七臺(tái)河礦業(yè)集團(tuán)新建煤礦礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE51摘要礦井通風(fēng)系統(tǒng)是組成礦井生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。開發(fā)與生產(chǎn)相適應(yīng)的合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)，可以更好的保證生產(chǎn)所需的充足、穩(wěn)定的風(fēng)量；且在較好的經(jīng)濟(jì)效果基礎(chǔ)上，具備較強(qiáng)的抗災(zāi)能力。達(dá)到技術(shù)上的先進(jìn)、合理、可靠。新建煤礦礦井設(shè)計(jì)本著系統(tǒng)可靠、能力最佳、簡單實(shí)際、安全第一、效益保證的指導(dǎo)思想，確定了一水平礦井設(shè)計(jì)、采區(qū)設(shè)計(jì)、以及通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。七臺(tái)河礦業(yè)集團(tuán)新建煤礦96#、98#層1.2Mt/a新井通風(fēng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)井田的可采儲(chǔ)量97.58Mt，設(shè)計(jì)服務(wù)年限為58a。本礦井設(shè)計(jì)采用以雙立井為主的綜合開拓方式，單水平開采，劃分為七個(gè)采區(qū)。二層煤由于煤層間距較大，采用分層布置采區(qū)巷道，本設(shè)計(jì)只針對(duì)96#煤層進(jìn)行，采煤方法為走向長壁后退式，采煤工藝為綜合機(jī)械化采煤工藝與普通機(jī)械化采煤工藝相結(jié)合。礦井通風(fēng)方式為中央分區(qū)是式，通風(fēng)方法為抽出式，礦用主要通風(fēng)機(jī)BD№20兩臺(tái)，礦井總進(jìn)風(fēng)量3941.4375m3/min，總回風(fēng)量3941.4375m3/min，通風(fēng)阻力737.8756Pa，等積孔關(guān)鍵詞:礦井通風(fēng)通風(fēng)設(shè)計(jì)煤礦安全

AbstractMinethecompositionofthemineventilationsystemisanimportantpartoftheproduction.Developmentandproductionofsuitableventilationandreasonabledesignedtobetterensureadequateproductionandstableairflow;andresultsinabettereconomicbasis,withstrongresilience.Technicallyadvanced,reasonableandreliable.

Thedesignofnewcoalmineinthesystemreliable,thebestability,thesimplereality,safetyfirst,toensurethattheguidingideologyofefficiencytodeterminealeveloftheminedesign,miningareadesignandthedesignofventilationsystems.QitaiheCoalMiningGroupnew96#,98#layer1.2Mt/anewwelltheventilationdesign,thedesignofmine'srecoverablereserves97.58Mt,designservicelifespanof58a.Designofthemineshafttothemaintwo-waytodevelopacomprehensive,single-levelmining,miningareaisdividedintoseven.Distancebetweentwocoalseamsasaresultofalargerminingareastratifiedroadwaylayout,thedesignonlyforthe96#coalseam,theminingmethodforthetypebacktoalongwallminingtechnologyforthecomprehensivemechanizationofcoalminingtechnologyandgeneralmechanicalProcesstocombine.MineventilationfortheCentralDistrictisthetype,methodoftakingthetypeofventilationandminingmajorfanoftwoBD№20,thetotalintakevolumeofthemine3941.4375m3/min,thetotalvolumeofreturnair3941.4375m3/min,ventilationresistance737.8756Pa,suchasplotholeKeywordsMineVentilation，ventilatesthedesign，CoalMineSafety

目錄摘要 IAbstract II第1章井田概況及地質(zhì)特征 11.1井田概況 11.1.1位置 11.1.2地形及地勢 21.1.3氣象與地震 21.1.4水源及電源 21.2地質(zhì)特征 31.2.1礦區(qū)內(nèi)的地層情況 31.2.2地質(zhì)構(gòu)造 31.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征 41.2.4巖石性質(zhì)與厚度特征 51.2.5井田水文地質(zhì)情況 51.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性 61.3井田境界及儲(chǔ)量 61.3.1井田境界 61.3.2井田儲(chǔ)量 61.3.3礦井工作制度生產(chǎn)能力服務(wù)年限 8第2章井田開拓 102.1概述 102.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述 102.1.2影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的因素及具體情況 102.1.3確定井田開拓方式的原則 102.2礦井開拓方案的選擇 112.2.1井硐形式和井口位置 112.2.2開采水平數(shù)目和標(biāo)高 142.2.3開拓巷道的布置 152.3選定開拓方案的系統(tǒng)描述 152.3.1井硐形式和數(shù)目 152.3.2井硐位置及坐標(biāo) 152.3.3水平數(shù)目及標(biāo)高 162.3.4開采水平大巷的布置方式 162.3.5煤層群的聯(lián)系 172.3.6采區(qū)劃分 172.4井底車場 182.4.1井底車場形式的確定及論證 182.5開采順序 192.5.1沿井田走向的開采順序 192.5.2沿煤層垂直方向的開采順序 20第3章選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng) 213.1礦井通風(fēng)方式的確定 213.2礦井通風(fēng)機(jī)方式的選擇 23第4章采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 254.1采區(qū)概述 254.1.1設(shè)計(jì)采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱 254.1.2采區(qū)地質(zhì)及煤層情況 254.1.3采區(qū)儲(chǔ)量及服務(wù)年限、生產(chǎn)能力 254.2采區(qū)巷道布置 274.2.1區(qū)段劃分 274.2.2采區(qū)上山及采區(qū)石門布置 27第5章礦井通風(fēng) 285.1采區(qū)通風(fēng) 285.1.1采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 285.1.2長壁工作面的通風(fēng)方式 295.1.3工作面通風(fēng)方向 305.1.4工作面的進(jìn)風(fēng)巷選擇 315.2掘進(jìn)通風(fēng) 315.2.1掘進(jìn)通風(fēng)方法 315.2.2掘進(jìn)通風(fēng)技術(shù)管理和安全措施 325.3困難時(shí)期風(fēng)量計(jì)算 335.3.1困難時(shí)期采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量 345.3.2困難時(shí)期掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量 375.3.3困難時(shí)期硐室實(shí)際需風(fēng)量 405.3.4困難時(shí)期其他井巷實(shí)際需要風(fēng)量 415.3.5困難時(shí)期全礦總需風(fēng)量的計(jì)算 425.4容易時(shí)期風(fēng)量計(jì)算 425.4.1容易時(shí)期采煤工作面需要風(fēng)量 425.4.2容易時(shí)期硐室實(shí)際需風(fēng)量 435.4.3容易時(shí)期其他井巷需要風(fēng)量 445.4.4容易時(shí)期全礦總需風(fēng)量的計(jì)算 445.5風(fēng)量分配 455.5.1風(fēng)量分配原則 455.5.2困難時(shí)期風(fēng)量分配 455.5.3風(fēng)速驗(yàn)算 465.6風(fēng)阻計(jì)算 465.6.1通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期最大阻力路線的確定 475.6.2計(jì)算全礦通風(fēng)阻力 525.6.3全礦總風(fēng)阻和等積孔 52第6章通風(fēng)設(shè)備選擇 546.1基本要求 546.1.1對(duì)礦井通風(fēng)設(shè)備要求 546.1.2反風(fēng)風(fēng)硐的基本要求 546.2基本數(shù)據(jù)的確定 556.2.1自然風(fēng)壓的確定 556.2.2風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓 556.2.3主要通風(fēng)機(jī)通過的風(fēng)量 556.2.3主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)阻 566.3設(shè)備選擇 566.3.1選擇風(fēng)機(jī) 566.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇 586.4噸煤通風(fēng)電費(fèi) 59第7章礦井安全技術(shù)措施 607.1安全預(yù)防措施 607.1.1預(yù)防瓦斯爆炸的措施 607.1.2預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施 617.1.3水患的預(yù)防措施 617.1.4火災(zāi)的預(yù)防措施 627.1.5其他事故的預(yù)防 627.1.6避災(zāi)路線 627.2防止特殊災(zāi)害的安全措施 637.2.1瓦斯管理措施 637.2.2煤塵的防治 647.2.3防火 647.2.4防水 647.2.5其他安全措施 65結(jié)論 66致謝 67參考文獻(xiàn) 68附錄1 69第1章井田概況及地質(zhì)特征1.1井田概況1.1.1位置新建煤礦位于七臺(tái)河礦區(qū)西部，距七煤公司約十二公里，行政區(qū)劃屬黑龍江省七臺(tái)河市新興區(qū)管轄。地理坐標(biāo)為北緯45°46′～45°47′，東經(jīng)130°30′～130°31′。井田范圍：井田東西走向約12km，南北傾向?qū)?.5km，井田面積66km2。可采煤層為96#、98#?？