【正文】 77第八章 礦井排水 79 概述 79 排水系統(tǒng)的確定 79 中央水泵房和水倉(cāng)的布置 79 礦井排水設(shè)備選型 79 水泵的初選 79 管路的確定 81 管道特性曲線及工況的確定 81 檢驗(yàn)計(jì)算 83 水倉(cāng)及水泵房 83 83 水泵房 83 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 84 全年排水電耗 85 排1m179。 井田地質(zhì)特征 地質(zhì)特征本區(qū)基本為一單斜構(gòu)造，以斷裂為主，伴隨有寬緩的波曲和火成巖的侵入，地層在第17勘探線以北近南北走向，向東傾斜。以斷層走向論，大體上可分為兩組，14勘探線以北除F12斷層為北北西之外，其余均為北北東；南部多為北東向。石灰?guī)r中含海百合莖礁科等動(dòng)物化石。4）上石河子組一段以灰，灰綠及紫花斑色含植物化石粉砂巖為主。9) 新生界 主要為灰色，肉紅色石英質(zhì)，石灰質(zhì)卵石及粘土，亞粘土組成。小構(gòu)造比較發(fā)育，走向與其鄰近的大中型斷層基本一致，但延伸不遠(yuǎn)即消失。煤層總厚度約15m，可采或部分可采煤層有9等七層。含煤23層。—，屬厚煤層，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，—，煤層傾角10～30186。煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中下部有一層夾矸，～， m，夾矸巖性為粉砂巖，局部變相為炭質(zhì)泥巖。與此相反，固定含炭量較低，發(fā)熱量在8400－8500之間。，發(fā)熱量平均為8324，煤的膠結(jié)性指數(shù)，收縮度XMM為8－17，膠結(jié)層厚度YMM 為0，粘結(jié)性亦為粉狀至粘著，煤的物理特性于野青相似，按主要指標(biāo)揮發(fā)分在10－14之間皆為貧煤。，灰分小于40%。2. 井田邊界煤拄：按50 m（水平距離）留設(shè)。其質(zhì)量為 16000=1352萬(wàn)噸 礦井工業(yè)場(chǎng)地占地指標(biāo)表 表22井 型大 型 井中型井小 型 井生產(chǎn)能力（萬(wàn)噸/年）1150、180、240460、901230占地指標(biāo)（公頃/10萬(wàn)噸）———井田邊界的周長(zhǎng)為22429米,邊界煤柱寬為50米,所以邊界煤柱為：2242950=1346萬(wàn)噸西部的煤柱為：419230=150萬(wàn)噸東部上的煤柱為。6．0及以上70353．0～5．060301．2～2．45025201515 0．45～0．9402015 15 礦井工作制度根據(jù)有關(guān)規(guī)定，達(dá)到礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)按年工作日330天，采煤為晝夜工作制，分三班工作，每班工作6小時(shí)。 煤層賦存狀況該井田含煤11—16層,煤層總厚度約15m，可采或部分可采煤層有9等七層。/h，且主要集中在井底車(chē)場(chǎng)附近P2S地層。⑤ 井筒應(yīng)盡量避免穿過(guò)流沙層、含水層、較厚的沖擊層，有煤和瓦斯突出危險(xiǎn)的煤層。如要降低風(fēng)壓，就要增加巷道斷面，增加掘進(jìn)工程量。㈢ 對(duì)掘進(jìn)與維護(hù)有利的井筒位置為使井筒的開(kāi)掘和使用安全可靠，減少其掘進(jìn)的困難及便于維護(hù)，應(yīng)使井筒通過(guò)的巖層及表土具有較好大的水文、圍巖和地質(zhì)條件。方案3：用立井單水平加暗斜井進(jìn)行開(kāi)拓。1. 100水平以下都要采用下山開(kāi)采，提升、運(yùn)和掘進(jìn)工作量較大。2. 主井兼做回風(fēng)井，井塔封閉要求高，漏風(fēng)率大。煤炭上運(yùn)，運(yùn)輸費(fèi)用高。而且方案一比方案二的綜合費(fèi)用低。 。提升設(shè)備、矸石等。