某煤礦煤層的地質(zhì)條件分析及不同開拓方案對比設(shè)計摘要本設(shè)計對天裕一礦9號煤層的地質(zhì)條件進(jìn)行了分析、總結(jié)，提出了三種開拓方案，選取了較優(yōu)的方案。并在該開拓方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行回采布置，對回采設(shè)備進(jìn)行了選型，確定了各巷道形狀以及大小。對礦井的主要運輸系統(tǒng)輔助運輸系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)做出了相應(yīng)的設(shè)計。該礦井地理位置在烏海市海南區(qū)東北部，行政隸屬于海南區(qū)巴音陶亥鎮(zhèn)管轄。地質(zhì)條件較簡單，煤層埋深在300m至400m之間。井田東西長1500m，南北寬1800m，面積不大。設(shè)計采用雙斜井單水平開拓將礦井劃分為2個采區(qū)。主要運輸采用膠帶輸送機(jī)運煤，輔助運輸采用軌道礦車運輸?；夭刹捎米呦蜷L壁采煤法，全部垮落法處理頂板。通風(fēng)方式是中央并列式抽出式通風(fēng)。掘井工作面采用壓入式通風(fēng)。關(guān)鍵詞：軌道礦車輔運；長壁采煤法；目錄摘要 I第二章井田境界和儲量 72.1井田境界 72.1.1井田內(nèi)部及四鄰情況 72.1.2圈定的井田范圍 82.2井田工業(yè)儲量 82.2.1井田勘探情況 82.2.2井田工業(yè)儲量 82.3礦井可采儲量 92.3.1礦井永久保護(hù)煤柱損失量 92.3.2礦井可采儲量 10第三章礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 113.1礦井工作制度 113.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 113.2.1設(shè)計生產(chǎn)能力 113.2.2服務(wù)年限 11第四章井田開拓 124.1井田開拓的基本問題 124.1.1井硐形式的選擇 124.1.2井硐數(shù)目 134.1.3工業(yè)廣場及井口位置 134.1.4風(fēng)井位置 144.2方案比較 144.2.1各方案的基本情況及優(yōu)缺點 144.2.2確定方案進(jìn)行綜合比較 154.3礦井基本巷道 164.3.1井筒 164.3.2井底車場及硐室 184.3.3主要開拓巷道 19第五章準(zhǔn)備方式——采區(qū)巷道布置 235.1煤層的地質(zhì)特征 235.1.1采區(qū)位置 235.1.2煤層地質(zhì)情況 235.1.3其他開采技術(shù)條件 235.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 235.2.1采區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 235.2.2采區(qū)尺寸與巷道布置 245.2.3采區(qū)運輸和通風(fēng)排水 245.3采區(qū)車場選型設(shè)計 255.3.1車場布置 255.3.2采區(qū)主要硐室 255.4采區(qū)采掘計劃 255.4.1采區(qū)主要巷道的參數(shù)確定 255.4.2采區(qū)生產(chǎn)能力 25第六章采煤方法 276.1采煤工藝方式 276.1.1設(shè)計采區(qū)的地質(zhì)條件 276.1.2確定采煤工藝方式 276.1.3回采工作面參數(shù)的確定 276.1.4采煤及相關(guān)配套設(shè)備設(shè)備選型 276.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式 306.1.6回柱方法 306.1.7各工藝過程及其注意事項 306.1.8勞動組織和循環(huán)作業(yè)圖 326.2回采巷道布置 346.2.1回采巷道布置方式 346.2.2工作面回采巷道布置 34第七章井下運輸 367.1概述 367.2采區(qū)運輸設(shè)備選擇 367.2.1煤炭的運輸方式選擇 367.2.2井下煤炭運輸設(shè)備 367.2.3井下輔助運輸設(shè)備 37第八章礦井提升 408.1概述 408.2主副井提升設(shè)備 408.2.1主井運輸設(shè)備 408.2.2副斜井運輸設(shè)備 41第九章礦井通風(fēng)及安全技術(shù) 429.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 429.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 429.1.2礦井通風(fēng)方式的選擇 429.1.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案比較 439.1.4采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 439.1.5工作面通風(fēng)方式的選擇 449.2采區(qū)及全礦所需風(fēng)量 449.2.1采煤工作面實際需風(fēng)量 449.2.2備用工作面需風(fēng)量 459.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量 459.2.4硐室需風(fēng)量 469.2.5其它巷道需風(fēng)量 469.2.6礦井總需風(fēng)量 469.2.7風(fēng)量分配 479.3全礦通風(fēng)阻力的計算 489.3.1礦井最大最小阻力路線 489.3.2礦井通風(fēng)阻力計算 489.3.3礦井通風(fēng)總阻力 509.3.4總等積孔 519.4通風(fēng)機(jī)選型 519.4.1主要通風(fēng)機(jī)選型 519.5防止特殊災(zāi)害的安全措施 549.5.1瓦斯管理措施 549.5.2煤塵的防治 549.5.3預(yù)防井下火災(zāi)的措施 559.5.4防水措施 55第十章設(shè)計礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 57參考文獻(xiàn) 59第二章井田境界和儲量2.1井田境界2.1.1井田內(nèi)部及四鄰情況礦井地面有京藏高速、海南區(qū)至海勃灣一級公路、海南區(qū)黃河路、海南區(qū)至棋盤井公路、烏達(dá)運煤公路、飯店、汽修廠以及華宜煤業(yè)有限公司洗煤廠和職工宿舍等建筑物。井田北部為神華君正白云烏素煤礦，該礦井為技改礦井，設(shè)計年生產(chǎn)能力1.20Mt/a;東部為滴力幫烏素煤礦，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力1.20Mt/a;同時，井田東部隔西來峰斷層與天譽四礦相鄰，天譽四礦煤礦設(shè)計生產(chǎn)能力1.20Mt/a，綜采回采工藝，屬于正常生產(chǎn)礦井。井田西部為海南區(qū)，無礦井。井田南部為煤層露頭，無井田。礦井四鄰關(guān)系詳見圖1-1-2。圖1-1-2礦井四鄰關(guān)系圖2.1.2圈定的井田范圍井田范圍由5個拐點圈定，面積2.40km2，開采標(biāo)高由+1150m～+580m。井田范圍拐點坐標(biāo)見表3-1-1。表3-1-1井田境界拐點坐標(biāo)一覽點號1954北京坐標(biāo)系1980西安坐標(biāo)系XYXY14370550.0036403340.004370499.86436403261.49724371650.0036404820.004371599.89336404741.49634370400.0036405350.004370349.88836405271.51744370000.0036404500.004369949.87436404421.51454369000.0036404000.004368949.85836403921.523注：本次設(shè)計圖紙均采用1980西安坐標(biāo)系。2.2井田工業(yè)儲量2.2.1井田勘探情況礦井保有資源量為33.23Mt，采礦證批準(zhǔn)采掘標(biāo)高范圍內(nèi)保有資源/儲量28.00Mt，探明的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（111b）11.82Mt，控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量（122b）3.16Mt，推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟(jì)資源量（333）13.02Mt。