刹蓛?chǔ)量為97.58Mt。礦區(qū)內(nèi)有礦用鐵路專用線與勃七線，牡佳線接軌。鐵路交通方便。井田中部還有一條勃七高速公路貫穿南北。公路可通往樺南、佳木斯、雙鴨山、寶清、密山、雞西、勃利、依蘭和哈爾濱等市縣。公路交通十分方便。圖1-1地理位置圖礦井開拓形式為主副井雙立井、分水平開拓，有井筒3處，有可采煤層二層，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜。采煤方法為綜合機(jī)械化采煤法與普通機(jī)械化采煤法，頂板管理為全部冒落法。掘進(jìn)全部采用綜合掘進(jìn)法，采用錨桿支護(hù)。1.1.2地形及地勢礦井處于丘陵邊緣，北部界外山嶺最高標(biāo)高為海拔256.7m，井田中部及其他三面為堆積平原，一般標(biāo)高為+125—+175m。由于本礦斷層密度分區(qū)明顯，主要是F4、F7號(hào)斷層。據(jù)此，將F4、F7號(hào)斷層?xùn)|西兩側(cè)分區(qū)進(jìn)行地質(zhì)條件分類，從橫向上和垂向上選出有代表性的96#、98#兩層煤進(jìn)行斷層類別的評(píng)定。綜合F4、F7號(hào)斷層南、北兩側(cè)斷層情況，礦區(qū)內(nèi)褶曲不發(fā)育，地層產(chǎn)狀變化不大，很少有波狀起伏，對(duì)采區(qū)的正常劃分無影響，屬單斜構(gòu)造，評(píng)定為Ⅰ類。巖漿侵入：在本區(qū)內(nèi)沒有巖漿巖侵入體，評(píng)定為Ⅰ類1.1.3氣象與地震本區(qū)處中溫帶濕潤區(qū)，屬大陸性多風(fēng)氣候，區(qū)內(nèi)由11月至翌年4月為凍結(jié)期，凍結(jié)深度為1.5至2.0m，最高氣溫在零上27℃至31℃，最低氣溫在-29℃至-34℃，有兩條季節(jié)性小溪由北向南流過，夏季有水，冬季干涸，夏季地表水通過這兩條小河排泄向南匯入七臺(tái)河。汛期常發(fā)生在每年的七、八月份。年平均降水量533.3mm，季內(nèi)最大降水量312.5mm。唯七臺(tái)河在六五年八月十日，連續(xù)幾天暴雨后，洪水位置驟然上升，溢出河床，淹沒了井田內(nèi)標(biāo)高+120～150m以下的田地，是解放后最大一次洪水泛濫。雖本區(qū)地處地震多發(fā)帶，有感地震亦有過記載，但未對(duì)礦井生產(chǎn)造成影響。1.1.4水源及電源新建礦區(qū)水源來自開采地下水，能夠滿足生產(chǎn)與生活需要。生產(chǎn)與生活用電均來自七臺(tái)河市供電局。1.2地質(zhì)特征1.2.1礦區(qū)內(nèi)的地層情況新建礦區(qū)位于勃利煤田東北端，基底是元古界麻山群，含煤地層為中生界上侏羅統(tǒng)雞西群，包括滴道組、城子河組和穆棱組，勘探區(qū)地層層序表如表1-1。1.2.2地質(zhì)構(gòu)造七臺(tái)河煤盆地的古構(gòu)造輪廓受近于南北向壓應(yīng)力的影響，大體上可分為二組：新建礦區(qū)位于勃利煤田，其位于我國新華夏系第二隆起帶，雙鴨山、七臺(tái)河、雞西中生代坳陷中部，是一個(gè)弧形構(gòu)造。將勃利煤田的基底分成了中間凸起，走向近東西的南北兩個(gè)凹陷盆地。二是走向近北東或北西方向的剪切斷裂。表1-1勘探區(qū)地層層序表界系統(tǒng)群組接觸關(guān)系地層厚度(m)新生界第四系全新統(tǒng)Q4沖積層Q4整合整合—假整合整合—假整合整合整合1-20第三系上新統(tǒng)N2玄武巖?0-40中生界侏羅紀(jì)上統(tǒng)J3雞西群穆棱組J3m6城子河組J3ch660-740滴道組J3a0-130元古界麻山群Ptms變質(zhì)巖系>1500侏羅紀(jì)晚期，含煤地層形成。沉積前的古構(gòu)造以及后來的山體運(yùn)動(dòng)都對(duì)汗煤地層起了一定的控制作用。在煤田形成之后，南北向壓力進(jìn)一步加強(qiáng)，使東西向褶皺和北東、北西斷裂進(jìn)一步發(fā)展，形成了煤田的今日構(gòu)造形態(tài)。新建礦區(qū)位于勃利煤田位于我國新華夏系第二隆起帶，雙鴨山、七臺(tái)河、雞西中生代坳陷中部，是一個(gè)弧形構(gòu)造。新興礦位于弧形構(gòu)造西翼，區(qū)內(nèi)地層總體向南傾斜，煤層走向由N60°W漸變?yōu)镋W方向，煤層傾角由北向南變化不一，井田北部煤層傾角一般在10-17°，井田中部煤層傾角8-12°，井田南部煤層傾角25-35°，整個(gè)井田為一向南傾斜呈弧形展布的單斜構(gòu)造。地層走向近東西、傾向南、單斜。地層傾角8°～20°之間。礦區(qū)所涉及的斷層分述如下：F4、F7：貫穿井田東部的南北，末端在二采區(qū)。對(duì)采區(qū)布置有一定的影響。F29、F13:是南部主要的斷層,但是其影響范圍較小,主要是對(duì)后期水平開采的影響。1.2.3煤層賦存狀況及可采煤層特征新建井田屬于七臺(tái)河盆地，七臺(tái)河煤田是在晚侏羅紀(jì)發(fā)展形成的內(nèi)陸含煤盆地，沉積在太古界地層之上，煤田呈現(xiàn)近似東西的南北兩個(gè)條帶分布。96#煤層：下距98#煤層約30m，全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，為天然焦，煤層厚度1.4—1.6m，平均厚度1.598#煤層：全區(qū)發(fā)育穩(wěn)定，為天然焦，煤層厚度1.2—1.4m，平均厚度1.2.4巖石性質(zhì)與厚度特征本區(qū)內(nèi)巖性較細(xì)，主要由粉砂巖、細(xì)砂巖、粉細(xì)互層、中砂層及煤層組成，僅有較少的粗砂巖，含爍砂巖。煤層和巖層的物性差異均比較明顯，各巖層的密度差別較小，γ─γ曲線在各種巖層反應(yīng)平直煤層異常反應(yīng)明顯，巖石硬度多數(shù)為中等硬度的砂巖類。96#煤層：頂板為細(xì)砂巖，厚度為1.5－5m，不穩(wěn)定裂隙不發(fā)育，底板為細(xì)粉砂巖厚度為1－11m，不穩(wěn)定較硬。98#煤層：頂板為細(xì)砂巖，厚度為1.3－5m，不穩(wěn)定裂隙不發(fā)育，底板為細(xì)粉砂巖厚度為1－9m，不穩(wěn)定較硬。就這兩個(gè)主采煤層而言，其頂板巖石穩(wěn)定易于管理，主要為厚層狀粉砂巖，細(xì)砂巖或中砂巖，間夾薄層泥巖，從目前開采技術(shù)水平看頂板較易于管理。1.2.5井田水文地質(zhì)情況區(qū)內(nèi)中部有一條七臺(tái)河，為四季河流。河寬20—35m，深1—2m，平均流量1.77m3/s，最大流量為10.85m3/s，河床兩側(cè)有大片沼澤濕地，井田中部最高洪水位地下水補(bǔ)給來源主要是大氣降水和沖積孔含水層水，水力性質(zhì)呈潛水狀態(tài)，對(duì)淺部礦井充水造成良好條件。充水因素，主要是地表水充入井下。礦井開采面積的二分之一都在河谷下。沖積孔含水層：分布在河流兩面岸，成狹長條帶狀相等距離的由東往西分布排列，寬為50～120m。含水層厚度一般東薄西厚，其厚度主要決定于河流的大小而異。礦區(qū)地屬漫崗及丘陵區(qū)，地勢特點(diǎn)是東高西低，標(biāo)高在125米－175米之間。煤系巖層與沖積層間無隔水層，補(bǔ)給條件良好。其次是巖性不同，裂隙發(fā)育程度，以及含水性也不同。淺部裂隙比較發(fā)育，向深部逐漸減弱，所以淺部充水強(qiáng)，深部充水弱。在河谷區(qū)裂隙深度一般為60米，丘陵區(qū)裂隙深度80米左右。從涌水量相關(guān)曲線圖上看，涌水量與大氣降水有明顯的周期性變化規(guī)律，說明大氣降水與礦井充水有密切關(guān)系。小煤窖開采，給地面徑流和地面水流入井下創(chuàng)造了條件。1.2.6沼氣、煤塵及煤的自燃性根據(jù)相鄰礦井生產(chǎn)實(shí)際，絕對(duì)瓦斯涌出量27.17m3/min，相對(duì)涌出量10.45m3/t，應(yīng)按高瓦斯礦井設(shè)計(jì)，隨著開采深度的延伸，瓦斯賦存條件好涌出量大給礦井的安全生產(chǎn)帶來一定的困難。煤塵爆炸指數(shù)為28.9—33.39%，具有煤塵爆炸性危險(xiǎn)。礦井設(shè)計(jì)按高沼氣礦井設(shè)計(jì)，隨著今后礦井開采深度的不斷增加，瓦斯涌出量也逐步加大，這給礦井生產(chǎn)會(huì)帶來不利影響，因此，未來建設(shè)生產(chǎn)礦井通風(fēng)、瓦斯防治技術(shù)措施將需進(jìn)一步增強(qiáng)。1.3井田境界及儲(chǔ)量1.3.1井田境界井田境界：北部以150標(biāo)高線為界，南(深部)以-800米標(biāo)高為界。井田東西走向約12km，南北傾向?qū)?.5km，井田面積66km2。該井田東部與桃山礦相鄰，隨著技術(shù)的進(jìn)步和勘探水平全面的提高，井田范圍內(nèi)探明儲(chǔ)量會(huì)越來越精確?？赡茉诟畈堪l(fā)現(xiàn)可采煤層。1.3.2井田儲(chǔ)量1、井田儲(chǔ)量的計(jì)算礦井初步設(shè)計(jì)應(yīng)計(jì)算以下儲(chǔ)量：(1).礦井地質(zhì)儲(chǔ)量：勘探(精查)報(bào)告提供的儲(chǔ)量，包括“能利用儲(chǔ)量”和“暫不能利用儲(chǔ)量”；(2).礦井工業(yè)儲(chǔ)量：勘探(精查)地質(zhì)報(bào)告提供的“能利用儲(chǔ)量”中的A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量，A、B、C三級(jí)儲(chǔ)量的計(jì)算方法，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》的規(guī)定；(3).礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量：礦井工業(yè)儲(chǔ)量減去設(shè)計(jì)計(jì)算的斷層煤柱，防水煤柱，井田境界煤柱和已有的地面建筑物，構(gòu)筑物需要留設(shè)的保護(hù)煤柱等永久性煤柱損失量后的儲(chǔ)量；(4).礦井設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量減去工業(yè)場地的保護(hù)煤柱，礦井井下主要巷道及上、下山保護(hù)煤柱煤量后乘以采區(qū)回采率。2、保護(hù)煤柱(1)、保護(hù)煤柱的留設(shè)方法①工業(yè)場地及主要井巷保護(hù)煤柱留設(shè)a工業(yè)場地保護(hù)煤柱留設(shè)，應(yīng)在確定地面受保護(hù)面積后，用移動(dòng)角圈定煤柱范圍。移動(dòng)角數(shù)值應(yīng)采用本礦區(qū)實(shí)測數(shù)據(jù)或與本礦區(qū)條件類似的礦區(qū)的實(shí)測數(shù)據(jù)選取。工業(yè)場地地面受保護(hù)面積應(yīng)包括受保護(hù)對(duì)象及圍護(hù)帶，圍護(hù)帶寬度為15m。b不包括在工業(yè)場地范圍內(nèi)的立井，圈定其保護(hù)煤柱時(shí)，地面受保護(hù)對(duì)象應(yīng)包括絞車房，井口房或通風(fēng)機(jī)房風(fēng)道等，圍護(hù)寬度為20m。圈定立井保護(hù)煤柱時(shí)，應(yīng)根據(jù)井筒深度、巖性、用途、煤層賦存條件及地形特點(diǎn)等因素，按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。c斜井受保護(hù)對(duì)象應(yīng)包括絞車房、斜井井筒及井底車場。井口圍護(hù)寬度應(yīng)為10m。d當(dāng)斜井大巷、上、下山位于煤層中時(shí)，其保護(hù)煤柱寬度，可按本礦區(qū)或與本礦區(qū)條件類似的礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定；或根據(jù)實(shí)測資料用分析法確定。斜井或巷道上方的煤層是否留設(shè)保護(hù)煤柱，應(yīng)根據(jù)巷道距地表的垂深，巷道所在的圍巖性質(zhì)，巷道與煤層的法線距離等因素確定。斜井或巷道下方煤層，應(yīng)從巷道保護(hù)煤柱邊界起，用巖層移動(dòng)角圈定保護(hù)煤柱。