【正文】 ............................. 62 3 前 言 一、概述 石港煤礦位于左權縣城北 13Km 處，該礦井始建于 1958 年， 2020 年底陽煤集團決定兼并收購石港煤礦，成立石港公司， 2020 年 8月開始對礦井進行技術改造（ 150k t/a— 900k t/a），礦井 2020 年 9月 19日開始試生產。 三、設計指導思想 在貫徹執(zhí)行國家能源開發(fā)的方針、政策及煤炭工業(yè)《規(guī)程》、《規(guī)范》的前提下，并根據陽煤集團公司要求的，按 （風量、阻力、風速），對不能滿足此要求的通風系統(tǒng)（設施、設備及 井巷）進行改造。 新建地面通風道 50m。 24′ 35″ — 113176。年平均氣溫 ℃，其中一月氣溫最低，平均為 ℃。 地質概況 地質構造 井田位于我國東部新華夏系構造體系第三隆起帶中段的太行山隆褶帶與沁水拗陷接壤部位。 井田內斷層共 21 條，落差大多較小，陷落柱規(guī)模也不大，從區(qū)域和井田來看，預計構造對煤層、煤質、水文地質及其它開采技術條件不會產生大的影響。 （ 3）煤的自燃 精查勘探施工中在 20 20 402 號孔煤芯煤樣及石港煤礦簡選樣對 115 號煤的自燃傾向性進行了試驗，其試驗結果為： 14 號煤層吸氧量為，自燃等級為 I 類，自燃傾向性為容易自燃。礦井服務年限為 年。 由于之后探明的 F09 斷層位于井底車場北側，直接影響到將來二采區(qū)首采工作面布置，為避免在地質構造附近布置采掘工作面，又重新劃定了采區(qū)邊界線，即將采區(qū)邊界線向東北平行移動 400m 左右。 后期開采時，二采區(qū)三條準備巷道均布置 在 15號煤層上方或下方巖層內。 斜長（ m） 999 280 351 300 井筒凈徑、凈寬（ m） 斷面積( m2) 凈面積 掘進面積 井筒裝備 大傾角膠帶 機軌道 瓦斯管 梯子間 猴車 井底車場 井底車場采用平車場，車場內設有中央變電所、中央水泵房、水倉、管子道、消防材料庫、信號室等硐室。15 176。 采區(qū)生產系統(tǒng) 采區(qū) 運煤 系統(tǒng) 回 采工作面可彎曲刮板輸送機 → 順槽轉載機 → 破碎機 → 順槽膠帶輸送機 →采區(qū) 膠帶輸送機 → 井底煤倉 → 混合提升 斜井膠帶 → 地面。 左右 ，地質構造 相對 簡單，煤層賦存穩(wěn)定， 15 號煤層平均厚度為 ，屬厚煤層，結構復雜，含夾矸 13 層，夾矸巖性為炭質泥巖。 （ 3） 回采 工作面長度的選擇 回采 工作面長度可用下式計算： L＝12rQK NHB CK? 式中： L —— 回采 工作面長度，（ m）； Qr—— 回采 工作面日產量， 15 號煤層 回采 工作面年產量為 900kt/a，按 330d計算， Qr＝ 2727t； Kl—— 正常循環(huán)率取 ； K2—— 截割有效系數， K2＝ ； N—— 日循環(huán)次數， N=15； H—— 回采 工作面煤層厚度， H＝ ； B—— 循環(huán)進尺， B＝ ； γ —— 煤的容重 ， γ ＝ t/ m3； C—— 回采 工作面回采率 ， C＝ 95%。 根據回采工作面運煤設備的運輸能力，回采工作面運輸順槽運煤設備選用 一 部 SSJ1000/1602 型可伸縮膠帶輸送機，帶寬為 1000mm，輸送能力為1000t/h，電機功率為 1602kW ，一部最大輸送長度為 1000m。 W15號煤 =8 cos7=419 t； 22 15 號煤層 上分層 厚度為 ，屬 中 厚煤層，本設計回采工作面選用ZZ4200/15/32 型支撐掩護式液壓支架支護頂板，液壓支架主要參數如下： 初撐力： 3770kN；工作阻力： 4200kN(428t)；支撐強度： MPa；泵站壓力： 30MPa；支撐高度： ~ m；重量： ；支架參數：長 寬=51501 430mm 回采工作面頂板管理方式為全部垮落法。M 新掘膠帶巷、軌道巷、回風巷：巷道均采用拱形斷面，布置在 15號煤層頂板上方或底板下方巖層內，采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網噴混凝土支護。巷道凈寬為 ，凈高為 ，凈斷面為 ，掘進斷面為 。 