2.2.2井田工業(yè)儲量礦井地質(zhì)資源量中探明的資源量331和控制的資源量332，經(jīng)分類得出的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲量111b和122b、邊際經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲量2M11和2M22，連同地質(zhì)資源量中推斷的資源量333乘以可信度系數(shù)K，歸類為礦井工業(yè)資源量。工業(yè)資源量按下式計算：工業(yè)資源/儲量＝111b+122b+2M11+2M22+333K＝9.28+2.86＋0+0+8.58×0.8＝19.01MtK為可信度系數(shù)。根據(jù)該井田地質(zhì)構(gòu)造中等，k值取0.8。2.3礦井可采儲量2.3.1礦井永久保護(hù)煤柱損失量1、井田邊界煤柱井田邊界煤柱留設(shè)寬度取20m。2、工業(yè)場地及井筒保護(hù)煤柱工業(yè)場地位于煤層露頭外部，不留設(shè)保護(hù)煤柱。3、地面建筑物保護(hù)煤柱地面有京藏高速、海南區(qū)至海勃灣一級公路、海南區(qū)黃河路、海南區(qū)至棋盤井公路以及旁邊的飯店、汽修廠、洗煤廠等建筑物。本次設(shè)計不留設(shè)公路保護(hù)煤柱和其他地面建筑物保護(hù)煤柱。4、煤層露頭防水煤柱煤層露頭防水煤柱按30m留設(shè)。5、斷層煤柱含水或?qū)當(dāng)鄬拥姆浪褐聪率接嬎悖篖=0.5KM（3P/Kp）0.5≥20m式中：L——煤柱寬度，m；K——安全系數(shù)，一般取2～5，設(shè)計取3；M——煤層厚度或采高，設(shè)計9號煤層取3.49m；P——水頭壓力，防止奧灰水通過斷層導(dǎo)入井下，該礦水頭壓力最大為4.5MPa。Kp——煤的抗拉強(qiáng)度，取1.5MPa。L=0.5×3×3.49（3×4.5/1.5）0.5=24.75m設(shè)計落差大于10m的斷層兩側(cè)各留設(shè)30-50m煤柱；落差小于10m的斷層不留設(shè)煤柱，但開采至附近時需加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，確保礦井安全生產(chǎn)。6、采空區(qū)煤柱采空區(qū)留設(shè)30m的安全隔離煤柱。2.3.2礦井可采儲量礦井設(shè)計資源儲量為礦井工業(yè)資源量減掉設(shè)計計算的斷層煤柱、露頭煤柱、采空區(qū)煤柱、井田境界煤柱和地面建筑物等損失量后的資源量。經(jīng)計算，礦井設(shè)計資源量為18.42Mt。（四）設(shè)計可采儲量設(shè)計可采儲量＝（設(shè)計資源儲量-工業(yè)場地、井筒及主要井巷保護(hù)煤柱）×采區(qū)采出率本礦井生產(chǎn)的原煤煤類為1/3焦煤，屬于稀缺煤種。1、特殊和稀缺煤類礦井采區(qū)回采率應(yīng)符合下列規(guī)定：1）厚煤層不應(yīng)小于78%，其中采用一次采全高的厚煤層不應(yīng)小于83%；2）中厚煤層不應(yīng)小于83%；3）薄煤層不應(yīng)小于88%。2、其他煤類應(yīng)符合下列規(guī)定：1）厚煤層不應(yīng)小于75%，其中采用一次采全高的厚煤層不應(yīng)小于80%；2）中厚煤層不應(yīng)小于80%；3）薄煤層不應(yīng)小于85%。經(jīng)計算，設(shè)計可采儲量為16.27Mt。第三章礦井工作制度、設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.1礦井工作制度礦井年工作日330d，采用“三八”制，兩班生產(chǎn)，一班檢修，日凈提煤時間16h。3.2礦井設(shè)計生產(chǎn)能力及服務(wù)年限3.2.1設(shè)計生產(chǎn)能力設(shè)計天裕一礦生產(chǎn)能力為0.60Mt/a。3.2.2服務(wù)年限1、礦井設(shè)計服務(wù)年限礦井服務(wù)年限按下式計算T=Z/（A×K）=16.27/（0.6×1.40）=19.4a式中：T——礦井服務(wù)年限，a；Z——設(shè)計可采儲量，16.27Mt；K——儲量備用系數(shù)，取1.40；A——礦井設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模，取0.60Mt/a。2、儲量備用系數(shù)天裕一礦井田地質(zhì)條件中等，，煤層賦存穩(wěn)定，但井田范圍煤層較大，局部區(qū)域煤層傾角較大，故儲量備用系數(shù)K取1.4。第四章井田開拓4.1井田開拓的基本問題（1）減少初期工程量及投資；（2）主要生產(chǎn)系統(tǒng)安全可靠；（3）建井時間短、投資省、達(dá)產(chǎn)快；（4）開拓工程量少。4.1.1井硐形式的選擇本礦井埋藏深度不深地質(zhì)構(gòu)造簡單，因此可以考慮采用斜井開拓，或者說主斜副立的開拓方式，當(dāng)然呢，立井開拓工程量小所以也在我們的考慮范圍內(nèi)。對于井硐形式的選擇應(yīng)該充分考慮不同井硐的特點，以及適應(yīng)的條件?，F(xiàn)給出以下三種方案。一、方案一：1、主井采用斜井開拓，傾角為16°。2、副井采用斜井開拓，傾角為14°。3、回風(fēng)井采用斜井開拓，傾角為16°。4、井底車場設(shè)中央變電站、井底水倉、煤倉等硐室。二、方案二：1、主井采用立井開拓。2、副井采用立井開拓。3、回風(fēng)井采用立井開拓。4、井底車場設(shè)中央變電站、井底水倉、煤倉等硐室。三、方案三：1、主井采用斜井開拓，傾角為16°。2、副井采用立井開拓。3、回風(fēng)井采用立井開拓。4、井底車場設(shè)中央變電站、井底水倉、煤倉等硐室。4.1.2井硐數(shù)目根據(jù)生產(chǎn)需要確定井硐的數(shù)目。一、方案一:1、井筒包括：1條主斜井，1條副斜井，1條回風(fēng)斜井。2、井下硐室：1個中央變電站，1個井底車場和1個煤倉。3、大巷包括：運輸大巷1條，輔運大巷1條，總回風(fēng)大巷1條。二、方案二:1、井筒包括：1個主立井，1個副立井，1個回風(fēng)立井。2、井下硐室：1個中央變電站，1個井底車場和1個煤倉。3、大巷包括：運輸大巷1條，輔運大巷1條，總回風(fēng)大巷1條。三、方案三:1、井筒包括：1條主斜井，1個副立井，1個回風(fēng)立井。2、井下硐室：1個中央變電站，1個井底車場和1個煤倉。3、大巷包括：運輸大巷1條，輔運大巷1條，總回風(fēng)大巷1條。4.1.3工業(yè)廣場及井口位置工業(yè)廣場為滿足對初期開采有利，節(jié)省建井工程量，縮短工期；均衡兩翼儲量有利于煤和材料運輸，通風(fēng)系統(tǒng)的布置；交通便利，不占或少占良田；盡量少壓煤，對礦井開拓有利的地質(zhì)條件；避免自然災(zāi)害等條件，工業(yè)廣場的位置布置在井田東西方向的中間位置，位于井田北部南北邊界距離狹窄處。井口位置一、方案一主井井口坐標(biāo)：（4369614.816，36404277.950）副井井口坐標(biāo)：（4369884.900，36404267.342）二、方案二主井井口坐標(biāo)：（4369711.601，36405257.780）副井井口坐標(biāo)：（4369610.672，36404188,560）三、方案三主井井口坐標(biāo)：（4369785.774，36405687.367）副井井口坐標(biāo)：（4369882.697，36405411.409）4.1.4風(fēng)井位置一、方案一風(fēng)井井口坐標(biāo)：（4369678.194，36404291.694）二、方案二風(fēng)井井口坐標(biāo)：（4369832.951，36404652.883）三、方案三風(fēng)井井口坐標(biāo)：（4369764.763，36405687.664）4.2方案比較4.2.1各方案的基本情況及優(yōu)缺點方案一采用主井副井回風(fēng)井都為斜井的開拓方式，主井傾角16°，直墻半圓拱形斷面，采用錨噴支護(hù)。副井傾角14°，直墻半圓拱斷面，采用錨噴支護(hù)?；仫L(fēng)井傾角16°，直墻半圓拱斷面，采用錨噴支護(hù)。方案二采用主井副井都為立井的開拓方式，在井田北部邊緣，從外向內(nèi)依次平行布置回風(fēng)、主運、輔運三條大巷?；仫L(fēng)井采用立井，位于回風(fēng)大巷的中間位置，井口位于工業(yè)廣場內(nèi)。方案三采用主井為斜井副井回風(fēng)井為立井的開拓方式，主井傾角16°，直墻半圓拱形斷面，采用錨噴支護(hù)。副立井，圓形斷面，采用錨噴支護(hù)。