煤礦礦井初步設(shè)計(jì)和采區(qū)設(shè)計(jì)

1、煤礦礦井初步、采區(qū)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)原則 遵循國(guó)家發(fā)布的與煤礦建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的政策、規(guī)程、規(guī)范。 遵循上一階段設(shè)計(jì)中所確定的主要技術(shù)原則及標(biāo)準(zhǔn)。 提高設(shè)計(jì)水平，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。使設(shè)計(jì)的礦井實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。二、設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 已批準(zhǔn)的煤礦礦井地質(zhì)報(bào)告。 國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策、規(guī)程和規(guī)范等。 其他有關(guān)支撐性文件及材料，如采掘工程平面圖，煤層自燃傾向性、煤塵爆炸危險(xiǎn)性、瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告等。三、設(shè)計(jì)的主要程序及步驟 煤礦礦井設(shè)計(jì)的主要程序可行性研究報(bào)告項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告初步設(shè)計(jì)及安全專篇（其他專項(xiàng)設(shè)計(jì)，如瓦斯抽采工程初步設(shè)計(jì)、防治煤與瓦斯突出專項(xiàng)設(shè)計(jì)）施工圖設(shè)計(jì)。 煤礦礦井設(shè)計(jì)的主要步驟1、學(xué)

2、習(xí)有關(guān)煤礦生產(chǎn)、建設(shè)的政策法規(guī)，收集有關(guān)地質(zhì)和開(kāi)采技術(shù)資料，掌握上級(jí)管理部門(mén)對(duì)設(shè)計(jì)的具體規(guī)定。2、明確設(shè)計(jì)任務(wù)，掌握設(shè)計(jì)依據(jù)。3、深入現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)查研究。4、研究方案，編制設(shè)計(jì)。四、初步、采區(qū)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容初步、采區(qū)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容分為說(shuō)明書(shū)、圖紙、設(shè)備清冊(cè)及概算書(shū)。按照云南煤礦安全監(jiān)察局、云南省煤炭工業(yè)局下發(fā)的云南省小型煤礦（井工、露天）初步設(shè)計(jì)及初步設(shè)計(jì)安全專篇編制指導(dǎo)意見(jiàn)（試行）、煤炭工業(yè)五項(xiàng)設(shè)計(jì)編制內(nèi)容及煤炭工業(yè)礦井工程建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)文件編制標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50554-2010）等的要求，說(shuō)明書(shū)主要內(nèi)容為前言、井田概況及地質(zhì)特征、井田開(kāi)拓、大巷運(yùn)輸、采區(qū)布置及裝備、礦井通風(fēng)、礦井主要設(shè)備、地面生

3、產(chǎn)系統(tǒng)、地面運(yùn)輸、總平面布置及防洪排澇、電氣及通信、地面建筑、給排水、采暖及供熱、節(jié)能減排、職業(yè)安全衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)與水土保持、建井工期、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等18個(gè)章節(jié)。圖紙主要分為采用及新制圖，其中新制的圖紙主要有礦井開(kāi)拓方式平剖面圖、采區(qū)布置及主要機(jī)械設(shè)備布置平剖面圖、巷道斷面圖冊(cè)、礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖、礦井反風(fēng)系統(tǒng)圖、工業(yè)場(chǎng)地總平面布置平面圖、地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置平面圖、礦井地面總布置平面圖、井下消防及防塵灑水平面圖、通信系統(tǒng)圖、井上下供電系統(tǒng)圖、傳感器布置平面圖、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)平面圖、井下壓風(fēng)管路系統(tǒng)圖、礦井運(yùn)輸線路系統(tǒng)圖等。五、初步、采區(qū)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重點(diǎn)及須注意的問(wèn)題 井田概況及地質(zhì)特征1、該章節(jié)主要為

