1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院煤礦開(kāi)采技術(shù)課程設(shè)計(jì)煤礦開(kāi)采技術(shù)課程設(shè)計(jì)華晟礦北一盤(pán)區(qū)設(shè)計(jì)說(shuō)明華晟礦北一盤(pán)區(qū)設(shè)計(jì)說(shuō)明姓姓 名：名： 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)： 22 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 2222 20142014 年年 1212 月月 2121 日日內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院目錄概要1第一章井田概況及地質(zhì)特征21.設(shè)計(jì)井田概況21.1 地理?xiàng)l件21.2 交通條件21.3 電源條件21.4 水源條件21.6 區(qū)域經(jīng)濟(jì)和建設(shè)材料概述32.設(shè)計(jì)井田的地質(zhì)概況32.1 地質(zhì)構(gòu)造概況32.2 地層概況32.3 煤層底板巖石構(gòu)造情況32.4 煤層與煤質(zhì)情況42.5 盤(pán)區(qū)內(nèi)的水文地

2、質(zhì)情況4第二章.盤(pán)區(qū)儲(chǔ)量及生產(chǎn)能力51.工業(yè)儲(chǔ)量52.開(kāi)采儲(chǔ)量53.礦井服務(wù)年限54.備用儲(chǔ)量5第三章.盤(pán)區(qū)布置61.盤(pán)區(qū)巷道布置61.1 確定采煤工作面長(zhǎng)度61.2 確定盤(pán)區(qū)內(nèi)的區(qū)段數(shù)目和工作面數(shù)目61.3 確定工作面生產(chǎn)能力61.4 確定盤(pán)區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目及工作面接替順序72.盤(pán)區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)72.1 盤(pán)區(qū)煤層地質(zhì)條件72.2 確定回采巷道布置方式72.3 盤(pán)區(qū)巷道布置平面圖82.4 盤(pán)區(qū)上、下部車場(chǎng)8內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院3 采煤工藝設(shè)計(jì)83.1 采煤工作面設(shè)計(jì)83.2 確定采煤方式83.3 確定截深83.4 確定進(jìn)刀方式93.5 工作面設(shè)備選型93.6 液壓支架參數(shù)103

3、.7 確定移架方式103.8 確定支護(hù)方式113.9 確定端頭支架113.10 確定超前支護(hù)方式與距離123.11 支架高度與強(qiáng)度校核123.12 確定工作面支架的數(shù)量133.13 采空區(qū)處理134 大采高綜采的工藝特144.1 控制初采高度144.2 防止煤壁片幫144.3 液壓支架防倒、防滑14第四章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)141 采區(qū)運(yùn)輸141.1 采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)142 采區(qū)通風(fēng)152.1 概況152.2 采區(qū)通風(fēng)153 采區(qū)排水163.1 排水設(shè)備選型173.2 設(shè)計(jì)依據(jù)183.3 排水系統(tǒng)的確定183.4 選型計(jì)算184 采區(qū)供電194.1 設(shè)計(jì)依據(jù)194.2 供電設(shè)備19第五章 采區(qū)災(zāi)害防治2

4、01 水災(zāi)管理與防治211.1 水害防治措施211.2 防水煤(巖)柱的留設(shè)21內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院1.3 井下探放水212.1 火災(zāi)管理防治222.2 煤炭自燃的條件222.3 放滅火措施222.3 粉塵管理與防治223.1 礦井瓦斯概況233.2 瓦斯管理具體措施234 頂板管理245 避災(zāi)路線245.1 火災(zāi)避災(zāi)路線245.2 水災(zāi)避災(zāi)路線24第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析256.1.1 工作制度256.1.2 勞動(dòng)組織26第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)26參考文獻(xiàn)27內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 0 頁(yè)概要概要課程設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及煤礦開(kāi)采，井巷工程，礦山機(jī)械，礦井通風(fēng)等眾多學(xué)科的系統(tǒng)工程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，要做到

5、基本掌握了采區(qū)乃至礦井設(shè)計(jì)的方法和步驟，并且能夠獨(dú)立搜集、整理、運(yùn)用技術(shù)資料和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的能力，為下學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了鋪墊，提高了撰寫(xiě)技術(shù)文件和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。本次設(shè)計(jì)參照華晟煤礦的地質(zhì)資料，結(jié)合自身所學(xué)知識(shí)和井下生產(chǎn)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，在齊老師的指導(dǎo)下進(jìn)行了北一盤(pán)區(qū)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)以內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）撰寫(xiě)規(guī)范（修訂） 為依據(jù)，按照煤礦安全規(guī)程 、 采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，在齊老師精心指導(dǎo)下完成。設(shè)計(jì)中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)審閱老師批評(píng)指正。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 1 頁(yè)第一章第一章 井田概況及地質(zhì)特征井田概況及地質(zhì)特征1.1.設(shè)計(jì)井田概況設(shè)計(jì)井田概況1.1

6、1.1 地理?xiàng)l件地理?xiàng)l件西南呈井田位于長(zhǎng)治市西南 20km，井田地跨長(zhǎng)子縣南漳鄉(xiāng)、郭村鄉(xiāng)和長(zhǎng)治縣北呈鄉(xiāng)。其地理位置為東經(jīng) 11257061130028、北緯 360230360450。1.21.2 交通條件交通條件華晟榮礦井鐵路專用線擬接軌站為太焦鐵路的西南呈火車站，距工業(yè)廣場(chǎng)僅 1km 左右，正線長(zhǎng)僅 1.6km。另外，華晟榮礦井還有公路通往太原、臨汾、洛陽(yáng)和長(zhǎng)治等市。具體交通情況如下表：表表 1.11.1 鐵路、公路交通情況表鐵路、公路交通情況表鐵路 公路 線名 起止站 里程（km） 線名 起止站 里程（km） 太焦線 長(zhǎng)治太原 280 太洛線 西南呈長(zhǎng)治 20 太焦線 長(zhǎng)治新鄉(xiāng) 217

7、太洛線 長(zhǎng)治太原 250 邯長(zhǎng)線 長(zhǎng)治邯鄲 220 長(zhǎng)臨線 長(zhǎng)治臨汾 171 長(zhǎng)邯線 長(zhǎng)治邯鄲 185 1.31.3 電源條件電源條件本地區(qū)現(xiàn)有三座 110kV 變電站。長(zhǎng)子 110kV 變電站位于長(zhǎng)子縣城西關(guān)，雙電源均引自長(zhǎng)治 220kV 變電站，主電源導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-150，線路長(zhǎng)度22.7km；備用電源導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-240，線路長(zhǎng)度 20.1km。備用電源與東牽110kV 變電站共用。 東牽 110kV 變電站主電源引自長(zhǎng)治 220kV 變電站，主電源導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-185，線路長(zhǎng)度 28km；備用電源由長(zhǎng)治長(zhǎng)子回路在長(zhǎng)子110kV 變電站外“T”接導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-18

8、5，線路長(zhǎng)度 17.1km。本站為電氣化鐵路專用變電站，現(xiàn)有 2 臺(tái)雙繞組變壓器，其容量均為 25MVA，單母分段運(yùn)行。 宋村 110kV 變電站電源引自長(zhǎng)子 110kV 變電站，導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ-95，線路長(zhǎng)度 10.2km，現(xiàn)有 1 臺(tái)雙繞組變壓器，容量為 10MVA，電壓為 110/10.5kV。 礦區(qū)內(nèi)有條件與長(zhǎng)治市現(xiàn)有通訊設(shè)施連接建設(shè)一套完善的礦井信息系統(tǒng)，集通信、監(jiān)控、計(jì)算機(jī)管理于一體，通訊條件可靠。1.41.4 水源條件水源條件本區(qū)為海河流域衛(wèi)河水系之濁漳河及南源陶清河支流。陶清河為區(qū)內(nèi)唯一河流，由南部北嶺頭流入井田，往北西經(jīng)西南呈流出井田。因該河上游已興修水庫(kù)，除雨季稍有積水

