【導(dǎo)讀】古書院礦位于位于山西省東南部，沁水煤田的東南緣，面積平方公里。3#煤層埋藏較淺，瓦斯含量低。各層煤自燃性不強，屬于不易自燃。礦井工業(yè)儲量17901萬噸，可采儲量萬。3號煤層為米厚，傾角3到5度，距地面160米左右。采用斜井、集中大。沿井田走向布置三條大巷，軌道大巷、運輸大巷布置在巖石中，軌道大。礦井移交生產(chǎn)至達到設(shè)計能力時，共開鑿3個井筒，即主、主斜井裝皮帶，副斜井鋪軌道，工業(yè)廣場位于井田中部。本井田3號煤層劃分為4個采區(qū)，采用帶區(qū)式準(zhǔn)備。設(shè)計采用傾斜長壁采煤方法?；夭晒に嚥捎煤笸耸?、綜合機械化放頂煤采煤法。作業(yè)制度為“四六制”，三。班采煤、一班檢修。采空區(qū)采用全部跨落法管理頂板。方式為中央并列式通風(fēng)。礦井總風(fēng)量為³/s，主扇工作方式為機械抽出式，風(fēng)。機型號為：，n=740r/min，電機功率為390KW。

　　

【正文】 斷面，噴射混凝土支護。 六、井底煤倉 晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 19 井底煤倉采用圓柱型垂直煤倉，井底煤倉的有效容積為： Qmc=()Am 式中： Qmc—— 井底煤倉的有效容量（ t） Am—— 礦井設(shè)計日產(chǎn)量（ t） —— 系數(shù)，大型礦井取大值，小型礦井取小值。此處取 . 故 Qmc=()Am= = 第二節(jié) 井底車場形式 井底車場內(nèi)設(shè)置各種硐室，以供提升、運輸、排水和供電等需要。硐室的布置應(yīng)符合礦井安全規(guī)程的要求。①主井的硐室設(shè)在主井附近的適當(dāng)位置 ,如卸載硐室、礦倉或煤倉、裝載硐室、清理撒礦或撒煤硐室和斜巷、井底水泵房；②副井的硐室有中央水泵房、變電所、水倉、等候室、工具房等 。③在井底車場附近 ,還有調(diào)度室、醫(yī)療室、電機車修理室等。確定車場形式的原則 ,應(yīng)使車場通過能力不小于礦井設(shè)計生產(chǎn)能力的 倍；車場巷道和硐室的工程量要??；車輛運行安全，調(diào)度方便；巷道和硐室 易于開鑿和維護。 井底車場類別很多，通常按照礦車運行的方式，分環(huán)行車場、梭式車場和盡頭式車場，后二者又統(tǒng)稱折返式車場。 考慮到本次整合設(shè)計礦井主提升為膠帶運輸機，井下運輸量不大；本設(shè)計采用機車繞道的單環(huán)形車場 布置方式 ， 負責(zé)全礦的運輸任務(wù)。 一、井底車場空重車線長度的確定、列車運行及調(diào)車方式 礦井主運輸采用膠帶輸送機運輸，井底車場擔(dān)負材料、設(shè)備的周轉(zhuǎn)及運輸任務(wù)，運輸量不大。井下輔助運輸采用無極繩絞車牽引 系列礦車運輸。 水平車場井底能力以滿足輔助提升要求為基準(zhǔn)來考慮。材料車在井筒落底摘掛鉤后，礦車 自動滑入車場重車線，掛上鉤后由無極繩絞車牽引駛?cè)氪笙镘壍?；空車摘鉤后滑入車場存車線，并由人工推到車場軌道大巷無極繩絞車摘掛鉤點。 二、井底車場硐室名稱及位置 根據(jù)生產(chǎn)安全需要，井底設(shè)置配電室、主副水倉、水泵房、消防材料庫等硐室。 該礦資源儲量核查地質(zhì)報告中涌水量數(shù)據(jù)， 3 號煤層正常涌水量為晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 20 120150m3/d，最大涌水量為 400m3/d；根據(jù)車場布置形式及主排水泵房位置，設(shè)置水倉布置在井底車場的東側(cè)，主副水倉平行布置，長度約 50m，容積約 400m3。 三、井底車場主要巷道和硐室的支護方式和材料 本次 設(shè)計均利用原有的兩個井筒改造后利用，達產(chǎn)時布置井底硐室有中央變電所、主副水倉、水泵房及消防材料庫等。