同家梁礦1、2號(hào)煤層開采設(shè)計(jì)說明書
同家梁礦1、2號(hào)煤層開采設(shè)計(jì)說明書
前 言
同家梁礦區(qū)位于大同市西南約20km處，礦區(qū)對外交通便利。井田走向長度3.00公里，傾斜方向長5.50公里,面積為13.43平方公里。本井田內(nèi)有多層煤，但此次設(shè)計(jì)只考慮1、2號(hào)煤層，厚度分別為3.2米、3.5米，1號(hào)與2號(hào)煤層相距11.26米。煤層傾角平均為4度。井田可采儲(chǔ)量為8458萬噸，新井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸/年，服務(wù)年限為79年。
同家梁煤礦礦井工作制度為“三八”制，一面達(dá)產(chǎn)。開拓方式為立井單水平開拓，水平標(biāo)高為850米。礦井主井采用箕斗提煤，副井采用罐籠作為輔助提升。工作面采用傾斜長壁采煤法，采用集中布置，采煤工藝為綜采一次采全高煤。礦井運(yùn)煤在大巷中采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，輔助運(yùn)輸采用1.5噸固定式礦車運(yùn)輸。礦井采用中央并列式通風(fēng)，主扇工作方式為抽出式。
第一章 井田概況及地質(zhì)特征
第一節(jié) 井田概況
一、交通位置
大同煤礦集團(tuán)公司同家梁礦井田位于大同煤田向斜中段東南側(cè)，地理位置在大同市西南約20km處，行政隸屬大同市南郊區(qū)所轄。其地理坐標(biāo)：東經(jīng)112°58′29″-113°06′41″;北緯40界;東北部與白洞礦毗鄰。
鐵路：
口泉鐵路支線從同家梁礦東南部穿過，并設(shè)有同家梁車站，自此向西沿口泉溝可達(dá)喬村，向東北經(jīng)平旺車站而交匯于北同蒲線及大秦線，南可達(dá)太原，東可至秦皇島，并可經(jīng)大同北抵集寧、呼市、二連;東達(dá)北京等地。大同地區(qū)在口泉、西韓嶺、湖東三地設(shè)編組站，煤炭貨運(yùn)及客運(yùn)十分便利。
公路：
井田內(nèi)主要有口泉至王村公路通過，向東北可經(jīng)口泉至大同市而通往內(nèi)蒙、北京、河北各地，亦可自口泉向東交于大(同)-運(yùn)(城)公路干線，直達(dá)太原等地，區(qū)內(nèi)尚有若干簡易公路，公路交通亦十分方便。
二、地形地貌及河流
井田位于太岳山系霍山東麓南段，地形復(fù)雜，山嶺起伏，溝谷縱限。溝谷多為“V”字型，區(qū)內(nèi)基巖裸露，多植被覆蓋，黃土零星分布，縱觀全井田地勢，北高南低，西高東低，其最高點(diǎn)位于井田北部邊界附近的關(guān)山圪塔，海拔1389.0米，最低點(diǎn)位于井田西南部的溝谷，海拔1157.0米，相對高差232米，屬中低山區(qū)。
根據(jù)區(qū)域資料本區(qū)所處位置屬口泉河流域補(bǔ)給徑流帶，區(qū)域內(nèi)主要河流為甘河，其發(fā)源于山陰縣北綿山東泉嶺，向南流經(jīng)口泉、南郊、甘河等到河南入黃河，全長300多公里。
三、氣象
本區(qū)氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶愿稍餁夂?，多北風(fēng)，受季風(fēng)影響，冬季長而寒冷，春季干旱多風(fēng)，夏季短而炎熱，秋季涼爽。年平均氣溫8.6℃，一月份最冷，平均氣溫2.5℃，極端氣溫-30.2℃;6月份最熱，平均氣溫16.7℃，極端氣溫37.5℃;雨季多集中在7、8、9三個(gè)月，年平均降水量607.7mm，年平均蒸發(fā)量1873.1mm，年蒸發(fā)量為降水量的3倍，霜凍期為十月上旬至次年三月底，年無霜期197天左右，最大凍土深度610mm。
四、地震
1949年以后，直到1989年發(fā)生大同縣--陽高縣地震為止，除1952年10月8日22時(shí)24分在崞縣(北緯39.0°，東經(jīng)112.7°)發(fā)生過5.5級地震(震中烈度八度)之外,大同及周圍地區(qū)地震以眾多的小震形式出現(xiàn)，絕大多數(shù)為無感地震，沒有造成什么破壞。此后，1996年3月26日2時(shí)02分43.7秒，大陽地震區(qū)又發(fā)生5.8級地震(為大陽地震晚期強(qiáng)余震508次，其中3級以上7次，最大一次余震為4.9級，大同日報(bào)1991年3月27日)。
五、礦區(qū)工農(nóng)業(yè)概況及建材供應(yīng)等情況
農(nóng)作物有玉米、谷子、藥材、果品等。近年來林牧業(yè)有所發(fā)展。
工業(yè)生產(chǎn)主要有采煤、焦化、水泥、耐火材料、陶瓷等。建材除鋼材外，其它如石灰、磚瓦、沙石均可就地解決。
六、水源、電源情況
(1)、水源條件
井田內(nèi)水量有限，礦井生產(chǎn)、生活用水均需從附近杏家莊引入地下水。
(2)、電源條件
礦區(qū)電源一趟引自巖嶺35kV變電站，另一趟引自大同二電廠110kv變電所。
第二節(jié) 井田地質(zhì)特征
井田屬基巖裸露區(qū)，二迭系上統(tǒng)上石盒子組一段、二段地表出露廣泛,第四系主要分布在山梁及溝谷中?，F(xiàn)根據(jù)地表填圖及鉆探鉆孔揭露情況，井田內(nèi)地層由老至新、由下而上詳述如下：
一、地層
1、奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組(O2S)
井田內(nèi)未出露，巖性為灰—深灰色，厚層狀石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r組成，其頂部為淺黃褐色或淺灰色石灰?guī)r，局部發(fā)育小溶洞，其下部白云質(zhì)灰?guī)r含大量石膏。本組為一套正常淺海碳酸鹽巖相的廣海陸棚沉積物，據(jù)區(qū)域資料，本組厚267米左右。
2、石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)
井田內(nèi)未出露，位于奧陶系侵蝕基準(zhǔn)面上，為一濱海平原型淡化瀉湖、濱海湖泊等海陸交互相的沉積建造。其巖性組合為下部為灰—灰白色鋁土質(zhì)泥質(zhì)、泥巖及砂質(zhì)泥巖，底部為灰色鐵鋁巖及呈窩狀或薄層狀的褐黃色黃鐵礦 及其結(jié)核;上部為灰—深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖，其頂部發(fā)育一層相當(dāng)于“畔溝灰?guī)r”層位的深灰色厚層狀含方解石脈及燧石條帶的石灰?guī)r。本組地層厚度13.2—25.3米，平均20.41米，與下伏上馬家溝組地層呈平行不整合接觸。
3、石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)
為一套海陸交互相沉積建造。主要巖性為砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、煤、泥灰?guī)r及石灰?guī)r等組成的多次海浸、海退韻律建造，其中K2、K3、K4三層石灰?guī)r在全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育。按其巖性組合特征，可將本組劃分為下列三段。
第一段(C3t1)：從太原組底砂巖(K1)至K2灰?guī)r之底，其巖性主要為一套灰色長石英砂巖、灰黑色泥巖、鋁質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤組成，發(fā)育11下號(hào)、11號(hào)、10號(hào)、9號(hào)等煤層，其中，10號(hào)為大部可采煤層，其余為不可采煤層。本段厚度32.0—59.4米，平均46.80米。
第二段(C3t2)：由K2石灰?guī)r底至K4石灰?guī)r頂。其巖性以兩層含燧石條帶及腕足類化石的石灰?guī)r及泥巖、砂巖和煤組成，K2石灰?guī)r局部夾海相泥巖，發(fā)育有7、8號(hào)不可采煤層。本段厚度29.2—36.6米，平均 32.92米。
第三段(C3t3)：由K4頂至太原組頂部，巖性主要由深灰色石灰?guī)r、灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖及煤層組成，下部為泥巖—煤的沉積組合;中部為泥巖—砂質(zhì)泥巖(粉砂巖)—煤的組合;上部為一套泥巖—砂質(zhì)泥巖—泥巖的沉積組合。沉積有4上、4、6及6下號(hào)不可采煤層。本段厚度31.2—52.8米，平均50.4米。
本區(qū)太原組是在本溪組之上厚度較大的一套含煤地層沉積，其厚度平均為130.12米，最大為137.23米，最小為108.72米，與下伏本溪組地層呈整合接觸。
4、二迭系下統(tǒng)山西組(PlS)
井田未出露。為一套陸相含煤建造。主要由灰—深灰色中細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及3—4層煤組成。含01號(hào)、l號(hào)、2號(hào) 、3號(hào)等煤層。其中1、2號(hào)煤層為全井田發(fā)育、基本全井田可采之穩(wěn)定煤層，其余為不可采煤層。其底部發(fā)育一層含有菱鐵質(zhì)結(jié)核的細(xì)粒砂巖(K7)，與下伏地層呈整合接觸。本組厚度29.87—44.15米，平均38.53米。
5、二迭系下統(tǒng)下石盒子組(P1X)
