PAGEPAGEII平煤股份有限責任公司四礦初步設計目錄18010摘要 VIII173241.礦井概況及地質特征 1272251.1礦井概況 168111.1.1地理位置與交通 1236561.1.2地形地貌 184341.1.3水系 2287831.1.4氣象及地震 2148091.1.5礦區(qū)所在地的經(jīng)濟概況 2185351.1.6水源和電源 3258701.2地質特征 3235751.2.1地質概況 3241131.2.2地質構造 5306411.2.3水文地質特征 529401.3煤層特征 5123291.3.1煤層 5243601.3.2瓦斯、煤塵爆炸及煤的自燃 69012.井田境界和儲量 8105112.1井田境界 8195792.1.1井田范圍 85892.1.2井田面積 8112742.2礦井資源儲量 927902.2.1礦井地質勘探 9248352.2.2工業(yè)資源儲量計算 9127452.3礦井設計資源儲量 1311692.3.1永久煤柱損失量 13167972.3.2礦井設計資源儲量 1572322.4礦井可采資源儲量 153122.4.1工業(yè)廣場保護煤柱煤量 15135952.4.2主要井巷保護煤柱損失量 19278402.4.3礦井可采資源儲量 1963573.礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限 20298793.1礦井工作制度 20299793.2礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限 20231733.2.1礦井設計生產(chǎn)能力 20200883.2.2礦井服務年限 21159344.井田開拓 2290854.1井田開拓的基本問題 22204104.1.1井田開拓方式 2225704.1.2井口位置及工業(yè)廣場位置選擇 22259054.2井田開拓方案的技術比較 2381664.3井田開拓方案的經(jīng)濟比較 2830684.4開拓部署 35125514.4.1采區(qū)劃分和配采關系 3531214.4.2煤層、上下山和采區(qū)開采順序 35187505.礦井基本巷道 37241065.1井筒 37215375.1.1主井 37187445.1.2副井 38177725.1.3風井 39238335.2井底車場 40218005.3主要開拓巷道 42173816.采煤方法和采區(qū)巷道布置 46303046.1煤層地質特征 4662816.2采煤方法和回采工藝 4792616.2.1采煤方法 4736046.2.2長壁工作面工藝參數(shù)和設計 47164716.2.3工作面設備選型 48221046.2.4工作面配套設備的校核 51225036.2.5回采工作面的循環(huán)作業(yè) 55273146.3采區(qū)巷道布置 5713706.3.1回采巷道布置 57122786.3.2上山巷道布置 6095586.4采區(qū)車場設計 62304166.4.1采區(qū)上部車場 62312406.4.2采區(qū)中部車場 6392416.4.3采區(qū)下部車場 63313976.5建井工期與采掘計劃 64268696.5.1礦井的掘進 64142306.5.2礦井各類巷道掘進度指標 64288506.5.3礦井掘進率 65167257.礦井通風及安全 68232257.1礦井通風系統(tǒng)的選擇 68120527.1.1礦井通風系統(tǒng) 68187197.1.2主要通風機工作方式 6829687.1.3采區(qū)通風系統(tǒng) 68206237.2采區(qū)及全礦所需風量 70250747.2.1工作面需風量計算 70155227.2.2備用面需風量的計算 72125397.2.3掘進工作面需風量 72296677.2.4硐室需風量 739627.2.5其它巷道所需風量 74248507.2.6礦井總風量 7477527.2.7風量分配 75131577.2.8風速驗算 76269437.3礦井阻力計算 7655847.3.1通風容易時期和困難時期的采煤方案 76237237.3.2礦井通風總阻力和等積孔計算計算 79157807.4通風機選型 81267677.4.1主要通風機的選擇 81294377.5防止特殊災害的安全措施 8651397.5.1預防瓦斯和煤塵爆炸的措施 8625267.5.2預防井下火災的措施 8637818.礦山環(huán)境保護 88145708.1礦山開采對于地質環(huán)境的影響 8832918.1.1影響地下水系、破壞水均衡 88253668.1.2破壞地形地貌 88201388.1.3造成山體崩塌、塌陷等地質災害 89214568.2礦山環(huán)境保護措施 89298668.2.1礦山固體廢棄物治理與資源化利用 89106008.2.2“三廢”排放與環(huán)境污染治理 9032619.地應力測量專題 91183709.1工程概況 91272889.2空心包體應變計及測量方法介紹 94157709.3地應力現(xiàn)場測試 100113849.4地應力測試結果 1036367結論 1165778參考文獻 117

摘要本設計包括兩個部分：設計部分、專題部分。設計部分為平煤股份有限責任公司四礦新井初步設計。平煤股份有限責任公司四礦位于河南省平頂山市境內。井田平均走向約5.12km，平均傾向約2.95km，面積約為15.00km2。本設計選擇立井兩水平加暗斜井上山開拓。首采區(qū)工作面長度約為285m，選用單一走向長壁采煤法，礦井年工作日為330d，采用“四六制”。運輸平巷采用膠帶輸送機運煤，輔助運輸采用齒軌車機車牽引礦車運輸。礦井的通風方式為中央邊界式。專題主要闡述了地應力測量的原理和過程，整理了地應力測量主要方法以及設計理論和方法，并依此給出了工程實例研究。關鍵詞：平煤四礦；立井加暗斜井；采區(qū)布置；走向長壁采煤法；中央邊界式通風；地應力測量PAGE2礦井概況及地質特征礦井概況地理位置與交通平煤股份有限責任公司四礦位于河南省平頂山市新華區(qū)，位置在平頂山市西北約8公里處，隸屬于平頂山天安煤業(yè)股份有限公司。井田以北與郟縣、寶豐相鄰，東及東南以F2正斷層為界與一礦毗鄰，南及西南以F1正斷層為界與五礦毗鄰。圖1.1平煤股份有限責任公司四礦交通位置圖地形地貌井田的地形地勢平坦，井田的中部和東部地勢起伏較小，其余地段有黃土堆積形成的低山，地勢變化逐漸增大。井田北部的土山頂（+300.00m）為井田的最高點，而最低點位于井田中部的平坦地區(qū)（+100.00m），地形總體呈北高南低趨勢，相對高差為200.00m。水系井田區(qū)域內無較大型河流，均為汝河水系支流；井田區(qū)域外1公里處有一大型水庫白龜山水庫。氣象及地震氣象所在地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，冬季干燥寒冷，夏季炎熱多雨。最高氣溫37.6℃，最低氣溫-6.4℃，年平均氣溫9.1℃；一年有180天的無霜期；降水集中在6、7月份，最大降水量可達到852.6mm，最小降水量為320.3mm，年平均降水量608mm，年平均蒸發(fā)量約為1659mm。凍土深度小于800mm。2）地震未發(fā)生過3級以上地震。礦區(qū)所在地的經(jīng)濟概況平頂山有天獨厚的地理位置、豐富的自然資源、雄厚的經(jīng)濟實力，還有比較完善工業(yè)體系和較強的工業(yè)實力。因其優(yōu)越的自然環(huán)境和源遠流長的燦爛文化，成為中國優(yōu)秀旅游城市、國家園林城市、中國曲藝城和中國書法城，中原城市群九個中心城市之一。水源和電源1）水源條件可將深層的奧灰水用作礦井水源，用于供應礦井、選煤廠的飲用水和生活用水。井下排水經(jīng)過處理后，用作生產(chǎn)用水。2）電源條件礦井設有35kv降壓站一座，平寶35kv降壓站2回路電源線路，分別引自馬堯店站、姚孟站。馬堯站降壓站35kv母線，1回電源線路型號LGJX-150mm2，供電距離9.23km；姚孟降壓站1回電源線路型號LGJX-150mm2，供電距離4.6km。