并且從外向內(nèi)依次平行布置有回風(fēng)大巷，主運大巷，輔助運輸大巷?；仫L(fēng)井采用立井，位于回風(fēng)大巷的中間位置，井口位于工業(yè)廣場內(nèi)。方案一優(yōu)點：主井采用的斜井開拓，可以選用帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤炭的提升，膠帶輸送機(jī)提升能力強(qiáng)，系統(tǒng)簡單容易維護(hù)；副斜井井筒內(nèi)鋪設(shè)30kg/m、軌距600mm單軌和架空乘人器，采用單鉤串車提升，可以實現(xiàn)從地面一直到井下的連續(xù)運輸，不用在井底車場重新裝載物料，可以減少井下人員在井下行走的距離降低了勞動強(qiáng)度，也節(jié)省了時間同時提高了工作效率;減少了井底車場的開拓工程量，簡單的運輸系統(tǒng)有利于井下的運輸。方案一缺點：井筒的長度較方案二長，初期的工程開拓量大；建井時間比較長，投產(chǎn)相對慢;初期投資大。方案二優(yōu)點：主副井以及回風(fēng)井均采用立井開拓井筒長度短，初期工程量?。徊捎昧⒕_拓建井時間短，投產(chǎn)快；初期投資少。方案二缺點：主井用立井開拓，煤只能用箕斗提升，箕斗的提升能力不如膠帶輸送機(jī)且不連續(xù)，裝載卸載都比較麻煩；副井用立井開拓，物料的運輸人員的升降都靠的是罐籠，罐籠體積有限在下放一些形狀不規(guī)則的物料時很難裝載，一些大型設(shè)備難于運輸，物料人員到達(dá)井底后要重新裝載和換乘，加大了工作量，還很不方便；采用立井開拓就不得不布置復(fù)雜的井底車場，井底車場開鑿在巖層中工程量大，且通風(fēng)阻力大，井下運輸系統(tǒng)復(fù)雜等。方案三優(yōu)點：主井用斜井開拓，可以選用帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤炭的提升，膠帶輸送機(jī)提升能力強(qiáng)，系統(tǒng)簡單容易維護(hù)；副立井開拓適應(yīng)性強(qiáng)，不受煤層傾角、煤層厚度、瓦斯、水文等自然條件的限制，井筒短，通風(fēng)阻力較小，建井工期短。方案三缺點：回風(fēng)井用立井開拓，井筒施工復(fù)雜，需要較高技術(shù)，較多設(shè)備，速度慢，裝備復(fù)雜，基建投資大，井筒延伸困難等。4.2.2確定方案進(jìn)行綜合比較綜合分析后確定采用方案一。雖然方案一的初期工程量大，但斜井施工較立井施工難度小，且投產(chǎn)后具有明顯的優(yōu)勢。主斜井采用帶式輸送機(jī)提升煤炭和立井箕斗提升煤炭相比運輸能力大，轉(zhuǎn)載次數(shù)少且能夠連續(xù)運輸。副斜井采用30kg/m、軌距600mm單軌和架空乘人器，采用單鉤串車提升物料以及運輸人員相對于立井開拓的運輸來說，運輸能力大，裝載卸載次數(shù)少甚至可實現(xiàn)從地面到工作面的連續(xù)運輸，減少了人員的工作量同時還節(jié)省了時間。不用開鑿復(fù)雜的井底車場，井下用帶式輸送機(jī)運煤，主要運輸系統(tǒng)簡單，通風(fēng)阻力小。4.3礦井基本巷道4.3.1井筒1、主井為斜井，采用膠帶運輸，斷面形狀如圖4.1。圖4.1主斜井?dāng)嗝鎴D2、副井為斜井，采用軌道和架空乘人器運送設(shè)備、材料、人員，斷面形狀為如圖4.2。圖4.2副斜井?dāng)嗝鎴D3、回風(fēng)井采用斜井，抽出式通風(fēng)，設(shè)置反風(fēng)道，斷面形狀為如圖4.3。圖4.3回風(fēng)斜井?dāng)嗝鎴D4.3.2井底車場及硐室（一）井底車場形式礦井采用斜井開拓。主斜井、中央運輸下山采用皮帶運輸；副斜井、中央軌道下山鋪設(shè)軌道和架空乘人設(shè)備，采用單鉤串車提升，井底車場布置在+1050m標(biāo)高，車場形式采用平車場，中部為甩車場。井底車場均采用雙軌布置，車場內(nèi)鋪設(shè)30kg/m鋼軌，設(shè)有存車線和調(diào)車線，，采用無極繩絞車牽引礦車。（二）井底車場主要硐室礦井在+1050m井底車場設(shè)中央變電所、中央水泵房、水倉、消防材料庫、炸藥硐室、永久避難硐室等硐室。1、中央變電所、水泵房變電所與水泵房采用聯(lián)合布置，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，布置在井底車場附近，變電所與水泵房室內(nèi)標(biāo)高高于井底車場0.5m，兩個安全出口與井底車場設(shè)置柵欄門與密閉門，變電所與水泵房之間設(shè)防火柵欄兩用門。另外考慮到本礦可能存在有奧灰水突水危險，礦井已在水泵房中預(yù)留一臺水泵的安裝位置。井下中央變電所通過專用回風(fēng)通道通過聯(lián)巷與上煤組中央回風(fēng)下山相連，獨立通風(fēng)。2、水倉主要水倉有效容量按照可滿足礦井8h正常涌水量（120m3/h），水倉充滿系數(shù)按0.90計算，水倉凈斷面按8.8m2考慮，水倉蓄水段長度約121m，水倉長度約200m，容量1760m3。其中，主水倉長度約133m，容量1170m3；副水倉長度約67m，容量590m3。3、消防材料庫井下消防材料庫采用硐室布置，設(shè)置在+1050m水平運輸大巷附近，半圓拱斷面，錨網(wǎng)噴支護(hù)，設(shè)有兩個出口，并安設(shè)向外開啟的柵欄門，長度能滿足消防列車出入。4、永久避難硐室礦井已在井底車場內(nèi)中央水泵房西側(cè)設(shè)永久避難硐室1座，容納規(guī)模72人。避難硐室由過渡室和生存室兩部分組成，采用“U”形布置。永久避難硐室入口、出口、過渡室和生存室均采用半圓拱形斷面。避難硐室總長度50.5m，其中通道（2個）長度共4.5m（一個2m，另一個2.5m），過渡室（2個）長度10m，密閉門（4個）長度共2m，生存室長度34m。生存室長度為34m，凈面積為102m2，能夠滿足72人的避險要求。硐室內(nèi)支護(hù)采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，其支護(hù)厚度為150mm。5、其他硐室其他硐室還包括管子道、吸水井、配水巷、配水井等。4.3.3主要開拓巷道沿井田下部自外而內(nèi)分別布置有三條大巷，風(fēng)井與回風(fēng)大巷相連。主要運輸大巷由主井到達(dá)開采水平后經(jīng)一段石門與之連接。副井延伸到開采水平后經(jīng)石門與輔運大巷連接。三條大巷均開鑿在巖石里，采用錨網(wǎng)噴綜合支護(hù)。各巷道斷面圖如圖4.4~4.6所示。圖4.4膠帶運輸大巷斷面圖圖4.5軌道運輸大巷斷面圖4.6總回風(fēng)大巷斷面圖

第五章準(zhǔn)備方式——采區(qū)巷道布置5.1煤層的地質(zhì)特征5.1.1采區(qū)位置本次設(shè)計只采9號煤層，首采采區(qū)位于井田西部。搬家倒面一次的時間大致為一年一次。5.1.2煤層地質(zhì)情況9號煤層自然厚度4.08m～6.77m，平均5.5m；可采厚度1.63m～4.72m，平均3.49m，總體由南向北有增厚趨勢，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，屬于穩(wěn)定煤層。5.1.3其他開采技術(shù)條件（1）鑒定本礦井為低瓦斯礦井，無煤與瓦斯突出現(xiàn)象。（2）井田范圍內(nèi)煤塵具有爆炸危險性，煤層屬自燃煤層。（3）生產(chǎn)勘探報告對5個鉆孔中有2個鉆孔進(jìn)行了簡易測溫，經(jīng)測定本區(qū)最高溫度為25.3℃，屬地溫正常區(qū)5.2采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)5.2.1采區(qū)準(zhǔn)備方式的確定采區(qū)準(zhǔn)備優(yōu)點：采區(qū)內(nèi)巷道傾角較大，采用軌道串車，簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，減少了采區(qū)準(zhǔn)備的工程量，降低了運輸成本降低煤柱損失。同時采區(qū)準(zhǔn)備也存在一些問題：巖石工程量大，準(zhǔn)備所需時間長。本設(shè)計中輔助運輸大巷、主運輸大巷都布置在煤層底板巖石中?；仫L(fēng)大巷布置在煤層中。大巷完工以后就可以掘進(jìn)順槽、開切眼、車場和必要的硐室。系統(tǒng)簡單；更加有利于綜合機(jī)械化。5.2.2采區(qū)尺寸與巷道布置1、采區(qū)尺寸確定本設(shè)計根據(jù)井田的形狀和大小將9號煤層劃分為兩個采區(qū)，受井田的邊界影響，采區(qū)的尺寸不是很大，每個采區(qū)布置一個工作面。采區(qū)工作面的推進(jìn)方向在1.2～2.0千米之間。