為一套陸相河流碎屑巖建造。主要由黃綠色—灰白色中細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥 巖及泥巖等組成。其底部以一層灰白色厚層狀的中細(xì)粒砂巖(K8)為底，與下伏地層呈整合接觸。本組地層下部尚有灰黑色泥巖、煤線，而其上部出現(xiàn)紫紅色含鮞粒的鋁質(zhì)泥巖或砂質(zhì)泥巖，表明該區(qū)氣候由濕潤漸轉(zhuǎn)為炎熱干早，成煤期逐漸結(jié)束。本組厚度86.52—106.98米，平均98.7左右。
6、二迭系上統(tǒng)上石盒子組(P1S)
本組地層區(qū)內(nèi)廣泛分布，主要為一套黃綠色的砂巖、砂質(zhì)泥巖及紫紅色泥巖、鋁土泥巖迭次出現(xiàn)、互為夾層的廣闊湖盆河流相沉積。按其巖性組合特征可分為三段，詳述如下：
第一段(P2S1)：有黃綠、淺黃色夾紫紅色中—厚層狀泥巖、鋁土泥巖、砂質(zhì)泥巖和黃綠色中—厚層狀細(xì)—中—粗粒砂巖及粉砂巖組成。其底層以一層厚約9.28米左右的黃綠色中粗粒砂巖(K10)與下伏的下石盒子組分界，二者連續(xù)沉積，下部主要以黃綠色、紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主;上部以黃綠色砂質(zhì)泥巖、砂巖互層組成，夾有灰色泥巖及薄層紫紅色泥巖，本段厚度160—190米，平均170米左右。
第二段(P2S2)：本段下部為紫紅色、黃綠色泥巖、砂質(zhì)泥巖與黃綠色細(xì)砂巖互層;底部一層厚20米左右，呈灰—灰白色、黃綠色中粗粒硬砂巖(K11)與第一段分界，該砂巖成分以石英為主，長石次之，局部含有石英砂礫，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)，具交錯(cuò)層理，全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育;上部以黃綠色、紫紅色泥巖為主，局部夾有砂質(zhì)泥巖條帶，本段泥巖破碎風(fēng)化強(qiáng)烈，呈碎小片狀，地貌呈丘狀，與抗風(fēng)化能力強(qiáng)的砂巖互層相鄰，形成了凹凸相問的地貌特征。本段厚度70—110米，平均95米左右。
第三段(P2S3)：本段巖性以紫紅、黃綠色泥巖為主，水平層理發(fā)育。底部為一層黃綠色、灰綠色中厚層狀中—細(xì)粒硬砂巖與下伏第二段分界，該砂巖成分以石英為主，長石、巖屑次之，含少量白云母碎片，厚度變化大，一般厚為5—10米;下部以紫紅色泥巖與黃綠色砂巖互層為主，夾有薄層黃綠色泥巖;上部以黃綠色、灰綠色泥巖及砂巖互層為主，夾有薄層狀紫紅色泥巖，本段厚度80—120米，平均105米左右。
本組地層在井田內(nèi)大面積遭受不同程度的風(fēng)化剝蝕，因而大面積出露，本組地層的第一段(P2S1)、第二段(P2S2)。本組從巖性上看，每一段均以一層厚層狀中粗—中細(xì)粒硬砂巖為底。而總的巖石組成特征比較近似，以砂巖與泥巖或砂質(zhì)泥巖為主;從顏色上看，本組地層為一套雜色巖層，下部以紫紅色、黃綠色、灰綠色巖層互層產(chǎn)生，向上紫紅色巖層增加，黃綠色、灰綠色巖層相對減少，其沉積環(huán)境為經(jīng)過下石盒子組沉積后的又一陸相沉積，河湖相砂巖沉積相當(dāng)發(fā)育，沼澤相沉積由下往上漸少或消失，在地理、氣候環(huán)境可由本組的沉積特征歸納為：炎熱而干燥氣候條件下，地勢平坦，河流縱橫的沖積平原環(huán)境。
7、第四系
(1)中更新統(tǒng)離石組(Q2)厚0—30米，一般10米左右，為淺黃色—淺棕色亞砂土、亞粘土及砂質(zhì)粘土，以粘土為主，中下底含接合層，不整合于下部較老地層之上，主要分布于梁峁山垣地帶。
(2)全新統(tǒng)(Q4)厚0—10米，一般5米，系近代沖(洪)積層，分布于小溝谷中，多以灰?guī)r、砂巖之礫及卵石、砂粒組成，?；祀s泥質(zhì)，分選差。
二、地質(zhì)構(gòu)造
1、區(qū)域構(gòu)造
本區(qū)位于華北地臺(tái)大同盆地西翼，緊靠太岳山經(jīng)向構(gòu)造帶中的霍山隆起之東緣南段，區(qū)域總體構(gòu)造主要為一走向北東，傾向南東的單斜構(gòu)造傾角5-20°，西南邊緣局部可達(dá)30°左右。受本區(qū)基底構(gòu)造的控制及影響，在此主體單斜背景上發(fā)育了一系列屬新華夏構(gòu)造體系的次級褶皺構(gòu)造，特別是西南部褶曲發(fā)育，軸向多呈北北西和北西向，較大的有柳灣背斜、馬家?guī)X向斜、北嶺西向西背斜、北嶺西背斜、北嶺東向斜和張莊背斜。
2、井田構(gòu)造
本井田位于該單斜構(gòu)造之西部，井田呈一寬緩的山斜構(gòu)造，軸向東西，向東緩緩傾伏，兩翼基本對稱，南翼傾角4°—7°，北翼稍陡傾角8°—°度，井田斷裂構(gòu)造不發(fā)育，目前尚未發(fā)現(xiàn)有斷層存在，構(gòu)造簡單為一類。地層平均總厚130.12米。
三、水文地質(zhì)
(一)區(qū)域水文地質(zhì)概況
根據(jù)區(qū)域資料本區(qū)所處位置屬口泉河流域補(bǔ)給徑流帶，區(qū)域內(nèi)主要河流為甘河，其發(fā)源于山陰縣北綿山東泉嶺，向南流經(jīng)口泉、南郊、甘河等到河南入黃河，全長300多公里，流域面積省境內(nèi)890 m2。
1、奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組碳酸鹽巖裂隙—巖溶含水層
下莊普查共施工奧灰延深孔3個(gè)，其延深深度分別為6號(hào)孔161.46米，9號(hào)孔64.48米，10號(hào)孔15.02米，其中6號(hào)孔揭穿上馬家溝組全部，其巖性主要為石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，具裂隙，但大都被方解石脈或石膏充填，含水層不大。鉆孔消耗量最大為1.00 m3/小時(shí)，一般為0.50—0.8 m3/小時(shí)。此外，9號(hào)、10號(hào)鉆孔為涌水孔，9號(hào)孔從35.30米開始涌水，10號(hào)孔從122.32米開始涌水，兩孔直至孔底，一直涌水。因未對奧灰?guī)r巖溶水進(jìn)行抽水試驗(yàn)，故難對奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙含水層含水性做出準(zhǔn)確評價(jià)。井田內(nèi)6 號(hào)孔奧灰?guī)r進(jìn)尺161.46米，通過巖芯鑒定，此段巖溶裂隙不發(fā)育，含水較弱。因此要準(zhǔn)確判定該井田奧灰?guī)r巖溶裂隙含水層含水性須對奧灰地層進(jìn)一步揭露，并進(jìn)行抽水試驗(yàn)。
2、石炭系中統(tǒng)本溪組隔水巖層
本組以灰色、深灰色鋁土質(zhì)泥巖、泥巖及砂質(zhì)巖為主，致密塊狀，局部有不穩(wěn)定定的石灰?guī)r、細(xì)砂巖，裂隙不發(fā)育。層厚13.2—25.3米，平均20.41米，屬于柔性巖石，水滲透能力很差，為良好的隔水層。
3、石炭系上統(tǒng)太原組K2、K3、K4石灰?guī)r裂隙巖溶含水層：三層灰?guī)r在區(qū)內(nèi)廣泛分布，K2灰?guī)r層厚6.57—13.07米，平均厚度9.62 米，為9號(hào)煤的直接頂板，裂隙較發(fā)育，消耗量為0.05—0.20 m3/時(shí)。
K3灰?guī)r層厚4.10—6.85米，平均厚度5.88 米，巖性為深灰色石灰?guī)r，裂隙較發(fā)育，消耗量為0.05—0.10 m3/時(shí)。
K4灰?guī)r層厚2.30—4.57米，平均厚度3.64米，巖性為深灰色石灰?guī)r，裂隙發(fā)育，消耗量為0.10—0.50 m3/時(shí)。
4、二迭系下統(tǒng)山西組及下石盒于組K8砂巖裂隙含水層,該組砂巖區(qū)內(nèi)分布廣泛，山西組砂巖層厚4.58—10.74米，平均厚度7.04米，裂隙不發(fā)育，消耗量為0.01—0.10/時(shí)。
K8砂巖層厚l—11.4米，平均厚度為5.66米，巖性為中細(xì)砂巖，為下石盒于組與山西組的分界標(biāo)志層，局部有裂隙發(fā)育，消耗量為0.02—0.10 m3/時(shí)。
5、二迭系下統(tǒng)下石盒子組上段K9及中部砂巖裂隙含水層組
該組砂巖裂隙不發(fā)育，消耗量為：0.01 m3/時(shí)。中部中砂巖，層厚5.98米，裂隙較發(fā)育，消耗量為0.01 m3/時(shí)。
6、二迭系上統(tǒng)上石盒子組K10砂巖裂隙含水層組,K10砂巖厚3—15.33米，平均9.28米，巖性為中粗砂巖，裂隙不發(fā)育，消耗量為0.01 m3/時(shí)。
7、二迭系上統(tǒng)上石盒子組K10以上砂巖裂隙含水層組,K10砂巖以上共有4層中粗砂巖，厚度由下而上分別為8.44 米、2.43米、6.50米、2.65米，裂隙不發(fā)育，消耗量為0.01—0.02 m3/時(shí)。
8、第四系沖洪積孔隙含水層
局部分布，以砂礫石為主，層厚0—10米，一般5米，含水性較差，并隨季節(jié)和降水的變化而變化。
(二)礦井涌水量預(yù)算
我礦現(xiàn)開采1號(hào)層，頂板巖性變化不大，含水層基本穩(wěn)定，井下涌水量為288—360m/d。正常涌水量為320m/d，最大涌水量為400m/d。
第三節(jié) 煤層特征
(一)煤層
本井田設(shè)計(jì)的為采1號(hào)和2號(hào)兩層煤：