②斷層帶及井田徑界煤柱的留設(shè)斷層帶及井田境界煤柱可按照實(shí)習(xí)礦井所留設(shè)煤柱尺寸獲取30～50m的煤柱寬度來計(jì)算。并不是所有的地面建筑物、河流等均須留置保護(hù)煤柱，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)習(xí)井的具體情況和“三下”采煤理論進(jìn)行分析。2、本井田邊界煤柱留設(shè)及斷層、井筒周邊煤柱的留設(shè)井田邊界煤柱留設(shè)為20m；斷層帶煤柱留設(shè)為40m；井筒周邊煤柱留設(shè)為200m。(1)工業(yè)廣場煤柱損失根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)》補(bǔ)充規(guī)定，大型礦井工業(yè)廣場的占地面積標(biāo)準(zhǔn)為0.8公頃/10萬噸。本礦井設(shè)計(jì)井型為120萬噸/年，因而，工業(yè)廣場占地面積為9.6公頃。本設(shè)計(jì)工業(yè)廣場面積為9.6公頃。工業(yè)儲(chǔ)量是指在井田范圍內(nèi)，經(jīng)過地質(zhì)勘探厚度與質(zhì)量均合乎開采要求。其包含有可采儲(chǔ)量和各保護(hù)煤柱的所占儲(chǔ)量。按照設(shè)計(jì)規(guī)程一般按照10%來計(jì)算不可采的煤柱損失。(1)、礦井的工業(yè)儲(chǔ)量根據(jù)地質(zhì)塊段法，計(jì)算：Zc=(S×H兩層×1.4/cos13.6。)=3618.65×2.8×104×1.3/cos13.62。=135.53Mt(2)、礦井可采儲(chǔ)量的計(jì)算Z=(Zc-P)×C(1-1)式中：S——井田面積，m3Z——可采儲(chǔ)量，MtH——兩層煤總厚度，mZc——工業(yè)儲(chǔ)量，MtP——永久煤柱損失，MtC——采區(qū)回采率，厚煤層不低于0.75；中厚煤層不低于0.8；薄煤層不低于0.85；地方小煤礦不低于0.7。計(jì)算得：Z=(135.53×90%)×0.8=97.58Mt。1.3.3礦井工作制度生產(chǎn)能力服務(wù)年限1礦井工作制度根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：(1)、礦井年工作日按330天計(jì)算；(2)、礦井每晝夜四班工作，其中三班采煤作業(yè)，一班檢修；(3)、每日凈提升時(shí)間18h小時(shí)。2礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限①、根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》，礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)為：大型礦井：1.2、1.5、1.8、2.4、3.0、4.0及以上(Mt/a)；中型礦井:0.45、0.6、0.9(Mt/a)；小型礦井：0.09、0.15、0.21、0.3(Mt/a)；除上述井型以外，不應(yīng)出現(xiàn)介于兩種設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的中間井型。②、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力方案比較本礦井已查明的工業(yè)儲(chǔ)量為135.53Mt，，估算本井田內(nèi)工業(yè)廣場煤柱，境界煤柱等京永久煤柱損失量占工業(yè)儲(chǔ)量的10%，各可采層均為中厚煤層，按礦井設(shè)計(jì)規(guī)范要求確定本礦的采區(qū)采出率為80%，由此計(jì)算確定本井田的可采儲(chǔ)量為97.58Mt。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的資料描述，煤層儲(chǔ)量豐富，地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，煤層生產(chǎn)能力大以及煤層賦存深等因素，初步?jīng)Q定采用大型礦井設(shè)計(jì)。并初步確定兩個(gè)方案，即礦井生產(chǎn)能力為1.20Mt/a，0.9Mt/a兩個(gè)方案，分析論證如下：按照公式P=Z/AK(1-2)式中P為礦井設(shè)計(jì)服務(wù)年限，a；Z井田的可采儲(chǔ)量，Mt；A為礦井生產(chǎn)能力，Mt/a；K為礦井儲(chǔ)量備用系數(shù)，一般取1.4；計(jì)算得：P1=97.58/1.2/1.4=58aP2=97.58/0.9/1.4=77.4經(jīng)與《規(guī)程》和采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)相核對(duì)，確定58a為比較合理的服務(wù)年限，即本礦井的生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。第2章井田開拓2.1概述2.1.1井田內(nèi)外及附近生產(chǎn)礦井開拓方式概述新建煤礦與新興煤礦為鄰，新興煤礦以立井開拓為主。所以本設(shè)計(jì)的傾向是雙立井或一立一斜設(shè)計(jì)。2.1.2影響本設(shè)計(jì)礦井開拓方式的因素及具體情況(1)該井田所在位置屬于丘陵地形，南北兩側(cè)高，中部受七臺(tái)河之侵蝕，較低洼。工業(yè)場地宜選擇在相對(duì)比較開闊的階地上，標(biāo)高高于+145m(2)井田內(nèi)煤層埋藏深度為0—950m，傾角13.62o左右。其中96#和98#煤層間距約30m，(3)煤層平均傾角約13.62°，且含水層較少，可以利用采區(qū)布置。(4)構(gòu)造簡單無大、中型構(gòu)造，有F4、F7、F13、F29、四條斷層。(5)頂、底板為粉砂巖，粉細(xì)砂巖等硬質(zhì)巖層，穩(wěn)定性較好。2.1.3確定井田開拓方式的原則(1)貫徹執(zhí)行有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為多出煤、早出煤、出好煤、投資少、成本低、效率高創(chuàng)造條件．要使生產(chǎn)系統(tǒng)完善、有效、可靠，在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量，尢其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建工程量，加快礦井建設(shè)．(2)合理集中開拓布置，簡化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分為集中生產(chǎn)創(chuàng)造條件。(3)合理開發(fā)國家資源，減少煤炭損失。(4)必須慣徹執(zhí)行有關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常性保持良好狀態(tài)。2.2礦井開拓方案的選擇2.2.1井硐形式和井口位置1.開拓方案比較開拓方式的選擇應(yīng)全面考慮各種因素，主要因素包括：井田地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；煤層賦存和開采技術(shù)條件；地形地貌和地面外部條件；技術(shù)裝備和工藝系統(tǒng)條件；施工技術(shù)和設(shè)備條件；總體設(shè)計(jì)和礦井生產(chǎn)能力要求等。對(duì)以上因素要綜合研究，通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。(1)雙斜井開拓斜井與立井相比有如下優(yōu)點(diǎn)：①井筒掘進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備比較簡單，掘進(jìn)速度快，地面工業(yè)建筑，井筒裝備，井度車場及硐室都比投資少。②井筒裝備和地面建筑物少，不用大型提升設(shè)備，鋼材消耗量小。③膠帶輸送機(jī)提升增產(chǎn)潛力大，改擴(kuò)建比較方便，容易實(shí)現(xiàn)多水平生產(chǎn)，并能減少井下石門長度。缺點(diǎn)：①在自然條件相同時(shí)，斜井要比立井長得多。②圍巖不穩(wěn)固時(shí)，斜井井筒維護(hù)費(fèi)用高，采用絞車提升時(shí)，提升速度低，能力小，鋼絲繩磨損嚴(yán)重，動(dòng)力消耗大，提升費(fèi)用高，當(dāng)井田斜長較大時(shí)，采用多段絞車提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復(fù)雜，更要多占用設(shè)備和人力。③由于斜井較長，沿井筒敷設(shè)管路，電纜所需的管線長度較大。④斜井通風(fēng)風(fēng)路較長，對(duì)瓦斯涌出量大的大型礦井，斜井井筒斷面小，通風(fēng)阻力過大，可能滿足不了通風(fēng)的要求，不得不另開專用進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)的立井并兼做輔助提升。當(dāng)表土為富含水的沖積層或流砂層時(shí)，斜井井筒掘進(jìn)技術(shù)復(fù)雜，有時(shí)難以通過。適用條件：煤層賦存較淺，垂深在200m以內(nèi)，煤層賦存深度為0－500m，含水砂層厚度小于20～40m，表土層不厚，水文地質(zhì)情況簡單的煤層。井筒不需要特殊方法施工的緩傾斜及傾斜煤層。技術(shù)評(píng)價(jià)：本井田一水平準(zhǔn)備設(shè)在-350m水平標(biāo)高，但是二水平在-510以下，加上地表高度，采深比較大。如果采用斜井開拓，后期斜井長度過長；而且本礦井的瓦斯涌出量比較大，會(huì)造成通風(fēng)阻力過大，可能滿足不了通風(fēng)的要求。所以不能采用雙斜井開拓。(2)立井開拓優(yōu)點(diǎn)：①立井的井筒短，提升速度快，提升能力大，對(duì)輔助提升特別有利；②機(jī)械化程度高，易于自動(dòng)控制；③井筒為圓形斷面結(jié)構(gòu)合理，維護(hù)費(fèi)用低，有效斷面大通風(fēng)條件好，管線短，人員升降速度快。適用條件：煤層賦存深度200－1000m，含水砂層厚度20－400m，立井開拓的適應(yīng)性很強(qiáng)，一般不受煤層傾角、厚度、瓦斯、水文等自然條件限制。技術(shù)上也比較可靠。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不利于平硐或斜井開拓時(shí)均采用立井開拓方式。技術(shù)評(píng)價(jià)：根據(jù)本井田的地表情況，地質(zhì)構(gòu)造，煤層賦存等因素，煤層賦存最深950m，平均傾角13.62o，不易進(jìn)行斜井開拓，故選擇采用雙立井開拓。2、井口位置井口位置的選擇是井田開拓的重要組成部分。在選擇開拓方式的同時(shí)，就要考慮各種可能了井口位置。(3)井下條件①在井田走向方向的儲(chǔ)量中央或靠進(jìn)中央位置使井田兩翼可采儲(chǔ)量基本平衡，這樣可使運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸費(fèi)用最低，同時(shí)在生產(chǎn)中能保持兩翼均衡生產(chǎn)和采區(qū)的正常接續(xù)，而且巷道維護(hù)、通風(fēng)等費(fèi)用也相應(yīng)降低。若因地面、井下某種因素影響靠近中央位置，需要偏離時(shí)，在可能條件下要少偏離，盡量避免井筒偏于一側(cè)，形成單翼生產(chǎn)的不利局面，特別是第一水平量亦可采儲(chǔ)量的平衡問題。②在井田傾斜方面，采用單水平開采時(shí)考慮上、下山合理的長度，井筒與運(yùn)輸大巷靠近，與井底車場形成一體，盡可能不搞石門。采用多水平開拓時(shí)，在考慮各水平石門工程量總和小的同時(shí)，應(yīng)首先考慮第一水平的開采，然后兼顧其他水平。井筒與井底車場及主要運(yùn)輸大巷位置的選擇統(tǒng)一考慮。③開拓方式和井口位置選擇時(shí)，一定要與初期移交達(dá)產(chǎn)采區(qū)的位置及其接續(xù)統(tǒng)一考慮。