【正文】 ............................. 62 3 前 言 一、概述 石港煤礦位于左權(quán)縣城北 13Km 處，該礦井始建于 1958 年， 2020 年底陽煤集團(tuán)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(jìn)行技術(shù)改造（ 150k t/a— 900k t/a），礦井 2020 年 9月 19日開始試生產(chǎn)。 三、設(shè)計指導(dǎo)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(jù)陽煤集團(tuán)公司要求的，按 （風(fēng)量、阻力、風(fēng)速），對不能滿足此要求的通風(fēng)系統(tǒng)（設(shè)施、設(shè)備及 井巷）進(jìn)行改造。 新建地面通風(fēng)道 50m。 24′ 35″ — 113176。年平均氣溫 ℃，其中一月氣溫最低，平均為 ℃。 地質(zhì)概況 地質(zhì)構(gòu)造 井田位于我國東部新華夏系構(gòu)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(nèi)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(yù)計構(gòu)造對煤層、煤質(zhì)、水文地質(zhì)及其它開采技術(shù)條件不會產(chǎn)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(jìn)行了試驗，其試驗結(jié)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(wù)年限為 年。 由于之后探明的 F09 斷層位于井底車場北側(cè)，直接影響到將來二采區(qū)首采工作面布置，為避免在地質(zhì)構(gòu)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(zhǔn)備巷道均布置 在 15號煤層上方或下方巖層內(nèi)。 斜長（ m） 999 280 351 300 井筒凈徑、凈寬（ m） 斷面積( m2) 凈面積 掘進(jìn)面積 井筒裝備 大傾角膠帶 機(jī)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(nèi)設(shè)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(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū) 運煤 系統(tǒng) 回 采工作面可彎曲刮板輸送機(jī) → 順槽轉(zhuǎn)載機(jī) → 破碎機(jī) → 順槽膠帶輸送機(jī) →采區(qū) 膠帶輸送機(jī) → 井底煤倉 → 混合提升 斜井膠帶 → 地面。 左右 ，地質(zhì)構(gòu)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，含夾矸 13 層，夾矸巖性為炭質(zhì)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(chǎn)量， 15 號煤層 回采 工作面年產(chǎn)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(shù)， K2＝ ； N—— 日循環(huán)次數(shù)， N=15； H—— 回采 工作面煤層厚度， H＝ ； B—— 循環(huán)進(jìn)尺， B＝ ； γ —— 煤的容重 ， γ ＝ t/ m3； C—— 回采 工作面回采率 ， C＝ 95%。 根據(jù)回采工作面運煤設(shè)備的運輸能力，回采工作面運輸順槽運煤設(shè)備選用 一 部 SSJ1000/1602 型可伸縮膠帶輸送機(jī)，帶寬為 1000mm，輸送能力為1000t/h，電機(jī)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(shè)計回采工作面選用ZZ4200/15/32 型支撐掩護(hù)式液壓支架支護(hù)頂板，液壓支架主要參數(shù)如下： 初撐力： 3770kN；工作阻力： 4200kN(428t)；支撐強(qiáng)度： MPa；泵站壓力： 30MPa；支撐高度： ~ m；重量： ；支架參數(shù)：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(fēng)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(nèi)，采用錨桿、錨索、鋼帶、金屬網(wǎng)噴混凝土支護(hù)。巷道凈寬為 ，凈高為 ，凈斷面為 ，掘進(jìn)斷面為 。 掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)及裝備 礦井達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力時，共布置三個掘進(jìn)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(jié)果 礦井名稱 年 份 絕對涌出量 (m3/min) 相對涌出量 (m3/t) 批復(fù)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(shù) 2020 年 11 月河南理工大學(xué)編制了《山西石港煤業(yè)有限責(zé)任公司 15號煤層開采礦井瓦斯涌出量預(yù)測》報告資料。 