9、外，幾乎常年無(wú)水。該區(qū)地下水含量較豐富，當(dāng)?shù)卮迕裆睢⑥r(nóng)田灌溉用水取之第四紀(jì)含水層。據(jù)長(zhǎng)治市南寨井田 2 號(hào)孔抽水資料，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 2 頁(yè)單位涌水量 0.0440.051L/m.s，滲透系數(shù) 0.0620.067m/d。第四紀(jì)沖積層在本區(qū)厚度 122.67m，水量直接受大氣降水補(bǔ)給，水位變化幅度 0.82m，奧陶統(tǒng)含水層水量豐富，水位標(biāo)高+660m。另外，礦井以西 l4km 有一申村水庫(kù)，庫(kù)容 2565萬(wàn) m3，也可作為礦井永久水源。由于奧陶系灰?guī)r埋藏深 400600m，申村水庫(kù)較遠(yuǎn)，用其作為礦井永久水源則工程投資大，因此，本礦可考慮以第四紀(jì)含水層作為生活用水水源，礦井排水經(jīng)處理

10、后作為生產(chǎn)用水。1.51.5 區(qū)域經(jīng)濟(jì)和建設(shè)材料的概述區(qū)域經(jīng)濟(jì)和建設(shè)材料的概述華晟榮礦井地跨長(zhǎng)治市長(zhǎng)子縣和長(zhǎng)治縣。長(zhǎng)治市下轄十三個(gè)縣、區(qū)（長(zhǎng)治、潞城、屯留，長(zhǎng)子、壺關(guān)、平順、黎城、武鄉(xiāng)、襄垣、沁縣、沁源縣、城區(qū)、郊區(qū)）面積 13896 km2，人口 307.6 萬(wàn)人。1998 年，長(zhǎng)治市工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到275 億元，糧食總產(chǎn)量 149 億 kg，農(nóng)民人均純收入 2100 元，財(cái)政收入達(dá)到13.0 億元。長(zhǎng)子縣總面積 1029 km2，轄 5 鎮(zhèn) 18 鄉(xiāng) 399 個(gè)行政村，人口 35 萬(wàn)人，是全市最大的一個(gè)城郊縣，1998 年，全縣工業(yè)總產(chǎn)值 5.16 億元，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值2.98 億元，主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)

11、品為糧食（玉米、高粱、谷子，小麥和豆類等） 、蔬菜、線麻、油料等，全縣工礦企業(yè)主要有煤礦、化工（化肥、橡膠） 、建材（水泥、磚） 、冶金和機(jī)械加工業(yè)。長(zhǎng)治縣國(guó)土面積 483 km2，轄 4 鎮(zhèn) 16 鄉(xiāng)，254 個(gè)行政村，人口 31.7 萬(wàn)人，2000 年全縣工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 6.77 億元，全縣建成了洗衣機(jī)廠、經(jīng)坊煤礦、鍋爐廠、起重設(shè)備廠、通用機(jī)械廠、金晶藥業(yè)公司等一批骨干企業(yè)，形成了煤炭、家電、機(jī)械制造、化輕四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；全縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到 22.89 億元，營(yíng)業(yè)收入達(dá)到 15.86 億元，為農(nóng)民提供人均收入 1600 元。本區(qū)有國(guó)內(nèi)大型煤炭工業(yè)基地潞安礦區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)形成了可靠的材料供應(yīng)

12、來(lái)源，為礦井的建設(shè)提供了方便條件。2 2 設(shè)計(jì)井田的地質(zhì)概況設(shè)計(jì)井田的地質(zhì)概況2.12.1 地質(zhì)構(gòu)造概況地質(zhì)構(gòu)造概況設(shè)計(jì)首采盤(pán)區(qū)（北一盤(pán)區(qū)）位于井田北翼，盤(pán)區(qū)下山的左側(cè)。首采盤(pán)區(qū)為背斜構(gòu)造的一翼，煤層底板的起伏波動(dòng)很小，煤層傾角 2 4。盤(pán)區(qū)內(nèi)無(wú)斷層，無(wú)陷落柱，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。2.22.2 地層概況地層概況井田內(nèi)及其外圍廣為第四系黃土覆蓋。井田內(nèi)地層從新至老有第四系（Q） 、二疊系上統(tǒng)上石盒子組（P2s） 、二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x） 、二疊系下統(tǒng)山西組（P1S） 、石炭系上統(tǒng)太原組（C3t） 、石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b） 、奧陶系中統(tǒng)峰峰組（Q2f） 。 主要標(biāo)志層：山西組主要標(biāo)志層為 3

13、 煤層，該層層位及厚度穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。另一主要標(biāo)志層為太原組下部之 K2 石灰?guī)r，層位穩(wěn)定，厚度較大，厚度為 5.7810.64m，平均厚度 7.37m，富含動(dòng)物化石。14 號(hào)煤上距 K2 石灰?guī)r 00.50m。2.32.3 煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況老頂：中細(xì)砂巖，厚 2.5516.50m，平均厚度 10.22m，深灰色的、長(zhǎng)石巖屑、分選、磨圓較好；內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 3 頁(yè)直接頂：砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚 0.869.35m，平均厚度2.36m，灰黑色的、性脆、質(zhì)硬；直接底：砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，厚 0.306.31m，平均厚度2.8m，灰黑色、

14、平坦?fàn)羁冢焕系祝夯疑泻窈駥訝罴?xì)粒砂巖，厚 1.054.83m，平均厚度 3.9m，巖相變化大，為半堅(jiān)硬堅(jiān)硬巖。2.42.4 煤層與煤質(zhì)情況煤層與煤質(zhì)情況本首采盤(pán)區(qū)為 3 煤層，該煤層煤為黑色，由鏡煤、亮煤及暗煤組成，以亮煤為主，暗煤次之，夾鏡煤條帶，細(xì)中條帶結(jié)構(gòu)，屬半亮光亮型煤，相當(dāng)貧煤至無(wú)煙煤變質(zhì)階段。煤層平均厚度為 6.51m，傾角 1 4，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：普遍含有一層夾矸，夾矸平均厚度為 0.25 0.4m。煤的硬度為 23，煤的密度為 1.47t/ m3，其煤層特征見(jiàn)表 1.2。表1.2煤層特征表煤層 顏色 煤巖類型 比重 水分（%） 灰分（%） 揮發(fā)性（%） 含硫量（%） 發(fā)熱量MJ

15、/mg 工業(yè)牌號(hào) 3 黑色 亮 1.47 6 15-21 11-18 0.3 31.98 PM 該盤(pán)區(qū)平均瓦斯相對(duì)涌出量為 0.52 m3/t，涌出量較小。煤塵有爆炸危險(xiǎn)性，無(wú)自然發(fā)火傾向。2.52.5 盤(pán)區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)情況盤(pán)區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)情況本首采盤(pán)區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單型，該盤(pán)區(qū)上部為井田邊界留設(shè)高度為30m 的邊界煤柱，預(yù)計(jì)不會(huì)對(duì)首采盤(pán)區(qū)開(kāi)采造成突水威脅。除此之外，太原組灰?guī)r巖溶裂隙水是盤(pán)區(qū)內(nèi)涌水的主要來(lái)源，但是隔水層比較厚（平均 10m） ，灰?guī)r水主要通過(guò)采空區(qū)頂板冒落后的上部裂隙與采面導(dǎo)通。由于砂巖裂隙發(fā)育不均，一般富水性弱，只在局部相對(duì)較強(qiáng)，以靜儲(chǔ)量為主，補(bǔ)給源不足，在開(kāi)采時(shí)可能表現(xiàn)

