【正文】 S局部通風(fēng)機(jī)安設(shè)巷道凈斷面，取 。 Q 礦井 =4 80 =368m3/min= m3/s (2)按工作面溫度計(jì)算 采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合表 421的要求。 采區(qū)通風(fēng) 概況 瓦斯 礦區(qū)和井田內(nèi)瓦斯含量均不高，通過井田北部外圍 8 線共 11 個(gè)瓦斯樣化驗(yàn)， 6號(hào)煤層瓦斯平均含量 ，瓦斯成分 CH4 ％， CO2 %， N2 %； 9號(hào)煤層瓦斯含量 毫升 /克燃，瓦斯成分 CH4 0%， CO2 %， N2 %；為二氧化碳氮?dú)鈳?，通過鄰井訪問從未發(fā)生過瓦斯爆炸事故。 0102030405060末采損失 放頂步距 端頭損失 圖 3－ 3－ 6 頂煤損失影響因素圖 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 6 號(hào)煤層采取一定的技術(shù)措施，不僅可以實(shí)現(xiàn)一次采 全厚放頂煤工藝，而且可以保證 60％～ 80％的工作面回采率。 端頭損失 端頭損失包括兩部分：一部分是兩 個(gè)順槽上方的頂煤隨工作面推進(jìn)無法回收而丟失；一部分是工作面兩端端頭支架不放煤，或?yàn)楸ＷC端頭頂板的穩(wěn)定性兩端各有 1～2 架普通支架 (或過渡支架 )不放煤而丟失的頂煤。使用煤礦許用硝胺炸藥卷，藥卷規(guī)格為φ 37 180mm，炮泥封孔長(zhǎng)度為 2m。爆破位置距工作面 25m。注水孔的布置見圖 3－ 3－ 2。 （一）回采工藝過程： 回采工藝過程：交接班→端頭斜切進(jìn)刀→采煤機(jī)割煤→推前溜→拉架→放頂煤→移后溜→清浮煤→檢修。 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 煤柱留設(shè)尺寸 隔離煤柱 隔離煤柱是采區(qū)與采區(qū)之間留設(shè)的安全煤柱。 工作面長(zhǎng)度及日循環(huán)數(shù) 本礦井屬改造新建的礦井，為確保綜放工作面設(shè)備配套能力滿足礦井實(shí)現(xiàn)一井一面、達(dá)到年產(chǎn) 120 萬 t 以上的要求，為減少工作面設(shè)備投資且便于綜放工作面的管理，首采工作面長(zhǎng) 度確定為 150m。工作面采高越大，煤壁越容易片幫，且較嚴(yán)重；同時(shí)支架的初期投入大。 2 巷道支護(hù)方式 由于工作面開采時(shí)間較長(zhǎng)，巷道支護(hù)要求大。 圖 311 采區(qū)巷道布置方案一 圖 312 采區(qū)巷道布置方案二 綜合考慮各種因素，最終選取方案一作為采區(qū)巷道布置方案。 優(yōu)點(diǎn)：工作面運(yùn)輸、回風(fēng)巷服務(wù)時(shí)間短，維護(hù)工程量較小，采空區(qū)遺失煤炭的自燃發(fā)火危險(xiǎn)較低，防火防煤炭自燃成本減少。 二采區(qū)最大走向長(zhǎng)度 ，最小長(zhǎng)度 ；傾斜方向最大長(zhǎng)度 。 底板 炭質(zhì)泥巖 平均厚度 黑色 ,主要成分為粘土礦物含炭質(zhì)較高污手階梯狀斷口 ,水平薄層節(jié)理 發(fā)育 井田工地程地質(zhì)類型屬Ⅲ類二型～三型，即層狀巖類，工程地質(zhì)條件中等～復(fù)雜。該空共計(jì)抽了三個(gè)試段水；下石盆組、山西組中上部、山西組中下部。 （ 6）太原組（ C2t）：厚度 ～ ，砂巖、泥巖夾 6～ 10 煤層，鉆孔施工過程中大部分鉆孔嚴(yán) 重漏水。 （ 1）第四系全新統(tǒng)沖洪積層（ Qhal+pl）：分布在腦包溝、小魚溝及其支溝中，以中粗砂、礫為主，厚度不大，水量不豐富，潛水位變化大。煤炭經(jīng)粗選后可作為火車、船舶等蒸汽機(jī)用煤，原煤可用于火力發(fā)電，氣化和液化用煤。 值分別為 （難選）、 （易選）。砷含量較高， 且變化大， 9 上 及 9內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 號(hào)煤層平均值分別為 ， ， ， 41PPM，不能用于釀酒或食品業(yè)燃燒用煤。 （三）煤的化學(xué)性質(zhì)及工藝性能 煤灰成分與灰熔融性：本區(qū)煤灰的熔融性很高，各煤層均屬難熔灰分煤 ,利于煤的氣化和燃燒。煤層頂?shù)装鍘r性為粘土巖、砂巖和泥巖。距 6號(hào)煤層 ～ ，平均 。 