此礦井屬于中小型礦井，但是采用綜合機(jī)械化采煤的方法產(chǎn)0.6Mt/a的產(chǎn)量不算太大，再加上井田邊界的限制，所以可以將采區(qū)劃分的小一點。2、巷道布置首采采區(qū)傾角較大，沿走向開采。將礦井的三條大巷在井田邊界由南延伸至井田北部邊界。從延伸后的巷道中再開掘回風(fēng)順槽、運輸順槽和輔運順槽。輔運順槽通過斜巷與延伸的輔助運輸巷連接，沿采區(qū)邊緣在主運和輔運順槽間開掘開切眼。5.2.3采區(qū)運輸和通風(fēng)排水1、運煤系統(tǒng)采煤工作面→工作面運輸順槽→主運輸大巷→煤倉→主井→地面。2、通風(fēng)系統(tǒng)地面新鮮風(fēng)流→主井（副井）→主運輸大巷（輔助運輸大巷）→工作面運輸順槽→采煤工作面→回風(fēng)順槽→回風(fēng)大巷→風(fēng)井→地面。3、排水系統(tǒng)污水從工作面流出經(jīng)順槽水泵將水排到大巷，又經(jīng)大巷流到井底水倉局部低洼處采用水泵排水，經(jīng)水泵房將水排到地面，或經(jīng)過處理在用作工作用水。污水的排放充分利用巷道的現(xiàn)有條件，在條件允許的情況下，進(jìn)量將巷道開掘的有一定的角度，能夠使水依靠重力自己排出。在巷道的一側(cè)開挖水溝，底板具有一定的角度偏向水溝一側(cè)，避免污水聚集在巷道的中央影響通行。5.3采區(qū)車場選型設(shè)計5.3.1車場布置采區(qū)巷道傾角較大，串車擔(dān)任輔助運輸，設(shè)置絞車房。輔助運輸順槽與采區(qū)輔助運輸巷經(jīng)一段斜巷連接。運輸順槽直接與采區(qū)主運輸大巷連接。回風(fēng)順槽與采區(qū)回風(fēng)大巷直接連接，經(jīng)過斜巷與采區(qū)輔運巷連接并由風(fēng)門隔開。5.3.2采區(qū)主要硐室為了滿足生產(chǎn)的需要，礦井生產(chǎn)必須開掘一些硐室。用來完善各個系統(tǒng)或者是儲備一些材料等用途。輔助運輸采用的是串車運輸，為了滿足兩車相遇時巷道寬度不足以錯車的情況，需要在采區(qū)輔助運輸順槽中間隔一定距離開掘出一個滿足錯車要求的巷道。采區(qū)內(nèi)還要開掘一些其他生產(chǎn)必須的硐室。5.4采區(qū)采掘計劃5.4.1采區(qū)主要巷道的參數(shù)確定采區(qū)集中運輸巷，采區(qū)軌道巷、采區(qū)回風(fēng)巷都開鑿在煤層中，采用錨網(wǎng)支護(hù)，斷面是矩形，寬為4.5m,高為2.8m。5.4.2采區(qū)生產(chǎn)能力1、工作面生產(chǎn)能力（1）采煤工作面的生產(chǎn)能力為：A0=LV0MγC0式中L——采煤工作面長度，取120m；V0——推進(jìn)速度，取1188m/a；M——煤層厚度或采高，取3.49m；γ——煤的容重，取1.31t/m3；C0——采煤工作面采出率，中厚煤層取0.95。采煤機(jī)截深取0.6m,一天截6刀，采用三八制一個班截3刀。一天工作面推進(jìn)速度為3.6m。采煤工作面年推進(jìn)速度：3.6m/d×330d/a=1188m/a。因此一個采面生產(chǎn)能力A0=120×1188×3.49×1.31×0.95=0.62Mt/a〉0.60Mt/a,滿足生產(chǎn)能力。（2）回采工藝雙滾筒采煤機(jī)雙向割煤，端部斜切進(jìn)刀。（3）工作面各工序的安排設(shè)計采取依次順序移架，設(shè)計采用及時支護(hù)方式。工作面的主要工作作業(yè)順序是：采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀→采煤機(jī)返回割機(jī)頭煤→采煤機(jī)反向空行→采煤機(jī)進(jìn)刀完成→液壓支架跟機(jī)順序移架→推移刮板輸送機(jī)至機(jī)尾→開始新的循環(huán)。2、采區(qū)采出率采區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量為：18.42Mt；采區(qū)內(nèi)實際采出煤量為：16.27Mt；則：采區(qū)采出率=16.27/18.42×100%=88%。第六章采煤方法6.1采煤工藝方式不同的采煤工藝有不同的特點，從炮采到普采再到綜采機(jī)械化程度越來越高，大大降低了井下作業(yè)的勞動強(qiáng)度。但不同的采煤工藝有著不同的要求，要根據(jù)礦井的地質(zhì)條件，礦山企業(yè)的裝備能力，以及礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力等方面來確定。6.1.1設(shè)計采區(qū)的地質(zhì)條件首采采區(qū)位于井田南部，煤層傾角最大為16°。煤層厚度為1.63~4.72m，平均厚度為3.49m。該采區(qū)煤層結(jié)構(gòu)簡單。煤層厚度總體由南向北有增厚趨勢，屬穩(wěn)定煤層。6.1.2確定采煤工藝方式采區(qū)煤層較厚，地質(zhì)條件較好，因此選用綜合機(jī)械化采煤，煤層厚度在1.63到4.72m厚度適中，正好選用一次采全高的采煤方式。綜合機(jī)械化采煤相對于普采，雖然初期投資大，但是機(jī)械化程度高，所需人員少，采煤效率高，系統(tǒng)維護(hù)簡單，工作環(huán)境作業(yè)條件改善，安全性提高等優(yōu)點。6.1.3回采工作面參數(shù)的確定采區(qū)的設(shè)計年推進(jìn)長度為1188m。采區(qū)構(gòu)造簡單，煤層賦存狀態(tài)穩(wěn)定，頂?shù)装宓臈l件較好，確定工作面長度120m，采高3.49m，截深0.6m。受井田境界和產(chǎn)量影響工作面長度和推進(jìn)長度應(yīng)該做出相適應(yīng)的調(diào)整。6.1.4采煤及相關(guān)配套設(shè)備設(shè)備選型1、采煤機(jī)采煤機(jī)選型要與所采煤層匹配，牽引方式及功率要選取地合理，采煤機(jī)的各個參數(shù)要求有一定的適應(yīng)范圍大；采煤機(jī)生產(chǎn)能力要能滿足生產(chǎn)的需要，實際生產(chǎn)的能力應(yīng)當(dāng)大于設(shè)計的生產(chǎn)量；采煤機(jī)的要求可靠性高，安全性能好；還要容易維護(hù)保養(yǎng)（1）應(yīng)該具有的最小生產(chǎn)能力計算如下：Qh=Qy×f/[D×(N?M)×t×K]Qh=600000×1.31/[330×(3-1)×8×0.7]=212.7t/h（2）采煤機(jī)的牽引速度計算如下：Vc=Qh/則該綜采工作面Vc=212.7t/h/（60×0.6×3.49×1.31×0.93）=2m/min（3）確定滾筒直徑：滾筒直徑選取2.0m。根據(jù)計算及其分析結(jié)果，參考了其他礦裝備選用的具體情況，進(jìn)行采煤機(jī)的選取。采煤機(jī)型號為EKLSL300的采煤機(jī)，各主要技術(shù)參數(shù)見表6.1。表6.1采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)表項目單位參數(shù)采煤機(jī)型號EKFSL300總裝機(jī)功率kW1138截割功率kW2x480要求采高m1.5～4.0截深m0.6滾筒直徑mm2000驅(qū)動方式交流電機(jī)牽引牽引速度m/min0～35.3m/min適應(yīng)煤層傾角≤25°供電電壓V33002、刮板輸送機(jī)選用SGZ630/264BW型可彎曲雙邊鏈刮板輸送機(jī)，刮板機(jī)槽寬630mm，長度150m，運輸能力450t/h，配帶鏟、擋煤板、移溜器和電控等，電機(jī)功率2×132kW，電壓1140V。3、轉(zhuǎn)載機(jī)選用SGW-40T型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，槽寬630mm，長度30m，轉(zhuǎn)載能力450t/h，配帶電控等，電機(jī)功率55kW，電壓1140V。4、膠帶運輸機(jī)選用SPJ-800型可伸縮帶式輸送機(jī)，帶寬800mm，運量500t/h，阻燃抗靜電，帶電控。一條鋪設(shè)長度1360m，電機(jī)功率2×90kW；一條鋪設(shè)長度1310m，電機(jī)功率2×90kW。電機(jī)均為防爆，電壓1140V。5、液壓支架支架支護(hù)強(qiáng)度估算法如下：式中：P——支架支護(hù)強(qiáng)度，MPa；M——工作面最大采高，取4.0m；r——煤層頂板巖石容重，取26.4kN/m3；K——頂板巖石碎脹系數(shù)，取1.3；n——老頂來壓動載及安全系數(shù)，取2.2。根據(jù)以上計算結(jié)果，要求支護(hù)強(qiáng)度不小于0.3MPa。