16、為少量突水、淋水、滴水。地質(zhì)報(bào)告提供首采盤(pán)區(qū)內(nèi)正常涌水量為200 m3/h，最大涌水量 280m3/h，涌水量不大。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 4 頁(yè)第二章第二章 盤(pán)區(qū)儲(chǔ)量和生產(chǎn)能力盤(pán)區(qū)儲(chǔ)量和生產(chǎn)能力1 1、工業(yè)儲(chǔ)量、工業(yè)儲(chǔ)量 ZgZg2104*1986*5000*5000/1000000*6.51*1.47=8822.06 萬(wàn) t2 2、開(kāi)采儲(chǔ)量、開(kāi)采儲(chǔ)量 ZkZk永久煤柱損失按工業(yè)儲(chǔ)量的 5%計(jì)算：P=Zg*5%=441.103 萬(wàn) tZk=（Zg-P）*C=（8822.06-441.103）*0.75=6285.7 萬(wàn) t式中：P永久煤柱損失，C采區(qū)采出率，厚煤層不小于 75%。3 3、礦

17、井服務(wù)年限、礦井服務(wù)年限KAZTk式中：T礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a。Zk礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t；A礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，根據(jù)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范 ，礦井生產(chǎn)能力取 120 萬(wàn) t/a。K儲(chǔ)量備用系數(shù)，取 1.4。所以：T=6285.7/（120*1.4）=37.42a。4 4、備用儲(chǔ)量、備用儲(chǔ)量 ZbZbZb=Zk/1.4*0.4=6285.7/1.4*0.4=1795.9 萬(wàn) t。因?yàn)樵谟?jì)算礦井服務(wù)年限時(shí)，考慮礦井投產(chǎn)后，可能由于地質(zhì)損失增大、采出率降低和礦井增產(chǎn)的原因，使礦井服務(wù)年限縮短，所以設(shè)置了備用儲(chǔ)量Zb。在備用儲(chǔ)量中，估計(jì)約有 50%為采取率過(guò)低和未受預(yù)知抵制破壞影響所損失的儲(chǔ)量。礦井開(kāi)

18、拓設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)定的實(shí)際采出的儲(chǔ)量約為：6285.7-（1795.9*50%）=5387.75 萬(wàn) t。（4）驗(yàn)算采區(qū)采出率 （1-4）%100)(1111gZsChbLn 式中：n-區(qū)段數(shù)目，個(gè)； -煤的容重，t/m3; L1-工作面的長(zhǎng)度，m;內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 5 頁(yè) b1-區(qū)段單翼走向長(zhǎng)度，m；h-采煤機(jī)割煤高度，m；h2-放頂煤厚度，m；-放出系數(shù)，可取 0.8； C-工作面采出率，對(duì)于厚煤層，C=0.93L2-區(qū)區(qū)段平巷寬度，m；S-區(qū)段平巷雙翼走向長(zhǎng)度，m；Zg-采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn) t；對(duì)于 k1煤層： %100108822)2065 . 693. 08 . 02104200(47

19、. 1914 =%75%故 3#煤層滿足要求。第三章第三章 盤(pán)區(qū)布置盤(pán)區(qū)布置1.1.采區(qū)巷道布置采區(qū)巷道布置1.11.1 確定采煤工作面長(zhǎng)度確定采煤工作面長(zhǎng)度首采北一盤(pán)區(qū)，為 3#煤層，傾角為 2-4 度，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，賦存穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)有較大的地質(zhì)破壞，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，礦井為低瓦斯礦井，但是有每次爆炸危險(xiǎn)。盤(pán)區(qū)走向長(zhǎng)度為 2104m，傾斜長(zhǎng)度為 1986m。采煤工藝選取的是先進(jìn)的綜采，一次采全高放頂煤法，由采煤學(xué)所學(xué)知識(shí)得知，綜放工作面長(zhǎng)度一般為 130m190m，巷道寬度為 4m4.5m,本題目選取 4.5m，且采區(qū)生產(chǎn)能力為 120 萬(wàn) t/a，一個(gè)中厚煤層的一個(gè)區(qū)段便可以滿足生產(chǎn)要求，

20、最終選定 9 個(gè)區(qū)段，區(qū)段煤柱選為 30m,故工作面長(zhǎng)度為：L=(1986-30)/9-4.52-30=143.6(m)取 5m 的整數(shù)倍，所以取 L=140m。多余長(zhǎng)度算入保護(hù)邊界煤柱。1.21.2 確定盤(pán)區(qū)內(nèi)的區(qū)段數(shù)目和工作面數(shù)目確定盤(pán)區(qū)內(nèi)的區(qū)段數(shù)目和工作面數(shù)目根據(jù)傾斜長(zhǎng)度，北一盤(pán)區(qū)內(nèi)劃分為 9 個(gè)區(qū)段，分別布置 9 個(gè)工作面，采用后退式開(kāi)采，首采地點(diǎn)位于盤(pán)區(qū)內(nèi)運(yùn)輸上山附近。也可與南二盤(pán)區(qū)構(gòu)成對(duì)拉工作面。1.31.3 確定工作面生產(chǎn)能力確定工作面生產(chǎn)能力盤(pán)區(qū)生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)是采煤工作面的生產(chǎn)能力，采煤工作面的生產(chǎn)能力取內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 6 頁(yè)決于煤層厚度、工作面長(zhǎng)度和推進(jìn)度。一個(gè)采煤

21、工作面的生產(chǎn)能力可由下式計(jì)算：A=LVmC式中：A工作面生產(chǎn)能力，萬(wàn) t/aL工作面長(zhǎng)度，m，V工作面推進(jìn)度.綜采面年推進(jìn)度可達(dá) 10002000m，取 1100m。煤容重，t/m3C工作面采出率，一般為 0.930.97，取 0.95A=LVmC=14011006.111.470.95=131.4 萬(wàn) t采煤工作面日產(chǎn)量：Qr=A/(T1.1)式中：A-采區(qū)生產(chǎn)能力，120 萬(wàn) t/a； Qr-工作面日生產(chǎn)能力，t； T-每 a 正常工作日，330 天。故：Qr=A/（T1.1）=131.4/(3301.1)=3305t1.41.4 確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目及工作面接替順序確定采區(qū)內(nèi)同采工作

22、面數(shù)目及工作面接替順序由于采區(qū)生產(chǎn)能力為 120 萬(wàn) t/a,且工作面生產(chǎn)能力為 131.4 萬(wàn) t,對(duì)于盤(pán)區(qū)區(qū)段內(nèi)煤層布置一個(gè)工作面便基本可滿足生產(chǎn)要求（由于所選采煤機(jī)截深為880mm，一天共進(jìn) 8 刀，而對(duì)于 3 號(hào)煤層可采取兩個(gè)工作面同時(shí)回采，以滿足生產(chǎn)要求。其具體回采順序如：表 1.3 所示：2 2 盤(pán)區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)盤(pán)區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)2.12.1 盤(pán)區(qū)煤層地質(zhì)條件盤(pán)區(qū)煤層地質(zhì)條件盤(pán)區(qū)巷道布置的特點(diǎn)是運(yùn)輸上山布置在 3#煤層底板巖石中，距煤層底板30m；盤(pán)區(qū)軌道上山布置在 3#煤層，作為回風(fēng)、運(yùn)料用，區(qū)段煤層平巷為雙巷布置，上下區(qū)段工作面實(shí)行順序式開(kāi)采，盤(pán)區(qū)運(yùn)輸上山