6 號(hào)煤層：太原組頂部，是井田內(nèi)主要可采煤層，全區(qū)可采，厚度 ～，平均 ，可采厚度 ～ ，平均 ，屬較穩(wěn)定煤層。之間，褶皺已控制查明。 腦包溝背斜：位于井田北部，長(zhǎng)約 ，軸向北東 45176。 二疊系下統(tǒng)～中統(tǒng)石盒子組（ P12sh）：主要由砂泥巖、紫紅色砂巖、砂質(zhì)粘土巖、泥巖及粗砂巖構(gòu)成。本組厚度 ～ ，平均厚度 。當(dāng)?shù)鼐用穸鄰氖罗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，牧副業(yè)次之，經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后。 地形水系 黃河是流經(jīng)井田東部邊緣唯一的地表水，年均最大流量 930～ 3390m3/s，年均最大含砂量 ～ ％，井田內(nèi)最低標(biāo)高 ，低于黃河水位 140 多米。設(shè)計(jì)中難免有不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)審閱老師批評(píng)指正。要采用新技術(shù) ,機(jī)械化和自動(dòng)化 。采區(qū)設(shè)計(jì)是采區(qū)施工開掘的依據(jù) ,在采區(qū)的施工過程中及生產(chǎn)過程中通常不能隨意更改。通過本次設(shè)計(jì)，我已經(jīng)基本掌握了采區(qū)乃至礦井設(shè)計(jì)的方法和步驟，培養(yǎng)了搜集、整理、運(yùn)用技術(shù)資料和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的能力，提 高了撰寫技術(shù)文件和解決實(shí)際問題的能力。井田對(duì)外交通便利。 地震 根據(jù)國家地震區(qū)劃圖，本區(qū)按 7 度設(shè)防。 地質(zhì)特征 地層與構(gòu)造 （一）井田地層 井田內(nèi)大部被第四系黃土以及風(fēng)積砂土覆蓋，基巖露頭很少，僅在井田北部腦包溝、東部腦包溝支溝，井田南部小魚溝有少量白堊系下統(tǒng)志丹群出露，地層由老至新分述如下： 石炭系上統(tǒng)太原組（ C2t）：是區(qū)內(nèi)主要含煤地層，地表未出露 。第二旋回為（ K1）粗砂巖～ 9 上 號(hào)煤層結(jié)束；第三旋回由 9 上 號(hào)煤層頂部粗砂巖開始，到 8號(hào)煤層結(jié)束；第四旋回由粗砂巖（ K2）～ 6 上 號(hào)煤層頂部砂質(zhì)泥巖結(jié)束（見圖 121）。全新統(tǒng)（ Qh）：地表為風(fēng)積砂及風(fēng)成砂土，地質(zhì)填圖未分，礦區(qū)鉆孔所見厚度最大 118m。東北 端緊密，西南端寬緩，南翼陡，北翼緩，南翼傾角為 13176。 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 太原組平均厚度 ，含煤 6層，含煤系數(shù) 33%，分別為 6 上 、 9 上 、 10 號(hào)煤層，可采煤層 4層，為 9 上 、 9 號(hào)煤層；不可采煤層為 6 上 、 10 號(hào) 2層。 8號(hào)煤層：位于太原組中上部，主要分布井田西部，大部分可采，煤層厚度0～ ，平均 ，可采厚度 ～ ，平均 ，厚度變化大，屬不穩(wěn)定煤層。當(dāng) 8 號(hào)煤層缺失時(shí)，與 6號(hào)煤間距為 ～ ，平均 。 煤的顯微特征 本區(qū)煤質(zhì)特征為絲炭含量高， 6 號(hào)煤層平均值為 %， 8 號(hào)煤層平均值 %，9 上 煤層平均值 %， 9 號(hào)煤層平均 值 %。 9號(hào)煤層變化較大，為 ～ %，平均值為 %，屬于低硫煤。 （四）煤的可選 性及工業(yè)用途 可選性評(píng)價(jià) 普查～勘探階段，對(duì)小魚溝礦區(qū) 9 上 及 9 號(hào)煤層經(jīng)多次簡(jiǎn)易篩分，浮沉試驗(yàn)及23 套大樣試驗(yàn)表明： 6號(hào)煤層上段厚度 米，灰分高（ %），煤質(zhì)差、精煤回收率低，當(dāng)精煤灰分為 10%時(shí)，回收率僅 %，精煤灰分為 12%時(shí)，回收率可達(dá) %，177。煤的可選性差，屬難選煤。由于地下水補(bǔ)給主要來源于大氣降水，但地表沖溝切割很內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 深，所以不利于地下水富集。 （ 5）山西組（ P1sx）：地表被覆蓋，鉆孔中厚度 53～ 72m，由砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、粘土巖夾 1～ 5 號(hào)煤層組成。通過上述含水層分析，礦區(qū)和井田均屬于孔隙裂隙巖層為主的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床，即一類～二類一型。礦區(qū)和井田內(nèi)有工程地質(zhì)孔兩個(gè)，即 38 號(hào)和 112 號(hào)鉆孔，經(jīng)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)表明，大部分巖石屬半堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖石，只有煤層、泥巖等抗壓強(qiáng)度低于 100kg/cm2。 表 123 煤的燃點(diǎn)試驗(yàn)表 煤層 揮發(fā)分 Vad(%) 還原樣 著火點(diǎn)℃ 氧化樣 著火點(diǎn)℃ Δ To ℃ 傾向等級(jí) 6 330 281 49 很易自燃 (1) 9 330 284 46 很易自燃 (1) 據(jù)相鄰煤礦資料表明，自燃發(fā)火期為一年。 = km2 參加儲(chǔ)量計(jì)算的煤層為 6 號(hào)煤層，煤容重取 t/m3。 缺點(diǎn)：由于工作面推進(jìn)長(zhǎng)度大，準(zhǔn)備巷道工程量大，巷道服務(wù)年限較長(zhǎng)，巷道維護(hù)工作量增加，相應(yīng)的維護(hù)成本高。 本設(shè)計(jì)中采用留小煤柱法，將 巷道與采空區(qū) 通過 小煤柱 隔離 ， 從而 防止采空區(qū)的水與有害氣體串入巷道，危及安全生產(chǎn) 。 工作面布置如圖 331所示： 圖 331 工作面布置圖 綜放工作面參數(shù) 工作面長(zhǎng)度確定 對(duì)于綜采工作面，為了延長(zhǎng)工作面服務(wù)年限，減少搬家次數(shù)，應(yīng)盡量加大工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度，國內(nèi)其它礦區(qū)的綜采工作面一般都在 1000m 以上。當(dāng)前高產(chǎn)高效礦井工作面截深一般為 ～ ，本礦井采煤機(jī)截深取為。當(dāng)工作面長(zhǎng)度 150m、采高 、放煤高度 （采放比 ）的條件下，工作面每循環(huán)進(jìn)一刀的割煤量為： Qg=h1blrCg=1501. 360. 95= 式中 Qg — 工作面每刀割煤產(chǎn)量， t； h1 — 工作面采高 ,； L — 工作面長(zhǎng)度 ,150m； B — 采煤機(jī)截深， B=； Cg — 工作面割煤回采率， 95%； γ — 煤體容重， 。 回采工藝 一水平 6 煤層采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采放頂煤采煤法 ，按水平分段的方法布置巷道，沿傾斜方向布置工作面，走向推進(jìn)。 放頂煤 (1)當(dāng)采煤機(jī)割完一刀后，由工作面一端（軌道平巷或運(yùn)輸平巷）向另一端（運(yùn)輸平巷或軌道平巷）依次放落頂 煤； 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 (2) 放頂煤分兩次進(jìn)行，第一輪放出一半，第二輪再放剩余的部分，這種方式可使頂煤充分放出，提高放煤率； (3)放煤時(shí)，相鄰兩架同時(shí)放煤，以利于松動(dòng)頂煤，提高放煤效果； (4)放煤過程中如遇大塊煤卡住放煤窗口出，則利用支架尾梁插板、尾梁將大塊頂煤松動(dòng)、搗碎后放出；若仍然難以放出時(shí)，可小幅度升降支架，已達(dá)到破碎效果； (5)放煤工除要注意觀察頂煤流動(dòng)情況，當(dāng)煤流中含矸量驟增時(shí)立即關(guān)閉插板，還應(yīng)做好放煤口噴水消塵工作外。 6 號(hào)煤 層底 板 巖性多為泥巖、粘土巖、砂巖等 巖性，在遇水可能產(chǎn)生塑性變形。 圖 3－ 3－ 3 頂煤預(yù)爆破鉆孔布置示意圖 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 圖 3－ 3－ 4 頂板預(yù)爆破鉆孔布置示意圖 架間或架前松動(dòng)爆破 在支架前或支架上方放松動(dòng)炮。因此，頂煤損失形式很多，大致有以下幾類： 初采損失 初采損失是從切眼到正常放頂煤期間未放出的頂煤損失。 