初期采區(qū)要選擇在地質(zhì)(特別是構(gòu)造、煤層厚度及穩(wěn)定性、頂?shù)装?和水文條件好、煤層儲(chǔ)量豐富、勘探程度高、地面無建筑物或少量易遷建筑物，便于迅速達(dá)產(chǎn)和增產(chǎn)的地段，同時(shí)盡量靠近井田中部。井筒應(yīng)靠近初期移交、達(dá)產(chǎn)采區(qū)。使井筒到底巷道掘出井筒場地保護(hù)煤柱后即可掘進(jìn)準(zhǔn)備采區(qū)和工作面，使基建工程量少和貫通連鎖工程短，達(dá)到投資少，建井工期短的好效果。④井筒應(yīng)盡量避開或少穿地質(zhì)及水文復(fù)雜的底層或地段。同時(shí)將井底車場置于地質(zhì)和水文條件好的穩(wěn)定巖層中，并注意不受底部強(qiáng)含水層承壓水威脅。⑤盡量減少井筒及工業(yè)場地煤柱數(shù)量，特別是少壓或不壓前期開采條件好的煤層。有條件時(shí)可放在無煤帶和煤層無開采價(jià)值的地帶。(4)地面條件①井筒應(yīng)建在比較平坦的地方。在山區(qū)、丘陵地帶要結(jié)合地面生產(chǎn)系統(tǒng)充分利用地形盡量減少土石方工程量。②井口應(yīng)滿足防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。③井口要避開地面滑坡、巖崩、泥石流、流砂等危險(xiǎn)地區(qū)。④井口及工業(yè)場地位置必須符合環(huán)境保護(hù)的要求。⑤工業(yè)場地要少占或不占良田。⑥井口位置要與礦區(qū)總體規(guī)劃的交通運(yùn)輸、供電、水源、居住區(qū)、輔助企業(yè)等布局相協(xié)調(diào)，使之有利于生產(chǎn)，方便生活。根據(jù)新建煤礦實(shí)際情況，在井田中央地勢平坦，交通和供電等都比較方便，而且無泥石流，流沙等危險(xiǎn)；井田中央地面無建筑物，無需遷移。將井口設(shè)在井田的中部，可以使運(yùn)輸大巷的運(yùn)輸費(fèi)用降低，同時(shí)在生產(chǎn)中能保持采區(qū)的正常接續(xù)，而且巷道維護(hù)、通風(fēng)等費(fèi)用也相應(yīng)降低。故把井口設(shè)在井田水平大巷的中部。2.2.2開采水平數(shù)目和標(biāo)高開采水平——簡稱“水平”。運(yùn)輸大巷及井底車場所在的位置及所服務(wù)的開采范圍。開采水平的尺寸以水平垂高表示．水平垂高是指該水平開采范圍的垂高．合理的水平垂高的要求：(1)具有合理的階段斜長。(2)具有合理的區(qū)段數(shù)目。(3)要有利于采區(qū)的正常接替。(4)證開采水平有合理的服務(wù)年限及足夠的儲(chǔ)量。(5)經(jīng)濟(jì)上有利的垂高。根據(jù)以上各方面原因及本井田的實(shí)際情況，現(xiàn)確定水平劃分方案，如下表2-1。表2-1水平劃分方案比較表方案方案一方案二水平數(shù)目12水平標(biāo)高-450-135，-510方案分析煤炭損失量大，需巷道布置過多，經(jīng)濟(jì)損失大，巷道位置過深，難于管理。需要進(jìn)行水平的交替，適應(yīng)煤層間距較大的井田，集中化生產(chǎn)。比較結(jié)果根據(jù)本礦井煤層間距選擇方案二比較合理綜合以上：本設(shè)計(jì)礦井為2個(gè)水平，水平標(biāo)高為-135，-510。礦井開拓方式為雙立井多水平開拓。由于僅設(shè)計(jì)-135一個(gè)水平，故一水平年產(chǎn)量在前期為礦井產(chǎn)量1.2Mt/a。2.2.3開拓巷道的布置根據(jù)煤層的數(shù)目和間距，大巷的布置方式分為單煤層布置(稱分煤層運(yùn)輸大巷)、分煤組布置(稱分組集中運(yùn)輸大巷)和全煤組集中布置(稱集中運(yùn)輸大巷)，采用集中運(yùn)輸大巷時(shí)，各煤層(組)間用采區(qū)石門聯(lián)系。本井田兩煤層間距適合聯(lián)合開采，大巷的布置方式故全煤組布置(稱集中運(yùn)輸大巷)。集中大巷布置在一水平上。2.3選定開拓方案的系統(tǒng)描述2.3.1井硐形式和數(shù)目本礦井采用雙立井開拓、對(duì)角式回風(fēng)，故設(shè)置主立井、副立井和回風(fēng)立井共三個(gè)井筒。2.3.2井硐位置及坐標(biāo)井筒位置就是確定井筒沿煤層走向和傾斜方向上的具體尺寸，并用直角坐標(biāo)和方位角予以表示，選擇井筒位置的條件：1.地面條件工業(yè)場地占地面積；地形與工程地質(zhì)條件；煤的運(yùn)輸方向；生產(chǎn)建設(shè)與住宅位置2.井下條件(1)按運(yùn)輸量確定井筒位置；(2)根據(jù)地質(zhì)條件確定井筒位置；(3)煤柱量；(4)勘探程度和初期工程量根據(jù)本井田的實(shí)際情況，并考慮到上述的條件，該設(shè)礦井井筒位置詳見開拓系統(tǒng)圖。主副井兩個(gè)立井位于井田中央，風(fēng)井位于邊界坐標(biāo)分別為：主井：(-87894，5075247)，標(biāo)高+150m；副井：(-87829，5074982)；標(biāo)高+140m；風(fēng)井：(-90983，5078247)，標(biāo)高+160m；表2-2主井主井1.2Mt/a井筒直徑4.5m井深2提升兩對(duì)6t箕斗凈斷面積15.9m支護(hù)混凝土砌碹副井1.2Mt/a井筒直徑6.5m井深260m凈斷面積33.2m提升三個(gè)罐籠支護(hù)混凝土砌碹風(fēng)井1.2Mt/a井筒直徑5m井深120m凈斷面積19.6m支護(hù)砌碹2.3.3水平數(shù)目及標(biāo)高本礦井初步設(shè)計(jì)為一水平開拓，水平標(biāo)高為-135m。2.3.4開采水平大巷的布置方式根據(jù)上述方案設(shè)計(jì)，選擇集中大巷和采區(qū)石門的聯(lián)系方式。在96#層頂板15m布置集中運(yùn)輸大巷。由于大巷和石門服務(wù)年限較長，運(yùn)輸能力要求大，所以大巷和石門的斷面和支護(hù)設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中相同。其內(nèi)部設(shè)施也相同。巷道斷面設(shè)計(jì)合理與否，直接影響煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果和生產(chǎn)的安全條件，其基本原則是在滿足安全與技術(shù)要求的條件下，力求提高斷面利用率，縮小斷面，降低造價(jià)并有利于加快施工速度。該設(shè)計(jì)礦井運(yùn)輸大巷、采區(qū)石門斷面及支護(hù)形式見表5-5，5-6。2.3.5煤層群的聯(lián)系本設(shè)計(jì)礦井共有二層可采煤層，即96#，98#，參見可采煤層特征表及巷道開拓方案示意圖，96#與98#相距30m,共用上山進(jìn)行分層單獨(dú)開采。2.3.6采區(qū)劃分將井田劃分成若干采區(qū)時(shí)，應(yīng)考慮如下所述原則：(1)根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》，采區(qū)宜雙面布置，當(dāng)受地質(zhì)條件限制時(shí)或安全上有特殊要求時(shí)，可單面布置；(2)如果井田走向長度較大，必須劃分采區(qū)，直接從井田邊界進(jìn)行后退式回采；(3)采區(qū)走向長度根據(jù)煤層地質(zhì)條件，開采機(jī)械化水平，采區(qū)儲(chǔ)量，生產(chǎn)能力與巷道維護(hù)等因素綜合考慮；(4)初步設(shè)計(jì)一般負(fù)責(zé)劃分第一水平全部采區(qū)，故需要沿井田走向全長統(tǒng)一考慮，作到初后期統(tǒng)籌兼顧，不但要全井合理，更要有利于初期；(5)采區(qū)劃分要考慮采區(qū)接續(xù)關(guān)系，便其適應(yīng)各翼儲(chǔ)量及產(chǎn)量分配；(6)要適應(yīng)充填注砂井，回風(fēng)井的既定位置，使分區(qū)充填，分區(qū)通風(fēng)的聯(lián)系巷道盡量縮短；(7)采區(qū)劃分既要有意識(shí)地縮短大巷，又要充分注意人為境界處延的可能性；(8)對(duì)于煤層穩(wěn)定，開采條件好，生產(chǎn)能力大的采區(qū)，走向長度要適當(dāng)加大；(9)為了充分發(fā)揮綜合機(jī)械化效能，減少搬家次數(shù)，提高效率和回采率，減少采區(qū)煤柱損失，凡是厚度穩(wěn)定，適合于綜機(jī)開采的部分要單獨(dú)劃分出采區(qū)；(10)初期采區(qū)尺寸要適應(yīng)目前輸送機(jī)的實(shí)際長度及電壓降的控制范圍，后期采區(qū)尺寸可逐步加大根據(jù)該設(shè)計(jì)井田的地質(zhì)構(gòu)造及煤層賦存等因素。本設(shè)計(jì)礦井年產(chǎn)量為1.2Mt/a，進(jìn)行單水平開拓。煤層穩(wěn)定，采用綜合機(jī)械化與普通機(jī)械化回采工藝采煤，為減少搬家次數(shù)，提高效率和回采率，減少采區(qū)煤柱損失；考慮采區(qū)接續(xù)關(guān)系，作到初后期統(tǒng)籌兼顧，使其適應(yīng)各采區(qū)儲(chǔ)量及產(chǎn)量分配；結(jié)合上述采區(qū)劃分原則及新建礦的實(shí)際情況，劃分為七個(gè)采區(qū)，采區(qū)劃分見礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖。2.4井底車場2.4.1井底車場形式的確定及論證井底車場是連接井筒和井下主要運(yùn)輸巷道的一組巷道和硐室的總稱，是連接井下運(yùn)輸和提升兩個(gè)環(huán)節(jié)的樞紐，是礦井生產(chǎn)的咽喉。因此，井底車場設(shè)計(jì)是否合理，直接影響著礦井的安全和生產(chǎn)。由于井筒形式，提升方式，大巷運(yùn)輸方式及大巷距井筒的水平距離等不同，井底車場的形式也各異。按照礦車在井底車場內(nèi)運(yùn)行特點(diǎn)，大型礦井井底車場可采用：環(huán)行式和折返式兩大類型。表2-3立井井底車場的基本類型類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用條件環(huán)形式立式1.存車線和回車線與主要大巷垂直2.主、副井距主要運(yùn)輸大巷較遠(yuǎn)，有足夠長度的布置存車線(1)0.9-1.5Mt/a的礦井(2)刀形車場適用于0.6Mt/a，增加回車線可提高到0.9-1.2Mt/a斜式1.存車線和回車線與主要大巷分段2.主要運(yùn)輸大巷可局部作回車線1.適用于0.6-0.9Mt/a的礦井2.地面出車受限制時(shí)使用臥式1.存車線和回車線與主要大巷平行2.主、副井距主要運(yùn)輸大巷較近適用于0.6-0.9Mt/a的礦井折返式梭式利用主要運(yùn)輸大巷作主、副井空、重車線、調(diào)車線、回車線利用于大型底縱卸式、底側(cè)卸式礦車，可用于大型礦井盡頭式利用石門作主井空、重車線利用于大型底縱卸式、底側(cè)卸式礦車，可用于大型礦井井底車場取決于開拓方式及通過能力，本礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/年，主、副井離主要運(yùn)輸大巷較遠(yuǎn)，而且采用刀式環(huán)行井底車場工程量小，調(diào)車方便，還可以大巷水平左右進(jìn)車.所以選用立井環(huán)行車場。2.5開采順序開采順序是指礦井采掘工作應(yīng)有計(jì)劃、有步驟地按一定順序進(jìn)行，做到采掘并舉，掘進(jìn)先行，因此，要研究采煤和掘進(jìn)安排特點(diǎn)，了解有關(guān)政策與規(guī)程、規(guī)范規(guī)定、合理的開采順序應(yīng)滿足下列要求：(1)保證開采水平、采區(qū)、采煤工作面的生產(chǎn)正常接替，以保證礦井持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)；(2)符合煤層采動(dòng)影響關(guān)系，最大限度地開采煤炭資源；(3)合理集中生產(chǎn)，充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的能力，提高礦井的勞動(dòng)生產(chǎn)率，簡化巷道布置；(4)降低掘進(jìn)率，減少井巷工程量和基建投資。