掘進工作面?zhèn)€數及裝備 礦井達到設計生產能力時，共布置三個掘進工作面，即一個煤巷綜掘工作面、一個煤巷普掘工作面、一個巖巷普掘工作面。 瓦斯等級鑒定結果 礦井名稱 年 份 絕對涌出量 (m3/min) 相對涌出量 (m3/t) 批復等級 石港煤礦 2020 突出礦井 2020 突出礦井 2020 突出礦井 煤層瓦斯基本參 數 2020 年 11 月河南理工大學編制了《山西石港煤業(yè)有限責任公司 15號煤層開采礦井瓦斯涌出量預測》報告資料。 100m 采落煤殘存瓦斯含量 179。 L—— 預抽鉆孔長度 。/min η —— 鉆孔抽放瓦斯效率，取 =70%。/min 礦井瓦斯抽放純量 石港公司礦井按一個 15 號煤回采工作面（考慮預抽區(qū)域工作面，取系數）；二個 15 號煤掘進工作面瓦斯抽放和礦井采空區(qū)瓦斯抽放，預計礦井瓦斯抽放總量為： Q礦 = ++++=礦井風排瓦斯量計算 礦井風排瓦斯量為 =；回采工作面瓦斯風排量最大為 。 K 礦 式中： Q 總 —— 總進風量， m3/min； ∑ Q 采 —— 回采 工作面實際需要風量的總和， m3/min； ∑ Q 掘 —— 掘進工作面實際需要風量的總和， m3/min； ∑ Q 硐 —— 硐室實際需要風量的總和， m3/min； ∑ Q 其它 —— 除采煤、掘進和硐室地點外的其 它井巷需進行通風的風量總和，m3/min。N 式中： Q 總 —— 掘進工作面 總 需 風量， m3/min； N—— 掘進工作面 的最多人數，按 9人； Q 采 =4 9=36m3/min C、 按 局部通風機 實際吸風量計算 根據上述計算，掘 進 工作面需風量為 464m3/min，單巷掘進，最遠掘進距離400m，采用直徑 1000mm 的軟風筒送風 ， 局部通風機的吸風量按下式計算： Q 扇吸 =Q 掘 247。 掘進工作面局部通風機 按 650m3/min的吸風量計算到工作面的風量為： 650247。 礦井總進風量取整 13200m3/min，即 220m3/s。從礦井均衡生產、銜接安排和通風上分析，回采和掘進、生產與準備宜分采區(qū)布置，即一個采區(qū)生產，另一 個采區(qū)準備，兩個采區(qū)相互銜接、同時生產。 結論 根據以上分析，礦井現(xiàn)通風系統(tǒng)中回風立井井筒斷面偏小，風速超限，不符合《煤礦安全規(guī)程》第 101 條規(guī)定；主 要通風設備的通風能力不足，不能滿足通風富裕系數 倍以上的要求，故通風系統(tǒng)需進行改造。經計算，礦井通風容易時期、困難時期阻力分別為 (256mmH2O) 和 Pa(298mmH2O)。將現(xiàn)回風立井改為主要進風井，將瓦斯管井改造為獨立通風系統(tǒng)。 （ 2）瓦斯管路斜井及管路巷可實現(xiàn)獨立通風。 采取“預防為主，防治結合、綜合治理”的措施預防火災。 按國家有關規(guī)定設置、完善相應的通風設施。 （ 2）井巷工程量相對少，工期短（詳見方案經濟比較表）。 43 方案二（簡會場地新建回風立井） 風井場地 考慮井下一、二采區(qū)回風巷與井筒連接的方便，結合井上回風井工業(yè)廣場布置的要求，新建回風立井位置初步定為：地面位于現(xiàn)主井工業(yè)廣場西南約 1500m處簡會村附近（距簡會村約 ），井下位于一、二采區(qū)巷道連接處的原北翼回風巷附近。 P （ 3）采掘工作面：根據回采工作面允許的 5m/s 最大風速核算，回采工作面的最大通風能力為 2700m3/min，而配風量為 2670 m3/min，掘進工作面按滿足局部通風機不產生循環(huán)風的要求進行計算。在同一采區(qū)生產、準備銜接很緊張。 （ 4）其它需風量 其它需風量主要包括生產接替期間提前準備出的掘進工 作面用風等，設計按900m3/min 考慮。 D、按風速進行驗算 按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，煤巷、半煤巖巷掘進工作面風速應滿足： 15Sj≤Q 掘頭 ≤240Sj 式中： Sj—— 掘進工作面巷道過風斷面， m2，取 10。 15 號煤掘 進 工作面絕對瓦斯涌出量 最大 為 （綜掘與普掘設計取值一樣） ； 掘進工作面 Q 綜掘 =100 =464m3/min。