東榮一礦12 Mta的新井設(shè)計(jì)礦井沖擊礦壓及防治措施至煤柱設(shè)計(jì)智能演變

摘要本設(shè)計(jì)包括三個(gè)部分：一般設(shè)計(jì)部分、專題設(shè)計(jì)部分和翻譯部分。一般部分為東榮一礦1.2Mt/a的新井設(shè)計(jì)，東榮一礦位于黑龍江省集賢縣境內(nèi)，交通十分便利。井田走向（東西）長(zhǎng)平均約7km，傾向（南北）長(zhǎng)平均約4km，井田水平面積為28km2。主采煤層一層，即16#煤層，平均傾角18.0°，厚約2.96m。井田工業(yè)儲(chǔ)量為335.75Mt，可采儲(chǔ)量238.67Mt，礦井服務(wù)年限為103a。井田地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。表土層平均厚度147m；礦井正常涌水量為327m3/h，最大涌水量為714m3/h；煤層硬度系數(shù)f=2.3，煤質(zhì)牌號(hào)為長(zhǎng)焰煤；礦井相對(duì)瓦斯涌出量為3.73m3/min，屬低瓦斯礦井；煤層有自然發(fā)火傾向，煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)。礦井采用雙平硐兩水平開(kāi)拓，采煤方法為走向長(zhǎng)壁采煤法。大巷采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，輔助運(yùn)輸采用1.4t固定箱式礦車。設(shè)計(jì)首采區(qū)采用采區(qū)準(zhǔn)備方式，工作面長(zhǎng)度210m，采用一次采全高采煤法，全部跨落法處理采空區(qū)。礦井采用“三八”制作業(yè)，兩班半生產(chǎn)，半班檢修。日進(jìn)6個(gè)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)尺0.8m，日產(chǎn)量4412.06t。礦井采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)。通風(fēng)容易時(shí)期礦井總需風(fēng)量3324m3/min，礦井通風(fēng)總阻力856.2Pa，風(fēng)阻0.321N·s2/m8，等積孔3.20m2，礦井通風(fēng)容易。礦井通風(fēng)困難時(shí)期礦井總風(fēng)量3324m3/min，礦井通風(fēng)總阻力1224Pa，風(fēng)阻0.459N·s2/m8，等積孔2.86m2，礦井通風(fēng)中等困難。設(shè)計(jì)礦井的噸煤成本180元/t。專題部分題目是礦井沖擊礦壓及防治措施。翻譯部分是從1981年至2011年煤柱設(shè)計(jì)智能演變英文原文題目為：Theevolutionofintelligentcoalpillardesign:1981-2011關(guān)鍵詞：立井；上下山開(kāi)采；采區(qū)；走向長(zhǎng)壁采煤法；兩翼對(duì)角式

ABSTRACTThisdesigncanbedividedintothreesections:generaldesign,monographicstudyandtranslationofanacademicpaper.Thegeneraldesignisabouta1.2Mt/anewundergroundminedesignofDongrongNo.1CoalMinethatliesinJixiancountryHeilongjiangprovince,thetrafficisveryconvenient.It’sabout7.0kmonthestrikeand4.0kmonthedip,withthe28.0km2totalhorizontalarea.Theminablecoalseamofthismineisonly2withanaveragethicknessof3.50mandanaveragedipof18.0°.Theprovedreservesofthiscoalmineare335.75Mtandtheminablereservesare238.67Mt,withaminelifeof103years.Thegeologicalconditionofthemineisrelativelysimple.Thenormalmineinflowis100m3/handthemaximummineinflowis200m3/h.Itisanthracitecoalspontaneouscombustiontendency,andit’sacoalthathasnodustexplosion.Thismineadoptsopeningupbyaditswithtwomininglevel.Theadoptedcoalwinningmethodislongwallminingtothediportotherise.Mainroadwaymakesuseofbeltconveyortotransportcoalresource,andminecartobeassistanttransport.Designedfirstminingdistrictmakesuseofthemethodofpreparationinminingarea,thelengthofworkingfaceis230m,whichusesfully-mechanizedcoalminingtechnology,andfullycavingmethodtodealwithgoaf.Theworkingsystemis“three-eight”,withtwoandhalfteamsmining,andtheotheroverhauling.Everyminingteammakesthreeworkingcycle,withsevenworkingcycleeveryday.Advanceofworkingcycleis0.6m,andquantityof4402.06toncoalismakedeveryday.Theminemakesuseofdiagonalventilationmethod.Attheeasytimeofmineventilation,thetotalairquantityis3324m3perminute,thetotalmineventilationresistanceis693.3Pa,thecoefficientofresistanceis0.226N·s2/m8,equivalentorificeis3.20m2.Atthedifficulttimeofmineventilation,thetotalairquantityisabout3324m3perminute,thetotalmineventilationresistanceis1396.3Pa,thecoefficientofresistanceis0.459N·s2/m8,equivalentorificeis2.80m2.Thecostofthedesignedmineis180yuanperton.Themonographicstudyisdeformationandfailuremechanismandrooftimberingtechniquestudyonroadwayofcompositeroof.Thetranslatedacademicpaperisaboutimplicationsforstressmeasurementprogramsandnumericalstabilityanalysisoffaultsinmines.ItstitleisthatTheevolutionofintelligentcoalpillardesign:1981-2011Keywords：verticalshaft;up-dipanddown-dipminging;miningarea;longwallminingonthestrike;diagonalventilation

目錄一般部分1井田概況及地質(zhì)特征 ⑨預(yù)緊及錨固力：預(yù)緊力80~100kN，錨固力不低于200kN。（3）高幫（非回采側(cè)幫）錨桿①規(guī)格和數(shù)量：規(guī)格Ф22-M24-2500mm，共5根，間排距650×800mm。由于煤層較薄，巷道基本為半煤巖巷道，距離底板最近的2排錨桿可以考慮滯后綜掘機(jī)施工。=2\*GB3②鋼帶：M4型鋼帶，長(zhǎng)2.6m。=3\*GB3③網(wǎng)：Ф6mm鋼筋網(wǎng)與鋼塑網(wǎng)雙層網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，鋼筋網(wǎng)規(guī)格為2600×1000mm，鋼塑網(wǎng)的規(guī)格為2800×1000mm。④錨桿角度：垂直幫部施工。⑤螺母及墊圈：80～120Nm扭矩螺母及配套塑料墊圈。⑥托盤：采用與M型鋼帶配套的高強(qiáng)度托盤，規(guī)格150×143×8mm。⑦藥卷：采用兩支樹(shù)脂藥卷，規(guī)格為Z2360型。=8\*GB3⑧錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，錨固長(zhǎng)度為1675mm。=9\*GB3⑨鉆孔規(guī)格：鉆孔直徑28mm，鉆頭直徑27mm，孔深2450mm。=10\*GB3⑩預(yù)緊及錨固力：錨桿預(yù)緊力不低于60~80kN，錨固力不低于80kN，錨桿預(yù)緊力矩不小于300N·m。（4）高幫（非回采側(cè)幫）錨索梁①規(guī)格和數(shù)量：規(guī)格Ф21.8-5300mm，距離底板0.8m、1.5m高度各布置一套沿巷道走向錨索梁，排距800mm，錨索梁在迎頭后根據(jù)礦壓觀測(cè)，及時(shí)補(bǔ)充施工，最終形成如圖6-3所示；=2\*GB3②20#槽鋼，長(zhǎng)2.4m，孔中心距2.0m。=3\*GB3③錨索角度：垂直巖面施工。④螺母及墊圈：OVM錨具。⑤托盤：采用與槽鋼配套的高強(qiáng)度平鋼板，規(guī)格140×100×15mm。⑥藥卷：采用三支樹(shù)脂藥卷，規(guī)格為Z2360。⑦錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，錨固長(zhǎng)度為2275mm。=8\*GB3⑧鉆孔規(guī)格：鉆孔直徑28mm，鉆頭直徑27mm，孔深5000mm。=9\*GB3⑨預(yù)緊及錨固力：預(yù)緊力80~100kN，錨固力不低于200kN。（5）低幫（回采側(cè)幫）錨桿①規(guī)格和數(shù)量：規(guī)格Ф22-M24-2500mm，共5根，間排距650×800mm。由于煤層較薄，巷道基本為半煤巖巷道，距離底板最近的2排錨桿可以考慮滯后綜掘機(jī)施工。=2\*GB3②鋼帶：M4型鋼帶，長(zhǎng)2.6m。=3\*GB3③網(wǎng)：8#鐵絲網(wǎng)，規(guī)格為2800×1000mm。④錨桿角度：垂直幫部施工。⑤螺母及墊圈：80～120Nm扭矩螺母及配套塑料墊圈。⑥托盤：采用與M型鋼帶配套的高強(qiáng)度托盤，規(guī)格150×143×8mm。⑦藥卷：采用兩支樹(shù)脂藥卷，規(guī)格為Z2360型。=8\*GB3⑧錨固方式：樹(shù)脂加長(zhǎng)錨固，錨固長(zhǎng)度為1675mm。=9\*GB3⑨鉆孔規(guī)格：鉆孔直徑28mm，鉆頭直徑27mm，孔深2450mm。=10\*GB3⑩預(yù)緊及錨固力：錨桿預(yù)緊力不低于60~80kN，錨固力不低于80kN，錨桿預(yù)緊力矩不小于300N·m。圖6-2-2采區(qū)運(yùn)輸平巷巷道斷面支護(hù)參數(shù)圖

