【導讀】古書院礦位于晉城市北1km處，行政區(qū)劃大部屬晉城市城區(qū)管轄，北端小部分在澤州巴公鎮(zhèn)境內(nèi)。其地理坐標為東經(jīng)112°48′34″-112°52′56″，北緯35°30′33″～35°34′15″。該井田西受白馬寺斷層控制，北與鳳凰山、王臺鋪井田相接，西南為北巖井田，東西長7km，南北寬5km，。井田東部有太原～焦作鐵路經(jīng)過。井田地表呈剝蝕的低山丘陵地貌，總的地勢為西北高，東南低。地形最高點為西北部方山山頂，，最低處為井田南部邊界低洼處，，。井田內(nèi)無常年徑流的地表水系，均為季節(jié)性河流。井田內(nèi)較大河流為古書院河，于井田西部由北向南流過，井田內(nèi)流經(jīng)長度5220m，。年最小降水量296mm，最大降水量1010mm，mm。歷年地震資料及文獻記載，晉城地區(qū)未發(fā)生過5級以上的破壞性地震。外圍強震的波及曾對本區(qū)造成房屋倒塌，人畜傷亡?，F(xiàn)井田內(nèi)保留有證礦井12座。現(xiàn)已全部關閉取締。

　　

【正文】 根據(jù)水倉的布置要求，水倉的容量為: Q=SL （式41）式中: Q——水倉容量，m3； S——水倉有效斷面積， m2； L——水倉長度，500m； 則Q=SL=500=4075m3 由上面計算得知：0，故設計的水倉容量滿足要求。（3）其它硐室 醫(yī)療硐室、機修硐室、消防車硐室、井下材料庫、火藥庫、換裝組裝硐室、換矸硐室、乘人車場等。井底車場巷道及硐室，除煤倉、裝卸載硐室等采用現(xiàn)澆混凝土支護外，其余的都采用錨噴支護，遇到圍巖破碎的地方加金屬網(wǎng)支護。主要運輸大巷布置在巖層中，輔助運輸大巷、回風大巷均布置在煤層中，大巷水平間距30m。主要運輸大巷為矩形斷面，采用錨梁噴聯(lián)合支護，噴射厚度100mm，寬度為3200mm，高度為2900mm；；輔助運輸大巷為矩形斷面，采用錨梁噴聯(lián)合支護，噴射厚度100mm，寬度為5800mm，高度為3500mm；；回風大巷為矩形斷面，采用錨梁噴聯(lián)合支護，噴射厚度100mm，寬度為5800mm，高度為3500mm；；主要運輸大巷斷面如圖49所示，輔助運輸大巷斷面如圖410所示，回風大巷斷面如圖411所示。圖49 主要運輸大巷斷面圖圖410 輔助運輸大巷斷面圖圖411 回風大巷斷面圖5 準備方式——帶區(qū)巷道布置設計首采區(qū)為西二帶區(qū)，主采煤層為15號煤層，煤層厚度變化不大，全區(qū)穩(wěn)定可采；傾角為2176?！?0176。，平均4176。；15號煤層為黑灰色、金屬光澤，貝殼狀斷口，致密堅硬，均一～條帶狀結構，由亮煤和鏡煤組成，宏觀煤巖類型為光亮型，；煤層頂、底板巖層均為泥巖、沙質(zhì)泥巖，硬度較??；15號煤層瓦斯涌出量小，為5m3t；預計涌水量較大，為7000～9000m3d；煤塵無爆炸性；15號煤層屬不易自燃煤層，自然發(fā)火危險性低，西二帶區(qū)對應的地面無需要保護的建筑物。 采（盤）區(qū)或帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)帶區(qū)準備方式優(yōu)點：1）巷道布置簡單，巷道掘進和維護費用低、投產(chǎn)快；2）運輸系統(tǒng)簡單，占用設備少，運輸費用少；3）由于工作面的回采巷道既可以沿煤層掘進，又可以保持固定方向，故使采煤工作面長度保持等長，從而減少了因工作面長度的變化給生產(chǎn)帶來的不利影響，對綜合機械化采煤非常有利。4）通風線路短，風流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時使巷道交叉點和風橋等通風構筑物也相應減少。5）技術經(jīng)濟效果顯著。國內(nèi)實踐表明，帶區(qū)準備方式工作面單產(chǎn)高、巷道掘進率低、采出率高、勞動生產(chǎn)率高和噸煤成本低。