【正文】 m3，9號(hào)層采空區(qū)積水量為420713m3，11號(hào)層在原溝底煤礦東南部積水約60721m3，對(duì)井田開拓開采有較大的影響。各煤層采空區(qū)沒有火區(qū)分布。二、井田開拓方案井口及工業(yè)場(chǎng)地位置選擇的主要原則⑴充分利用現(xiàn)有地面工程及設(shè)施。⑵地面平坦、開闊，場(chǎng)地挖方填方量小，工程地質(zhì)條件好。⑶位于儲(chǔ)量中心，減少井下運(yùn)輸、通風(fēng)、井巷工程費(fèi)用。⑷不受洪水、山體滑坡等自然災(zāi)害的威脅。⑸靠近公路、交通方便，運(yùn)輸距離短，運(yùn)營費(fèi)用省。⑹有利于礦井開拓部署，為安全高效穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造條件。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘，井田范圍內(nèi)原有4個(gè)礦井的工業(yè)場(chǎng)地中僅原振興煤業(yè)有限公司場(chǎng)地較開闊，交通方便，而且已有井筒維護(hù)良好，落底基本位于儲(chǔ)量中心，該工業(yè)場(chǎng)地相比其他工業(yè)場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)明顯，因此本次設(shè)計(jì)利用振興工業(yè)場(chǎng)地作為兼并重組后的工業(yè)場(chǎng)地，方案比選僅針對(duì)井筒及井下開拓巷道布置方面。(1)礦井設(shè)計(jì)開拓方案主要考慮下列原則：①有完善的采、掘、運(yùn)輸、提升、通風(fēng)、排水等生產(chǎn)環(huán)節(jié)及系統(tǒng)。②生產(chǎn)系統(tǒng)盡可能簡單、實(shí)用，生產(chǎn)工藝先進(jìn)、合理。③井下巷道沿煤層布置，掘進(jìn)速度快，費(fèi)用低，并能進(jìn)一步探明煤層的賦存情況。④近期與長遠(yuǎn)相結(jié)合，既要考慮當(dāng)前效益，又要有利長遠(yuǎn)規(guī)劃。(2)煤層賦存條件5號(hào)煤層：位于太原組頂部，～， m，結(jié)構(gòu)簡單，含0～2層夾矸；頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。為全井田可采的穩(wěn)定煤層。9號(hào)煤層：位于太原組下部，～，；～，；結(jié)構(gòu)簡單，含0～2層夾矸；老頂為K2石灰?guī)r，偽頂為泥巖，底板為砂質(zhì)泥巖、泥巖。為大部可采的穩(wěn)定煤層。11號(hào)煤層：位于太原組底部，～，；～ m，；結(jié)構(gòu)簡單，含0～2層夾矸；頂板為泥巖或細(xì)粒砂巖，底板為泥巖。為全井田可采的穩(wěn)定煤層。(3)開拓方案基于上述原則，根據(jù)地質(zhì)條件和煤層賦存情況，本次設(shè)計(jì)提出下述兩個(gè)開拓方案。方案一：在原振興煤礦工業(yè)場(chǎng)地，利用原振興煤礦主斜井作為兼并重組后的副斜井，，傾角21176。，斜長754m至+693m水平車場(chǎng)，裝備單鉤串車，擔(dān)負(fù)礦井的材料提升任務(wù)，在井筒的另一側(cè)設(shè)行人臺(tái)階，安設(shè)臺(tái)階扶手，作為礦井的進(jìn)風(fēng)井和安全出口；在主斜井東北約130m處新掘一主斜井作為主提升和人員上下升降井，, ,176。，斜長713m至井底煤倉下口，裝備帶式輸送機(jī)和架空乘人裝置，在一側(cè)設(shè)行人臺(tái)階，安設(shè)臺(tái)階扶手，作為礦井的進(jìn)風(fēng)井和安全出口；利用原振興煤礦回風(fēng)斜井刷大斷面作為兼并重組整合后的回風(fēng)斜井，, ,傾角23176。，斜長641m，設(shè)行人臺(tái)階及扶手，為礦井的回風(fēng)井和安全出口；由于開采西部資源時(shí)，主要巷道長度超過3000m，本次設(shè)計(jì)在井田西部靠近202鉆孔附近新掘西翼安全出口，擔(dān)負(fù)部分進(jìn)風(fēng)任務(wù)并作為開采西部時(shí)的一個(gè)安全出口；同時(shí)考慮到開采11號(hào)煤層南部區(qū)域通風(fēng)阻力大的問題，本次設(shè)計(jì)開采11號(hào)煤層南部資源時(shí)，利用原溝底煤礦的主立井作為南翼回風(fēng)立井，溝底煤礦為過渡期保留礦井，,井筒狀況良好，可以滿足南翼通風(fēng)需要。