1號(hào)煤層位于山西組上部，上距K8砂巖0.40—17.20米，平均6米，下距2號(hào)煤層0.25—16.63米，平均11.62米左右，煤層厚度3.6—2.8米，平均3.2米，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。
14號(hào)煤層位于山西組中部，上距1號(hào)煤層0.25—16.63米，平均11.62米，下距K2灰?guī)r25米左右，煤層厚1.8—3.2米，平均3.0米，結(jié)構(gòu)簡單，含0-1炭質(zhì)泥巖夾矸。
(二)煤質(zhì)
1、物理性質(zhì)
根據(jù)普查勘探資料：區(qū)內(nèi)各可采煤層為黑色、玻璃—瀝青光澤、粉末狀、塊狀，1號(hào)煤層容重為1.36t/m3;2號(hào)煤層容重為1.30t/m3。各煤層簡述如下：
1號(hào)煤層：黑色、半光亮型—光亮型、粉末狀、粒狀、玻璃—瀝青光澤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，性脆易碎。
2號(hào)煤層：黑色、半光亮型—光亮型、粉末狀、粒狀、玻璃—瀝青光澤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，性脆易碎。
2、煤的化學(xué)性質(zhì)工藝性及煤類
1號(hào)煤層 : 水份[Mad]：原煤0.46—0.69%，平均0.57%，變化不明顯;洗煤0.5—0.56%，平均0.53%，基本穩(wěn)定。 灰分[Ad]：原煤9.82—13.73%，平均11.77%;洗 6.90—6.97%，平均6.93%，穩(wěn)定。屬低灰煤。揮發(fā)份[Vdaf]：原煤20.85—21.87%，平均21.36%，穩(wěn)定;洗煤19.86—20.49%，平均20.17%，穩(wěn)定。全硫[Std]：原煤0.39—0.5%，平均0.45%，基本穩(wěn)定;洗煤0.42—0.5%，平均0.46%，穩(wěn)定，特低硫。空氣干燥基高位發(fā)熱量[Qgrdaf]：原煤31.745—33.232MJ/kg，平均32.488MJ/kg;洗煤33.896—34.390MJ/kg，平均34.143MJ/kg，為高發(fā)熱量煤?；曳莩煞?a href=http://www.treasurewfy.com/sggl/aqfx/ target=_blank class=infotextkey>分析：以二氧化硅(Si02)和三氧化二鋁(Al203)為主。其中二氧化硅(Si02)含量42.65%，三氧化二鋁(Al203)含量41.41%，另外還有三氧化二鐵(Fe203)為8.72%，氧化鈣(CaO)為1.32%，氧化鎂(MgO)1.74%等?；胰廴谛?DT)：>1500°C，變形溫度較高，屬難熔灰份。
2號(hào)煤層：水份[Mad]：原煤0.48—0.76%，平均0.63%，變化不明顯;洗煤0.29—0.58%，平均0.48%，基本穩(wěn)定?；曳諿Ad]：原煤5.52—28.60%，平均16.87%;洗 4.69—7.19%，平均5.94%，基本穩(wěn)定。揮發(fā)份[Vdaf]：原煤20.28—22.22%，平均21.37%;洗煤18.65—21.49%，平均19.87%，穩(wěn)定。全硫[Std]：原煤0.34—2.67%，平均1.17%，變化較大;洗煤0.4—0.6%，平均0.49%?？諝飧稍锘呶话l(fā)熱量[Qgrdaf]：原煤25.036—34.144MJ/kg，平均30.254MJ/kg;洗煤33.557—35.429MJ/kg，平均34.629MJ/kg，為高發(fā)熱量煤?；曳莩煞?a href=http://www.treasurewfy.com/sggl/aqfx/ target=_blank class=infotextkey>分析：以二氧化硅(Si02)和三氧化二鋁(Al203)為主。其中二氧化硅(Si02)含量52.77%，三氧化二鋁(Al203)含量35.46%，另外還有三氧化二鐵(Fe203)為5.13%，氧化鈣(CaO)為1.11%，氧化鎂(MgO)1.3%等?；胰廴谛?DT)：>1500°C，變形溫度較高，屬難熔灰份。
3、煤類的確定及其依據(jù)
1號(hào)煤層：洗煤揮發(fā)份20.30%，粘結(jié)指數(shù)91，膠質(zhì)層厚度Y(mm)8。該煤為焦煤，牌號(hào)25，即JM25。
2號(hào)煤層：洗煤揮發(fā)份18.65—21.49%，平均19.87%，粘結(jié)指數(shù)75--94，平均84，膠質(zhì)層厚度Y(mm)9.5—20，平均14.0。該煤為焦煤，牌號(hào)15，即JM15。
4、 煤的可選性
井田內(nèi)可采煤層12號(hào)、14號(hào)煤為焦煤?，F(xiàn)在依據(jù)下莊井田普查時(shí)煤芯煤樣化驗(yàn)精煤回收率作理論分析如下：
1號(hào)煤層凈煤回收率68.1—69.2%，平均68.6%，理論凈煤回收率級別為良，屬易選。
2號(hào)煤層凈煤回收率44.2—58.5%，平均50.6%，理論凈煤回收率級別為中等，屬較易洗選。
5、煤的工業(yè)用途評價(jià)
1號(hào)煤層：原煤灰份9.82—13.73%，平均11.77%，原煤全硫0.39—0.5%，平均0.45%，發(fā)熱量31.745—33.232MJ/kg，平均32.488 MJ/kg。1號(hào)煤為特低灰—低灰、特低硫高發(fā)熱量焦煤，可作為煉焦用煤，通過洗選，可以降低灰份，達(dá)到特低灰。
2號(hào)煤層：原煤灰份5.52—28.60%，平均16.87%，原煤全硫0.34—2.67%，平均1.7%，發(fā)熱量25.583—35.144MJ/kg，平均30.254 MJ/kg。2號(hào)煤為特低灰—富灰、特低硫—富硫高發(fā)熱量焦煤，通過洗選，可以降低灰份，達(dá)到特低灰、特低硫，可作為煉焦用煤。
(三)礦井主要水害及預(yù)防措施
礦井充水因素主要為頂板以上砂巖裂隙水及采空區(qū)積水向巷道滲漏。由于山西組砂巖含水層在井田范圍含水性不強(qiáng)，水量有限，只要正常進(jìn)行抽排，一般不會(huì)發(fā)生水害事故。礦井另一個(gè)充水因素為鄰近生產(chǎn)礦井廢棄巷道和采空區(qū)積水。今后若靠近邊界附近開采時(shí)，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查相鄰煤礦開采情況和廢棄巷道和采空區(qū)積水情況，以防巷道相互貫通引發(fā)水害影響。
(四)供水水源
井田內(nèi)水量有限，礦井生產(chǎn)、生活用水均需從附近杏家莊引入地下水。
四、其他開采技術(shù)條件
1、頂?shù)装鍡l件
1號(hào)煤其頂板以泥巖為主，局部為砂質(zhì)泥巖，底板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖，該煤層井田內(nèi)全部發(fā)育、全區(qū)可采穩(wěn)定為一型。
2號(hào)煤其頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、中砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)砂巖，該煤層井田內(nèi)全部發(fā)育、全部可采，穩(wěn)定為一型。
2、瓦斯、煤塵和煤的自燃
(1)瓦斯
1997年普查勘探時(shí)，于9號(hào)鉆孔采用密封罐取樣器采取了2號(hào)煤層瓦斯樣，并進(jìn)行了現(xiàn)場解吸和實(shí)驗(yàn)室瓦斯含量試驗(yàn)，從現(xiàn)場解吸及分析成果看，井田2號(hào)煤層瓦斯含量較高，現(xiàn)場解吸(CH4 + CO2)為3ml/g，實(shí)驗(yàn)室瓦斯含量CH4為10.16ml/g，CO2為0.46ml/g。另距本區(qū)東北約25公里處云崗煤礦資料，1號(hào)煤層瓦斯相對涌出量為4.2 m3/t。
(2)煤塵
勘探施工在鉆孔中采樣作了1號(hào)、2號(hào)煤層的煤塵爆炸性試驗(yàn)，結(jié)果如下：
1號(hào)煤層：火焰長度，60-70mm;加巖粉量55-60%，有爆炸危險(xiǎn)性;
2號(hào)煤層：火焰長度，50mm;加巖粉量55%，有爆炸危險(xiǎn)性。
(3)煤的自燃
依據(jù)普查勘探資料將1、2號(hào)煤自燃傾向性敘述如下：
1號(hào)煤層吸氧量0.7398—0.7635(cm3/g)，自燃等級Ⅱ;
2號(hào)煤層吸氧量0.6844—0.8283(cm3/g)，自燃等級Ⅰ—Ⅱ。
第二章 井田境界和儲(chǔ)量
第一節(jié) 井田境界
在煤田劃分為井田時(shí)，要保證各井田煤田各部分都能得到合理的開發(fā)。煤田范圍劃分為井田的原則有：
1、井田范圍內(nèi)的儲(chǔ)量，煤層賦存情況及開采條件要與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng);
2、保證井田有合理尺寸;
3、充分利用自然條件進(jìn)行劃分，如地質(zhì)構(gòu)造(斷層)等;
4、合理規(guī)劃礦井開采范圍，處理號(hào)相鄰礦井間的關(guān)系。
井田東西長3.00公里，南北寬5.50公里，面積，13.43平方公里。井田呈一寬緩的山斜構(gòu)造，軸向東西，向東緩緩傾伏，兩翼基本對稱，南翼傾角4—7度，北翼稍陡傾角8—12度，井田斷裂構(gòu)造不發(fā)育，目前尚未發(fā)現(xiàn)有斷層存在，構(gòu)造簡單為一類。
第二節(jié) 礦井工業(yè)儲(chǔ)量
1、資源/儲(chǔ)量估算范圍
