【正文】 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 38 頁 共 55 頁 Qm=（ 3240＋ 635＋ 600＋ 224） K m =（ 3240＋ 635＋ 600＋ 224） ==90m3/s 幾個(gè)采煤面？幾個(gè)掘進(jìn)面？要交代清楚然后才計(jì)算礦井總風(fēng)量 而本礦井在通風(fēng)困難時(shí)期由于采空區(qū)相對較多和巷道加長，漏風(fēng)系數(shù)增大，因此，在通風(fēng)困難時(shí)期的 Km 值取 ，則 Qm`為： Qm`=（ 3240＋ 635＋ 600＋ 224） K m =（ 3240＋ 635＋ 600＋ 224） ==94m3/s 7）風(fēng)量分配 將礦井總風(fēng)量分配到井下各用風(fēng)地點(diǎn)，風(fēng)量分配見表 41。本礦自然風(fēng)壓為 HN＝ 30Pa，此時(shí)礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力的計(jì)算為： 通風(fēng)困難時(shí)期總阻力 ： Hme=Hfe Hfe=∑aLUQ2/S3=，則 H。按經(jīng)驗(yàn)充電硐室應(yīng)供給的風(fēng)量為 120m3/min，火藥庫應(yīng)供給的風(fēng)量為90m3/min，采區(qū)變電所應(yīng)供給的風(fēng)量為 60m3/min，而機(jī)電硐室應(yīng)供給的風(fēng)量為 60m3/min，有因?yàn)?充電硐室、火藥庫、采區(qū)變電所各有兩個(gè)，故全礦井硐室所需風(fēng)量為 600m3/min。 按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算 1 號煤層采煤工作面的需風(fēng)量為： Qwi=60VwiS wiK wi=6010=990m3/min； 同時(shí)在西一采區(qū)設(shè)有備用工作面，按生產(chǎn)工作面所需風(fēng)量的 50%計(jì)算，則礦井工作面的實(shí)際需風(fēng)量為： Qwi=990=1485 m3/min； （ 3）按工作人員數(shù)量計(jì)算 Qwi=4Nwi （ 44） 式中 4— 每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量， m3/min； Nwi— 第 i個(gè)煤層采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，為 40 人 ？ 按工作人員數(shù)量計(jì)算各煤層工作面的需風(fēng)量為： Qwi=4Nwi=440=160m3/min （ 4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算 按最低風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)工作面的最小風(fēng)量： Qwi≥60Swi （ 45） 因 1 號煤層工作面斷面積為 10m2 故： Qwi≥60Swi=1510=150m3/min； 按最大風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)煤層采煤工作面的最大風(fēng)量： Qwi≤604Swi （ 46） 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 55 頁 因 1 號煤層工作面斷面積為 10m2， 故： Qwi≤604Swi=2400m3/min； 綜上， 1 號煤層采煤工作面需風(fēng)量按工瓦斯涌出量計(jì)算為最適宜。/min 式中 Qg— 絕對瓦斯涌出量 m179。礦井總風(fēng)量的分配要根據(jù)實(shí)際需要由里往外細(xì)致分配。 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 55 頁 圖 43 東一采區(qū)掘進(jìn)通風(fēng)示意圖 1— 運(yùn)輸上山； 2— 軌道上山； 3 回風(fēng)上山； 4— 區(qū)段運(yùn)輸平巷； 5— 中部車廠繞道 風(fēng)機(jī)安設(shè)在哪里？中部車場繞道在哪里？ 