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)兩個(gè)水平開采全井田，一水平開采5號(hào)煤層，水平標(biāo)高+693m。，,，因此在+650m水平設(shè)井底車場(chǎng)，該水平為二水平，開采11號(hào)煤層，該水平通過軌道暗斜井與一水平車場(chǎng)溝通，在一、二水平車場(chǎng)附近分別布置水泵房、變電所、井底水倉、消防材料庫等硐室。主斜井落底于+，做一上抬式直立井底煤倉，該煤倉垂深30m，煤倉上口與進(jìn)風(fēng)行人巷和5號(hào)煤層運(yùn)輸下山，有效容量為900t，可以滿足能力提升后的需要。平行于運(yùn)輸下山已有一條巷道，通過刷大該巷道作為軌道下山，分別于主斜井和副斜井井底車場(chǎng)連接，平行于軌道下山布置有回風(fēng)下山，通過刷大與回風(fēng)斜井連通，通過三條下山雙翼回采井田北部的501采區(qū)；向南延伸至原溝口煤礦礦界處向西布置502采區(qū)運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)下山，開采井田南部的502采區(qū)；運(yùn)輸下山、軌道下山及回風(fēng)下山在井田北部向西沿井田邊界布置503采區(qū)運(yùn)輸下山、軌道下山及回風(fēng)下山，通過三條下山單翼開采井田西部的503采區(qū)；在F3斷層附近，平行F3斷層向西南布置集中軌道下山、集中運(yùn)輸下山和集中回風(fēng)下山，三條集中下山在井田西部加3鉆孔附近向井田西部布置504采區(qū)運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)下山，回采井田西南部的504采區(qū)。11號(hào)煤層采用巷道聯(lián)合布置的方法進(jìn)行回采，在+693m水平車場(chǎng)附近通過布置一條軌道暗斜井與布置在11號(hào)煤層的+650m水平車場(chǎng)、集中軌道巷及軌道下山連接，在車場(chǎng)附近布置有變電所、水泵房、水倉及消防材料庫等硐室，在井底煤倉上口附近的斜巷段通過運(yùn)輸暗斜井與布置在11號(hào)煤層的集中運(yùn)輸巷及運(yùn)輸下山連通，回風(fēng)斜井通過回風(fēng)暗斜井與布置在9號(hào)煤層的回風(fēng)下山連通。通過三條下山單翼回采9+1101采區(qū)資源，三條下山繼續(xù)向北穿過F5斷層在9號(hào)煤層布置901采區(qū)運(yùn)輸下山、軌道下山及回風(fēng)下山，雙翼回采9號(hào)煤層的901采區(qū)；集中運(yùn)輸巷和集中軌道巷向南布置與井田南部在溝口村下部東西布置的運(yùn)輸上(下)山、軌道上(下)山和回風(fēng)上(下)山連通，通過三條上(下)山雙翼回采9+1102和9+1103采區(qū)，同時(shí)考慮到開采11號(hào)煤層南部區(qū)域通風(fēng)阻力大的問題，本次設(shè)計(jì)開采11號(hào)煤層南部資源，利用原溝底煤礦的主立井作為南翼回風(fēng)立井，,井筒狀況良好，可以滿足南翼通風(fēng)需要。全井田共劃分8個(gè)采區(qū)，其中5號(hào)煤層劃分1個(gè)雙翼采區(qū)，即501采區(qū)，3個(gè)單翼采區(qū)，即5050504采區(qū)；9號(hào)煤層劃分1個(gè)雙翼采區(qū)，即901采區(qū)；9+11聯(lián)合布置3個(gè)采區(qū)，即9+1109+1102和9+1103采區(qū)，11號(hào)層聯(lián)合布置采區(qū)，利用11號(hào)層的采區(qū)巷道回采9號(hào)煤層。方案二：在原振興煤礦工業(yè)場(chǎng)地，利用原振興煤礦主斜井作為整合后的主提升井，，傾角21176。，斜長764m至井底煤倉下口，裝備帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井的提煤任務(wù)，在井筒的另一側(cè)設(shè)行人臺(tái)階，安設(shè)臺(tái)階扶手，作為礦井的進(jìn)風(fēng)井和安全出口；在主斜井東北約110m處新掘一副斜井作為材料提升和人員提升井，, ,傾角24176。