【導(dǎo)讀】摘要本設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一般部分和專題部分。一般部分為呂家坨礦年生產(chǎn)能力90萬(wàn)噸新井設(shè)計(jì)，全篇共分為十個(gè)部分：礦井概述及井田地質(zhì)特征、井田境界及儲(chǔ)量、礦井工作制度和設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、井田開拓、采區(qū)巷道布置、采煤方法、井下運(yùn)輸、礦井提升、礦井通風(fēng)與安全和礦井主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。呂家坨礦位于河北省唐山市東北灤縣境內(nèi)。井田內(nèi)的可采煤層為9煤、7煤，其中主采為9煤，。該煤層賦存穩(wěn)定，傾角平均為12°，為緩斜厚煤層。呂家坨礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a，服務(wù)年限49年。針對(duì)目前我國(guó)礦井隨著開采規(guī)模的擴(kuò)大，礦井開采深度逐漸增加，大部分礦井已經(jīng)進(jìn)入深部開采，現(xiàn)有的巷道支護(hù)技術(shù)已經(jīng)不能滿足深部巷道的支護(hù)需要。因此我們分析深部高應(yīng)力巷道礦壓顯現(xiàn)特征及深部高應(yīng)力作用機(jī)理，提出解決深部巷道支護(hù)問(wèn)題的方案，如錨網(wǎng)支護(hù)，錨噴支護(hù)等方法，起到了良好的效果。

　　

【正文】 取h4＝2000 mm； hc— 道床總高度，大巷選用24kg/m的鋼軌，得hc＝360 mm，道岔高h(yuǎn)b ＝200 mm； n— 導(dǎo)電弓子距拱壁安全距離，取n＝300 mm； K— 導(dǎo)電弓子寬度之半，K＝718/2＝359 ，取K＝360 mm； b1— 軌道中線與巷道中線間距 b1＝B/2－a1 ＝4200/2－（400＋1060/2）＝1170mm；故h3 ≥2000＋360－[（2100－300）2 －（360＋1170）2 ]1/2 ＝Ⅱ按管道要求確定h3 h3 ≥h5＋h7＋hb －[R2 －（K＋m＋D/2＋b2 ）2 ]1/2 式中： h5 — 渣面至管子底高度，按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，取h5 ＝1800 mm； h7 — 管子懸吊件總高度，取h7 ＝900 mm； m — 導(dǎo)電弓子距管子距離，取m＝300 mm； D — 壓氣管法蘭盤直徑，D＝335 mm； b2— 軌道中線與巷道中線間距，b2 ＝B/2－c1 ＝4200/2－（1200/2＋900）＝600 mm； 故 h3≥1800＋900＋200－[21002 －（360＋300＋335/2＋600）2 ]1/2 ＝ mm Ⅲ按人行道要求確定h3h3≥1800＋hb－[R2－（R－j）2]1/2 ＝1800＋200－[21002－（2100－200）2]1/2 ＝1800＋200－891＝ mm 綜合以上計(jì)算并考慮一定的富余量，確定本礦井大巷的壁高為h3＝1600 mm，則巷道的凈高為H＝h3－h(huán)b＋h0 ＝1600－200＋2100＝3500 mm。 d、確定巷道凈斷面積S和凈周長(zhǎng)P 凈斷面積S＝B（＋h2）式中： h2 ＝渣面以上巷道壁高，h2＝h3－h(huán)b ＝1600－200＝1400 mm。 則S＝4200（4200＋1400）＝12759600 mm2≈ m2 凈周長(zhǎng) P＝＋2h2 ＝＋2＝。e、用風(fēng)速校核巷道斷面 運(yùn)輸大巷最高允許風(fēng)速vm ＝8 m/s。 