【正文】 三條大巷即主運(yùn)大巷、輔運(yùn)大巷、回風(fēng)大巷和一后期回風(fēng)立井。后期主運(yùn)大巷和輔運(yùn)大巷基本沿15煤層底板布置，局部半煤巖及巖巷，巷道坡度隨煤層而起伏，一般2176。~5176。，后期回風(fēng)大巷沿9煤層布置。其巷道特征詳見圖4圖410及圖411。圖45 主井?dāng)嗝鎴D圖46 副井?dāng)嗝鎴D圖47 風(fēng)井?dāng)嗝鎴D圖49 盤區(qū)主運(yùn)大巷圖410 盤區(qū)輔運(yùn)大巷圖411 盤區(qū)回風(fēng)大巷5 準(zhǔn)備方式——采區(qū)巷道布置 煤層地質(zhì)特征 采區(qū)位置設(shè)計(jì)首采區(qū)位于井田北翼，北側(cè)為風(fēng)氧化帶保護(hù)煤柱，東、西兩側(cè)均為井田邊界保護(hù)煤柱，南側(cè)與南翼盤區(qū)相鄰。 采區(qū)煤層特征采區(qū)所采煤層為15煤層，其煤層特征：煤的光澤為玻璃光澤或強(qiáng)玻璃光澤；顏色為黑色。內(nèi)生裂隙不太發(fā)育，外生裂隙發(fā)育。煤的斷口多呈參差狀，有時(shí)為貝殼狀。以條帶狀結(jié)構(gòu)為主，亦有線理狀、透鏡狀。均一狀。構(gòu)造為層狀、塊狀構(gòu)造。15煤含暗煤較多。宏觀煤巖類型以半亮煤、光亮煤為主，其次為半暗煤、暗淡煤。煤層平均厚度為9 m、15 m，煤層傾角8176。~16176。15煤層結(jié)構(gòu)類似，偶含夾石0~4層，巖性為泥巖或炭質(zhì)泥巖，~ m， m，結(jié)構(gòu)簡單—復(fù)雜。頂板為中、細(xì)粒砂巖。底板為粉砂巖或細(xì)粒砂巖。煤的硬度為2~3， t/m t/m3。 m3/t，瓦斯涌出量較大。煤塵無爆炸性和自燃傾向性。 煤層頂?shù)装鍘r石構(gòu)造情況9煤煤層頂板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，局部為中、細(xì)粒砂巖；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖或細(xì)粒砂巖。15煤頂板為石灰?guī)r，局部有薄層炭質(zhì)泥巖偽頂；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖或細(xì)粒砂巖。 水文地質(zhì)采區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較簡單，涌水來源主要為龍門河河谷第四系全新統(tǒng)砂礫石含水層，距9煤較遠(yuǎn)，經(jīng)計(jì)算得出本井田內(nèi)15煤開采導(dǎo)水裂隙帶最大高度達(dá)不到第四系含水層。因此，煤層開采一般不受河谷第四系含水層地下水的影響。 地質(zhì)構(gòu)造采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層整體呈北高南低的單斜構(gòu)造，在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列小的寬緩褶曲，造成煤層底板有小的波動(dòng)，但變化不大，煤層傾角平均8176。~16176。，局部3176。井田中央沿東西走向貫穿整個(gè)井田的褶曲。北翼采區(qū)內(nèi)有三條稍大的斷層，東部邊界處有一陷落柱；南翼盤區(qū)內(nèi)有沒有斷層。井底車場附近東部有一陷落柱。 地表情況采區(qū)對(duì)應(yīng)地面沒有村莊，大型建筑物等，亦無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)準(zhǔn)備方式的確定準(zhǔn)備巷道的布置方式稱為準(zhǔn)備方式。確定合理的準(zhǔn)備方式一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：1）有利于礦井合理集中生產(chǎn)，使采（盤）區(qū)有合理的生產(chǎn)能力和增產(chǎn)能力；2）安全生產(chǎn)條件好，符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定；3）保障具備完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)備的效能，并為采用新技術(shù)、發(fā)展綜合機(jī)械化和自動(dòng)化創(chuàng)造有利條件；4）要技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，盡量簡化巷道系統(tǒng)，減少巷道的掘進(jìn)和維護(hù)工作量，減少設(shè)備占用率和生產(chǎn)成本費(fèi)用，便于采（盤）區(qū)和工作面的正常接替；5）煤炭損失少，有利于提高采出率。