【正文】 設(shè)備和管路選型要有詳細(xì)的計(jì)算過程。 則 Q掘 =200+60 =284m3/min= （ 4）按風(fēng)速驗(yàn)算 最 低風(fēng)速 Q掘＞ *S 掘 式中： S 掘 — 掘進(jìn)工作面的巷道斷面積，取 . Q 掘 ﹥ =最高風(fēng)速 Q 掘 ﹤ 4 S 掘 Q 掘 ﹤ 4 = 通過以上計(jì)算，掘進(jìn)工作面取最大值 Q 掘 =絞車硐室風(fēng)量取 m3/S 其他風(fēng)量取 3 m3/S 礦井總風(fēng)量為： Q 礦井 =（∑ Q 采 + ∑ Q 掘 +∑ Q 硐 +∑ Q 其他 ） K 礦通 =(+ 2++3)*=, 取 (四 )礦 井風(fēng)量分配 6101 回采工作面： 掘進(jìn)面 :10 m3/S 其他風(fēng)量： 6 m3/S 采區(qū)排水 采區(qū)采掘工作面：采掘工作面涌水→區(qū)段運(yùn)輸平巷水溝→階段運(yùn)輸大巷→一水平運(yùn)輸大巷→主井 +井底車場(chǎng)→井底水倉(cāng)→由管子道經(jīng)副井排至地面。 （ 3）按局部扇風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量計(jì)算： Q 掘 =Q扇 +60 式中 :Q 扇 — 局部通風(fēng)機(jī)實(shí)際吸風(fēng)量，取 200m3/min。 Q 采區(qū) = Qr qK 式中： q— 風(fēng)排瓦斯相對(duì)涌出量 m3/t， 取 Qr— 工作面日產(chǎn)量， 3990t K— 風(fēng)量備用系數(shù)，中央分列式通風(fēng)系統(tǒng)取 因此， Q＝ Qr q k＝ 3990 ＝ m3/min= (5)按風(fēng)速驗(yàn)算 最低風(fēng)速 Q 采 ≥ S 采 式中： S 采 — 采煤面平均斷面積 9m2。根據(jù)該礦井下工作面平均控頂距情況，取 ； K— 工作面長(zhǎng)度系數(shù)，取 1。 表 421 采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)應(yīng)表 采煤工作面空氣溫度 （℃） 采煤工作面風(fēng)速 （ m/s） 15 0． 3—— 0． 5 15—— 18 0． 5—— 0． 8 18—— 20 0． 8—— 1． 0 20—— 23 1． 0—— 1． 5 23—— 26 1． 5—— 2． 0 采煤工作面風(fēng)量按下式計(jì)算： Q 采 =60 V 采 S 采 K 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 式中： V 采 — 采煤工作面風(fēng)速，按其工作面溫度從上表選取。 （三）采區(qū)風(fēng)量計(jì)算 采煤工作面風(fēng)量： (1)按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算 Q 礦井 =4 N K 礦通 式中： K 礦通 — 礦井通風(fēng)漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻系數(shù) N — 井下同時(shí)工作的最多人數(shù) 100 人。 地溫 經(jīng)鉆探施工， 300m 以內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)高溫值，均處于正常地溫值中 采區(qū)通風(fēng) （一）采掘工作面通風(fēng)系統(tǒng) 采掘工作面通風(fēng)線路：副井→井底車場(chǎng)→運(yùn)輸石門→一水平軌道大巷→階段軌道大巷→采區(qū)軌道大巷→采區(qū)上部車場(chǎng)繞道 →區(qū)段軌道平巷→ 6101 采煤工作面（局部通風(fēng)機(jī)→掘進(jìn)工作面）→區(qū)段運(yùn)輸平巷→采區(qū)運(yùn)輸上山→階段運(yùn)輸大巷→一水平運(yùn)輸大巷→風(fēng)井→風(fēng)硐→地面。 井田煤種屬長(zhǎng)焰煤，揮發(fā)分含量高，絲炭含量高都是煤的自燃內(nèi)在因素，經(jīng)試驗(yàn)表明屬“很易自燃煤” 表 421。井田屬瓦斯風(fēng)化區(qū)。 3 輔助運(yùn)輸 工作人員、采掘工作面需用的材料、設(shè)備及掘進(jìn)工作面煤矸通過運(yùn)料系統(tǒng)運(yùn)送。 