7井下運(yùn)輸7.1概述7.1.1井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)的原始條件和數(shù)據(jù)井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)的原始條件和數(shù)據(jù)見(jiàn)表7-1-1：表7-1-1井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)的原始條件和數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量備注1設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力Mt/a1.2瓦斯涌出量為相對(duì)值2工作制度“三八”制3日凈提升時(shí)間h164年工作日d3305煤層平均厚度m2.966煤層平均傾角°187煤的容重t/m31.408瓦斯涌出量m3/t2.59礦井瓦斯等級(jí)低10煤塵爆炸性無(wú)煤塵爆炸危險(xiǎn)性7.1.2運(yùn)輸距離和貨載量區(qū)段平巷平均運(yùn)距1300m，上山平均1200m,大巷運(yùn)距2200m，故從工作面到井底車場(chǎng)的最大運(yùn)距為3700m。首采區(qū)內(nèi)布置一個(gè)工作面、兩個(gè)掘進(jìn)面即可保產(chǎn)，設(shè)計(jì)工作面日產(chǎn)量4053.9t/d，掘進(jìn)面日產(chǎn)量518.7t/d，運(yùn)煤系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運(yùn)輸能力要大于各工作面的生產(chǎn)能力。輔助運(yùn)輸根據(jù)礦井生產(chǎn)安排與采掘進(jìn)度，材料、設(shè)備運(yùn)輸考慮正常生產(chǎn)與工作面安裝和搬家兩種情況；人員運(yùn)輸以各采掘面人員一次運(yùn)到位為基礎(chǔ)，兼顧其它固定工作點(diǎn)的人員運(yùn)輸，其運(yùn)量見(jiàn)表7-1-2。表7-1-2帶區(qū)輔助運(yùn)輸量序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量備注1運(yùn)送人員人/班均取平均值2材料、設(shè)備正常生產(chǎn)t/班52工作面安裝、搬家t/d1043工作面支架安裝架/d12搬遷214工作面設(shè)備安裝t/d110搬家2207.1.3礦井運(yùn)輸系統(tǒng)1）運(yùn)輸方式運(yùn)煤：由于礦井井型大，需運(yùn)輸系統(tǒng)有較大的運(yùn)輸能力，煤層賦存條件比較簡(jiǎn)單，為緩傾斜近水平煤層，且運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，故分帶斜巷、大巷采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，分帶工作面采用連續(xù)刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。輔助運(yùn)輸：軌道大巷采用XK8-9/120-1A型防爆特殊型蓄電池電機(jī)車牽引礦車運(yùn)輸。礦車選用MG1.9-9B型1.5噸固定箱式礦車，工作面輔助運(yùn)輸采用無(wú)極繩絞車牽引1.5t固定箱式礦車、5t材料車、1.5t平板車運(yùn)輸材料及設(shè)備。2）運(yùn)輸系統(tǒng)井下運(yùn)輸系統(tǒng)包括運(yùn)煤系統(tǒng)、運(yùn)料系統(tǒng)、人員運(yùn)送系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)。（1）運(yùn)煤系統(tǒng)分帶采煤工作面→分帶運(yùn)輸斜巷→分帶煤倉(cāng)→運(yùn)輸大巷→井底煤倉(cāng)→主井→地面掘進(jìn)工作面→分帶運(yùn)輸斜巷→分帶煤倉(cāng)→運(yùn)輸大巷→井底煤倉(cāng)→主井→地面（2）行人、運(yùn)料系統(tǒng)地面→副井→井底車場(chǎng)→軌道大巷→帶區(qū)行人運(yùn)料斜巷→帶區(qū)軌道集中平巷→分帶軌道斜巷→工作面（3）排矸系統(tǒng)礦井投產(chǎn)后，產(chǎn)生的矸石大部分為瓦斯抽排巷掘進(jìn)出矸，矸石由礦車經(jīng)軌回聯(lián)巷運(yùn)至軌道大巷后，再由電機(jī)車牽引至井底車場(chǎng)，并由副井提出地面。7.2帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇7.2.1設(shè)備選型原則1）必須考慮礦井開(kāi)拓系統(tǒng)狀況，并與運(yùn)輸系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，注意上下運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力的配套，以及局部運(yùn)輸與總體運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一；2）必須使上下兩個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)設(shè)備能力基本一致，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理的選擇生產(chǎn)不均勻系數(shù)和設(shè)備能力的配套系數(shù)；為緩和上下兩個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的生產(chǎn)不均勻性或不連續(xù)性，要采取一些緩沖措施，如設(shè)置煤倉(cāng)或儲(chǔ)車線等；3）必須注意盡量減少運(yùn)輸轉(zhuǎn)載的次數(shù)，不要出現(xiàn)輸送機(jī)—軌道—輸送機(jī)—軌道的情況；4）必須使設(shè)備的運(yùn)輸、安裝和檢修方便，并應(yīng)考慮輸送設(shè)備對(duì)通風(fēng)、供電的要求是否合理，電壓等級(jí)是否相符合等；5）必須在決定主要運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，統(tǒng)一考慮輔助運(yùn)輸是否合理經(jīng)濟(jì)等。7.2.2帶區(qū)設(shè)備的選型（1）采煤工作面選用西安煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MXA-300/4.5W無(wú)鏈液壓雙牽引采煤機(jī)，張家口煤礦機(jī)械廠生產(chǎn)的SGZ-830/500型刮板輸送機(jī)。（2）帶區(qū)運(yùn)煤設(shè)備根據(jù)帶區(qū)運(yùn)輸設(shè)備配套原則選擇分帶運(yùn)輸斜巷配套設(shè)備如下：轉(zhuǎn)載機(jī)SZB-830/180，破碎機(jī)PCM132，輸送機(jī)選用SSJ1200/3×200M帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)。技術(shù)特征見(jiàn)表7-2-1，表7-2-2，表7-2-3。表7-2-1轉(zhuǎn)載機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SZB-830/180生產(chǎn)能力t/h1200出廠長(zhǎng)度m37.7總裝機(jī)功率kW2×90電壓等級(jí)V1140鏈速m/s1.45有效搭接長(zhǎng)度m12.4爬坡長(zhǎng)度m7.4爬坡角度°10中部槽尺寸長(zhǎng)mm1500寬mm830高mm222表7-2-2破碎機(jī)技術(shù)項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)PCM132通過(guò)能力t/h1200破碎能力t/h1200整機(jī)重量t14.8電動(dòng)機(jī)功率kW132結(jié)構(gòu)特點(diǎn)錘式外形尺寸mm×mm×mm4560×2095×1742最大出料塊度mm300生產(chǎn)廠張家口煤機(jī)廠表7-2-3SSJ1200/3×200M帶式輸送機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SSJ生產(chǎn)能力t/h1200運(yùn)距m1500皮帶寬度mm1200電壓等級(jí)V1140功率kW3×200帶速m/s3.15（3）帶區(qū)輔助運(yùn)輸設(shè)備本帶區(qū)的煤層傾角較小，因此提升時(shí)采用JW1600/80無(wú)極繩絞車牽引1.5t固定式礦車、5t材料車、5t平板車運(yùn)輸。各設(shè)備技術(shù)特征如下：表7-2-4JW1600/80無(wú)極繩絞車主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)JW1600/80載荷鋼絲繩最大靜張力kN60兩鋼絲繩最大張力差kN50繩速m/s0.751滾筒直徑mm1600鋼絲繩直徑mm28電動(dòng)機(jī)機(jī)型號(hào)YB280M—6功率kW55/75電壓V380/660外形尺寸mm3485×1720×1672表7-2-5井下運(yùn)輸車輛主要技術(shù)特征表名稱型號(hào)載重量/t外型尺寸長(zhǎng)×寬×高軌距/mm軸距/mm自重/kg數(shù)量/輛礦車MG1.7-9B1.59007509741000材料車MLC5-95900600790200平板車MPC55900600780507.2.3帶區(qū)運(yùn)輸能力驗(yàn)算（1）運(yùn)煤能力驗(yàn)算對(duì)礦井年產(chǎn)量（AB=150萬(wàn)t/a），按各環(huán)節(jié)通過(guò)能力進(jìn)行驗(yàn)算，AB應(yīng)由必要的運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)輸能力來(lái)保證，即：（7-1）式中：An——各運(yùn)輸環(huán)節(jié)運(yùn)輸能力，t/h；K——產(chǎn)量不均衡系數(shù)，取1.2；T——日工作時(shí)間，取16小時(shí)；η——運(yùn)輸設(shè)備正常工作系數(shù)，取0.8；則：通過(guò)驗(yàn)算，各運(yùn)輸環(huán)節(jié)的運(yùn)輸設(shè)備均滿足要求。（2）帶區(qū)輔助運(yùn)輸能力驗(yàn)算帶區(qū)車場(chǎng)設(shè)計(jì)一次提升的礦車為8個(gè)。根據(jù)礦車連接器強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算：（7-2）（7-3）式中:W——礦車與軌道間的摩擦系數(shù)；F——礦車運(yùn)行阻力，N；g——重力加速度，m/s2；K——車輪與軌道間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)，K=0.5～0.6；u——車輪軸承的摩擦因數(shù)；d——車輪的軸徑，mm；D——車輪直徑，mm；Z——一次能提升的最大礦車數(shù)，個(gè)。因?yàn)?＜11，故一次提升8個(gè)礦車滿足要求。7.3大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇根據(jù)礦井地質(zhì)條件及生產(chǎn)礦井的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)在軌道大巷內(nèi)采用XK8-9/120-1A型蓄電池電機(jī)車牽引礦車進(jìn)行輔助運(yùn)輸，在運(yùn)輸大巷內(nèi)采用DX-1200/4×2000型帶式輸送機(jī)運(yùn)輸煤炭，其主要技術(shù)特征如下：表7-3-1XK8-9/120-1A型電機(jī)車主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)XK8-9/120-1A粘著質(zhì)量t8軌距mm900最小曲率半徑m7連接器距軌面高mm320；430固定軸距mm1100主動(dòng)輪直徑mm680機(jī)械傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比6.92外型尺寸mm4500×1360×1550制動(dòng)方式機(jī)械牽引力小時(shí)制kN11.172長(zhǎng)時(shí)制kN2.94速度小時(shí)制km/h6.8長(zhǎng)時(shí)制km/h12.4最大km/h25牽引電動(dòng)機(jī)型號(hào)ZQ—11B額定電壓V120小時(shí)制功率kw11長(zhǎng)時(shí)制功率kw4.3臺(tái)數(shù)臺(tái)2小時(shí)制電流A112長(zhǎng)時(shí)制電流A44表7-3-2DX-1200/4×2000帶式輸送機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)DX-1200/4×200輸送能力t/h1400帶速m/s3.15帶寬mm1200適應(yīng)傾角°±4電動(dòng)機(jī)功率kW4×200型號(hào)YBKYS-2000轉(zhuǎn)速r/min1478電壓V660/11408礦井提升8.1礦井提升概述本礦井設(shè)計(jì)井型為1.2Mt/a，服務(wù)年限為100.2a。