首采區(qū)位于井田北翼傾角較大，平均14176。，局部地段又有斷層出現(xiàn)，不宜用帶區(qū)，由于井田走向長度較小，根據(jù)目前大采區(qū)的發(fā)展趨勢，將井田北翼布置為一個(gè)大采區(qū)，井底車場石門直接與采取上山連接，減少了轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)，也充分利用了科技成果，即大型膠帶機(jī)和大型長距離絞車。南翼傾角較小，平均4176。，為近水平煤層，采用盤區(qū)準(zhǔn)備方式。由于主采煤層15間距為20 m，所以采用聯(lián)合準(zhǔn)備方式。因此巷道系統(tǒng)簡單；運(yùn)輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，費(fèi)用低。本設(shè)計(jì)礦井初期無需布置大巷，直接布置上山，三條上山均布置在煤層中。由于采區(qū)中部煤層變緩，幾乎為水平煤層，所以輔助運(yùn)輸采用兩臺(tái)絞車串聯(lián)，在采區(qū)中部平緩地段設(shè)一平車場，用以交接。后期布置三條煤層傾斜大巷，此時(shí)輔助運(yùn)輸選用長距離絞車。故初期采用采區(qū)準(zhǔn)備方式，后期采用盤區(qū)準(zhǔn)備方式。以下就初期采區(qū)巷道布置及其生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行說明。 采區(qū)巷道布置1）采區(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)兩回的布置方式，每個(gè)工作面共布置四條平巷，每側(cè)布置兩條，下部為進(jìn)風(fēng)巷，上部為回風(fēng)巷。下部靠近工作面煤壁的一條巷道兼做運(yùn)輸平巷；上部靠近煤壁的一條巷道兼做運(yùn)料平巷，遠(yuǎn)離煤壁的一條巷道做為瓦斯尾巷，排放采空區(qū)的瓦斯，不準(zhǔn)行人。三條上山掘出以后構(gòu)成風(fēng)路即可開掘回采巷道。由于瓦斯涌出量較大，所以采用兩進(jìn)兩回的通風(fēng)方式，專設(shè)一條尾巷來排放采空區(qū)的瓦斯，以保證安全生產(chǎn)。區(qū)段平巷采用雙巷掘進(jìn)，雙巷間煤柱為15 m，每隔100 m雙巷之間開掘聯(lián)絡(luò)巷。2）區(qū)段要素首采區(qū)北翼采區(qū)位于井田北側(cè)，走向長平均3700 m，傾向長平均1950 m。采區(qū)內(nèi)劃分六個(gè)區(qū)段，區(qū)段平均長3700 m，寬284 m，工作面長222 m，四條區(qū)段平巷均為4 m寬， m高，加上煤柱，區(qū)段寬為278 m。3）開采順序本設(shè)計(jì)將井田劃分為兩個(gè)的的區(qū)域，北翼采區(qū)和南翼盤區(qū)。首采區(qū)為北翼采區(qū)，然后采南翼盤區(qū)。采區(qū)內(nèi)區(qū)段煤柱留設(shè)較寬，區(qū)段平巷采用雙巷掘進(jìn)，故各區(qū)段之間依次開采。首采工作面為9煤9101工作面，然后開采左翼9102工作面，接下來是15煤15101工作面、15102工作面。9煤一區(qū)段、15煤一區(qū)段，9煤二區(qū)段、15煤二區(qū)段，如此兩層煤之見交替開采。在工作面回采的同時(shí)回收部分區(qū)段及平巷煤柱。4）采區(qū)通風(fēng)采區(qū)內(nèi)各工作面采用兩進(jìn)兩回U型通風(fēng)系統(tǒng)，即工作面南側(cè)（進(jìn)風(fēng)側(cè)）布置兩條進(jìn)風(fēng)巷，北側(cè)（回風(fēng)側(cè)）布置兩條回風(fēng)巷，其中一條為瓦斯尾巷（排放采空區(qū)的瓦斯）。