平寶35kv降壓站2臺主變壓器型號SFZ11-12500KVA/35KV/10KV分列運行，10KV母線分列運行為井上下提供生產(chǎn)電源。地質特征地質概況1)石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)本組厚99.28～158.20m，平均厚123.44m。主要有黑灰色泥巖、粉砂巖、淺灰色砂巖、煤層及石灰?guī)r有規(guī)律交互組合而成?？刹擅簩?層(5#)，5#煤層位于本組中部，是井田主要可采煤層之一。2)二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)本組厚42.01～89.07m，平均厚67.79m。主要由深灰色砂巖、粉砂巖、灰黑色砂質泥巖、泥巖及1～3層煤層組成。可采煤層1層(2#)，2#煤層位于中下部，為井田先期主采煤層。3)二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)本組厚43.19～109.40m，平均厚98.37m。頂部為灰、灰綠、紫紅色含鋁泥巖；中上部為灰綠色砂巖、深灰色泥巖、粉砂巖；下部主要為深灰～灰黑色砂質泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，偶夾薄煤層。4)二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)本組僅在井田南部有零星出露。鉆孔揭露均不完整。厚283.10～329.81m，平均204.87m。以灰綠色（間夾紫紅色團塊）泥巖、砂質泥巖為主，夾灰綠色砂巖。5)第三系上新統(tǒng)(N2)厚0～29.27m，平均厚16.27m。以灰綠、褐黃、灰色粘土為主，其次為砂粘土，下部夾2～3層灰黃、黃綠色中、粗砂。局部含鈣質結核，底部常為礫石層。6)第四系(Q)井田內廣泛分布，厚0～68.56m，平均厚25.48m，厚度變化較大。主要為井田松散覆蓋層由礫石、淤泥、砂組成。以棕紅、褐紅、褐黃色粘土、含砂粘土、粉砂質粘土為主，夾多層黃綠、黃色粗～粉砂。地質構造井田主體構造為一軸向320°寬緩的背斜，地層傾角8～20°（南緩北陡），地質報告表明井田內共存在7條斷層，其中F5斷層為大斷層，其余均為小斷層。F5斷層尖滅處位于井田的中部，將井田分為均勻兩個部分，向西北、向東北傾斜，落差0-35米，傾角45-55度，延伸長度超過400米，連接了煤層直接含水層與間接含水層的水力連接。因此，在工作面開挖過程中，嚴格控制工作面與斷層的距離，嚴禁在保護煤柱線以外進行開采。水文地質特征正常涌水量是100m3/h，最大涌水量是200m3/h。在掘進時，必須完善排水系統(tǒng)，排水管路緊跟迎頭，且在巷道低洼處按標準做水泵窩，遇到地質構造時，提前做好防范措施。煤層特征煤層煤層特征見表1.1。表1.1煤層特征表煤層煤層傾角（°）煤層厚度（m）最小～最大平均頂板巖性底板巖性地質構造復雜程度其他1#煤8～200～1.880.5泥巖、砂質泥巖砂質泥巖、泥巖不穩(wěn)定局部可采2#煤8～202.9～5.153.2砂質泥巖、泥巖泥巖、砂質泥巖穩(wěn)定全區(qū)可采3#煤8～200～1.520.48泥巖、砂質泥巖砂質泥巖、泥巖不穩(wěn)定局部可采4#煤8～200～1.360.49砂質泥巖、泥巖泥巖、砂質泥巖不穩(wěn)定局部可采5#煤8～202.76～6.223.8砂質泥巖、泥巖泥巖、砂質泥巖穩(wěn)定～較穩(wěn)定全區(qū)可采礦井可采煤層兩組兩層，即：2#煤、5#煤。1#煤至2#煤層間距26m左右，2#煤至3#煤層間距35m左右，3#煤至4#煤層間距8m左右，4#煤至5#煤層間距42m左右。瓦斯、煤塵爆炸及煤的自燃1）瓦斯情況表1.5煤層瓦斯含量成分表煤層編號甲烷含量ml/g.daf瓦斯成分CH4(%)CO2(%)N2(%)C2–C8(%)2#8.2186.783.0111.000.0505#11.3891.901.656.450.0067礦井相對瓦斯涌出量為6m3/t。2）煤塵情況礦井設有完善的防塵、灑水系統(tǒng)，地面設置消防水池（工業(yè)清水池）兩座，每座容量500m3，共1000m3。各主要進回風大巷及采掘工作面敷設防塵管路；采掘工作面凈化水幕共124道，采煤工作面安裝高壓降塵設備2套，自動水幕6道；煤流中各轉載點共設41處轉載點噴霧，各主要進回風大巷、采煤工作面機風巷、煤巷掘進工作面、主要運輸巷等均設有隔爆水袋棚共43組，覆蓋全礦井。

井田境界和儲量井田境界井田范圍平煤股份有限責任公司四礦井田境界拐點坐標見表2.1。表2.1井田境界拐點拐點編號緯距（X）經(jīng)距（Y）1384269.748028794.37752384290.151528810.10303384313.522028784.59604384314.754028761.19055384299.679028751.48606384279.224528775.4375井田面積水平面積按下式計算：（2-1）則面積為：。井田賦存狀況示意圖如圖2.1。圖2.1井田的賦存狀況示意圖礦井資源儲量礦井地質勘探河南煤田地質勘探隊提交的《平煤股份有限責任公司四礦勘探（精查）地質報告》對主要地質構造形態(tài)、主要褶曲和斷層以及煤層賦存條件進行了詳細說明；井田水文地質條件的基本情況已經(jīng)說明。設計所需的基本資料齊全，且均可以作為資源儲量計算的依據(jù)。工業(yè)資源儲量計算礦井主采煤層為2#煤層和5#煤層。1#煤層、3#煤層和4#煤層為高硫煤，屬于平衡表外儲量，不計入工業(yè)儲量。本礦井的煤層厚度、產(chǎn)狀、以及煤的性質均比較穩(wěn)定，因此礦井主采煤層2#煤層和5#煤層的工業(yè)儲量采用地質塊段法計算，即塊段平均煤厚乘以塊段面積和煤層視密度。平煤股份有限責任公司四礦儲量計算的塊段劃分如圖2.2所示。圖2.2平煤股份有限責任公司四礦儲量計算塊段劃分示意圖由上圖計算各個塊段的面積，各塊段面積見表2.2。表2.2塊段面積序號名稱面積/m2煤層傾角序號名稱面積/m2煤層傾角150-150右79572721850-150左640601202150-250右1083543169150-250左898303143250-350右11604681510250-350左645488204350-450右10431981611350-450左714253185450-550右8217312012450-550左731766176550-650右9436591713550-650左746186177650-750右9261661414650-750左728653162#煤層和5#煤層容重為1.4；2#煤層和5#煤層平均厚度分別為3.2m和3.8m。煤層工業(yè)資源儲量按照下式計算：（2-2）將數(shù)值代入式（2-2）中，有所以2#煤層工業(yè)資源儲量為同理可得5#煤層工業(yè)資源儲量為則總工業(yè)資源儲量為礦井設計資源儲量永久煤柱損失量1）井田境界煤柱煤量井田境界煤柱損失按照下式計算：（2-3）則2#煤層的境界煤柱損失量為：5#煤層的境界煤柱損失量為：則井田的境界煤柱損失量為：2）斷層煤柱煤量井田范圍內有兩條斷層，斷層落差為26m。由于礦井涌水量和瓦斯涌出量比較小的，因此留設50m的斷層保護煤柱。即斷層兩側各留設50m的保護煤柱。按照下式計算：（2-4）則F5斷層的境界煤柱損失量為：F6斷層的境界煤柱損失量為：F7斷層的境界煤柱損失量為：所以井田的境界煤柱損失量為：3）防水煤柱煤量和地面建（構）筑物煤柱煤量由于各煤層都有較好頂?shù)装鍫顟B(tài)，其致密性較好，沒有較大水系流經(jīng)本井田范圍，且地表水體一般不與其下各含水層發(fā)生水力聯(lián)系，且各含水層之間均有一定厚度的隔水巖層。因此，無需留設防水煤柱。同時，地面無明顯的建筑物和構筑物，無需留設建（構）筑物煤柱。礦井設計資源儲量按照下式計算：（2-5）礦井設計資源儲量：。