井底車場、所有硐室、運輸回風(fēng)大巷與井筒及車場連接處均采用料石砌碹支護；運輸、回風(fēng)大巷主體采用鋼棚支護，部分采用砼碹支護。 第三節(jié) 主副井硐室布置 主井系統(tǒng)硐室：主井系統(tǒng)硐室有礦車缷載站硐室，井底煤倉，清理井底煤倉撤煤硐室及水窩房等。本設(shè)計各硐室均布置于 3＃煤層底板的巖層中。 副井系統(tǒng)硐室：副井系統(tǒng)硐室有主排水泵房，水倉及清理水倉硐室主變電所、等候硐室，及修理間等。排水水泵房和主變電所采用聯(lián)合布置， 這樣可使主變電所向主排水泵房的供電距離最短。它們均布置于副井井筒與井底車場連接處附近。水倉設(shè)在井底標(biāo)高的最低點處。 第六章 采煤方法 第一節(jié) 采煤方法的選擇 該井田內(nèi)煤系地層為二疊系山西組，煤層埋藏穩(wěn)定，無大的地質(zhì)構(gòu)造，只有 3號煤層可采，其平均厚度為 米，平均傾角只有 3度到 5 度，該井田圍巖性質(zhì)較穩(wěn)定，瓦斯含量不大，為低沼氣礦井，礦井涌水量較小，井田平均走向長 ，傾斜長 ，煤的容重為： ，煤層無自然發(fā)火的現(xiàn)象。 由上述地質(zhì)條件，該礦可選用的采煤方法如下下表： 體系 整層與分層 推進方向 采空區(qū)處理 采煤工藝 適用條件 晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 21 單一走向長壁 壁式 整層 走向 垮落 綜 普 炮 薄中厚煤層 單一傾斜長壁 壁式 整層 傾斜 垮落 綜 普 炮 緩斜薄中厚 刀柱式采煤法 壁式 整層 刀柱 刀柱 普 炮 同上，頂板堅硬 大采高一次采全高 壁式 整層 走向或傾斜 垮落 綜 采 緩斜 5m以下 放頂煤長壁 壁式 整層 走向或傾斜 垮落 綜 采 緩斜 5m以上 通過對比 得，該礦井應(yīng)采用放頂煤長壁采煤法。與厚煤層傾斜分層開采相比，綜放開采的優(yōu)越性： ?有利于合理集中生產(chǎn) ?對煤層及地質(zhì)條件具有較強的適用性③具有顯著的經(jīng)濟因素 。另外放頂煤的適用條件如下： ?煤層厚度，一般認為一次采出煤層厚度以 5到 12m為佳 ?煤層硬度，煤的硬度系數(shù)一般小于 3，否則需采取預(yù)破碎措施③煤層的傾角不宜過大，否則支架的倒滑問題會給開采造成困難④煤層結(jié)構(gòu)，煤層中含有堅硬夾石會影響頂煤的放落，每一夾石層厚度應(yīng)小于 ，其硬度系數(shù)也應(yīng)小于 3，頂煤中夾石層厚度占煤層厚度比例不宜超過 10％－ 15％⑤頂板條件，直接 頂應(yīng)具有隨頂煤下落的特性，其冒落高度不宜小于煤層厚度的 － 倍，基本頂懸晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 22 露不宜過大，以免受沖擊。⑥地質(zhì)構(gòu)造，地質(zhì)破壞較嚴重、構(gòu)造復(fù)雜、斷層較多和使用分層長壁綜采較困難的地段、上下山等，采用放頂煤開采比用其他方法能取得較好的效益⑦自然發(fā)火，瓦斯及水文地質(zhì)條件，對于自然發(fā)火期短，瓦斯量大，以及水文地質(zhì)條件復(fù)雜的煤層，先要調(diào)查清楚，并有相應(yīng)措施后才能采用放頂煤開采。 第二節(jié) 帶區(qū)巷道布置 一、采區(qū)走向長度 根據(jù)煤炭工業(yè)部 1984 年頒布的《關(guān)于改革礦井開拓部署的若干技術(shù)規(guī)定》中第十五條規(guī)定：“采區(qū)走向 長度適當(dāng)加大，綜采采區(qū)宜單面布置，采區(qū)走向長度一般不小于 1000m”，本設(shè)計決定采用放頂煤長壁采煤法，采區(qū)劃分為條帶進行開采，由于本設(shè)計采用綜合機械采煤，工作面長度定為 180m。 二、合理工作面長度的確定 合理的工作面長度，能為工作面穩(wěn)產(chǎn)，高產(chǎn)提供有利條件，不合理的工作面 長度將導(dǎo)致減少推進度，降低循環(huán)率，不利于生產(chǎn)?