已知通過(guò)大巷風(fēng)量為 Q＝m3/s，則 v＝Q/S＝26247?！?m/s＜vm 滿足要求。 f、選擇支護(hù)參數(shù) 本巷道采用錨噴支護(hù)， m，間距M＝≈ m，排距M’＝ m，錨桿直徑d＝14 mm，噴射混凝土層厚T1 ＝100 mm，而錨桿露出長(zhǎng)度T2＝50 mm。 故支護(hù)厚度T＝T1＝100 mm。 g、選擇道床參數(shù) 根據(jù)大巷通過(guò)的運(yùn)輸設(shè)備，已選用24kg/m的鋼軌，其道床參數(shù)hc、hb 分別為360 mm 和200 mm，渣面至軌面高度ha ＝hc－h(huán)b＝160 mm。 h、確定巷道掘進(jìn)斷面尺寸 巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)寬度：B1 ＝B＋2T＝4200＋2100＝4400 mm； 巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)高度：H1＝H＋hb＋T＝3500＋200＋100＝3800 mm；巷道設(shè)計(jì)掘進(jìn)斷面積：S1＝B1（＋h3）＝4400（4400＋1600）≈ m2 。 大巷斷面圖見下圖：圖4—3—4 大巷斷面示意圖大巷巷道斷面特征表：圍巖類別斷面/m2掘進(jìn)尺/mm噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長(zhǎng)/m凈掘?qū)捀咝褪酵饴堕L(zhǎng)度排列方式間排距錨深規(guī)格L*φ巖巷44003800100樹脂100菱形8001600210016主石門及采區(qū)石門斷面同大巷斷面。（2）總回風(fēng)道斷面設(shè)計(jì) 總回風(fēng)道布置在巖層中，巷道斷面形狀采用半圓拱型，利用錨網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)，同時(shí)在頂板上加錨索加固。巷道斷面形狀及特征如圖4—3—5所示：圖4—3—5 總回風(fēng)道斷面示意圖總回風(fēng)巷巷道斷面特征表圍巖類別斷面/m2掘進(jìn)尺/mm噴射厚度/mm錨 桿 （mm）凈周長(zhǎng)/m凈掘?qū)捀咝褪酵饴堕L(zhǎng)度排列方式間排距錨深規(guī)格L*φ巖巷44003800100樹脂100菱形80016002100165 采區(qū)巷道布置 煤層地質(zhì)特征 采區(qū)內(nèi)主要可采煤層為煤煤7。9煤層為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的中厚煤層，～。煤層厚度變化不太大，基本上沒有無(wú)煤區(qū)。受河流強(qiáng)烈沖刷，8煤及頂?shù)装鍖游蝗看院[粗砂巖。煤巖類型以光亮型為主，下層以半光亮型為主，中間夾有透鏡狀的半暗淡型煤，煤層內(nèi)生節(jié)理發(fā)育。12煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)厚煤層，～。煤巖類型以光亮型和半光亮型為主，內(nèi)生節(jié)理發(fā)育，玻璃光澤，貝殼狀斷口。其他特征見下表：表5－1－1 可采煤層特征表序號(hào)煤層名稱煤層厚度/m層間距/m傾角/(186。)圍巖情況硬度容量穩(wěn)定性最小最大平均19煤34012較穩(wěn)定～穩(wěn)定27煤112較穩(wěn)定～穩(wěn)定采區(qū)煤8以2號(hào)肥煤為主，局部肥焦煤。煤12以2號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤。其它煤質(zhì)情況見下表：表5－1－2 可采煤層原煤工業(yè)分析綜合表項(xiàng)目煤層灰分Ag(%)硫分S(%)揮發(fā)分Vr(%)發(fā)熱量(卡/克)煤質(zhì)牌號(hào)9煤～～～5454～718963452號(hào)肥煤為主，局部肥焦煤7煤～～～5200～757271372號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤采區(qū)煤9以2號(hào)肥煤為主，局部肥焦煤。煤7以2號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤。其它煤質(zhì)情況見下表：表5－1－2 可采煤層原煤工業(yè)分析綜合表項(xiàng)目煤層灰分Ag(%)硫分S(%)揮發(fā)分Vr(%)發(fā)熱量(卡/克)煤質(zhì)牌號(hào)9煤～～～5454～718963452號(hào)肥煤為主，局部肥焦煤7煤～～～5200～757271372號(hào)肥煤為主，局部氣肥煤（1）煤9 偽頂為粉砂巖，～，松軟破碎，節(jié)理發(fā)育，直接頂為深灰色粉砂巖，2米。老頂為砂巖，0～，層狀層理。直接底為粉砂巖，～，含大量根化石，普遍發(fā)育。老底為細(xì)砂巖，胿質(zhì)膠結(jié)，呈塊狀結(jié)構(gòu)，堅(jiān)硬，普遍發(fā)育。（2）煤7 無(wú)偽頂，直接頂為泥巖，～，炭質(zhì)含量很高，呈腐泥質(zhì)泥巖，褐色條痕，分布比較穩(wěn)定，與老頂之間存在明顯間層滑動(dòng)。老頂粉為砂巖，致密，塊狀結(jié)構(gòu)。含結(jié)核，順層呈串珠狀分布?！绍浐?，巖石完整為灰色塊狀結(jié)構(gòu)。（1）瓦斯瓦斯涌出量見下表表513 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯等級(jí)絕對(duì)涌出量(m3/min)相對(duì)涌出量(m3/td)瓦斯(CH4)CO2瓦斯(CH4)CO2低7（2）煤的自然發(fā)火情況本礦各煤層均有自燃傾向，其中12煤層發(fā)火期最短為11個(gè)月，最長(zhǎng)為25個(gè)月，礦井發(fā)火等級(jí)定為四級(jí)。 采區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)根據(jù)沿井田走向有無(wú)大的地質(zhì)變化，如斷層，無(wú)煤帶，傾角變化很大等地質(zhì)條件，利用這些地質(zhì)變化帶劃分采區(qū)，確定走向長(zhǎng)度。若沒有地質(zhì)地質(zhì)條件限制時(shí)，采區(qū)走向長(zhǎng)度應(yīng)從技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上有利的原則來(lái)確定。技術(shù)上的因素主要考慮區(qū)段巷道的運(yùn)輸維護(hù)和供電問(wèn)題。本采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，煤層傾角變化不大，均在12度左右，采用綜合機(jī)械化開采，故走向長(zhǎng)度確定為1800m，為單翼布置，單翼跨上山連續(xù)開采。使用走向長(zhǎng)壁采煤法的采區(qū)，區(qū)段斜長(zhǎng)等于回采工作面長(zhǎng)度加上區(qū)段平巷和護(hù)巷煤柱的寬度。區(qū)段平巷寬度，根據(jù)巷道斷面的確定，這里取5米。采用沿空掘巷，不留護(hù)巷煤柱。采區(qū)斜長(zhǎng)為1250m,工作面長(zhǎng)度暫定為200 m，區(qū)段平巷寬度為5 m,則區(qū)段斜長(zhǎng)為：200＋5＝205 m，一個(gè)采區(qū)區(qū)段數(shù)目為1250/205＝6。