礦井可采資源儲量工業(yè)廣場保護煤柱煤量根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》中第10.2.4條的規(guī)定，工業(yè)場地占地面積指標見表2.3。表2.3礦井工業(yè)場地建設用地指標類型建設規(guī)模（10kt/a）無選煤廠有選煤廠用地面積（hm2）用地指標（hm2/10kt原煤）用地面積（hm2）用地指標（hm2/10kt原煤）大型及以上150019.500.013027.000.0180120019.000.015826.300.0219100018.400.018425.300.025380017.700.022124.000.030060017.000.028323.000.038350016.500.032022.200.044440016.000.040021.500.053830015.200.050720.000.066724013.600.056718.000.075018011.600.064415.600.086715010.900.072714.700.098012010.000.083313.500.1125中型909.000.100012.200.1356607.300.121710.100.1683456.500.14448.800.1956小型305.200.17337.000.2333214.300.20485.600.2667153.850.25675.000.333392.950.3278井型設計為1.20Mt/a，工業(yè)廣場面積10.00ha，即100000m2。尺寸確定為330m×330m。煤層傾角平均17o，工業(yè)廣場中心處的標高為100m，表土厚度25m，在工業(yè)廣場內布置主井、副井、地表建筑物。按規(guī)定工業(yè)廣場留設20m的圍護帶。本礦井的地質條件、沖積層和基巖移動角見表2.4。表2.4地質條件、沖積層和基巖移動角廣場標高/m煤層傾角煤層厚度/m風積沙層厚度/m100173.22545657570工業(yè)廣場壓煤計算示意圖如圖2.3所示。圖2.3工業(yè)廣場壓煤計算示意圖工業(yè)廣場壓煤按照下式計算：（2-6）2#煤層和5#煤層工業(yè)廣場的保護煤柱損失量分別為：工業(yè)廣場的保護煤柱損失量為。主要井巷保護煤柱損失量由于主井、副井均布置在工業(yè)廣場范圍內，不需另外留設保護煤柱。風井布置的位置沒有壓煤，不需要留設煤柱。大巷煤柱在開采結束時進行回收，因此大巷保護煤柱不計入永久煤柱損失量。礦井可采資源儲量按照下式計算： （2-7）本設計礦井的2#煤層屬于中厚煤層、5#煤層屬于厚煤層，采區(qū)回采率取為0.8。礦井可采資源儲量：

礦井工作制度、設計生產(chǎn)能力及服務年限礦井工作制度根據(jù)2015年國家煤監(jiān)局下發(fā)的新版的《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》相關的規(guī)定：煤礦一年的工作時間按照330天計算即可，即，本設計中年工作日為330天；在這個規(guī)范中還規(guī)定了，礦井井下的工作制度需要按照（為）“四六”（制）的工作制進行設計，即將每天分為四個工作班作進行作業(yè)，其中三個班進行采煤，一個班進行檢修，每班純工作時間不能高于6個小時。礦井設計生產(chǎn)能力及服務年限礦井設計生產(chǎn)能力平煤股份有限責任公司四礦的煤炭儲量比較全面，煤層賦存條件也比較穩(wěn)定，頂?shù)装鍡l件很好，煤層傾角小，煤層厚度變化不大，開采條件相對簡單，技術非常容易達到。經(jīng)濟收益的前景是不錯的，并且平煤股份有限責任公司四礦的交通運輸很便利，市場對本礦井生產(chǎn)的煤的需求很大，所以宜建大型礦井。結合本井田的煤炭儲量，所以將礦井設計生產(chǎn)能力確定為1.20Mt/a。礦井服務年限礦井設計可采儲量，設計生產(chǎn)能力和礦井服務年限的關系為：（3-1）則礦井服務年限為：；符合要求。

井田開拓井田開拓的基本問題井田開拓方式本礦井井田地勢地勢比較平坦，地形地貌條件不能滿足采用平硐開拓的要求。主采煤層2#煤層和5#煤層為緩傾斜煤層，一般14o～20o，表土層厚度20～50m，平均25m且厚度變化較大，煤層埋藏較淺，一般為-50～-750m，若開采水平確定為-350m和-750m且采用斜井開拓時，井筒傾斜角度為17o時，需開鑿斜井井筒的長度較長，使得運輸及通風線路較長，顯而易見采用斜井是不太合理的，故本設計首先考慮采用立井開拓方式。因此，井筒形式確定為立井。井口位置及工業(yè)廣場位置選擇煤層底板等高線為-50～-750m，地表等高線為100～300m。根據(jù)礦井的地形地質條件，綜合考慮經(jīng)濟、技術等各方面因素，合適作為本礦井井口和工業(yè)廣場位置地點有1、2、3、4處場地，具體位置如圖4.1所示。在井田東北部塊段，煤層條件好，煤質也比較好，是理想的首采區(qū)。相比于場地1和場地2，場地3和場地4偏離儲量中心遠，因而優(yōu)先考慮將場地1和場地2作為本礦井井口和工業(yè)廣場位置；若在場地2建工業(yè)廣場，則必須搬遷一個小村莊，而且在井田東北部塊段，煤層條件好，煤質也比較好，是理想的首采區(qū)；故最后選定場地1處作為井口和工業(yè)廣場位置。圖4.1井田及工業(yè)廣場位置圖井田開拓方案的技術比較1）提出方案開拓方案分別如圖4.2～4.5所示。方案一：主、副、風井都采用立井，兩水平開拓；主要數(shù)據(jù)見表4.1。圖4.2開拓方案一表4.1方案一主要數(shù)據(jù)項目凈直徑/m厚度/m支護形式煤巖類別凍結深度/m支護厚度/mm基價/元·m-1主立井表土段5.525鋼筋混凝土--<200<100017880.5基巖段5.5825混凝土中硬巖--4007228.2副立井表土段6.525鋼筋混凝土--<200<110022622.6基巖段6.5850鋼筋混凝土中硬巖--5009755.2風井表土段625鋼筋混凝土--<200<110021042.2基巖段6125混凝土中硬巖--4508387.2方案二：主、副、風井都采用立井，三水平開拓；主要數(shù)據(jù)見表4.2。圖4.3開拓方案二表4.2方案二主要數(shù)據(jù)項目凈直徑/m厚度/m支護形式煤巖類別凍結深度/m支護厚度/mm基價/元·m-1主立井表土段5.525鋼筋混凝土--<200<100017880.5基巖段5.5825混凝土中硬巖--4007228.2副立井表土段6.525鋼筋混凝土--<200<110022622.6基巖段6.5850鋼筋混凝土中硬巖--5009755.2風井表土段625鋼筋混凝土--<200<110021042.2基巖段6125混凝土中硬巖--4508387.2方案三：主、副、風井都采用立井，兩水平開拓，第二水平采用暗斜井延深；立井主要數(shù)據(jù)見表4.3，暗斜井主要數(shù)據(jù)見表4.4。圖4.4開拓方案三表4.3方案三立井主要數(shù)據(jù)項目凈直徑/m厚度/m支護形式煤巖類別凍結深度/m支護厚度/mm基價/元·m-1主立井表土段5.525鋼筋混凝土--<200<100017880.5基巖段5.5450混凝土中硬巖--4007228.2副立井表土段6.525鋼筋混凝土--<200<110022622.6基巖段6.5450鋼筋混凝土中硬巖--5009755.2風井表土段625鋼筋混凝土--<200<110021042.2基巖段6125混凝土中硬巖--4508387.2表4.4方案三暗斜井主要數(shù)據(jù)項目傾角斷面形狀長度/m掘進斷面/m2煤巖類別支護厚度/mm基價/元·m-1主暗斜井基巖段17°半圓拱形135023中硬巖4006999.7副暗斜井基巖段17°半圓拱形135023中硬巖4006999.7方案四：主、副、風井都采用立井，三水平開拓，第三水平采用暗斜井延深；立井主要數(shù)據(jù)見表4.5，暗斜井主要數(shù)據(jù)見表4.6。