【文章內(nèi)容簡介】 兩種，但圓形斷面的立井服務(wù)年限長，承壓性能好，通風(fēng)阻力小，維護費用少以及便于施工的特點，因此，主、副立井及風(fēng)井均采用圓形斷面。1）主井主井井筒采用立井形式，圓形斷面，178。，井筒內(nèi)裝備兩套12噸的雙箕斗，井壁采用混凝土砌碹支護方式。此外，還布置有檢修道、動力電纜、照明電纜、通迅信號電纜、人行臺階等設(shè)施。主井井筒斷面和井筒特征表分別見圖4－3和表4－9。2）副井副井井筒采用立井形式，圓形斷面，178。，井筒內(nèi)裝備一對1t雙層四車多繩罐籠，井壁采用混凝土砌碹支護方式，井筒主要用于提料、運人、提升設(shè)備、矸石等。采用金屬罐道梁，型鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道、電纜道。副井井筒斷面和井筒特征分別見圖44和表4－10。3）風(fēng)井風(fēng)井位于礦井中央上邊界保護煤柱內(nèi)，備有安全出口。圓形斷面，178。，采用混凝土支護方式，井壁厚度達400mm，風(fēng)井井筒斷面和井筒特征分別見圖45和表4－11。4）風(fēng)速驗算所選定的副井作為進風(fēng)井，風(fēng)井作為出風(fēng)井，其斷面的大小必須符合風(fēng)速要求。由第九章《礦井通風(fēng)與安全》的風(fēng)速驗算可知，所選的井筒符合風(fēng)速要求。 井底車場從礦車在井底井場內(nèi)的運行特點看，井底車場有兩大類，即環(huán)形式和折返式。本礦井設(shè)計年產(chǎn)量為150萬t/a，在巷道運輸中采用3噸底卸式礦車運煤。根據(jù)底卸式礦車的運行特點及要求，選用折返式井底車場。為了保證礦井生產(chǎn)及安全的需要，一般井底車場設(shè)有各種硐室。井底車場線路布置、調(diào)車方式見圖46。 主要開拓巷道主要開拓巷道如運輸大巷（圖47）、主石門（同運輸大巷）、總回風(fēng)大巷（圖47）均布置于底板砂巖之中。由于其服務(wù)時間長，為便于維護，并根據(jù)現(xiàn)場使用情況，其斷面均采用半圓拱型，并采用錨噴支護。各主要開拓巷道的斷面尺寸，均按運輸設(shè)備的外形尺寸以及《規(guī)程》第19條、第20條有關(guān)安全間隙的要求而確定的，并按通風(fēng)要求驗算風(fēng)速，驗算結(jié)果見第九章。 5 采區(qū)巷道布置 煤層的地質(zhì)特征 采區(qū)位置及范圍礦井首采區(qū)位于井田西部第一水平上山部分，南以F16斷層與協(xié)莊、良莊井田為界，西以F22斷層和33，35，340，343號鉆孔連線及泉189，23號鉆孔連線與小港井田為界，東鄰二采區(qū)，并被工業(yè)廣場保護煤柱相隔，北部以475m煤層底板等高線作為采區(qū)邊界與下山部分相隔。采區(qū)東西走向平均長約2275m，南北傾向平均長約900m，面積2047500平方m，采區(qū)垂高為150m。 采區(qū)煤層特征本采區(qū)所采煤層為2煤層，其煤層特征見表51。表5－1 10煤層特征表煤層名稱 煤厚 傾角 結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性 容重 硬度 牌號 2 11176。 單一 穩(wěn)定 中硬 FM 本采區(qū)煤層瓦斯含量相對較低，主要涌出氣體為CH4，另有少量CO2，；煤塵有爆炸性，爆炸指數(shù)為38%；煤層有自燃發(fā)火傾向。 地質(zhì)構(gòu)造該采區(qū)構(gòu)造較簡單，無大的構(gòu)造影響生產(chǎn)，煤層走向起伏不明顯，傾角11176。左右，無明顯的變緩、變陡趨勢。 頂?shù)装逄匦?煤層頂?shù)装鍘r性特征如表52所示。表5－2 2煤層頂?shù)装鍘r性特征表 偽 頂 直接頂 老頂 巖性 深灰色泥巖 泥巖 長石石英砂巖 厚度（m） 類別 Ⅱ類 Ⅲ級 水文地質(zhì)本采區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單型，第四系含水層直接覆蓋在煤層露頭之上，是淺部煤層開采的主要補給水源，故在該采區(qū)上部留設(shè)垂直高度50m的防水煤柱，預(yù)計不會對采區(qū)開采造成突水威脅。