本設計礦井膠帶運輸大巷布置在煤層中，輔助軌道大巷布置在煤層中，輔助運輸采用無軌膠輪車。帶區(qū)準備方式存在的問題：1）長距離的傾斜巷道，使掘進及輔助運輸、行人比較困難；2）現(xiàn)有設備都是按走向長壁工作面的回采條件設計和制造的，不能完全適應傾斜長壁工作面生產(chǎn)的要求；3）大巷裝車點多，特別是當工作面單產(chǎn)低，同采工作面?zhèn)€數(shù)較多時，這一問題更加突出；4）有時存在著污風下行的問題。上述問題采取措施后可以逐步得到克服。針對首采帶區(qū),其參數(shù)設計如下：（1）帶區(qū)煤柱由后面第9章通風設計確定工作面采用一進一回的布置方式，每個工作面共布置兩條斜巷，一側(cè)布置一條：一條進風兼運煤，一條回風兼輔助運輸。因為工作面推進長度較長，為了減小掘進通風困難，設計采用雙巷掘進方式，帶區(qū)煤柱留設為15m。（2）區(qū)段要素首采帶區(qū)位于井筒西北側(cè)；，賦存穩(wěn)定；根據(jù)理論計算和實踐統(tǒng)計得知，綜采工作面長度在150～250m之間，噸煤生產(chǎn)成本最低，故工作面長度取為195m；兩斜巷設計均為矩形斷面，高為3m；回風斜巷寬6m，高3m；兩斜巷斷面如圖552所示。分帶寬為：B =195++6+20=（3）開采順序首采帶區(qū)為西二帶區(qū)，然后依次開采東一帶區(qū)、東三帶區(qū)、西四盤區(qū)，東五帶區(qū)，西六帶區(qū)。首采工作面為15201工作面，然后依次開采下一個相鄰分帶，具體如下：15201→15202→15203→15204→15205→15206其中培訓和組建專責的邊角煤采煤隊，積極開展技術創(chuàng)新，提高邊角煤采出率。（4）帶區(qū)通風帶區(qū)內(nèi)各工作面采用一進一回型通風系統(tǒng)。（5）帶區(qū)運輸帶區(qū)內(nèi)分帶運輸斜巷鋪設=3000mm的膠帶輸送機，運輸煤炭到大巷膠帶運輸機，集中到井底煤倉，由主井箕斗提升至地面；帶區(qū)內(nèi)輔助運輸采用無軌膠輪車運輸，材料車從井底車場出來，經(jīng)輔助運輸大巷到回采工作面的輔助運輸斜巷，再到工作面。圖51 運煤進風斜巷斷面圖圖52 輔運回風斜巷斷面圖帶區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)包括運煤系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、排矸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等，具體設計如下：（1） 運煤系統(tǒng)煤由工作面刮板運輸機→斜巷轉(zhuǎn)載機、破碎機→斜巷膠帶輸送機→大巷膠帶輸送機（2）輔助運輸系統(tǒng)工作面設備材料經(jīng)副井罐籠至井底車場，由無軌膠輪車經(jīng)大巷運至工作面。運輸路線如下：輔助運輸大巷→工作面軌道斜巷→工作面（3）通風系統(tǒng)帶區(qū)15201工作面風流路線為：副井→軌道大巷→進風斜巷→15202回風斜巷→帶區(qū)聯(lián)絡巷→15201進風斜巷→15201工作面→15201回風斜巷→回風大巷→北風井（4）排矸系統(tǒng)礦井巷道基本均沿煤層掘進，故礦井排出矸石很少，排出的少量矸石只需用無軌膠輪車運至井底車場，再由副井提升至地面即可，也可在井下利用。（5）供電系統(tǒng)供電：地面變電站→副井→中央變電所→軌道運輸大巷→運輸斜巷→工作面（6）排水系統(tǒng)在工作面15201運輸斜巷敷設一趟6寸管路，在運輸斜巷低洼處建一水窩，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55kW 水泵，一臺使用，一臺備用。水流方向：工作面→運輸斜巷→輔助運輸大巷→副井井底水倉→地面巷道沿煤層掘進，不可避免出現(xiàn)一些低洼地段，低洼地段容易形成積水，可在低洼地段設立小水倉，采用合適的水泵排水。