圖4.5開拓方案四表4.5方案四立井主要數(shù)據(jù)項目凈直徑/m厚度/m支護形式煤巖類別凍結深度/m支護厚度/mm基價/元·m-1主立井表土段5.525鋼筋混凝土--<200<100017880.5基巖段5.5650混凝土中硬巖 --4007228.2副立井表土段6.525鋼筋混凝土--<200<110022622.6基巖段6.5700鋼筋混凝土中硬巖--5009755.2風井表土段625鋼筋混凝土--<200<110021042.2基巖段6125混凝土中硬巖--4508387.2表4.6方案四暗斜井主要數(shù)據(jù)項目傾角斷面形狀長度/m掘進斷面/m2煤巖類別支護厚度/mm基價/元·m-1主暗斜井基巖段17°半圓拱形66023中硬巖4006999.7副暗斜井基巖段17°半圓拱形66023中硬巖4006999.7表4.7平硐及平巷井巷工程概算定額項目掘進斷面/m2支護形式煤巖類別支護厚度/mm基價/元·m-1巖層平巷<25噴射混凝土中硬巖1204187.4煤層平巷<23噴射混凝土煤1502750.6巖層平巷<23噴射混凝土中硬巖1204965.4煤層斜巷<23噴射混凝土煤1503116.5巖層斜巷<23噴射混凝土中硬巖1204606.8井田開拓方案的經(jīng)濟比較方案一、方案三的區(qū)別在第二水平是立井開拓還是暗斜井開拓；方案二和方案四的區(qū)別在第三水平是立井開拓還是暗斜井開拓。根據(jù)各方案的主要數(shù)據(jù)，粗略估計各方案的費用，列出粗略估算費用計算表，詳情見表4.8~4.11。表4.8方案一粗略估算費用計算表項目數(shù)量/m基價/元·m-1費用/萬元小計/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段2517880.544.70641.03基巖段8257228.2596.33副井開鑿表土段2522622.656.56885.75基巖段8509755.2829.19風井開鑿表土段2521042.252.61157.45基巖段1258387.2104.84井底車場巖巷12004187.4502.49502.49一水平石門巖巷4054965.4201.10201.10二水平石門巖巷15104965.4749.78749.78合計/萬元3137.58生產(chǎn)費用/萬元主井提升系數(shù)煤量/萬t提升長度/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.451.64636.12二水平1.26816.4010.851.611124.37排水涌水量/m3·h-1時間/h服務年限/a基價/元·h-1·m-3費用/萬元1008760500.281226.40大巷運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平石門1.25365.8760.40.41030.25二水平石門1.26816.4011.510.44940.53合計/萬元22957.65893總計費用/萬元26095.24278表4.9方案二粗略估算費用計算表項目數(shù)量/m基價/元·m-1費用/萬元小計/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段2517880.544.70641.03基巖段8257228.2596.33副井開鑿表土段2522622.656.56885.75基巖段8509755.2829.19風井開鑿表土段2521042.252.61157.45基巖段1258387.2104.84井底車場巖巷12004187.4502.49502.49一水平石門巖巷4054965.4201.10201.10二水平石門巖巷8004965.4397.23397.23三水平石門巖巷15104965.4749.78749.78合計/萬元3534.82生產(chǎn)費用/萬元主井提升系數(shù)煤量/萬t提升長度/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.451.64636.12二水平1.23406.40.651.64251.19三水平1.23410.0010.851.65565.12排水涌水量/m3·h-1時間/h服務年限/a基價/元·h-1·m-3費用/萬元1008760500.281226.40大巷運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.40.41030.25二水平1.23406.40.80.41308.06三水平1.23410.0011.510.42471.57合計/萬元20488.70總計費用/萬元24023.52表4.10方案三粗略估算費用計算表項目數(shù)量/m基價/元·m-1費用/萬元小計/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段2517880.544.701314.93基巖段4507228.2325.27斜井段13506999.7944.96副井開鑿表土段2522622.656.561440.50基巖段4509755.2438.98斜井段13506999.7944.96風井開鑿表土段2521042.252.61157.45基巖段1258387.2104.84井底車場巖巷12004187.4502.49502.49一水平石門巖巷4284965.4212.52212.52二水平石門巖巷5164965.4256.21256.21合計/萬元3884.10生產(chǎn)費用/萬元主井提升系數(shù)煤量/萬t提升長度/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.212182.2770.451.610525.49二水平1.26816.4011.350.424637.88排水涌水量/m3·h-1時間/h服務年限/a基價/元·h-1·m-31008760500.281226.40大巷運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.4280.41102.37二水平1.26816.4010.5160.41688.29合計/萬元19180.42總計費用/萬元23064.52表4.11方案四粗略估算費用計算表項目數(shù)量/m基價/元·m-1費用/萬元小計/萬元基建費用/萬元主井開鑿表土段2517880.544.70976.51基巖段6507228.2469.83斜井段6606999.7461.98副井開鑿表土段2522622.656.561201.40基巖段7009755.2682.86斜井段6606999.7461.98風井開鑿表土段2521042.252.61157.45基巖段1258387.2104.84井底車場巖巷12004187.4502.49502.49一水平石門巖巷4054965.4201.10201.10二水平石門巖巷8544965.4424.05424.05三水平石門巖巷5164965.4256.21256.21合計/萬元3719.21生產(chǎn)費用/萬元主井提升系數(shù)煤量/萬t提升長度/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.451.64636.12二水平1.26816.4010.651.68506.87三水平1.23410.0010.660.421134.30排水涌水量/m3·h-1時間/h服務年限/a基價/元·h-1·m-3費用/萬元1008760500.281226.40大巷運輸系數(shù)煤量/萬t平均運距/km基價/元·t-1·km-1費用/萬元一水平1.25365.8760.4050.41043.13二水平1.23406.40.8540.41396.35三水平1.23410.0010.5160.4844.59合計/萬元18787.75總計費用/萬元22506.96根據(jù)表4.12開拓方案匯總表的結果選擇方案四：立井兩水平加暗斜井開拓。