23、與區(qū)段平巷以溜煤眼和斜巷相聯(lián)系，區(qū)段平巷布置方式有單巷布置和雙巷布置兩種方式。本盤(pán)區(qū)采用雙巷布置，即一條區(qū)段回風(fēng)平巷和一條運(yùn)輸平巷，3#煤層內(nèi)的工作面掘進(jìn)區(qū)段運(yùn)輸平巷的同時(shí)，掘出下區(qū)段回風(fēng)平巷，巷道之間用聯(lián)絡(luò)巷連接。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 7 頁(yè)2.22.2 確定回采巷道布置方式確定回采巷道布置方式沿空留巷：一般適用于開(kāi)采緩斜和傾斜、厚度為 2m 以下的薄及中厚煤層，這樣的方法與留煤柱護(hù)巷比可以減少保護(hù)煤柱的損失量，而且可以減少平巷的掘進(jìn)工程量。沿空留巷時(shí)區(qū)段的布置主要采用的是后退式沿空留巷的方式：先掘出分段運(yùn)輸巷到采區(qū)邊界，工作面后退式回采，回采后在沿空留出平巷作為下區(qū)段的回風(fēng)巷。這種方

24、式，可克服前進(jìn)式回采時(shí)前方煤層賦存情況不明和留巷影響工作面端頭采煤等缺點(diǎn)，但要增加平巷的掘進(jìn)工程量。沿空掘巷：就是沿著已采工作面的采空區(qū)邊緣掘進(jìn)區(qū)段平巷，這種方法利用采空區(qū)邊緣壓力小的特點(diǎn)，沿著上覆巖層已垮落穩(wěn)定的采空區(qū)邊緣掘進(jìn)，有利于區(qū)段平巷在掘進(jìn)和生產(chǎn)期間的維護(hù)。多用于開(kāi)采緩斜和傾斜的中厚煤層和厚煤層。沿空掘巷雖然沒(méi)有減少區(qū)段的數(shù)目，但是不留或少留保護(hù)煤柱，減少了采區(qū)內(nèi)煤炭的損失量。又由于巷道布置在采空區(qū)的邊緣，這樣巷道的維護(hù)相對(duì)要簡(jiǎn)單許多。由于沿空掘巷的巷道受壓較小，對(duì)支護(hù)的要求不如沿空留巷嚴(yán)格，一般梯形火屬支架、木支架均可用。通過(guò)上面的論述，該礦采區(qū)的區(qū)段平巷采用沿空留巷布置的方式，每

25、個(gè)區(qū)段內(nèi)無(wú)需留設(shè)保護(hù)煤柱。2.32.3 盤(pán)區(qū)巷道布置平面圖盤(pán)區(qū)巷道布置平面圖2.42.4 盤(pán)區(qū)上、下部車場(chǎng)盤(pán)區(qū)上、下部車場(chǎng)本盤(pán)區(qū)車場(chǎng)設(shè)計(jì)只需設(shè)計(jì)中部車場(chǎng)。其中，盤(pán)區(qū)車場(chǎng)設(shè)置有裝車站、繞道、煤倉(cāng)等。根據(jù)裝車站的地點(diǎn)，該車場(chǎng)屬于大巷裝車式；根據(jù)軌道上山的繞道位置，該中部車場(chǎng)為雙側(cè)甩車場(chǎng)。采區(qū)硐室包括采區(qū)煤倉(cāng)、采區(qū)絞車房和采區(qū)變電所。采區(qū)內(nèi)在上山最下部的水平集中大巷上方布置采區(qū)煤倉(cāng)，采區(qū)煤倉(cāng)往上 20 米的兩條巷道之間布置采區(qū)變電所，絞車房安設(shè)在軌道上山的盡頭。1、大巷（雙軌） 、采區(qū)軌道上山（單軌） 、區(qū)段石門(mén)（單軌） 、帶區(qū)材料上山（單軌）均為 600m 軌距。2、軌道上山作輔助提升時(shí)，一次提一

26、噸礦車 3 個(gè)。3 3 采煤工藝設(shè)計(jì)采煤工藝設(shè)計(jì)3.13.1 采煤工作面設(shè)計(jì)采煤工作面設(shè)計(jì)首采盤(pán)區(qū)為背斜構(gòu)造的一翼，煤層底板的起伏波動(dòng)很小，煤層傾角 24。盤(pán)區(qū)內(nèi)無(wú)斷層，無(wú)陷落柱，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。北一盤(pán)區(qū)設(shè)計(jì)年產(chǎn)煤 120 萬(wàn) t/a，根據(jù)前面的計(jì)算，選型后采用長(zhǎng)壁大采高綜采，裝備世界先進(jìn)水平的大功率可靠性高的設(shè)備，以加大開(kāi)采強(qiáng)度，提高規(guī)模效益，建設(shè)新型的現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井。3.23.2 確定采煤方式確定采煤方式采用綜合機(jī)械化大采高一次采全厚開(kāi)采，雙滾筒采煤機(jī)直接落煤裝煤。這樣選取的好處是能從高產(chǎn)高效、一井一面、集中生產(chǎn)的綜采發(fā)展新趨勢(shì)要求出發(fā)，必須增大工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，加大截深，選用能切割的特大

27、功率采煤機(jī)組，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 8 頁(yè)提高割煤速度，相應(yīng)的液壓支架的移架速度，與大運(yùn)量、高強(qiáng)度的工作面運(yùn)輸機(jī)組相匹配，機(jī)巷也必須采用長(zhǎng)距離大運(yùn)量的帶式運(yùn)輸機(jī)。從設(shè)備技術(shù)性能要求出發(fā)，選綜采機(jī)械必須在技術(shù)上先進(jìn)，性能優(yōu)良，可靠性高，以保證綜采設(shè)備的開(kāi)機(jī)率，同時(shí)各設(shè)備間要相互配套性好，保持采運(yùn)平衡，最大限度的發(fā)揮綜采優(yōu)勢(shì)。3.33.3 確定截深確定截深 (2-1)%100L2110hhLA 式中：L-日推進(jìn)度，m/d； A0-工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，t/d ； L1-工作面長(zhǎng)度，m； h1-采煤機(jī)割煤高度，m； h2-放煤高度，m； -頂煤放出率,取 0.8; -工作面采出率,對(duì)于厚煤層取 0

28、.93; -煤得容重,t/m3; 將數(shù)據(jù)帶入可得:%1003 . 193. 09 . 61956 .6611L =4.08m選擇滾筒截深 880,日進(jìn)五刀,采用“四班作業(yè)，三采一準(zhǔn)” ，每日四班，三班采煤，一個(gè)班檢修。這種作業(yè)形式，即可增加采煤時(shí)間，又可以保證機(jī)器有充分的檢修時(shí)間，更適用于綜采工作面。3.43.4 確定進(jìn)刀方式確定進(jìn)刀方式為提高煤炭采出率，選取端部斜切進(jìn)刀不留三角煤的進(jìn)刀方式，如圖 3-1。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 9 頁(yè)AA21A2211A-AA-AAA-AA-A(a)(b)(c)(d)AA21圖 3-1 雙滾筒采煤機(jī)端部割三角煤斜切進(jìn)刀3.53.5 工作面設(shè)備選型工作面設(shè)備

29、選型選用采煤機(jī)選型的原則、適合特定的煤層地質(zhì)條件，采煤機(jī)的采高、截深、功率、牽引方式等選取合理，有較大的適用范圍。、滿足工作面生產(chǎn)能力要求，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。、采煤機(jī)性能好，可靠性高，各種保護(hù)功能完善。、采煤機(jī)的選型應(yīng)與礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力相適應(yīng)。表 3-2 設(shè)備的選型序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量型號(hào)備注1采煤機(jī)1MXA300/4.52液壓支架100BY360025/503刮板輸送機(jī)1SGZC764-764/3204轉(zhuǎn)載機(jī)1SGZ-730/1605破碎機(jī)1LPS-10006膠帶運(yùn)輸機(jī)1DSP-1080/10007噴霧站1XP250/5.58端頭支架6QDZ-20/35內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)