結(jié)合9煤層的賦存條件和國內(nèi)中厚煤層的開采經(jīng)驗，選用雙柱支掩式液壓支架，支架有關(guān)參數(shù)如下：支架型號：ZY3200/16/40支撐高度1.6m～4m支護(hù)強(qiáng)度0.47～0.55MPa工作阻力2458～2936kN移架步距0.6m泵站壓力31.5MPa支架重量8.3t架中心距1.5m操作方式鄰架6、乳化液泵站選用BRW200/31.5型乳化液泵站，流量200L/min，公稱壓力31.5MPa,兩泵一箱，其中一泵備用，電機(jī)功率125kW，電壓1140V。7、噴霧泵站選用WPB320/5.5型噴霧泵站，流量320L/min，公稱壓力5.5MPa,兩泵一箱，其中一泵備用，帶過濾器，電機(jī)功率45kW，電壓1140V。6.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式1、端頭支護(hù)該設(shè)計采用端頭液壓支架來支護(hù)端頭處頂板。2、超前支護(hù)回風(fēng)順槽采用3排單體進(jìn)行支護(hù)，排距1.0m。運輸順槽采用3排單體進(jìn)行支護(hù)，排距1.0m。6.1.6回柱方法在要回柱之前必須先要檢查頂板的安全狀況，確認(rèn)安全后才能夠進(jìn)行回柱。在回柱工作的時候監(jiān)督保護(hù)的人員必須時時刻刻觀察頂板和兩幫的情況。如果發(fā)生異常情況時要立即通知回柱工作的人員及時地撤離有危險的地帶。若頂板破碎且無法保證回柱人員安全，嚴(yán)禁超前回柱，應(yīng)該用鋼絲繩拉倒單體液壓支柱或用鏟煤板推倒單體支柱后，再將其拽出危險區(qū)域進(jìn)行回收單體液壓支柱。6.1.7各工藝過程及其注意事項1、割煤割煤工序為采煤機(jī)前滾筒割頂部煤，后滾筒割底部煤，割一刀液壓支架、可彎曲刮板輸送機(jī)推移完成一個循環(huán)。采煤機(jī)進(jìn)行雙向割煤，往返一個來回割兩刀煤。2、進(jìn)刀（1）進(jìn)刀距離D=2L采+L彎（6.6）把以上數(shù)據(jù)帶入式中，得D=2×12.5+15=40m近似地，進(jìn)刀距離取40m，約27架。（2）進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀方式。煤機(jī)割到端頭后，機(jī)頭進(jìn)刀時，將前滾筒降下，后滾筒升起，改變行駛方向進(jìn)行斜切進(jìn)刀，與此同時液壓支架滯后采煤機(jī)進(jìn)行跟機(jī)移架，如圖6.1a；直至采煤機(jī)走完彎曲段并全部進(jìn)入刮板機(jī)的直線段，然后刮板輸送機(jī)沿采煤機(jī)方向至端頭方向依次將刮板輸送機(jī)推直，如圖6.1b所示；又一次次將兩滾筒位置調(diào)換，進(jìn)到時在上部的滾筒下降下部，在下部的滾筒上升到上部，采煤機(jī)反向運行割三角煤，如圖6.1c所示；割完三角煤后采煤機(jī)跑空刀返回，改變兩滾筒的上下位置進(jìn)行正常割煤，如圖6.1d所示。這就完成采煤機(jī)的進(jìn)刀全過程。圖6.1采煤機(jī)進(jìn)刀方式示意圖3、移架工作面采用液壓支架支護(hù)，支護(hù)方式為及時支護(hù)，也就是先移動液壓支架后推移刮板輸送機(jī)。要是沒有特殊情況，液壓支架推移在采煤機(jī)工作的位置之后5～7臺液壓支架之后。如果遇到特殊情況，支架可以僅滯后前滾筒1～2架，每次移動液壓支架向前推進(jìn)0.6m。如果是工作面來壓亦或是頂板破碎，再者已經(jīng)出現(xiàn)漏頂?shù)默F(xiàn)象，則需要提前移動液壓支架。圖6-1端部斜切進(jìn)刀圖4、推移刮板輸送機(jī)推移刮板輸送機(jī)時要在正在移動液壓支架的位置之后20m也就是12臺液壓支架的距離。每一次推移刮板輸送機(jī)向前移動0.6m。推移刮板運輸機(jī)時各推移千斤頂?shù)囊簤河透紫嗷ヅ浜现鸫瓮瞥?，避免推移不均勻造成刮板輸送機(jī)局部過度彎曲，最大水平彎曲不得超過1～3°，垂直彎曲不能超過3°，推移刮板輸送機(jī)時不能先推兩頭后推中間，因為這可能造成刮板輸送機(jī)中間鼓起，支架發(fā)生咬架等事故。6.1.8勞動組織和循環(huán)作業(yè)圖工作面采用“三八”工作制。夜班為生產(chǎn)一班，時間0點到8點為生產(chǎn)一班，時間8點到16點為生產(chǎn)二班，時間16點到0點為檢修班。每個生產(chǎn)班割3刀煤。循環(huán)作業(yè)圖表圖6.2勞動人員配備見圖6.3。圖6.2循環(huán)作業(yè)圖表工種一班二班三班小計班長1124采煤機(jī)司機(jī)224開溜工112轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)112輸送機(jī)司機(jī)112泵站司機(jī)112絞車司機(jī)112機(jī)電維修工1124瓦斯員1113綜合工種551525合計17172054圖6.3工作面勞動組織圖表6.2回采巷道布置6.2.1回采巷道布置方式順槽沿煤層的走向布置，主運順槽長1020m，回風(fēng)順槽長1020m，主運順槽安設(shè)帶式輸送機(jī)運煤斷面尺寸4.5m×2.8m?；仫L(fēng)順槽兼做行人、運料，斷面尺寸為4.5m×2.8m；輔運順槽用于安放設(shè)備列車和工作面設(shè)備的回撤，斷面規(guī)格4.5m×2.8m；工作面切眼用來安裝回采設(shè)備，規(guī)格為5.0×4.0m。6.2.2工作面回采巷道布置工作面運輸順槽和回風(fēng)順槽巷道支護(hù)見表6.9。表6.9工作面巷道支護(hù)形式表巷道名稱長×寬×高（m）支護(hù)形式回風(fēng)順槽1020×4.5×2.8正幫螺紋鋼錨桿、金屬網(wǎng)副幫螺紋鋼錨桿、金屬網(wǎng)頂板螺紋鋼錨桿、鋼筋梯、金屬網(wǎng)運輸順槽1020×4.5×2.8正幫玻璃鋼錨桿、塑料網(wǎng)副幫螺紋鋼錨桿、金屬網(wǎng)頂板螺紋鋼錨桿、鋼筋梯、金屬網(wǎng)

第七章井下運輸7.1概述井下運輸包括煤的運輸，矸石的運輸，物料的運輸，設(shè)備的運輸，以及人員的運輸。煤炭的運輸我們稱之為主要運輸，用來運輸煤炭大巷道叫做主運大巷。除煤炭以外的其他運輸都稱作是輔助運輸，用來輔助運輸?shù)拇笙锓Q作是輔助運輸大巷。7.2采區(qū)運輸設(shè)備選擇7.2.1煤炭的運輸方式選擇礦井煤炭運輸采用膠帶輸送機(jī)運輸。此運輸方式可以實現(xiàn)由工作面至大巷以及井筒的連續(xù)運輸，設(shè)備維護(hù)管理簡單、易于實現(xiàn)集中控制，便于生產(chǎn)管理。同時具有運量大、生產(chǎn)能力大、運輸可靠、安全性好等優(yōu)點，能很好的適應(yīng)礦井生產(chǎn)的需要，還能適應(yīng)煤層巷道的起伏變化。膠帶輸送機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)階段煤炭開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備，能夠滿足高產(chǎn)高效的運輸要求，同時能夠適應(yīng)產(chǎn)量的變化，也具有運輸系統(tǒng)簡單、暢通等特點，完全可以實現(xiàn)由工作面到地面的連續(xù)運輸，管理較為方便。實踐證明，此種運輸方式是完全可靠并可行的。7.2.2井下煤炭運輸設(shè)備1、煤炭運輸系統(tǒng)井下主運輸采用帶式輸送機(jī)運輸。井下9號煤層原煤運輸系統(tǒng)如下：9號煤層工作面生產(chǎn)原煤通過運輸順槽→主運大巷→煤倉→主斜井提升至地面。2、煤炭運輸設(shè)備的選型主運大巷采用帶式輸送機(jī)的主要參數(shù)和運輸順槽所采用帶式輸送機(jī)的主要參數(shù)見表7.1。設(shè)備名稱主要技術(shù)參數(shù)主運大巷帶式輸送機(jī)Q=400t/h，B=800mm，v=4.0m/s，L=2500m,H=15m，ST1250阻燃型鋼絲繩芯膠帶，B3SH14+風(fēng)扇型減速器，i=25，共3臺，N=3×400kW（頭部集中驅(qū)動，功率配比2：1），ZYL500J型自控液壓張緊裝置，盤式制動系統(tǒng)。工作面運輸順槽帶式輸送機(jī)Q=400t/h，B=800mm，v=2.5m/s，L=1020m,δ=1.2°，DSJ80/30/2×55阻燃型整芯膠帶，M3RSF80+風(fēng)扇型減速器，i=20，N=63.26kW（頭部集中驅(qū)動，功率配比2：1），ZYL-500型自控液壓張緊裝置，盤式制動系統(tǒng)。兩臺搭接。表7.1井下帶式輸送機(jī)主要技術(shù)特征表3.運煤能力驗算ABAn≥﹙KAB﹚／（Tη×330﹚≥﹙1.2×3000000﹚／（16×0.8×330﹚≥853t/h通過驗算，各環(huán)節(jié)的運輸設(shè)備均能夠滿足要求。