表4.12開拓方案匯總方案方案一方案三方案二方案四名稱立井兩水平開拓立井單水平加暗斜井開拓立井三水平開拓立井兩水平加暗斜井開拓基建費用/萬元3137.583884.103534.823719.21生產(chǎn)費用/萬元22957.6619180.4220488.7018787.75合計/萬元26095.2423064.5224023.5222506.96百分比113.14100.00106.74100.00開拓部署采區(qū)劃分和配采關系每個階段沿走向劃分為2個采區(qū)，采區(qū)劃分為3~4個區(qū)段。在井田范圍內布置一個生產(chǎn)采區(qū)，保證生產(chǎn)。為保證生產(chǎn)安全，采區(qū)間采用后退式開采順序。因井田內瓦斯和涌水量較大，采用上下山開采，下山部分技術難點較多，因而在階段內均采用上山開采。煤層、上下山和采區(qū)開采順序煤層開采順序由于兩個主采煤層間距較大，本礦井實行單層開采。為減少采動影響，有利于巷道支護，減少因巖層破裂而導致地下水水路導通，本礦井先對2#煤進行采掘，待采掘完畢后對5#煤進行開采。上山布置根據(jù)井田主采煤層分布情況，為改善上山維護條件，將所有上山布置在煤層底板巖石中，距離煤層底板法線距離30~50m處。一般情況下，到達一定的法線距離后應優(yōu)先考慮巖石性質，合理布置上山。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第一百一十三條規(guī)定，所有采區(qū)布置3條上山。三條上山布置在同一層面上，兩上山之間彼此保持20~25m的間距。采區(qū)開采順序為便于巷道的維護、采后密閉、減少漏風、回收大巷保護煤柱等，開采順序確定為后退式。為保證礦井盡快投產(chǎn)，并保證一定的經(jīng)濟效益，將煤層底板等高線平穩(wěn)，地質結構簡單的2102采區(qū)作為首采區(qū)，待首采區(qū)2102采區(qū)開采完畢后，按照2101采區(qū)、2202采區(qū)、2201采區(qū)、2302采區(qū)、2301采區(qū)的順序依次開采。

礦井基本巷道井筒根據(jù)第四章的開拓方案，主、副井都為前期為立井后期為暗斜井；為避免采用箕斗井回風時封閉井塔等困難和減少穿越流沙層開鑿風井的數(shù)目，選擇中央邊界式通風方式，回風井布置在井田的上部邊界走向中部。主井主井井筒主要參數(shù)見表5.1，主立井斷面如圖5.1所示。主暗斜井的延伸，在后期結合實際的詳細地質報告另行設計。圖5.1主井井筒斷面布置圖（單位：mm）表5.1主井井筒特征表副井副井井筒主要參數(shù)見表5.2，副井井筒斷面如圖5.2所示，副暗斜井的延伸，在后期結合實際的詳細地質報告另行設計。圖5.2副井井筒斷面布置圖（單位：mm）表5.2副井井筒特征表風井風井井筒主要參數(shù)見表5.3，風井布置如圖5.3所示。圖5.3風井井筒斷面布置圖（單位：mm）表5.3中央風井井筒特征井底車場1）井底車場形式井底車場形式確定為立式環(huán)形井底車場，副立井以罐籠提運，井底車場鋪軌以齒軌車機車牽引礦車輔助運輸，采區(qū)上（下）山輔助運輸為通過鋼絲繩連接絞車運輸，井底車場布如圖5.4。圖5.4井底車場布置平面示意圖2)空、重車線長度大型礦井副井空重車線的長度應為1.0～1.5列車長，本設計取1.5。輔助運輸采用齒軌車作為牽引動力，牽引MG1.7-6A型1.5t固定廂式礦車，其尺寸為2400×1050×1200(mm)，齒軌車機車選用常州科研試制中心研制的CK-66型柴油機車，其外形尺寸為10500×1050×1650(mm)。每列車15節(jié)車廂。一列車的長度副井空重車線的長度應大于46.5×1.5=69.75m所選車場的副井空車線的長度L1>46.5m，所選車場的副井重車線的長度L2m>69.75m，符合要求。3)硐室(1)主井系統(tǒng)硐室立井系統(tǒng)硐室有井底煤倉、皮帶機頭驅動硐室、裝載膠帶巷、清理井底撒煤硐室及水泵房等組成，是井底煤流匯集和裝載提升的樞紐。井底煤倉的容量類比同類型礦井取654t，建造一個圓筒煤倉直徑為6m，高24m，總容量約678t，滿足礦井生產(chǎn)需要。(2)副井系統(tǒng)硐室副井系統(tǒng)硐室由中央水泵房、水倉、清理水倉硐室、中央變電所、調度室及等候室等組成，并設有防爆密閉門。水倉的主倉和副倉之間距離30m。主要開拓巷道井田內膠帶運輸大巷和輔助運輸大巷均布置在距離煤層底板30~50m處的巖層中。1）膠帶運輸大巷巷道運輸煤炭采用鋼絲繩芯膠帶機，同時鋪設有軌道，用柴油機齒軌機車牽引，小于3o的地方鋪設普通600mm軌距的軌道，大于3o的地方鋪設帶齒軌的600mm軌距的軌道。膠帶運輸大巷同時用作回風大巷，不設專用人行道。因此，膠帶運輸大巷的寬度可以采用下式計算。 （5-1）計算得膠帶運輸大巷的凈寬度。膠帶運輸大巷的斷面如圖4.13所示，特征表見表5.4、5.5，回風石門選用的斷面與膠帶運輸大巷相同。膠帶運輸上山和膠帶運輸下山選用的斷面與膠帶運輸大巷相同。圖5.5膠帶運輸大巷的斷面圖表5.4膠帶運輸大巷斷面特征表表5.5膠帶運輸大巷每米工程量及材料消耗量表2）輔助運輸大巷巷道鋪設雙軌，用柴油機齒軌車機車牽引，小于3o的地方鋪設普通600mm軌距的軌道，大于3o的地方鋪設帶齒軌的600mm軌距的軌道。輔助運輸大巷用作進風大巷，設專用人行道。因此，輔助運輸大巷的寬度可以采用下式計算。 （5-2）計算得輔助運輸大巷的凈寬度。輔助運輸大巷的斷面如圖5.6所示，特征表見表5.6、5.7，輔助運輸上山和輔助運輸下山選用的斷面與輔助運輸大巷相同。表5.6輔助運輸大巷斷面特征表圖5.6輔助運輸大巷的斷面圖表5.7輔助運輸大巷每米工程量及材料消耗量表各主要開拓巷道的斷面尺寸，均按運輸設備的外形尺寸以及《煤礦安全規(guī)程》第19條，第20條有關安全間隙的要求而確定其斷面尺寸，并按通風要求驗算其風速，驗算結果見第七章。

采煤方法和采區(qū)巷道布置采煤方法和回采工藝采煤方法根據(jù)上述的煤層地質特征、國內外采煤裝備水平和技術發(fā)展條件以及國家當前頒布或執(zhí)行的相關技術政策，為保證生產(chǎn)安全、經(jīng)濟效益和采出率較高，對本礦井的各主要可采煤層選用走向長壁采煤法進行回采；采煤工藝選用綜合機械化采煤工藝。長壁工作面工藝參數(shù)和設計1）回采工作面長度工作面長度確定隨著工作面裝備水平和管理水平的提高，為了能夠使工作面的生產(chǎn)能力達到設計的要求，設計工作面的長度為285m。2）推進長度因工作面搬遷次數(shù)頻繁導致生產(chǎn)效率降低、煤量損失隨工作面推進距離之間的關系，結合礦井設計生產(chǎn)能力所選用滾筒采煤機的技術參數(shù)，工作面的連續(xù)推進長度不宜小于1000m且推進時間必須在一年工作面設備選型工作面的關鍵參數(shù)見表6.1。表6.1工作面關鍵參數(shù)表工作面長度（m）煤厚（m）煤層結構所需支架類型傾角（°）2853.2簡單、無夾矸支撐掩護式17根據(jù)工作面的關鍵參數(shù)，選用下列設備；三機標準型號及主要技術參數(shù)分別見表6.2、表6.3、6.4、表6.5。表6.2三機標準型號液壓支架采煤機刮板輸送機ZZ4000/18/38MG300-WSGZ—764/264A表6.3ZZ4400/18/38型液壓支架主要技術參數(shù)項目技術參數(shù)單位型號ZZ4400/18/38形式支撐掩護式支架中心距1.5m高度1.8-3.8m寬度1.42-1.59m運輸尺寸（長×寬×高）55.958×1.42×1.8m重量15.9T支護強度0.7MPa初撐力3141.6kN對底板比壓1.431.58MPa工作阻力4400kN適應煤層傾角≤30°供液泵壓75MPa設計單位上海分院制造廠家蘇南煤機廠表6.4MG300-W型采煤機主要技術參數(shù)項目技術參數(shù)單位型號MG300-W采高2.0～3.8m適應煤層傾角≤35°滾筒中心距8389mm機面高度1488mm臥底量286mm控頂距2275mm適應媒質硬度F=1～3截深600mm滾筒直徑1.6、1.8、2.0m牽引方式無鏈牽引速度0～6m/s牽引力500kN鏈條規(guī)格銷輪齒軌電動機型號YSKBC—300A/300功率300kW臺數(shù)1臺電壓1140V冷卻方式電機牽引、截割、搖臂均水冷噴霧方式內外噴霧總重40T最小不可拆卸件尺寸3260×1275×1039mm設計單位雞西煤機廠生產(chǎn)廠家雞西煤機廠表6.5SGZ—764/264A型刮板輸送機主要技術參數(shù)項目技術參數(shù)單位型號SGZ—764/264A出廠長度260m設計長度300m鏈速1.12m/s運輸能力1000t/h電動機型號KBY550-132功率2×132KW轉速1475r/min電壓1140V布置方式平行布置園環(huán)鏈規(guī)格（d×t）26×92-Cmm中部槽規(guī)格（長×寬×高）1500×764×222mm刮板間距920mm刮板鏈形式中雙鏈與采煤機配套牽引方式無鏈牽引制造廠家張家口煤機廠工作面配套設備的校核1）采煤機的校核（1）采煤機應具有的最小生產(chǎn)能力： （6-1）所以，。