本礦井采用立井單水平加輔助水平開(kāi)拓方式，水平標(biāo)高為-650m，輔助水平-300m，礦井工作制度為“三八”制，兩班采煤一班檢修，每天凈提升時(shí)間為16h，礦井設(shè)計(jì)年工作日為330天。主井井筒內(nèi)布置一對(duì)16t多繩箕斗，用于煤炭提升，并兼進(jìn)部分風(fēng)，副井井筒內(nèi)布置一對(duì)1.5t固定箱式礦車雙層四車罐籠；一個(gè)帶平衡錘的加寬雙層四車罐籠提升。8.2主井提升8.2.1箕斗礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，屬大型礦井，全部煤炭由主井雙箕斗提升至地面，裝備16t側(cè)卸式箕斗。具體參數(shù)見(jiàn)表8-2-1。表8-2-1箕斗技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)目備注型號(hào)-JDG16/150×4Y淮南煤機(jī)廠名義載重t16有效容積m317.6最大終端載荷kN600尾繩懸掛裝置最大允許載荷kN300最大提升高度m1000箕斗自重t17.88.2.2提升機(jī)井筒裝備地面設(shè)井塔式多繩摩擦提升機(jī)，型號(hào)為JKM-2.5/6（Ⅱ），由洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠生產(chǎn)提供，提升機(jī)主要特征見(jiàn)表8-2-2。表8-2-2多繩摩擦式提升機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目備注型號(hào)JKM-2.5/6（Ⅱ）洛陽(yáng)礦山機(jī)械廠主導(dǎo)輪直徑m3.5導(dǎo)向輪直徑m3綱絲繩最大靜張力kN800最大靜張力差kN230有導(dǎo)向輪直徑m35數(shù)量條4間距mm250最大提升速度m/s148.2.3鋼絲繩技術(shù)特征多繩摩擦提升機(jī)所用鋼絲繩技術(shù)特征見(jiàn)表8-2-3：表8-2-3鋼絲繩技術(shù)特征表項(xiàng)目單位數(shù)目型號(hào)繩6W（19）股（1+6+6/6）繩纖維芯直徑鋼絲繩mm35鋼絲中心2.6第一層2.5第二層大2.6小1.9鋼絲繩總斷面積mm2501.52參考重力N/100m4664鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度N?mm-21550鋼絲破斷拉力總和（不小于）N702000安全系數(shù)—8.38.2.4提升能力驗(yàn)算礦井深度和產(chǎn)量的不斷增加，纏繞式提升機(jī)的卷筒直徑和寬度也隨之加大，使得提升機(jī)卷筒體積龐大而笨重，給制造、運(yùn)輸造成很大不便。摩擦提升與之相比，摩擦輪的寬度明顯減少而且不會(huì)因井深的增加而增大，同時(shí)由于主軸跨度的減小而使得主軸的直徑和長(zhǎng)度均有所降低，整機(jī)的質(zhì)量大為下降。而且由于提升機(jī)回轉(zhuǎn)力矩的減小，使得提升電動(dòng)機(jī)容量降低，能耗減少。單繩摩擦式提升機(jī)沒(méi)有解決卷筒直徑過(guò)大的問(wèn)題，因?yàn)槿拷K端載荷由一根鋼絲繩承擔(dān)，故鋼絲繩直徑很大，所以最終選用多繩摩擦提升機(jī)。提升參數(shù)計(jì)算如下：（1）提升高度：H=HS+HZ+HX（8-1）式中：H——提升高度，m；HS——礦井深度，575m；HZ——裝載高度，30m；HX——卸載高度，20m。H=575+30+20=825（m）（2）經(jīng)濟(jì)提升速度：Vm=0.4×H0.5（8-2）式中：Vm——經(jīng)濟(jì)提升速度，m/s。Vm=11.5（m/s）（3）一次提升循環(huán)估算時(shí)間：TX=Vm/a+H/Vm+t（8-3）式中：TX——一次提升循環(huán)估算時(shí)間，s；a——初估加速度，取0.8m/s2；t——裝卸載時(shí)間，取30s。TX=11.5/0.8+575/11.5+30=94.4（s）（4）小時(shí)提升次數(shù)：Ns=3600/TX（8-4）式中：Ns——小時(shí)提升次數(shù)。Ns=3600/94.4=38（次）（5）小時(shí)提升量：As=An×c×cr/（Bn×Tv）（8-5）式中：As——小時(shí)提升量，t；An——設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，1.2Mt/a；c——提升不均衡系數(shù)，1.3；cr——提升備用系數(shù)，1.3；Bn——年工作日，330d；Tv——日提升時(shí)間，16h。As=1.2×100000×1.3×1.3/（330×16）=384.5（t）（6）一次合理提升量：Q=As/（2×30）（8-6）式中：Q——一次合理提升量，t；2——兩套提升設(shè)備。Q=480.11/（2×30）=6.4（t）表8-2-4提升參數(shù)提升高度/m提升速度/m·s-1一次提升時(shí)間/s每小時(shí)提升次數(shù)每小時(shí)提升量/t一次合理提升量/t57511.594.438384.56.4提升參數(shù)見(jiàn)表8-2-4，所選箕斗提升容量為16t，所以能夠滿足礦井生產(chǎn)的需要。8.3副井提升選擇寬罐籠型號(hào)為GDG1.5/9/2/4K，窄罐籠型號(hào)為GDG1.5/9/2/4，采用落地式多繩摩擦提升機(jī)型號(hào)為JKM-2.25×4（II）A，罐籠、提升機(jī)和鋼絲繩等具體參數(shù)如下：表8-2-5罐籠技術(shù)特征表罐籠型號(hào)GDG1.5/9/2/4KGDG1.5/9/2/4乘人面積/m215.211.6乘人數(shù)8464罐籠總載重/t14.6814.68罐體自重/t11.8810.93最大終端載荷/kN570570罐籠長(zhǎng)和寬A×B/mm5290×16745290×1274鋼罐道C/mm51005100組合鋼罐道寬度/mm180180編制單位南京院表8-2-6主提升機(jī)特征使用井筒提升機(jī)形式型號(hào)最大張力/t功率/kW電力形式最大提速/m·s-1產(chǎn)地副井落地摩擦輪4×41721250交-交10德國(guó)表8-2-7副井提升鋼絲繩參數(shù)主繩尾繩型號(hào)三角股鍍鋅8×4×19-178×28直徑/mm42178×28單位重量/kg·m-17.515.05抗拉強(qiáng)度/N·mm-216701372每根繩總破斷力/kN1289-根數(shù)42安全系數(shù)大件10.31-矸石物料11.63-人員14.92-9礦井通風(fēng)及安全9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇9.1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求選擇任何通風(fēng)系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說(shuō)，要適應(yīng)以下基本要求：1）礦井至少要有兩個(gè)通地面的安全出口；2）進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵等有害氣體污染；3）北方礦井，冬季井口需裝供暖設(shè)備；4）總回風(fēng)巷不得作為主要行人道；5）工業(yè)廣場(chǎng)不得受通風(fēng)機(jī)的噪音干擾；6）裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井；7）裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井；8）可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，帶區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)；9）通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件；10）通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。9.1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定1）通風(fēng)方式選擇礦井通風(fēng)方式時(shí)，應(yīng)考慮以下兩種因素：（1）自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井瓦斯等級(jí)。（2）經(jīng)濟(jì)因素：井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。一般說(shuō)來(lái)，新建礦井多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式中選擇。下面對(duì)這幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)適用條件列表比較，見(jiàn)表9-1-1。表9-1-1礦井不同通風(fēng)方式特點(diǎn)通風(fēng)方式中央并列式中央分列式兩翼對(duì)角式分區(qū)對(duì)角式優(yōu)點(diǎn)初期投資較少，出煤較多。通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，增加了一個(gè)安全出口，工業(yè)廣場(chǎng)沒(méi)有主要通風(fēng)機(jī)的噪音影響；從回風(fēng)系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便。風(fēng)路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風(fēng)較小，比中央并列式安全性更好。通風(fēng)路線短，阻力小。缺點(diǎn)風(fēng)路較長(zhǎng)，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏風(fēng)較大。建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大。建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大。井筒數(shù)目多基建費(fèi)用多。適用條件煤層傾角大、埋藏深，但走向長(zhǎng)度并不大，而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重。煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長(zhǎng)度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重。煤層走向較大（超過(guò)4km），井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自然發(fā)火嚴(yán)重的新礦井。煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開(kāi)掘淺部的總回風(fēng)道。結(jié)合本礦的實(shí)際條件：井田地處平原，埋藏深度大，且南北走向較長(zhǎng)（6.9Km），所以不適合用采用中央分列式和分區(qū)對(duì)角式。若采用中央并列式，這樣可以盡早構(gòu)成風(fēng)路，少掘開(kāi)拓巷道，但隨著帶區(qū)逐步向兩翼，通風(fēng)阻力不斷增大，后期通風(fēng)困難；相對(duì)而言兩翼對(duì)角式通風(fēng)線路簡(jiǎn)單，且兩翼風(fēng)井均處在煤層氧化帶附近，煤層埋深較淺，經(jīng)濟(jì)合理。本礦礦井考慮到井田范圍廣，煤層傾角較大，同時(shí)為了后期的安全生產(chǎn)，在本設(shè)計(jì)第四章開(kāi)拓方案比較中已經(jīng)考慮了全礦的通風(fēng)方式，也作了詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)比較，按照開(kāi)拓設(shè)計(jì)方案，確定本礦通風(fēng)方式為：兩翼對(duì)角式通風(fēng)，風(fēng)井具體位置見(jiàn)開(kāi)拓平面圖。