除此之外，煤系地層砂巖裂隙含水層是采區(qū)的主要充水水源。由于砂巖裂隙發(fā)育不均，一般富水性弱，只在局部相對較強，以靜儲量為主，補給源不足，在開采時可能表現(xiàn)為少量突水、淋水、滴水。地質(zhì)報告提供采區(qū)內(nèi)正常涌水量為200t/h，最大涌水量為314t/h，涌水量不大。 地表情況本采區(qū)地表為農(nóng)田、小水溝，沒有大的地表水系和水體。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū)走向長度的確定該井田走向長度約為5700m，僅在走向第二水平中央有一中等斷層。煤層厚度、傾角變化不大，因此，采區(qū)的劃分僅在第二水平受到地質(zhì)條件的限制。又由于本礦井采用綜合機械化開采，機械化水平較高，可設(shè)計一個采區(qū)滿足礦井產(chǎn)量，故取較長的采區(qū)走向長度。本礦井采區(qū)走向長度定為2000m左右，第一水平沿走向上山、下山部分各劃分為二個采區(qū)。第一采區(qū)即首采區(qū)走向長2275m。 確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目采區(qū)傾斜長度為900m，采區(qū)工作面長度定為170m，區(qū)段平巷采用單巷布置，在回采下區(qū)段時，采用留小煤柱的沿空掘巷。，因此，區(qū)段斜長為179m（不包括區(qū)段煤柱），對該數(shù)進行調(diào)整，取為180m。采區(qū)區(qū)段數(shù)為5個。 煤柱尺寸的確定采區(qū)內(nèi)的煤柱主要是采區(qū)邊界煤柱、采區(qū)上山保護煤柱以及水平大巷保護煤柱。該采區(qū)上部為松散層第四含水層，為了防止該含水層對采區(qū)開采造成威脅，留設(shè)垂高50m的防水煤柱，并可將回風(fēng)大巷布置在防水煤柱的底板巖石中，不必再留設(shè)回風(fēng)大巷保護煤柱。為防止采空區(qū)矸石的冒落，采區(qū)兩邊各留設(shè)10m的采區(qū)邊界煤柱。水平運輸大巷布置在距煤層底板30m下的穩(wěn)定砂巖巖石中，考慮采用跨大巷開采，不必留設(shè)大巷保護煤柱。采區(qū)上山布置在巖層中，由于上山使用時間長，上山每側(cè)各留設(shè)30m的上山保護煤柱。采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造情況簡單，無大斷層、大褶皺、陷落柱及其它影響回采的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造，所以采區(qū)內(nèi)不留設(shè)此類煤柱。區(qū)段平巷采用留小煤柱沿空掘巷的方法，在沿空掘進區(qū)段回風(fēng)小平巷時，留2m寬的小煤柱，以利于巷道回風(fēng)和支護。采區(qū)煤柱留設(shè)方法見表5－3。表5－3 采區(qū)煤柱尺寸煤柱 上邊界防水煤柱 上山保護煤柱 采區(qū)邊界煤柱 區(qū)段護巷煤柱 寬度（m） 175 302 10 2 采區(qū)上山布置由于采用中央分列式通風(fēng)，因此第一水平東西兩翼的上山要作為第二水平開采時的回風(fēng)巷道，即該采區(qū)上山在礦井開采的整個時期都要保留。為了減少上山的維護費用，因此將上山布置在2煤層底板巖石中。由于該采區(qū)僅采2煤層，瓦斯涌出量不大，煤層賦存情況已基本探明，故確定采區(qū)上山的數(shù)目為二條，即一條運輸上山，一條軌道上山。軌道上山距煤層底板15m，運輸上山距煤層底板20m，兩上山水平距離為20m。采區(qū)上山布置如圖51所示。 該采區(qū)開采單一厚煤層，將區(qū)段平巷布置在煤層中。為達到設(shè)計產(chǎn)量，盡量集中生產(chǎn)，區(qū)段依次接替。由于采區(qū)的涌水量不大，煤層賦存穩(wěn)定，且煤層采用綜采放頂煤開采，工作面需等長布置，因此區(qū)段平巷采用單巷布置。為了防止掘進時巷道受采空區(qū)矸石竄入的影響，在掘平巷時留2m寬的窄小煤柱。區(qū)段平巷均采用矩形斷面，錨網(wǎng)支護。 采區(qū)內(nèi)工作面的接替順序為了能夠在采空區(qū)上覆巖層穩(wěn)定后再進行沿空掘巷，采區(qū)內(nèi)工作面的接替順序為左右兩翼跳采接替，區(qū)段接替采用由上往下依次接替。 