，至+665m水平車場(chǎng)斜長709m，裝備單鉤串車和架空乘人裝置，在一側(cè)設(shè)行人臺(tái)階，安設(shè)臺(tái)階扶手，作為礦井的進(jìn)風(fēng)井和安全出口；利用原振興煤礦回風(fēng)斜井刷大斷面作為兼并重組整合后的回風(fēng)井，, ,傾角23176。，斜長641m，設(shè)行人臺(tái)階及扶手，為礦井的回風(fēng)井和安全出口。考慮到開采井田西部資源時(shí)回風(fēng)線路較長，風(fēng)阻較大的問題，設(shè)計(jì)在后期開采西部資源時(shí)在202鉆孔附近新掘西翼回風(fēng)立井，，至5號(hào)層垂深588m,裝備折返式玻璃鋼梯子間，擔(dān)負(fù)礦井5號(hào)煤層50504采區(qū)的回風(fēng)任務(wù)和安全出口。根據(jù)煤層賦存特征，設(shè)一個(gè)水平開采全井田，水平標(biāo)高+665m。，,，在+665m水平設(shè)井底車場(chǎng)，在車場(chǎng)附近布置主水泵房、主變電所、井底水倉、消防材料庫等硐室，該車場(chǎng)及硐室布置在5號(hào)煤層下約15m處的巖層，車場(chǎng)直接與布置在5號(hào)煤層的軌道暗斜井連通，開采5號(hào)煤層；車場(chǎng)通過11號(hào)層軌道石門與11號(hào)煤層軌道大巷連接，開采 11號(hào)煤層。主斜井落底于5號(hào)煤層后，在井筒內(nèi)+699m標(biāo)高處，現(xiàn)有一上抬式直立井底煤倉，該煤層垂深21m，煤倉上口通過運(yùn)輸斜巷及煤倉上口進(jìn)風(fēng)行人巷分別與5號(hào)煤層運(yùn)輸下山和井筒連接，由于兼并重組后能力提升，原有的煤倉容量不能滿足要求，本次設(shè)計(jì)刷大該煤倉，有效容量為791t，可以滿足能力提升后的需要。刷大主斜井落底處附近的運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷，平行于這兩條大巷布置軌道大巷，三條大巷分別向北部延伸，布置運(yùn)輸下山、回風(fēng)下山和軌道暗斜井至井田邊界，通過下山及暗斜井雙翼回采井田北部的501采區(qū)；向南延伸至原溝口煤礦礦界處向西布置502采區(qū)運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)下山，開采井田南部的502采區(qū)；在F3斷層附近的軌道暗斜井及運(yùn)輸暗斜井落底處，平行F3斷層向西南布置集中軌道下山和集中運(yùn)輸下山，平行于兩條下山布置集中回風(fēng)下山與西翼回風(fēng)立井連通，三條集中下山在井田西部加3鉆孔附近向井田西部布置503采區(qū)運(yùn)輸、軌道和回風(fēng)下山，回采井田西南部的503采區(qū)；向北布置504采區(qū)運(yùn)輸暗斜井、軌道暗斜井和回風(fēng)暗斜井，分別于布置在上梁村保安煤柱下的504采區(qū)運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)下山連通，通過三條下山雙翼開采504采區(qū)。11號(hào)煤層采用巷道聯(lián)合布置的方法進(jìn)行回采，在+665m水平車場(chǎng)通過11號(hào)層軌道石門與布置在11號(hào)煤層的軌道大巷連通，井底煤倉通過11號(hào)層運(yùn)輸暗斜井與布置在1號(hào)煤層的運(yùn)輸大巷連通，回風(fēng)斜井通過延伸至+670m水平與布置在9號(hào)煤層的回風(fēng)大巷連通。通過三條大巷及布置南部的運(yùn)輸、軌道、回風(fēng)上(下)山，回采11號(hào)煤層未回采的資源。方案比選：根據(jù)上述兩個(gè)開拓方案的布置，一、二方案經(jīng)濟(jì)、技術(shù)對(duì)比如下：方 案優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)方案一，具有安全、井巷工程量小的優(yōu)勢(shì)。，有利于減少煤柱損失，延長服務(wù)年限。，服務(wù)年限較短，提升環(huán)節(jié)較多方案二，初期工程量較省，提升環(huán)節(jié)少，井筒斷面寬，支護(hù)困難且安全性不高，回風(fēng)立井井巷工程量大，經(jīng)濟(jì)性不高，不利于高產(chǎn)高效。通過上述比較，方案一在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上優(yōu)勢(shì)明顯，本次設(shè)計(jì)選用方案一作為推薦方案。