30、學(xué)院第 10 頁(yè)9乳化液泵站1MRB-125/32010磁力啟動(dòng)器111配電箱3.63.6 確定移架方式確定移架方式移架方式有：依次順序移架、分組交錯(cuò)移架和成組整體順序移架三種。因?yàn)榇瞬蓞^(qū)頂板條件好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，所以選用依次順序式的移架方式。這種方式容易保證移架和支護(hù)質(zhì)量，操作簡(jiǎn)單，但是移架得速度慢，適用與頂板穩(wěn)定性好的采煤工作面。K1 煤層上方有 0.2 米的松軟炭質(zhì)頁(yè)巖，再上面是 8.4 米的泥質(zhì)細(xì)砂巖和炭質(zhì)頁(yè)巖互層，硬度系數(shù)小，所以選用依次順序移架方式。3.73.7 確定支護(hù)方式確定支護(hù)方式此工作面采用及時(shí)支護(hù)方式，采煤機(jī)割煤后，先移架后推溜，防止冒頂和片幫。由于 3#煤層 f=2，為防止

31、片幫和冒頂，所以選用及時(shí)支護(hù)方式，選用BY3600-25/50 支撐掩護(hù)式支架。eL式中：-工作面支架數(shù)目，取整數(shù)；L-工作面長(zhǎng)度，為 200 米；-架中心間距，BY3600-25/50 支撐掩護(hù)式支架 e=1.5m;e=127.3 取 =128e191端頭支架：由于巷道寬度為 4.5 米，選用寬度為 2.1m 型號(hào)為 QDZ 端頭支架兩架，即兩端共有 6 架。4、超前支護(hù)方式和距離超前支護(hù)方式采用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)。由于壓力峰值點(diǎn)距煤壁前方 10m 左右，所以超前支護(hù)距離選用 25m。1、校核支架高度與強(qiáng)度在實(shí)際使用中，通常所選用的支架的最大結(jié)構(gòu)高度比最大采煤高度大200mm 左右，

32、即：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 11 頁(yè)Hmax=Mmax+0.2，m最小結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比最小采煤高度小 250350mm，即：Hmin=Mmin-(0.250.35)，m支架的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)不小于：P=(68)*9.8*S*M*Cos S：支架支護(hù)的頂板面積，m2; ：頂板巖石密度，t/m3； M：采高，m； ：煤層傾角，0C。3.93.9 確定端頭支架確定端頭支架根據(jù)工作面條件，選擇得端頭支架為：ZZ4800/19/42。其各項(xiàng)參數(shù)如下表 3-4 端頭支架參數(shù)序號(hào)參數(shù)類型參數(shù)值序號(hào)參數(shù)類型參數(shù)值1型號(hào)ZFT35000/20/32S8中心距2600mm2型式支撐掩護(hù)式9外形尺寸123502880190

33、0mm3放煤形式10支護(hù)強(qiáng)度1.481.64Mpa4運(yùn)煤方式單輸送機(jī)運(yùn)輸11適應(yīng)煤層傾角255高度2.0-3.2m12供液泵壓42.6Mpa6工作阻力35000kN13支架重量52.64t7初撐力31640kN14設(shè)計(jì)單位鐵煤集團(tuán)機(jī)械公司3.103.10 確定超前支護(hù)方式與距離確定超前支護(hù)方式與距離超前支護(hù)采用金屬鉸接頂梁和單體支柱支護(hù)，超前工作面 25 米。3.113.11 支架高度與強(qiáng)度校核支架高度與強(qiáng)度校核高度校核：在實(shí)際使用中，一般所選用的支架得最大結(jié)構(gòu)高度比采高大 200mm，最小高度比最小采高小 200-300mm。已知所選用得支架 ZY17000/33/75D 的最大結(jié)構(gòu)高度為

34、7.5m，采高為6.9m，則有內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 12 頁(yè) 1=7.5-6.51=600mm200mm，滿足要求； 2=3.8-3.3=500mm200mm，滿足要求； 故所選支架高度滿足工作要求。強(qiáng)度校核：強(qiáng)度校核公式如下： P=kh110-3gA/ (2-2) 式中：P-頂板對(duì)支架得作用力，kN； k-頂板高度系數(shù)，一般取 48，此采區(qū)頂板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可取 k=6； h1-工作面采高，m； -巖石密度,kg/m3； A-液壓支架的有效作用面積，m2； -壓力有效作用系數(shù)，此處取 =0.8；將各參數(shù)值代入則有： P=66.92.5103101.51.5610-2/0.8 =12109.5

35、kN由于 12109.5kN17000kN(支架工作阻力)，因此支架選型滿足工作要求。3.123.12 確定工作面支架的數(shù)量確定工作面支架的數(shù)量由于端頭支架中心距 1.5m，巷道寬度 4.5m，則所需端頭支架數(shù)量為： N1=4.52/1.5=6 架 即需要 6 架端頭支架。工作面所需支架數(shù)量為： N2=200/2=100 架取 N2=97 架，即工作面所需液壓之間數(shù)量為 97 架。則一個(gè)工作面共需要液壓支架的數(shù)量為：N=N1+N2=6+100=106 架表 3-5 采區(qū)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)名稱單位指標(biāo)備注1采區(qū)走向長(zhǎng)度m21042采區(qū)傾向長(zhǎng)度m19863采區(qū)面積km239.34采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量Mt

36、882.25采區(qū)可采儲(chǔ)量Mt628.5內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 13 頁(yè)6采區(qū)生產(chǎn)能力萬(wàn) t/a1207采區(qū)服務(wù)年限a37.428可采煤層名稱3 號(hào)煤層9煤層平均厚度m6.5110煤的容重t/m31.4711煤的灰分%15-2112煤的自燃發(fā)火期月1213煤塵爆炸性有爆炸危險(xiǎn)14瓦斯等級(jí)低瓦斯15煤層瓦斯絕對(duì)涌出量m3/t0.5216采煤方法綜采放放頂煤17準(zhǔn)備巷道支護(hù)方式錨噴聯(lián)合支護(hù)18回采工作面頂板管理方法液壓支架支護(hù)19首采工作面1 號(hào)工作面20采區(qū)設(shè)計(jì)工作面?zhèn)€數(shù)個(gè)921采區(qū)最大涌水量m3/h2803.133.13 采空區(qū)處理采空區(qū)處理采用全部垮落法處理采空區(qū)，如果較長(zhǎng)距離頂板不垮落，則

37、采用強(qiáng)制放頂處理采空區(qū)。第四節(jié)第四節(jié) 大采高綜采工作面工藝特點(diǎn)大采高綜采工作面工藝特點(diǎn)大采高綜采工作面采煤工藝過(guò)程與一般綜采基本相同，但由于設(shè)備高度大、煤壁易片幫等特點(diǎn)，多用走向長(zhǎng)壁或俯斜長(zhǎng)壁采煤法，與一般綜采相比，其工藝有以下特點(diǎn)。1 1、控制初采高度、控制初采高度為了有利于在切開(kāi)眼中進(jìn)行大采高液壓支架、采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備的安裝，開(kāi)切眼的高度一般不宜超過(guò) 3.5 m。初采高度與開(kāi)切眼高度一致。自開(kāi)切眼開(kāi)始，工作面保持初采高度推進(jìn)，待直接頂初次跨落后，將采高逐漸加大至正常采高。若上，下回采巷道高度小于工作面初采高度，可在直接頂初次跨落前，沿平行于工作面方向，先將工作面兩端 5-6 架支架范圍

38、內(nèi)的采高由回采巷道高度逐漸加大至初采高度，然后待直接頂初次跨落后，再沿工作面全長(zhǎng)將采高逐漸加大至正常采高。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 14 頁(yè)2 2、防止煤壁片幫、防止煤壁片幫工作面容易出現(xiàn)煤壁大面積片幫，片幫后端面距加大，頂板失去煤壁支撐，常造成冒頂事故。大面積、大深度片幫也是周期來(lái)壓的顯現(xiàn)。采煤機(jī)割煤后即使擦頂帶壓移架，并立即打開(kāi)護(hù)幫板，必要時(shí)將第一段護(hù)幫板用千斤頂使其向上翻轉(zhuǎn)，臨時(shí)支護(hù)頂板，以減少端面距，并以第二段護(hù)幫板支撐煤壁，在采煤機(jī)通過(guò)前收起。加快工作面推進(jìn)速度。用木錨桿或快硬膨脹水泥尼龍繩錨桿或樹(shù)脂可切割錨桿加固煤壁。用聚氨酯或其他化學(xué)樹(shù)脂固結(jié)煤壁，增加媒體強(qiáng)度。在開(kāi)采部署允許的條