4、分析和引用地質(zhì)報(bào)告中的內(nèi)容，在引用過(guò)程中需要注意不要簡(jiǎn)單的照搬照抄，應(yīng)將與設(shè)計(jì)有關(guān)的內(nèi)容引用并通過(guò)加工簡(jiǎn)化，做到言簡(jiǎn)意賅。例如在引用地質(zhì)報(bào)告中的煤質(zhì)部分，一般地質(zhì)報(bào)告將各可采煤層水分、灰分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、有害元素等一一描述，設(shè)計(jì)只需說(shuō)主要可采煤層煤質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)表：“可采煤層煤質(zhì)綜合成果表”即可。2、需要注意的幾個(gè)概念 煤田：在地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中，由含碳物質(zhì)沉積形成的大面積含煤地帶。 礦區(qū)：開(kāi)發(fā)煤田形成的社會(huì)組合稱為礦區(qū)，礦區(qū)是由多個(gè)煤礦、礦井組成。 井田：劃分給一個(gè)礦井或露頭礦開(kāi)采的那一部分煤田稱為井田。在地質(zhì)報(bào)告中經(jīng)常存在礦區(qū)及井田二個(gè)概念混淆的情況，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意。3、礦井涌水量 地

5、質(zhì)報(bào)告中提供的為旱季礦井涌水量和雨季礦井涌水量，而設(shè)計(jì)需要的為礦井正常涌水量及最大涌水量，從字面的理解上礦井最大涌水量即為雨季礦井涌水量，而礦井正常涌水量不一定是旱季礦井涌水量，旱季礦井涌水量應(yīng)該為礦井最小涌水量，因此礦井正常涌水量應(yīng)該大于礦井最小涌水量，因此設(shè)計(jì)需要將旱季礦井涌水量乘一個(gè)系數(shù)后才為礦井正常涌水量。 在計(jì)算礦井排水設(shè)備選型時(shí)，依據(jù)的礦井涌水量不僅僅是地質(zhì)報(bào)告提供的礦井涌水量這一部份，另外需增加井下防塵灑水這部分的水量。上述二個(gè)問(wèn)題在斜井開(kāi)拓中應(yīng)特別注意。4、其他注意的問(wèn)題 個(gè)別煤礦所處區(qū)域有一定的特殊性，如云南海拔最高的煤礦，由于受氣候影響，基本4個(gè)月的時(shí)間處于停產(chǎn)狀態(tài)，此類煤

6、礦礦井設(shè)計(jì)時(shí)的工作日就不能按330d計(jì)算。 井田開(kāi)拓1、井田開(kāi)拓所要解決的問(wèn)題 確定井筒的形式、數(shù)目及其配置，合理選擇井筒及工業(yè)場(chǎng)地的位置。 合理地確定開(kāi)采水平數(shù)目和位置。 布置大巷及井底車(chē)場(chǎng)。 確定礦井開(kāi)采程序，合理劃分采區(qū)，做好開(kāi)采水平及采區(qū)的接替。2、開(kāi)拓的原則 貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭行業(yè)的技術(shù)政策，在保證生產(chǎn)可靠和安全的前提下減少開(kāi)拓工程量和初期工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。 合理集中開(kāi)拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 合理開(kāi)發(fā)煤炭資源，盡量減少資源損失。 建立完善的通風(fēng)系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件。 盡量采用新技術(shù)、新工藝、提高機(jī)械化水平，以提高生產(chǎn)效率。3、開(kāi)拓

7、方式的分類 按井筒（硐）形式按井筒形式可分為立井開(kāi)拓、斜井開(kāi)拓、平硐開(kāi)拓、綜合開(kāi)拓。 按開(kāi)采水平數(shù)目按開(kāi)采水平數(shù)目可分為：?jiǎn)嗡介_(kāi)拓（井田內(nèi)只設(shè)1個(gè)開(kāi)采水平）；多水平開(kāi)拓（井田內(nèi)設(shè)2個(gè)及2個(gè)以上開(kāi)采水平）。 按開(kāi)采準(zhǔn)備方式按開(kāi)采準(zhǔn)備方式可分為上山式、上下山式及混合式。A、上山式開(kāi)采 開(kāi)采水平只開(kāi)采上山階段，階段內(nèi)一般采用采區(qū)式準(zhǔn)備；B、上下山式開(kāi)采 開(kāi)采水平分別開(kāi)采上山階段及下山階段，階段內(nèi)采用采區(qū)式準(zhǔn)備或帶區(qū)式準(zhǔn)備；近水平煤層，開(kāi)采水平分別開(kāi)采井田上山部分及下山部分，采用盤(pán)區(qū)式或帶區(qū)式準(zhǔn)備；C、上山及上下山混合式開(kāi)采的結(jié)合應(yīng)用。 按開(kāi)采水平大巷布置方式A、分煤層大巷，即在每個(gè)煤層設(shè)大巷；B、