（2）采煤機的平均牽引速度 （6-2）故，。（3）采煤機裝機功率根據(jù)《綜采技術手冊（上）》P1143-1144所述，要求采煤機的實際牽引速度達到10～12m/min，其設計牽引速度約為15m/min左右，這時可供選擇的只有大功率（總功率達600～1000kW）的無鏈電牽引采煤機。（4）滾筒直徑選擇2000mm的標準滾筒直徑；適用最大采高Hmax=2×2000-200=3800mm，適用于本礦井的煤層厚度。綜上所述，選擇的MG300-W型采煤機符合上述要求。2）液壓支架的支護強度校核（1）液壓支架的支護強度 （6-3）式中：——液壓支架的支護強度，kPa；——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，一般為4～8，此處取8；——頂板巖石的平均容重，此處取2.5t/m3；——采高，m。所以，。（2）液壓支架的高度液壓支架的最大和最小高度分別由下式（6-4）和（6-5）確定。 （6-4） （6-5）式中：、——分別為液壓支架的最大和最小高度，m；、——分別為煤層開采的最大和最小高度，分別為3.8m和3.2m；——頂板冒落的高度，一般為0.2～0.3m。所以，m，m。（3）工作面的移架速度 （6-6）式中：——工作面的移架速度，m/min；——不均衡系數(shù)，取1.2；——采煤機的平均牽引速度，m/min。所以，。（4）液壓支架的工作阻力液壓支架的支護面積 （6-7）式中：——液壓支架的支護面積，m2；——支架的頂梁長度，m；——端面距，m；——液壓支架的中心距，m。所以，。液壓支架支撐頂板的有效工作阻力 （6-8）式中：——液壓支架支撐頂板的有效工作阻力，kN；——液壓支架的支護強度，kPa；——液壓支架的支護面積，m2。所以，。所需每架支架立柱的總工作阻力應為 （6-9）式中：——支架立柱的總工作阻力，kN；——液壓支架支撐頂板的有效工作阻力，kN；——液壓支架的支撐效率，支撐掩護式取85%。所以，。綜上，所選的液壓支架能夠滿足生產(chǎn)和支護的要求。3）刮板輸送機的校核（1）刮板輸送機的輸送能力（6-10） （6-11）式中：——采煤機的平均牽引速度，m/min；——刮板輸送機的鏈速，m/min。所以，。刮板輸送機的輸送能力。（2）刮板輸送機的設計長度工作面的設計長度為285m，故刮板輸送機的設計長度應大于285m。所以選擇的SGZ-764/264A刮板輸送機，符合校核要求，可以滿足生產(chǎn)的需要?；夭晒ぷ髅娴难h(huán)作業(yè)循環(huán)作業(yè)方式采煤循環(huán)包括破煤、裝煤、運煤、支護和采空區(qū)處理等過程；作業(yè)方式是采煤工作面一天采煤班和準備班的配合方式。本礦井為采用四六制的綜采工作面，三班采煤、一班準備。循環(huán)方式為每個生產(chǎn)班進1個循環(huán)，日進3個循環(huán)。工序安排選用及時支護方式的采煤工藝過程，其順序為割煤--移架--移輸送機。勞動組織形式本礦以采煤機割煤工序為中心來組織移架、推溜、清煤等工作，采用分工種追機平行作業(yè)，以充分利用工時、空間，充分發(fā)揮綜合機械化效能。勞動組織人員配備見表6.9。表6.9勞動組織人員配備表職務班次合計檢修班生產(chǎn)一班生產(chǎn)二班生產(chǎn)三班班長11114采煤機司機22228刮板輸送機司機22228泵站工人11114轉載機司機11114膠帶輸送機司機233311端頭維護工人233311清煤工02226掛梁支架工344415電工522211運料工422210技術人員11114其他人員21115合計262525251014）技術經(jīng)濟指標工作面技術經(jīng)濟指標見表6.10。表6.10工作面主要技術經(jīng)濟指標序號項目單位數(shù)量1工作面長度m2852采高m3.23煤的容重t/m31.44循環(huán)進尺m1.05循環(huán)產(chǎn)量t1412.446日循環(huán)數(shù)個37日產(chǎn)量t4237.328回采工效t/工38.889回采率%9310噸煤生產(chǎn)成本元/t33.69采區(qū)巷道布置回采巷道布置工作面相對瓦斯涌出量6m3/t，生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，根據(jù)本設計第七章通風設計，確定采用U型通風方式。工作面回采巷道布置方式為一進一回，區(qū)段運輸平巷布置帶式輸送機，運煤兼進風，區(qū)段運料平巷布置軌道，輔助運輸兼回風。采用鑿巖臺車掘進，錨桿機進行支護的機械化掘進方式。1）回采巷道斷面參數(shù)確定為矩形斷面，確定均為凈寬度5m，凈高度3.5m，凈斷面面積為17.5m2，掘進寬度5100mm，掘進高度3550mm，掘進面積18.105m2。2）回采巷道支護兩區(qū)段平巷支護特征相同，為錨網(wǎng)索支護。采用錨網(wǎng)索支護，頂部為7根φ22×2400mm左旋無縱肋錨桿，兩幫為5根φ22×2400mm左旋無縱肋錨桿，錨桿托板為170×170×12mm弧形高強度托板。幫、頂錨桿間排距均為800mm，兩邊距幫頂錨桿均外斜10°打設。頂幫錨桿距頂板150mm成10°上斜打設；底幫錨桿距底板200mm成下斜10°打設。頂、幫網(wǎng)為10#鉛絲編制的經(jīng)緯網(wǎng)，網(wǎng)格為50×50mm，頂網(wǎng)為5200×900mm片網(wǎng)，幫網(wǎng)為3300×900mm。巷道內每隔60m布置一道雙向拉伸塑料網(wǎng)。錨索布置方式，錨索間排距為1300×1600mm，采用三根一排與二根一排交替打設。錨索采用高強度低松弛鋼絞線，公稱直徑18.96mm，長度為8300mm，錨索托盤規(guī)格為300×300×16mm。幫支護最大滯后頂支護為3m，嚴禁空班支護。如出現(xiàn)幫破碎，幫錨桿必須跟緊頂支護。區(qū)段運煤平巷和區(qū)段運料斜巷的巷道斷面支護圖如圖6.1、6.2所示。圖6.1區(qū)段運輸平巷斷面支護圖6.2區(qū)段運料平巷斷面支護上山巷道布置根據(jù)井田主采煤層分布情況，為改善上山維護條件，將所有上山布置在煤層底板巖石中，距離煤層底板法線距離30~50m處。運輸上山、軌道上山、回風上山斷面特征分別見表6.11、表6.12、表6.13，斷面示意圖分別見圖6.3、圖6.4、圖6.5所示。三條上山均由運輸水平自下向上掘進。表6.11采區(qū)運輸上山斷面特征斷面形狀凈斷面積/㎡掘進斷面積/㎡支護方式支護厚度/mm備注半圓拱8.28.9錨噴100圖6.3采區(qū)運輸上山斷面示意圖表6.12采區(qū)軌道上山斷面特征斷面形狀凈斷面積/㎡掘進斷面積/㎡支護方式支護厚度/mm備注半圓拱7.48.2錨噴100圖6.4采區(qū)軌道上山斷面示意圖表6.13采區(qū)回風上山斷面斷面形狀凈斷面積/㎡掘進斷面積/㎡支護方式間排距/mm備注半圓拱9.011.3錨桿800圖6.5采區(qū)回風上山斷面示意圖采區(qū)車場設計采區(qū)上部車場采區(qū)上部車場采用平車場，設計如圖6.6所示。圖6.6采區(qū)上部車場采區(qū)中部車場采區(qū)中部車場采用甩入繞道式的中部車場，設計如圖6.7所示。圖6.7采區(qū)中部車場采區(qū)下部車場采區(qū)下部車場設計如圖6.8所示。