【正文】 ?S 掘 =1680m3/min 掘 進(jìn) 工作面滿足《煤礦安全規(guī)程》第一百零一條的要求。 Ii—掘進(jìn)工作面同時(shí)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù) ， 1 臺(tái)； S—通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口至掘進(jìn)工作面回風(fēng)流之間的巷道斷面積， 取采區(qū)掘進(jìn)工作面最大掘進(jìn)斷面， 。 按掘進(jìn)工作面人數(shù)計(jì)算 Q 掘 =4?N 掘 =4?8=32 m3/min 式中： N 掘 —掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)。 ② 掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算 （二氧化碳）涌出量計(jì)算 Q 掘 =100?q 掘 ?K 掘 =100??= m3/min 式中： Q 煤 —炮掘工作面供風(fēng)量， m3/min； q 煤 —炮掘工作面瓦斯絕對(duì)涌出量， 根據(jù) 2021 年礦井瓦斯鑒定結(jié)果，礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為 ； 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 28 K 掘 —掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取 。 e 按風(fēng)速驗(yàn)算 工作面風(fēng)速驗(yàn)算： 15?S 采 =105 m3/min≤ Q 采 =350 m3/min≤ 240?S 采 =1440 m3/min 式中： S 采 —回采工作面平均有效斷面， 。 c 按炸藥消耗量計(jì)算 Q 采 =25A=25 4=100 m3/min d 按工作人員數(shù)量計(jì)算 4nc=4?20=80 m3/min 式中： nc—采煤工作面最多 作業(yè) 人數(shù)。 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 27 b 按工作面溫度計(jì)算 Q 采 =60VcScKi =60???=288m3/min； 式中： Vc—回采工作面適宜風(fēng)速， 取 ； Sc—回采工作面平均有效斷面， 采高 ，工作面最小控頂距 ，最大控頂距 ， Sc=2?（ +） /2= m2。 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 26 乏風(fēng)由工作面→運(yùn)輸順槽→北二采區(qū)運(yùn)輸上山→回風(fēng)上山→回風(fēng)立井→地面。 二）采區(qū)供風(fēng)量計(jì)算 采掘工作面布置 采區(qū)生產(chǎn)時(shí)布置 1 個(gè)炮采放頂煤采煤工作面、 2 個(gè)掘進(jìn)工作面，不設(shè)備用工作面，需要通風(fēng)的地點(diǎn)有， 一個(gè)懸移支架放頂煤采煤工作面、二個(gè)炮掘工作 面、一個(gè)采區(qū)變電所及采區(qū)絞車(chē)房等。 北二采區(qū)投產(chǎn)后，礦井生產(chǎn)采區(qū)個(gè)數(shù)為兩個(gè)，即 980m 水平 北二 采區(qū)和北一采區(qū)， 礦井采掘生產(chǎn)基本轉(zhuǎn)入北二采區(qū)，北二采區(qū)需要通風(fēng)的地點(diǎn)有，一個(gè)采煤工作面、二個(gè)掘進(jìn)工作面及一個(gè)采區(qū)變電所。 礦井采用主、副立井進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)立井回風(fēng)的中央并列抽出式通風(fēng)方式。井下各種通風(fēng)設(shè)施齊全、可靠。 式中 T— 采區(qū)服務(wù)年限， a； Z— 采區(qū)可采儲(chǔ)量，萬(wàn) t； K— 儲(chǔ)量備用系數(shù) ,取 ； 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 第四節(jié) 采區(qū)主要生產(chǎn)系統(tǒng)及設(shè)施 一、 采區(qū)通風(fēng) 一）礦通風(fēng)現(xiàn)狀 礦井建有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，在回風(fēng)立井地面安設(shè)兩臺(tái)型號(hào)為 對(duì)旋風(fēng)機(jī)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。 