因此，提高頂煤放出率應(yīng)重點(diǎn)抓好以下幾方面工作： （ 1）采用高強(qiáng)度放頂煤支架，避免頂煤因支護(hù)強(qiáng)度不足引起整體下沉而產(chǎn)生大塊冒落現(xiàn)象；增大支架放煤口尺寸并增設(shè)輔助破煤機(jī)構(gòu)，提高支架在放煤過程中回收大塊煤的能力； （ 2）適當(dāng)加大工作面尺寸，減少初末采煤炭損 失量占工作面圈定儲(chǔ)量的比例； （ 3）盡量減少初末采不放頂煤量。 圖 3－ 3－ 7 頂煤垮落線圖 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 第四章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū)運(yùn)輸 采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng) 運(yùn)煤系統(tǒng) 采煤工 作面 → 刮板輸送機(jī) → 轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī) → 區(qū)段運(yùn)輸平巷 → 采區(qū)運(yùn)輸上山 → 階段運(yùn)輸大巷 → 一水平運(yùn)輸大巷 → 井底煤倉 → 主井 → 地面。 地溫 經(jīng)鉆探施工， 300m 以內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)高溫值，均處于正常地溫值中 采區(qū)通風(fēng) （一）采掘工作面通風(fēng)系統(tǒng) 采掘工作面通風(fēng)線路：副井→井底車場(chǎng)→運(yùn)輸石門→一水平軌道大巷→階段軌道大巷→采區(qū)軌道大巷→采區(qū)上部車場(chǎng)繞道 →區(qū)段軌道平巷→ 6101 采煤工作面（局部通風(fēng)機(jī)→掘進(jìn)工作面）→區(qū)段運(yùn)輸平巷→采區(qū)運(yùn)輸上山→階段運(yùn)輸大巷→一水平運(yùn)輸大巷→風(fēng)井→風(fēng)硐→地面。 Q 采區(qū) = Qr qK 式中： q— 風(fēng)排瓦斯相對(duì)涌出量 m3/t， 取 Qr— 工作面日產(chǎn)量， 3990t K— 風(fēng)量備用系數(shù)，中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)取 因此， Q＝ Qr q k＝ 3990 ＝ m3/min= (5)按風(fēng)速驗(yàn)算 最低風(fēng)速 Q 采 ≥ S 采 式中： S 采 — 采煤面平均斷面積 9m2。設(shè)備和管路選型要有詳細(xì)的計(jì)算過程。根據(jù)該礦井下工作面平均控頂距情況，取 ； K— 工作面長(zhǎng)度系數(shù)，取 1。 井田煤種屬長(zhǎng)焰煤，揮發(fā)分含量高，絲炭含量高都是煤的自燃內(nèi)在因素，經(jīng)試驗(yàn)表明屬“很易自燃煤” 表 421。在地質(zhì)條件確定情況下，頂煤采出率有一個(gè)最佳值，這一最佳值需從生產(chǎn)實(shí)踐中尋找。工藝損失影響因素眾多而且比較復(fù)雜，有煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)、頂煤層理節(jié)理發(fā)育程度、煤層硬度、采放比、工作面仰俯角度、選用架型、循環(huán)放煤步距、放煤方式、后部輸送機(jī)高度、放煤工的熟練程 度等；在開采條件和設(shè)備確定的情況下，放煤工藝 (放煤方式、循環(huán)放煤步距 )和放煤工的技術(shù)水平起決定性作用。 影響放頂煤采出率的因素 影響放頂煤采出率的因素很多，有人為因素也有自然因素。預(yù)爆破鉆孔布置見圖 3－ 3－ 4。根據(jù)力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告，泥巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為 ；砂質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為；粉砂巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為 ，抗拉強(qiáng)度為 ，凝聚力為 Mpa，內(nèi)摩擦角為 31176。 移輸送機(jī)：在工