100m 采落煤殘存瓦斯含量 179。 L—— 預(yù)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(yù)抽區(qū)域工作面，取系數(shù)）；二個 15 號煤掘進(jìn)工作面瓦斯抽放和礦井采空區(qū)瓦斯抽放，預(yù)計礦井瓦斯抽放總量為： Q礦 = ++++=礦井風(fēng)排瓦斯量計算 礦井風(fēng)排瓦斯量為 =；回采工作面瓦斯風(fēng)排量最大為 。 K 礦 式中： Q 總 —— 總進(jìn)風(fēng)量， m3/min； ∑ Q 采 —— 回采 工作面實際需要風(fēng)量的總和， m3/min； ∑ Q 掘 —— 掘進(jìn)工作面實際需要風(fēng)量的總和， m3/min； ∑ Q 硐 —— 硐室實際需要風(fēng)量的總和， m3/min； ∑ Q 其它 —— 除采煤、掘進(jìn)和硐室地點外的其 它井巷需進(jìn)行通風(fēng)的風(fēng)量總和，m3/min。N 式中： Q 總 —— 掘進(jìn)工作面 總 需 風(fēng)量， m3/min； N—— 掘進(jìn)工作面 的最多人數(shù)，按 9人； Q 采 =4 9=36m3/min C、 按 局部通風(fēng)機(jī) 實際吸風(fēng)量計算 根據(jù)上述計算，掘 進(jìn) 工作面需風(fēng)量為 464m3/min，單巷掘進(jìn)，最遠(yuǎn)掘進(jìn)距離400m，采用直徑 1000mm 的軟風(fēng)筒送風(fēng) ， 局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量按下式計算： Q 扇吸 =Q 掘 247。 掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī) 按 650m3/min的吸風(fēng)量計算到工作面的風(fēng)量為： 650247。 礦井總進(jìn)風(fēng)量取整 13200m3/min，即 220m3/s。從礦井均衡生產(chǎn)、銜接安排和通風(fēng)上分析，回采和掘進(jìn)、生產(chǎn)與準(zhǔn)備宜分采區(qū)布置，即一個采區(qū)生產(chǎn)，另一 個采區(qū)準(zhǔn)備，兩個采區(qū)相互銜接、同時生產(chǎn)。 結(jié)論 根據(jù)以上分析，礦井現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)中回風(fēng)立井井筒斷面偏小，風(fēng)速超限，不符合《煤礦安全規(guī)程》第 101 條規(guī)定；主 要通風(fēng)設(shè)備的通風(fēng)能力不足，不能滿足通風(fēng)富裕系數(shù) 倍以上的要求，故通風(fēng)系統(tǒng)需進(jìn)行改造。經(jīng)計算，礦井通風(fēng)容易時期、困難時期阻力分別為 (256mmH2O) 和 Pa(298mmH2O)。將現(xiàn)回風(fēng)立井改為主要進(jìn)風(fēng)井，將瓦斯管井改造為獨立通風(fēng)系統(tǒng)。 （ 2）瓦斯管路斜井及管路巷可實現(xiàn)獨立通風(fēng)。 采取“預(yù)防為主，防治結(jié)合、綜合治理”的措施預(yù)防火災(zāi)。 按國家有關(guān)規(guī)定設(shè)置、完善相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)施。 （ 2）井巷工程量相對少，工期短（詳見方案經(jīng)濟(jì)比較表）。 43 方案二（簡會場地新建回風(fēng)立井） 風(fēng)井場地 考慮井下一、二采區(qū)回風(fēng)巷與井筒連接的方便，結(jié)合井上回風(fēng)井工業(yè)廣場布置的要求，新建回風(fēng)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(fēng)巷附近。 P （ 3）采掘工作面：根據(jù)回采工作面允許的 5m/s 最大風(fēng)速核算，回采工作面的最大通風(fēng)能力為 2700m3/min，而配風(fēng)量為 2670 m3/min，掘進(jìn)工作面按滿足局部通風(fēng)機(jī)不產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)的要求進(jìn)行計算。在同一采區(qū)生產(chǎn)、準(zhǔn)備銜接很緊張。 （ 4）其它需風(fēng)量 其它需風(fēng)量主要包括生產(chǎn)接替期間提前準(zhǔn)備出的掘進(jìn)工 作面用風(fēng)等，設(shè)計按900m3/min 考慮。 D、按風(fēng)速進(jìn)行驗算 按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)工作面風(fēng)速應(yīng)滿足： 15Sj≤Q 掘頭 ≤240Sj 式中： Sj—— 掘進(jìn)工作面巷道過風(fēng)斷面， m2，取 10。 