圖 3－ 3－ 7 頂煤垮落線圖 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 第四章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng) 采區(qū)運(yùn)輸 采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng) 運(yùn)煤系統(tǒng) 采煤工 作面 → 刮板輸送機(jī) → 轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī) → 區(qū)段運(yùn)輸平巷 → 采區(qū)運(yùn)輸上山 → 階段運(yùn)輸大巷 → 一水平運(yùn)輸大巷 → 井底煤倉(cāng) → 主井 → 地面。在地質(zhì)條件確定情況下，頂煤采出率有一個(gè)最佳值，這一最佳值需從生產(chǎn)實(shí)踐中尋找。 必須指出，頂煤是在地壓作用下垮落、破碎后自然放出的（頂煤垮落線見圖 3－3－ 7），頂煤放出量受多種因素影響，其值往往不是一個(gè)固定值。 （ 4）選擇合理的放煤工藝，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究比較，確定保證工作面頂煤回收率的放煤工藝； （ 5）加強(qiáng)工作面管理，避免因人工操作而造成的放煤損失； （ 6）采取頂煤弱化措施，增強(qiáng)頂煤的可放出性。 因此，提高頂煤放出率應(yīng)重點(diǎn)抓好以下幾方面工作： （ 1）采用高強(qiáng)度放頂煤支架，避免頂煤因支護(hù)強(qiáng)度不足引起整體下沉而產(chǎn)生大塊冒落現(xiàn)象；增大支架放煤口尺寸并增設(shè)輔助破煤機(jī)構(gòu)，提高支架在放煤過程中回收大塊煤的能力； （ 2）適當(dāng)加大工作面尺寸，減少初末采煤炭損 失量占工作面圈定儲(chǔ)量的比例； （ 3）盡量減少初末采不放頂煤量。工藝損失影響因素眾多而且比較復(fù)雜，有煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)、頂煤層理節(jié)理發(fā)育程度、煤層硬度、采放比、工作面仰俯角度、選用架型、循環(huán)放煤步距、放煤方式、后部輸送機(jī)高度、放煤工的熟練程 度等；在開采條件和設(shè)備確定的情況下，放煤工藝 (放煤方式、循環(huán)放煤步距 )和放煤工的技術(shù)水平起決定性作用。 末采損失 當(dāng)工作面推進(jìn)到接近停采線時(shí)，為保證采空區(qū)冒落帶高度用以支撐老頂，保證工作面頂板的穩(wěn)定、以便給放頂煤支架及其它設(shè)備的拆遷創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，在工作面到達(dá)停采線以前一定距離內(nèi)不再放出頂煤，這時(shí)的頂煤將全部丟失， 放煤步距損失 當(dāng)放煤步距選擇不合理（放煤步距大于支架放煤口的縱向尺寸的水平投影 )時(shí)，支架移架步距達(dá)到放煤步距時(shí)將有一部分頂 煤落在放煤口以外不能放出，這部分丟失的頂煤稱為放煤步距間損失 工藝損失 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 26 在放煤過程中，由垮落的頂煤和直接頂中形成一個(gè)煤矸混合帶，為了減少煤炭含矸率而放棄的一部分頂煤；或因放煤順序不當(dāng)，造成大量矸石提前竄入放煤口，從而造成 — 部分頂煤損失。 架間損失 支架頂面平臺(tái)上不能放出而丟失的煤。因此，頂煤損失形式很多，大致有以下幾類： 初采損失 初采損失是從切眼到正常放頂煤期間未放出的頂煤損失。 影響放頂煤采出率的因素 影響放頂煤采出率的因素很多，有人為因素也有自然因素。這種方法有以下特點(diǎn)：節(jié)省投資，不必另開工藝巷；但影響機(jī)采作業(yè)時(shí)間，而且對(duì)支架造成一定的沖擊或損壞，所以裝藥量要適當(dāng)。每架頂梁上打 1個(gè)炮眼，間距為 ，排距一般為 ，深度 8m，與煤層的夾角為 75176。 圖 3－ 3－ 3 頂煤預(yù)爆破鉆孔布置示意圖 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 24 圖 3－ 3－ 4 頂板預(yù)爆破鉆孔布置示意圖 架間或架前松動(dòng)爆破 在支架前或支架上方放松動(dòng)炮。