K 礦通 式中： Q 總 —— 礦井總進風量， m3/min； N—— 井下同時工作的最多人數，按 99 人； K 礦通 —— 礦井通風系數，取 則： Q 總 =4 991. 2＝ 475m3/min。 η = 70%=179。 q3 100 式中： Q 抽 1—— 回采工作面本煤層瓦斯抽放量， m3/min； 29 K′ —— 瓦斯抽放影響效應系數， K′ =； q0—— 百米鉆孔初始瓦斯流量 ， /Mpa2 26 井巷工程量表 序號 巷道名稱 工程量 (m) 凈斷面（ m2） 掘進斷面（ m2） 圍巖 1 回采工作面進風順槽 395 煤巷 2 回采工作面回風順槽 425 煤巷 3 回采工作面開切眼 100 煤巷 4 內錯尾巷 425 8 巖巷 5 走向高抽巷 450 巖巷 6 聯(lián)絡巷 200 煤 巷 7 掘進耳狀鉆場 50 9 9 煤巷 合計 2235 第 4 章 礦井風量計算 瓦斯資源 本礦井瓦斯賦存狀況 根據 2020～ 2020 年礦井瓦斯等級鑒定結果結果見下表。巷道凈寬為 ，凈高為 ，沿 15 號煤層頂板掘進。巷道沿 15 號煤層頂板掘進。 達到設計生產能力時工作面特征表 生產 采區(qū) 回采工作面 掘進工作面 礦井 生產能力 （ kt/a） 個數 裝備 采高 （ m） 長度 （ m） 年進度 （ m） 年產量 （ kt） 個數 裝備 年掘進 煤量 （ kt） 15號煤 一采區(qū) 1 綜采 3. 0 100 2525 933 3 2個炮掘 1個綜掘 28 961 巷道掘進 24 巷道斷面及支護形式 現(xiàn)井下一采區(qū)準備巷已經形成，區(qū)內不再增設主要巷道。 回采工作面日循環(huán)次數 15次，每個循環(huán)進度為 m，日循環(huán)進度150. 6=9m，正 常 循環(huán)率按 85%考慮，則回采工作面年推進度按下式計算： 年推進度＝日循環(huán)進度 年工作日 循環(huán)率 采煤工作面年推進度 =93 300. 85=(m) 采區(qū)及工作面回采率 15 號煤層 分層后 為中厚煤層，依據《煤炭工業(yè)礦井設 計規(guī)范》，采區(qū)回采率取 80%，回采工作面回采率為 95%。 W=（ 6～ 8） h B L r cosΦ 式中： h—— 采高，取 3. 0m； r—— 巖石容重 ， 取 ； B—— 支護寬度， B=（液壓支架中心距）； L—— 從工作面煤壁到冒落頂板切斷處的長度，取 ； Φ —— 煤層傾角，取 7176。 N＝ ＝ 425kW 根據以上計算，充分考慮本井田 15 號煤層的硬度、夾矸及過構造等因素，設計選用 MG571WD 型雙滾筒采煤機 ，采高為 ，電機功率為 571kW。 回采工作面采煤設備 （ 1） 回采 工作面采高的選擇 設計按 15 號煤上分層煤厚 左右進行采煤設備選型。其主要技術參數： Q=46m3/h， H=210m，配套電機功率為 45kw。運輸順槽與軌道、膠帶巷相連；回風順槽與回風巷相連接，并與軌道巷相連接，回風順槽與軌道巷之間設有兩道正反雙向風門，形成采區(qū)完善的通風、運輸、供電、排水系統(tǒng)。巷道兩側布置回采工作面運輸順槽和回風順槽，回采工作面采用后退式開采，順槽采用錨網支護。 90176。 12 一采區(qū)三條準備巷道均沿 15號煤層頂板布置，目前，三條準備巷已開掘至礦井西部邊界，并構成通風系統(tǒng)。 采區(qū)劃分 原設計全井田 15號煤層共劃分為一個采區(qū)，雙翼布置回采工作面，回采工作面推進長度平均 1500m 左右。 資源儲量、設計生產能力和服務年限 礦井 15號煤層設計可采儲量為 33600kt。 瓦斯、煤層自燃發(fā)火傾向性及煤塵爆炸危險性 （ 1）瓦斯 9 根據山西省煤炭工業(yè)局文件晉煤安發(fā) [2020]2030 號文件批復，石港煤礦2020 年礦井瓦斯等級鑒測結果為： CH4絕對涌出量為 ， CH4相對涌出量為 ， CO2相對涌出量為 ， CO2絕對涌出量為 ,批復等級為瓦斯突出礦井；根據陽煤通字 [2020]1034 號文件批復，石港煤礦 2020年礦井瓦斯等級鑒測結果為： CH4絕對涌出量為 ， CH4相對涌出量為， CO2相對涌出量為 ， CO2絕對涌出量為 ,批復等級為瓦斯突出礦井； 2020 年礦井瓦斯等級鑒測結果為： CH4 絕對涌出量為， CH4相