帶區(qū)內(nèi)所有工作面斜巷均沿底板掘進，主要采用部分斷面掘進機掘進，錨桿及時支護相配合；部分巷道采用炮掘巷道快速掘進技術，主要通過實現(xiàn)炮掘工藝中掘、支、運三大工序的爆破深孔化、支護合理化、裝運機械化及其之間的優(yōu)化配置，從而最大限度提高單進水平和勞動效率，改善安全環(huán)境和工程質(zhì)量，降低巷道成本的實用技術。主要包括：中深孔爆破、錨桿成套支護等。鏟車完成材料、設備的運送、搬移以及巷道浮煤的清理工作。錨桿鉆機配合錨桿機完成巷道頂錨桿和錨索的打眼、安裝工作；選用手持風動鉆機來完成幫錨桿的打眼和安裝工作。掘進通風：采用局扇為掘進面供風。每個掘進工作面配備兩臺FDⅡ型255 局扇，通風方式為壓入式。（1） 帶區(qū)生產(chǎn)能力由于綜采工作面產(chǎn)量大，只布置一個工作面即可滿足礦井產(chǎn)量要求。1）工作面的采煤機生產(chǎn)能力，按下式計算： （式51）式中：——工作面采煤機生產(chǎn)能力，Mt/a；——采煤機割煤高度，m；——煤層容重，t／m3；——工作面長度，m；——采煤機截深，m；——工作面晝夜進刀次數(shù)；——工作面割煤回采率。 已知=，= t／m3，=195m，= m，=6，=，將各值代入公式（51），可得：=3301956106=（Mt/a）工作面年產(chǎn)量= Mt/a2）煤巷掘進面生產(chǎn)能力，按下式計算：A1=LV1HγC1 （式52）式中： A1——掘進面生產(chǎn)能力，Mt/a；L——掘進面長度，取區(qū)段斜巷寬掘進寬度（+6）/2=；H——掘進巷道高度，取順槽掘進高3m；V1——掘進面年推進長度，V1=33030=9900m/a；γ——煤層容重，／m3；C1——掘進面回采率。則：A1=99003106=（Mt/a）3）帶區(qū)生產(chǎn)能力A=A0+2A1 = +2= （Mt/a） Mt/a， Mt/a，能滿足礦井的產(chǎn)量要求。（2）帶區(qū)采出率帶區(qū)內(nèi)的煤炭損失主要包括初采、末采丟煤，工藝損失，端頭損失，保護煤柱損失等，因此帶區(qū)內(nèi)實際采出的煤量低于實際埋藏量。帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量與帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量的百分比稱為帶區(qū)采出率。按下式計算：帶區(qū)采出率 = 帶區(qū)實際采出煤量/帶區(qū)工業(yè)儲量100% 帶區(qū)內(nèi)工業(yè)儲量為： Mt帶區(qū)內(nèi)實際采出煤量為： Mt則：帶區(qū)采出率 = 100% = %根據(jù)《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定：采（帶）區(qū)采出率：。設計首采帶區(qū)屬厚煤層，%，符合《煤炭工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定。 帶區(qū)車場選型設計帶區(qū)煤層傾角小，平均4176。，為近水平煤層。軌道大巷位于煤層中，輔助運輸大巷采用無軌膠輪車運輸，因此，軌道斜巷與大巷連接處不需設立車場。井底中央變電所至首采帶區(qū)的供電系統(tǒng)電路壓降不大，不布置帶區(qū)變電所。 6 采煤方法 采煤工藝方式本采區(qū)可采煤層的特征如表61所示。表61 可采煤層特征表特征內(nèi)容煤層名稱15煤層厚度 穩(wěn)定性穩(wěn)定硬度中硬=傾角2～10176。煤層牌號無煙煤頂板老 頂直接頂泥巖、底板直接底泥巖、老 底瓦斯涌出量相對涌出量5m3t預計涌水量7000～9000m3d煤塵爆炸性無爆炸危險自然發(fā)火性不易自燃根據(jù)可采煤層特征表，15號煤層為平均傾角為4176。的緩傾斜煤層，在采區(qū)范圍內(nèi)，煤層結構單一，賦存穩(wěn)定。