圖43 風(fēng)井井筒斷面（1:50） 開(kāi)采水平的設(shè)計(jì) 水平高度的確定應(yīng)考慮如下因素根據(jù)水平服務(wù)年限 根據(jù)煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，為使每個(gè)開(kāi)采水平有足夠的儲(chǔ)量保證服務(wù)年限，可按下式計(jì)算必須的階段高度。我國(guó)大多數(shù)礦井過(guò)去的階段高度偏小，水平儲(chǔ)量不足，造成接替緊張，增大了后期總工程量，使管理復(fù)雜化。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力和地質(zhì)條件的不同，大巷可選不同的運(yùn)輸設(shè)備和運(yùn)輸方式，而不同的運(yùn)輸設(shè)備又對(duì)大巷提出了不同的要求。所以本井田采用集中分組布置。④ 當(dāng)煤層有自然發(fā)火危險(xiǎn)時(shí)，一旦發(fā)火就必須封閉大巷，導(dǎo)致礦井停產(chǎn)，而且因煤柱受采動(dòng)影響破壞，密閉效果不好，處理火災(zāi)更困難。 井底車(chē)場(chǎng) 確定井底車(chē)場(chǎng)的形式㈠ 井底車(chē)場(chǎng)的選擇原則：1. 車(chē)場(chǎng)的通過(guò)能力，應(yīng)比礦井生產(chǎn)能力有30%以上的富裕系數(shù)，有增產(chǎn)的可能性；2. 調(diào)車(chē)簡(jiǎn)單，管理方便，彎道及交叉點(diǎn)少；3. 操作安全，符合有關(guān)規(guī)程、規(guī)范要求；4. 井巷工程量小，建設(shè)投資省；便于維護(hù)；生產(chǎn)成本低；5. 施工方便，各井筒間、井底車(chē)場(chǎng)巷道與主要巷道間能迅速貫通，縮短建設(shè)時(shí)間。5. 礦井沼氣涌出量及通風(fēng)系統(tǒng)。副井空、重車(chē)線長(zhǎng)度：L=mnl1+Nl2+l3=米取整數(shù)為64米。（3） 道岔：1噸礦車(chē)的井底車(chē)場(chǎng)，選用4號(hào)道岔。 凡一臺(tái)電機(jī)車(chē)（或列車(chē)）未駛出之前，另一臺(tái)電機(jī)車(chē)（或列車(chē)）不能駛?cè)氲木€路，應(yīng)劃分為一個(gè)區(qū)段。（4） 通過(guò)能力計(jì)算N=（1+k）ta=153/(1+)64=，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。水泵房尺寸見(jiàn)第七章第四節(jié)。煤倉(cāng)容積：Q=2401042/（30014）＝816m3煤倉(cāng)直徑:D=7m煤倉(cāng)高度：H=816/（D/2）2＝21m 調(diào)度室和保健站調(diào)度室和保健站采用聯(lián)合布置，采用擴(kuò)散通風(fēng)，長(zhǎng)度5米，鋪設(shè)厚的混凝土地板或木地板。各生產(chǎn)系統(tǒng)如下： 1. 運(yùn)煤系統(tǒng)：由工作面采出的煤裝入刮板式輸送機(jī)運(yùn)至分帶運(yùn)輸巷道，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)至膠帶輸送機(jī)運(yùn)至煤倉(cāng)在運(yùn)輸大巷裝車(chē)，有電機(jī)車(chē)牽引至井底車(chē)場(chǎng)，噢通過(guò)主井提到地面。屬于緩傾斜煤層， 煤質(zhì)與地質(zhì)情況 1. 煤層情況根據(jù)礦井地質(zhì)勘探資料，本帶區(qū)內(nèi)所采煤層為2，灰黑色，含炭質(zhì)，泥質(zhì)膠結(jié)，局部變相為炭質(zhì)泥巖，直接頂為粉砂巖，灰黑色，含黃鐵礦及云母碎片，局部變相為細(xì)粒砂巖。礦井水文地質(zhì)類型為中等。在受褶曲、斷裂影響的地段，須防片幫。主、副、風(fēng)井及部分大巷貫通形成通風(fēng)回路之后就可以布置回采巷道。 （五）帶區(qū)運(yùn)輸 帶區(qū)內(nèi)分帶運(yùn)輸順槽鋪設(shè)B=1320 mm的膠帶輸送機(jī)，運(yùn)輸煤炭到大巷膠帶運(yùn)輸機(jī)，帶區(qū)內(nèi)輔助運(yùn)輸采用固定車(chē)廂式礦車(chē)運(yùn)輸，材料車(chē)從井底車(chē)場(chǎng)出來(lái)，經(jīng)輔助運(yùn)輸大巷到回采工作面的軌道運(yùn)輸順槽，再到工作面。每個(gè)掘進(jìn)工作面配備兩臺(tái)FDⅡ型255 kW局部通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)方式為壓入式。根據(jù)實(shí)際情況，分。M工作面運(yùn)輸巷，凈寬3500mm，凈高2800mm。帶區(qū)煤倉(cāng)采用垂直煤倉(cāng)，斷面為圓形，煤倉(cāng)高度為25m，用混凝土砌碹支護(hù)，壁厚300mm。全區(qū)厚度無(wú)明顯變化。屬于不穩(wěn)定煤層帶區(qū)：179。 回采工作面參數(shù)的確定影響工作面長(zhǎng)度的因素有設(shè)備、煤層地質(zhì)條件、瓦斯涌出量及生產(chǎn)技術(shù)管理的難度等。則，t綜合以上多種因素，確定工作面長(zhǎng)度為120 m，現(xiàn)驗(yàn)算工作面生產(chǎn)能力。確定首采帶區(qū)工作面平均推進(jìn)長(zhǎng)度為800 m。 ，日進(jìn)度3m，每天進(jìn)5刀，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，用一個(gè)工作面保產(chǎn)。采煤機(jī)端頭斜切式進(jìn)刀，雙向割煤，往返一次進(jìn)兩刀，兩刀放一次頂煤。工作面推采出切眼，架后頂煤冒落即開(kāi)始放煤，放煤要從工作面一端開(kāi)始單向進(jìn)行，不得雙向進(jìn)行。 回采工作面支護(hù)方式1. 支護(hù)方式 本采區(qū)煤平均厚度6m，因此，采用自移式液壓支架支護(hù)，完成對(duì)工作面頂板的支撐、切頂、擋矸、護(hù)幫、支架前移，以及推拉工作面刮板輸送機(jī)等一套動(dòng)作。生產(chǎn)班組隨循環(huán)推進(jìn)，將排頭支架前回掉的單體柱向前打，使超前支護(hù)20m內(nèi)始終保持每排3柱，同時(shí)又不影響轉(zhuǎn)載機(jī)推拉，柱子要用8鐵絲連鎖防倒。架間距要均勻，中心距偏差不超過(guò)177。(2)移架質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 移架質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：支架拉過(guò)后必須成一直線，其偏差不得超過(guò)177。（2）斜巷超前支護(hù) 超前支護(hù)布置形式采用長(zhǎng)鋼梁下套打單體柱，每排三根，點(diǎn)柱為DZ30/110型液壓?jiǎn)误w柱。在移架結(jié)束后就接著放煤。（4）放煤頂煤由頂板壓力，支架反復(fù)支撐，尾梁上下擺動(dòng)等綜合方式進(jìn)行松動(dòng)，支架收回插板，下擺尾梁放煤。圖61 采煤機(jī)進(jìn)刀方式示意圖 回采工藝 1. 工藝流程：割煤→移架→推前溜→拉后溜→割煤→移架→推前溜→放煤→拉后溜→割煤。工作面配套設(shè)備表 表61煤電鉆單體支柱刮板輸送機(jī)MZ12DWX31SGB 630/150 回采工作面破煤、裝煤方式的確定1. 工作面落煤方式 自移式液壓支架支撐頂板，綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。（二）工作面推進(jìn)方向和推進(jìn)長(zhǎng)度為減少巷道維護(hù)工程量以及獲得良好的通風(fēng)效果，工作面采用從邊界向大巷推進(jìn)的后退式開(kāi)采順序。