，F(xiàn)從以下幾個影響因素來確定工作面合理長度：（ 1）煤層條件：本礦煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，平均采高為 ，平均煤層傾角為 3 到 5 度，圍巖性質(zhì)也較好，故工作面長度可取大些。（ 2）回采工藝方式 :該礦設(shè) 計年產(chǎn)量為 150 萬噸 /年，屬大型礦井，采用綜合機械化采煤，據(jù)《關(guān)于改革礦井開拓部署的若干技術(shù)規(guī)定》中第十八條可取工作面長度 150－ 200m 之間。 （ 3）運輸設(shè)備及管理水平：運輸設(shè)備的工作能力和其有效鋪設(shè)長度對工作面長度有影響，本設(shè)計工作面采用 SGWD－ 250 型可彎曲刮板輸送機運輸，工作面長度最大可取 200m，從管理角度來看，由于綜采設(shè)備管理復(fù)雜，工作面若取的過長，液壓系統(tǒng)的漏損大，遇到地質(zhì)變動時，支架運行的適應(yīng)性差，且工作面取的小一些，初步定為 170－ 200m。（ 4）通風(fēng)能力：本礦為低沼氣礦井，工作面長度與通 風(fēng)關(guān)系不大，故可不按通風(fēng)能力驗算工作面長度。 由上述分析，從提高工作面生產(chǎn)能力來看，可取工作面長度為 150m，這樣回采工作面長度，頂板管理相對簡單，工作面易做到“三直”，機電事故也可減少，故是合理的。機組工作面生產(chǎn)能力驗算工作面長度： 晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 23 （一）機組工作面日產(chǎn)量 1Q 用下式表示： 1 nLsmrcQN? 噸 /年 （參見《煤礦地下開采方法》）式中： L－工作面長度， c－工作面煤炭采出率 ， s－每刀截深，取 ， N－采 煤機日進刀數(shù)，取為 6刀 ， m－采高， ， r－煤的容重， 噸 /立方米 ， n－同采工作面?zhèn)€數(shù)， 1 個 ， 設(shè)計機采 ， 放頂煤厚度 ， 采出率為 ,房頂煤采出率 。 采放比 1： ；設(shè)計確定放頂煤步距為 ，工作面循環(huán)率為 。 所以礦井工作面年生產(chǎn)能力為（ 330 個工作日）： 1Q ＝ 6 180 330+6 180 330＝ 137 萬噸 /年 （二）掘進 煤量按工作面采煤機采出煤量的 10％算： 2Q ＝ 1Q 10％＝ 萬噸 /年 所以該礦井的年生產(chǎn)能力為 Q＝ 137＋ = 萬噸 /年 因本設(shè)計生產(chǎn)能力為 150 萬噸，故一個工作面的產(chǎn)量即可滿足設(shè)計要求。 工作面 年推進度 =日循環(huán)進度 年工作日 循環(huán)率 =330= 三、采區(qū)巷道的布置方式 根據(jù)煤層的埋藏特征，采區(qū)位置對單一煤層可布置在煤層中或布置在巖層中。 方案 一：煤層中 采區(qū)沿煤層布置，掘進速率快、費用低，聯(lián)絡(luò)巷道工程量小，可補充探明煤層情況。但是由于煤層受采煤工作面采動影響大，維護比較困難，雖然可用加大煤柱尺寸的辦法改善維護狀況，但是增加了煤炭損失（可布置殘余工作面回收大部分）?？偟膩碚f，只要條件適宜，特別在具備下列條件時，應(yīng)盡量采用煤層巷。 （ 1）開采薄及中厚煤層的單一煤層采區(qū)，采區(qū)服務(wù)年限短。 （ 2）開采單一厚煤層，煤層厚度不大，頂?shù)讎鷰r穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬，上山維護不困難。 （ 3）聯(lián)合布置采區(qū)，下部有維護條件較好的薄及中厚煤層。 （ 4）為部分煤層或區(qū)段服務(wù)，維護年限的輔助上山。 