jìn)行了有效預(yù)測(cè);張西民、王連國(guó)等利用數(shù)量化理論對(duì)影響底板突水的定性因素進(jìn)行了量化分析研究。管恩太、武強(qiáng)、孫蘇南利用GIS多元信息擬合方法研究了底板突水預(yù)測(cè)模型。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)特聘教授趙陽(yáng)升等采用基于多含水層水力聯(lián)系預(yù)測(cè)奧灰突水。眾多專(zhuān)家從多個(gè)方面分析研究了底板突水的預(yù)測(cè)理論，這些理論在指導(dǎo)礦井突水預(yù)測(cè)中起到了關(guān)鍵的作用，保證了各大礦區(qū)的安全開(kāi)采。3采場(chǎng)底板突水機(jī)理淺析3.1采場(chǎng)底板突水機(jī)理概述采場(chǎng)底板突水機(jī)理就是研究影響突水的因素、各因素之間的聯(lián)系及突水發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，也是研究底板突水現(xiàn)象形成過(guò)程的本質(zhì)?！巴凰畽C(jī)理”是預(yù)測(cè)底板突水災(zāi)害的理論基礎(chǔ)及制定防治水害措施的基本依據(jù)。采場(chǎng)底板突水是一種復(fù)雜的地質(zhì)及采動(dòng)影響現(xiàn)象。其突水實(shí)質(zhì)是煤層下伏承壓水沿采煤工作面底板隔水層巖體內(nèi)部通道突破底板隔水層的阻隔，以突發(fā)、緩發(fā)或滯發(fā)的形式向上涌入工作面采空區(qū)的過(guò)程。突水影響主要因素如下:l)底板含水層的水壓力:位于煤層底板下部的承壓含水層，其壓力的大小決定著底板是否會(huì)發(fā)生突水，而其富水性則決定著突水后水害的規(guī)模及對(duì)礦井的威脅程度。2)底板巖性及組其合特征:底板隔水巖層厚度、巖性及其組合對(duì)底板突水起著重要的制約作用。由于不同巖性組合的抵抗水壓能力是不同的，所以底板巖層層序排列及巖性組合對(duì)底板破裂裂隙的發(fā)育也有很大影響。3)地質(zhì)構(gòu)造:地質(zhì)構(gòu)造，尤其是斷層，是造成煤層底板突水的主要原因之一。斷裂構(gòu)造帶是造成為底板突水的主要影響因素。4)礦山壓力:采礦過(guò)程中的礦山壓力，對(duì)工作面底板具有嚴(yán)重的破壞作用，產(chǎn)生新裂隙，使原有斷裂構(gòu)造得到“活化”，是造成底板突水的誘導(dǎo)因素。根據(jù)大量礦井突水資料分析，多數(shù)回采工作面底板突水都與礦山壓力活動(dòng)有關(guān)。5)底板含水層巖溶及富水性:石灰?guī)r巖溶水水壓大小決定著煤層底板是否會(huì)發(fā)生突水，而巖溶含水層的富水性強(qiáng)弱作為根本因素則決定著突水后突水事故的大小。6)工作面開(kāi)采空間及開(kāi)采方法:在采煤方法一定的條件下，開(kāi)采空間的大小決定著底板的突水與否。不同的開(kāi)采條件下造成的礦山壓力也不同，其中以工作面斜長(zhǎng)、采深和回采面積影響的效果較大。通過(guò)以上分析，可以得出這樣的結(jié)論:(l)底板含水層水壓力一前提因素;(2)底板巖性及組其合特征一重要因素;(3)地質(zhì)構(gòu)造一控制因素;(4)礦山壓力一決定性因素;(5)底板含水層巖溶及富水性一基本因素;(6)工作面開(kāi)采空間及開(kāi)采方法一影響因素。底板突水是上述因素綜合作用的結(jié)果，只是各種因素所起的作用大小不同。3.1.1完整底板突水機(jī)理完整底板在采動(dòng)影響之前，處于原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，不產(chǎn)生移動(dòng)和變形。但當(dāng)位于其上的煤層被采出后，這種應(yīng)力平衡狀態(tài)就遭到了破壞。采動(dòng)擾動(dòng)后應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，在隔水層上部原有裂隙發(fā)生貫通性破壞，同時(shí)產(chǎn)生新裂隙，形成采動(dòng)裂隙帶。隔水層下部巖體受礦壓擾動(dòng)影響，裂隙發(fā)生擴(kuò)展，承壓水隨之滲入，由于承壓水的劈裂作用和侵蝕作用，使裂隙更易于發(fā)生擴(kuò)展。由于采掘活動(dòng)使采場(chǎng)底板應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了變化，產(chǎn)生了新的變形和位移，底板巖體的變形影響到其中水的滲流狀態(tài)，壓力水又反過(guò)來(lái)影響巖體變形。