3）工作面通風(fēng)方法隨采煤推進(jìn)的變化情況 在工作面采煤初期，將離工作面最近的那個(gè)聯(lián)絡(luò)巷打通，而將其他的聯(lián)絡(luò)巷密閉，使從軌道巷進(jìn)來的大量風(fēng)流由輔助巷通過離工作面最近的聯(lián) 絡(luò)巷 1進(jìn)入?yún)^(qū)段運(yùn)輸平巷并沖洗工作面。下行通風(fēng)如果工作面一個(gè)地方著火，火風(fēng)壓會(huì)使風(fēng)流反向，導(dǎo)致下面的地方?jīng)]有新鮮風(fēng)流進(jìn)入，危及人員安全。 10987645321進(jìn)風(fēng)方向 回風(fēng)方向 圖 41 運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)的采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 1— 進(jìn)風(fēng)大巷； 2— 進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷； 3— 運(yùn)輸機(jī)上山； 4— 運(yùn)輸機(jī)平巷； 5— 軌道上山； 6— 采區(qū)變電所； 7— 絞車房； 8— 回風(fēng)巷； 9— 回風(fēng)石門； 10— 總回風(fēng)巷 （ 3）方案三：軌道上山 和運(yùn)輸上山 進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)上山回風(fēng) 本方法與軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸機(jī)上 山回風(fēng)基本相同，只是有三條上山，另外多打一條回風(fēng)上山，這種方法避免了前兩種進(jìn)風(fēng)方式的弊端。因?yàn)檫\(yùn)輸上山既運(yùn)煤，又用做 回風(fēng)，危險(xiǎn)度較高，故不采用這種方式。只設(shè)兩條上山時(shí)，一條進(jìn)風(fēng)另一條回風(fēng)。由于比較安全，所以本煤礦采用抽出式。礦井反風(fēng)容易，便于管理。本章討論通風(fēng)系統(tǒng)的類型及適用條件，選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)量計(jì)算與分配，計(jì)算礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力，選擇礦井通風(fēng)設(shè)備，礦井通風(fēng)費(fèi)用計(jì)算等主要內(nèi)容。 圖 34 采區(qū)中部車場 1— 軌道上山； 2— 運(yùn)輸上山； 3— 回風(fēng)上山 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 55 頁 優(yōu)點(diǎn)：調(diào)車方便，搬道岔工程量??； 缺點(diǎn)：推車勞動(dòng)量大，易磨損鋼絲繩，人員來往困難，工程量大。； 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 55 頁 截深： 630mm； 滾筒直徑 ： ； 牽引力 ： 500kN； 牽引速度 ： 0～ ； 控頂距 ： 2200～ 2450mm。； 工作阻力 ： 3600kN； 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 55 頁 初撐力 ： 2608kN； 外形尺寸 ： 547014302500（長 寬 高，單位 ： mm） 操作方式 ：鄰架； （ 2） ZY300012/28 支撐高度 ： ～ ； 適用條件 ：煤層厚度 ～ ，煤層傾角〈 25176。 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 55 頁 3 采煤方法 本章主要內(nèi)容為： 采煤方法選擇，采煤機(jī)械、支護(hù)設(shè)備選擇及其主要特性參數(shù)，主要巷斷面形狀、道斷面積、支護(hù)方式設(shè)計(jì)，采區(qū)巷道布置及回采工藝，采區(qū)上部、中部、下部車場選擇。 （ 2）折 返式井底車場 折返式井底車場的特點(diǎn)是空重車在車場內(nèi)有折返運(yùn)行，根據(jù)車場兩端是否可以出車，折返式井底車場又可以分為梭式和盡頭式兩種。 井底車場設(shè)計(jì) 1） 井底車場的形式和選型 井底車場是井硐與井下主要巷道連接處的一組巷道和硐室的總稱。