2）通風(fēng)方法通風(fēng)方法一般根據(jù)煤層瓦斯含量高低，煤層埋藏深度和賦存狀態(tài)，沖擊層厚度，煤層自然發(fā)火性，小窯塌陷漏風(fēng)情況、地形條件，以及開(kāi)拓方式等綜合考慮確定。通風(fēng)方式分為壓入式、抽出式、抽壓混合式3類，其使用條件和優(yōu)缺點(diǎn)分析見(jiàn)表9-1-2。表9-1-2通風(fēng)方式分類通風(fēng)方式適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)抽出式是當(dāng)前通風(fēng)方式的主要形式，適應(yīng)性較廣泛，尤其對(duì)高瓦斯礦井，更有利于對(duì)瓦斯的管理，也適用于礦井走向長(zhǎng)，開(kāi)采面積大的礦井優(yōu)點(diǎn)：1．井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下的風(fēng)流壓力提高可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；2．漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單；3．與壓入式比較，不存在過(guò)度到下水平時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量變化的困難；缺點(diǎn)：當(dāng)?shù)孛嬗行「G塌陷區(qū)并和采空區(qū)溝通時(shí)，抽出式會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下使有效風(fēng)量減少。壓入式低瓦斯礦的第一水平，礦井地面比較復(fù)雜，高差起伏，無(wú)法在高山上設(shè)置通風(fēng)機(jī)?？偦仫L(fēng)巷無(wú)法連通或維護(hù)困難的條件下優(yōu)缺點(diǎn)：壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反，能用一部分回風(fēng)把小窯塌陷區(qū)的有害氣體壓到地面；進(jìn)風(fēng)線路漏風(fēng)大，管理困難；風(fēng)阻大、風(fēng)量調(diào)節(jié)困難；由第一水平的壓入式過(guò)渡到深部水平的抽出式有一定困難；通風(fēng)機(jī)使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)通風(fēng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，又可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。抽壓聯(lián)合式可產(chǎn)生較大的通風(fēng)壓力，能適應(yīng)大阻力礦井需要，但通風(fēng)管理困難，一般新建礦井和高瓦斯礦井不宜采用，只是個(gè)別用于老井延伸或改建的低瓦斯礦井。由于該礦井地處平原，井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，井田內(nèi)瓦斯含量為0.07～3.38ml/g，-630m以上瓦斯含量均低于2ml/g，屬低瓦斯礦井，為了便于管理，通風(fēng)安全，減少漏風(fēng)，所以選用抽出式礦井通風(fēng)方法。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的確定1）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)要求（1）回采工作面要獨(dú)立通風(fēng)。（2）風(fēng)流穩(wěn)定。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，回采工作面分支應(yīng)盡量避免處在角聯(lián)分支或復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)聯(lián)分支上；當(dāng)無(wú)法避免時(shí)，應(yīng)有保證風(fēng)流穩(wěn)定的措施。（3）漏風(fēng)少。應(yīng)盡量減小回采工作面的內(nèi)部及外部漏風(fēng)，特別應(yīng)避免從外部向回采工作面的漏風(fēng)。（4）會(huì)才工作面的調(diào)風(fēng)措施可靠。（5）保證風(fēng)流暢通。2）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類采煤工作面通風(fēng)方式按進(jìn)、回風(fēng)巷數(shù)目分類見(jiàn)表9-1-3:表9-1-3采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分類通風(fēng)方式適應(yīng)條件及優(yōu)缺點(diǎn)U型通風(fēng)方式一進(jìn)一回，在我國(guó)使用比較普遍，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，但上隅角瓦斯容易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)。此種通風(fēng)方是對(duì)了解煤層賦存狀況，掌握甲烷、火的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，較為有利。由于巷道均維護(hù)在煤體重，因而巷道的漏風(fēng)率減少，適用于低瓦斯礦井Y型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，在回采工作面的上、下端各設(shè)一條進(jìn)風(fēng)巷道，另外在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道。優(yōu)點(diǎn)為：可以很好的解決工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題，改善了工作環(huán)境，提高回收率。E型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，下兩天為進(jìn)風(fēng)巷，上面為回風(fēng)巷。優(yōu)點(diǎn)：使下回風(fēng)平巷和下部工作面回風(fēng)速度降低，抑制煤塵飛揚(yáng)，降低采空區(qū)溫度。但是容易引起工作面上隅角瓦斯超限。W型通風(fēng)方式兩進(jìn)一回，或一進(jìn)兩回。優(yōu)點(diǎn)：相鄰工作面公用一個(gè)進(jìn)或回風(fēng)巷，減少了巷道的開(kāi)掘和維護(hù)，漏風(fēng)少，利于防火，在近水平煤層的綜采工作面中應(yīng)用較廣。Z型通風(fēng)方式一進(jìn)一回，前期掘進(jìn)巷道工程量小，風(fēng)流比較穩(wěn)定，采空區(qū)漏風(fēng)介于U型后退和U型前進(jìn)式之間，但需要沿空護(hù)巷和控制經(jīng)過(guò)踩空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大3）采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)選定因本工作面的瓦斯涌出量較低，不存在瓦斯突出問(wèn)題，且本礦設(shè)計(jì)采用雙巷布置沿空留巷技術(shù)，因此在工作面采用“E”型通風(fēng)方式?？梢杂行У臏p少風(fēng)速，抑制煤塵飛揚(yáng)，降低采空區(qū)溫度。9.2礦井風(fēng)量計(jì)算9.2.1通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期采煤方案的確定通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的定義：礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)稱通風(fēng)困難時(shí)期。（1）容易時(shí)期的采煤方案開(kāi)采北一采區(qū)16101工作面，布置綜采一次采全高工作面；準(zhǔn)備面16102；大巷向北五采區(qū)方向掘進(jìn)。煤巷掘進(jìn)頭一個(gè)；巖石掘進(jìn)頭一個(gè)。（2）困難時(shí)期的采煤方案開(kāi)采南六采區(qū)時(shí)，開(kāi)采倒數(shù)第二個(gè)工作面，同時(shí)準(zhǔn)備最后一個(gè)工作面時(shí)為通風(fēng)最困難時(shí)期；此時(shí)，煤巷掘進(jìn)頭兩個(gè)。通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖及網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示。圖9-2-1通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)立體圖圖9-2-2通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖圖9-2-3通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)立體圖圖9-2-4通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖9.2.2各用風(fēng)地點(diǎn)的用風(fēng)量和礦井總用風(fēng)量1）按井人同時(shí)工作人數(shù)計(jì)算（9-1）式中：——根據(jù)礦井人數(shù)計(jì)算需風(fēng)量，m3/min；——井下同時(shí)工作的做多人數(shù)；——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)率和配風(fēng)不均勻等因素，一般可??；已知=400人，=1.25，可得：=4×400×1.25=2000m3/min2）按采煤、掘進(jìn)、峒室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算在本設(shè)計(jì)中礦井總風(fēng)量按采煤、掘進(jìn)、峒室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：（9-2）式中：——采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；——掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；——硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；——礦井除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外的其它井巷需要通風(fēng)量之和，m3/min；——礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素，一般可取抽出式礦井取1.15～1.2，壓入式礦井取1.25～1.3。（1）采煤實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按礦井各個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：各個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量、爆破后的有害氣體產(chǎn)生量、工作面的氣溫和風(fēng)速以及人數(shù)等因素分別進(jìn)行計(jì)算后，采取其中最大值。采煤工作面有串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，應(yīng)按其中一個(gè)采煤工作面實(shí)際需要的最大風(fēng)量計(jì)算。備用工作面亦應(yīng)滿足瓦斯、二氧化碳、氣溫和風(fēng)速等規(guī)定計(jì)算風(fēng)量，且不得低于其采煤時(shí)的實(shí)際需要風(fēng)量的50%。