圖6.8采區(qū)中部車場建井工期與采掘計劃礦井的掘進設有開拓巷道掘進隊和回采巷道掘進隊二個掘進隊。掘進工作面?zhèn)€數(shù)設2個，其中一個回采巷道掘進面為1個，開拓巷道掘進面為1個，則采掘比例為1:2。各掘進工作面掘進設備見表6.14。表6.14掘進工作面設備明細表礦井各類巷道掘進度指標根據(jù)設計規(guī)范規(guī)定，并考慮現(xiàn)場實際情況，工程銜接上的安排，考慮巷道掘進順序、巷道斷面大小、生產(chǎn)條件、作業(yè)點變遷和掘進皮帶機安裝等影響因素，確定巷道平均掘進速度。巷道掘進速度指標見表6.15。表6.15巷道掘進速度巷道速度巖巷250m/月半煤巖巷280m/月煤巷300m/月礦井掘進率礦井掘進率用下面公式計算：（6-12）則掘進率為：A=200×12÷（120×0.8）=25m/萬t；礦井矸石率估計為10%。6.5.4建井工期建井工期為從礦井建設開始到礦井全面投產(chǎn)的時間。建井工期越長對礦井初期投資消耗越多，此礦井第一水平設在-350m水平，其井巷工程量見下表6.16表6.16井巷工程量順序項目名稱長度/m移交時達產(chǎn)時1井筒105010502運輸大巷100010003回風大巷5005004運輸上山950950回風上山950950軌道上山9509505區(qū)段運輸平巷168016806區(qū)段回風平巷168016807井底車場100010008合計1080010800建井工期各巷道準備完成后即可移交投產(chǎn)且時間為見表6.17：表6.17巷道準備時間順序名稱所需時間年/a合計/a1井筒0.3532運輸大巷,回風大巷0.503軌道、運輸、回風上山0.954區(qū)段運輸,回風平巷1.055聯(lián)絡斜巷0.15所以從開工到投產(chǎn)要3年。

礦井通風及安全礦井通風系統(tǒng)的選擇礦井通風系統(tǒng)本礦井屬于底瓦斯礦井，煤層傾角比較小，埋藏深度較淺、井田的走向長度不大，在本設計第四章開拓方案比較中已經(jīng)考慮了全礦的通風方式，也作了詳細的經(jīng)濟比較，確定本礦通風方式為中央邊界式。主要通風機工作方式在主排風機的作用下，整個礦井的氣壓處于負壓狀態(tài)。當主風機失效時，井下氣流壓力增大，減少了采空區(qū)的瓦斯積聚，相對安全。當使用強制通風時,許多通風結構需要建立在我的一般進氣通道,使通風管理更加困難,空氣泄漏更為嚴重需要更多的通風設備的混合通風系統(tǒng),使管理更加復雜。綜合考慮經(jīng)濟技術條件，礦井通風采用抽采式。采區(qū)通風系統(tǒng)采區(qū)進風上山和回風上山本礦井設計了三條上山，新鮮風流由輔助運輸大巷流入軌道上山、進風平巷進入采煤工作面，泛風經(jīng)回風平巷、回風上山到采區(qū)回風石門。采煤工作面上行通風由于下行風比上行風所需要的機械風壓大且下行風在起火地點瓦斯爆炸的可能性大于上行分，因此本礦井采用上行風通風。工作面通風系統(tǒng)采場通風系統(tǒng)的選擇由溫度、煤層自然發(fā)火和采煤工作面的瓦斯?jié)舛鹊纫蛩卮_定?！癠”形通風形式具有系統(tǒng)結構簡單、漏風穩(wěn)定、風量小等優(yōu)點，但工作面角部氣體易超標?！癢”型通風有利于滿足上下工作面同時開采、集中生產(chǎn)的需要。但上工作面風速大，粉塵控制不易，上隅角瓦斯易超標?！癥”型通風可以稀釋回風氣流中的瓦斯，防止瓦斯在工作面轉角處積聚。但是，必須為特殊回風上山做準備，這增加了隧道掘進和維護成本?！薄癦”型通風：回風巷道為采空區(qū)巷道，可提高煤炭回采率。不存在偶然的氣體積聚問題。但這種通風系統(tǒng)需要沿采空區(qū)支護巷道，控制通過采區(qū)的漏風，難度很大?！盚”型通風：工作面風量大，通風阻力小。這種通風系統(tǒng)沿采空區(qū)巷道維護困難，巷道掘進附加量大，影響通風穩(wěn)定性。通過比較各工作面通風系統(tǒng)形式的優(yōu)缺點，結合本礦地質條件、巷道布置及通風量，確定采用“U”型后向通風方式。采區(qū)及全礦所需風量工作面需風量計算1）按瓦斯涌出量計算： （7-1）工作面日產(chǎn)量為4237.32t；礦井瓦斯相對涌出量為6m3/t。則瓦斯絕對涌出量：需風量：2）按進風溫度與風速關系計算：采場應有良好的勞動氣候條件，工作面溫度和風速應符合下表7.1要求。表7.1采煤工作面空氣溫度與風速表采場進風溫度（℃）<1515～1818～2020～2323～26采場風速（m/s）0.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～1.8需風量按下式計算： （7-2）故工作面風量：（m3/min）3）按人數(shù)計算：按工作人數(shù)計算需風量：（7-3）故工作面風量：=4×50=200（m3/min）由以上三種方法計算的采煤工作面所需風量最大值：（m3/min）4.按風速進行驗算：根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風速為0.25m/s，最高風速為4m/s的要求進行驗算。每個回采面：（7-4）（7-5）由風速驗算可知，Qwi=2649m3/min符合風速要求。備用面需風量的計算按下式計算： （7-6）所以，需風量為：掘進工作面需風量計算如下：1）按瓦斯涌出量算：（7-7）掘進面最大日產(chǎn)量為4237.32×10%=423.732t；則瓦斯絕對涌出量：工作面需風量：2）按人數(shù)算：按每人每分鐘所需風量和工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。（7-8）故風量：=4×50=200（m3/min）3）按炸藥量驗算（7.10）＝25×15＝375m3/min由以上兩種方法計算的掘進工作面所需風量最大值為：=375（m3/min）硐室需風量各種硐室需要的風量見表1.3。表7.3硐室需風量表序號硐室名稱需風量1機電硐室1802充電硐室2003中央變電所1804火藥庫214合計774其它巷道所需風量由下式計算： （7-11）礦井總風量1.根據(jù)各用風地點需風量、采用由里向外配風，礦井總風量按下式計算：由下式計算： （7-12）則：2.根據(jù)礦井人數(shù)計算，按下式計算：Q=4×N×K（7-13）式中：N—井下同時工作的做多人數(shù)，取N=400人；K—風量備用系數(shù)，取K=1.2；則： Q=4×N×K=4×400×1.2=2400（m3/min）兩種方法取最大值，則礦井總風量通風總風量為7715.625m3/min。由于礦井通風容易時期與通風困難時期的工作面和掘進面的個數(shù)均相同，故通風容易時期與通風困難時期的風量相同，均為7715.625m3/min。風量分配1）通風容易時期和困難時期的確定在通風容易時期：有一個采煤工作面、一個備采工作面、兩個區(qū)段平巷煤巷掘進面。兩個煤巷大巷掘進面和一個巖巷大巷掘進面。在通風困難時期：有一個采煤工作面，一個備采工作面、兩個區(qū)段平巷煤巷掘進面。兩個煤巷大巷掘進面和一個巖巷大巷掘進面。2.配風的原則和方法1）工作面進風側運輸平巷風量為：2）準備工作面：3）掘進工作面：4）硐室及火藥庫：5）其它巷道：經(jīng)以上分配過程，礦井風量正好分配完畢。風速驗算井巷風速驗算結果見表7.4。表7.4井巷風速驗算表井巷風量m3/min有效斷面m2實際風速m/s限速m/s備注低高風井7715.62528.275.46－15符合副井7715.62533.184.65－8符合井底車場7715.62523.515.47－8符合采煤工作面2649163.310.254符合運輸大巷5526.82518.94.87－8符合回風大巷5526.82518.94.87－8符合實際風速與《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》中規(guī)定的各類巷道的最大和最小允許風速進行比較，均在使用范圍內，說明所取風量滿足要求。礦井阻力計算通風容易時期和困難時期的采煤方案容易時期的采煤方案：開采采區(qū)2102工作面，布置綜采工作面；設兩個區(qū)段平巷掘進頭。