【正文】 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 33 通風方式及通風系統(tǒng) 礦井通風方式為抽出式，結(jié)合井田開拓方式，礦井通風系統(tǒng)。 確定礦井通風系統(tǒng)的依據(jù) 根據(jù)礦井瓦斯涌出量、礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、煤層自然傾向性及兼顧中后期生產(chǎn)需要等條件，提出多個技術(shù)上可行的方案，通過優(yōu)化或技術(shù)經(jīng)濟比較后確定礦井通風系統(tǒng)。 （ 6）井下爆破材料庫必須有單獨的新鮮風流，回風風流必須直接引入礦井的總回風巷或主要回風巷中。 （ 4）多風機通風系統(tǒng)，在滿足風量按需分配的前提下，各主要通風機的工作風壓應(yīng)接近，當通風機之間的風壓相差較大時，應(yīng)減小共用風路的風壓， 使其不超過任何一個通風機風壓得 30%。 （ 2）進風井口應(yīng)按全年風向頻率，必須布置在不受粉塵、煤塵、灰塵、有害氣體和高溫氣體侵入的地方。多數(shù)礦井的煤塵均無爆炸性，煤層也不自燃，但井下涌水量普遍較大。但水文地質(zhì)條件為、中等偏復(fù)雜，預(yù)計井下涌水量較大，底板灰?guī)r有突水可能性。 乳化液泵選用 XRB2B80/200 型兩臺，配套乳化液箱型號為 XRXTA，公稱壓力20MPa，公稱流量 80L/min。 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 31 轉(zhuǎn)載機選用 SZD630/75 型，功率 75kw，鏈速 ， 輸送能力 450t/h。 回采工作面采煤運輸主要設(shè)備選型如下： 采煤機選用 MG150 型雙滾筒采煤機，功率 150kw，采高 2m，滾筒直徑 ，牽引速度 0～ 6m/min，截深 ，生產(chǎn)能力 400t/h。 高檔普采工作面選用雙滾筒采煤機割煤，利用 采煤機擋煤板裝煤，選用可彎曲刮板輸送機運煤，運輸順槽選用刮板轉(zhuǎn)載機、可伸縮帶式輸送機運煤。 通風系統(tǒng) 新鮮風流經(jīng)副井→井底車場→軌道運輸大巷→第一中部車場→軌道運輸順槽→回采工作面→膠帶運輸順槽→膠帶運輸大巷→膠帶運輸石門及上倉斜巷→總回風巷→主井→排出地面。 矸 石及輔助運輸系統(tǒng) 掘進工作面矸石→采區(qū)中部車場→軌道運輸大巷→ 425m 水平井底車場→副井→地面。 巷道支護方式巖巷以錨噴支護為主，煤巷采用砌碹和工字鋼支護。開拓、準備巷道斷面形狀以拱形斷面為主，回采巷道采用梯形斷面。車場繞道及清理撒煤通道 內(nèi)分別布置消防材料庫和電機車修理間，均為巷道加寬式。 其他主要硐室名稱及位置 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 30 副井東側(cè)布置有主排水泵房和主變電所，泵房內(nèi)裝備 7 臺水泵。 井下爆破材料庫 井下爆破材料庫為壁槽式，容量為 900kg，位置在距井底 400m 的軌道運輸石門一側(cè)。 水倉容量按照《煤礦安全規(guī)程》指定的公式 V=2（ Q+3000）計算為 8640m3，相當于 。煤倉位置位于車場水平以上 25m 至 45m，煤倉與裝載硐室之間設(shè)配煤輸送機巷，長 13m。采區(qū)開采順序按照先近后遠的原則安排。 采區(qū)劃分及開采順序 全井田為單翼開拓布置，共劃分了五個采區(qū)，其中 425m水平以上 3個， 425m水平以下 2 個。所以，本礦井一個高檔普采工作面對于保證礦井年產(chǎn)量是穩(wěn)妥和易實現(xiàn)的。一個采區(qū)來保證礦井年產(chǎn)量。工作面長度 130m，采高 2m，每循環(huán) ，每天 個循環(huán)， 年推進度 1170m，其工作面生產(chǎn)能力為： A=130 2 1170 106 =式中： —— 煤層容重（ t/m3） —— 工作面回采率?？刹蓛α空嫉刭|(zhì)儲量的 44％。 