采區(qū)通風(fēng)、運輸及其它系統(tǒng)1）運煤系統(tǒng)工作面→運輸平巷→溜煤眼→運輸上山→采區(qū)煤倉→運輸大巷→主石門→主井→地面。2）運料系統(tǒng)副井→井底車場→主石門→運輸大巷→采區(qū)下部車場→軌道上山→采區(qū)上部（中部）車場→回風(fēng)運料平巷→工作面。3）回風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流：副井→井底車場→主石門→運輸大巷→采區(qū)下部車場→軌道上山→采區(qū)中部車場→運輸平巷→工作面污風(fēng)風(fēng)流：工作面→回風(fēng)平巷→回風(fēng)上山→回風(fēng)小石門→風(fēng)井→地面。4）出矸系統(tǒng)掘進工作面→回風(fēng)運料（運輸）平巷→采區(qū)中部車場→軌道上山→采區(qū)下部車場→運輸大巷→主石門→副井→地面。5）供電排水系統(tǒng)供電：地面變電站→副井→井下中央變電所→采區(qū)變電所→移動變電站→工作面。排水：區(qū)段平巷→采區(qū)中部車場→軌道上山→采區(qū)下部車場→運輸大巷→主石門→井底車場→中央水泵房→副井→地面。如區(qū)段工作面內(nèi)涌出的積水或區(qū)段平巷內(nèi)的積水不能自流至中部車場時，應(yīng)安設(shè)局部小水泵進行抽排。 采區(qū)內(nèi)各種巷道的掘進方法采區(qū)內(nèi)巷道采用綜合機械化掘進，選用AM—50型掘進機，SEP—160A轉(zhuǎn)載機，SGB—620/40（SGW—40T）型刮板運輸機，SSJ650/222（SJ—44）型可伸縮帶式輸送機，JBT—52—2局部扇風(fēng)機。掘進時轉(zhuǎn)載機接刮板運輸機和可伸縮膠帶輸送機。掘進機前進時，延長刮板運輸機，當(dāng)延長到刮板運輸機長度時，拆除刮板運輸機中部槽，將其縮到25～50m，并將可伸縮帶式輸送機延伸50～75m。掘進通風(fēng)方式為抽出式局扇通風(fēng)。 采區(qū)生產(chǎn)能力本采區(qū)為一個工作面生產(chǎn)。1） 工作面的生產(chǎn)能力 工作面生產(chǎn)能力由式5－1計算：A0=LV0MγC0 5－1式中：L—工作面長度，m； M—煤層厚度，m； V0—工作面年推進長度，m/a； γ—煤層容重，t／m3； C0—工作面回采率，取c＝。則 A0=1701584=160萬t/a2）采區(qū)生產(chǎn)能力 采區(qū)生產(chǎn)能力由式5－2計算：AB= k1 k2 A0i 5－2式中：AB——采區(qū)生產(chǎn)能力； k1——采區(qū)掘進出煤系數(shù)，；k2——工作面之間出煤影響系數(shù)，由于同采的工作面?zhèn)€數(shù)為1，故k2=1； A0i——工作面生產(chǎn)能力；則 AB=1160=176萬t/a。故采區(qū)將能滿足礦井產(chǎn)量要求。 采區(qū)采出率采區(qū)工業(yè)儲量為：Q=SMγ=2047500=； 5－3S：采區(qū)面積M：煤厚γ：容重采區(qū)煤柱損失為P=（900+22275+302900+20900+50900）=129萬t；注：該煤柱損失不包括防水煤柱；以下面公式計算采區(qū)采出率： 5－4采區(qū)開采過程中的煤柱損失主要有：工作面落煤損失，約占3%～7%，這里取為5%；采區(qū)煤柱損失。則 采區(qū)采出率= = =% 采區(qū)車場選型設(shè)計 采區(qū)上部車場形式選擇由于該采區(qū)煤層傾角為11176。，為緩傾斜煤層，絞車房距總回風(fēng)巷的距離較近，故采區(qū)上部車場選用雙道變坡順向平車場。其優(yōu)點是車輛運行順當(dāng)，凋車方便，回風(fēng)巷短，通過能力大；缺點是車場巷道斷面大，不宜維護。軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風(fēng)平巷相連，絞車房布置在與回風(fēng)巷同一水平的巖石中。采區(qū)上部車場如圖5－4所示： 采區(qū)中部車場選擇本采區(qū)生產(chǎn)能力大，煤層傾角為11176。