本次參與資源/儲(chǔ)量估算的煤層為該礦設(shè)計(jì)開采的1、2號(hào)煤層，資源/儲(chǔ)量估算邊界范圍為井天邊界所圈定的范圍。
2、工業(yè)指標(biāo)確定
1、依據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》關(guān)于化工、動(dòng)力用煤的標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算能利用儲(chǔ)量的煤層最低厚度為0.8m，原煤灰分不大于40%，計(jì)算暫不能利用儲(chǔ)量的厚度為0.7m—0.8m;
2、依據(jù)國務(wù)院過函(1998)5號(hào)文《關(guān)于酸雨控制及二氧化硫污染控制區(qū)有關(guān)問題的批復(fù)》內(nèi)容要求：禁止新建煤層含硫份大于3%的礦井。硫份大于3%的煤層儲(chǔ)量列入平衡表外的儲(chǔ)量;
3、井田范圍內(nèi)的煤炭儲(chǔ)量是礦井設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，根據(jù)(《礦井設(shè)計(jì)指南》中礦大出版社 陳吉昌主編)
4、儲(chǔ)量計(jì)算厚度：夾石厚度不大于0.05m時(shí)，與煤分層合并計(jì)算，復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層的夾石厚度不超過每分層厚度的50%時(shí)，以各煤分層總厚度作為儲(chǔ)量計(jì)算厚度;
5、井田內(nèi)主要煤層穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層產(chǎn)狀平緩，勘探工程分布比較均勻，采用地質(zhì)塊段的算術(shù)平均法。
6、煤層容重：1號(hào)、1.36t/ m3;2號(hào)1.30t/ m3。
3、資源/儲(chǔ)量估算方法與有參數(shù)的確定
由于井田內(nèi)主要可采煤層厚度變化不是太大，地層平緩，其傾角均小于15°，故采用煤層鉛垂厚度和水平投影面積來估算資源量。本井田面積:13.43平方公里。井田范圍內(nèi)1號(hào)、2號(hào)煤層全層可采，煤層賦存條件較好，頂?shù)装鍡l件良好。1號(hào)煤層平均厚3.2米，2號(hào)煤層平均厚3.0米。
其工業(yè)儲(chǔ)量計(jì)算如下：
Zc = S × h ×ρ
式中： Zc ——表示礦井工業(yè)儲(chǔ)量
S ——表示井田面積
H ——表示煤層厚度
ρ——表示煤的密度，即容重取1.36/m3
1號(hào)煤層：
Z1 = 13.43× 106 × 3.2× 1.36
= 61954202(噸)
2號(hào)煤層：
Z2 = 13.43 × 106 ×3× 1.30
= 55519620(噸)
礦井工業(yè)總儲(chǔ)量：
Zc = Z1 + Z2
= 61954202+ 55519620
= 117473822(噸)
4、資源/儲(chǔ)量估算結(jié)果
經(jīng)本次估算，共獲得1、2號(hào)煤層工業(yè)儲(chǔ)量117473822噸，其中1號(hào)層工業(yè)儲(chǔ)量為61954202噸，2號(hào)層工業(yè)儲(chǔ)量為55519620噸。
第三節(jié) 礦井可采儲(chǔ)量
礦井設(shè)計(jì)儲(chǔ)量計(jì)算
礦井可采儲(chǔ)量：
Z = ( Zc – P )× C
式中: Z ——表示礦井可采儲(chǔ)量
Zc ——表示礦井工業(yè)儲(chǔ)量
P ——表示保護(hù)工業(yè)場地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留置的永久煤柱損失量，本礦井按儲(chǔ)量的10%計(jì)算
C——表示采區(qū)采出率，1號(hào)、2號(hào)煤層都屬于中厚煤層，故取 C = 0.8
即，本礦井可采儲(chǔ)量為：
Z = (117473822- 117473822×10% )× 0.8
= 84581152(噸)
第三章 礦井工作制度、設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)
第一節(jié) 礦井工作制度
按照《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力按年工作日300天計(jì)算。所以，本礦井設(shè)計(jì)年工作日數(shù)為300天。依據(jù)《規(guī)范》礦井年工作日為300天。關(guān)于工作制度，按每班完成的循環(huán)次數(shù)應(yīng)為整數(shù)，即每一個(gè)循環(huán)不要跨班完成，否則不便于工序之間的銜接，施工管理也比較困難，不利于實(shí)現(xiàn)正規(guī)循環(huán)作業(yè)。本設(shè)計(jì)采用三八制，每天兩班作業(yè)，每班工作八小時(shí)，兩班生產(chǎn)，一班維修, 每班凈工作時(shí)間為8個(gè)小時(shí)。
第二節(jié) 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限
礦山生產(chǎn)能力是礦山建設(shè)最重要的問題之一,生產(chǎn)能力確定的正確與否直接關(guān)系著企業(yè)投資和經(jīng)濟(jì)效益的好壞,因此必須認(rèn)真的深入的調(diào)查研究以確定好礦山的生產(chǎn)能力。
《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》第221條規(guī)定：礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)根據(jù)資源條件、開采條件、技術(shù)裝備、經(jīng)濟(jì)效益及國家對煤炭的需求等因素，經(jīng)多方案比較或系統(tǒng)優(yōu)化后確定。
礦區(qū)規(guī)?？梢罁?jù)以下條件確定：
1、開發(fā)條件：包括礦區(qū)所處地理位置(是否靠近老礦區(qū)或大城市)，交通(鐵路、公路、水運(yùn))，用戶、供電，供水，建筑材料及勞動(dòng)力來源等，條件好者，應(yīng)加大開發(fā)強(qiáng)度和礦區(qū)規(guī)模;否則應(yīng)縮小規(guī)模;
2、根據(jù)國家需求：對國家煤炭需求量(包括煤質(zhì)、產(chǎn)量等)的預(yù)測是確定礦區(qū)規(guī)模的一個(gè)重要依據(jù);
3、投資效果：投資少、工期短、生產(chǎn)成本低、效率高、投資回收期短的應(yīng)加大礦區(qū)規(guī)模，反之縮小規(guī)模。
根據(jù)實(shí)際情況、井田境界、煤層賦存條件、煤炭需求量及生產(chǎn)的需要，確定本井田年產(chǎn)量為150萬t/年。
三、同時(shí)生產(chǎn)水平的數(shù)目的確定
本次設(shè)計(jì)考慮一水平聯(lián)合層開采1、2號(hào)煤層保證礦井150kt/a設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力。
四、礦井及水平服務(wù)年限
的計(jì)算
礦井生產(chǎn)能力及服務(wù)年限是衡量礦區(qū)開拓的主要內(nèi)容，它的大小體現(xiàn)了礦井的開采程度，它不但影響一個(gè)礦井的開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，而且影響到整個(gè)礦區(qū)乃至國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
如果礦井生產(chǎn)能力確定過小，其服務(wù)年限可能過長，將大量積壓已勘探的煤炭資源，反之若生產(chǎn)能力過大，可能造成礦井長期達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)量或生產(chǎn)分散，接替緊張以致礦井服務(wù)年限過短，礦井很快報(bào)廢，機(jī)械設(shè)備不能發(fā)揮其應(yīng)有的能力，造成投資大收益小，且過短的服務(wù)年限會(huì)影響到其它工業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。
因此《規(guī)程》規(guī)定了大，中，小型礦井的服務(wù)年限以及生產(chǎn)能力與服務(wù)年限的關(guān)系式：
(3-1)
式中： T—礦井服務(wù)年限， a;
—礦井可采儲(chǔ)量， 萬t;
A—礦井生產(chǎn)能力， 萬t/a;
K—儲(chǔ)量備用系數(shù)， 本礦井取1.40。
礦井服務(wù)年限：
T=8458.1152/150*1.4
=79(a)
則 ，T=79年符合《設(shè)計(jì)規(guī)范》對大型礦井的有關(guān)規(guī)定。
由以上計(jì)算可知：同家梁礦井服務(wù)年限滿足規(guī)定要求，礦井生產(chǎn)能力150萬t/a合適。
第四章 井田開拓
第一節(jié) 井田開拓的基本問題
一、礦井工業(yè)場地位置選擇
工業(yè)廣場選擇于安澤縣唐城鎮(zhèn)上莊村與下莊村間，工廣地面開闊，有足夠的場地布置主、副井地面生產(chǎn)系統(tǒng);目前已具備較好的供電條件，地面運(yùn)輸條件良好，供水距離較近，征地費(fèi)用較便宜,而且避開北面的高山