方案二：巖層中 實踐證明，對于單一特厚煤層 (煤厚大于 6m)或不具備煤層巷條件的煤層群聯(lián)合布置采區(qū)，把采區(qū)集中上山布置在煤層底板巖石一般是合理的，為了減輕或避免采煤晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 24 工作面對巖石上山的采動影響，要求巖石上山必須與煤層底板有一定距離。距煤層愈遠愈利于巷道維護，但卻增加了聯(lián)絡(luò)巷道的工程量。一般條件下，巖石上山與煤層底板間法線距離為 10～ 20m 比較合適。但也要根據(jù)底板巖層情況使其布置在較穩(wěn)定的巖層中。 通過以上的對比，方案一的巖石工程量遠小于方案二的巖石工程量，而 且從經(jīng)濟方面出發(fā)，方案二也比方案一浪費，另外該礦井的服務(wù)年限只有 67 年，所以本礦井采用方案一。 四、采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目 采區(qū)設(shè)計生產(chǎn)能力及同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目和配置的確定： 按地質(zhì)條件及工作面機械化程度確定：本礦井地質(zhì)條件好，且采用綜采機械化程度較高，有利于保證工作面的產(chǎn)量，另一方面，由于本礦煤層無自然發(fā)火的傾向，也有利于布置工作面的要求 。按帶區(qū)參數(shù)和巷道布置確定：本設(shè)計采用放頂煤采煤法，所以工作面單產(chǎn)較高，故要求盤區(qū)內(nèi)同采工作面要少一些，不宜太多，一般為 1～ 2 個 。按礦井生產(chǎn)能力確 定：本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為 150萬噸 /年，服務(wù)年限為 67年，屬大型礦井 。本礦只有一層可采煤層，傾角為 3 到 5 度，為近水平煤層，按我國目前所掌握的數(shù)據(jù)，對近水平煤層，綜采設(shè)備采煤的采區(qū)，每一個采區(qū)設(shè)計生產(chǎn)能力為 150 萬噸 /年，采區(qū)內(nèi)僅布置一個工作面。 驗算回采工作面產(chǎn)量及掘進出煤量： （一）、機組工作面的生產(chǎn)能力 依據(jù)《采煤學(xué)》（教材）上冊公式（ 71）、（ 72）、（ 73）、（ 74）、（ 75）便可以進行驗算： Q＝ NLSmrc ，噸 /日 公式（ 71） 式中： L工作面長度，取 180米 。 S－采煤機每刀截深，取 。 N－采煤機日進刀數(shù)，取 6 次 。 m－采高，取 。 r－煤容重，取 噸 /立方米 116 0 (2 4 t )tdKN ?? 公式（ 72） 式中： N－采煤機日進刀數(shù)，取 6 刀 。 晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 25 K事故影響系數(shù)，取 。 t1－準(zhǔn)備工作時間，小時取 小時 。 td－截割每 刀所需時間，分 11v22d k L l tt ＝ （ － ） ＋ 公式（ 7－ 4) 式中 : 2k 每刀輔助時間系數(shù) ,取 。 l缺口長度 ,米 ,因自開缺口 ,故 l=0。 1v 采煤機工作速度 ,米 /分 ,取 , 2t 進刀時間 ,取 30分 dt =*(1800)* +30= 6 0 * 0 . 8 * 2 4 0 . 5 8 . 6130N （ － ） ＝＝ 刀 由于礦井的實際工作情況，并不是所想象的那樣理想，可能遇到許多困難，因此只取 6刀。 因此 Q＝ 6 180 +6 180 ＝ 噸/日 （二）回采工作面產(chǎn)量： 采Q ＝ 330＝ 137 萬噸 /年 所以一個采區(qū)布置一個回采工作面即能滿足礦井設(shè)計生產(chǎn)能力，所以是合理的。 第三節(jié) 采煤工藝及勞動組織 一、 采煤機的選型 晉城古書院礦 150 萬噸礦井初步設(shè)計 26 進刀方式：割三角煤端頭斜切進刀：即采煤機前滾筒割透機頭（尾）