①按瓦斯涌出量計(jì)算：（9-3）式中：——按瓦斯涌出量計(jì)算長(zhǎng)壁工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面的瓦斯絕對(duì)涌出不均衡的風(fēng)量系數(shù)（正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大絕對(duì)瓦斯涌出量與月平均日瓦斯涌出量的比值），一般取=1.5~2?？傔M(jìn)風(fēng)量按二氧化碳涌出量的計(jì)算可參照瓦斯涌出量的計(jì)算方法。已知本礦井16煤層瓦斯絕對(duì)涌出量=14.68m3/min，=1.5，可得：②按工作面溫度計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)氣象條件，其溫度和風(fēng)速應(yīng)符合表9-2-1的要求：長(zhǎng)壁工作面實(shí)際需要風(fēng)量，按下式計(jì)算：（9-4）式中：——按工作面溫度計(jì)算長(zhǎng)壁工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面風(fēng)速，m/s；——第i個(gè)采煤工作面的平均面積，可按最大和最小控頂斷面積的平均值計(jì)算，m2。其他采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，可按良好的勞動(dòng)氣象條件計(jì)算。已知=2.4m/s，=13.2m2，可得：=60×2.4×13.2=1900.8m3/min表9-2-1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/C°采煤工作面風(fēng)速/m·s-1<1515-1818-2020-2323-2626-28③按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量；=4×（9-5）式中：——按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；4——每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。已知=79，可得：=4×79=316m3/min取三者中最大值2202m3/min。④按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算≥0.25×60×（9-6）式中：——按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)采煤工作面的平均面積，m2。按最高風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量；≤4×60×（9-7）已知=13.2m2，=2202m3/min，可得：198m3/min≤≤3168m3/min由風(fēng)速驗(yàn)算可知，=2202m3/min符合風(fēng)速要求。（2）掘進(jìn)工作面風(fēng)量計(jì)算，應(yīng)按礦井各個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：煤巷、半煤巖巷和巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計(jì)算，取其最大值。①按瓦斯（二氧化碳）涌出量計(jì)算——按瓦斯涌出量計(jì)算掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯絕對(duì)涌出不均衡的風(fēng)量系數(shù)（正常生產(chǎn)條件下，連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大絕對(duì)瓦斯涌出量與月平均日瓦斯涌出量的比值），一般取=1.5~2。已知本礦井16煤層掘進(jìn)面瓦斯絕對(duì)涌出量，=1.5，可得：②按人數(shù)計(jì)算：按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。（9-8）式中：——按人數(shù)掘進(jìn)工作面實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min；4——每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3/min；——第i個(gè)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，取60人。可得=240m3/min由以上兩種方法計(jì)算的掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量最大值為：=825m3/min③按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：≤≤煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：≤≤式中——掘進(jìn)工作面巷道過(guò)風(fēng)斷面積，取15m2。則：巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：135≤≤3600煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量應(yīng)滿足：225≤≤3600由風(fēng)速驗(yàn)算可知，=825m3/min，滿足風(fēng)速要求。（3）硐室需要風(fēng)量的計(jì)算硐室實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)不同類型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸镜V只有火藥庫(kù)、絞車房、變電所故可以不用計(jì)算可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取得：大型爆破材料庫(kù)為100～150m3/min，中小型爆破材料庫(kù)60～100m3/min，帶區(qū)絞車房及變電所為60～80m3/min，充電硐室按經(jīng)驗(yàn)給100～200m3/min。結(jié)合本礦實(shí)際，取火藥庫(kù)實(shí)際風(fēng)量為130m3/min，絞車房實(shí)際風(fēng)量為70m3/min，變電所實(shí)際風(fēng)量為70m3/min，充電硐室為150m3/min。（4）其他巷道所需風(fēng)量其他巷道所需風(fēng)量由下式計(jì)算：（9-9）式中：——按瓦斯涌出量計(jì)算其他巷道所需風(fēng)量，m3/min；——該巷道瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min；——該巷道的瓦斯涌出不均衡的風(fēng)量系數(shù)，＝1.2～1.3；已知=5.5m3/min，=1.2，可得；=133×5.5×1.2=877.8m3/min（5）礦井總風(fēng)量計(jì)算礦井總進(jìn)風(fēng)量應(yīng)按采煤、掘進(jìn)、獨(dú)立通風(fēng)硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需風(fēng)量的總和計(jì)算。由式9-1可得，通風(fēng)容易、困難時(shí)期礦井總風(fēng)量計(jì)算如下：容易時(shí)期：困難時(shí)期：兩種方法取最大值，則礦井總風(fēng)量通風(fēng)容易時(shí)期為5922.27m3/min，通風(fēng)困難時(shí)期為6871.02m3/min。9.2.3風(fēng)量分配及風(fēng)速驗(yàn)算配風(fēng)的原則和方法：根據(jù)實(shí)際需要由里向外的原則配風(fēng)，逆風(fēng)將各用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算值乘以1.15就是各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量，采煤工作面只配計(jì)算的風(fēng)量，順風(fēng)流而下，遇到分風(fēng)地點(diǎn)則加上其它風(fēng)路的風(fēng)量，一起分配給未分風(fēng)前的那條風(fēng)路，作為該風(fēng)路的分量，直至確定進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)量。1）綜采工作面，考慮到工作面的采空區(qū)漏風(fēng)占工作面風(fēng)量的15%：綜=2202×1.15=2532.3m3/min2）煤巷掘進(jìn)工作面：掘進(jìn)=825×1.15=948.75m3/min3）巖石大巷掘進(jìn)面：Q掘=825×1.15=948.75m3/min4）絞車房和變電所：Q絞=2×70×1.15=161m3/min5）機(jī)車檢修、充電硐室：Q充=150×1.15=172.5m3/min6）火藥庫(kù)：Q火=130×1.15=149.5m3/min7）其它巷道：Q其它=877.8×1.15=1009.47m3/min經(jīng)以上分配過(guò)程，礦井風(fēng)量正好分配完畢。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的煤礦主要巷道允許風(fēng)速值見(jiàn)表9-2-2，井巷風(fēng)速驗(yàn)算結(jié)果見(jiàn)表9-2-3。表9-2-2各巷道允許的風(fēng)速值序號(hào)井巷名稱允許風(fēng)速/m·s-1最低最高1無(wú)提升設(shè)備的風(fēng)井和風(fēng)硐－152升降人員和物料的井筒－83主要進(jìn)、回風(fēng)巷－84運(yùn)輸大巷－85輸送機(jī)巷道，采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷0.2566回采工作面、掘進(jìn)中的煤巷和半煤巖巷0.254表9-2-3井巷風(fēng)速驗(yàn)算表巷道名稱通過(guò)風(fēng)量/m3·min-1有效斷面積/m2巷道風(fēng)速/m·s-1風(fēng)速驗(yàn)算副井井筒5922.2744.162.24<8符合井底車場(chǎng)軌道大巷4510.314.25.29<8符合采區(qū)下部甩車場(chǎng)4510.314.25.29<8符合北一采區(qū)軌道上山4510.314.25.29<8符合采區(qū)中部車場(chǎng)2532.314.22.97<8符合采區(qū)運(yùn)料回風(fēng)平巷2532.3152.81<6符合綜采工作面220213.22.78<4符合采區(qū)回風(fēng)平巷2532.3152.81<6符合北一采區(qū)運(yùn)輸上山2532.3152.81<6符合回風(fēng)石門5922.2715.76.29<8符合東翼風(fēng)井5922.2744.162.24<15符合9.2.4通風(fēng)構(gòu)筑物為了保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流的穩(wěn)定，在巷道內(nèi)設(shè)有一系列構(gòu)筑物，用來(lái)控制風(fēng)流的流動(dòng)和風(fēng)量的大小，礦井內(nèi)設(shè)置的主要構(gòu)筑物如下：（1）風(fēng)門：設(shè)置在上山的甩車道和繞道兩側(cè)，阻止新鮮風(fēng)流進(jìn)入回風(fēng)流中的一組構(gòu)筑物。（2）風(fēng)窗：設(shè)置在帶區(qū)絞車房、變電所、爆破材料庫(kù)、檢修硐室等硐室的回風(fēng)道中，控制風(fēng)量大小的通風(fēng)構(gòu)筑物。（3）密閉：設(shè)置在已回采區(qū)域平巷以及掘進(jìn)巷道的雙巷聯(lián)絡(luò)巷中，阻止風(fēng)流進(jìn)入的通風(fēng)構(gòu)筑物。9.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算礦井通風(fēng)阻力的大小是選擇通風(fēng)設(shè)備的主要依據(jù)，所以，在選擇礦井主要通風(fēng)機(jī)之前，必須首先計(jì)算通風(fēng)總阻力。