【正文】 水文地質(zhì) 由于本區(qū)為干旱、半干旱大陸性氣候，降雨集中、蒸發(fā)強(qiáng)烈，加之地表植被稀疏，使得地表水的侵蝕作用極為明顯。井田內(nèi)沖溝廣泛發(fā)育，細(xì)溝、懸溝密集分布。烏蘭木倫河、悖牛川呈南北向流經(jīng)井田西、東邊界，兩條河流在南部交匯，形成窟野河。據(jù)王道恒塔水文站 1989 年觀測(cè)資料，烏蘭木倫河流量 ～ ，平均 m3/s。據(jù)煤田水文地質(zhì)勘探隊(duì) 1988 年 5 月至 7 月的間斷觀測(cè)，悖牛川河流量 ～ ，一般 m3/s。 礦井開采技術(shù)條件 （ 1） 煤層頂、底板巖性 31煤層頂板以粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，屬粉砂巖穩(wěn)定頂板（ Ⅲ 類）；底板以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，無底鼓現(xiàn)象。 42 上 煤層在局范圍內(nèi)有偽頂存在，厚度 ～ ，為泥巖及粉砂質(zhì)泥巖。直接頂以 灰黑色粉砂巖為主，厚度 ～ ，平均 ，灰黑色、黑色泥巖次之。煤礦北東部主要為砂質(zhì)泥巖中等穩(wěn)定頂板（ Ⅱ 類），西部主要為粉砂巖穩(wěn)定頂板（ Ⅲ 類）。老頂以中～細(xì)粒砂巖為主，平均厚度約 ，底板以黑灰色粉砂巖為主，平均 。 52煤層直 接頂以灰色灰白色粗粒長(zhǎng)石石英砂巖和細(xì)粒砂巖為主，厚度分別為 、。井田中～北部為粗粒砂巖不穩(wěn)定頂板（ Ⅰ 類），南西及南東兩側(cè)分別為粉砂巖穩(wěn)定（ Ⅲ 類）頂板分布區(qū)和細(xì)砂巖中等穩(wěn)定（ Ⅱ 類）頂板分布區(qū)。老頂多以中～粗粒砂巖及細(xì)砂巖，底板以黑色粉砂巖為主，厚度為 ～ （ 2）瓦斯 本井田瓦斯成分以 N2為主，占 80%以上， CH4含量在 ～ 。煤層瓦斯含量均很低，瓦斯分帶處于二氧化碳～氮?dú)鈳Щ虻獨(dú)狻淄閹В瑯悠窚y(cè)試結(jié)果自然瓦斯成分 0～ %。 （ 3）煤塵 本井田各 可采煤層煤塵測(cè)試的火焰長(zhǎng)度均大于 400mm，巖粉用量在 50～ 80%之間，煤塵爆炸指數(shù)遠(yuǎn)大于 10%，煤塵具有爆炸的危險(xiǎn)性。 （ 4）煤的自燃 “勘探報(bào)告 ”等地質(zhì)資料依據(jù)各煤層還原樣燃點(diǎn)與氧化燃點(diǎn)之差值 △ T1－ 3 及還原樣燃點(diǎn)Ｔ １ 判斷 42 上 煤層屬自燃煤層， 3 52煤層屬不易自燃煤層。 礦井現(xiàn)狀 本井田設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量為 ，其中： 31 煤層設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 ； 42 上 煤層設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 ； 52煤層設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 。 目前，趙家梁煤礦現(xiàn)已形成 31 煤和 52 煤兩套 生產(chǎn)系統(tǒng)。其中： 31 煤系統(tǒng)開采 31煤和 42 上 兩層煤，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ，已作為獨(dú)立建井建成投產(chǎn)； 52煤系統(tǒng)開采一層煤（即 52煤層），已有小井采用房柱式炮采工藝，生產(chǎn)能力 。 本井田 52煤層可采儲(chǔ)量為 ，儲(chǔ)量備用系數(shù)取 ，因此，經(jīng)計(jì)算 52煤系統(tǒng)服務(wù)年限為 。 52 煤生產(chǎn)系統(tǒng)已有井筒分別為新建主斜井、副斜井、原主斜井和回風(fēng)立井，利用及 改造方案如下： ① 新建主斜井 該井筒為新建井筒，現(xiàn)已竣工， 井筒傾 角 176。， 斜長(zhǎng) 124m，井筒凈寬 4000mm，凈斷面積 ，井筒采用混凝土砌碹支護(hù)，掘進(jìn)斷面積為 。 設(shè)計(jì)該井筒仍作為主井，井筒內(nèi)鋪設(shè)鋼繩芯帶式輸送機(jī)，承擔(dān) 52煤層生產(chǎn)系統(tǒng)原煤提升任務(wù)，并 兼作進(jìn)風(fēng)及安全出口 。 ② 副斜井（改建） 該井筒原為趙家梁煤礦已有的副斜井，井筒傾角 2～ 176。，斜長(zhǎng) 264m。原副斜井井筒斷面較小，為便于無軌膠輪機(jī)車輔助運(yùn)輸，礦方已將其斷面刷大。改造后的副斜井井筒，凈寬 5400mm，凈斷面積 ，井筒采用混凝土砌碹支護(hù)，掘進(jìn)斷面積為 。 設(shè)計(jì)該井筒仍作為副斜井，井筒底板鋪設(shè) 300mm厚混凝 土，以便于無軌膠輪車 運(yùn)行。主要用于輔助運(yùn)輸和進(jìn)風(fēng)，兼作安全出口。 ③ 原主斜井（管道斜井） 該井筒原為趙家梁煤礦已有的主斜井，井筒傾角 4176。，斜長(zhǎng) 209m，井筒凈寬 3000mm，凈斷面積 ，井筒采用混凝土砌碹支護(hù)，掘進(jìn)斷面積為 。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查，該井筒支護(hù)狀態(tài)良好，砌碹混凝土井壁未出現(xiàn)明顯的裂縫、脫落等現(xiàn)象。經(jīng)與礦方協(xié)商利用該井筒作為管道斜井。主要用于井下排水，兼作進(jìn)風(fēng)及安全出口。 ④ 回風(fēng)立井 該井筒原為趙家梁煤礦已有的回風(fēng)井，井筒直徑 ，凈斷面積 ，井筒垂深34m，采用混 凝土支護(hù)，掘進(jìn)斷面積 。 因另選風(fēng)井涉及到購(gòu)地問題，根據(jù)礦方的意見，設(shè)計(jì)將該井筒作為 52煤生產(chǎn)系統(tǒng)的初期回風(fēng)井，后期在井田北部另開鑿回風(fēng)立井。 根據(jù)通風(fēng)的要求，設(shè)計(jì)擬將該井筒直徑刷大到 ，凈斷面積達(dá)到 ，掘進(jìn)斷面積 ，采用混凝土砌碹支護(hù)。主要用于礦井回風(fēng)，兼作安全出口。 井下運(yùn)輸 根據(jù)推薦的 52煤層生產(chǎn)系統(tǒng)井田開拓方案及礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，井下主運(yùn)輸系統(tǒng)選 用帶式輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸。 井下主運(yùn)輸系統(tǒng)的組成如下： （ 1） 工作面運(yùn)輸巷可伸縮帶式輸送機(jī) ——西翼帶式輸送機(jī) 大巷帶式輸送機(jī) ——主斜井及帶式輸送機(jī)煤門帶式輸送機(jī) ——地面生產(chǎn)系統(tǒng)。 52 煤層帶式輸送機(jī)煤門和主斜井選用一條帶式輸送機(jī)，西翼帶式輸送機(jī)大巷設(shè)備選型如下： 主要技術(shù)參數(shù)： 輸送量 Q＝ 750t/h，機(jī)長(zhǎng) L＝ 1325m（初期鋪設(shè) 644m），傾角 δ＝ 0176?！?176。帶寬 B＝1000mm，帶速 υ＝ ，帶強(qiáng) 800N/mm（ PVG 整芯阻燃帶），防爆電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YB2315L14， N＝ 160kW， 2 臺(tái)（初期 1 臺(tái)），限矩形液力偶合器： YOXⅡ Z560， 2 臺(tái)（初期 1 臺(tái)）；減速器型號(hào)： B3SH08+FAN+逆止器 ， i＝ 20， 2 臺(tái)（初期 1 臺(tái)）；防爆制動(dòng)器：YBWZ5400/121， 2 臺(tái)（初期 1 臺(tái)）；拉緊方式：液壓自動(dòng)拉緊裝置， 1 臺(tái)。 （ 2）井下輔助運(yùn)輸方式及設(shè)備 礦井輔助運(yùn)輸采用無軌膠輪車從地面至井下直達(dá)連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)。 確定礦井投產(chǎn)后選用各型無軌膠輪車輛共計(jì) 11 輛，其中： WC24RE 型無軌膠輪人車 4 輛（其中備用 1 輛）； WqC2J(A)型生產(chǎn)指揮車 2 輛；WC3E 型無軌膠輪車自卸式 5 輛（其中備用 1 輛）；礦井生產(chǎn)期間，隨著開拓距離的變化，適時(shí)調(diào)整車輛。 本章小結(jié) 本章通過對(duì)趙家梁煤礦的井田位置、自然地理、煤層、煤 質(zhì)、水文地質(zhì)、礦井開采技術(shù)條件和井下等情況的了解，得到以下結(jié)論： （ 1）趙家梁煤礦地理位置良好，周圍井田較多，開采時(shí)應(yīng)注意。 （ 2）趙家梁煤礦可采煤層為 52號(hào)、 31號(hào)煤層，煤層在區(qū)內(nèi)屬賦存范圍內(nèi)全部可采、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、屬于穩(wěn)定的中厚煤層和薄煤層。 （ 3）趙家梁煤礦為瓦斯礦井，煤塵有爆炸危險(xiǎn)，所以每次開采時(shí)應(yīng)引起足夠的重視，做好防護(hù)措施。 （ 4）根據(jù)煤層的埋藏深度以及井田布置確定趙家梁煤礦的設(shè)計(jì)特征。如主斜井、 副斜井、煤組及水平劃分、系統(tǒng)通風(fēng)、等的設(shè)計(jì)。 （ 5）通過對(duì)礦井進(jìn)行水平劃分及大巷布置，確定煤層的 開采順序及井下運(yùn)輸方式。 3 趙家梁礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)原則及風(fēng)量計(jì)算 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)原則 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)的重要組成部分。 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是建立一個(gè)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)分為新建與改建或擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)。對(duì)于新建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，既要考慮當(dāng)前的需要，又要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的可能。對(duì)于改建或礦建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，必須對(duì)礦井原有的生產(chǎn)與通風(fēng)情況做出詳細(xì)的調(diào)查，分析通風(fēng)存在的問題，考慮礦井生產(chǎn)的特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)劃，充分利用原有的井巷與通風(fēng)設(shè)備 ，在原有的基礎(chǔ)上提出更完善、更切合實(shí)際的通風(fēng)設(shè)計(jì)。無論新建、改建或擴(kuò)建礦井的設(shè)計(jì)，都必須貫徹安全第一，預(yù)防為主的安全方針，遵照礦山安全規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程、設(shè)計(jì)規(guī)范和有關(guān)的規(guī)定。 礦井通風(fēng)的設(shè)計(jì)時(shí)期 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)一般分為兩個(gè)時(shí)期，即基建時(shí)期與生產(chǎn)時(shí)期，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 初期 52 煤層系統(tǒng)共有四條井筒，分別為主斜井、副斜井、回風(fēng)立井和管子井。后期在井田北部另開鑿一條后期回風(fēng)立井。主斜井和副斜井為主要進(jìn)風(fēng)井，回風(fēng)立井回風(fēng)。 （ 1） 礦井基建時(shí)期的通風(fēng) 礦井基建時(shí)期的通風(fēng)指建井過程中掘進(jìn)井巷時(shí)的通風(fēng)， 即開鑿井筒（或平硐）、井底車場(chǎng)、井下硐室、第一水平的運(yùn)輸巷道時(shí)的通風(fēng)。此時(shí)期多用局部通風(fēng)機(jī)對(duì)獨(dú)頭巷道進(jìn)行局部通風(fēng)。當(dāng)兩個(gè)井筒貫通后，主要通風(fēng)機(jī)安裝完畢，便可用主要通風(fēng)機(jī)對(duì)已開鑿的井巷實(shí)行全風(fēng)壓通風(fēng)，從而可縮短其余井巷與硐室掘進(jìn)時(shí)局部通風(fēng)的距離。 （ 2） 礦井生產(chǎn)時(shí)期的通風(fēng) 礦井生產(chǎn)時(shí)期的通風(fēng)是指礦井投產(chǎn)后，包括全礦開拓、采準(zhǔn)和采煤工作面以及其他井巷的通風(fēng)。