39、件下采用俯采方式。提高液壓支架的初撐力和工作阻力，以改善近煤壁處圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，減小端面頂板的下沉量及減輕煤壁片幫程度。3 3、液壓支架防倒、防滑、液壓支架防倒、防滑大采高綜采工作面的裝備重量大，工作面傾角稍大后，輸送機(jī)及液壓支架的下滑及支架傾倒問(wèn)題將很突出。要滿足大采高綜采工作面對(duì)煤層傾角的要求，為增加支架的穩(wěn)定性，有條件是可以選擇寬度為 1.75 m 的支架。在開(kāi)采過(guò)程中除了要采用普通綜采工作面一般防倒防滑措施外，大采高綜采工作面還應(yīng)采取以下措施：嚴(yán)格控制采高，盡量做到不留頂煤，使支架直接支撐頂板。當(dāng)頂板出現(xiàn)冒頂時(shí)，應(yīng)及時(shí)在支架頂部用木材料接頂、背嚴(yán)剎緊，以便有效地控制頂板。對(duì)工作面排頭、

40、排尾的三架液壓支架，用頂梁千斤頂、底座及后座千斤頂進(jìn)行錨固，防止倒架。當(dāng)工作面傾角較大時(shí)，中部支架也要增設(shè)防倒千斤頂，當(dāng)工作面傾角大于 10 時(shí)，可在每 10 架液壓支架范圍內(nèi)增設(shè)一個(gè)斜拉防倒千斤頂。工作面端頭應(yīng)采用大采高專用的端頭支架，其應(yīng)具有防倒防滑裝置，并能夠?qū)崿F(xiàn)自移，推移輸送機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)的功能，能與平巷的斷面形狀和支護(hù)形式相適應(yīng)。第四章第四章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)1.采區(qū)運(yùn)輸1.1 采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)1、運(yùn)煤系統(tǒng)采煤工作面刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)區(qū)段運(yùn)輸平巷采區(qū)運(yùn)輸上內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 15 頁(yè)山階段運(yùn)輸大巷一水平運(yùn)輸大巷井底煤倉(cāng)主井地面。2、運(yùn)料系統(tǒng)地面副井井底車場(chǎng)一水平軌道大

41、巷階段軌道上山采區(qū)軌道采區(qū)車場(chǎng)區(qū)段軌道平巷采煤工作面。3、輔助運(yùn)輸工作人員、采掘工作面需用的材料、設(shè)備及掘進(jìn)工作面煤矸通過(guò)運(yùn)料系統(tǒng)運(yùn)送。2 盤(pán)區(qū)通風(fēng)2.1 概況通過(guò)對(duì)礦區(qū) 3 號(hào)煤層煤塵爆炸樣測(cè)定，盤(pán)區(qū)內(nèi)煤的揮發(fā)分較高，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)管理，可以避免事故的發(fā)生。煤層 編號(hào) 甲烷含量ml/gdaf 瓦斯成分 CH4/% CO2/% N2/% C2HxC8Hx/%3 煤層 0.211.41 0.52 10.4035.68 25.12 1.275.02 3.04 12.4082.70 37.35 0.000 2.2 采區(qū)通風(fēng)（一）采掘工作面通風(fēng)系統(tǒng)采掘工作面通風(fēng)線路：副井井底車場(chǎng)運(yùn)輸石

42、門(mén)一水平軌道大巷階段軌道大巷采區(qū)軌道大巷采區(qū)上部車場(chǎng)繞道區(qū)段軌道平巷1 號(hào)采煤工作面（局部通風(fēng)機(jī)掘進(jìn)工作面）區(qū)段運(yùn)輸平巷采區(qū)運(yùn)輸上山階段運(yùn)輸大巷一水平運(yùn)輸大巷風(fēng)井風(fēng)硐地面。（二）硐室通風(fēng)硐室通風(fēng)：軌道下山絞車房、泵房及變電所設(shè)在進(jìn)風(fēng)流中；個(gè)別深度小于6 米的硐室采用擴(kuò)散通風(fēng)。（三）采區(qū)風(fēng)量計(jì)算1、采煤工作面風(fēng)量：(1)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算Q礦井=4NK礦通式中：K礦通礦井通風(fēng)漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻系數(shù) 1.15tN井下同時(shí)工作的最多人數(shù) 100 人。假設(shè)同時(shí)有 80 人。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 16 頁(yè)Q礦井=4801.15=368m3/min=6.13m3/s(2)按工作面溫度計(jì)算采煤工

43、作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合表4-2-1的要求。表 4-2-1 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表采煤工作面空氣溫度 （）采煤工作面風(fēng)速 （m/s）15030515180508182008102023101523261520采煤工作面風(fēng)量按下式計(jì)算：Q采=60V采S采K 式中：V采采煤工作面風(fēng)速，按其工作面溫度從上表選取。根據(jù)井下工作面溫度不超過(guò) 21，本設(shè)計(jì)取 1.2m/s； S采采煤工作面有效通風(fēng)斷面面積。根據(jù)該礦井下工作面平均控頂距情況，取 9.0m2 ； K工作面長(zhǎng)度系數(shù)，取 1。 Q=601.29.01=648m3/min=10.8m3/s(3)按炸藥消耗量計(jì)算Q采=25AA

44、- 工作面一次消耗炸藥最大用量 kgQ采=257=175 m3/min=2.9 m3/s(4)按瓦斯涌出量計(jì)算按瓦斯涌出量計(jì)算：按平均日產(chǎn) 1 噸煤每晝夜實(shí)際涌出或預(yù)計(jì)涌出的采區(qū)瓦斯涌出量計(jì)算。Q采區(qū)=0.0926 Qr qK式中：q風(fēng)排瓦斯相對(duì)涌出量 m3/t，取 0.13m3/tQr工作面日產(chǎn)量，3990tK風(fēng)量備用系數(shù)，中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)取 1.4因此，Q0.0926Qr qk0.092639900.131.467.25 m3/min= 1.12m3/s內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 17 頁(yè)(5)按風(fēng)速驗(yàn)算最低風(fēng)速Q(mào)采0.25S采式中：S采采煤面平均斷面積 9m2。Q采0.259 =2.25

45、m3/s最高風(fēng)速Q(mào)采4S采Q采49=36m3s根據(jù)上述計(jì)算取最大值，采煤工作面需風(fēng)量為Q采=10.8m3s2、掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算：（1）按工作面人數(shù)計(jì)算：Q=4N=410=40m3/min=0.66m3/s式中：N工作面最多人數(shù)為 10 人.（2）按炸藥消耗計(jì)算:Q=25A=254=100m3/min=1.67m3/s式中：A工作面一次爆破的最大炸藥用量 4。（3）按局部扇風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量計(jì)算：Q 掘=Q 扇+600.25S式中:Q 扇局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，取 200m3/min; S-局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)巷道凈斷面，取 5.6m2;則 Q 掘=200+600.255.6=284m3/min=4.73m