7.2.3井下輔助運輸設(shè)備一、輔助運輸方式礦井日常的井下輔助運輸主要擔(dān)負(fù)人員運送、支護(hù)材料、小型設(shè)備及矸石等的運輸任務(wù)，由于生產(chǎn)的集中化，工作面地點的減少，使得這些運送任務(wù)基本上是點到點的長距離運輸。在此情況下，首先要保證運輸系統(tǒng)的暢通，且盡可能的減少轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，提高輔助運輸?shù)男?，有效地配合高產(chǎn)高效的礦井生產(chǎn)。根據(jù)礦井現(xiàn)狀，本次設(shè)計井下輔助運輸仍采用絞車牽引軌道礦車運輸。材料及設(shè)備在地面裝入材料車及平板車，由副斜井絞車下放至井底或下山中部車場，井底車場采用軌道運輸方式，采用無極繩絞車牽引礦車。井下巷道均沿煤層掘進(jìn)，掘進(jìn)工作面產(chǎn)生的少量矸石可直接裝入礦車經(jīng)輔助運輸巷、副斜井運至地面，后期也可棄至井下廢巷，實現(xiàn)矸石不出井。井下生產(chǎn)作業(yè)人員經(jīng)副斜井架空乘人裝置入井至井底車場后，步行至各采區(qū)作業(yè)地點。二、輔助運輸設(shè)備1、副斜井輔助運輸設(shè)備本次設(shè)計副斜井井筒內(nèi)安裝JK-2.5×2/20型纏繞式提升機(jī)1臺，滾筒直徑2500mm、寬度2000mm，最大靜拉力90kN。鋼絲繩型號為28ZAA6×19+FC1670ZS270-402型，每米重量為2.7kg/m，直徑28mm，公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，鋼絲繩最小破斷力402kN。2、井底車場輔助運輸設(shè)備井底車場采用軌道運輸方式，雙軌布置，軌型30kg/m，采用無極繩絞車牽引礦車。3、各采區(qū)下山輔助運輸設(shè)備本次設(shè)計各采區(qū)下山內(nèi)輔助運輸采用無極繩絞車運輸。輔助提升液壓支架大型設(shè)備以及工作面生產(chǎn)所需的部分小件輔助材料、如單體液壓支柱、錨桿、錨索等小型材料的提升。4、工作面順槽內(nèi)輔助運輸設(shè)備工作面輔運順槽內(nèi)軌道，軌距600mm、30kg/m,采用JD-1.6型調(diào)度絞車牽引軌道礦車運輸，其中回風(fēng)順槽內(nèi)布置3臺。同時，為便于運輸順槽設(shè)備檢修，運輸順槽內(nèi)設(shè)軌距600mm、30kg/m軌道,各運輸順槽內(nèi)分別設(shè)JD-1.6型調(diào)度絞車1臺。井下主要輔助運輸設(shè)備特征見表6-2-1。井下輔助運輸主要設(shè)備特征表表6-2-1序號設(shè)備名稱型號單位數(shù)量主要設(shè)備參數(shù)備注1副斜井架空乘人器RJY45-14/702臺145kW、660V2副斜井提升絞車JK-2.5×2/20臺1355kW、10kV3無極繩絞車SQ-120/132B臺1132kW、660V輔運順槽、東翼軌道下山4無極繩絞車SQ-120/132B臺1132kW、660V西翼軌道下山5調(diào)度絞車JD-1.6臺125kW、660V運輸順槽6調(diào)度絞車JD-1.6臺125kW、660V回風(fēng)順槽7防爆裝載機(jī)ZL18EFB臺148kW工作面第八章礦井提升8.1概述本礦主井為斜井，井筒斜長336m，傾角16°。主井的主要任務(wù)是提升煤炭。因為帶式輸送機(jī)具有運輸能力大并且能連續(xù)運輸、自動化程度高的優(yōu)點，本設(shè)計煤炭的提升采用帶式輸送機(jī)運輸，地下到地面原煤的提升任務(wù)。副井也為斜井，井筒長320m，傾角14°。副斜井的主要任務(wù)是提升物料和運送人員。礦井提升是井上下聯(lián)通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是井下煤到達(dá)地面必經(jīng)的過程。根據(jù)開拓形式選擇合適的提升方式，這一點很重要。因為礦井提升服務(wù)年限長，從礦井生產(chǎn)一直到礦井關(guān)閉都需要礦井提升。8.2主副井提升設(shè)備8.2.1主井運輸設(shè)備主斜井選用帶式輸送機(jī)運輸，帶式輸送機(jī)從井底煤倉將煤炭沿主井提升到地面。帶式輸送機(jī)運輸能力強(qiáng)，有利于連續(xù)運輸，減少了裝載卸載的次數(shù)，是礦井高產(chǎn)高效的有力保障。主斜井膠帶輸送機(jī)選型計算過程及結(jié)果：1、運輸能力確定本礦井設(shè)計年產(chǎn)量為60萬t/a，但是考慮到工作面出煤量會因為種種因素而發(fā)生變化，造成出煤在數(shù)量和時間上的不均勻。所以帶式輸送機(jī)的運輸能力在選取時應(yīng)該留有余量。本次設(shè)計選取主斜井膠帶運輸機(jī)的運輸能力Q為400t/h。2、帶式輸送機(jī)的速度和帶寬根據(jù)主井帶式輸送機(jī)的運輸能力，煤炭粒度的大小，煤流的不穩(wěn)等特點，膠帶的寬度應(yīng)該適當(dāng)留有富裕。最終帶寬B=800mm，較帶的運動平均速度V=2.0m/s。3、由帶速、帶寬驗算輸送能力（1）按照帶速校核輸送能力Q1=3600S·V·K·ρ=3600×0.0751×2.0×0.89×1000=481240.8kg/h=481t/h式中：S——物料的最大截面積；S=0.0751m2。S=S1+S2=0.0751m2V——帶式輸送機(jī)運行速度；V=2.0m/s；K——傾斜運輸機(jī)面積折減系數(shù)；K=0.89；ρ——物料松散密度；ρ=1000kg/m3Q1＞Q=200t/h。(2)按照煤塊最大粒度校核膠帶寬度煤的最大粒度取dmax=300mm，則帶寬B≥2dmax+200=2×300+200=800mm；所以帶寬800mm滿足要求。8.2.2副斜井運輸設(shè)備副井也為斜井，井筒長320m，傾角14°。副斜井的主要任務(wù)是提升物料和運送人員。設(shè)計該礦井安裝1臺JK-2.5×2/20型纏繞式提升機(jī)，滾筒直徑2500mm、寬度2000mm，最大靜拉力90kN。減速比20，最大提升速度3.86m/s。提升機(jī)配1臺YTS5004-10型異步電動機(jī)，功率355kW，轉(zhuǎn)速590r/min，電壓10kV。鋼絲繩型號為28ZAA6×19+FC1670ZS270-402型，每米重量為2.7kg/m，直徑28mm,公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，鋼絲繩最小破斷力402kN，最小破斷力總和492.9kN。礦井提升矸石使用MGC1.1-6A型1t固定式礦車，自重592kg。第九章礦井通風(fēng)及安全技術(shù)9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇9.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求（1）為安全起見，礦井必須有安全出口直通地面，該類安全出口在數(shù)量上必須大于等于2；（2）礦井的進(jìn)風(fēng)口主井和副井的標(biāo)高要高于歷年最高洪水水位；（3）通風(fēng)系統(tǒng)要有調(diào)節(jié)井下氣候的功能；（4）總回風(fēng)巷道一般在正常情況下不可行人；（5）通風(fēng)機(jī)的噪音大比較大，在建井時要考慮好回風(fēng)井的位置；（6）回風(fēng)井最好專井專用，不兼做它用；（7）每個采區(qū)應(yīng)盡可地能采用獨立的通風(fēng)系統(tǒng)；（8）要創(chuàng)造有利于防瓦斯、防火、防水、防塵以及防高溫的條件。9.1.2礦井通風(fēng)方式的選擇各通風(fēng)方式的性能比較見表9.1。本礦井采用中央并列式通風(fēng)方式。表9.1通風(fēng)方式比較通風(fēng)優(yōu)點缺點適用條件中央并列式初期投資較少，出煤較多。風(fēng)路較長，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏風(fēng)較大。煤層的傾角大、埋藏深，但走向長度不大，瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井。中央分列式通風(fēng)的阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，同時增加了一個安全出口，工業(yè)廣場不受主要通風(fēng)機(jī)噪音的影響。建井期限較長，有時初期投資相對較大。煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重。