8、集中大巷，在煤層群集中設(shè)置大巷，通過(guò)采區(qū)石門(mén)與各煤層聯(lián)系；C、分組集中大巷，即對(duì)煤層群分組，分組中設(shè)集中大巷。4、井田開(kāi)拓方式實(shí)例 影響開(kāi)拓方式的主要因素； 選擇合理的開(kāi)拓方式； 合理確定水平位置、大巷位置及井底車(chē)場(chǎng)形式。5、井田開(kāi)拓方式需要注意的問(wèn)題 盡量多考慮幾個(gè)開(kāi)拓方案進(jìn)行比較，所推薦的開(kāi)拓方式具有較充分理由。 具有平硐開(kāi)拓條件盡量采用平硐開(kāi)拓。 對(duì)于該擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)需要全面了解煤礦的開(kāi)拓及開(kāi)采現(xiàn)狀。 井筒位置的選擇方式A、當(dāng)井田形狀比較規(guī)則，儲(chǔ)量分布均勻時(shí)，井筒應(yīng)該布置在井田的中部；B、井筒位置要與初期開(kāi)采區(qū)域緊密結(jié)合，盡可能使井筒位置考慮淺部的投產(chǎn)開(kāi)采快段，減少初期工程量，節(jié)省投資和

9、縮減建井工期；C、井筒位置盡量考慮少留井筒和保護(hù)煤柱；D、井筒應(yīng)盡量避免穿不良工程地質(zhì)快段，如斷層或流沙層等。 概念A(yù)、階段：在井田范圍內(nèi)，沿煤層的傾斜方向，按照標(biāo)高把煤層劃分為若干個(gè)平行于走向的具有獨(dú)立生產(chǎn)系統(tǒng)的長(zhǎng)條；B、水平：通常將設(shè)有井底車(chē)場(chǎng)、運(yùn)輸大巷的這個(gè)標(biāo)高稱為水平；C、區(qū)段：當(dāng)采用走向壁式采煤方法時(shí)，還要沿煤層傾斜長(zhǎng)度劃分為若干個(gè)長(zhǎng)條部分，稱為區(qū)段，即一個(gè)采煤工作面的垂高；階段表示井田范圍的一部分，水平是指布置大巷的某一標(biāo)高水平面，但目前習(xí)慣上說(shuō)的水平與階段具有等同性，不僅表示一個(gè)水平面，也指一個(gè)范圍。 采區(qū)布置及裝備1、采區(qū)布置及裝備所需要解決的問(wèn)題 根據(jù)煤層賦存條件、開(kāi)采技術(shù)條

10、件及生產(chǎn)能力等確定礦井各采區(qū)采用的采煤方法及采煤工藝； 確定投產(chǎn)時(shí)期的采區(qū)、工作面及掘進(jìn)工作面數(shù)量，采區(qū)生產(chǎn)能力； 采、掘工作面的裝備、設(shè)備； 確定采區(qū)準(zhǔn)備方式，采區(qū)巷道布置形式，工作面布置方式，區(qū)段的劃分及煤層開(kāi)采順序； 采區(qū)各生產(chǎn)系統(tǒng)（運(yùn)煤、運(yùn)矸、運(yùn)料、排水、通風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)）； 計(jì)算礦井投產(chǎn)時(shí)期工程量及“三量”。2、采區(qū)布置需注意的問(wèn)題 采煤方法的選擇A、采煤方法的種類：B、根據(jù)可采煤層的傾角和厚度選擇合適的采煤方法一般緩傾斜薄中厚煤層適合采用單一傾斜長(zhǎng)壁采煤方法，緩傾斜厚煤層適合采用放頂煤或分層采煤方法，傾斜薄中厚煤層適合采用單一走向長(zhǎng)壁采煤方法，傾斜厚煤層適合采用放頂煤或分層采煤方法，