經(jīng)詳細討論，確定主采煤層選用綜采開采工藝，選用綜采開采工藝的優(yōu)越性為：工作面產(chǎn)量和效率高；有利于合理集中生產(chǎn)；對煤層及地質(zhì)條件具有較強的適應性；具有顯著的經(jīng)濟效益，可使噸煤成本降低10~30元。根據(jù)帶區(qū)地質(zhì)條件及煤層特征，煤層中厚，不適應于放頂煤和分層綜采，故采用一次采全高的回采工藝，一次采全高工藝優(yōu)缺點優(yōu)點：工作面產(chǎn)量和效率高；巷道掘進較少，減少了巷道的維護工程量，同時生產(chǎn)也相對集中；萬噸掘進率高；工作面搬家次數(shù)少，節(jié)省搬遷費用，增加了生產(chǎn)時間；材料消耗少。缺點：煤炭損失大，對于煤厚比采高大的煤層，一次不能采完；控頂較困難，煤壁容易偏幫；采高固定，適應條件單一。由于煤層中厚，可以一次采完，且控頂比較容易，相對與煤層厚度大的煤層，此礦井煤層厚度最適合，故采用一次采全高，后退式自然垮落法采煤。影響工作面長度的因素有煤層賦存條件、機械設備及技術特征、巷道布置等。該采區(qū)的煤層特征如表61所示，其煤層賦存條件好，地質(zhì)條件簡單，所以該礦井設計為綜合機械化程度比較好的現(xiàn)代化礦井。要求工作面的較大的生產(chǎn)能力，故選用較長的工作面。一般綜采工作面的長度范圍為150～250m，但由于綜采設備的改進，管理水平的提高，以及各區(qū)段長度之間的關系，為了能夠使工作面的生產(chǎn)能力達到設計的要求，設計工作面的長度為195m。由于后退式的工作面和巷道的維護條件比較好，工作面的推進方向確定為后退式。綜采工作面的推進長度一般不宜小于1000～2000m，推進時間不低于一年。另外，考慮到工作面搬遷次數(shù)及煤損隨工作面推進距離之間的關系，結合礦井設計生產(chǎn)能力所選用滾筒采煤機的技術參數(shù)，可得出綜采工作面日進6刀，年推進度為：V0=6330=1188 m/a。（1）工作面配套設備的選擇工作面的關鍵參數(shù)見表62。表62 工作面關鍵參數(shù)表工作面長度（m）煤厚（m）煤層結構所需支架類型傾角（176。）195簡單、無夾矸支撐掩護式4根據(jù)工作面的關鍵參數(shù)，查《綜采綜掘高檔普采設備類型配套圖集》選用編號為186—38的配套設備。三機標準型號見表63。ZZ4000/18/38型液壓支架主要技術特征見表64。MG300W型采煤機主要技術特征見表65。SGZ764/264A型刮板輸送機主要技術特征見表66。SZB764/132型轉(zhuǎn)載機主要技術特征見表67。PCM110型破碎機主要技術特征見表68。SSJ1000/2160型帶式輸送機主要技術特征見表69。表63 三機標準型號液壓支架采煤機刮板輸送機ZZ4000/18/38MG300WSGZ—764/264A表64 ZZ4000/18/38型液壓支架主要技術特征見表項目技術特征單位標準型號ZZ4000/18/38形式支撐掩護式支架高度m寬度m中心距m初撐力kN工作阻力4000kN支護強度MPa對底板比壓MPa適應煤層傾角≤30176。供液泵壓75MPa運輸尺寸（長寬高）m重量T設計單位上海分院制造廠家蘇南煤機廠表65 采煤機技術特征技術特征單位規(guī)格型號300采　高m～適應煤質(zhì)硬度=1～3煤層傾角176。≤35截　深m600滾筒直徑mm、牽引方式無鏈牽引力kN404牽引速度m/min0～6鏈條規(guī)格銷輪齒軌主油泵形式125軸向柱塞變量泵油馬達形式630擺線馬達調(diào)高泵形式19柱塞泵輔助泵形式45∕160齒輪泵滾筒中心距mm8389機面高度mm1600臥底量mm316電動機型號300／300功率kW300臺數(shù)臺1電壓V1140冷卻方式水冷噴霧滅塵方式內(nèi)外噴霧控頂距2445最大不可折卸件mm326012751039/總重t40設計單位上海煤研院制造廠家雞西煤機廠表66 SGZ—764/264A型刮板輸送機主要技術特征見項目技術特