上述儲量計算所采用的煤層最低可采厚度為 ，最高灰分 40％。設(shè)計利用地質(zhì)儲量為 70390kt（ 二 1煤），其中 A級 8060kt、 B級 10620kt、 C級 51710kt。 井田走向長約 ，傾斜寬約 ～ ，面積 。一 2 煤結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，普遍含夾矸 1～ 4層，夾矸厚 ～ ，平均 。 一 2 煤賦存于太原組底部，上距 二 1 煤層 ～ ，平均 ，其直接頂板為太原組 L2 灰?guī)r。區(qū)內(nèi) 19 個鉆孔穿見該層位，除 4401 及 1004孔斷失、 1002 孔受斷層影響外，其余 16 個鉆孔穿見煤層全部可采，煤厚為 ～ ，平均 ，屬穩(wěn)定型厚煤層。石炭系太原組含煤 9層，僅一 2 煤層全區(qū)發(fā)育，普遍可采。 煤層賦存情況 本區(qū)含煤地層為石炭二迭系。另外 5 條屬井田內(nèi)斷層，除 F21 斷層落差為 27～ 44m 外，其余 4 條井田內(nèi)斷層落差均小于 30m。南東翼地層走向北西，傾向南西，傾角一般為 4o～ 5o ，伴有次一級的小向斜構(gòu)造，使地層產(chǎn)狀局部有一定變化。 1 背斜構(gòu)造 背斜軸部寬緩，軸線位于 100 3001及 5204 孔連線附近， F21 斷層斜交軸部穿過。井田基本構(gòu)造形態(tài)為一向南西傾伏的寬緩背斜。 二 構(gòu)造 焦作煤田位于華北板塊的南部太行構(gòu)造亞區(qū)，煤田分布受太行山斷隆和開封坳陷的直接控制，煤田構(gòu)造以高角度正斷層為主，伴有褶皺。 準備方式 地質(zhì)特征 一 地層 本區(qū)上部為巨厚的第三、四系地層，下部為二迭系、石灰系及奧陶系等老地層。故設(shè)計確定首采區(qū)及后期主要采區(qū)均采用傾斜長壁工作面布置方式。 井巷工程量匯總表 序號 項目名稱 長度（ m） 掘進體積 （ m3） 煤巷 巖巷 半煤巖巷 小計 煤巷 巖巷 小計 1 井筒 2 井底車場 3 主要運輸巷道 4 采區(qū) 143 211 合計 2397 211 注：表中掘進體積 m3 巖巷包括 m3 砂土。萬噸掘進指標為 、 2538 m3/萬 t。 移交生產(chǎn)及達產(chǎn)時井巷工程量 礦井移交生產(chǎn)及達產(chǎn)時井巷總長度為 ，其中煤層巷道（包括工作面順槽） 2397m，占全部巷道 30％ ；巖層巷道 ，占全部巷道 ％。巖巷掘進頭配備有 YT24 型風動鑿巖機、G10 型風鎬、 P30B 型耙斗裝巖機、 BKY604X 型局部通風機及錨噴支護設(shè)備。 全礦井采掘工作面比為 1： 3。 巷道支護方式巖巷以錨噴支護為主，煤巷采用砌碹和工字鋼支護。開拓、準備巷道斷面形狀以拱形斷面為主，回采巷道采用梯形斷面。 采區(qū)排水 首采區(qū)均為俯斜開采，工作面及采空區(qū)水通過順槽水溝自然流入大巷水溝，匯入井底主副水倉，由主排水泵經(jīng)副井排至地面。 設(shè)備及材料經(jīng)副井→井底車場→軌道運輸大巷→采區(qū)中部車場→各用料地點。 采區(qū)煤、矸及輔助運輸方式、采區(qū)通風和排水 煤炭運輸系統(tǒng) 回采工作面煤炭→ 膠帶運輸順槽→膠帶運輸大巷→膠帶運輸石門及上倉斜巷→井底煤倉→主井箕斗→地面。 據(jù)調(diào)查，與本礦煤層賦存條件相近的陳四樓礦井一個傾斜長壁高檔普采工作面（長度 130m，采高 ），年產(chǎn)量已達 50 萬噸左右，平均月產(chǎn) 4～ 5 萬噸。 加上 10％掘進煤，采區(qū)生產(chǎn)能力為 Mt/a。 采區(qū)生產(chǎn)能力 礦井以一個采區(qū)一個高檔普通機械化采煤工作面和三個掘進工作面保證礦井產(chǎn)量。 永夏礦區(qū)陳四樓礦井，首采區(qū)煤層傾角 3～ 6176。故設(shè)計確定首采區(qū)及后期主要采區(qū)均采用傾斜長壁工作面布置方式。首采區(qū)走向長 ，傾斜寬 ～ ，面積 ，可采儲量 5623kt。 