二、 開拓方式的確定
工業(yè)廣場位于安澤縣唐城鎮(zhèn)上莊村與下莊村間，該處煤層埋深約430m左右。方案一采用雙立井開拓，主立井內(nèi)設(shè)置多繩提煤箕斗，風(fēng)井為對稱并列專用回風(fēng)井。這種布置方式投資大，但礦井通風(fēng)能力大，生產(chǎn)干擾大，要求較高的生產(chǎn)管理水平。方案二采用主、副斜井及回風(fēng)立井開拓方式，主斜井作為主提升井，副立井內(nèi)作為運(yùn)送材料、提升矸石之用，采用料石砌碹支護(hù)方式，主井筒內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，作為主提升井，擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù)，井筒方位角為90°，井筒傾角為23°兼作進(jìn)風(fēng)井，同時(shí)布置所需綜合管線，主井內(nèi)鋪設(shè)臺(tái)階并安裝扶手作為礦井的安全出口。副斜井井筒方位角為90°，井筒傾角為25°，采用料石砌碹支護(hù)方式，井筒內(nèi)鋪設(shè)軌道，擔(dān)負(fù)全礦井的矸石、材料、人員這樣布置一是礦通風(fēng)能力不受限制，其次，這樣布置對于管理水平不高的地方礦來生產(chǎn)干擾小，易于管理。
三、開拓方式的選定
根據(jù)開拓方式布置原則、工業(yè)場地位置的選擇和煤層賦存條件，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和大量資料設(shè)計(jì)只提出了兩個(gè)開拓方案進(jìn)行比選，方案分述如下：
1、方案一：工業(yè)廣場位于上安澤縣唐城鎮(zhèn)上莊村與下莊村間，雙立井開拓，主立井井筒傾角為90° ，井筒深470m，井筒凈斷面19.625 m2，井筒內(nèi)設(shè)置兩套16噸立井多繩提煤箕斗，作為提煤用;副立井井筒深470m，井筒凈斷面38.465 m2，井筒內(nèi)設(shè)置一對一噸礦車雙層雙車罐籠，一個(gè)材料罐籠帶平衡錘。擔(dān)負(fù)全礦井的材料、設(shè)備、矸石等全部提升任務(wù)，并兼作進(jìn)風(fēng)井，同時(shí)布置所需綜合管線，主井內(nèi)鋪設(shè)臺(tái)階并安裝扶手作為礦井的一個(gè)安全出口。風(fēng)井1井筒方位角為90°，井筒深470m，風(fēng)井2井筒方位角為0°，井筒深470m。風(fēng)井井筒凈斷面19.625，采用料石砌碹支護(hù)方式，井筒內(nèi)鋪設(shè)臺(tái)階并安裝扶手作為礦井的一個(gè)安全出口。礦井通風(fēng)方式為兩翼對角式。
2、方案二：工業(yè)廣場位于上安澤縣唐城鎮(zhèn)上莊村與下莊村間，采用主副斜井、立井回風(fēng)開拓方式，主斜井井筒傾角為23°, 主斜井斜長 1497.7m，主井筒內(nèi)鋪設(shè)膠帶輸送機(jī)，作為主提升井，擔(dān)負(fù)全礦井的煤炭提升任務(wù)，井筒方位角為90°，同時(shí)布置所需綜合管線，主井內(nèi)鋪設(shè)臺(tái)階并安裝扶手作為礦井的安全出口，并兼作進(jìn)風(fēng)井。副斜井井筒方位角為90°，井筒傾角為25°，副斜井斜長 1108.2m，井筒內(nèi)鋪設(shè)軌道，用電機(jī)車擔(dān)負(fù)全礦井的矸石、材料、人員運(yùn)輸任務(wù)，并兼作進(jìn)風(fēng)井，井筒內(nèi)設(shè)置安全出口。一號(hào)回風(fēng)立井井筒垂深435m;二號(hào)回風(fēng)立井井筒垂深470m。礦井通風(fēng)方式為中央并列式。
通過上面方案比較分析：方案一和方案二的總費(fèi)用相差不大，不足10%。方案一的初期投資費(fèi)用和基建費(fèi)、生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用比方案二少、壓煤少，故此選用方案一。
第二節(jié) 礦井基本巷道
一、井筒數(shù)目及用途
1、井筒數(shù)目及用途
礦井移交生產(chǎn)至達(dá)到設(shè)計(jì)能力時(shí)，先開鑿3個(gè)井筒，即主立井、副立井、回風(fēng)立井1，后期再開風(fēng)井2。各井筒用途分述如下:
二、井筒布置及裝備
1、主井：由于本井田地處平原，加之煤層埋藏較深、表土層較厚，不具備斜井與平峒的開拓條件，故而采用立井開拓。其斷面圖如圖2-4-1所示。
主井井筒斷面布置圖 圖2-4-1
2、副井：井筒采用圓形斷面,井壁采用錨噴支護(hù),副井主要用來運(yùn)輸人員、設(shè)備、材料以及提升矸石，兼做通風(fēng)、排水、供電用。其斷面圖如圖2-4-2所示
副井井筒斷面布置圖 圖2-4-2
3、風(fēng)井：風(fēng)井井筒采用圓形斷面，采用錨噴支護(hù)。風(fēng)井除了礦井回風(fēng)之用，其斷面圖如圖2-4-3所示。
風(fēng)井井筒斷面布置圖 圖2-4-3
井底車場
一、井底車場形式的選定
井底車場設(shè)計(jì)原則：
(1) 要留有一定的富裕通過能力，一般要求大于礦井設(shè)計(jì)能力的30%;
(2)設(shè)計(jì)車場時(shí)要考慮礦井增產(chǎn)的可能;
(3) 盡可能的提高機(jī)械化水平，簡化調(diào)車作業(yè)，提高通過能力;
(4) 考慮主、副井之間施工的短路貫通;
(5)注意車場處的圍巖及巖層含水性，破碎情況，避開破碎和強(qiáng)含水層;
(6)井底車場要布置緊湊，注意減少工程量等。
井底車場采用立井刀把式環(huán)形車場，采用頂推調(diào)車。車場巷道采用半圓拱斷面，錨噴支護(hù)。
二、井底車場硐室名稱及位置
在副井井底布置有水泵房、水倉、中央變電所、管子道、調(diào)度室及醫(yī)務(wù)室等主要硐室。井底車場巷道和主要硐室均采用半圓拱斷面，錨噴支護(hù)。
井底車場布置圖 圖2-5-1
第七章 井下運(yùn)輸
第一節(jié) 概述
根據(jù)選定的開拓方案,礦井大巷材料運(yùn)輸采用電機(jī)車運(yùn)輸，鋪設(shè)軌道;運(yùn)輸大巷內(nèi)煤的運(yùn)輸采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸。材料大巷采用10噸架線式電機(jī)車運(yùn)輸，采用600毫米軌距的22Kg/m鋼軌。帶區(qū)內(nèi)輔助運(yùn)輸采用SSJ-1200/400膠帶輸送機(jī)。
各帶區(qū)采出的煤，通過工作面運(yùn)輸斜巷、溜煤眼、運(yùn)輸大巷、石門皮帶運(yùn)輸巷運(yùn)至井底煤倉，再通過主立井將煤運(yùn)至地面。
各帶區(qū)所需的材料和設(shè)備，通過副立井下放至井底車場，再通過井底車場、軌道大巷、運(yùn)料斜巷、工作面材料斜巷運(yùn)至各工作面。
各帶區(qū)掘進(jìn)所出的矸石，通過工作面材料斜巷、運(yùn)料斜巷、軌道大巷、井底車場，通過副立井將矸石提至地面。各井巷鋼軌類型：集中軌道大巷22kg/m;工作面軌道斜巷15kg/m。
第二節(jié) 帶區(qū)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ZK10-6/550型架線電機(jī)車牽引礦車進(jìn)行輔助運(yùn)輸，在運(yùn)輸大巷內(nèi)采用SSJ-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：
ZK10-6/550型電機(jī)車主要技術(shù)特征表 表3-3-1
第八章 礦井提升
第一節(jié) 概述
1、礦井生產(chǎn)能力為180萬t/a，服務(wù)年限為61.2年;
2、礦井正常開采時(shí)期估計(jì)矸石量為煤炭采出量的10%，即180×0.1=18萬噸/年，矸石容重平均為2.5t/m3;
3、礦井工作制度采用“三八”制，兩班采煤，一班檢修。礦井最大班下井人數(shù)240人;
4、礦井運(yùn)煤采用膠帶輸送機(jī)，輔助運(yùn)輸采用1.5t固定式礦車;
5、礦井屬低瓦斯礦井，煤層有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期為6-8個(gè)月，煤層有爆炸性;
6、礦井日凈提升時(shí)間根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求定為14小時(shí)。
第二節(jié) 主副井提升
(一)主井提升
本礦井年產(chǎn)量為A=180萬t/a，礦井工作制度為三八制，年提升時(shí)間按b=330d/a，日凈提升時(shí)間按t=14h計(jì)。礦井為立井帶區(qū)開采，提升方式為箕斗提升，主立井最大垂深470m，散煤容重取r=1.0t/ m3。
1、.最大提升速度：
1、提升鋼絲繩的選擇
繩端載荷Qd：
Qd=Qz+z(G+G0)
式中: Qz——罐籠質(zhì)量，kg;
Q——一次提升量，kg;
z——每次提升礦車數(shù);
G——礦車貨載質(zhì)量，kg;
G0——礦車質(zhì)量，kg。
Qd=5800+2(1.1×2×1000+600)
=8600kg
鋼絲繩最大懸垂長度Hc：
Hc = HH+Ht+Hk
式中：HH—尾繩環(huán)高度，為12m;
Ht—提升高度，為470m;
Hk—提升容器在卸載位置時(shí)，容器底部至主導(dǎo)輪軸線高度，為11m.