2.5.1沿井田走向的開采順序根據(jù)該設(shè)計(jì)礦井的煤層分布及采區(qū)劃分的具體情況，采用井田雙采區(qū)開采，這樣依據(jù)本設(shè)計(jì)礦井的采區(qū)劃分的具體情況，可以迅速形成產(chǎn)量，而且增加各個(gè)采區(qū)的壽命。兩個(gè)采區(qū)均采用走向長壁采煤法，這樣以減少初期工程量和基建投資，并且投產(chǎn)快。2.5.2沿煤層垂直方向的開采順序本礦井設(shè)計(jì)總體采用下行式開采。由于96#層煤、98#層相距較遠(yuǎn)，所以在開采的時(shí)候，首先先開采96#，然后開采98#層。第3章選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)3.1礦井通風(fēng)方式的確定選擇任何通風(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)合理等總原則，即適應(yīng)以下基本要求：每個(gè)礦井，至少有兩個(gè)通地面的安全出口，各個(gè)出口之間的距離不得小于30m，新建和改建的礦井，如果采用中央并列式通風(fēng)時(shí)，還要在井田邊界附近設(shè)置出口，井下每個(gè)水平到上一水平和每個(gè)采區(qū)至少都有兩個(gè)出口，并與通到地面的出口相連通，通道地面的出口和兩個(gè)水平之間的出口都必須有便于行人的設(shè)施；進(jìn)風(fēng)井口，需裝設(shè)暖風(fēng)設(shè)備，要有利于防洪，不受粉塵有害氣體污染總回風(fēng)巷不得作為主要人行道，礦井的回風(fēng)流和主要通風(fēng)機(jī)的噪音不得造成公害；箕斗井一般不應(yīng)兼做進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)井，皮帶斜井不得兼做回風(fēng)井，如果斜井中風(fēng)速不超過4m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，皮帶斜井可以兼做進(jìn)風(fēng)井；所有礦井都要采用機(jī)械通風(fēng)，主要通風(fēng)機(jī)和分區(qū)通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面，新建礦井不宜在同一井口選用幾臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)；不宜把兩個(gè)可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井合并為一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)，若有幾個(gè)出風(fēng)井，則自采區(qū)流到各個(gè)出風(fēng)井的風(fēng)流需要保持獨(dú)立；采用多臺(tái)分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，為了保證聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進(jìn)風(fēng)道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風(fēng)路的風(fēng)阻(特別是風(fēng)量較大的風(fēng)路)，各分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)的回風(fēng)流、中央主要通風(fēng)機(jī)和每一翼主要通風(fēng)機(jī)的回風(fēng)流都必須嚴(yán)格分開；要充分注意降低通風(fēng)費(fèi)用，為此主要風(fēng)道的斷面不宜過小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要風(fēng)道的拐彎要緩慢，斷面變化要均勻，以降低局部阻力，要盡可能使每個(gè)采區(qū)的產(chǎn)量均衡，阻力接近，使自然分配的風(fēng)量基本上和按需分配的風(fēng)量一致，盡可能少用通風(fēng)構(gòu)筑物，同時(shí)也要重視降低基建費(fèi)用；要符合采區(qū)通風(fēng)和掘進(jìn)通風(fēng)的若干要求，要滿足防治瓦斯、火、塵和水對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的特殊要求；礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括：通風(fēng)方式，即進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井的布置方式(分為中央式、對(duì)角式和混合式)；通風(fēng)方法，即礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作方法(分為抽出式、壓入式和壓抽混合式)；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。四種通風(fēng)方式比較如表3-1。表3-1礦井通風(fēng)方式對(duì)比表類型適用條件優(yōu)缺點(diǎn)中央并列式新建礦井，煤層傾角大，走向長度小于4Km，而且瓦斯、自然發(fā)火不嚴(yán)重的礦井初期投資少，出煤快，采區(qū)生產(chǎn)集中，便于管理；節(jié)省風(fēng)井工業(yè)廣場占地，壓煤少；便于井筒延伸，為深部通風(fēng)提供有利條件；風(fēng)流折返流動(dòng)路線長，通風(fēng)阻力大，通風(fēng)費(fèi)用高；工業(yè)廣場有風(fēng)機(jī)，噪音大。中央分列式煤層傾角較小，埋藏較淺，走向不大而瓦斯和自然發(fā)火較嚴(yán)重的礦井與并列式相比，這種方式較安全，建井期兩井深部延伸，通風(fēng)不困難，風(fēng)流不折返，阻力小，內(nèi)部漏風(fēng)小，有利于防火。工業(yè)廣場沒有噪音和污風(fēng)的污染，回風(fēng)井系統(tǒng)設(shè)備防塵管理比較方便。兩翼對(duì)角式適用于走向長度大于4Km，井田面積大，產(chǎn)量高，煤層距地表淺，瓦斯、自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井。由于風(fēng)流路線較短，阻力和漏風(fēng)小，所以各采區(qū)風(fēng)阻表較穩(wěn)定；礦井總風(fēng)壓穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受污染，比中央分列式安全性更好；但它的初期投資較大，管理相對(duì)分散，發(fā)生事故時(shí)反風(fēng)較困難。分區(qū)式適用于煤層距地表淺，因地表高低起伏較大，無法開掘淺部總回風(fēng)巷，而且表土層沒有沙層，便于開掘小風(fēng)井。另外，煤層走向長，多煤層開采，高溫礦井也可以采用這種方式。各分區(qū)有獨(dú)立的通風(fēng)線路，互相不影響而且通風(fēng)阻力小，建井工期短，安全生產(chǎn)好，分區(qū)風(fēng)井多，占場地多，通風(fēng)機(jī)管理分散。結(jié)合本礦的地質(zhì)條件，本礦設(shè)計(jì)能力為1.2Mt/a，屬于高瓦斯礦井，煤塵有爆炸性危險(xiǎn)，煤層自燃傾向性不大，煤層距地表較深，而且由于產(chǎn)量比較大，工作面所需風(fēng)量業(yè)較大，且根據(jù)采區(qū)布置，及主副井以及風(fēng)井位置，故本設(shè)計(jì)的通風(fēng)方式應(yīng)選用兩翼對(duì)角式通風(fēng)。3.2礦井通風(fēng)機(jī)方式的選擇礦井通風(fēng)方式分為抽出式和壓入式兩種，優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表3-2。表3-2抽出式和壓入式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比工作方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)抽出式整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主扇應(yīng)故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風(fēng)，會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)使通過主扇的一部分風(fēng)流短路。總進(jìn)風(fēng)量和工作面通風(fēng)量都會(huì)減少。壓入式用壓入式通風(fēng)，能用一部分回風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面，在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下使用比較安全。如果能夠嚴(yán)防總風(fēng)路上的漏風(fēng)，則壓入式主扇的規(guī)格尺寸和通風(fēng)電力費(fèi)用都較抽出式小。采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理工作比較難，漏風(fēng)較大。在由壓入式通風(fēng)過渡到深水平抽出式通風(fēng)時(shí)，有一定困難，因?yàn)檫^渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)產(chǎn)生，戰(zhàn)線較長。壓入式主扇使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主扇停轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。根據(jù)新建礦的實(shí)際情況，在礦井范圍內(nèi)不存在小井，所以不存在小井積存的有害氣體；煤層距地表較大，而且瓦斯涌出量大，如果采用壓入式通風(fēng)，當(dāng)主扇停轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)使采空區(qū)瓦斯涌出量增加。當(dāng)采深達(dá)到一定深度時(shí)，采用壓入式通風(fēng)管理比較困難，漏風(fēng)較大；綜合以上，決定采用抽出式通風(fēng)。第4章采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)4.1采區(qū)概述4.1.1設(shè)計(jì)采區(qū)的位置、邊界、范圍、采區(qū)煤柱初期采區(qū)位置選擇要求：(1)煤層埋藏淺，賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，上面的薄煤層盡量少壓煤或不壓煤的中厚煤層。(2)初期采區(qū)的高級(jí)儲(chǔ)量比例高于第一水平的高級(jí)儲(chǔ)量比例，并有足夠的儲(chǔ)量滿足生產(chǎn)能力和服務(wù)年限的需要。(3)盡量布置在井筒附近，井巷的距離短，工程量少。(4)盡量躲開鐵路、橋梁，重要的建筑物，水體等。本設(shè)計(jì)首采區(qū)為二采區(qū)，位于井田北部，北部以煤層氧化帶為界，南部以-120標(biāo)高為界，東部以勃七高速公路為界，西部與一采區(qū)相鄰。東西走向長2440m，南北傾向長1505m。采區(qū)內(nèi)留設(shè)的煤柱寬度為：井田邊界20m，采區(qū)斷層40m，巖石大巷30m。4.1.2采區(qū)地質(zhì)及煤層情況二采區(qū)96#煤層發(fā)育穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，傾角在14o左右。煤層頂?shù)装逡约?xì)砂巖為主，頂?shù)装鍡l件穩(wěn)定，采區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單，地下水涌出量236.65m3/h，最大涌水量為278.88m4.1.3采區(qū)儲(chǔ)量及服務(wù)年限、生產(chǎn)能力1.