采區(qū)布置及生產(chǎn)能力 首采區(qū)的數(shù)目及位置 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 ，根據(jù)本礦井的煤層賦存條件和綜合開采技術(shù)條件，布置一個首采區(qū)即可保證礦井生產(chǎn)能力。 回采工作面長度及年進度 回采工作面長度確定為 130m，生產(chǎn)當中根據(jù)煤層及構(gòu)造具體條件可適當調(diào)整。 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 24 頂梁選用 長π型鋼梁，一梁三柱，排距 ，柱距 。 工作面頂板管理方式及支架選型 根據(jù)煤層及頂?shù)装鍘r層條件，頂板管理方式為全部垮落法。 順槽選用 SSJ800/90 型可伸縮帶式輸送機，功率 75kw，輸送能力 450t/h。 工作面刮板輸送機選用 SGB630180 型可彎曲刮板輸送機，功率 90 2kw，鏈速，輸送能力 450t/h。軌道順槽配備有乳化液泵、 調(diào)度絞車、煤層注水設(shè)備等。所以，本礦井選用分層開采，全部冒落法管理頂板。由于煤層為近水平煤層，采用傾斜長壁采煤法，以簡化井下巷道布置、減少采區(qū)巷道煤柱，提高煤炭資源回收率。屬近水平發(fā)育的煤層，礦井沼氣等級屬低沼。巷道及硐室總體積 ，其中巷道 ，硐室 。車場繞道及清理撒煤通道內(nèi)分別布置消防材料庫和電機車修理間，均為巷道加寬式。 其他主要硐室名稱及位置 副井東側(cè)布置有主排水泵房和主變電所，泵房內(nèi)裝備 7 臺水泵。 井下爆破材料庫 井下爆破材料庫為壁槽式，容量為 900kg，位置在距井底 400m 的軌道運 輸石門一側(cè)。 水倉容量按照《煤礦安全規(guī)程》指定的公式 V=2（ Q+3000）計算為 8640m3，相中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 22 當于 。煤倉位置位于車場水平以上 25m 至 45m，煤倉與裝載硐室之間設(shè)配煤輸送機巷，長 13m。 主井底撒煤通過在井底車場水平設(shè)置的清理撒煤平巷（利用施工巷道）來完成，清理撒煤極為方便。兩個方案相比，“半上提” 方案增加主井井筒長 25m，增加清理撒煤斜巷長 60m，且主井底還要增加排水設(shè)施，顯然不如 “全部上提” 方案優(yōu)越。 井底車場硐室名稱及位置 主井裝載系統(tǒng)位置及清理撒煤方式 井底車場位于 二 1煤層 頂板巖層內(nèi)，上部基巖厚 91m，下距 二 1煤層頂 19m。機車經(jīng)繞道至副井空車線，掛鉤后牽引空列車至車場調(diào)車線，駛出井底車場。車場繞道內(nèi)設(shè)置材料車線，材料車線長 。 空重車線長度及列車調(diào)車方式 副井井底兩側(cè)分設(shè)空重車線，空重車線長度按礦井后期 1列車牽引 20輛 1噸礦車組成考慮，各為 1列長計 50m。 附：井筒特征表 最后需要指出的是，由于本礦井筒凍結(jié)深度將超過目前全國紀錄 50m，所以凍結(jié)鑿井施工存在一定的難度，要進行技術(shù)創(chuàng)新，為此設(shè)計將下述課題列為科研及新技術(shù)創(chuàng)新項目，成立由科研、設(shè)計、建設(shè)及施工單位組成的技術(shù)攻關(guān)小組，共同努力攻克本礦井凍結(jié)施工中的技術(shù)難題，確保井筒質(zhì)量和礦井建設(shè)順利進行，為我國凍結(jié)鑿井技術(shù)的發(fā)展作出貢獻。基巖段壁厚 400mm?；鶐r段采用單層素砼井壁，壁厚 350mm，砼標號為 300 號。 其井壁特征如下： （ 1）主井：凍結(jié)上段壁厚 1100mm，其中內(nèi)壁厚 600mm，外壁厚 500mm，凍結(jié)下段壁厚 1600mm，其中內(nèi)壁厚 850mm，外壁厚 750mm。 