46、3（4）按風(fēng)速驗(yàn)算最低風(fēng)速 Q 掘0.25*S 掘 式中：S掘掘進(jìn)工作面的巷道斷面積，取 5.6m2. Q掘0.255.6=1.4m3/S最高風(fēng)速 Q掘4S掘Q掘 45.6=22.4m3/S 通過(guò)以上計(jì)算，掘進(jìn)工作面取最大值 Q 掘=4.73m3/S絞車硐室風(fēng)量取 1.5 m3/S其他風(fēng)量取 3 m3/S礦井總風(fēng)量為：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 18 頁(yè)Q礦井=（Q采+ Q 掘+Q硐+Q其他）K礦通=(10.8+4.732+1.5+3)*1.15=28.48, 取 28.5m3/S(四)礦井風(fēng)量分配6101 回采工作面：12.5m3/S掘進(jìn)面:10m3/S其他風(fēng)量：6m3/S3 采區(qū)排水采區(qū)采掘

47、工作面：采掘工作面涌水區(qū)段運(yùn)輸平巷水溝階段運(yùn)輸大巷一水平運(yùn)輸大巷主井+井底車場(chǎng)井底水倉(cāng)由管子道經(jīng)副井排至地面。3.1 排水設(shè)備選型包括排水泵和排水管路的選型。設(shè)備和管路選型要有詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程。采區(qū)中應(yīng)包含規(guī)范的水倉(cāng)、泵房設(shè)計(jì)；必須有工作、備用和檢修水泵。工作水泵的排水能力，應(yīng)能在 20h 內(nèi)排出采區(qū) 24h 的正常涌水量。備用水泵的能力不小于工作水泵的 70%。工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在 20h 內(nèi)排出采區(qū)24h 的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的 25%。必須有工作和備用水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在 20h 內(nèi)排出采區(qū) 24h 的正常涌水量。工作和備用水管的總能

48、力，應(yīng)配合水泵在 20h 內(nèi)排出采區(qū) 24h 的最大涌水量。3.2 設(shè)計(jì)依據(jù)1.礦井最大涌水量：280 m3/d；2.井筒垂深：130m。3.3 排水系統(tǒng)的確定本設(shè)計(jì)確定為二趟排水管，沿副井井壁敷設(shè),將水排到副井井口。3.4 選型計(jì)算1.計(jì)算水泵的最小排水能力：Q小=14m3/h202802.計(jì)算水泵揚(yáng)程：H估=1.3(130+5)=175.5m3.根據(jù) Q小和 H估值,選用 3 臺(tái) D16-259 型水泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修。該泵標(biāo)稱流量 16.5m3/h，標(biāo)稱揚(yáng)程 225m，轉(zhuǎn)速 2950r/min。4.選擇排水管道內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 19 頁(yè)（1）確定直徑：D排=0.04

49、70m900214. 35 .12（2）計(jì)算管壁厚度：=0.54.7(-1)+0.283.141380083.144 . 0800 =0.2376cm根據(jù)以上計(jì)算，排水管選用外徑 60mm，壁厚 4mm 的鋼管。5.選擇吸水管直徑：D吸=0.0543m9005 . 114. 35 .12根據(jù)以上計(jì)算，吸水管選用外徑 68mm，壁厚 4mm 的無(wú)縫鋼管。6.確定水泵工況點(diǎn)：（1）阻力損失計(jì)算：H總損=1.7（0.03）052. 045081. 9264. 12 =60.5m校驗(yàn)排水速度：V排=1.64m3/s2)052. 0(90014. 35 .12（2）求管道阻力系數(shù)：R=0.38425 .

50、125 .60管道特性曲線方程：H=134.8+0.384Q2根據(jù)所選水泵特性曲線，在座標(biāo)系上做出管道特征曲線和水泵特性曲線交于一點(diǎn)，這一點(diǎn)為水泵的工況點(diǎn)，工況點(diǎn)見(jiàn)表 4-3-1。表 4-3-1 水泵工況點(diǎn)表Qm（m3/h）HM(m)M(%)16.3293.30.537、水泵和配用電機(jī)校驗(yàn)（1）水泵工作穩(wěn)定性內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 20 頁(yè)由水泵特性曲線查得，當(dāng)水泵流量等于零時(shí)的揚(yáng)程：H0=28.59=256.5m，排高 H排=134.8m。134.8256.50.9=230.85m所以水泵穩(wěn)定（2）排水能力校驗(yàn)正常涌水時(shí)的排水時(shí)間：T正常=14.1h20h3 .14202（3）電動(dòng)機(jī)容量N

51、=17.6kW53. 0360010210203 .2133 .141 . 14.3.5 選型結(jié)果水泵：D12-259 型 3 臺(tái)，標(biāo)稱流量 16.5m3/h，標(biāo)稱揚(yáng)程 225m，轉(zhuǎn)速2950r/min，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，一臺(tái)檢修，為了減少阻力損失，降低電耗，提高水泵運(yùn)行效率，本設(shè)計(jì)采用無(wú)底閥排水。電機(jī)：YB 系列 3 臺(tái)，轉(zhuǎn)速 2950r/min，額定功率 22kW,電壓 660V。排水管：外徑 60mm，壁厚 4mm 的無(wú)縫鋼管,兩趟排水管沿副井井筒一側(cè)敷設(shè)。吸水管：外徑 68mm，壁厚 4mm 的無(wú)縫鋼管。電控：水泵控制開(kāi)關(guān)設(shè)在井下中央變電所內(nèi)，水泵房?jī)?nèi)設(shè)就地控制按鈕。4 采區(qū)供電4.

52、1 設(shè)計(jì)依據(jù)二采區(qū)電源引自一水平中央變電所低壓配電屏；在采區(qū)軌道上山端頭處設(shè)采區(qū)變電所和采區(qū)絞車房，采區(qū)首采工作面布置在采區(qū)東翼，根據(jù)工作面設(shè)備配備，采區(qū)變電所初期供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)約 1200Kw，考慮需用系數(shù)和功率因數(shù)，采區(qū)變電所電力負(fù)荷總的視在功率為 966KVA。4.2 供電設(shè)備采區(qū)供電電纜選用 MYJV6/6KV370mm交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套粗鋼絲鎧裝電力電纜兩路。供電電源引自中央變電所 6KV 的兩段不同的母線上，當(dāng)一回電纜故障或檢修時(shí)，另一回電纜仍能擔(dān)負(fù)采區(qū)主要負(fù)荷用電。采區(qū)變電所設(shè) BGP9L-6AK 高壓真空配電裝置 7 臺(tái)，兩臺(tái)進(jìn)線總開(kāi)關(guān)、一臺(tái)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 21

53、 頁(yè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。兩臺(tái)進(jìn)線總開(kāi)關(guān)分別控制兩臺(tái)所內(nèi)變壓器、一臺(tái)供工作面移動(dòng)變電站和一臺(tái)備用；工作面移動(dòng)變電站選用 KBSGZY-315/6 型設(shè)于中部運(yùn)輸順槽，分別供工作面前后兩部刮板機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)等。采區(qū)變電所內(nèi)設(shè) KBSG-630/6 型礦用隔爆高壓干式變壓器兩臺(tái)，分別向采區(qū)泵房設(shè)備、采區(qū)順槽皮帶、工作面軌道順槽液壓泵站和運(yùn)輸排水設(shè)備、南翼皮帶、上倉(cāng)刮板輸送機(jī)、大巷運(yùn)輸和照明設(shè)備等供電。變電所低壓總開(kāi)關(guān)選用 BKD1400Z/660Z 礦用隔爆型真空饋電開(kāi)關(guān)，其它開(kāi)關(guān)選用 BKD9 系列饋電開(kāi)關(guān)。工作面移動(dòng)變電站低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)選用 BKD-400Z 型，其它設(shè)備根據(jù)功率不同分別選用 QC83-80（N