本礦井工作制度為四六制，三班采煤一班檢修，采煤班每班采2刀，日進(jìn)度為3m，即工作面的推進(jìn)速度為3m/天；每年按330天計(jì)，年推進(jìn)長(zhǎng)度為990m/年。 采煤方法及其機(jī)械化程度的確定本帶區(qū)地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，要求工作面生產(chǎn)能力比較大，機(jī)械化程度比較高，根據(jù)煤層厚度條件，本礦采用綜合機(jī)械化采煤的回采工藝，全部垮落法管理頂板，經(jīng)濟(jì)效果明顯。煤層可采性指數(shù)74％，煤層厚度變異系數(shù)32％。硐室與通道的連接處，設(shè)有向外開(kāi)的防火柵欄兩用門(mén)。在帶區(qū)車(chē)場(chǎng)下部停車(chē)線上，礦車(chē)與電機(jī)車(chē)脫鉤，小礦車(chē)和材料車(chē)通過(guò)提升絞車(chē)提至平車(chē)場(chǎng)的平臺(tái)摘鉤，然后沿著礦車(chē)行進(jìn)方向進(jìn)入帶區(qū)煤層運(yùn)料平巷。 及時(shí)支護(hù)形式1. 巷道斷面形狀及尺寸帶區(qū)內(nèi)大巷、工作面巷道、開(kāi)切眼均采用矩形斷面。L T空= L1/V空 (52) =24/6=4(分) 式中：V空——采煤機(jī)空刀運(yùn)行時(shí)的牽引速度，取6m/分。錨桿機(jī)完成巷道頂錨桿和錨索的打眼、安裝工作；選用手持風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)來(lái)完成幫錨桿的打眼和安裝工作。帶區(qū)內(nèi)分帶之間沒(méi)有留設(shè)煤柱，只是在每?jī)蓚€(gè)分帶之間留設(shè)了15 m款的煤柱，故每?jī)蓚€(gè)分帶之間跳躍開(kāi)采，首采工作面為1201213工作面，然后跳躍開(kāi)采下一個(gè)分帶。 帶區(qū)巷道布置 （一）帶區(qū)煤柱 由后面第9章通風(fēng)設(shè)計(jì)確定工作面采用兩進(jìn)一回的布置方式，每個(gè)工作面共布置兩條巷道，一側(cè)布置一條皮帶運(yùn)輸順槽，為回風(fēng)巷；另一側(cè)布置一條軌道運(yùn)輸順槽，為進(jìn)風(fēng)巷。⑥、開(kāi)采技術(shù)條件：當(dāng)煤層偽頂較厚時(shí)，易發(fā)生片幫、冒頂、支護(hù)變形。/h，且主要集中在井底車(chē)場(chǎng)附近P2S地層。第五章 采煤方法和帶區(qū)巷道布置 煤層的地質(zhì)特征 煤層埋藏條件本井田主采煤層為2號(hào)6號(hào)層煤，6號(hào)煤厚度3米；煤層傾角8～12176。 電機(jī)車(chē)庫(kù)及電機(jī)修理間布置在井底車(chē)場(chǎng)或大巷等進(jìn)出車(chē)方便、干燥的地方，此礦井布置在進(jìn)入車(chē)場(chǎng)的道岔前。 卸載站硐室設(shè)于主井重車(chē)線末端。 中央水泵房和中央變電所中央水泵房和中央變電所聯(lián)合布置在車(chē)場(chǎng)繞道附近，分別有一條通道與井底車(chē)場(chǎng)連接。井底車(chē)場(chǎng)坡度設(shè)計(jì)：井底車(chē)場(chǎng)坡度可按表410選用。經(jīng)計(jì)算，鋼軌單重需要18公斤/米。（3） 副井材料線設(shè)在出車(chē)側(cè)，即在副井出車(chē)線旁增設(shè)一股道，其長(zhǎng)度：中型礦井應(yīng)容納5~10個(gè)以上材料車(chē)。,裝備一對(duì)8噸雙箕斗；，裝備雙層單車(chē)（3噸）罐籠提升。可在較長(zhǎng)距離 內(nèi)直線布置，彎曲轉(zhuǎn)折少，利于提高列車(chē)運(yùn)行速度和通過(guò)能力；巷道維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用底，并可少留或不留煤柱，對(duì)預(yù)防火災(zāi)及安全生產(chǎn)也是有利的；另外巖石大巷布置比較靈活，有利于設(shè)置采區(qū)煤倉(cāng)。