采區(qū)儲(chǔ)量二采區(qū)煤層全部可采，根據(jù)幾何分段法求得可采儲(chǔ)量為7.278Mt。2.采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力是采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的回采工作面和掘進(jìn)工作面的產(chǎn)量的總和。影響采區(qū)生產(chǎn)能力的因素有煤層賦存狀況和地質(zhì)構(gòu)造，采區(qū)類型，礦井生產(chǎn)能力，采區(qū)正常接替和準(zhǔn)備時(shí)間、掘、運(yùn)、通風(fēng)的裝備水平及設(shè)備能力等。采區(qū)生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)是采煤工作面生產(chǎn)能力，而采煤工作面的產(chǎn)量取決于煤層厚度，工作面長度和推進(jìn)度。一個(gè)采煤工作面產(chǎn)量A0(Mt/a)可由下式計(jì)算：A0=L×V0×M×r×C0(4-1)式中：L——采煤工作面的長度，m；V0——工作面推進(jìn)度，m/a；M——煤層厚度或采高，m；r——煤的密度，t/m3；C0——采煤工作面采出率，中厚煤層取90%。采區(qū)生產(chǎn)能力與采區(qū)內(nèi)同采工作面的個(gè)數(shù)有關(guān)，為保證采區(qū)的正常銜接，在一個(gè)采區(qū)中同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面為1~2個(gè)，多數(shù)可達(dá)3個(gè)，所以，采區(qū)生產(chǎn)能力為：(4-2)式中n——同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面數(shù)；K1——采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù)，取為1.1左右；K2——工作面之間出煤影響系數(shù)，n=1時(shí)取0.98，n=2時(shí)取0.95。本采區(qū)同時(shí)布置兩個(gè)采煤工作面，回采工藝為綜合機(jī)械化采煤，回采面日進(jìn)尺3.6m。故V0=3.6×330=1188m，即年推進(jìn)度1188m。AB=1.1×0.95×(195×1188×1.3×0.9×1.5×2)=0.849Mt/a；所以采區(qū)生產(chǎn)能力確定為0.85Mt/a。3.采區(qū)服務(wù)年限為：Tn=ZC/A(4-3)式中Tn——采區(qū)服務(wù)年限，a;Z——采區(qū)可采儲(chǔ)量，Mt；A——采區(qū)生產(chǎn)能力，Mt；C——采區(qū)回采率，80%；Tn=7.28×0.8/0.85=6.4.2采區(qū)巷道布置4.2.1區(qū)段劃分由于本采區(qū)采用走向長壁采煤法，區(qū)段劃分則以工作面長度為標(biāo)志。二采區(qū)標(biāo)高范圍在+150—-120m，階段斜長1500m，階段垂高270m，根據(jù)工作面長195米，將本采區(qū)劃分為7個(gè)區(qū)段。4.2.2采區(qū)上山及采區(qū)石門布置根據(jù)地質(zhì)條件的不同，上山可以開在煤層的頂、底板巖石中，也可以開在煤層中。根據(jù)設(shè)計(jì)采區(qū)的條件，由于96#與98#層煤的距離較近，采用聯(lián)合布置共用上山，軌道上山布置在96#煤層底板下15m的巖巷中，斜長1448m，坡度14°；運(yùn)輸上山布置在96#煤層底板下15m中，斜長1315m，坡度14°；回風(fēng)上山布置在96#煤層底板下15m中，斜長1475m，坡度14°。三條上山斷面見表5-5，5-6。第5章礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是整個(gè)礦井設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分，是保證安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。因此，必須周密考慮，精心設(shè)計(jì)，力求達(dá)到預(yù)期目的。根據(jù)第三章礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇，通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式，通風(fēng)方法為抽出式。即在兩個(gè)采區(qū)北部邊界布置回風(fēng)立井，在96#層底板布置回風(fēng)上山和采區(qū)回風(fēng)石門與回風(fēng)大巷相聯(lián)。5.1采區(qū)通風(fēng)5.1.1采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，它包括采區(qū)進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道組成的風(fēng)路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流控制設(shè)施。采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風(fēng)量分配，發(fā)生事故時(shí)的風(fēng)流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦的通風(fēng)質(zhì)量和安全狀況。采區(qū)應(yīng)該有足夠的供風(fēng)量，并按需分配到各個(gè)采、掘工作面。為此，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該滿足下列要求：(1)煤層群或分層開采的每個(gè)上、下山采區(qū)，采用聯(lián)合布置時(shí)，都必須配置至少一條專門的回風(fēng)道，采區(qū)進(jìn)回道的長度必須貫穿整個(gè)采區(qū)的長度或高度，禁止把一條上下山的風(fēng)道分為兩段，其中一段為進(jìn)風(fēng)道，另一段為回風(fēng)道。(2)回采工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的兩個(gè)回采工作面、工作面總長度不超過4000m；回采工作面和與之相連接的掘進(jìn)工作面，布置獨(dú)立通風(fēng)有困難時(shí)，可以采用串聯(lián)通風(fēng)，但串聯(lián)的次數(shù)不得超過一次；所有的串聯(lián)通風(fēng)，在進(jìn)入串聯(lián)工作面的風(fēng)流中，必須裝有沼自動(dòng)檢測報(bào)警裝置。在此種風(fēng)流中，沼氣和二氧化碳濃度都不得超過0.5%。(3)煤層傾角大于12°的回采工作面，采用下行通風(fēng)時(shí)，須報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)，并須遵守下列規(guī)定：①回采工作面風(fēng)速，不得低于1m/s；②機(jī)電設(shè)備在回風(fēng)道，回風(fēng)工作面回風(fēng)道風(fēng)流中沼氣濃度不得超過1%，并應(yīng)裝有沼氣自動(dòng)檢測報(bào)警斷電裝置。③進(jìn)、回風(fēng)巷中，都必須設(shè)置消防供水管路。(4)掘進(jìn)工作面和回采工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)，都不得經(jīng)過采空區(qū)或冒落區(qū)。基于以上因素，在采區(qū)中必須設(shè)專用的回風(fēng)上山，至于進(jìn)風(fēng)有軌道上山入風(fēng)和運(yùn)輸上山入風(fēng)兩種方案，現(xiàn)作以下比較。兩者相比軌道上山進(jìn)風(fēng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)軌道上山的采區(qū)下部車場可以直接和階段運(yùn)輸大巷相通，不必在該處設(shè)置風(fēng)門。從而避免了因運(yùn)料列車通過是導(dǎo)致風(fēng)門漏風(fēng)。(2)在運(yùn)輸機(jī)上山運(yùn)煤的過程中，煤流將釋放沼氣并產(chǎn)生煤塵，運(yùn)煤將釋放熱量，而軌道上山進(jìn)風(fēng)可以使新鮮風(fēng)流避免受到污染，有利于保證風(fēng)流的質(zhì)量。(3)軌道上山發(fā)生火災(zāi)事故率較低，且可避免發(fā)生火災(zāi)時(shí)有害氣體侵入采煤工作面和掘進(jìn)工作面。軌道上山進(jìn)風(fēng)的不足是：(1)區(qū)段運(yùn)輸巷不宜直接與運(yùn)輸上山相連通，需要打運(yùn)輸石門；(2)軌道上山的上、中部車場和區(qū)段回風(fēng)巷不能直接相通，應(yīng)設(shè)置風(fēng)門或調(diào)節(jié)風(fēng)窗。(3)當(dāng)運(yùn)輸上山的上部車場采用多臺(tái)運(yùn)輸機(jī)串聯(lián)運(yùn)輸時(shí)，其上部運(yùn)輸機(jī)的動(dòng)力設(shè)備設(shè)在不能確保新鮮風(fēng)流的地方，這是《規(guī)程》所不允許的。根據(jù)新建礦的實(shí)際情況，礦井瓦斯涌出量比較大，采用軌道進(jìn)風(fēng)可以避免新鮮風(fēng)流不受到污染，保證了風(fēng)流的質(zhì)量。本設(shè)計(jì)采用軌道上山作為采區(qū)主要進(jìn)風(fēng)巷道，有專門的回風(fēng)上山回風(fēng)，對(duì)運(yùn)輸上山分配適量的風(fēng)以滿足運(yùn)煤的需要。5.1.2長壁工作面的通風(fēng)方式工作面的通風(fēng)方式視瓦斯涌出量、開采工作條件和開采技術(shù)而異，按工作面進(jìn)回風(fēng)巷的數(shù)量和位置，可分為U型、E型、W型、Z型等通風(fēng)方式，其中U型應(yīng)用最為普遍，見圖5-1U型通風(fēng)方式。圖5-15-1U型通風(fēng)方式下面進(jìn)行幾種通風(fēng)類型的比較和選擇。U型通風(fēng)的煤炭自燃威脅較大，上隅角瓦斯?jié)舛雀?，U型后退式通風(fēng)方式多適用于沼氣涌出量不大，且不易自然發(fā)火的煤層開采中，對(duì)沼氣涌出量很大，且易自燃發(fā)火的煤層，必須采用特殊措施。W型的優(yōu)點(diǎn)在于：相鄰的兩個(gè)工作面共用一條進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)巷道，從而減少了采煤巷道的開拓和維護(hù)費(fèi)用；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)屬于并聯(lián)結(jié)構(gòu)，故而風(fēng)阻小，風(fēng)量大，漏風(fēng)量小，利于防火。E型通風(fēng)方式與U型相比可使上部工作面氣溫降低，但采空區(qū)的空氣流動(dòng)相應(yīng)發(fā)生可變化，迫使采空區(qū)的沼氣較集中地從上部回采工作面的上隅角涌出，使該處時(shí)常處于沼氣超限狀態(tài)，故僅適用于低沼氣礦井。Z型通風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)是：與前進(jìn)式U型相比，巷道的采煤工程量較少；進(jìn)、回風(fēng)巷只需在一側(cè)采空的條件下維護(hù)；采區(qū)內(nèi)進(jìn)、回風(fēng)巷的總長度近似不變，有利于穩(wěn)定風(fēng)阻、改善通風(fēng)。