5）采區(qū)運(yùn)輸采區(qū)內(nèi)區(qū)段運(yùn)輸平巷鋪設(shè)B=1000 mm的膠帶運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)輸煤炭到運(yùn)輸上山膠帶運(yùn)輸機(jī)，采區(qū)內(nèi)輔助運(yùn)輸采用礦車運(yùn)輸，材料車從井底車場出來，軌道上山經(jīng)采區(qū)車場至回采工作面的回風(fēng)平巷，再到工作面。采區(qū)巷道布置如圖51。圖51 采區(qū)巷道布置圖 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)1）運(yùn)煤系統(tǒng)煤由工作面刮板輸送機(jī)—→平巷轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)—→平巷膠帶運(yùn)輸機(jī)—→溜煤眼—→上山膠帶運(yùn)輸機(jī)—→井底煤倉—→立井箕斗—→地面。2）輔助運(yùn)輸系統(tǒng)工作面設(shè)備材料經(jīng)副井運(yùn)至井底車場，經(jīng)材料車線、軌道石門至軌道上山，再由采區(qū)車場到工作面回風(fēng)平巷最終到達(dá)工作面。運(yùn)輸路線如下：地面—→副井—→井底車場—→軌道石門—→軌道上山—→采區(qū)車場—→工作面回風(fēng)平巷—→工作面。3）通風(fēng)系統(tǒng)采區(qū)9101工作面風(fēng)流路線為：主、副井—→運(yùn)輸上山、軌道上山—→區(qū)段進(jìn)風(fēng)平巷—→工作面—→區(qū)段回風(fēng)平巷—→回風(fēng)上山—→回風(fēng)石門—→回風(fēng)井。通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流路線如圖52所示。圖52 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖4）排矸系統(tǒng)巷道沿煤層掘進(jìn)，在局部掘進(jìn)穿越巖層和施工風(fēng)橋、順槽運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭硐室時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量矸石，另外在施工采區(qū)車場時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定量的矸石，這些矸石均由礦車經(jīng)軌道山上拉至井底車場，由副井提升至地面。5）供電系統(tǒng)供電：地面變電站—→副井—→中央變電所—→軌道上山—→采區(qū)變電所—→區(qū)段運(yùn)輸平巷—→工作面。6）排水系統(tǒng)在工作面下部遠(yuǎn)離煤壁側(cè)的平巷與上部靠近煤壁側(cè)的平巷各敷設(shè)一趟4寸管路，在上述兩巷低洼處各建一水窩，水由工作面排到水窩，再由水窩通過排水管排出。在水窩處備兩臺(tái)22 kW水泵，一臺(tái)使用，一臺(tái)備用。水流方向：工作面—→區(qū)段平巷—→軌道上山—→副井井底水倉—→地面 采區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法采區(qū)內(nèi)所有區(qū)段平巷均沿煤層掘進(jìn)，由于煤的硬度不大，所以采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)，雙巷同時(shí)掘進(jìn)，每隔100 m掘聯(lián)絡(luò)巷貫通。選用AM50型掘進(jìn)機(jī)、SEP160A型轉(zhuǎn)載機(jī)、SGB620/40（SDW40T）型刮板運(yùn)輸機(jī)。掘進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)載機(jī)接刮板運(yùn)輸機(jī)和可伸縮膠帶輸送機(jī)。掘進(jìn)前進(jìn)時(shí)，延長刮板運(yùn)輸機(jī)，當(dāng)延長到刮板運(yùn)輸機(jī)長度時(shí)，拆除刮板運(yùn)輸機(jī)中部槽，將其縮到20~25 m，并將可伸縮帶式輸送機(jī)延伸50~75 m， m。礦車完成材料、設(shè)備的運(yùn)送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。