綜合上述分析，本礦主、副井井筒 凍結(jié)段井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計采用塑料 夾層雙層鋼筋砼復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)形式。分析破壞的原因，多數(shù)學者專家共認的是：表土層底部含水層水位的大幅度下降引起地層沉降，使井壁發(fā)生豎向負摩擦力造成了井壁破壞。該井壁結(jié)構(gòu)形式，其施工工藝較復(fù)雜，造價較高，目前應(yīng)用較少。 第二種；瀝青板夾層雙層鋼筋砼復(fù)合井壁結(jié)構(gòu) 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 19 這種復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)與第一種復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)最大的不同是以 70～ 100mm 厚的瀝青板夾層取代 4mm厚的聚乙烯塑料板夾層。該井壁結(jié)構(gòu)形式，其施工工藝簡單，施工進度快，造價低，效果好，得到了廣泛的應(yīng)用。 我國自 1995年開始采用凍結(jié)鑿井法以來，井壁結(jié)構(gòu)得到了不斷的改進，從早期的單層砼井壁到雙層鋼筋砼井壁，再到目前深井凍結(jié)中廣泛使用的復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)。但仍需要克服一定的難度，并進行技術(shù)上的創(chuàng)新。正是由于鉆井施工存在井筒偏斜問題，國內(nèi)提升井筒多采用凍結(jié)法施工，考慮到本礦表土段礫石層多有利于凍結(jié)而不利于鉆進的特點，故設(shè)計推薦表土段按凍結(jié)法施工，由于表土段底部普遍發(fā)育有含水層，主副井采用全深凍結(jié)，凍結(jié)深度為 485m。 凍結(jié)法和鉆井法是目前國內(nèi)常用的特殊鑿井施工方法，至 1994 年底，國內(nèi)凍結(jié)鑿井井筒已完成 392 個，最大凍結(jié)深度 435m（陳四樓礦副井） ；鉆井井筒完成 46個，最大鉆井深度 508m（潘三西風井）。 井筒施工方法與井壁結(jié)構(gòu) 根據(jù)礦井新生界等厚線圖及井檢孔地質(zhì)報告資料，主、副井穿過的表土層厚度達 430m，主要由粘土、砂質(zhì)粘土幾粘土夾礫石組成，其中粘土、砂質(zhì)粘土占總厚度的 50％左右，礫石層占總厚度的 40％左右，粘土夾礫石層占總厚度的 10％左右。安裝梯子間作為井下一安全出口，井筒內(nèi)敷設(shè)三趟排水管、動力及信號電纜。安裝梯子作為下一安全出口，井筒內(nèi)敷設(shè)灑水管、動力及信號電纜。村莊搬遷是 一個復(fù)雜的社會工程，礦方要認真組織實施。礦井投產(chǎn)約第十年搬遷趙屯村，約第二五年搬遷南程村。為最大限度地開發(fā)利用這些優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，實現(xiàn)礦井接替的社會效益和礦井建設(shè)的經(jīng)濟效益，這些村莊需要全部搬遷。 村莊搬遷規(guī)劃 本井田內(nèi)有四個自然村莊，這些村莊均位于井田的開采區(qū)域內(nèi)。采區(qū)走向長 1～ ，傾斜寬 1～ 。由于煤層走向有一定的起伏變化，膠帶輸送機大巷采用定向開鑿、局部穿層、分段取直。由于井田底板灰?guī)r水壓大，存在突水可能，故大巷層位以下以不進入底板巖層為宜。 中原工學院 畢業(yè)設(shè)計 17 大巷布置 425水平設(shè)置軌道運輸大巷和膠帶運輸大巷。水平標高的確定，設(shè)計曾考慮過 400m和 425m 兩個水平標高方案，為兼顧上下水平傾斜長 度和合理的服務(wù)年限， 最終確定水平標高為 425m。 ～ 5176。 水平劃分及水平標高 本井田淺部煤層開采標高為 325m，深部煤層開采標高為 475m，上下垂高相差150m，傾斜長度 ～ 3km。 該方案投產(chǎn)之后，北程村全部搬遷