Hc =12+564.48+11=587.48m
確定鋼絲繩每米質(zhì)量p
p≥(Qz+z(G+G0))/n(1.1σB/ ma-Hc)
=(5800+2(1.1×2×1000+600))/4(1.1×17000/9-587.48)
=1.44kg/m
ma = 9.2 - 0.0005 Hc = 9
式中：n——鋼絲繩數(shù)。
選取6×37股鋼絲繩，鋼絲繩直徑：d=19.5mm; 鋼絲直徑為：δ=0.9mm; p=132.7kg/100m; 鋼絲破斷力Qq=23950kg
驗(yàn)算鋼絲繩的安全系數(shù)：
nQq/(Qz+z(G+G0)+npHc)
=4×23950/10249
=9.34>9
2、多繩摩擦式提升機(jī)的選擇：
主導(dǎo)輪直徑：D/d≥80 D≥80×19.5=1560mm
鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的最大凈張力Fj：
Fj=(Qz+z(G+G0)+np Hc)
=10249kg
鋼絲繩作用在主導(dǎo)輪上的最大凈張力差Fc：
Fc=Zg=2×0.75×2.5×1000=3750kg
選擇提升機(jī)型號(hào)為：JKM-2.8/4(Ⅱ)
其參數(shù)為：
主導(dǎo)輪直徑：2.8m; 導(dǎo)向輪直徑為：2.5m;
鋼絲繩最大靜張力為：300KN; 鋼絲繩最大靜張力差為：90 KN;
最大提升速度為：11.8m/s; 減速器型號(hào)為：ZHD2R-140;
電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速為：750轉(zhuǎn)/分; 傳動(dòng)方式：單電機(jī)/雙電機(jī)
外形尺寸：7200×8500×2800 機(jī)器總重量為：54.9t
適用年產(chǎn)量為：120--240萬噸。
第九章 礦井通風(fēng)及安全技術(shù)
第一節(jié) 概況
本礦井設(shè)計(jì)為近水平開采。煤質(zhì)穩(wěn)定，硬度中硬,普氏硬度為2～3，均屬氣煤，低硫高灰分。煤層的埋藏深度為-250～-1200m之間。因而設(shè)計(jì)單開采水平，標(biāo)高-470。礦井屬低瓦斯礦井，相對瓦斯涌出量為4.2m3/t。各煤層均有自然發(fā)火傾向，發(fā)火期為6-8個(gè)月，煤層有爆炸性。
第二節(jié) 采區(qū)及全礦所需風(fēng)量
(一)確定礦井所需風(fēng)量
1、礦井所需風(fēng)量Qk是各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量之和，并乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)。
礦井所需風(fēng)量Qk:
Qk=(Qai+Qbi+Qci+Qdi)×K
式中： Qai—各回采工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qbi—各掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qci—各硐室所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qdi—其它巷道所需風(fēng)量之和，m3/min，本礦井不做考慮;
K—礦井通風(fēng)系數(shù)，抽出式通風(fēng)且礦井年產(chǎn)量≥90萬噸/年，該系數(shù)取1.15。
2、按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算礦井總風(fēng)量
Qk=4×N×K1
式中：4—以人數(shù)為計(jì)算單位的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，是對每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量;
N—在井下同時(shí)工作的最大人數(shù)，本礦井取240人;
K1—礦井通風(fēng)備用系數(shù)，抽出式取1.15。
Qk=960m3/min=16m3/s
3、按實(shí)際需要計(jì)算礦井所需總風(fēng)量
Qk=(Qai+Qbi+Qci+Qdi)Kl
式中: Qai—回采工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qbi—各掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qci—各硐室所需風(fēng)量之和，m3/min;
Qdi—除上述各用風(fēng)地點(diǎn)外，其它巷道所需風(fēng)量之和m3/min。
Kl—礦井通風(fēng)系數(shù)，對于中央并列式，取Kl =1.25。
4、回采工作面所需風(fēng)量計(jì)算
(1)按沼氣(或二氧化碳)涌出量計(jì)算
根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》之規(guī)定，按回采工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中沼氣的濃度不得超過1%的要求計(jì)算。
Qai=100qgaiKai，m3/min
式中：Qai—第i個(gè)回采工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min;
qgai—該回采工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中沼氣(或二氧化碳)的平均絕對涌出量，m3/min;
Kai—該該回采工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，是指在正常生產(chǎn)條件下，該回采工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中沼氣(或二氧化碳)的最大絕對涌出量與平均絕對涌出量之比，一般為1.2～2.1,本礦井取1.4。
代入本礦井?dāng)?shù)據(jù)得：Qai=2450m3/min
(2)按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算
回采工作面應(yīng)有良好的氣候條件，其氣溫與風(fēng)速的關(guān)系應(yīng)符合下表的要求。
工作面氣溫與風(fēng)速對應(yīng)關(guān)系表 表5-2-1
回采工作面的空氣溫度(℃)回采工作面的風(fēng)速va(m/s)
<150.3～0.5
15～180.5～0.8
18～200.8～1.0
20～231.0～1.5
23～261.2～1.8
據(jù)上表，本回采工作面氣溫為17℃，回采工作面達(dá)到良好的氣候條件的風(fēng)速取0.6m/s。
回采工作面所需風(fēng)量Qa
Qai=60×va×sa×ki
式中： Qai—采煤工作面所需風(fēng)量，m3/s;
va—回采工作面的風(fēng)速，本礦井取0.6 m/s;
Sa—回采工作面平均有效斷面，為16.5m2;
Ki—工作面長度系數(shù)，取1.4。
Qai =60×0.6×16.5×1.4
=831.6m3/min
(3)按人數(shù)計(jì)算
Qai=4×Na
式中： 4—以人數(shù)為計(jì)算單位的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，是對每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量
Na—回采工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，按30人算。
Qai=320m3/min
(4)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面的最低風(fēng)速為0.25m/s,最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗(yàn)算。即回采工作面的風(fēng)量Qa為：
60×0.25×SC≤Qai≤60×4×SC
工作面最大風(fēng)量為2450m3/min，最高風(fēng)速為2.47m/s，符合《煤礦安全規(guī)程》中關(guān)于綜采工作面最大風(fēng)速的規(guī)定。由于本設(shè)計(jì)為一礦一面達(dá)產(chǎn)，不設(shè)備采面，因此通風(fēng)容易時(shí)期及通風(fēng)困難時(shí)期均為：
Qai =2450m3/min
5、掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量
(1)按沼氣(或二氧化碳)涌出量計(jì)算
Qbi =100qgbi K bi，m3/min
式中： Qbi—第i個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min;
qgbi—掘進(jìn)面瓦斯涌出不均勻的風(fēng)量備用系數(shù)，m3/min;
K bi—該掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，一般可取1.5~2.0。
根據(jù)同家梁礦現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，取qgbi =1.75 m3/min，Kai=1.8。
則 Qbi =100qgbi K bi
=100×1×2
=315 m3/min
(2)按局扇的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算
Qbi =Qfi ×Ii×kf m3/min
式中： Qfi—掘進(jìn)工作面局扇額定風(fēng)量,取200 m3/min;
Ii—該掘進(jìn)工作面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局扇臺(tái)數(shù)，Ii=1;
kf —風(fēng)量備用系數(shù)，取1.3;
則 Qbi =200×1×1.3=260 m3/min
(3)按人數(shù)計(jì)算
Qbi =4Nbi，m3/min
式中： 4—以人數(shù)為計(jì)算單位的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，即每人每分鐘供給4 m3的規(guī)定風(fēng)量;
Nbi—掘進(jìn)工作面內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù),20人;取Nai=40人。
則 Qbi =4Nbi =4×20=80 m3/min
(4)按炸藥量計(jì)算
Qbi =25Abi，m3/min
式中: 25—以炸藥量為計(jì)算單位的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)[m3/(min·kg)]，即為每公斤炸藥爆破后，需要供給的風(fēng)量;
Abi—第i個(gè)掘進(jìn)工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。
對于軌道大巷，根據(jù)第四章所選斷面，參照《井巷工程》關(guān)于炸藥用量的規(guī)定，取一次爆破使用的最大炸藥量為9.6 kg。
則 Qbi =25Abi
=25×9.6
=240 m3/min
(5)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算
Qbi≤60×4×Shi
計(jì)算結(jié)果滿取上述計(jì)算最大值，Qbi =315m3/min
Qbi=2 Qbi
=630m3/min
6、硐室所需風(fēng)量
根據(jù)同家梁礦現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，各個(gè)需要獨(dú)立通風(fēng)的硐室所需風(fēng)量為：
炸藥庫150 m3/min，帶區(qū)變電所100 m3/min。
則各硐室所需風(fēng)量為：
∑Qci =150+100=250 m3/min
7、其它巷道所需風(fēng)量
其它用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量取采煤、掘進(jìn)及硐室風(fēng)量的4%
則： ∑Qdi=(2450+630+250)×4%
=133.2m3/min;
取135 m3/min。
由此得出:
通風(fēng)容易時(shí)期
Qk=(∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi)Kl
=(2450+6300 +250+135)×1.25
=4331.25 m3/min
=72.1875m3/s
通風(fēng)困難時(shí)期
Qk=(∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi)Kl
=(2450+6300 +250+135)×1.25
=4331.25 m3/min
=72.1875m3/s
根據(jù)以上兩種計(jì)算方法，取其最大者，確定礦井的總風(fēng)量為 72.1875m3/s
(二)礦井風(fēng)量的分配
1、分配的原則：
(1)、各高低沼氣礦井采煤工作面的適應(yīng)風(fēng)量;
(2)、對掘進(jìn)工作面風(fēng)量，一般根據(jù)巷道斷面大小，送風(fēng)距離，煤巖巷三個(gè)因素按所送局部通風(fēng)機(jī)性能供風(fēng);
(3)、井下火藥庫，充電室，采區(qū)轎車房，應(yīng)單獨(dú)供風(fēng);
