【正文】 第八章 礦井通風(fēng)與安全第一節(jié)風(fēng)量的計(jì)算礦井日平均產(chǎn)量3000噸，礦井為低瓦斯礦井，礦井按最多入井人數(shù)200人計(jì)算，礦井所需總風(fēng)量為：Q總=4200m/分=800 m/分第二節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)和風(fēng)量分配礦井通風(fēng)方式：中央邊界式；通風(fēng)方法：抽出式。 緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī)。“三下”采煤技術(shù)提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù),發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù),包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng)。煤炭開采造成巖層移動(dòng)破壞,引起巖層中水與瓦斯的流動(dòng),導(dǎo)致煤礦瓦斯事故與井下突水事故。2003年,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系,隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo),為我國(guó)綠色開采技術(shù)的研究指明了方向。(2)煤與瓦斯共采:開采后圍巖壓力降低,大量瓦斯在采空區(qū)釋放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤與瓦斯共采體系。輸送機(jī)中部溜槽按順序連接,并與機(jī)頭和機(jī)尾組成整部刮板輸送機(jī)。為解放村莊壓煤,提高開采上限,提高煤炭資源采出率,延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限,太平煤礦與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作開展了固體廢物膏體充填不遷村采煤技術(shù)的研究。燃燒形成的大量二氧化碳對(duì)空氣也是嚴(yán)重的污染。硬厚頂煤控制技術(shù),研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù),包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù),使頂煤體能隨采隨冒,提高其回收率。深井作業(yè)場(chǎng)所工作環(huán)境的變化。 研究開發(fā)新型的支護(hù)設(shè)備研究硬煤層、硬頂板放頂煤液壓支架,完善液壓支架性能和快速移架系統(tǒng),開發(fā)耐炮崩、輕型化單體液壓支柱和厚煤層巷道錨索和可伸縮錨桿。關(guān)鍵詞：開發(fā)技術(shù) 煤炭工藝 煤炭一、煤炭開采的主要形式（一）井下采煤井下采煤的順序。二、采煤方法與工藝長(zhǎng)壁采煤方法已趨成熟，放頂煤采煤的應(yīng)用在不斷擴(kuò)展，應(yīng)用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高，急傾斜、不穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間，主要方向是改善作業(yè)條件，提高單產(chǎn)和機(jī)械化水平。采煤工藝的發(fā)展將帶動(dòng)煤炭開采各環(huán)節(jié)的變革，現(xiàn)代采煤工藝的發(fā)展方向是高產(chǎn)、高效、高安全性和高可靠性，基本途徑是使采煤技術(shù)與現(xiàn)代高新技術(shù)相結(jié)合，研究開發(fā)強(qiáng)力、高效、安全、可靠、耐用、智能化的采煤設(shè)備和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，改進(jìn)和完善采煤工藝。主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)為生產(chǎn)空間不受限制，可采用大型機(jī)械設(shè)備，礦山規(guī)模大，勞動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低，建設(shè)速度快。就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計(jì)、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放頂煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的 “油磨屑”監(jiān)測(cè)和溫度、電信號(hào)的監(jiān)測(cè)。控制技術(shù)。它開始于英國(guó)1912年,由于熱值低、成本高而未得到發(fā)展。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運(yùn)到貯砂倉(cāng)貯存。通過矸石倉(cāng)下口,膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)入上下山,而后由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷,再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機(jī)尾部,由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填。