這個(gè)時(shí)期的通風(fēng)設(shè)計(jì)，根據(jù)礦井生產(chǎn)年限的長(zhǎng)短，又可以分為兩種情況： ① 礦井服務(wù)年限不長(zhǎng)時(shí)（大約 15 至 20 年），只做一次通風(fēng)設(shè) 計(jì)。礦井達(dá)產(chǎn)后通風(fēng)阻力最小時(shí)為礦井通風(fēng)容易時(shí)期；礦井通風(fēng)阻力達(dá)最大時(shí)為通風(fēng)困難時(shí)期。依據(jù)這兩個(gè)時(shí)期的生產(chǎn)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并選出對(duì)此兩時(shí)期的通風(fēng)皆為適宜的通風(fēng)設(shè)備。 ② 礦井服務(wù)年限較長(zhǎng)時(shí)，考慮到通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型，礦井所需要風(fēng)量和風(fēng)壓的變化等因素，又徐分為兩期進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)。第一水平為第一期，對(duì)該時(shí)期內(nèi)通風(fēng)容易和困難兩種情況詳細(xì)的進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。第二期的通風(fēng)設(shè)計(jì)只做一般的原則規(guī)劃，但對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)礦井整個(gè)生產(chǎn)時(shí)期的技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，做出全面的考慮，以使確定的通風(fēng)系統(tǒng)即可適應(yīng)現(xiàn)實(shí)生 產(chǎn)的要求，又能照顧長(zhǎng)遠(yuǎn)的生產(chǎn)發(fā)展與變化情況。 風(fēng)網(wǎng)圖是點(diǎn)與線的組合圖，僅表示風(fēng)網(wǎng)中各分支的風(fēng)流方向的聯(lián)結(jié)形式，用不按比例表示空間關(guān)系的單線條繪制。繪制風(fēng)網(wǎng)圖的方法如下 [9]： （ 1）以開拓開采工程平面圖或通風(fēng)系統(tǒng)圖為依據(jù)，沿風(fēng)流方向在各個(gè)分支節(jié)點(diǎn)處順序編號(hào)； （ 2）按照風(fēng)流方向，一般由下而上或由左而右按節(jié)點(diǎn)的編號(hào)順序和井巷的聯(lián)結(jié)形式繪出單線條的連接關(guān)系圖； （ 3）按風(fēng)流系統(tǒng)先繪制主干線后繪支線盡量減少風(fēng)路的交叉； （ 4）在不影響解算要求的情況下可以適當(dāng)簡(jiǎn)化； （ 5）對(duì)通地表的 進(jìn)、回風(fēng)井口，只要標(biāo)高一樣均可編為同一號(hào)碼，視為一個(gè)通大氣的節(jié)點(diǎn)； （ 6）完成風(fēng)網(wǎng)圖的雛形后，可以按具體情況適當(dāng)簡(jiǎn)化美化，盡量繪成光滑弧狀的對(duì)稱形； （ 7）主要的漏風(fēng)通路應(yīng)以虛線標(biāo)記，畫在風(fēng)網(wǎng)圖中； （ 8）風(fēng)網(wǎng)圖應(yīng)該以回采工作面的位置作為圖的中心，各采面排布在一條直線上； （ 9）繪制風(fēng)網(wǎng)圖過程中不可隨意改變節(jié)點(diǎn)編號(hào)，以利于與原圖相對(duì)照； （ 10）最后在風(fēng)網(wǎng)圖上表明風(fēng)流方向及有關(guān)參數(shù)、通風(fēng)設(shè)備和設(shè)施以及工作面的位置。 礦井通風(fēng)方式的選擇 主要通風(fēng)機(jī)的工作方法有壓入式、抽出式和壓抽混合式三種，三種通風(fēng)方 法的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表 。 