預(yù)爆破鉆孔布置見圖 3－ 3－ 4。預(yù)爆破鉆孔布置見圖 3－ 3－ 3。 （ 2）用工藝巷爆破弱化頂煤 利用工藝巷通過頂煤預(yù)爆破來弱化頂煤，在工藝巷兩幫布孔，為單層孔，三花布置，無空孔，孔深為 20m、 24m 兩種，孔徑 60mm，孔間水平距離 。 6 號(hào)煤 層底 板 巖性多為泥巖、粘土巖、砂巖等 巖性，在遇水可能產(chǎn)生塑性變形。根據(jù)力學(xué)試驗(yàn)報(bào)告，泥巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為 ；砂質(zhì)泥巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為；粉砂巖的抗壓強(qiáng)度為 ，普氏系數(shù)為 ，抗拉強(qiáng)度為 ，凝聚力為 Mpa，內(nèi)摩擦角為 31176。 鉆孔在工藝巷內(nèi)平行工作面方向，每 20m 布置一組注水鉆孔，每組 3個(gè)注水 鉆孔，鉆孔直徑 45mm～60mm，鉆孔長(zhǎng)度 6m～ 26m ，采用凈壓注水。夾矸增強(qiáng)了煤的整體性，不利頂煤放落， 6號(hào)煤層的夾矸主要為粘土巖，泥巖及炭泥巖，在遇水的情況下有可能產(chǎn)生塑性變形，煤層內(nèi)生裂隙發(fā)育， 設(shè)計(jì)在開采時(shí)沿煤層頂部布置兩條巷道，從上往下向煤層注水來弱化煤體，同時(shí)也起到防塵、降低沖擊地壓；加入防火阻化劑，可以預(yù)防火災(zāi)，使發(fā)火周期延長(zhǎng)，減少火災(zāi)的危害等作用。 放頂煤 (1)當(dāng)采煤機(jī)割完一刀后，由工作面一端（軌道平巷或運(yùn)輸平巷）向另一端（運(yùn)輸平巷或軌道平巷）依次放落頂 煤； 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 (2) 放頂煤分兩次進(jìn)行，第一輪放出一半，第二輪再放剩余的部分，這種方式可使頂煤充分放出，提高放煤率； (3)放煤時(shí)，相鄰兩架同時(shí)放煤，以利于松動(dòng)頂煤，提高放煤效果； (4)放煤過程中如遇大塊煤卡住放煤窗口出，則利用支架尾梁插板、尾梁將大塊頂煤松動(dòng)、搗碎后放出；若仍然難以放出時(shí)，可小幅度升降支架，已達(dá)到破碎效果； (5)放煤工除要注意觀察頂煤流動(dòng)情況，當(dāng)煤流中含矸量驟增時(shí)立即關(guān)閉插板，還應(yīng)做好放煤口噴水消塵工作外。 移輸送機(jī)：在工作面靠近煤壁和采空區(qū)側(cè)各設(shè)一部輸送機(jī)，前部運(yùn)輸機(jī)滯后采煤機(jī) 5m移置。 割煤及進(jìn)刀： XMG375W 型液壓牽引雙滾筒采煤機(jī)端部斜切進(jìn)刀，上滾筒割頂煤、下滾筒割底煤，循環(huán)一次割一刀，截深 。 回采工作面有兩個(gè)出煤系統(tǒng)，一個(gè)是工作面前方采煤機(jī)割煤經(jīng)前溜運(yùn)出，另一個(gè)是工作面后部利用礦山壓力將頂煤壓裂冒落，通過放項(xiàng)煤液壓支架的放煤將冒落的頂煤放至后部刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。 回采工藝 一水平 6 煤層采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采放頂煤采煤法 ，按水平分段的方法布置巷道，沿傾斜方向布置工作面，走向推進(jìn)。 為了減少煤炭損失，提高資源回收率，區(qū)段下平巷采用沿空掘巷技術(shù)留設(shè)小煤柱，后期隨鄰面回采而采出。一般情況下隔離煤柱按 50 米留設(shè)。 工作面最大年生產(chǎn)能力，按年 330d 計(jì)算，年產(chǎn)量可達(dá) 萬(wàn) t。當(dāng)工作面長(zhǎng)度 150m、采高 、放煤高度 （采放比 ）的條件下，工作面每循環(huán)進(jìn)一刀的割煤量為： Qg=h1blrCg=1501. 360. 95= 式中 Qg — 工作面每刀割煤產(chǎn)量， t； h1 — 工作面采高 ,； L — 工作面長(zhǎng)度 ,150m； B — 采煤機(jī)截深， B=； Cg — 工作面割煤回采率， 95%； γ — 煤體容重， 。 工作面產(chǎn)量預(yù)測(cè) 工作面產(chǎn)量由循環(huán)割煤量和循環(huán)放煤量?jī)刹糠纸M成。