(4)、分配風(fēng)量，各巷道的瓦斯和有害氣體的濃度，應(yīng)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求不得超過規(guī)定限度;
(5)、備用工作面分配風(fēng)量，按相適應(yīng)條件的生產(chǎn)工作面風(fēng)量的一半。
2、具體地點(diǎn)分配風(fēng)量：
(1)綜采工作面：50m3/s;
(2)綜掘工作面：8m3/s×3=21 m3/s;
(3)主水泵房主變電所：5m3/s;
(4)其它：2 m3/s。
本礦井采用抽出式通風(fēng)，不考慮因體積膨脹的風(fēng)量，礦井總回風(fēng)量Q回
Q回=4331m3/min。
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的煤礦主要巷道允許的最大風(fēng)速如表5-2-2所示。
井巷允許風(fēng)速表 表5-2-2
全礦通風(fēng)阻力的計(jì)算
?。ㄒ唬┯?jì)算的原則
1、在礦井通風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)的范圍內(nèi)，分別在通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期確定一條最大阻力路線，沿著這兩條路線，分別計(jì)算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來，便得出這兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力hr•min和hr•max，Pa。據(jù)此，所選用的主扇既能滿足通風(fēng)困難（hr•max）時(shí)的要求，又能做到在通風(fēng)容易（hr•min）時(shí)使用合理，其它時(shí)期就無須計(jì)算。
2、因有外部漏風(fēng)，通過主扇的風(fēng)量Qf必大于通過總回風(fēng)井的礦井總回風(fēng)量Qk，為了計(jì)算風(fēng)峒的阻力須先算出Qf。對于抽出式主扇，
Qf=1.05Qk，m3/min
式中： 1.05—無提升運(yùn)輸任務(wù)的抽出式通風(fēng)礦井外部漏風(fēng)系數(shù)。
則通風(fēng)容易時(shí)期，Qf1=1.05Qk=1.05×4331.25=4547.81 m3/min；
通風(fēng)困難時(shí)期，Qf2=1.05Qk=1.05×331.25=4547.813m3/min
3、為了經(jīng)濟(jì)合理（減少礦井外部漏風(fēng)和主扇運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用），不致因主扇的風(fēng)壓過大造成瓦斯和自燃發(fā)火難于管理，以及避免主扇選型過大，使購置、運(yùn)輸、安裝、維修等費(fèi)用加大，須控制hr•max不能太大（一般不超過3000 Pa），必要時(shí)需對某些局部巷道采取降低風(fēng)阻的措施。
4、要分析整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中自然分配風(fēng)量和按需分配風(fēng)量的區(qū)段，分別按這兩種分配風(fēng)量的方法計(jì)算各區(qū)段的通風(fēng)阻力。
?。ǘ┤V井巷通風(fēng)阻力的計(jì)算
1、計(jì)算井巷通風(fēng)阻力
沿著上述兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，分別用下式算出各區(qū)段井巷的摩擦阻力：
hfr =αLUQ2 / S3, Pa
式中 ： L、U、S—分別是各井巷的長度（m）、周邊長（m）、凈斷面積（m2）；
Q—分配給各井巷的風(fēng)量，m3/S；
α—摩擦阻力系數(shù)，N•S2/m4。
計(jì)算結(jié)果見表5-3-1、表5-3-2。
通風(fēng)容易時(shí)期井巷通風(fēng)阻力計(jì)算表 表9-5-1
第一節(jié) 扇風(fēng)機(jī)選型
(一) 風(fēng)機(jī)選型的要求
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)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列要求：
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)服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)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)有一定的富余量。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50;風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值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，主要風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。
(二)自然風(fēng)壓的確定
自然風(fēng)壓：因進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高基本相同，所以設(shè)計(jì)中不考慮自然風(fēng)壓。
(三)確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
1、礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
Q扇易=1.10×Q礦易
式中： Q扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，m3/min;
1.10—礦井通風(fēng)容易時(shí)期外部漏風(fēng)系數(shù)，抽出式風(fēng)井無提升任務(wù)時(shí)，取1.10;
Q回易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期礦井的總回風(fēng)量，m3/min。
Q扇易=4764.37 m3/min。
2、礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
Q扇難=1.10×Q礦難
式中： Q扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，m3/min;
1.10—礦井通風(fēng)困難時(shí)期外部漏風(fēng)系數(shù)，抽出式風(fēng)井無提升任務(wù)時(shí)，取1.10;
Q回難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期礦井的總回風(fēng)量，m3/min。
Q扇難=4764.37 m3/min。
3、確定礦井通風(fēng)容困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻
(1)礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的風(fēng)阻
R扇易=h靜易/Q2扇易
式中： R扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的風(fēng)阻，N.S2/m5;
h靜易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的靜風(fēng)壓，976.4pa;
Q扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，4764.37m3/min。
R扇易=4.31N.S2/m5。
(2)礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻
R扇難=h靜難/Q2扇難
式中： R扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻，N.S2/m5;
h靜難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的靜風(fēng)壓，1203.7pa;
Q扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，4764.37m3/min。
R扇難=5.14N.S2/m5。
(四)全礦通風(fēng)阻力的計(jì)算
1、計(jì)算的原則
1、在礦井通風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)的范圍內(nèi)，分別在通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期確定一條最大阻力路線，沿著這兩條路線，分別計(jì)算各段井巷的通風(fēng)阻力，然后累加起來，便得出這兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力hr•min和hr•max，Pa。據(jù)此，所選用的主扇既能滿足通風(fēng)困難(hr•max)時(shí)的要求，又能做到在通風(fēng)容易(hr•min)時(shí)使用合理，其它時(shí)期就無須計(jì)算。
2、因有外部漏風(fēng)，通過主扇的風(fēng)量Qf必大于通過總回風(fēng)井的礦井總回風(fēng)量Qk，為了計(jì)算風(fēng)峒的阻力須先算出Qf。對于抽出式主扇，
Qf=1.05Qk，m3/min
式中： 1.05—無提升運(yùn)輸任務(wù)的抽出式通風(fēng)礦井外部漏風(fēng)系數(shù)。
則通風(fēng)容易時(shí)期，Qf1=1.05Qk=1.05×4331.25=4547.81 m3/min;
通風(fēng)困難時(shí)期，Qf2=1.05Qk=1.05×331.25=4547.813m3/min
3、為了經(jīng)濟(jì)合理(減少礦井外部漏風(fēng)和主扇運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用)，不致因主扇的風(fēng)壓過大造成瓦斯和自燃發(fā)火難于管理，以及避免主扇選型過大，使購置、運(yùn)輸、安裝、維修等費(fèi)用加大，須控制hr•max不能太大(一般不超過3000 Pa)，必要時(shí)需對某些局部巷道采取降低風(fēng)阻的措施。
4、要分析整個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中自然分配風(fēng)量和按需分配風(fēng)量的區(qū)段，分別按這兩種分配風(fēng)量的方法計(jì)算各區(qū)段的通風(fēng)阻力。
2、全礦井巷通風(fēng)阻力的計(jì)算
1、計(jì)算井巷通風(fēng)阻力
沿著上述兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)阻力最大的風(fēng)路，分別用下式算出各區(qū)段井巷的摩擦阻力：
hfr =αLUQ2 / S3, Pa
式中 ： L、U、S—分別是各井巷的長度(m)、周邊長(m)、凈斷面積(m2);
Q—分配給各井巷的風(fēng)量，m3/S;
α—摩擦阻力系數(shù)，N•S2/m4。
計(jì)算結(jié)果見表5-3-1、表5-3-2。
通風(fēng)容易時(shí)期井巷通風(fēng)阻力計(jì)算表
(五)扇風(fēng)機(jī)選型
1、風(fēng)機(jī)選型的要求
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)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列要求：
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)服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)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)有一定的富余量。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50;風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值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，主要風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、自然風(fēng)壓的確定
自然風(fēng)壓：因進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高基本相同，所以設(shè)計(jì)中不考慮自然風(fēng)壓。
3、確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
1、礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
Q扇易=1.10×Q礦易
式中： Q扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，m3/min;
1.10—礦井通風(fēng)容易時(shí)期外部漏風(fēng)系數(shù)，抽出式風(fēng)井無提升任務(wù)時(shí)，取1.10;