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)方式中的主要形式 ,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)，一旦主扇因故停止運(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； ② 漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理較簡(jiǎn)單； ③ 與壓入式比，不存在過渡到下水平時(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〗阉輩^(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下， 會(huì)把小窖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)量和工作面有效風(fēng)量都會(huì)減少 。 壓 入 式 優(yōu)缺點(diǎn) : ① 壓入式的優(yōu)缺點(diǎn)與抽出式相反，能用一部分回風(fēng)把把小窖塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面； ② 進(jìn)風(fēng)線路漏風(fēng)大，管理困難； ③ 風(fēng)阻大、風(fēng)量調(diào)節(jié)困難； ④ 由第一水平的壓入式過渡到深部水平的抽出式有一定困難； ⑤ 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)停止運(yùn)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 抽壓混合式 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)別用于老井延深或改建的低瓦斯礦井 表 三種通風(fēng)方式的比較 選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)的原則 （ 1）必須符合《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定： ① 每個(gè)礦井必須有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。 ② 應(yīng)根據(jù)礦井的災(zāi)害類型及等級(jí)選擇適宜的通風(fēng)系統(tǒng)。 ③ 箕斗提升井或膠帶運(yùn)輸井不應(yīng)兼作進(jìn)風(fēng)井，如果兼作進(jìn)風(fēng)井使用時(shí)， 必須遵守《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定：當(dāng)箕斗或膠帶運(yùn)輸井兼作進(jìn)風(fēng)井時(shí)，箕斗井風(fēng)速不得大于 6m/s、膠帶井風(fēng)速不得大于 4m/s，應(yīng)有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，膠帶井還應(yīng)設(shè)有消防設(shè)施。當(dāng)采用箕斗井回風(fēng)時(shí)，井上、下卸載裝置和井塔必須有完善的封閉設(shè)施，其漏風(fēng)率不得大于 15%，應(yīng)有可靠的降塵設(shè)施，膠帶井不得兼作回風(fēng)井。 （ 2）通風(fēng)系統(tǒng)的選擇應(yīng)有利于加快礦井建設(shè)速度，有利于礦井高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)，整個(gè)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理 [11]。 （ 3）還應(yīng)綜合考慮以下因素： ① 風(fēng) 井位置要在洪水位標(biāo)高以上 (大中型礦井考慮百年一遇、小型礦井考慮 50 年一遇 )，進(jìn)風(fēng)井口須避免污染空氣進(jìn)入，距有害氣體源的地點(diǎn)不得小于 500m。 ② 井口工程地質(zhì)及井筒施工地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。 ③ 占地少，壓煤少，交通方便，便于施工。 ④ 通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理。 ⑤ 發(fā)生事故時(shí)，風(fēng)流易于控制，井下每一水平到上一水平和每個(gè)采區(qū)至