兩翼對角式風(fēng)路比較短，通風(fēng)阻力較小，采空區(qū)漏風(fēng)較小，比中央并列式安全性更好。建井期限較長，有時初期投資相對較大。煤層走向較大（超過4km），礦井井型較大，煤層上部距地表比較淺，瓦斯和自然發(fā)火比較嚴(yán)重的礦井。分區(qū)對角式通風(fēng)路線短，通風(fēng)阻力小。井筒數(shù)目多基建費用高。煤層距地比較表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風(fēng)道。9.1.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案比較本礦井在正常生產(chǎn)時采用抽出式通風(fēng)，當(dāng)發(fā)生井下火災(zāi)等特殊情況時采用壓入式通風(fēng)。抽出式通風(fēng)是當(dāng)下通風(fēng)方式的主要形式，適應(yīng)性比較廣泛，在高瓦斯礦井中其優(yōu)點尤為突出?；仫L(fēng)斜井在地面附近有兩條斜巷與之相連，兩臺抽出式通風(fēng)機(jī)安裝在斜巷與地面相連的出口處，兩臺風(fēng)機(jī)一臺工作一臺備用。抽出式通風(fēng)機(jī)在井口形成負(fù)壓，礦井中的污風(fēng)流就會源源不斷的流出來，同時礦井中行成了負(fù)壓，因為壓差外界的新鮮風(fēng)流就會從主井和副井進(jìn)入礦井中。當(dāng)正在工作的風(fēng)機(jī)故障時，啟動備用風(fēng)機(jī)，要求在規(guī)定時間內(nèi)恢復(fù)通風(fēng)。9.1.4采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求1、采區(qū)通風(fēng)總要求：（1）綜采工作面要能夠獨立的完成通風(fēng)；（2）不漏或少漏風(fēng)；（3）風(fēng)流穩(wěn)定性能高；（4）對排放瓦斯有利，能有效防止煤塵和采空區(qū)自燃；（5）必須保證風(fēng)流暢通,擁有較好的井下氣候條件；（6）安全、經(jīng)濟(jì)、合理等。9.1.5工作面通風(fēng)方式的選擇工作面采用上行風(fēng)，U型通風(fēng)方式，風(fēng)流從運輸順槽進(jìn)入工作面，經(jīng)過工作面后沿回風(fēng)順槽回到回風(fēng)大巷。掘進(jìn)工作面，壓入式通風(fēng)，新鮮風(fēng)流從主運大巷經(jīng)局部通風(fēng)機(jī)壓入到掘進(jìn)工作面又從新開掘的輔運順槽流入回風(fēng)大巷。9.2采區(qū)及全礦所需風(fēng)量9.2.1采煤工作面實際需風(fēng)量1、按瓦斯涌出量計算： Q=100×q×Kc式中：q——工作面絕對瓦斯涌出量，取0.50m3/min；Kc——工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.2；Q=100×0.50×1.2=60（m3/min）2、按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計算：氣候條件所對應(yīng)的風(fēng)速的要求，見表9.2。表9.2 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對應(yīng)工作面溫度(℃)<1515～1818～2020～2323～2626～28工作面風(fēng)速(m/s)0.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～2.02.0～2.5按下式計算：Q=60×V×SQ=60×1.7×20=2040（m3/min）3、按人數(shù)計算Q=4×NQ=4×40=160（m3/min）最大風(fēng)量為Q=2040（m3/min）4、按風(fēng)速進(jìn)行驗算相關(guān)文件規(guī)定最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。驗算公式：按最低風(fēng)速驗算Q≥15×S按最高風(fēng)速驗算Q≤240×S對于綜采工作面，取S=20m2，則有：Qmin=15×20=300<2040Qmax=240×20=4800>2040即有，Qmin<Q<Qmax。得，Q=2040m3/min符合風(fēng)速要求。9.2.2備用工作面需風(fēng)量一個備用工作面，按生產(chǎn)工作面配風(fēng)量的50%計算配風(fēng)量，則備用工作面配風(fēng)量取1020m3/s。9.2.3掘進(jìn)工作面需風(fēng)量井下共布置回風(fēng)順槽和運輸順槽2個掘進(jìn)工作面。①按瓦斯涌出量計算Q順掘=100×q掘×kdQ順掘—順槽掘進(jìn)工作面實際需風(fēng)量，m3/min；q掘—掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量，根據(jù)前面對順槽掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量的預(yù)測，取0.41m3/min；kd—掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量不均勻的備用系數(shù)，設(shè)計取1.3。所以，經(jīng)過計算可得：Q順掘=53.3m3/min。②按局扇實際吸風(fēng)量計算Q順掘=Qf×I×Kf式中：Qf——局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量，300m3/min；I——同時運轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺數(shù)，1臺；Kf——為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù)，取1.2。Q順掘=300×1×1.2=360（m3/min）③按工作人員計算Q順掘=4njnj—順槽掘進(jìn)工作面同時工作的最多人數(shù)，井下掘進(jìn)工作面取20人。所以，經(jīng)計算：Q掘=80m3/min。綜上計算并取其最大值，順槽掘進(jìn)工作面配風(fēng)量?。篞順槽=360m3/min。④按風(fēng)速驗算巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：9S≤Q順掘≤240S；煤巷、半煤巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：15S≤Q順掘≤240S。式中：S為掘進(jìn)工作面有效斷面積，取12.6m2。代入驗算，順槽掘進(jìn)工作面的風(fēng)量均滿足風(fēng)速要求。綜上所述，井下生產(chǎn)時共布置2個順槽掘進(jìn)工作面?！芉掘=Q順掘×2=360×2=720m3/min9.2.4硐室需風(fēng)量炸藥硐室、消防材料庫、一采區(qū)變電所、二采區(qū)采區(qū)變電所獨立通風(fēng)，中央變電所、中央水泵房同一個通風(fēng)系統(tǒng)。均配風(fēng)80m3/min。ΣQ硐=400m3/min9.2.5其它巷道需風(fēng)量其它巷道需風(fēng)量按總風(fēng)量的10%計取，需配風(fēng)360m3/min。9.2.6礦井總需風(fēng)量礦井所需要的風(fēng)量應(yīng)該按不同要求的需風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分別計算，然后再根據(jù)計算結(jié)果，選擇最大的需風(fēng)要求作為通風(fēng)的依據(jù)。按最多人數(shù)計算:Q＝4×N×K式中：Q——礦井總供風(fēng)量，m3/min；N——井下同時工作的最多人數(shù)，取150人；4——每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3/min；K——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和分配不均勻等因素，取1.20。