Y型通風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)是：較好的解決了回采工作面上隅角的沼氣超限之患；由于工作面上下端均處于進(jìn)風(fēng)流中，故改善了作業(yè)環(huán)境；實(shí)行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。本礦井煤層自燃傾向小，不易自燃發(fā)火，瓦斯涌出量大，因此可采用W、Z、Y通風(fēng)，但這幾種方式要求巷道及時(shí)維護(hù)，且前期巷道工程量大，工作面巷道管理困難。所以本礦井兩個(gè)采區(qū)工作面采用U型通風(fēng)，結(jié)構(gòu)簡單，巷道施工維修良小，易于管理。對(duì)上隅角瓦斯超限，可設(shè)風(fēng)障引流或在上隅角埋管抽放。5.1.3工作面通風(fēng)方向當(dāng)采煤工作面的進(jìn)風(fēng)巷道水平低于回風(fēng)巷時(shí)，采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜向上流動(dòng)，為上行通風(fēng)。否則為下行通風(fēng)。采用下行通風(fēng)時(shí)，采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動(dòng)的方向和上行風(fēng)的方向一致，在正常風(fēng)速下，瓦斯分層流動(dòng)和局部積存的可能性較??；采區(qū)進(jìn)風(fēng)流和回風(fēng)流之間產(chǎn)生的自然風(fēng)壓和機(jī)械風(fēng)壓的作用方向相同，而下行風(fēng)其作用方向相反，故下行風(fēng)比上行風(fēng)所需要的機(jī)械風(fēng)壓要大。而且，主要通風(fēng)機(jī)一旦因故停轉(zhuǎn)，工作面的下行風(fēng)流就沒有停風(fēng)和反風(fēng)的可能；工作面一旦起火，所產(chǎn)生的火風(fēng)壓和下行風(fēng)工作面的機(jī)械風(fēng)壓作用方向相反，會(huì)使工作面的風(fēng)量減小，瓦斯?jié)舛仍黾?，故下行風(fēng)在起火地點(diǎn)瓦斯爆炸的可能性比上行風(fēng)要大。綜合以上，本礦井采用上行通風(fēng)。5.1.4工作面的進(jìn)風(fēng)巷選擇工作面的新鮮風(fēng)流由本區(qū)段的運(yùn)輸平巷進(jìn)風(fēng)，分別向兩個(gè)采煤工作面供風(fēng)。。5.2掘進(jìn)通風(fēng)5.2.1掘進(jìn)通風(fēng)方法掘進(jìn)通風(fēng)方法分為利用礦井總風(fēng)壓通風(fēng)和利用局部動(dòng)力設(shè)備通風(fēng)的方法。當(dāng)總風(fēng)壓不能滿足掘進(jìn)通風(fēng)的要求時(shí)，必須借助專門的動(dòng)力設(shè)備對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行局部通風(fēng)，其中按動(dòng)力源分為引射器和局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是礦井廣泛采用的掘進(jìn)通風(fēng)方法，是由局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒組成一體進(jìn)行通風(fēng)。按工作方式分為，如圖5-2壓入式通風(fēng)與圖5-3抽出式通風(fēng)。圖5-2壓入式通風(fēng)圖5-3抽出式通風(fēng)壓入式通風(fēng)的局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置都位于新鮮風(fēng)流中，運(yùn)轉(zhuǎn)較為安全。風(fēng)筒出口風(fēng)速和有效射程大，排煙能力強(qiáng)，工作面通風(fēng)時(shí)間短，有利于巷道排煙。抽出式有效吸程短，通風(fēng)效果差，且局部通風(fēng)及布置在回風(fēng)流中。所以采用壓入式。5.2.2掘進(jìn)通風(fēng)技術(shù)管理和安全措施保證工作面有足夠的新鮮風(fēng)量?？梢圆捎镁植客L(fēng)機(jī)或引射器通風(fēng)時(shí)，無論是工作或交接班都不準(zhǔn)停風(fēng)。對(duì)于風(fēng)墻應(yīng)合理選擇建筑材料，提高構(gòu)筑質(zhì)量，對(duì)于柔性和帶鋼性骨架的柔性風(fēng)筒，應(yīng)適當(dāng)增大每節(jié)風(fēng)筒長度，減少接頭數(shù)。改進(jìn)風(fēng)筒接頭方法，柔性風(fēng)筒常用的插接方式雖簡單，但不牢固，漏風(fēng)大；目前井下廣泛采用接頭嚴(yán)密、漏風(fēng)小的反邊接頭法。柔性風(fēng)筒常被刮破，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。對(duì)于風(fēng)筒可選用大直徑風(fēng)筒以減少風(fēng)筒的各種風(fēng)阻，但更主要的是提高通風(fēng)設(shè)備的安裝質(zhì)量，如吊掛風(fēng)筒力求、直、緊；局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)墊高保持與風(fēng)筒成一直線。采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，其安裝和使用應(yīng)遵守《規(guī)程》第131條的規(guī)定，做到：(1)局部通風(fēng)機(jī)有專人負(fù)責(zé)管理，局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置必須裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距回風(fēng)口不小于10m，局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量必須小于全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量，以免發(fā)生循環(huán)風(fēng)。(2)防止局部通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)燒壞，加強(qiáng)對(duì)局部通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置的檢查與維修。(3)局部通風(fēng)機(jī)和掘進(jìn)工作面中的電氣設(shè)備必須裝有延時(shí)的風(fēng)電閉鎖裝置，一旦局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)便能立即自動(dòng)切斷局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的巷道中一切電源。(4)在高沼氣礦井煤巷掘進(jìn)中，應(yīng)安設(shè)沼氣自動(dòng)檢測報(bào)警斷電裝置。局部通風(fēng)機(jī)應(yīng)用雙回路供電，以保證局部通風(fēng)機(jī)連鎖運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)建立局部通風(fēng)機(jī)停開制度。當(dāng)因檢修、停電等原因停風(fēng)時(shí)，必須撤出人員，切斷電源。在恢復(fù)通風(fēng)前須先檢查瓦斯，在局部通風(fēng)機(jī)和開關(guān)附近10m內(nèi)風(fēng)流中沼氣濃度小于0.5%時(shí)方可開動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)。5.3困難時(shí)期風(fēng)量計(jì)算設(shè)計(jì)礦井的風(fēng)量，可參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風(fēng)資料，按生產(chǎn)礦井的風(fēng)量計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，生產(chǎn)礦井的風(fēng)量應(yīng)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。本設(shè)計(jì)采用《煤礦安全規(guī)程執(zhí)行說明》提供的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。礦井風(fēng)量計(jì)算原則：礦井需風(fēng)量，按下列要求計(jì)算，并采用其中最大值。(1)按井下同時(shí)工作最大人數(shù)計(jì)算(5-1)式中Q―礦井總進(jìn)風(fēng)量N―井下同時(shí)工作的人數(shù)，人；4―每人每分鐘供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，m3/minK―礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和分配不均等因素。采用壓入式或中央并列式通風(fēng)時(shí)，可取1.20～1.25;采用中央分列式或混合式通風(fēng)時(shí)，可取1.15～1.20；采用對(duì)角式或分區(qū)式通風(fēng)時(shí)，可取1.10～1.15.上述備用系數(shù)在礦井產(chǎn)T904t/a時(shí)取最小值；T904t/a時(shí)取最大值。(2)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算礦井總進(jìn)風(fēng)量為：(5-2)式中Q―礦井總進(jìn)風(fēng)量∑Q采―采煤工作面實(shí)際需風(fēng)量和；m3/min∑Q掘―掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量和；m3/min∑Q硐―硐室實(shí)際需要風(fēng)量和；m3min∑Q其它―礦井除了采煤，掘進(jìn)和硐室需要風(fēng)量之外其它井巷的需要風(fēng)量和；m3/minK―礦井通風(fēng)系數(shù)。5.3.1困難時(shí)期采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量本礦井初期布置兩個(gè)采區(qū)，一采區(qū)采區(qū)布置一個(gè)普采工作面，一個(gè)掘進(jìn)工作面，二采區(qū)布置兩個(gè)綜采工作面，兩個(gè)掘進(jìn)工作面。應(yīng)該按照礦井各采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量(5-3)式中：Q采—第i個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；n—采煤工作面?zhèn)€數(shù)，個(gè)；每個(gè)采煤工作面需要的風(fēng)量，應(yīng)該按照瓦斯﹑二氧化碳涌出量和爆破后的有害氣體產(chǎn)生量以及工作面氣溫、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定要求分別進(jìn)行計(jì)算，并必須取其中最大值。一采區(qū)采煤工作面需風(fēng)量1.按瓦斯涌出量計(jì)算Q采=100×q采×KCH4(5-4)式中：Q采——采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min；q采——采煤工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，3.8m3/min，KCH4——采煤工作面瓦斯涌出不均衡通風(fēng)系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值與平均值之比。通常機(jī)采工作面取1.2～1.6；炮采工作面取1.4～2.0。則：Q采=100×3.8×1.4=532m2.按工作面溫度計(jì)算采煤工作面應(yīng)該有量好的勞動(dòng)氣候條件，其溫度和風(fēng)速符合表5-1要求。