11、急傾斜薄中厚煤層適合采用臺(tái)階或掩護(hù)支架采煤方法。 采煤工藝的選擇A、采煤工藝主要分為三類，即炮采、普通機(jī)械化采煤、綜合機(jī)械化采煤。B、采煤工藝的選擇一般15萬(wàn)t/a及以下礦井采用炮采工藝，15萬(wàn)t/a以上地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單中等的礦井采用普通機(jī)械化采煤工藝，45萬(wàn)t/a及以上地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單中等的礦井采用綜合機(jī)械化采煤工藝。C、其他注意的問(wèn)題計(jì)算工作面推進(jìn)度根據(jù)所選擇的工作制度及采煤工藝有關(guān)，如采用炮采工藝，“三、八”制作業(yè)方式，則工作面推進(jìn)度L =nh330C式中：n 一天生產(chǎn)班數(shù)；h每班生產(chǎn)推進(jìn)度，m；C 正規(guī)循環(huán)率；如采用機(jī)采工藝，采煤機(jī)往返一次進(jìn)一刀，則工作面推進(jìn)度L =nh330式中：n 一天采

12、煤機(jī)割煤刀數(shù)；h采煤機(jī)截深，m。 采掘工作面設(shè)備根據(jù)所選擇采煤方法及采煤工藝進(jìn)行選型，選擇設(shè)備時(shí)需要注意的問(wèn)題。A、采煤工作面設(shè)備應(yīng)該根據(jù)采、裝、運(yùn)、支及相應(yīng)的配套設(shè)備、其他安全設(shè)備設(shè)施進(jìn)行考慮。如采用機(jī)采，落煤設(shè)備則需考慮選用采煤機(jī)，如采用炮采，則采用煤電鉆及發(fā)爆器；如采用機(jī)采工藝裝煤設(shè)備考慮選用采煤機(jī)自動(dòng)裝煤，采用炮采，則考慮人工裝煤；運(yùn)輸設(shè)備考慮采用刮板輸送機(jī)；支護(hù)設(shè)備采用單體液壓支柱或支架支護(hù)頂板；配套設(shè)施如采煤機(jī)則需噴霧泵站及噴霧管路系統(tǒng)，采用單體液壓支柱或支架時(shí)，需要配備乳化液泵站及噴霧管路系統(tǒng)；當(dāng)采用房頂煤或落下的煤塊度較大時(shí)，需要配備破碎機(jī)；當(dāng)工作面順槽配有移動(dòng)變電站時(shí)，亦應(yīng)配

13、備設(shè)備列車(chē)。其他安全設(shè)施如端頭支架、煤層注水泵、瓦斯抽放管等視情況考慮。掘進(jìn)工作面的設(shè)備應(yīng)按照采煤工作面設(shè)備同理配置；B、工作面運(yùn)輸設(shè)備選型原則是工作面由里向外的生產(chǎn)能力，后者大于前者，如刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)破碎機(jī)膠帶機(jī)；C、當(dāng)煤層傾角大于25采用走向長(zhǎng)壁炮采采煤方法時(shí)，工作面運(yùn)輸采用自溜方式。 準(zhǔn)備巷道布置方式選擇A、準(zhǔn)備巷道布置方式主要有采區(qū)式、盤(pán)區(qū)式、帶區(qū)式三種。采區(qū)式準(zhǔn)備是在階段內(nèi)沿煤層走向再劃分為若干快段按一定順序開(kāi)采，沒(méi)一塊段具有獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)；煤層傾角在12以下，可以采用在水平大巷兩則直接布置工作面的方式為帶區(qū)式準(zhǔn)備；開(kāi)采近水平煤層的采區(qū)，習(xí)慣上稱為盤(pán)區(qū)，即為盤(pán)區(qū)式準(zhǔn)備。B、準(zhǔn)備巷道