Q＝4×N×K＝4×150×1.20＝720m3/min按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它用風(fēng)地點實際需要風(fēng)量的總和計算Q=(ΣQ采+ΣQ備+ΣQ掘+ΣQ硐+ΣQ其它)×K=（2040+1020+720+400+360）×1.20=5448m3/min式中：Q——礦井總風(fēng)量，m3/min；ΣQ采——回采工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；∑Q備——備用回采工作面實際需風(fēng)量總和，m3/min；ΣQ掘——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；ΣQ硐室——獨立通風(fēng)的硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；ΣQ其它——除采掘硐室外其它需風(fēng)量總和，m3/min；K——礦井通風(fēng)系數(shù)，取1.20。綜上，應(yīng)從兩者中取較大值作為礦井總進(jìn)風(fēng)量，即Q=5448m3/min。9.2.7風(fēng)量分配礦井總風(fēng)量為75m3/s，主要由主斜井、副斜井共同擔(dān)負(fù)全礦井的進(jìn)風(fēng)任務(wù)，主斜井進(jìn)風(fēng)6m3/s，副斜井進(jìn)風(fēng)69m3/s。則根據(jù)以上方法得到的風(fēng)量分配的結(jié)果如表9.3：表9.3風(fēng)量分配表用風(fēng)地點需風(fēng)量m3/min需風(fēng)量m3/s采煤工作面204034備用工作面102017掘進(jìn)工作面72012硐室4006其他地點3606總風(fēng)量5448759.3全礦通風(fēng)阻力的計算9.3.1礦井最大最小阻力路線通風(fēng)容易時期如圖9.1。圖9.1通風(fēng)容易時期路線圖通風(fēng)困難時期如圖9.2。圖9.2通風(fēng)困難時期路線圖9.3.2礦井通風(fēng)阻力計算用下式計算出風(fēng)路中各段井巷的摩擦阻力：通風(fēng)容易時期與通風(fēng)困難時期摩擦阻力計算分別見表9.5與表9.6。表9.5 通風(fēng)容易時期摩擦阻力計算表巷道名稱支護(hù)方式a(kg·s2/m4)L/(m)U/(m)S/(m2)Q/(m3/s)hfr/(Pa)副斜井半圓拱錨噴0.00065014.915.57036.6井底車場半圓拱錨網(wǎng)噴0.00128016.518.6606.1輔運聯(lián)巷錨噴0.001211214.612.6203.7運輸順槽錨網(wǎng)0.001551514.612.615275.0綜采工作面液壓支架0.001515021203417.5回風(fēng)順槽錨網(wǎng)0.001551514.612.615275.0回風(fēng)大巷錨噴0.001212014.612.630161.3回風(fēng)斜井半圓拱錨噴0.00062711.28.87873.3合計605.0表9.6 通風(fēng)困難時期摩擦阻力計算表巷道名稱支護(hù)方式a×104(N·s2/m4)L/(m)U/(m)S/(m2)Q/(m3/s)hfr/(Pa)副斜井半圓拱砌碹0.00066514.915.57036.6井底車場半圓拱錨網(wǎng)噴0.001210016.518.6606.1輔運聯(lián)巷錨噴0.001215014.612.620141.1軌道下山錨噴0.001255014.612.6206.5運輸順槽錨網(wǎng)0.001574014.612.615287.5綜采工作面液壓支架0.001515021203417.5回風(fēng)順槽錨網(wǎng)0.001575014.612.615287.5回風(fēng)大巷錨噴0.001217014.612.630506.5回風(fēng)斜井半圓拱砌碹0.00063011.28.87876.3合計792.19.3.3礦井通風(fēng)總阻力容易時期通風(fēng)總阻力：1.1——通風(fēng)容易時期風(fēng)路上有局部阻力的系數(shù)；困難時期通風(fēng)總阻力：則容易時期通風(fēng)總阻力為：hme＝1.1×605.0＝665.5Pa則困難時期通風(fēng)總阻力為：hmd＝1.15×792.1＝910.9Pa礦井通風(fēng)總阻力見表9.7。表9.7 礦井通風(fēng)阻力容易時期困難時期阻力(Pa)665.5910.99.3.4總等積孔礦井通風(fēng)等積孔（A）計算容易時期：A困難時期：A2表9.8 礦井通風(fēng)難易程度評價表等積孔(m2)風(fēng)阻(N·s2/m4)通風(fēng)阻力等級難易程度評價<1>1.416大阻力礦難1~20.354~1.416中阻力礦中>2<0.354小阻力礦易由上表可知，此礦井在通風(fēng)容易時期和困難時期通風(fēng)難易程度均屬容易。9.4通風(fēng)機(jī)選型9.4.1主要通風(fēng)機(jī)選型確定通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個時期主要通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時的工況點，選擇合適的風(fēng)機(jī)1、通風(fēng)系統(tǒng)概述本礦井屬瓦斯礦井，屬自燃煤層，煤塵具有爆炸性。礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，機(jī)械抽出式通風(fēng)方法，主、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)斜井風(fēng)。礦井所需總風(fēng)量Q=75m3/s;通風(fēng)容易時期：H1=605.0Pa;通風(fēng)困難時期：H2=792.1Pa。2、主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓H1=HK1+h1+Σh1=605.0+50+100=755.0PaH2=HK2+h2+Σh2=792.1+50+100=942.1Pa△h＋hz——通風(fēng)設(shè)備的阻力損失，取150Pa。3、初選通風(fēng)機(jī)根據(jù)計算，礦井安裝2臺FBCDZ-6-№18型礦用防爆軸流式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量范圍26m3/s～86m3/s，負(fù)壓范圍172Pa～2403Pa，滿足使用要求。4、通風(fēng)機(jī)實際工況點管網(wǎng)性能曲線方程通風(fēng)機(jī)工況點參數(shù)見表8-2-1，通風(fēng)機(jī)運行曲線見圖8-2-1。通風(fēng)機(jī)工況點參數(shù)表表8-2-1風(fēng)量Q（m3/s）風(fēng)壓H（Pa）效率η（%）葉片安裝角度軸功率（kW）通風(fēng)容易時期81.1795.85036°/31°131.7通風(fēng)困難時期79.5954.45236°/31°148.9圖8-2-1FBCDZ-6-№18型軸流風(fēng)機(jī)運行曲線(f=50Hz,n=980r/min)5、配套電動機(jī)式中：備用系數(shù)取1.2；傳動效率取0.98。經(jīng)過計算，每臺通風(fēng)機(jī)配2臺YBFe-315M-6型電機(jī)，功率2×90kW，電壓等級660V，轉(zhuǎn)速980r/min，滿足使用要求。6、最終結(jié)果根據(jù)計算，此礦井安裝2臺FBCDZ-6-№18/2×90kW型礦用防爆軸流式通風(fēng)機(jī)，1臺工作1臺備用。風(fēng)量范圍為26m3/s～86m3/s，負(fù)壓范圍為172Pa～2403Pa。每臺通風(fēng)機(jī)配備2臺YBFe-315M-6型電機(jī)，功率2×90kW，電壓等級660V，轉(zhuǎn)速980r/min。滿足使用要求。9.5防止特殊災(zāi)害的安全措施9.5.1瓦斯管理措施（1）防止瓦斯在任何地方超限和集聚。（2）建立健全穩(wěn)定、合理、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)，保證井下有充足的風(fēng)量。（3）控制風(fēng)流的風(fēng)門、風(fēng)橋、風(fēng)墻、風(fēng)窗待設(shè)施必須可靠。不應(yīng)在傾斜運輸巷中設(shè)置風(fēng)門；如果必須設(shè)置風(fēng)門，應(yīng)安設(shè)自動風(fēng)門或設(shè)專人管理，并有防止礦車或風(fēng)門碰撞人員以及礦車碰風(fēng)門的安全措施。（4）因檢修、停電或其他原因停止通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)時，必須制定停風(fēng)機(jī)措施。（5）采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停止工作，撤出人