54、）系列隔爆磁力起動(dòng)器和 KXDK 系列隔爆磁力起動(dòng)器。工作面移動(dòng)變電站供電電纜選用 UGFP-325mm2，其它低壓設(shè)備供電電纜選用 UP型礦用橡套電纜。采區(qū)變電所設(shè) ZXZ8-2.5 型照明信號(hào)綜合保護(hù)器一臺(tái)，供變電所內(nèi)照明供電。第五章第五章 采區(qū)災(zāi)害防治采區(qū)災(zāi)害防治綜放開(kāi)采強(qiáng)度大、采空區(qū)遺留殘煤多，冒落高度大、漏風(fēng)嚴(yán)重，使之出現(xiàn)了水災(zāi)、火災(zāi)、瓦斯、粉塵以及頂板等一系列問(wèn)題。針對(duì)各類安全問(wèn)題，制定相應(yīng)的防治措施是保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。1.水災(zāi)管理與防治1.1 水害防治措施l、收集、調(diào)查和核對(duì)相鄰礦井和廢棄老窯水文地質(zhì)情況，并在井上、下對(duì)照?qǐng)D上標(biāo)出其位置、開(kāi)采范圍、開(kāi)采年限、積水情況等。2、在掘

55、進(jìn)過(guò)程中必須嚴(yán)格執(zhí)行邊探邊掘，充分掌握前方水文情況，若發(fā)現(xiàn)有水患時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施，待確定安全后再向前掘進(jìn)，并將出水點(diǎn)位置標(biāo)于井上下對(duì)照?qǐng)D或采掘工程平面圖上，防止滯后突水。3、在采掘工作面或其他地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)突水預(yù)兆有突水危險(xiǎn)時(shí)，必須停止作業(yè)、采取措施，并立即報(bào)告礦調(diào)度室，發(fā)出警報(bào)，撤出所有受威脅人員。4、加強(qiáng)對(duì)小窯、老窯的調(diào)查并標(biāo)注在實(shí)測(cè)的采掘工程平面圖中，劃定探放水紅線，在接近探水線時(shí)，必須采取探放水措施。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 22 頁(yè)5、掘進(jìn)工作面遇斷層，距斷層 30m 外應(yīng)采用不少于三個(gè)超前循環(huán)進(jìn) 2m 深的探眼探水。距斷層 15m 時(shí)應(yīng)停止掘進(jìn)，采用鉆機(jī)深孔探放水措施。穿過(guò)斷層的巷道應(yīng)

56、采用淺眼循環(huán)作業(yè)，控制裝藥量，減少對(duì)圍巖破壞，要及時(shí)采用砼碹密閉。6、采掘工作面遇下列情況之一時(shí)，必須先探水：(1)接近水淹或可能積水的井巷、老空區(qū)或相鄰礦井時(shí)；(2)接近有含水層以及與之有水力聯(lián)系的導(dǎo)水?dāng)鄬印⒘严?帶)時(shí)，必須查出其位置，并按規(guī)定留設(shè)防的隔水煤柱，巷道必須穿過(guò)上述結(jié)構(gòu)打開(kāi)隔離煤柱時(shí)；(3)接近未封閉又可能突水的鉆孔時(shí)必須探放水；(4)接近有水的采煤工作面時(shí)必須探放水。1.2 防水煤(巖)柱的留設(shè)1、井田邊界煤柱礦井無(wú)相鄰礦井，省國(guó)土資源廳在辦理采礦登記時(shí)，己留設(shè)井田邊界煤柱50m。2、采空區(qū)隔離煤柱礦區(qū)平面范圍內(nèi)存在老窯采空區(qū)，留設(shè) 20m 防水隔離保護(hù)煤柱。3、斷層煤柱井田

57、內(nèi)有五條斷層、斷層兩盤(pán)各留設(shè) 30m 防水隔離保護(hù)煤柱。4、水平煤柱礦井各上下水平之間留設(shè) 20m 防水隔離保護(hù)煤柱。5、河床保護(hù)煤柱本區(qū)內(nèi)較大的地表水體為黃河，沿河流向留設(shè) 50m 河床保護(hù)煤柱。1.3 井下探放水(一)探放水原則在礦井生產(chǎn)過(guò)程中，必須做好水害分析評(píng)估報(bào)告，堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘”的防治水原則。掘進(jìn)至積水地區(qū)前或排放被淹井巷積水前，必須編制探放水專項(xiàng)設(shè)計(jì)。探放水設(shè)計(jì)包含以下方面：1、探水起點(diǎn)的確定內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 23 頁(yè)為了確保采掘工作和人生安全，將水淹區(qū)的積水范圍、水位標(biāo)高、積水量等資料填繪在采掘工程圖上，經(jīng)過(guò)分析劃出三條界線。（1）積水線：積水區(qū)外圍

58、邊界線（小窯采空區(qū)范圍） ，其深部界線應(yīng)根據(jù)小窯或老空的最深處劃定。（2）探水線：根據(jù)積水區(qū)的位置、范圍、地質(zhì)及水文地質(zhì)條件及資料可靠程度、采空區(qū)和巷道受礦山壓力破壞情況等因素確定。（3）警戒線：沿探水線外推 50-100m（在上山掘進(jìn)時(shí)指傾斜距離）為警戒線。2、探放水注意事項(xiàng)（1）安裝鉆機(jī)探水前，要遵守以下規(guī)定：并在工作面迎頭打好堅(jiān)固的立柱和攔板，加強(qiáng)鉆場(chǎng)支護(hù)工作。清理巷道內(nèi)雜物并挖好排水溝。探水鉆孔位于巷道低洼處時(shí)，必須配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備。在打孔地點(diǎn)或附近安設(shè)專用電話，保證通信暢通。防探水和測(cè)量人員必須親臨現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督指揮，依據(jù)設(shè)計(jì)，確定主要探水孔的位置、方位、角度、深度以及鉆孔數(shù)

59、目。（2）排除上山的積水以及恢復(fù)被淹井巷前，必須有礦山輔助救護(hù)隊(duì)檢查水面上的空氣成分，發(fā)現(xiàn)有害氣體，必須及時(shí)處理。(二)探放水設(shè)備選擇設(shè)計(jì)選用合適探水鉆，根據(jù)探放水量合理選擇泥漿泵。2 火災(zāi)管理防治放頂煤開(kāi)采由于頂煤不能被完全回收，采空區(qū)存有浮煤及大塊煤，且工作面推進(jìn)速度較慢、漏風(fēng)空間大等原因，存在自然發(fā)火的危險(xiǎn)。2.1 煤炭自燃的條件煤炭自燃必須具備 4 個(gè)條件：第一，有自燃傾向性的煤呈破碎狀態(tài)存在；第二，連續(xù)供氧，使煤炭氧化生熱；第三，熱積聚；第四，上述 3 個(gè)條件同時(shí)具備并持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)。但最關(guān)鍵的條件是煤層本身具有的自然發(fā)火傾向性和向煤體連續(xù)供氧方面。2.2 放滅火措施國(guó)內(nèi)易燃煤層采用

60、綜放開(kāi)采時(shí)，一般采取以下防滅火措施，確保工作面安內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院第 24 頁(yè)全生。1、掛簾堵漏2、均壓技術(shù)3、保持工作面快速推進(jìn)4、注漿5、注氮技術(shù)6、煤炭自燃的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)（1）現(xiàn)場(chǎng)人工檢測(cè)。（2）人工取樣色譜分析。（3）安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。2.3 粉塵管理與防治放頂煤開(kāi)采工作面由于移架、放煤時(shí)易發(fā)生大量的煤塵，特別是本地區(qū)缺水、粉塵更大，且煤塵有爆炸危險(xiǎn)。因此，粉塵也是影響放頂煤開(kāi)采安全的主要因素之一。粉塵的管理與防治有以下一些措施：1、采用長(zhǎng)孔靜壓法對(duì)煤層注水；2、管好、用好回采面所有的防塵設(shè)施；3、加強(qiáng)采煤機(jī)內(nèi)外噴霧系統(tǒng)的管理，要求正常使用內(nèi)外噴霧，霧化程度好，特別是噴霧能夠覆蓋全部產(chǎn)