我國(guó)大部分礦區(qū)處在干旱半干旱地區(qū),而每年采煤破壞地下水22億m3,可見保水開采具有重要的意義。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,綠色開采主要包括以下內(nèi)容:水資源保護(hù)—“保水開采”。、小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)實(shí)施國(guó)家關(guān)閉小煤礦,淘汰落后生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備,提高平均單井規(guī)模的技術(shù)政策,開發(fā)小型煤礦機(jī)械化、半機(jī)械化開采技術(shù)和裝備,改進(jìn)小煤礦的采煤方法和開采工藝,提高采煤工作面的單產(chǎn)和工效。深井巷道(特別是軟巖巷道)快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù),研制既有利于頂煤破碎和頂板控制。滿足礦井輔助提升任務(wù)及現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》的要求。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力、開拓方式、采區(qū)及工作面布置等條件，主斜井原煤提升采用鋼繩芯深槽角強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)。根據(jù)計(jì)算，9+10號(hào)煤層綜采放頂煤工作面，設(shè)計(jì)選用ZF6400/18/32H型放頂煤液壓支架。Kh為綜采工作面創(chuàng)造快速連續(xù)開采的條件，加大工作面推進(jìn)長(zhǎng)度，減少搬家次數(shù)，并保證快速搬家。本井田9+10號(hào)煤一般含夾矸1～2層。（2）設(shè)備投資較高。（6）綜采放頂煤對(duì)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜、厚度變化較大煤層的開采，比大采高綜采更靈活和適用。（2）工程地質(zhì)9+10號(hào)煤層：偽頂為泥巖或炭質(zhì)泥巖，較薄，隨采隨落，直接頂和老頂為K2石灰?guī)r，—。容積900m3,副水倉(cāng)有效長(zhǎng)度60m。34′，三心拱斷面。方案一缺點(diǎn)：1））安全出囗少, ： 1）主扇選型功率小。回風(fēng)立井兩個(gè), 一個(gè)井口標(biāo)高+960m,井筒凈直徑為5m,，垂深276m。井田內(nèi)可采煤層為9+10號(hào)煤層，2號(hào)煤距離9+，全井田共劃分一個(gè)水平，井底車場(chǎng)設(shè)在9+10號(hào)煤層，水平標(biāo)高+,集中膠帶機(jī)運(yùn)輸大巷和集中軌道運(yùn)輸大巷，專用回風(fēng)大巷,并按原有方位向東延伸至井田東部邊界附近。（4）井口及工業(yè)場(chǎng)地盡量位于儲(chǔ)量中心，減少井下運(yùn)輸、通風(fēng)、井巷工程費(fèi)用。斜長(zhǎng)540m。（1）工業(yè)場(chǎng)地煤柱工業(yè)場(chǎng)地的煤柱：長(zhǎng)*寬*煤厚經(jīng)計(jì)算（2）大巷煤柱設(shè)計(jì)考慮本礦井大巷兩側(cè)各留設(shè)30m保護(hù)煤柱。煤層傾角＜25176。第三節(jié) 煤層的埋藏特征 9+10＃煤層為太原組下部可采煤層，煤變質(zhì)程度為無煙煤階段。因此，本井田構(gòu)造類型屬簡(jiǎn)單類型。10176。地理坐標(biāo)為111176。井田內(nèi)可采煤層為2號(hào)、9+10號(hào)兩層。第二節(jié) 井田地質(zhì)特征一、井田所屬位置據(jù)《山西地質(zhì)志》井田所處區(qū)域構(gòu)造位置為塔兒—九原山陷隆的中北部之東與郭道——安澤南北向褶帶之間的浮山斷裂帶中。F2正斷層：位于井田的西部，F(xiàn)1正斷層?xùn)|300m左右，該斷層走向N15176。另?yè)?jù)《山西巖溶大泉》資料推斷本井田奧灰水位標(biāo)高為605625m。第二節(jié) 地質(zhì)儲(chǔ)量的計(jì)算按照中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之《煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行資源/儲(chǔ)量估算。礦井工業(yè)資源/儲(chǔ)量在全礦井保有的資源／ Mt 9 中，探明的及控制的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)儲(chǔ)量（111b+122b）占總資源/%，推斷的內(nèi)蘊(yùn)資源量（333）占總資源/%.根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50215－2005）及本井田的勘探情況，由于9+10號(hào)煤為穩(wěn)定性好的煤層，設(shè)計(jì)對(duì)推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量（333）9+10號(hào)煤可信度按90%考慮。