按照經(jīng)過(guò)巷道時(shí)產(chǎn)生阻力的方式不同，可分摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力一般占通風(fēng)阻力的90%左右，他是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)選擇主要通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)。9.3.1計(jì)算原則（1）礦井通風(fēng)的總阻力，不應(yīng)超過(guò)2940Pa；（2）礦井井巷的局部阻力，新建礦井宜按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算。（3）礦井通風(fēng)網(wǎng)路中有較多的并聯(lián)系統(tǒng)，計(jì)算總阻力時(shí)，應(yīng)以其中阻力最大的路線作為依據(jù)；（4）設(shè)計(jì)的礦井通風(fēng)阻力不宜過(guò)高，一般不超過(guò)350mm水柱；（5）應(yīng)計(jì)算出困難時(shí)期的最大阻力和容易時(shí)期的最小阻力，使所選用的主要通風(fēng)機(jī)既滿足困難時(shí)期的通風(fēng)需要，又能在通風(fēng)容易時(shí)工況合理。主要通風(fēng)機(jī)的選擇，工作風(fēng)壓要滿足最大的阻力，因此應(yīng)首先確定容易、困難時(shí)期的最大阻力路線。9.3.2礦井最大阻力路線在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖中選出最大的通風(fēng)阻力路線，根據(jù)上述計(jì)算原則，算出此路線的阻力。通風(fēng)易時(shí)期的最大阻力路線：地面→副井→井底車場(chǎng)→北翼軌道大巷→北一采區(qū)下部甩車場(chǎng)→軌道上山→北一采區(qū)回風(fēng)材料平巷→采煤工作面→北一采區(qū)回風(fēng)平巷→北一采區(qū)上部車場(chǎng)→運(yùn)輸上山→回風(fēng)石門→北翼風(fēng)井→地面通風(fēng)困難時(shí)期的最大阻力路線：地面→副井→井底車場(chǎng)→南翼軌道大巷→南六采區(qū)進(jìn)風(fēng)行人斜巷→南六采區(qū)軌道下山→南六采區(qū)軌道回風(fēng)平巷→采煤工作面→南六采區(qū)回風(fēng)巷→采區(qū)繞道式車場(chǎng)→南六采區(qū)運(yùn)輸下山→南翼運(yùn)輸大巷→南四采區(qū)運(yùn)輸上山→南二采區(qū)運(yùn)輸上山→回風(fēng)石門→風(fēng)井→地面9.3.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算井下多數(shù)風(fēng)流屬于完全紊流狀態(tài)，故（9-10）式中：——摩擦阻力，Pa；——實(shí)驗(yàn)比例系數(shù)，常數(shù)；——礦井空氣密度，kg/m3——巷道周長(zhǎng)，m；——巷道長(zhǎng)度，m；——空氣流動(dòng)速度，m/s；——巷道斷面面積，m2令，N·s2/m4或kg/m3若通過(guò)井巷的風(fēng)量為(m3/s)，則=/，代入上式，得：（9-11）對(duì)于已定型的井巷，、和等各項(xiàng)都為已知數(shù)，值只和成正比。故把上式中的項(xiàng)用符號(hào)來(lái)表示，即：，N·s2/m8（9-12）此稱為井巷的摩擦風(fēng)阻，它反映了井巷的特征。它只受α和、、的影響，對(duì)于已定型的井巷，只受的影響。故，Pa（9-13）上式就是在完全紊流狀態(tài)下的摩擦阻力定律。當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，摩擦阻力和風(fēng)量的平方成正比。按照上述計(jì)算方法，沿著選定的兩條最大阻力風(fēng)路，將各區(qū)段的摩擦阻力累加起來(lái)，并考慮適當(dāng)?shù)木植孔枇ο禂?shù)(一般不細(xì)算局部阻力)，即可算出通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力分別為：，Pa（9-14），Pa（9-15）式中：1.2——容易時(shí)期的局部阻力系數(shù)；1.15——困難時(shí)期的局部阻力系表9-3-1通風(fēng)容易時(shí)期摩擦阻力計(jì)算表編號(hào)井巷名稱支護(hù)形式α×104長(zhǎng)度/m斷面/m2周長(zhǎng)/m風(fēng)量阻力風(fēng)速/m3·min-1/Pa/m·s-11副井井筒混凝土噴漿40090644.1623.555922.2796.5782.242井底車場(chǎng)軌道大巷錨噴6027814.214.44510.347.4035.293北翼軌道大巷錨噴6063014.214.44510.3107.4235.294北一采區(qū)下部車場(chǎng)錨噴68154.114.214.44510.329.7795.295軌道上山錨噴95138.614.214.42532.311.7952.976采區(qū)中部車場(chǎng)錨噴9566.315162532.35.3192.819采區(qū)運(yùn)料通風(fēng)平巷錨噴95140014.214.42532.311.7952.8111綜采工作面液壓支架33021013.216220264.9332.7812采區(qū)回風(fēng)平巷錨噴80137415162532.392.8222.8113采區(qū)回風(fēng)石門錨噴80257515.715.15922.27783.1036.2914風(fēng)井混凝土噴漿3021444.1623.555922.277.3392.24通風(fēng)阻力總計(jì)/Pa1354.554表9-3-2通風(fēng)困難時(shí)期摩擦阻力計(jì)算表編號(hào)井巷名稱支護(hù)形式α×104長(zhǎng)度/m斷面/m2周長(zhǎng)/m風(fēng)量阻力風(fēng)速/m3·min-1/Pa/m·s-11副井井筒混凝土噴漿40090644.1623.556871.02130.0002.592南翼軌道大巷錨噴6027814.214.45459.0569.4426.413井底車場(chǎng)軌道大巷錨噴6052614.214.45459.05131.3916.414南六采區(qū)車場(chǎng)錨噴6096114.214.45459.05240.0516.415南六采區(qū)軌道下山錨噴6820014.214.45459.0556.6206.416采區(qū)下部車場(chǎng)錨噴9515014.214.42532.312.7662.979采區(qū)運(yùn)料回風(fēng)平巷錨噴953015162532.32.4072.8111綜采工作面液壓支架33021013.216220264.9332.7812采區(qū)回風(fēng)平巷錨噴95150215162532.3120.4952.8113南六采區(qū)運(yùn)輸下山錨噴80148015162532.399.9832.8114南翼運(yùn)輸大巷錨噴8099615.715.15459.05257.3715.8015南二南四采區(qū)運(yùn)輸上山錨噴80287815.715.16871.021178.1457.2916南翼回風(fēng)石門錨噴8099615.715.15459.05257.3715.8017風(fēng)井混凝土噴漿3091844.1623.556871.029.8792.59通風(fēng)阻力總計(jì)/Pa2373.481結(jié)合以上公式，把已知值代入，可得：容易時(shí)期：總風(fēng)阻為：總等積孔：=1.1917/=3.2m2困難時(shí)期:總風(fēng)阻為：總等積孔：=1.1917/=2.8m2通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的總風(fēng)阻和等積孔見(jiàn)表9-3-3：表9-3-3礦井等積孔容易時(shí)期困難時(shí)期總風(fēng)阻/0.140.18等積孔/m23.22.8表9-3-4礦井通風(fēng)難易程度與等積孔的關(guān)系表通風(fēng)阻力等級(jí)通風(fēng)難易程度等積孔大阻力礦中阻力礦小阻力礦困難中等容易＜1m21～2m2＞2m2由以上計(jì)算看出，本礦井通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期總等積孔均大于2m2，總風(fēng)阻均小于0.35N·S2/m8，屬于通風(fēng)容易礦井。9.4選擇礦井通風(fēng)設(shè)備9.4.1選擇主要通風(fēng)機(jī)的基本原則根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》等技術(shù)文件的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列通風(fēng)機(jī)選型的原則：①風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限盡量滿足第一水平通風(fēng)要求，并適當(dāng)照顧第二水平通風(fēng)；在風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)其工況點(diǎn)應(yīng)在合理的工作范圍之內(nèi)。②當(dāng)風(fēng)機(jī)在服務(wù)年限內(nèi)阻力變化較大時(shí)，可考慮分期選擇電機(jī)，但初裝電機(jī)的使用年限不小于5年。③風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力應(yīng)留有一定的富裕量。在最大設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般比允許使用最大值小5°；風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值的90%。④考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)。⑤正常情況下，主要通風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)前面計(jì)算，用通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線來(lái)選擇主要通風(fēng)機(jī)，要先確定通風(fēng)容易和通風(fēng)困難兩個(gè)時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工況點(diǎn)。9.4.2通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的確定1）自然風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)的壓力與自然風(fēng)壓有很大關(guān)系。風(fēng)機(jī)選型時(shí)計(jì)算風(fēng)機(jī)壓力須計(jì)算出礦井自然風(fēng)壓。礦井自然風(fēng)壓的大小，最要取決于礦井風(fēng)井的深度及內(nèi)部的風(fēng)流的密度。（1）靜壓礦井進(jìn)、出風(fēng)井的空氣柱的容重差以及高度差和其它自然因素所形成的壓力成為自然風(fēng)壓，它對(duì)礦井風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓對(duì)風(fēng)機(jī)的影響。H=ΔρgH（9-16）式中：Δρ——進(jìn)風(fēng)井筒與出風(fēng)井筒空氣平均密度差，kg/m3，見(jiàn)表9-4-1；H——井筒深度，m。表9-4-1空氣平均密度項(xiàng)目進(jìn)風(fēng)井筒/kg·m-3出風(fēng)井筒/kg·m-3冬1.281.24夏1.221.26副井深度：Z副井=689m風(fēng)井深度：Z風(fēng)井=218m高差：Z高差=689-218=471m冬季空氣密度?。