，軌道上山布置在距煤層底板15m的巖石中，故選用中部車場的形式為雙道起坡不設(shè)高低道甩入石門的中部甩車場，其斜面線采用一次回轉(zhuǎn)方式。該車場特點是提升牽引角小，鋼絲繩磨損小，操車方便，斜面線路短，有利于減少提升時間，但交岔點長，對開鑿維護不利。采區(qū)中部車場如圖5－5所示。 采區(qū)下部車場由于該采區(qū)煤層傾角為11176。，上山通常提前下扎，并在大巷底板變平，底板圍巖條件較好，因此選用大巷裝車底板繞道式下部車場。其優(yōu)點是車場布置緊湊，工程量省，調(diào)車方便，但繞道出口交岔點距裝車站近，線路布置困難，繞道維護條件較差。其車場見圖5－6所示。 采區(qū)主要硐室1）采區(qū)煤倉采區(qū)煤倉容量目前一般為50～500t。煤倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力的關(guān)系可參考表5－4： 表5－4 煤倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力關(guān)系采區(qū)生產(chǎn)能力（萬t/a） 30 30～45 45～60 60～100及以上 采區(qū)煤倉容量（t） 50～100 100～150 150～250 250～500 諸多形式的煤倉中尤以圓形斷面的煤倉利用率高，不易形成死角，便于維護施工方便，施工速度快。結(jié)合本采區(qū)煤層底板巖性綜合考慮，本采區(qū)選用圓形斷面煤倉。從目前使用情況來看，圓形斷面直徑一般取2～5m，以4～5m為佳，又煤倉過高易使煤壓實而起拱，引起堵塞，一般不宜超過30m，以20左右為好。故本采區(qū)選定煤倉尺寸為圓形斷面直徑為5m。由上表可知，煤倉容量與采區(qū)生產(chǎn)能力能與適合。煤倉利用率：η=h/D=即煤倉選型合理。2） 采區(qū)絞車房采區(qū)絞車房位置的選擇，應(yīng)布置在圍巖穩(wěn)固、無淋水、地奪小，易維護的地點。應(yīng)避開較大的地質(zhì)構(gòu)造、含水層、并不受開采影響。本采區(qū)上部為順向平車場，軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風(fēng)平巷相連，絞車房布置在與回風(fēng)巷同一水平的巖石中。所選用的絞車為JKY2/。設(shè)計絞車房有兩個安全出口，一是鋼絲繩通道，二是通風(fēng)巷道，硐室斷面為半圓拱形，高度為3950cm，用錨噴支護。設(shè)備的基礎(chǔ)用150號混凝土砌筑，深度為2m左右。3） 采區(qū)變電所采區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在圍巖穩(wěn)固、地壓小、通風(fēng)良好、無淋水且采區(qū)用電負荷中心處。所以本采區(qū)變電所設(shè)在采區(qū)中心地區(qū)，即第三區(qū)段正中，呈“—”形布置，采用錨噴支護。該變電所服務(wù)于整個采區(qū)。6 采煤方法 采煤工藝方式 采煤方法的選擇本采區(qū)可采煤層的特征如下表所示：表6－1 可采煤層特征表煤層名稱 2 煤層厚度 M 傾角 176。 8～13 穩(wěn)定性 穩(wěn)定 硬度 中硬f= 煤層牌號 FM 偽頂 巖性 深灰色泥巖 厚度 M 直接頂 巖性 沙泥巖 厚度 M 老頂 巖性 長石石英砂巖 厚度 M 根據(jù)可采煤層的特征表，2煤層為傾角為11176。的緩傾斜厚煤層，在采區(qū)范圍內(nèi)，煤層結(jié)構(gòu)單一，賦存穩(wěn)定。綜合考慮分層綜采采煤法和綜采放頂煤采煤法的優(yōu)缺點，決定選用走向長壁全部垮落一次采全高綜采放頂煤采煤法。 回采工作面長度的確定影響工作面長度的因素有煤層賦存條件、地質(zhì)構(gòu)造影響、煤層中瓦斯的涌出量及其防治措施、采區(qū)通風(fēng)的條件及存在問題、機械裝備及技術(shù)特征、巷道布置等。該采區(qū)的煤層特征如上表6－1所示，其煤層賦存條件好，地質(zhì)條件簡單，無大的地質(zhì)構(gòu)造影響，煤層走向起伏不明顯，瓦斯含量相對較低，通風(fēng)條件良好，工作面生產(chǎn)能力大 。