礦井每天凈提升時(shí)間16h。井筒井壁結(jié)構(gòu)主斜井（已有）：表土段采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支護(hù)方式，支護(hù)厚度500mm。副斜井井口標(biāo)高+。三心拱斷面。設(shè)計(jì)初期在北采區(qū)布置一個(gè)放頂煤綜采工作面。根據(jù)上述原則及本井田的井田范圍，結(jié)合井田開拓部署、大巷位置、煤層賦存情況、工作面推進(jìn)長(zhǎng)度、生產(chǎn)規(guī)模、煤層厚度變化情況、構(gòu)造分布情況、裝備水平及國(guó)內(nèi)外安全高效礦井生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等因素，設(shè)計(jì)確定全井田分煤組共劃分為三個(gè)采區(qū)，即北采區(qū)、南一采區(qū)和南二采區(qū)。第二節(jié)井底車場(chǎng)一、井底車場(chǎng)位置及形式的選擇副斜井井底在9+10號(hào)煤層中設(shè)有平車場(chǎng)，長(zhǎng)度100m，可以同時(shí)存放空重礦車60輛，通過能力較大，主要為輔助提升服務(wù)，礦井實(shí)際運(yùn)輸量較小，車時(shí)形式簡(jiǎn)單，調(diào)車方便，工程量省。第六章采煤方法第一節(jié)采（盤）區(qū)地質(zhì)條件與選定的采煤方法煤層開采條件（1）地質(zhì)構(gòu)造8401工作面位于呂梁—太行斷塊之沁水塊坳的次級(jí)構(gòu)造單元，郭道—安澤近南北向褶帶中南段西部邊緣。與大采高綜采一次采全高相比放頂煤綜采有如下優(yōu)越性：（1）設(shè)備投資少?！?，煤層及頂?shù)装逯杏惨陨系牡刭|(zhì)條件。應(yīng)當(dāng)指出的是，煤層作為一個(gè)整體，其強(qiáng)度不僅與煤層抗壓強(qiáng)度有關(guān)，同時(shí)也與煤層的節(jié)理和裂隙發(fā)育程度有關(guān)，一般煤體都存在不同程度的地質(zhì)弱面和構(gòu)造裂隙，節(jié)理裂隙發(fā)育的煤層，煤體的完整性較差，因而大大降低煤層的強(qiáng)度，頂煤在礦壓的作用下易于破碎，節(jié)理裂隙越發(fā)育，頂煤的冒放性越好。第二節(jié) 采（盤）區(qū)巷道布置和要素一、首采區(qū)位置及首采工作面的確定礦井設(shè)計(jì)為3個(gè)生產(chǎn)盤區(qū)，即:北采區(qū)和南一采區(qū)和南二采區(qū)。%。四、工作面頂板管理方式，支護(hù)設(shè)備選型液壓支架工作阻力與支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算9+10煤工作面頂板均采用全部垮落法管理，選用液壓支架支護(hù)。多輪放煤頂煤丟失嚴(yán)重，放煤時(shí)間長(zhǎng)，影響開機(jī)率，不利于工作面實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。(二)方案概述經(jīng)驗(yàn)算。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí),繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國(guó)特色的采煤工藝?yán)碚?。今后研究的重點(diǎn)是:通過電液控制閥組操縱支架和改善“支架圍巖”系統(tǒng)控制,進(jìn)一步完善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動(dòng)采集系統(tǒng)。 研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板條件下應(yīng)用高技術(shù)低成本巖層控制技術(shù)目前,由于應(yīng)用高壓注水、深孔預(yù)裂爆破處理堅(jiān)硬頂板和應(yīng)用化學(xué)加固技術(shù)存在工藝復(fù)雜、成本高的問題,因而需進(jìn)一步研究開發(fā)新技術(shù)、新工藝、新材料來解決這些問題。根據(jù)我國(guó)的能源資源狀況,煤炭作為我國(guó)最重要的一次性能源,在未來20年內(nèi),其在能源構(gòu)成中的主體地位將不會(huì)改變。保水開采保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵,缺水礦區(qū)要以水資源保護(hù)和利用為主。充填開采我國(guó)多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題,充填采礦法對(duì)解決這類問題具有重要的意義。風(fēng)力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/21/3。膏體充填技術(shù)的核心是膏體充填材料,膏體充填材料的強(qiáng)度對(duì)膏體充填的效果起決定作用。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分,相信隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善,煤礦綠色開采一定會(huì)發(fā)揮它應(yīng)有的作用,為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。 緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采主要研究開發(fā):體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī)。3 “三下”采煤技術(shù)提高數(shù)值模擬計(jì)算和相似材料模擬等,深入研究開采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律,研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的合理開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù),發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù),包括用地表廢料向垮落法工作面采空區(qū)充填的系統(tǒng)。煤炭地下氣化技術(shù)具有投資少、安全、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優(yōu)點(diǎn),尤其適合我國(guó)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜、劣質(zhì)煤比例高、“三下”壓煤嚴(yán)重的礦區(qū)。按落煤技術(shù)方法，地下采煤有機(jī)械落煤、爆破落煤和水力落煤三種，前二者稱為旱采，后者稱為水采，%。（四）各種綜采高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，就要提高開機(jī)率，對(duì)“支架—圍巖”系統(tǒng)、采運(yùn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。三、主要的開采技術(shù)（一）深礦井開采技術(shù)深礦井開采的關(guān)鍵技術(shù)是：煤層開采的礦壓控制、沖擊地壓防治、瓦斯和熱害治理及深井通風(fēng)、井巷布置等；需要攻關(guān)研究的是：深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場(chǎng)及分布狀態(tài)的特征；深井作業(yè)場(chǎng)所工作環(huán)境的變化；深井巷道（特別是軟巖巷道）快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)與裝備；深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)；深礦井高產(chǎn)高效開采有關(guān)配套技術(shù)；深礦井開采熱害治理技術(shù)與裝備。壁式采煤法工作面長(zhǎng)，一般100～200 m，可以容納功率大，生產(chǎn)能力高的采煤機(jī)械，因而產(chǎn)量大，效率高。應(yīng)繼續(xù)研究完善“長(zhǎng)通道、大斷面、兩階段”和“礦井式氣化”兩種典型煤炭地下氣化工藝,進(jìn)行較大規(guī)模的地下氣化試驗(yàn)研究,摸索實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)控制、三個(gè)穩(wěn)定”的技術(shù)途徑,并實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)探索應(yīng)用的途徑。研究近水體開采的開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)優(yōu)化和裝備,提出煤炭開采與煤礦城市和諧統(tǒng)一的開采沉陷控制、開采村莊下壓煤、土地復(fù)墾和礦井水資源優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。研究開發(fā)薄煤層工作面的總體配套技術(shù)和高效開采術(shù)。在發(fā)展現(xiàn)代采煤工藝的同時(shí),繼續(xù)發(fā)展多層次、多樣化的采煤工藝,建立具有中國(guó)特色的采煤工藝?yán)碚?。膏體充填開采是綠色開采技術(shù)的重要組成部分,是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑,是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。矸石經(jīng)充填機(jī)、充填管路充填采空區(qū)。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn),改善采場(chǎng)和巷道維護(hù)狀況,有效減少地表下沉和變形,提高煤礦采出率,保護(hù)地面建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。因此,保水開采包含水資源保護(hù)、水資源利用(煤水共采)和水災(zāi)害防治等多項(xiàng)重要內(nèi)容。屆時(shí),煤炭產(chǎn)量很可能無法滿足工業(yè)需求。運(yùn)用離散元等方法研究頂煤放落規(guī)律,提出放頂煤優(yōu)化準(zhǔn)則和提高頂煤回收率的途徑。采煤機(jī)在線與離線相結(jié)合的 “油磨屑”監(jiān)測(cè)和溫度、電信號(hào)的監(jiān)測(cè)。本論文就對(duì)煤礦開采技術(shù)作了分析并對(duì)其帶來的環(huán)境影響闡述了針對(duì)性的技術(shù)以及向綠色開采的發(fā)展趨勢(shì)。固定天輪