如此相互作用，相互影響，直到形成某種平衡。采動(dòng)產(chǎn)生的周期性應(yīng)力變化不斷打破這種平衡，使其向新的狀態(tài)發(fā)展，結(jié)果造成隔水層下部巖體內(nèi)的裂隙不斷向上貫通，含水層的承壓水滲流場(chǎng)不斷上移。隨著裂隙水對(duì)裂隙通道的沖刷、擴(kuò)徑、擠入破壞，裂隙不斷擴(kuò)大，滲流水量不斷增大，從而形成突水事故。3.1.2斷裂構(gòu)造底板突水機(jī)理含有斷裂構(gòu)造的煤層底板巖層，往往都存在大量構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及大量節(jié)理裂隙，在采動(dòng)作用影響下，采場(chǎng)斷裂會(huì)發(fā)生重新活動(dòng)。斷裂的重新活動(dòng)使斷裂帶裂隙發(fā)生再擴(kuò)展作用，致使其滲透性發(fā)生改變，也使其導(dǎo)水性發(fā)生變化。采掘工程直接揭露斷裂面會(huì)引發(fā)突水，采掘工程造成的二次應(yīng)力也會(huì)引發(fā)底板突水，對(duì)采場(chǎng)斷裂的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一是使斷裂發(fā)生重新活動(dòng)，使原來(lái)己“膠結(jié)”的斷裂面重新剪開(kāi)，使斷裂兩盤(pán)由粘接狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài);其二是使斷裂端部及斷裂派生節(jié)理發(fā)生擴(kuò)展，從而使斷裂帶及其附山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于D一S證據(jù)理論的底板突水決策技術(shù)近巖體的滲透性大大增強(qiáng)。具有斷裂構(gòu)造基本特征的斷層在煤層開(kāi)采后，由于支撐壓力作用下，原巖裂隙產(chǎn)生不同程度的擴(kuò)張、延展，原巖裂隙的“活化”和新裂隙的產(chǎn)生，使底板產(chǎn)生的具有連通性的裂隙結(jié)構(gòu)面與承壓含水層相接，承壓水由底板進(jìn)入工作面，從而形成突水事故。3.2采場(chǎng)底板突水類(lèi)型劃分突水類(lèi)型的劃分到目前為止尚沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，在以往的底板突水研究中，學(xué)者依據(jù)突水的地點(diǎn)、水源、通道及水量等因素來(lái)劃分底板突水類(lèi)型，其中比較具有代表性的劃分方案如下：（1）根據(jù)突水與斷層的關(guān)系劃分（2）按突水量大小劃分（3）按突水動(dòng)態(tài)特征劃分按水層性質(zhì)劃分（5）黎良杰將長(zhǎng)壁工作面底板突水劃分為兩大類(lèi)六小型3.3煤層底板突水的影響因素淺析3.3.1采動(dòng)影響煤層開(kāi)采后不僅引起頂板巖層的移動(dòng)和破壞，也將導(dǎo)致底板巖層在一定范圍移動(dòng)和破壞。礦壓的變化和采動(dòng)的破壞作用，使原有的裂隙發(fā)生以剪切塑變并不斷強(qiáng)化再擴(kuò)展和增滲效應(yīng)，從而誘發(fā)底板突水。煤層開(kāi)采后引起的底板破壞范圍與開(kāi)采范圍及采空區(qū)周?chē)闹С袎毫Ψ植加嘘P(guān)，因此，研究煤層底板突水應(yīng)重視研究支承壓力對(duì)煤層底板的破壞。開(kāi)采引起的底板破壞深度，一般可采用土力學(xué)中地基的計(jì)算方法，根據(jù)塑性理論，地基中的極限平衡區(qū)分為三個(gè)區(qū)，如圖3-1所示。圖中Ⅰ區(qū)為主動(dòng)應(yīng)力區(qū)；Ⅱ區(qū)為過(guò)渡區(qū)；Ⅲ區(qū)為被動(dòng)應(yīng)力區(qū)隨著工作面的推進(jìn)，巷道圍巖的應(yīng)力重新分布，支承壓力傳給底板，在工作面前方底板一定范圍內(nèi)的巖體產(chǎn)生超前增壓，采空區(qū)底板巖層強(qiáng)度降低，造成卸壓膨脹；在增壓區(qū)與卸壓區(qū)之間，底板巖體由壓縮轉(zhuǎn)化為膨脹狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)剪切面或局部化剪切帶，當(dāng)導(dǎo)水?dāng)嗔训漠a(chǎn)狀與破壞變形帶一致時(shí)，或當(dāng)?shù)装甯羲畬悠屏岩呀?jīng)貫通時(shí)，隔水層的隔水能力將會(huì)急劇下降，如果底板承壓含水層接近裂隙帶且含水層水壓力大于最小水平主應(yīng)力，底板就會(huì)出現(xiàn)突水。