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 55 頁 區(qū)段進(jìn)回風(fēng)巷 1） 巷道選型 由于巷道不屬于永久性支護(hù) ，故選擇巷道形狀為梯形斷面，支護(hù)形式為工字鋼支護(hù)。 4）巷道的凈斷面積 巷道的凈斷面積可用公式： S 凈 =B（ h2+B） （ 25） 可得： S 凈 =B（ h2+B） =178。 （ 2） 集中開拓可采 煤層 ，生產(chǎn)能力大。一對滾動(dòng)罐耳 3T。這種布局有以下優(yōu)點(diǎn)：工業(yè)廣場煤柱損失比布置在井田中央少；投產(chǎn)初期開拓工程量少；投產(chǎn)后短期內(nèi)能達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，使運(yùn)輸、通風(fēng)、井巷維護(hù)等費(fèi)用最低。但方案 3的提升、排水等環(huán)節(jié)都比方案 4 更好，所以決定采用方案 3。兩種方案的生產(chǎn)系統(tǒng)都比較簡單可靠。 由于井田地形平坦，不存在平硐開拓條件，表土較厚且有流沙層，斜井施工困難，故確定采用立井開拓，且按流沙層較薄，生產(chǎn)費(fèi)用較低的原則，井筒位于井田走向中部流沙層較薄處。 （ 2） 階段和開采水平參數(shù) ①水平垂高 兩階段，兩水平： 870sin15176。多水平開拓一般用在井田的傾斜長度比較大或者煤層傾角大的地方。 一個(gè)井田可以用 一個(gè)水平開采或者用幾個(gè)水平開采，前者稱為單水平開拓，后者稱為多水平開拓。 4） 井田再劃分 （ 1）井田階段劃分和開采水平設(shè)置 一般情況下井田的范圍都比較大，為了有計(jì)劃、按順序、安全合理地開采井田內(nèi)的煤 層，以獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，必須將井田劃分為若干個(gè)小的部分，然后有序地進(jìn)行開采。為了充分發(fā)揮投資效果，礦井股務(wù)年限應(yīng)該長些。 井田 再劃分 井田邊界 礦井井田范圍： 井田東西走向長 9000m，南北傾斜寬 1740m，井田面積 178。/t，絕對涌出量為 ～179。 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 55 頁 老頂：灰白色中砂巖，夾粉砂巖，厚層狀；巖石成分為石英及泥質(zhì)巖屑，次為暗色燧石，并含有紫紅色的礦物細(xì)粒；膠結(jié)物為高嶺土質(zhì)基底式膠結(jié)，占 30％，極易風(fēng)化，遇水澎漲，厚 ～ ，平均 。區(qū)內(nèi)煤層厚度變化較大。 （ 4） 風(fēng)化殼 巖石特點(diǎn)：巖層顯著變色，粘土巖和砂巖均變成淺黃色、灰白色或其它雜色；巖石硬度降低，產(chǎn)生風(fēng)化裂隙，疏松易碎，裂隙中有黃色充填物；巖石礦物發(fā)生淋濾分解作用。巖相組合主要是瀉湖海灣相和泥巖沼澤相相互交替沉積，同時(shí)在瀉湖海灣相之后出現(xiàn)有湖濱三角洲相。 礦井地質(zhì)構(gòu)造 1）地質(zhì)構(gòu)造 崠山煤礦井田位于開平向斜的西北側(cè)，南北長約 1740m，東西寬約 9000m，北端閉合，南端開放，面積約 178。 （ 1） 含 水層水 礦井含水層充水水源主要是煤 3 以上砂巖裂隙承壓含水層水，含水層的水可通過巖石裂隙滲透到主大巷和工作面，對礦井正常生產(chǎn)造成一定影響。 礦井水文地質(zhì) 礦井最大涌水量為 179。/t， 絕對涌出量為25m179。最 大凍土深度 ，年降雨量一般520680mm，年蒸發(fā)量 1670mm，春冬季節(jié)多西北風(fēng)，夏秋季節(jié)多東南風(fēng)，一般風(fēng)力 34級，最大風(fēng)力 6 級。井田內(nèi)地勢平坦，但北部稍高，向南低下，北部地面標(biāo)高為 +，南端標(biāo)高為 +， 傾向陡河 。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 55 頁 1 井田地質(zhì)條件 本章主要介紹井田的地理概況以及井田煤系地層、開采賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件、 煤層 賦存安全特性 等概況 。低山丘陵的伸展方向與地層走向方向一致。氣象資料統(tǒng)計(jì)：年降水量最大值為 （ 1987 年），最小值為 （ 1997 年），平均值為 。 