困難時期的采煤方案：2#煤開采后期開采采區(qū)2301工作面時為通風困難時期，同時設兩個區(qū)段平巷掘進頭和兩個大巷掘進頭。通風容易時期和困難時期摩擦阻力計算分別見表7.5、表7.6。表7.5通風容易時期摩擦阻力計算表巷道名稱支護方式α×104/N·s2·m-4L/mU/mS/m2Q/m3·s-1hf/Pa副井混凝土350538.625.1250.26106.1141.99井底車場錨噴85331.318.3923.51106.1144.87輔運大巷錨噴85421.516.5718.994.0577.783101進風行人斜巷錨噴1501041717.554.7814.853101分帶運料斜巷錨554.78354.403101工作面掩護式支架30024519.9224.4554.7830.063101分帶運煤斜巷錨554.78345.833101回風斜巷錨噴150851717.554.7812.14運煤大巷錨噴85332.916.5718.994.0561.43回風煤門錨噴8551.116.5718.9106.1112.00中央回風井混凝土350487.320.4133.18106.11107.29合計/Pa1102.64表7.6通風困難時期摩擦阻力計算表巷道名稱支護方式α×104/N·s2·m-4L/mU/mS/m2Q/m3·s-1hf/Pa副井混凝土350538.625.1250.26136.0369.02井底車場錨噴85331.318.9124.8136.0364.60輔運大巷錨噴853301.116.5718.995.48627.79軌道上山錨噴1501041717.554.788.412301采區(qū)運料平巷錨網(wǎng)1503719.71717.554.78531.122301工作面支撐掩護式支架30024519.9224.4554.7830.062301采區(qū)運煤平巷錨網(wǎng)1503661.61717.554.78522.83回風上山錨噴150851717.554.786.88回風石門錨噴853182.916.5718.995.48605.31中央回風井混凝土35051.116.5718.9136.0319.73合計/Pa2662.09礦井通風總阻力和等積孔計算計算沿著上述兩個時期通風阻力最大的風路，分別用下式計算出各段風路井巷的摩擦阻力： (7-14)容易時期通風總阻力，按下式計算， (7-15)困難時期通風總阻力，按下式計算， (7-16)所以有，hme=1.1×1102.64=1212.90Pa，hmd=1.1×2662.09=2928.30Pa。礦井通風總風阻計算公式 (7-17)礦井通風等積孔計算公式 (7-18)(1)容易時期礦井總風阻：總等積孔：3.63m2。(2)困難時期礦井總風阻：，總等積孔：2.99m2。礦井通風總風阻和等積孔見表7.7。表7.7礦井通風總阻力及等積孔匯總表項目容易時期困難時期總阻力/Pa1212.902928.30總等積孔/m23.632.99由此可知本礦井屬于通風容易礦井。通風機選型主要通風機的選擇1)自然風壓礦井自然風壓的大小直接影響風機選型；其值得大小主要取決于礦井進、出風井的空氣柱的容重差以及高度差和其它自然因素。自然風壓，對礦井風機的工況點會產(chǎn)生一定的影響，因此設計中應考慮自然風壓對風機的影響。(7-18)表7.8空氣平均密度季節(jié)進風井筒/kg·m-3出風井筒/kg·m-3冬1.281.24夏1.221.26高差：Z=51.3m，冬季空氣密度?。憾咀匀伙L壓按下式計算：夏季空氣密度?。合募咀匀伙L壓按下式計算：冬季自然風壓有利于礦井通風，壓力為201.1Pa，夏季自然風壓阻礙礦井通風，壓力為-201.1Pa。2)通風機風壓(1)礦井采用抽出式通風，通風容易時期通風機靜風壓為：(7-19)所以有，hrsmin=1212.90-201.1+50=1061.8Pa。(2)通風困難時期，考慮自然風壓阻礙通風機通風，通風機靜風壓為：(7-20)則有hrsmax=2928.30+201.1+50=3179.4Pa3)通風機實際通過風量Qf對于抽出式用下式計算： (7-21)容易時期：困難時期：4)通風機工況點風機風壓與風量的關系方程h=R*Q2確定通風機工作風阻曲線；主要通風機確定通風機特性曲線。風機風壓與風量的關系：容易時期：困難時期：主要通風機在兩個時期分別應滿足的風量、風壓見表7.9。表7.9主要通風機工作參數(shù)表容易時期困難時期風量/m3·s-1風壓/Pa風量/m3·s-1風壓/Pa116.7211061.8149.6333179.4根據(jù)以上數(shù)據(jù)，在主要通風機個體特性圖表上選定2K60-No.28(Z1=14，Z2=14)型礦用軸流式通風機。該型通風機特性曲線如圖7.1所示，在圖上繪制風阻線，風阻曲線與風機特性曲線的交點M、N分別為容易時期和困難時期為理論工況點，P、Q點為根據(jù)理論工況點M、N求得的實際工況點。2K60-No.28型礦用軸流式通風機實際工況點參數(shù)見表7.10。表7.10主要通風機實際工況點參數(shù)性能參數(shù)型號通風時期葉片安裝角/°轉速/r·min-1風壓/Pa風量/m3·s-1效率/%輸入功率/kW2K60-No.28容易306001863.5714072.21335困難406003504.48156.381.12667.6圖7.12K60-No.28型礦用軸流式通風機實際工況點7.4.2電動機選型由于，因此需要選用兩臺電動機。容易時期電動機效率用下式計算： (7-22)困難時期電動機效率用下式計算： (7-23)所以有，kW，kW。本礦井在通風容易時期和通風困難時期可以選用公用同步電動機。根據(jù)電動機要求，選擇型號為T630-4和T630M1-4型同步電動機，其詳細參數(shù)見表7.13。表7.13電動機參數(shù)時期型號功率/kW電壓/V電流/A轉速/r·min-1效率/%容易時期T630-480060009015095.2困難時期T630M1-41000600011315095.5防止特殊災害的安全措施預防瓦斯和煤塵爆炸的措施（1）定期檢查回采和掘進工作面以及回風巷中瓦斯情況，及時發(fā)現(xiàn)及時處理；（2）對容易積聚瓦斯的地點安設瓦斯自動報警裝置，對超限地區(qū)進行整改加；（3）對煤層進行注水，優(yōu)先選用濕式作業(yè)方式；（4）灑水滅塵等防塵設備及除塵設施安裝在易產(chǎn)生煤塵的地點；（5）控制井下風速和漏風情況，防止揚塵；（6）進行瓦斯抽采，防止瓦斯突出情況；（7）定期清掃堆積的煤塵，定期沖刷巷道，在各個轉煤點噴霧灑水。預防井下火災的措施（1）利用風窗、風機、調壓氣室等調壓設施，進行均壓防滅火；（2）合理的布置巷道和通風線路，防止采空區(qū)起火和自然發(fā)火；（3）選用一些防滅火材料和惰性氣體進行防火。7.5.3防水措施（1）在地表修建防排水工程，防止地表水倒灌；（2）堅持“防、堵、疏、截、排”的防治水原則，做好礦井水文觀測和水文地質工作。

礦山環(huán)境保護礦山開采對于地質環(huán)境的影響影響地下水系、破壞水均衡采動裂隙的形成破壞了地下巖層結構和水平衡系統(tǒng)，尤其是地下水循環(huán)系統(tǒng)。它與各含水層連通，排干礦坑，抽干部分地下水位，造成大面積疏挖漏斗，大量泉井干涸，水位下降，河道斷流，地表水滲入或沉入地下，使地下水位高的地區(qū)陷入缺水狀態(tài)。地面塌陷改變了地表水體的徑流條件，使水質惡化。礦山廢水排放造成礦區(qū)周邊河道淤積和水污染，造成水資源短缺，嚴重影響礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。破壞地形地貌大規(guī)模的地下采礦活動往往造成大規(guī)模的地表變形，破壞了礦區(qū)原有的地形，嚴重破壞了土地資源。地表變形通常是指地下開采引起的變形，如地表沉降水平移動、地表傾斜、地表彎曲，甚至地表沉降盆地或漏斗狀塌陷坑的形成。地表變形常引起地表水或地形變化、建筑物破裂或塌陷、公路塌陷、邊坡滑動、水庫滲漏等，使礦區(qū)大面積耕地成為不平整的荒地或階梯式洼地。造成山體崩塌、塌陷