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)來完成幫錨桿的打眼和安裝工作。掘進(jìn)通風(fēng)：可通過聯(lián)絡(luò)巷構(gòu)成通風(fēng)回路，在掘聯(lián)絡(luò)巷貫通前的獨(dú)頭段采用局部通風(fēng)機(jī)為掘進(jìn)工作面供風(fēng)。每個(gè)掘進(jìn)工作面配備兩臺(tái)FDⅡ型2*55KW局部通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)方式為壓入式。掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)如圖52。 采區(qū)生產(chǎn)能力及采出率1）采區(qū)生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力是指單位時(shí)間采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面和掘進(jìn)工作面產(chǎn)量總和，一般以萬t/a表示。由于采用綜合機(jī)械化生產(chǎn)，只布置一個(gè)工作面即可滿足礦井產(chǎn)量要求。工作面的生產(chǎn)能力，按下式計(jì)算：A=L*V*M*γ*C （51）式中：A——工作面生產(chǎn)能力，萬t/a；L——工作面長度，222 m；V——工作面年推進(jìn)長度，V=3306=1188（m/a）；M——煤層厚度， m；γ——煤層容重， t/m3；C——工作面采出率，取C＝。則：A=2221188=（萬t/a）掘進(jìn)出煤及回收煤柱按照5%考慮，A=（萬t/a）， Mt/a，滿足礦井的產(chǎn)量要求。2）采區(qū)采出率采區(qū)內(nèi)留設(shè)的煤柱，有一部分可以回收，有的煤柱往往不能完全回收，致使煤炭資源損失。因此，采區(qū)實(shí)際采出的煤量低于實(shí)際埋藏量。采區(qū)內(nèi)采出的煤量與采區(qū)內(nèi)工業(yè)儲(chǔ)量的百分比稱為采區(qū)采出率。按下式計(jì)算：采區(qū)采出率=（采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量－開采損失）/采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量 （52）開采損失主要指采區(qū)內(nèi)各種煤柱損失及工作面回采中的落煤損失。煤柱損失主要有：上山保護(hù)煤柱損失，部分不可回收的區(qū)段煤柱損失。工作面落煤損失，主要包括未采出工作面頂板余煤或煤皮，以及遺留在底板上的浮煤和運(yùn)輸過程中潑灑出的煤。采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量為：開采損失為：則：采區(qū)采出率=（－）/=根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：采（盤）區(qū)采出率：。，符合《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定。 采區(qū)準(zhǔn)備巷道本設(shè)計(jì)要求布置三條上山，分別為運(yùn)輸上山、軌道上山和回風(fēng)上山。其中運(yùn)輸上山和軌道上山開掘在15煤中，局部穿巖；回風(fēng)上山開掘在9煤中，亦為局部穿巖。三條上山斷面分別見圖5555。 采區(qū)車場選型設(shè)計(jì)采區(qū)車場是采區(qū)上（下）山與運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷或區(qū)段平巷聯(lián)結(jié)處的一組巷道和硐室的總稱。它是采區(qū)巷道布置系統(tǒng)中的重要組成部分，其主要作用是在采區(qū)內(nèi)運(yùn)輸方式改變或過渡地區(qū)完成轉(zhuǎn)載工作。根據(jù)車場所處的位置不同可分為采區(qū)上部車場、采區(qū)中部車場和采區(qū)下部車場。 采區(qū)上部車場選型采區(qū)上部車場是采區(qū)上山與采區(qū)上部區(qū)段回風(fēng)平巷或階段回風(fēng)大巷之間的一組聯(lián)絡(luò)巷道和硐室。它的基本形式有甩車場和平車場兩種。