相對涌出量為 ： 10m179。 水文和地質(zhì)條件 井田地理為一向斜，煤系地層為石炭系和二疊系以及其他系組成，所含煤層中可供開采的煤層有 2 層，這些煤層上部都覆蓋有厚度為 100～ 380m的第四系沖積物。礦井主要充水水源有：含水層水、斷層水、老空水。礦井首采的 2 煤層，其頂板灰白色中粗粒砂巖為一隔水層，擋住了 2 煤層上方的頂板砂巖裂隙含水層水，由于采掘活動(dòng)，灰白色中粗粒砂巖經(jīng)常冒落，使隔水層遭破壞而導(dǎo)致上部含水層水下泄。本組含煤地層以粉砂巖為主，其次為砂巖，其中各種巖石所占百分比如下所示：粉砂巖類為 ％ ，砂巖類為 ％ ，煤層為 ％ ，粘土巖為 ％ 。在本組頂部出現(xiàn)了大陸河流沖積相沉積。煤層的容重為 179。 直接頂：灰色粉砂巖，有明顯水平層理或波狀層理，塊狀，含有豐富的植物葉片化石，偶見淺褐色結(jié)核，厚度變化較大，極不穩(wěn)定，厚 0～ ，平均 。/min；二氧化碳相對涌出量為 ～ 179。本章主要內(nèi)容為：進(jìn)行井田再劃分、礦井產(chǎn)能力的核定、設(shè)計(jì)開拓方式和煤層群開拓方式、階段大巷井設(shè)計(jì)、井底車場設(shè)計(jì)等。所以，建設(shè)投資較高。 按大型礦井服務(wù)年限下限要求 [2]， T 取 60 年， 儲量備用系數(shù) K 取 ，現(xiàn)求礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A： A=Zk/（ TK） =(60)= 萬 t/a； 根據(jù)煤層賦存情況和礦井設(shè)計(jì)可采儲量，按煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，將礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 確定為 120 萬 t/a，計(jì)算服務(wù)年限： T=Zk/(AK)=（ 120 ） = 通過上述計(jì)算，將礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 A 確定為 120 萬 t/a 時(shí)，服務(wù)年限 T=60a符合《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 要求，因此設(shè)計(jì)本礦井產(chǎn)量為 120 萬 t/a。一般研究和討論的水平主要是指開采水平。按開采水平服務(wù)的階段布置方式的不同，可分為 多水平上山開拓、多水平上、下山開拓和多水平混和開拓。設(shè)置兩個(gè)開采水平，二是井田劃分為三個(gè)階段，設(shè)置三個(gè)開采水平。通常以井峒形式把井田開拓方式分成平峒開拓、斜井開拓、立井開拓和綜合開拓四種形式。 崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 55 頁 方案 1 和方案 2的區(qū)別在于第二水平是用暗斜井延深還是直接延深立井。粗略估算如表 22，方案 4的總費(fèi)用比方案 3略高，但相差不到 10%，仍可視為近似相等。 ②井筒位置 為了使井下各翼儲量分布均衡，減少運(yùn)輸費(fèi)用和通風(fēng)阻力， 將主副井筒布置在井田中央。 副井凈直徑 6m，安裝金屬罐道、罐道梁、行人梯子間。 崠山煤礦煤層有自然發(fā)火傾向 ，因此采用了集中運(yùn)輸大巷采區(qū)石門的布置方式，將運(yùn)輸大巷均布置在最下一個(gè)可采煤層底巖石中，這種布置方式有以下特點(diǎn)： （ 1） 大巷布置在底板巖石中 ，可以避免支承壓力對大巷在影響，大大改善了巷道維護(hù)條件，降低了生產(chǎn)期間的維護(hù)費(fèi)用。 取 h0 為 ， h2 為 ，則 H0 為 ；由于巷道為半圓拱形，拱高 h0=，崠山煤礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 55 頁 則寬度 B=。 3） 巷道的凈斷面積 巷道的凈斷面積可用公式 （ 25） ： S 凈 =B（ h2+B） 計(jì)算 可得： S 凈 =B（ h2+B） =178。 3）巷道的凈斷面積 巷道的凈斷面積可用公式： S 凈 =B（ h2+）計(jì) 算 由上式可得： S 凈 =B（ h2+） =（ + ） =178。 環(huán)行立式井底車場的主副井儲車線垂直于運(yùn)輸大巷或石門。