Q回易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期礦井的總回風(fēng)量，m3/min。
Q扇易=4764.37 m3/min。
2、礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量
Q扇難=1.10×Q礦難
式中： Q扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，m3/min;
1.10—礦井通風(fēng)困難時(shí)期外部漏風(fēng)系數(shù)，抽出式風(fēng)井無提升任務(wù)時(shí)，取1.10;
Q回難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期礦井的總回風(fēng)量，m3/min。
Q扇難=4764.37 m3/min。
4、確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻
(1)礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的風(fēng)阻
R扇易=h靜易/Q2扇易
式中： R扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的風(fēng)阻，N.S2/m5;
h靜易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的靜風(fēng)壓，976.4pa;
Q扇易—礦井通風(fēng)容易時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，4764.37m3/min。
R扇易=4.31N.S2/m5。
(2)礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻
R扇難=h靜難/Q2扇難
式中： R扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的風(fēng)阻，N.S2/m5;
h靜難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的靜風(fēng)壓，1203.7pa;
Q扇難—礦井通風(fēng)困難時(shí)期通過主扇的風(fēng)量，4764.37m3/min。
R扇難=5.14N.S2/m5。
(六)礦井主扇選擇的兩條原則
1、風(fēng)機(jī)的效率不低于0.6。
2、實(shí)際風(fēng)壓不能超過最大風(fēng)壓的0.9倍。
根據(jù)以上兩條原則，選用2K60-1NO.18軸流式型風(fēng)機(jī)。
2K60-1NO.18軸流式扇風(fēng)機(jī)裝置性能特性曲線見表9-4-1。
根據(jù)礦井主扇設(shè)計(jì)工況點(diǎn)和實(shí)際工況點(diǎn)的確定方法，從設(shè)計(jì)工況點(diǎn)開始沿著風(fēng)阻曲線與最近的葉片安裝角的交點(diǎn)，即礦井主扇的實(shí)際工況點(diǎn)。
礦井通風(fēng)容易時(shí)期主扇的實(shí)際工況點(diǎn)：h扇易=991 pa，Q扇易=74 m3/s,主扇效率η易=0.81。輸入功率Nfimin=83kw
礦井通風(fēng)困難時(shí)期主扇的實(shí)際工況點(diǎn)：h扇難=1313.2 pa，Q扇難=76m3/s,主扇效率η難=0.91。輸入功率Nfimax=124kw
根據(jù)實(shí)際工況點(diǎn)，可得出兩個(gè)時(shí)期主扇的技術(shù)參數(shù)(表5-5-1)。
通風(fēng)容易和通風(fēng)困難時(shí)期主扇技術(shù)參數(shù)表 表5-5-1
(八)對礦井主要通風(fēng)設(shè)備要求
1、礦井主扇(包括分區(qū)主扇)必須裝置兩部同等能力的扇風(fēng)機(jī)(包括電動(dòng)機(jī))，其中一套運(yùn)行，另一套做備用，備用的一套要求在10min內(nèi)能夠開動(dòng);
2、礦井的主扇房應(yīng)有兩回路直接由變(配)電所饋出的供電線路，線路上不應(yīng)分接任何負(fù)荷;
3、主扇要有靈活可靠、合乎要求的反風(fēng)裝置和防爆門，要有規(guī)格質(zhì)量符合要求的風(fēng)峒和擴(kuò)散器。分區(qū)主扇也應(yīng)符合這個(gè)要求;
4、主扇和電動(dòng)機(jī)的機(jī)座必須堅(jiān)固耐用，要設(shè)置在不受采動(dòng)影響的穩(wěn)定地層上。
(九) 對反風(fēng)、風(fēng)硐的基本要求
1、對反風(fēng)的基本要求：
(1)生產(chǎn)礦井主要扇風(fēng)機(jī)必須安裝反風(fēng)設(shè)施 ，必須能在10min內(nèi)改變巷道風(fēng)流方向;
(2)當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要扇風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的60%;
(3)反風(fēng)設(shè)施有礦長組織有關(guān)部門每季度至少檢查一次，每年應(yīng)進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí);
2、對風(fēng)硐的要求：
(1)風(fēng)硐的斷面不宜過小，其風(fēng)速以10m/s為宜，最大不應(yīng)超過15m/s;
(2)風(fēng)硐的風(fēng)阻應(yīng)不大于0.0196 N•S2/m8，風(fēng)硐的阻力不大于100~200Pa;
(3)風(fēng)硐及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，以防止大量漏風(fēng);
(4)風(fēng)硐內(nèi)應(yīng)安設(shè)測量風(fēng)速及風(fēng)流壓力的裝置。為此，風(fēng)峒和主扇相聯(lián)的一段長度應(yīng)不小于10~12D(D為主扇動(dòng)輪的直徑)。
第二節(jié) 防止特殊災(zāi)害的安全措施
(一) 井下防塵
為了保護(hù)工人健康和防止煤塵爆炸事故，保證安全生產(chǎn)，都必須制定防塵、降塵、預(yù)防和控制煤塵爆炸范圍的措施，加強(qiáng)管理，嚴(yán)格執(zhí)行。
1、加強(qiáng)通風(fēng)管理，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》之規(guī)定，控制風(fēng)速，防止煤塵飛揚(yáng)，井下所有溜煤眼及煤倉必須有一定量的存煤，不得放空;
2、設(shè)計(jì)中已考慮完整的灑水防塵系統(tǒng)，在煤流中各轉(zhuǎn)載點(diǎn)、采煤和掘進(jìn)工作面以及凡能產(chǎn)生粉塵的地方，都進(jìn)行灑水降塵。在敷設(shè)管路時(shí)，每100米留一個(gè)三通，以便定期沖洗巷道巖粉。在主要進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)巷道設(shè)置使風(fēng)流凈化的水幕;
3、對易于積存煤塵的巷道要定期清洗刷漿，浮煤定期清掃運(yùn)走;
4、巖石巷道掘進(jìn)工作面和煤層巷道掘進(jìn)工作面，在掘進(jìn)過程中必須間隔一定時(shí)間灑水降塵;
5、由于本礦井主采煤層，有煤塵爆炸危險(xiǎn)，因此，相鄰的采區(qū)、各轉(zhuǎn)載點(diǎn)、裝載點(diǎn)、回采工作面、掘進(jìn)工作面等都比許設(shè)置水棚隔開。在所有運(yùn)輸及回風(fēng)道中都必須定期撒布巖粉;
6、在粉塵濃度和顆粒大小對工人身體健康構(gòu)成威脅的工作地點(diǎn)，工人必須佩戴防塵口罩。
(二)瓦斯預(yù)防
1、根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》中關(guān)于各工作地點(diǎn)風(fēng)流中允許瓦斯?jié)舛?，預(yù)防瓦斯事故的有關(guān)規(guī)定，制定措施，配備瓦斯監(jiān)控儀器設(shè)備，有效的預(yù)防和控制瓦斯事故，保證安全生產(chǎn);
2、加強(qiáng)通風(fēng)管理制度，保證風(fēng)流按預(yù)定方向流動(dòng)，并使工作面有足夠的新鮮風(fēng)量，同時(shí)要配專職瓦斯檢查員，進(jìn)行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理;
3、在掘進(jìn)工作面、回采工作面上下區(qū)段平巷中，安設(shè)瓦斯警報(bào)儀，監(jiān)控風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛燃皠?dòng)態(tài)，并將其信息及時(shí)傳到地面安全監(jiān)控室。在主要工作地點(diǎn)設(shè)置組合瓦斯斷電儀。同時(shí)要加強(qiáng)主扇及局扇的管理，嚴(yán)格按照《煤礦安全規(guī)程》之規(guī)定執(zhí)行;
4、加強(qiáng)對井下各種通風(fēng)設(shè)施的維修和電器保養(yǎng)，保持通風(fēng)設(shè)施完好和電器設(shè)備的隔爆性能;
5、按井下在冊人數(shù)配備自救器，工人不配備自救器及攜帶對安全生產(chǎn)造成潛在隱患的人員一律不得下井。
(三)火災(zāi)預(yù)防
由于本礦井主采煤層有自燃發(fā)火傾向，因此，預(yù)防煤層自燃發(fā)火的工作必須給予高度重視，制定系統(tǒng)、完整的防火措施。
針對本礦井的具體情況，在生產(chǎn)中應(yīng)注意以下及個(gè)方面：
1、改革采區(qū)布置。隨著工作面的推進(jìn)，及時(shí)設(shè)置各種通風(fēng)設(shè)施切斷進(jìn)入已報(bào)廢的區(qū)段平巷的風(fēng)流。并做到風(fēng)路最短，通風(fēng)設(shè)施最少，利用調(diào)壓控制采空區(qū)，以減少自燃發(fā)火;
2、加強(qiáng)對采區(qū)自燃發(fā)火的監(jiān)測工作，隨時(shí)掌握發(fā)火傾向動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，對于危險(xiǎn)的地點(diǎn)要設(shè)置自燃發(fā)火遙控儀，進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測;
3、采用跨上山開采，不留上山保護(hù)煤柱，從而減小自燃發(fā)火的危險(xiǎn)性;
4、井下設(shè)置消防材料庫，機(jī)電硐室、火藥庫、檢修硐室、膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭硐室等備有一定數(shù)量的滅火器材，采區(qū)變電所及中央變電所應(yīng)加設(shè)防火門;
5、加強(qiáng)井下電器設(shè)備和高低壓電網(wǎng)的管理和維護(hù)，避免發(fā)生短路和絕緣破壞漏電而引起火災(zāi)事故。
(四) 水災(zāi)預(yù)防
1、采掘工作面接近斷層，封孔質(zhì)量不好的鉆孔或其它可能出水的地區(qū)時(shí)，應(yīng)超前鉆孔探水，防止突然涌水;
2、落差較大的斷層兩側(cè)應(yīng)留設(shè)必要的防水煤柱;
3、對探明水源補(bǔ)給情況的區(qū)域，可以實(shí)行注漿堵水和疏水措施，排除隱患。
(五)防止冒頂事故的措施
1、加強(qiáng)采掘工作面頂板管理工作，特別是綜采工作面初次放頂和老頂來壓期要加強(qiáng)支護(hù);
2、搞好工作面端頭支護(hù);
3、嚴(yán)禁空頂作業(yè);
4、加強(qiáng)支架的管理和維修。
(六) 避難硐室和避災(zāi)路線
井下一旦發(fā)生水、火等災(zāi)難時(shí)，礦工應(yīng)迎風(fēng)而行，尋找安全出口。若當(dāng)自救器在其有效時(shí)間內(nèi)不能到達(dá)安全出口地點(diǎn)或撤退路線被阻等情況下，礦工應(yīng)迅速進(jìn)入就近的避難硐室，等待救援人員。
(七) 礦山救護(hù)大隊(duì)的設(shè)置
要有處理各種災(zāi)害的礦山救護(hù)隊(duì)，并且給他們配備相應(yīng)的技術(shù)裝備。礦山救護(hù)隊(duì)要設(shè)氣體化驗(yàn)、修理、氧氣充填、礦燈充電、汽車司機(jī)和后勤管理人員為礦山救護(hù)服務(wù)。
總之，礦井生產(chǎn)要嚴(yán)格遵守《煤礦安全規(guī)程》和《工作面作業(yè)規(guī)程》等有關(guān)安全規(guī)定，執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，并同時(shí)加強(qiáng)對職工的安全意識(shí)和自救能力的培訓(xùn)，才可達(dá)到安全生產(chǎn)的良好效果。
第十章 設(shè)計(jì)礦井基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
根據(jù)礦井的地質(zhì)條件，礦井開拓方式，采煤方法，各生產(chǎn)系統(tǒng)的主要技術(shù)方案，及設(shè)備選型，采區(qū)及回采工作面數(shù)目和主要參數(shù)，建井工期安排，定員人數(shù)投資，生成成本及工作制度等方案和指標(biāo)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)表。
表10-2-2 礦井主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表