害堰M(jìn)=1.28kg/m3，ρ出=1.20kg/m3，Ρ平均=1/2×（ρ進(jìn)+ρ出）=1.26kg/m3冬季自然風(fēng)壓：hna=ρ進(jìn)gZ副井+ρ平均gZ高差-ρ風(fēng)井gZ風(fēng)井（9-17）原式=1.28×9.8×689+1.26×9.8×471-1.24×9.8×218=61.52Pa夏季空氣密度?。害堰M(jìn)=1.20kg/m3，ρ出=1.24kg/m3，ρ平均=1/2×（ρ進(jìn)+ρ出）=1.22kg/m3夏季自然風(fēng)壓：hna=ρ進(jìn)gZ副井-ρ平均gZ高差-ρ風(fēng)井gZ風(fēng)井（9-18）原式=1.20×9.8×906+1.22×9.8×12-1.24×9.8×918=-357.5Pa冬季自然風(fēng)壓有利于礦井通風(fēng)，壓力為61.52Pa，夏季自然風(fēng)壓阻礙礦井通風(fēng)，壓力為-357.5Pa。2）主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓（1）該礦井為抽出式通風(fēng)，通風(fēng)容易時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓：（9-19）式中：——通風(fēng)容易時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓，Pa；——表示通風(fēng)容易時(shí)期礦井通風(fēng)總阻力，Pa；——表示容易時(shí)期幫助通風(fēng)的自然風(fēng)壓，=61.52；——表示風(fēng)峒的通風(fēng)阻力，通常為20～50，取50Pa。故：=1354.55-61.52+50=1389.03Pa（2）通風(fēng)困難時(shí)期，考慮自然風(fēng)壓反對(duì)主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓：（9-20）式中：——通風(fēng)困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)靜風(fēng)壓，Pa；——表示通風(fēng)困難時(shí)期礦井通風(fēng)總阻力，Pa；——表示困難時(shí)期反對(duì)通風(fēng)的自然風(fēng)壓，=357.5；——表示風(fēng)峒的通風(fēng)阻力，通常為20～50，取50Pa。故：=2373.48＋357.5＋50=2780.98Pa（3）主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際通過(guò)風(fēng)量因有外部漏風(fēng)（防爆門和通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐漏風(fēng)）通過(guò)主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量必大于礦井總風(fēng)量，對(duì)于抽出式用下式計(jì)算：（9-21）式中：——實(shí)際風(fēng)量，m3/s；1.05——抽出式礦井通風(fēng)外部漏風(fēng)系數(shù)；——風(fēng)井總風(fēng)量，m3/s。容易時(shí)期：=1.05×5922.27/60=103.6m3/s困難時(shí)期：=1.05×6871.02/60=120.2m3/s主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)以同樣的比例把礦井總風(fēng)阻曲線繪制于通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線圖中，則風(fēng)阻曲線與風(fēng)壓曲線交于點(diǎn)，此點(diǎn)就是通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)或工作點(diǎn)。工況點(diǎn)的坐標(biāo)值就是該主要通風(fēng)機(jī)實(shí)際產(chǎn)生的靜壓和風(fēng)量。通風(fēng)機(jī)的選擇方法是：根據(jù)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)所算出的需要風(fēng)量，和風(fēng)壓的數(shù)據(jù)，在從許多條表示不同型號(hào)、尺寸、不同轉(zhuǎn)數(shù)或不同葉片安裝角的主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線中選擇一條合適的特性曲線，所選的這條特性曲線，表明了它所屬的主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)、尺寸、轉(zhuǎn)數(shù)和葉片安裝角度等。這就是選擇主要通風(fēng)機(jī)的方法。作風(fēng)阻曲線由風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與風(fēng)量的關(guān)系方程確定；通風(fēng)機(jī)特性曲線由選擇的主要通風(fēng)機(jī)確定。容易時(shí)期：（9-22）困難時(shí)期：（9-23）則主要通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)見(jiàn)下表：表9-4-2主要通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)一覽表項(xiàng)目容易時(shí)期困難時(shí)期單位風(fēng)量/m3·s-1風(fēng)壓/Pa風(fēng)阻/N·s2·m-8風(fēng)量/m3·s-1風(fēng)壓/Pa風(fēng)阻/N·s2·m-8103.61389.030.129120.22780.980.1929.4.4主要通風(fēng)機(jī)的選擇及風(fēng)機(jī)性能曲線在選擇通風(fēng)機(jī)的時(shí)候，工況點(diǎn)要在通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍內(nèi)，軸流式通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍如下：上限：應(yīng)在“駝峰”右側(cè)，實(shí)際應(yīng)用的最大風(fēng)壓值的0.9倍以下。下限：通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，不得低于0.6。左限：葉片安裝角θ的最小值，對(duì)一級(jí)葉輪為10°，二級(jí)葉輪為15°。右限：葉片安裝角θ的最大值，對(duì)一級(jí)葉輪為40°，二級(jí)葉輪為45°。根據(jù)以上原則及表9-4-2中的風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)選擇東西兩翼風(fēng)機(jī)為：FBCDZ-8-NO.24B型的對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)。根據(jù)FBCDZ-8-NO.24B型的對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)的性能曲線，可以確定主要通風(fēng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)，見(jiàn)表9-4-3。表9-4-3主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)型號(hào)時(shí)期葉片安裝角/°轉(zhuǎn)速/r·min-1風(fēng)壓/Pa風(fēng)量/m3·s-1效率/%輸入功率/kWFBCDZ-8-NO.24B容易43/3574014861070.74216困難55/4774029101230.804439.4.5電動(dòng)機(jī)選型根據(jù)礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期主要通風(fēng)機(jī)的輸入功率和計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出功率。由/=216/443=0.49﹤0.6，故通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期需要選用不同的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的輸出功率：（9-24）式中：——電動(dòng)機(jī)的輸出功率，kW；——通風(fēng)機(jī)的輸入功率，kW；——電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，取1.15；——電動(dòng)機(jī)效率，取0.90；容易時(shí)期：=216×1.15/0.90=276kW困難時(shí)期：=443×1.15/0.90=566.1kW根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸入功率以及主要通風(fēng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)速，選擇型號(hào)為JR157-8和JR1512-8的異步電動(dòng)機(jī)，其詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表9-4-4。表9-4-4電動(dòng)機(jī)參數(shù)時(shí)期型號(hào)功率/kW電壓/V電流/A轉(zhuǎn)速/rpm效率/%功率因數(shù)容易JR157-8320600036.573590.50.83困難JR1512-857060006873592.50.859.5安全災(zāi)害的預(yù)防措施9.5.1預(yù)防瓦斯和煤塵爆炸的措施（1）回采和掘進(jìn)工作面以及回風(fēng)巷中，必須按規(guī)定定期檢查瓦斯，如發(fā)現(xiàn)異常，必須按規(guī)定處理。（2）盲巷、盲硐、片幫及冒頂處等容易積聚瓦斯的地點(diǎn)，必須及時(shí)處理。（3）掘進(jìn)應(yīng)采用雙風(fēng)機(jī)，雙電源和風(fēng)電閉鎖裝置。（4）掘進(jìn)與回采工作面應(yīng)安設(shè)瓦斯自動(dòng)報(bào)警裝置。（5）大巷及裝煤站應(yīng)安設(shè)瓦斯自動(dòng)報(bào)警斷電儀。瓦斯超限后應(yīng)自動(dòng)切斷供電及架線電源。（6）所有易產(chǎn)生煤塵的地點(diǎn)。必須采取灑水滅塵等防塵設(shè)備及除塵設(shè)施。（7）井下風(fēng)速必須嚴(yán)格控制，防止煤塵飛揚(yáng)。井下所有煤倉(cāng)和溜煤眼均應(yīng)保持一定存煤，不得放空，不得兼作通風(fēng)眼。（8）綜采工作面應(yīng)采取煤塵注水。按照保安規(guī)程設(shè)計(jì)懸掛巖粉棚和防水棚。（9）煤塵應(yīng)定期清掃。巷道應(yīng)定期沖刷，各個(gè)轉(zhuǎn)煤點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行噴霧灑水。9.5.2預(yù)防井下火災(zāi)的措施（1）井下中央水泵房和中央變電所設(shè)置密閉門、防火門。并設(shè)設(shè)區(qū)域返風(fēng)系統(tǒng)。（2）井下機(jī)電設(shè)備選用防爆型為原則。應(yīng)加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備的安裝質(zhì)量。并加強(qiáng)維修及管理。防止漏電及短路產(chǎn)生高溫和火花。（3）對(duì)自然發(fā)火的煤層，應(yīng)加強(qiáng)煤炭與坑木的加收；加強(qiáng)密閉，及時(shí)密閉采空區(qū)；對(duì)停采線進(jìn)行黃泥灌漿或噴灑阻化劑；分層開(kāi)采還應(yīng)在采區(qū)隨采隨注。（4）二阻化劑防火：根據(jù)化驗(yàn)與實(shí)踐，本礦自然發(fā)火期長(zhǎng)，但為確保安全，應(yīng)預(yù)備部分黃泥用于危險(xiǎn)時(shí)期灌漿。9.5.3防水措施（1）井巷出水點(diǎn)的位置及其水量，前采空區(qū)積水范圍、標(biāo)高和積水量，都必須繪出采掘工程圖上。