本設(shè)計(jì)將軌道上山布置在15煤中，絞車房所處位置易于維護(hù)，所以選用甩車場的形式。這樣一方面安全、方便、可靠、效率高，另一方面工人的勞動(dòng)量小，掘進(jìn)的工程量亦小。由于15煤間距20 m，采用聯(lián)合布置且采區(qū)上部平均角度為9176。，所以兩層煤間采用斜巷聯(lián)系。采區(qū)上部車場見圖56。1運(yùn)輸上山，2回風(fēng)上山，3軌道上山，4甩車場，5聯(lián)絡(luò)斜巷，69煤區(qū)段運(yùn)料平巷，715煤區(qū)段運(yùn)料平巷圖56 采區(qū)上部車場 采區(qū)中部車場選型聯(lián)系上山和中部區(qū)段平巷的一組巷道稱為采區(qū)中部車場。采區(qū)中部車場一般為甩車場，按甩入地點(diǎn)不同，可分為平巷式、石門式和繞道式。本設(shè)計(jì)選用平巷式中部車場，其型式同上部車場，見圖56。 采區(qū)下部車場選型采區(qū)下部車場是采區(qū)上山與階段運(yùn)輸大巷相聯(lián)結(jié)的一組巷道和硐室的總稱。由前面可知本設(shè)計(jì)采用大采區(qū)的布置方式，石門直接與上山聯(lián)系，沒有大巷，因此不需下部車場。 采區(qū)主要硐室采區(qū)絞車房采區(qū)絞車房應(yīng)位于圍巖穩(wěn)定的薄及中厚或底板巖石中，不受巖層移動(dòng)的影響，避開大的地質(zhì)構(gòu)造和含水層以及有煤和瓦斯突出危險(xiǎn)的地區(qū)。由前面可知本設(shè)計(jì)中兩絞車房均位于穩(wěn)固的圍巖中，符合上述要求。設(shè)計(jì)絞車房有兩個(gè)安全出口，即鋼絲繩道和絞車房風(fēng)道。硐室斷面為半圓拱型，高度為3800 mm，用錨噴支護(hù)。圖53 采區(qū)運(yùn)輸上山圖54 采區(qū)軌道上山圖55 采區(qū)回風(fēng)上山6 采煤方法 采煤工藝方式 采區(qū)煤層特征及地質(zhì)條件采區(qū)所采煤層為15煤層， m、 m，均屬中厚煤層。煤層傾角8176。~16176。，為緩斜煤層。單斜構(gòu)造，結(jié)構(gòu)單一，賦存穩(wěn)定。采區(qū)內(nèi)有幾條小斷層，但對(duì)開采無大影響。煤質(zhì)硬度為2~3， t/m t/m3。9煤煤層頂板為泥巖或砂質(zhì)泥巖，局部為中、細(xì)粒砂巖；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖或細(xì)粒砂巖。15煤頂板為石灰?guī)r，局部有薄層炭質(zhì)泥巖偽頂；底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，局部為粉砂巖或細(xì)粒砂巖。 m3/t，煤無自燃傾向性，煤塵無爆炸性。正常涌水量為120 m3/h， m3/h。 確定采煤工藝方式根據(jù)采區(qū)煤層地質(zhì)條件及煤層特征，選擇綜采一次采全高的回采工藝。 回采工作面參數(shù)根據(jù)前面開拓、準(zhǔn)備的巷道布置，回采工作面沿傾向布置，走向推進(jìn)；以9101工作面為例，工作面長度為222 m，區(qū)段長平均3700 m； m， m。工作面布置四條區(qū)段平巷：南側(cè)布置兩條，均為進(jìn)風(fēng)巷，靠近工作面煤壁的一條巷道布置膠帶輸送機(jī)，另一條作為行人巷；北側(cè)布置兩條，靠近工作面煤壁的一條巷道做運(yùn)輸巷，另一條作為尾巷。區(qū)段平巷斷面均為4 m寬， m高；平巷間留15 m煤柱。同側(cè)平巷之間每隔100 m掘聯(lián)絡(luò)巷貫通。工作面配套設(shè)備見表61。表61 工作面配套設(shè)備采煤機(jī)液壓支架刮板輸送機(jī)AM500/ZZ5600/17/35SGB764/264 回采工作面破煤、裝煤方式工作面采煤機(jī)螺旋滾筒完成破煤、裝煤過程，部分遺留碎煤由輸送機(jī)上的鏟煤板來裝入溜槽。工作面選用太原礦山機(jī)器廠生產(chǎn)的AM500/，張家口煤機(jī)廠生產(chǎn)的SGB764/264型刮板輸送機(jī)。工作面割煤方式采用雙向割煤，即采煤機(jī)往返一次進(jìn)兩刀。采煤機(jī)及刮板輸送機(jī)技術(shù)特征見表663。1）進(jìn)刀方式：采用不留三角煤端部斜切進(jìn)刀。工藝過程：采煤機(jī)割煤至端頭后，前滾筒