15 號煤掘 進(jìn) 工作面絕對瓦斯涌出量 最大 為 （綜掘與普掘設(shè)計取值一樣） ； 掘進(jìn)工作面 Q 綜掘 =100 =464m3/min。K 礦通 式中： Q 總 —— 礦井總進(jìn)風(fēng)量， m3/min； N—— 井下同時工作的最多人數(shù)，按 99 人； K 礦通 —— 礦井通風(fēng)系數(shù)，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(yīng)系數(shù)， 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(jìn)斷面（ m2） 圍巖 1 回采工作面進(jìn)風(fēng)順槽 395 煤巷 2 回采工作面回風(fēng)順槽 425 煤巷 3 回采工作面開切眼 100 煤巷 4 內(nèi)錯尾巷 425 8 巖巷 5 走向高抽巷 450 巖巷 6 聯(lián)絡(luò)巷 200 煤 巷 7 掘進(jìn)耳狀鉆場 50 9 9 煤巷 合計 2235 第 4 章 礦井風(fēng)量計算 瓦斯資源 本礦井瓦斯賦存狀況 根據(jù) 2020～ 2020 年礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果結(jié)果見下表。巷道凈寬為 ，凈高為 ，沿 15 號煤層頂板掘進(jìn)。巷道沿 15 號煤層頂板掘進(jìn)。 達(dá)到設(shè)計生產(chǎn)能力時工作面特征表 生產(chǎn) 采區(qū) 回采工作面 掘進(jìn)工作面 礦井 生產(chǎn)能力 （ kt/a） 個數(shù) 裝備 采高 （ m） 長度 （ m） 年進(jìn)度 （ m） 年產(chǎn)量 （ kt） 個數(shù) 裝備 年掘進(jìn) 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(jìn) 24 巷道斷面及支護(hù)形式 現(xiàn)井下一采區(qū)準(zhǔn)備巷已經(jīng)形成，區(qū)內(nèi)不再增設(shè)主要巷道。 回采工作面日循環(huán)次數(shù) 15次，每個循環(huán)進(jìn)度為 m，日循環(huán)進(jìn)度150. 6=9m，正 常 循環(huán)率按 85%考慮，則回采工作面年推進(jìn)度按下式計算： 年推進(jìn)度＝日循環(huán)進(jìn)度 年工作日 循環(huán)率 采煤工作面年推進(jìn)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(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè) 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(hù)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(jù)以上計算，充分考慮本井田 15 號煤層的硬度、夾矸及過構(gòu)造等因素，設(shè)計選用 MG571WD 型雙滾筒采煤機(jī) ，采高為 ，電機(jī)功率為 571kW。 回采工作面采煤設(shè)備 （ 1） 回采 工作面采高的選擇 設(shè)計按 15 號煤上分層煤厚 左右進(jìn)行采煤設(shè)備選型。其主要技術(shù)參數(shù)： Q=46m3/h， H=210m，配套電機(jī)功率為 45kw。運輸順槽與軌道、膠帶巷相連；回風(fēng)順槽與回風(fēng)巷相連接，并與軌道巷相連接，回風(fēng)順槽與軌道巷之間設(shè)有兩道正反雙向風(fēng)門，形成采區(qū)完善的通風(fēng)、運輸、供電、排水系統(tǒng)。巷道兩側(cè)布置回采工作面運輸順槽和回風(fēng)順槽，回采工作面采用后退式開采，順槽采用錨網(wǎng)支護(hù)。 90176。 12 一采區(qū)三條準(zhǔn)備巷道均沿 15號煤層頂板布置，目前，三條準(zhǔn)備巷已開掘至礦井西部邊界，并構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)。 采區(qū)劃分 原設(shè)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(jìn)長度平均 1500m 左右。 資源儲量、設(shè)計生產(chǎn)能力和服務(wù)年限 礦井 15號煤層設(shè)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(jù)山西省煤炭工業(yè)局文件晉煤安發(fā) [2020]2030 號文件批復(fù)，石港煤礦2020 年礦井瓦斯等級鑒測結(jié)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(fù)等級為瓦斯突出礦井；根據(jù)陽煤通字 [2020]1034 號文件批復(fù)，石港煤礦 2020年礦井瓦斯等級鑒測結(jié)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(fù)等級為瓦斯突出礦井； 2020 年礦井瓦斯等級鑒測結(jié)果為： CH4 絕對涌出量為， CH4相