第四節(jié) 采煤方法及采掘工作面機(jī)械裝備一、采煤方法一、采煤方法的選擇5號(hào)煤層資源/儲(chǔ)量范圍內(nèi)煤層賦存及開采技術(shù)條件如下：，～， m，結(jié)構(gòu)簡單，含0～2層夾矸；頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，底板為砂質(zhì)泥巖。為全區(qū)可采的穩(wěn)定煤層。，為低瓦斯礦井，自燃傾向性為Ⅱ類，屬自燃煤層。煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。該礦井5號(hào)煤層水文地質(zhì)類型為中等類型。根據(jù)5號(hào)煤層賦存條件及開采技術(shù)條件，該煤層屬于中厚煤層，適宜一次采全高， 本次設(shè)計(jì)采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法。頂板管理采用全部垮落法。二、工作面采煤、裝煤、運(yùn)煤方式及設(shè)備選型礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)在5號(hào)煤層布置一個(gè)綜采工作面，工作面的采、裝、運(yùn)、支工序全部采用機(jī)械化。從目前綜采的發(fā)展趨勢(shì)，設(shè)計(jì)安全高效的綜采面要求加大工作面的長度，加大截深，選用能切割硬煤的大功率采煤機(jī)，提高采煤的截割速度，相應(yīng)要求提高移架速度，與大運(yùn)量的可彎曲刮板輸送機(jī)相匹配，加強(qiáng)端頭支護(hù)，采用長距離順槽帶式輸送機(jī)。針對(duì)上述要求，對(duì)于綜采系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了以下原則：①機(jī)械設(shè)備的選擇首先滿足技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠，提高綜采設(shè)備的開機(jī)率，達(dá)到安全高效。同時(shí)各設(shè)備間要相互配套，保證運(yùn)輸暢通，并增加運(yùn)輸環(huán)節(jié)的緩沖能力，以期達(dá)到采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢(shì)。②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)長度，減少搬家次數(shù)，并保證快速搬家。同時(shí)做到采準(zhǔn)工作快，增大巷道斷面特別是順槽斷面，采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)，利用頂板完整，煤層比較堅(jiān)硬的條件，采用樹脂錨桿支護(hù)，以提高掘進(jìn)速度，保證工作面的接替要求。③對(duì)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，要求系統(tǒng)簡單、環(huán)節(jié)少，把工作人員及材料快速方便地運(yùn)送至工作地點(diǎn)，作為提高工作面生產(chǎn)能力的一個(gè)重要因素考慮，并在巷道布置上加以保證。由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，后期維護(hù)成本高，而國產(chǎn)設(shè)備目前已能夠滿足中厚煤層綜采工作面的要求，并且在國內(nèi)很多礦井得到應(yīng)用，因此本次設(shè)計(jì)工作面設(shè)備中液壓支架(電液控制系統(tǒng)可考慮進(jìn)口)、刮板輸送機(jī)立足國產(chǎn)，為了滿足進(jìn)度的要求，采煤機(jī)也選用國產(chǎn)設(shè)備。工作面主要采煤設(shè)備選擇分述如下：1)采煤機(jī)⑴采煤機(jī)選型原則①適合特定的煤層地質(zhì)條件，并且采煤機(jī)采高、截深、牽引速度等參數(shù)選取合理，有較大的適用范圍。②滿足工作面開采生產(chǎn)能力要求，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力要大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力10%～20%。③與液壓支架和刮板輸送機(jī)相匹配。影響采煤機(jī)選型的主要因素是煤層的力學(xué)特性，厚度和傾角，工作面生產(chǎn)能力。