為了使采區(qū)內(nèi)各種煤層巷道保持良好狀態(tài)，有時(shí)留設(shè)一定的煤柱。如留設(shè)開采水平運(yùn)輸大巷、上下山、總回風(fēng)巷、區(qū)段平巷，以及采區(qū)邊界煤柱和大斷層煤柱等。目前，煤柱尺寸主要根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。緩傾斜及傾斜煤層煤柱參考尺寸見下表。表521 采區(qū)煤層巷道護(hù)巷煤柱尺寸巷道類別薄及中厚煤層巷道一側(cè)/m厚煤層巷道一側(cè)/m備注水平大巷20～3020～50采區(qū)傾角較大時(shí)，煤柱尺寸可小一些主要回風(fēng)大巷20左右20～30采區(qū)上下山20左右30～40區(qū)段平巷8～2015～20采區(qū)邊界3～10目前常不留邊界煤柱較大斷層10～15到30～50根據(jù)斷層具體情況而定本礦井采區(qū)實(shí)行無(wú)煤柱開采，區(qū)段平巷不留煤柱，采區(qū)軌道上山一側(cè)需留20m煤柱。采區(qū)運(yùn)輸上山和采區(qū)邊界不留煤柱，大巷布置在巖層中也不留煤柱。對(duì)于單一厚煤層和聯(lián)合布置的采區(qū)，一般應(yīng)將上山布置在煤層底版巖層中，但在下部煤層的底版巖層距涌水量特大的巖層很近，不能布置上山，或者當(dāng)上山只為開采上部煤層服務(wù)，而開采下部煤層便報(bào)廢不用時(shí)，可以考慮把上山布置在煤層群的中部或上部。采區(qū)上山至少有兩條，一條運(yùn)輸上山，一條軌道上山，同時(shí)用來(lái)通風(fēng)行人。在生產(chǎn)能力較大的特厚煤層采區(qū)，集中聯(lián)合布置的采區(qū)；或產(chǎn)量較大，瓦斯涌出量也大的采區(qū)；以及其他情況需要時(shí)，也可以增設(shè)一條專用的上山，增設(shè)的上山如果服務(wù)年限不長(zhǎng)，可沿煤層布置。兩條上山，可以是一巖一煤上山。這種布置適用于產(chǎn)量小，服務(wù)年限不長(zhǎng)的采區(qū)而且煤層群的最下一層煤為維護(hù)條件較好的薄及中厚煤層，可將軌道上山布置在該煤層中，運(yùn)輸上山布置在底板巖石中；當(dāng)煤層群最下一層煤為厚煤層，或開采單一厚煤層的采區(qū)，可把兩條上山都布置在底板巖石中。該礦井兩煤層聯(lián)合開采，軌道上山和運(yùn)輸上山都布置在7煤層底板巖石中。如下圖所示：圖521采區(qū)上山布置圖1—軌道上山； 2—運(yùn)輸上山由于采區(qū)兩煤層間距較小，實(shí)行聯(lián)合布置；深井開采為防止應(yīng)力集中，推行不留煤柱，沿空掘巷；工作面運(yùn)輸平巷、軌道平巷定向平行布置，以保證工作面等長(zhǎng)。采區(qū)聯(lián)絡(luò)巷道有集中平巷與區(qū)段平巷之間的聯(lián)絡(luò)巷，采區(qū)上山與區(qū)段集中巷之間的聯(lián)絡(luò)巷，采區(qū)上山與各煤層區(qū)段平巷之間的聯(lián)絡(luò)巷道。本采區(qū)采用集中上山布置方式，集中上山與兩煤層區(qū)段平巷采用石門進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。、通風(fēng)運(yùn)料等系統(tǒng)的確定本礦井的采區(qū)開拓平剖面圖見手工繪制的大圖。且采區(qū)的運(yùn)輸與通風(fēng)系統(tǒng)在兩圖上均已標(biāo)出。 采區(qū)車場(chǎng)設(shè)計(jì)采區(qū)上部車場(chǎng)常用的有甩車場(chǎng)和平車場(chǎng)，平車場(chǎng)又有順向和逆向等形式。平車場(chǎng)和甩車場(chǎng)的選擇主要根據(jù)絞車房的布置和維護(hù)條件。