圖3-1地基中的極限平衡區(qū)3.3.2水壓水壓是引起底板突水的一個(gè)重要因素，承壓水的壓力小，承壓水就無(wú)法突破隔水層進(jìn)入采掘空間。水壓是底板突水的動(dòng)力源泉，水本身也能對(duì)底板造成破壞，水與水壓共同影響著底板突水。水與水壓對(duì)底板巖層的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：水對(duì)巖石的軟化作用；水流對(duì)突水通道的沖刷擴(kuò)徑作用；水壓對(duì)裂隙巖體的有效應(yīng)力作用；水壓對(duì)非連續(xù)介質(zhì)巖體裂隙面和斷層面的水楔作用；水壓在突水中的動(dòng)力作用。（1）水壓對(duì)巖石的軟化作用巖石力學(xué)研究顯示，巖石的強(qiáng)度隨著巖石本身含水率的不同而變化，一般來(lái)說(shuō)，處于干燥狀態(tài)下的巖石強(qiáng)度是最大的，原始濕度的巖石強(qiáng)度次之，飽和水狀態(tài)的巖石強(qiáng)度最低。底板隔水層下部的巖石大多處于飽和水狀態(tài)，所以，飽和水狀態(tài)的巖石強(qiáng)度才是底板隔水層的強(qiáng)度。飽和水巖石與干燥巖石的強(qiáng)度有以下公式來(lái)的關(guān)系：（k<1）(3-1)式中—飽和水巖石強(qiáng)度；—干燥巖石強(qiáng)度；k—巖石軟化系數(shù)，其大小主要取決于巖石的巖性。部分干燥巖石與飽和水巖石強(qiáng)度見(jiàn)表3-1。（2）水流的沖刷擴(kuò)徑作用水流的沖刷擴(kuò)徑作用是指突水過(guò)程中突水通道在水流的沖刷下使孔徑逐漸擴(kuò)大的力學(xué)作用。如圖3-2所示，OA段為突水量增加，造成水流遞增的原因，是水流不斷對(duì)導(dǎo)水通道進(jìn)行沖刷，隨著時(shí)間的變化，導(dǎo)水通道逐漸擴(kuò)大，水流量也隨之增大。表3-1干燥巖石強(qiáng)度與飽和水巖石強(qiáng)度實(shí)例巖石名稱(chēng)石灰?guī)r1石灰?guī)r2白云質(zhì)灰?guī)r泥灰?guī)r頁(yè)巖砂巖泥巖粘土巖150.288.4126.643.7154155.129.212.4123.885.734.423.381.4125.2崩解崩解k0.820.970.500.530.530.8100飽和吸水率0.240.140.563.611.590.3216.532.2圖3-2突水量變化曲線(xiàn)（3）水壓對(duì)裂隙巖體的有效應(yīng)力作用現(xiàn)場(chǎng)巖體一般存在大量的孔隙、裂隙等微觀尺度和宏觀尺度的小型非連續(xù)面，具有非連續(xù)性的特點(diǎn)。由土力學(xué)中太沙基的有效應(yīng)力定律：土體內(nèi)任意一個(gè)平面上受到的總應(yīng)力可分為有效應(yīng)力和水壓力兩部分。可得出以下公式：(3-2)式中：—有效應(yīng)力；—作用在土任意面上的總應(yīng)力；u—水壓力。根據(jù)莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度定律，在承壓水的作用下，巖體抗剪強(qiáng)度應(yīng)為：(3-3)式中：—抗剪強(qiáng)度；c—內(nèi)聚力；—摩擦角。從上式可知，承壓水水壓u能夠使巖體的有效應(yīng)力發(fā)生變化，進(jìn)而影響巖體的抗剪強(qiáng)度。(4)水壓對(duì)非連續(xù)介質(zhì)巖體裂隙面和斷層面的水楔作用如圖3-3所示，煤層底板存在一小斷層，在工作面尚未回采之前，斷層處于閉合狀態(tài)，斷層中無(wú)水壓作用。隨著工作面推進(jìn)，在支承壓力的作用下，煤層底板開(kāi)始破壞，產(chǎn)生向上的位移，斷層面的相對(duì)位置將發(fā)生變化，此時(shí)承壓水滲入斷層面，沿著斷層逐漸向上導(dǎo)升。在這一過(guò)程，水在壓力的作用下，像楔子一樣逐漸沿?cái)鄬用嫦蛏稀皵D”，這就是水壓的水楔作用。3.3.3底板隔水層許多資料表明，水具有溶蝕巖石的能力。通常把在應(yīng)力的作用下，水對(duì)巖石的溶蝕過(guò)程，稱(chēng)為巖石的應(yīng)力溶蝕。它是水