② 當(dāng)煤層起伏，褶曲較多時(shí)，如大巷沿一定坡度沿煤層掘進(jìn)，則巷道彎曲轉(zhuǎn)折多，機(jī)車(chē)運(yùn)行速度受到限制，將減低運(yùn)輸能力。2＃和6＃間距平均40m。 設(shè)計(jì)水平的巷道布置㈠ 對(duì)大巷布置的一般要求 大巷的主要任務(wù)是擔(dān)負(fù)煤矸、物料和人員的運(yùn)輸，以及通風(fēng)，排水、敷設(shè)管線。用盤(pán)區(qū)石門(mén)溜煤眼開(kāi)采時(shí)盤(pán)區(qū)斜長(zhǎng)可按條件而定。井筒特征表 表42圖42 主井井筒斷面(1:50)風(fēng)井：風(fēng)井除用作通風(fēng)外，一般又可作安全出口。此外尚有動(dòng)力信號(hào)及通訊電纜等。 ,井下運(yùn)輸、通風(fēng)合理。（3）運(yùn)輸費(fèi)用中運(yùn)距不包括準(zhǔn)備巷道，只包括大巷和石門(mén)的運(yùn)輸。上山開(kāi)采，在提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和掘進(jìn)等方面比下山開(kāi)采更優(yōu)越，整體運(yùn)輸費(fèi)用減小，便于后期生產(chǎn)管理。1. 提升相對(duì)復(fù)雜，提升環(huán)節(jié)較多。2. 提升能力大，機(jī)械化程度高。方案一： 主、副井井筒都設(shè)于井田中部，都打到第一水平井底車(chē)場(chǎng)，采用上、下山開(kāi)采。井筒設(shè)在井田中部，可使石門(mén)總長(zhǎng)度最短、沿石門(mén)的運(yùn)輸工作量??；井筒設(shè)在淺部時(shí)，總的石門(mén)工程量雖然稍大，但初期（第一水平）工程量較及投資較少，建井期較短；井筒設(shè)在深處的初期工程量最大，石門(mén)總長(zhǎng)度和沿石門(mén)的運(yùn)輸工作量也較大，但如煤系基底有含水特大的巖層，不允許井筒穿過(guò)時(shí)，它可以延伸井筒到深部，對(duì)開(kāi)采井田深部及向下擴(kuò)展有利；而在淺、中位置，井筒只能打到一、二水平，深部需用暗井或暗斜井開(kāi)采，生產(chǎn)系統(tǒng)較復(fù)雜，環(huán)節(jié)較多。井田偏于一側(cè)時(shí)，一翼通風(fēng)距離較長(zhǎng)，風(fēng)壓較大。③ 要充分利用地形，少占地，少壓煤。 水文地質(zhì)情況井田內(nèi)含水層自下而上有奧灰強(qiáng)含水層，厚度大，富水性較強(qiáng)；大青灰?guī)r含水層厚度5—6m，為較強(qiáng)含水層；，為較強(qiáng)含水層；野青灰?guī)r含水層含水性差，一般不含水；，含水性弱到中等；上石盒子組細(xì)砂巖以上含水層厚度大于100m，雖含水性不強(qiáng)，但靜儲(chǔ)量比較大；第四系砂礫石層最厚94m，一般50—60m，富水性較強(qiáng)。以NNE及NE為主，斷層面一般不寬，井田南部斷層較多且落差大，北部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，大中型斷層一般相互交叉或切割，落差大的切割落差小的?！?5176。α煤層真傾角4. 在井田開(kāi)采初期, 由于工業(yè)廣場(chǎng)范圍內(nèi)布置主、副井和其他相關(guān)的建筑，根據(jù)下表確定工業(yè)廣場(chǎng)面積為100160=16000m2，井田范圍內(nèi)的松散層大于100米，φ=40， 經(jīng)過(guò)計(jì)算，得工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱為1） 式中 Q儲(chǔ)量（萬(wàn)t）；S煤層水平投影面積（m2）；M煤層平均厚度（m）；γ煤的容重(t/m3)。井田的水平面積按下式計(jì)算：S=H L （）式中： S——井田的面積，km2； H——井田的水平寬度，km；