在煤層群聯(lián)合布置時(shí)，回風(fēng)石門較長(zhǎng)，為便于與回風(fēng)石門聯(lián)系多選用平車場(chǎng)，其他條件下可選用甩車場(chǎng)。選用平車場(chǎng)時(shí)，當(dāng)車場(chǎng)巷道直接與總回風(fēng)道聯(lián)系時(shí)可采用順向平車場(chǎng)。當(dāng)煤層群聯(lián)合布置采區(qū)，且有采區(qū)石門與各煤層回風(fēng)平巷及總回風(fēng)道相聯(lián)系時(shí)，可采用逆向平車場(chǎng)。本采區(qū)為煤層聯(lián)合布置，采用順向平車場(chǎng)。圖531 采區(qū)上部平車場(chǎng)示意圖1—運(yùn)輸上山；2—軌道上山；3—絞車房；4—聯(lián)絡(luò)石門；5—絞車房回風(fēng)道；6—平車場(chǎng)；7—總回風(fēng)道采區(qū)中部車場(chǎng)只能是甩車場(chǎng)，它的基本形式按甩車方向分，有雙向甩車和單向甩車兩種；按甩入地點(diǎn)不同，又分為甩入繞道車場(chǎng)，甩入平巷車場(chǎng)和甩入石門車場(chǎng)三種。開采單一薄及中厚煤層的采區(qū)中部車場(chǎng)多采用甩入繞道式；聯(lián)合布置的采區(qū)或采用巖石上山的采區(qū)其中部車場(chǎng)多采用單向甩入石門式車場(chǎng)。本采區(qū)采用單向甩入中部車場(chǎng)。如下頁(yè)圖所示： 圖532 采區(qū)中部甩車場(chǎng)示意圖1—軌道上山； 2—運(yùn)輸上山；3—區(qū)段運(yùn)輸平巷；4—區(qū)段軌道石門；5—區(qū)段運(yùn)輸石門；6—溜煤眼調(diào)車方式：區(qū)段運(yùn)輸平巷所需材料設(shè)備由采區(qū)軌道上山經(jīng)過(guò)區(qū)段軌道石門，運(yùn)到運(yùn)輸平巷。工作面采下的煤炭通過(guò)區(qū)段運(yùn)輸平巷，區(qū)段運(yùn)輸石門，溜煤眼到采區(qū)運(yùn)輸上山。 采區(qū)下部車場(chǎng)由采區(qū)裝車站和輔助提升下部車場(chǎng)組合而成。主要根據(jù)裝車地點(diǎn)的不同，采區(qū)下部車場(chǎng)可分為大巷裝車式、石門裝車式和繞道裝車式三種。本采區(qū)采用大巷裝車式下部車場(chǎng)。本礦井由于一個(gè)階段只設(shè)兩個(gè)采區(qū)，井田兩翼各一個(gè)采區(qū)，故大巷裝車站線路采用盡頭式。為便于調(diào)車和減少工程量，裝車站采用折返式調(diào)車。調(diào)車方法采用調(diào)度絞車調(diào)車。調(diào)車方式：機(jī)車牽引空列車由井底車場(chǎng)駛來(lái)，進(jìn)入裝車站的空車存車線4，機(jī)車摘鉤，單獨(dú)進(jìn)入重車存車線3（不過(guò)煤倉(cāng)），把已經(jīng)裝滿的重列車?yán)?，?jīng)渡線道岔5，駛向井底車場(chǎng)。圖533 裝車站線路示意圖1—運(yùn)輸上山；2—采區(qū)煤倉(cāng)；3—重車存車線；4—空車存車線；5—裝車點(diǎn)道岔（1）裝車站線路裝車站線路的總長(zhǎng)度為： L＝l1＋l2＋l3＋l4 式中： L — 車場(chǎng)線路長(zhǎng)度； l1 — 空車存車線長(zhǎng)度， l1＝Le＋nLm＋（3～5） Le — 機(jī)車長(zhǎng)，根據(jù)大巷選的電機(jī)車，Le＝4500 mm； n — 一列車礦車個(gè)數(shù)，n可由下式求得： An＝nGNrTs60/[TzKb（1＋Kg）]An— 裝車站年通過(guò)能力，即An = 90=117萬(wàn)噸。 G — 礦車載