（2）主要水倉(cāng)必須有主倉(cāng)和副倉(cāng)，當(dāng)一個(gè)水倉(cāng)清理時(shí)，另一個(gè)水倉(cāng)能正常使用。（3）采掘工作面遇到下列情況之一時(shí)，必須確定探水線，進(jìn)行探水，確認(rèn)無(wú)突水危險(xiǎn)后，方可前進(jìn)。①接近水淹或可能積水的井巷、老空或小煤礦時(shí)；②接近水文地質(zhì)復(fù)雜的區(qū)域，并有出水征兆時(shí)；③接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬?、溶洞和陷落柱時(shí)；④打開(kāi)隔離煤柱放水時(shí)；⑤接近有出水可能的鉆孔時(shí)；⑥接近有水或稀泥的灌泥區(qū)時(shí)；⑦底板原始導(dǎo)水裂隙有透水危險(xiǎn)時(shí)；⑧接近其它可能出水地區(qū)時(shí)。10礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表10-1設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)項(xiàng)目單位數(shù)量或內(nèi)容1煤的牌號(hào)優(yōu)質(zhì)氣煤2可采煤層數(shù)目層43可采煤層總厚度m11.64煤層傾角°15～30（平均18°）5（1）礦井工業(yè)儲(chǔ)量Mt367.7（2）礦井可采儲(chǔ)量Mt225.46（1）礦井年工作日數(shù)d330（2）日采煤班數(shù)班2.57（1）礦井年生產(chǎn)能力Mt/a1.2（2）礦井日生產(chǎn)能力t/d5187.28礦井服務(wù)年限a100.29礦井第一水平服務(wù)年限a100.210井田走向長(zhǎng)度m6900井田傾斜長(zhǎng)度m340011瓦斯等級(jí)—低瓦斯相對(duì)涌出量m3/t3.3412（1）礦井正常涌水量m3/h464（2）礦井最大涌水量m3/h72113通風(fēng)方式—兩翼對(duì)角式14開(kāi)拓方式—立井單水平輔助水平15一水平標(biāo)高m-63016生產(chǎn)的工作面數(shù)目個(gè)117采煤工作面年推進(jìn)度m158418（1）移交時(shí)井巷工程量m12000（2）達(dá)產(chǎn)時(shí)井巷工程量m1600019開(kāi)拓掘進(jìn)隊(duì)數(shù)個(gè)320大巷運(yùn)輸方式—機(jī)車牽引固定礦車21礦車類型—固定礦車和自制平板車22電機(jī)車類型臺(tái)數(shù)蓄電池電機(jī)車3臺(tái)23設(shè)計(jì)煤層采煤方法—綜采一次采全高24（1）工作面長(zhǎng)度m210（2）工作面推進(jìn)度m/月132（3）工作面坑木消耗量m3/千t0.6

專題部分煤礦沖擊礦壓及防治措施摘要：沖擊礦壓作為煤巖動(dòng)力災(zāi)害之一，越來(lái)越受到煤礦行業(yè)的關(guān)注，尤其是隨著各個(gè)礦井開(kāi)采深度的增加，沖擊礦壓現(xiàn)象更是屢見(jiàn)不鮮。對(duì)于沖擊礦壓的監(jiān)測(cè)我們有很多方法，如鉆卸法、微震監(jiān)測(cè)技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)、電磁輻射技術(shù)等等。由于沖擊礦壓具有突然性、瞬時(shí)性、破壞性的特征，對(duì)于沖擊礦壓的發(fā)生機(jī)理仍沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，本文從沖擊礦壓的特征，發(fā)生條件以及影響沖擊礦壓的因素出發(fā)，研究了沖擊礦壓發(fā)生機(jī)理以及各種防治技術(shù)，并提出了自己的理解。關(guān)鍵詞：沖擊礦壓；控制技術(shù)；監(jiān)測(cè)；防治；1問(wèn)題的提出由于發(fā)生沖擊礦壓的時(shí)間、地點(diǎn)、區(qū)域、震源等的隨機(jī)性、復(fù)雜多樣性和突發(fā)性，使得沖擊礦壓的監(jiān)測(cè)和控制工作變得極為困難和復(fù)雜。沖擊礦壓的防治是世界范圍內(nèi)地下煤礦開(kāi)采普遍存在的難題，也是我國(guó)礦山亟待解決的重大課題。因此，研究沖擊礦壓的監(jiān)測(cè)與控制是煤礦安全、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的前提，也是采礦工作者必須面對(duì)和應(yīng)該解決的問(wèn)題。沖擊礦壓作為煤巖動(dòng)力災(zāi)害，有記載的第一次發(fā)生于1738年英國(guó)南史塔福煤田。200多年來(lái)。其危害幾乎追布世界各采礦國(guó)家。英國(guó)、德國(guó)、南非、波半、的蘇聯(lián)、捷克、加拿大、日本、法國(guó)以及中國(guó)等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都記錄有沖擊礦壓現(xiàn)象。我國(guó)煤礦沖擊礦壓災(zāi)害極為嚴(yán)重。我國(guó)最早自1933年撫順勝利礦發(fā)生沖擊礦壓以來(lái)，先后在北京、遼源、通化、阜新、北票、棗莊、大同、開(kāi)灤、天府、南桐、徐州、大屯等礦務(wù)局部相繼發(fā)生過(guò)沖擊礦壓現(xiàn)象。目前，我國(guó)有近60對(duì)礦井累計(jì)發(fā)生過(guò)4000多次沖擊礦壓，造成數(shù)以百計(jì)的人負(fù)傷，巷道破壞達(dá)30多公里。由于沖擊礦壓有如此巨大的破壞力，造成這么大的經(jīng)濟(jì)損失，因此如何預(yù)測(cè)和防治沖擊礦壓以及認(rèn)清沖擊礦壓發(fā)生機(jī)理對(duì)減輕沖擊礦壓的破壞具有非常重要的作用。2國(guó)內(nèi)外沖擊礦壓現(xiàn)狀2.1國(guó)外現(xiàn)狀沖擊礦壓是世界采礦業(yè)面臨的共同問(wèn)題。1738年英國(guó)在世界上首先報(bào)道了沖擊礦壓現(xiàn)象。之后，前蘇聯(lián)、南非、德國(guó)、波蘭、美國(guó)、加拿大、日本、法國(guó)、印度、捷克、匈牙利、保加利亞、典地利、新西蘭和安哥拉等都記錄了沖擊礦壓。目前，有包括我國(guó)在內(nèi)的20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都有沖擊礦壓．這一事實(shí)表明，世界上幾乎所有采礦國(guó)家都不同程度地受到?jīng)_擊礦壓的威脅。煤礦沖擊礦壓災(zāi)害最嚴(yán)重而且防治工作最有成效的國(guó)家是前蘇聯(lián)、波蘭和德國(guó)。2.1.1前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)的沖擊礦壓最早于1947年發(fā)生在吉謝羅夫礦區(qū)。此后共有9個(gè)礦區(qū)出現(xiàn)了沖擊礦壓?jiǎn)栴}。發(fā)生沖擊礦壓的一般條件是：初始深度為400-1860m．煤0.5-20m．在各種傾角、各個(gè)煤種(包括褐煤)中都記錄到?jīng)_擊礦壓現(xiàn)象、多數(shù)情況下頂板為堅(jiān)硬砂巖，也有一些煤田是破碎頂板。開(kāi)采技術(shù)條件涉及到刀柱式或長(zhǎng)壁式等開(kāi)采方法；充填或垮路等頂板管理方法；整層或分層開(kāi)采情況。自1951年起，全蘇地質(zhì)力學(xué)及礦山測(cè)量研究院以及其他研究單位和高等院校等幾十個(gè)單位配合國(guó)家技術(shù)監(jiān)察部門與生產(chǎn)單位一起著手解決煤礦的沖擊礦壓?jiǎn)栴}。經(jīng)過(guò)25年的努力，基本上形成了一整套防治沖擊礦壓的組織管理系統(tǒng)，并制定了有關(guān)技術(shù)規(guī)程，發(fā)展并逐步完善了一整套行之有效的防治措施和預(yù)報(bào)方法，取得了良好效果，沖擊次數(shù)大為減少。1955-l977年沖擊危險(xiǎn)礦井?dāng)?shù)出8個(gè)增至36個(gè)、而年沖擊次數(shù)則由83次降至7次。1980年以后又降至5—6次。在前蘇聯(lián)金屬礦，沖擊礦壓的頻度比煤礦要小得多，其主要形式為巖石彈射、震動(dòng)和微沖擊。開(kāi)始出現(xiàn)的深度為川300-700m，主要巖石種類為輝綠巖、正長(zhǎng)巖、花崗巖、凝灰?guī)r以及鐵礦石、鋁土礦石、銅礦石、鉀鹽礦石等，平均單向抗壓強(qiáng)度100—250MPa，最低25—30MPa。前蘇聯(lián)金屬礦防治沖擊礦壓的基本措施原則上同煤礦的沒(méi)有差別。2.1.2波蘭波蘭有三個(gè)井工礦開(kāi)采煤田：上西里西亞、下西里西亞和魯布林。產(chǎn)量的98％來(lái)自上西里西亞煤田。該煤田中煤的強(qiáng)度為10—35MPa．煤層厚0.5—20m(一般1.5—3．5m)，傾角0-45(一般5—15)．平均采深600m．頂板大都為堅(jiān)硬砂巖。長(zhǎng)壁工作面產(chǎn)量占99％，其中70％為垮落法開(kāi)采。其余為水砂充填。工作面平均長(zhǎng)150m，日產(chǎn)1300-1400t商品煤。機(jī)械化程度96.2％，其中綜采站83.7％。沖擊礦壓是波蘭煤礦重大災(zāi)害之一，最早記載于1958午。目前開(kāi)采的400號(hào)、500號(hào)、600號(hào)、700號(hào)和800號(hào)煤層組中45％以上的煤層有沖擊礦壓傾向，其中500號(hào)煤層組最為嚴(yán)重。開(kāi)始發(fā)生沖擊礦壓災(zāi)害的平均采深約為400m，隨著采深的增加，沖擊礦壓危險(xiǎn)越來(lái)越嚴(yán)重。沖擊礦壓強(qiáng)度一般為105-109J，最大是波蘭很重視沖擊礦壓?jiǎn)栴}．早在20世紀(jì)60年代初期就著手大力開(kāi)展科學(xué)研究和防治工作。煤層的沖擊傾向?qū)嶒?yàn)室測(cè)定和井下測(cè)定是波蘭學(xué)者首先倡導(dǎo)并大力發(fā)展的。此外，在將巖體聲學(xué)以及地震法用于礦山?jīng)_擊危險(xiǎn)探測(cè)和監(jiān)測(cè)方面，居世界領(lǐng)先地位。由于采取綜合防治措施，保證了安全，促進(jìn)了生產(chǎn)。2.1.3德國(guó)魯爾礦區(qū)是德國(guó)的主要產(chǎn)煤區(qū)，也是發(fā)生沖擊礦壓的主要礦區(qū)。1910-1978年間共記載了危害性沖擊礦壓283次，有沖擊傾向或危險(xiǎn)的煤層20余個(gè)，其中底克班克、陽(yáng)光和依達(dá)煤層具有最強(qiáng)的沖擊傾向，其抗壓強(qiáng)度l0-20MPa，煤種為長(zhǎng)焰煤、氣煤和肥煤等。沖擊礦壓發(fā)生深度590—1100m，其中850-1000m沖擊礦壓數(shù)占75%左右，最大拋出量2000m3。發(fā)生沖擊礦壓的煤厚為1-6m，其中主要為1.5-2m，傾角4-44°。在德國(guó)，產(chǎn)生沖擊礦壓的煤層頂板絕大部分是5—40m較厚的砂巖或其他堅(jiān)硬巖層，因而，認(rèn)為砂巖頂板是沖擊礦壓危險(xiǎn)煤層的主要標(biāo)志。德國(guó)是防治沖擊礦壓較有成效的國(guó)家，其主要的工作點(diǎn)在于實(shí)用。由德國(guó)所發(fā)展的鉆孔卸載法、鉆屑法以及其他方法在國(guó)際上享有較高聲譽(yù)。2.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)最早記錄的沖擊礦壓現(xiàn)象于1933年發(fā)生在撫順勝利煤礦，當(dāng)時(shí)的開(kāi)采深度為200m左右。從1949年以來(lái)．已發(fā)生破壞性沖擊礦壓4000多次，震級(jí)Ml＝0.5-3.8級(jí)，造成大量巷迫破壞和慘重的人員傷亡，近年來(lái)．我國(guó)一些金屬礦山、水電與鐵路隧道工程也出現(xiàn)了巖爆現(xiàn)象。我國(guó)煤礦發(fā)生沖擊礦壓有如下特征：(1)突然性。沖擊礦壓發(fā)生前沒(méi)有明顯的征兆．突然、猛烈。(2)多樣性。煤層沖擊、頂板沖擊、底板沖擊等兩三種沖擊的組合。(3)破壞性。片幫和煤炭拋出，頂板突然下沉、底鼓、破壞巷道支護(hù)，造成人員傷亡等。(4)在各種采礦和地質(zhì)條件下均發(fā)生過(guò)沖擊礦壓。除了褐煤煤層外．我國(guó)煤礦的其他各種煤層均發(fā)生過(guò)沖擊礦壓．而且采深從200—1000m，煤層厚度從薄到厚。煤層傾角從緩到急