當(dāng)工作面的長(zhǎng)度確定以后，可按下式計(jì)算工作面的日循環(huán)數(shù)： CBHLK Qn r ?????? ?1 式中 Qr — 工作面日產(chǎn)量，按年產(chǎn) 120萬(wàn) t、年生產(chǎn) 330d 計(jì)算， Qr=3636t； K1 — 工作面正規(guī)循環(huán)率，取 ； L — 工作面長(zhǎng)度，取 150m； n — 日循環(huán)數(shù)； H — 煤層厚度，取 ； B — 循環(huán)進(jìn)尺，采煤機(jī)截深 ， 1 刀 1 放，則 B=； C — 工作面回采率 , 取 80%（割煤 95%，放煤 65%加權(quán)計(jì)算）； γ — 煤體容重，取 。所以本次設(shè)計(jì)選取放煤布步距為 。當(dāng)前高產(chǎn)高效礦井工作面截深一般為 ～ ，本礦井采煤機(jī)截深取為。 首采面煤層厚度平均為 ，放頂煤高度 ，因而采放比約為 1:4。但采高增大時(shí)，采放比縮小，有利于提高工作面回采率。 工作面割煤與放煤高度 工作面割煤高度除要考慮通風(fēng)行人運(yùn)料的要求外，設(shè)備投入量和機(jī)道上方頂煤和煤壁的穩(wěn)定性也必須考慮在內(nèi)。 工作面布置如圖 331所示： 圖 331 工作面布置圖 綜放工作面參數(shù) 工作面長(zhǎng)度確定 對(duì)于綜采工作面，為了延長(zhǎng)工作面服務(wù)年限，減少搬家次數(shù)，應(yīng)盡量加大工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度，國(guó)內(nèi)其它礦區(qū)的綜采工作面一般都在 1000m 以上。 表 311 二采區(qū)巷道一覽表 序號(hào) 巷道名稱 斷面形式 支護(hù)方式 斷面尺寸 巷道 長(zhǎng)度 （ m） 巷道 坡度 （186。階段運(yùn)輸、回風(fēng)大 巷以及采區(qū)運(yùn)輸、軌道上山采用錨噴支護(hù)，工作面進(jìn)回風(fēng)巷采用 U 型鋼抬棚支護(hù)方式。本設(shè)計(jì)中采用拱形斷面布置。 本設(shè)計(jì)中采用留小煤柱法，將 巷道與采空區(qū) 通過 小煤柱 隔離 ， 從而 防止采空區(qū)的水與有害氣體串入巷道，危及安全生產(chǎn) 。 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 在工作面交替過程中，由于工作面推進(jìn)長(zhǎng)度較大，在布 置掘進(jìn)下一工作面回采巷道時(shí)，會(huì)有一部分巷道在上一工作面采空區(qū)內(nèi)掘進(jìn)，此時(shí)采用沿空掘巷的技術(shù)，提高煤炭資源回收率，但巷道維護(hù)工程量相應(yīng)。 采區(qū)準(zhǔn)備巷道布置 按照選取的最優(yōu)方案，在運(yùn)輸大巷與軌道大巷內(nèi)接近二采區(qū)邊界處掘出采區(qū)軌道、運(yùn)輸大巷，至采區(qū)中央位置是開掘采區(qū)運(yùn)輸、軌道上山，并繼續(xù)掘出區(qū)段運(yùn)輸、回風(fēng)平巷和開切眼，采用綜和機(jī)械化放頂煤采煤法開采。工作面直接連著運(yùn)輸大巷，有災(zāi)害發(fā)生時(shí)不宜隔絕。 缺點(diǎn)：由于工作面推進(jìn)長(zhǎng)度大，準(zhǔn)備巷道工程量大，巷道服務(wù)年限較長(zhǎng)，巷道維護(hù)工作量增加，相應(yīng)的維護(hù)成本高。 優(yōu)點(diǎn) ： 開拓系統(tǒng)布置與施工難度小，初期開拓工程量小，投資少。 缺點(diǎn)：初期開拓工程量大，投資高。 服務(wù)年限 采區(qū)服務(wù)年限＝可采儲(chǔ)量 /（年產(chǎn)量 備用系數(shù)） =( ) =（年） 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 第三章 采區(qū)布置 采區(qū)巷道布置 方案一：巷道布置方式如圖 311所示 。 = km2 參加儲(chǔ)量計(jì)算的煤層為 6 號(hào)煤層，煤容重取 t/m3。平均傾角 4176。煤層最大傾角 10176。 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 第二章 采區(qū)儲(chǔ)量及生產(chǎn)能力