表5-1工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表工作面空氣溫度(℃)工作面風(fēng)速()＜150.3--0.515--180.5--0.818--200.8--1.020--231.0--1.523--261.2--1.8采煤工作面的需要風(fēng)量可按下式計(jì)算Q采=60×V采×S采×Ki(5-5)式中：V采采煤工作面風(fēng)速，工作面實(shí)測溫度為23°，按試行辦法查得其風(fēng)速為1.2m/s。S采—采煤工作面的平均斷面積，S采取4.5Ki——工作面長度系數(shù)，按表5-2取。Q采=60×1.2×4.5×1.0=324m3/min表5-2采煤工作面長度風(fēng)量系數(shù)表采煤工作面長度(m)工作面長度風(fēng)量系數(shù)＜500.850--800.980--1201.0120--1501.0150--1801.0＞1801.30--1.403.按工作人員數(shù)量計(jì)算Q采=4Ni(5-6)式中：Ni——第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人；4——每個(gè)人需要的風(fēng)量，m3/min。Q采=4×60=240m3/min根據(jù)以上取最大值532m3/min進(jìn)行驗(yàn)算。4.按風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算15SQ采240SS--采面平均斷面積；為4.5m267.5＜532＜1080根據(jù)以上計(jì)算，取最大值為532m3/min。二采區(qū)采煤工作面的風(fēng)量1.按瓦斯涌出量計(jì)算Q采=100×q采×Kch4式中：Q采——采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min；q采——采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量，取4.1m3/min；ki——采煤工作面瓦斯涌出不均勻通風(fēng)系數(shù)，它是該工作面瓦斯絕對(duì)涌出量的最大值與平均值之比。通常機(jī)采工作面取1.2～1.6；炮采工作面取1.4～2.0。則:Q采=100×4.1×1.4=574m2.按工作面溫度計(jì)算采煤工作面應(yīng)該有量好的勞動(dòng)氣候條件，其溫度和風(fēng)速符合表5-1。采煤工作面的需要風(fēng)量可按下式計(jì)算Q采=60×V采×S采×Ki式中：V采采煤工作面風(fēng)速，工作面溫度為25°，按試行辦法查行其風(fēng)速為1.25m/s。S采—采煤工作面的平均斷面積，取5.44m2Ki——工作面長度系數(shù)，按表5-2取。Q采=60×1.25×5.44×1.0=408m3/min3.按工作人員數(shù)量計(jì)算Q采=4Ni式中:Ni——第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人；4——每個(gè)人需要的風(fēng)量，m3/min。Q采=4×60=240m3/min根據(jù)以上取最大值574m3/min進(jìn)行驗(yàn)算。4.按風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算15S＜Q采＜240SS--采面平均斷面積；為5.44m281.6＜574＜1305.6根據(jù)以上計(jì)算，取工作面最大值為574m3/min。所以采煤工作面需風(fēng)量為Q采=Q1+Q21+Q22=532+574+574=1680m3/min，5.3.2困難時(shí)期掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量每個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的絕景工作面實(shí)際需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯允許濃度和瓦斯涌出量，炸藥用量，局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，風(fēng)速，人數(shù)等規(guī)定要求分別進(jìn)行計(jì)算，并必須取最大值。按礦井各個(gè)需要獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)工作面實(shí)際風(fēng)量的總和計(jì)算，即(5-7)式中：Q掘——各個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min。一采區(qū)掘進(jìn)隊(duì)工作面風(fēng)量計(jì)算.1.按瓦斯涌出量計(jì)算Q掘=100·q掘·Kd(5-8)式中：q掘——掘進(jìn)工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，取1.9mQ掘——掘進(jìn)工作面的需要風(fēng)量，m3/min；Kd——掘進(jìn)工作面的通風(fēng)系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風(fēng)量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m2.按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算巖巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+9S(5-9)煤巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+15S(5-10)式中：Q扇——局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，見表5-3，取200m3Ii——掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，1臺(tái)；S——掘進(jìn)工作面的斷面積，S=6.5m2；表5-3各種局部通風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量表風(fēng)機(jī)型號(hào)額定風(fēng)量(m3/min)FBDNo4.0(2×2.2KW)150FBDNo5.0(2×5.5KW)200FBDNo5.0(2×7.5KW)250FBDNo5.6(2×11KW)300故Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3/min3、按掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min(5-式中：N掘進(jìn)工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計(jì)算：Q掘=25×A=25×6=150m3/min(5-1A掘進(jìn)工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進(jìn)行驗(yàn)算。5、按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：15S＜Q掘＜240S(5-13)97.5＜297.5＜1560所以一采區(qū)掘進(jìn)隊(duì)的風(fēng)量為297.5m3/min。二采區(qū)掘進(jìn)一隊(duì)工作面的風(fēng)量1.按瓦斯涌出量計(jì)算Q掘=100·q掘·Kd式中：q掘——掘進(jìn)工作面的瓦斯絕對(duì)涌出量，取1.9mQ掘——掘進(jìn)工作面的需要風(fēng)量，m3/min；Kd——掘進(jìn)工作面的通風(fēng)系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風(fēng)量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m2.按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算巖巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+9S(5-14)煤巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+15S(5-15)式中：Q扇局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，見表5-3，取200m3Ii掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，1臺(tái)；S掘進(jìn)工作面的斷面積。S=6.5m2Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3、按掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min式中：N掘進(jìn)工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計(jì)算：Q掘=25×A=25×6=150m3式中：A掘進(jìn)工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進(jìn)行驗(yàn)算。5、按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：15S＜Q掘＜240S97.5＜297.5＜1560所以二采區(qū)掘進(jìn)隊(duì)一隊(duì)的風(fēng)量為297.5m3/min。二采區(qū)掘進(jìn)隊(duì)二隊(duì)工作面的風(fēng)量1.按瓦斯涌出量計(jì)算Q掘=100·q掘·kd式中：q掘——掘進(jìn)面瓦斯絕對(duì)涌出量，取1.4mQ掘——掘進(jìn)工作面的需要風(fēng)量，m3/min；Kd——掘進(jìn)工作面的通風(fēng)系數(shù)，主要包括瓦斯涌出量不均衡和備用風(fēng)量等因素，一般Kd取1.2～2.0。故：Q掘=100×1.9×1.5=285m3/min2.按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算巖巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+9S煤巷掘進(jìn)：Q掘=Q扇×Ii+15S式中：Q扇局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，見表5-3，取200m3Ii掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)，1臺(tái)；S掘進(jìn)工作面的斷面積，S=6.5m2；故：Q掘=200×1+15×6.5=297.5m3、按掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)人數(shù)計(jì)算需要風(fēng)量：Q掘=4×N=4×12=48m3/min式中：N掘進(jìn)工作面最多人數(shù)，N=12人4、每千克炸藥量計(jì)算：Q掘=25×A=25×6=150m3A掘進(jìn)工作面一次爆破炸藥最大用量，取6kg；根據(jù)以上取最大值297.5m3/min進(jìn)行驗(yàn)算。5、按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：15S＜Q掘＜240S97.5＜297.5＜1560所以二采區(qū)掘進(jìn)二隊(duì)的風(fēng)量為297.5m3/min。所以掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量為：Q掘=Q1+Q21+Q22=297.5+297.