14、布置方式的選擇根據(jù)煤層賦存條件選擇合適的布置方式。 工作面布置方式A、雙巷布置形式；B、單巷布置形式；C、雙回風(fēng)巷布置形式（工作面瓦斯?jié)舛雀?，需設(shè)瓦斯尾巷時(shí)）；D、對(duì)拉工作面布置形式（適合于煤層傾角小時(shí)的布置方式）。 礦井 “三量”的計(jì)算A、開(kāi)拓煤量：是井筒范圍內(nèi)已掘進(jìn)的開(kāi)拓巷道所圈定的尚未開(kāi)采的可采儲(chǔ)量；、B、準(zhǔn)備煤量：是指采區(qū)上山及車(chē)場(chǎng)等準(zhǔn)備巷道所圈定的可采儲(chǔ)量；C、回采煤量：是指已有采煤巷道及開(kāi)切眼（工作面）所圈定的可采儲(chǔ)量。 礦井通風(fēng)1、礦井通風(fēng)所要解決的問(wèn)題 礦井瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)； 計(jì)算礦井總風(fēng)量、負(fù)壓，井下需風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量分配，等積孔計(jì)算； 礦井反風(fēng)。2、礦井通風(fēng)需注意的問(wèn)題 瓦斯預(yù)

15、測(cè)中需要注意的問(wèn)題A、礦井瓦斯預(yù)測(cè)主要依據(jù)國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法（AQ10182006）中的分源預(yù)測(cè)法，但其中的P6頁(yè)中（B.2）中的公式q0=0.026(0.0004(V)2+0.16)/W0應(yīng)改為q0=0.026(0.0004(V)2+0.16)W0，P7頁(yè)中（C.1）中的公式Wc=10.385e-7.207/W0應(yīng)改為Wc=10.385e-7.207/W0B、在分源預(yù)測(cè)法中， 式中：q區(qū) 采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； K生產(chǎn)采區(qū)內(nèi)采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取1.3； Q采i第i個(gè)回采工作面相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t；q采=3.78m3/t=1.75 m3/min Ai

16、第i個(gè)回采工作面的日產(chǎn)量，t；Ai=A0=606t/d q掘i第i個(gè)掘井工作面絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min； q掘=0.5+0.5=1m3/min A0生產(chǎn)采區(qū)日產(chǎn)量，t。A0=667 t/dQ區(qū)=1.3(6063.78+14401)/667=7.27m3/t=3.37 m3/min礦井瓦斯涌出量按下式計(jì)算： 式中：q礦 礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； K已采采空區(qū)瓦斯涌出系數(shù)，取1.3； Q采i第i個(gè)生產(chǎn)采區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量，7.27m3/t； Ai 第i個(gè)生產(chǎn)工作面的日產(chǎn)量，t； 606t/d A0生產(chǎn)采區(qū)日產(chǎn)量，t。A0=667 t/dq礦=1.3(6067.27)/667=8.59m3/

17、t=3.98m3/min，從上述計(jì)算過(guò)程可知，最終礦井瓦斯涌出量需要乘2個(gè)系數(shù)，采煤工作面相對(duì)瓦斯涌量來(lái)為3.78m3/t，而礦井瓦斯相對(duì)瓦斯涌量來(lái)為8.59m3/t，感覺(jué)過(guò)大，如果礦井以一個(gè)采區(qū)、一個(gè)工作面達(dá)產(chǎn)，能不能只乘1個(gè)綜合系數(shù)，取值1.4左右，還需討論。 礦井通風(fēng)計(jì)算中主要出現(xiàn)的問(wèn)題A、掘進(jìn)工作面按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算 式中：掘進(jìn)面局部風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量，m3/min； 掘進(jìn)面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，臺(tái)； 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)。根據(jù)煤礦安全規(guī)程專家解讀中對(duì)此解釋：“為了保證局部通風(fēng)機(jī)不發(fā)生循環(huán)風(fēng)，防止局部通風(fēng)機(jī)吸入口至掘進(jìn)工作面回風(fēng)口之間的風(fēng)流處于停滯狀態(tài)而引起瓦斯聚集，除了保證該段巷道中的風(fēng)速不得小于0.15m/s外，還要保證安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)的巷道中的風(fēng)量，必須大于局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的1.34倍，所以Q巷道0.75%Q機(jī)吸1%，所以Q巷風(fēng)（Q機(jī)吸1%）/0.75%=1.34 Q機(jī)吸”，由于目前安全規(guī)程規(guī)定規(guī)定礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷中瓦斯或一氧化碳濃度不得超過(guò)0.7%，帶入上面的公式Q巷風(fēng)（Q機(jī)吸1%）/0.75%=1.43 Q機(jī)吸。B、在按風(fēng)速驗(yàn)算過(guò)程中下面的公式15ScQ采240Sc中的Sc為工作面