⑵采煤機(jī)性能參數(shù)的確定①采高的選擇采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)5號(hào)煤層鉆孔數(shù)據(jù)和井下實(shí)際揭露，。②滾筒直徑的確定。，根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑D=。③截深的確定截深的選取與煤層厚度，煤層軟硬，頂板巖性以及支架移架步距，綜合考慮取采煤機(jī)的截深，目前國內(nèi)普遍采用的截深為600～800mm，考慮到本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及管理水平，設(shè)計(jì)選用5號(hào)煤層工作面采煤機(jī)截深為600mm。④工作面日循環(huán)數(shù)5號(hào)煤層工作面日循環(huán)數(shù)用下式計(jì)算：n＝Qr/( K LHBγC)式中：Qr——工作面日產(chǎn)量，按330d計(jì)算，日產(chǎn)量為2727t，其中采煤工作面產(chǎn)量按90%計(jì)算，掘進(jìn)工作面產(chǎn)量按10%計(jì)算， Qr＝272790%=2454t；K——工作面正規(guī)循環(huán)率，K＝；L——工作面長度，L＝180m；H——工作面煤層厚度，取平均值H＝；B——循環(huán)進(jìn)尺，B＝；γ——煤的容重，γ＝；C——工作面回采率，C＝95%。n＝，取10個(gè)循環(huán)。⑤采煤機(jī)割煤方式采煤機(jī)雙向割煤具有輔助工序少，采煤速度快，工序緊湊，工時(shí)利用率高及生產(chǎn)能力大的優(yōu)點(diǎn)，因此工作面采用雙向割煤方式。采煤機(jī)在工作面的進(jìn)刀方式，將直接影響工作面的工時(shí)利用率以及采煤機(jī)效能的發(fā)揮。為減少工作面人員工作量，設(shè)計(jì)采用端部斜切進(jìn)刀方式 ，進(jìn)刀割煤長度30 m。工作面采用4班作業(yè)，3班生產(chǎn)，1班準(zhǔn)備。a. 采煤機(jī)計(jì)算割煤速度Vc＝n (L－Lc)/(KcTd－n Tc)式中：Vc——計(jì)算割煤速度，m/ min；n——工作面日循環(huán)數(shù)，n＝10；L——工作面長度，L＝180m；Lc——采煤機(jī)總長，Lm＝14m；Kc——采煤機(jī)平均日開機(jī)率，K＝；Td——工作面日生產(chǎn)時(shí)間，Td＝1080min；Tc——采煤機(jī)進(jìn)刀停頓時(shí)間，Td＝2min。Vc＝b. 采煤機(jī)計(jì)算循環(huán)時(shí)間T＝(L－Lc)/ Vc＋Tc式中：T——采煤機(jī)計(jì)算循環(huán)時(shí)間，min；L——工作面長度，L＝180 m；Lc——采煤機(jī)總長，Lm＝14m；Vc——采煤機(jī)計(jì)算割煤速度，m/ min；Tc——采煤機(jī)進(jìn)刀停頓時(shí)間，Td＝2min。T ＝43minc. 采煤機(jī)最大割煤速度Vmax＝K Vc式中：Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度，m/ min；K——采煤機(jī)割煤不均均衡系數(shù)，；Vc——采煤機(jī)計(jì)算割煤速度。Vmax＝d. 采煤機(jī)生產(chǎn)能力采煤機(jī)最大割煤速度生產(chǎn)能力：Qmax＝60BHγVmaxQmax——采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力，t/h；B——循環(huán)進(jìn)尺，B＝；H——工作面煤層厚度，；γ——煤的容重，γ＝；Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度。Qmax＝514t/h(6) 采煤機(jī)型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)5號(hào)煤層采高和生產(chǎn)能力，設(shè)計(jì)選用一臺(tái)MG132/320W型采煤機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見表511。表511 工作面采煤機(jī)技術(shù)特征表 型號(hào)采高(m)電機(jī)功率(kW