四、采區(qū)儲(chǔ)量及服務(wù)年限 980m 北二 采區(qū) 4 號(hào) 煤 合計(jì) 工業(yè)儲(chǔ)量 萬(wàn) t， 根據(jù) 兩方案的采區(qū)上山布置和 區(qū)段劃分，扣除采區(qū)上山保護(hù)煤柱、區(qū)段煤柱及 F F F22斷層保護(hù)煤柱 及規(guī)劃中的北三采區(qū)上山煤柱 ， 經(jīng)計(jì)算 ，方案一可采儲(chǔ)量為 萬(wàn) t。 采區(qū) 年平均 生產(chǎn)能力 為 萬(wàn) t/a。 則回采工作面年產(chǎn)量： 464300= 萬(wàn) t。 則 工作面循環(huán)產(chǎn)量： 82（ +） =290t。 二、采區(qū)生產(chǎn)能力 工作面 兩道中 — 中傾斜長(zhǎng)度 85m，扣除兩道順槽寬度，工作面傾斜凈 長(zhǎng) 度 82m， 循環(huán)進(jìn)度 ， 每班 1 個(gè)循環(huán)，每日 2 個(gè)循環(huán)。 表 2 采區(qū) 工程量統(tǒng)計(jì)表 序號(hào) 巷道名稱(chēng) 巖巷 （ m） 煤巷 （ m） 1 采區(qū)下部車(chē)場(chǎng) 97 2 運(yùn)輸石門(mén) 142 3 軌道上山 360 4 運(yùn)輸上山 320 5 采區(qū)變電所 30 6 工作面順槽及切眼 70 4204 合 計(jì) 309 4914 第三節(jié) 采區(qū)生產(chǎn)能力、采掘工作面?zhèn)€數(shù)及服務(wù)年限 一、工作制度 礦井 年工作日 330 天， 扣除礦井檢 修和工作面安裝拆除時(shí)間 30 天，工作面年回采時(shí)間為 300 天。 工作面接替： 4201 工作面 → 4202 工作面 → 4203 工作面 → 4204 工作面 → 4205 工作面。 工作面切眼沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層底板掘進(jìn)， 采用 錨桿錨索支護(hù) ，矩形 斷面 。掘進(jìn)工作面煤炭采用刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，材料、設(shè) 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 備運(yùn)輸采用調(diào)度絞車(chē)。 ⑵ 巷道 施工工藝 巷道采用炮掘工藝施工。 工作面運(yùn)輸順槽、軌道順槽：沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層底板掘進(jìn)，采用 礦用 11 號(hào)工字鋼棚支護(hù) ， 棚距中 — 中 700mm，梯形 斷面， 上凈寬，下凈寬 ，凈高 2m； S=， 作為采區(qū)的 回風(fēng)、運(yùn)煤 上山。 軌道上山 ： 沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層頂板掘進(jìn)， 采用 礦用 11 號(hào)工字鋼棚支護(hù) ， 棚距中 — 中 700mm，梯形 斷面， 上凈寬 ，下凈寬 ，凈高 2m； S=， 作為采區(qū) 進(jìn)風(fēng)、行人 、 運(yùn)料 上山。 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 巷道掘進(jìn)及支護(hù) 采區(qū)前期安排 2 個(gè)掘進(jìn)隊(duì)掘進(jìn)采區(qū)軌道上山和運(yùn)輸上山， 當(dāng)軌道上山、運(yùn)輸上山施工至首采工作面軌道順槽開(kāi)口位置前 50~100m，再安排 2個(gè)炮掘工作面施工首采的 4201 工作面順槽及切眼。 工作面運(yùn)輸順槽、軌道順槽 ： 沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層底板掘進(jìn) 。 作為采區(qū) 進(jìn)風(fēng)、行人 、 運(yùn)料 上山。 軌道上山 ： 利用已施工的探煤巖巷作為軌道大巷下部車(chē)場(chǎng)，見(jiàn) 4 號(hào)煤層后，沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層頂板掘進(jìn)。 采區(qū)巷道布置 運(yùn)輸 上山 ： 下段利用已施工的探煤巖巷，繼續(xù)往前施工平巷見(jiàn) 4 號(hào)煤層后，沿 4 號(hào)煤層布置，跟煤層頂板掘進(jìn)， 為便于煤炭、材料、設(shè)備等運(yùn)輸。 工作面采高 ，放煤高度 ，采放比 1： ，放煤步距 ，采用全部跨落法管理頂板。 工作面軌道順 槽 輔助運(yùn)輸選用 型調(diào)度絞車(chē) 。 運(yùn)輸順槽超前運(yùn) 輸機(jī)選用 SGB620/40T 型刮板運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)輸能力150t/h）。 第二節(jié) 采煤方法（工藝）、頂板管理、巷道布置及開(kāi)采順序 一 、采煤方法 及工作面裝備 980m 北二采區(qū) 4 號(hào) 煤為中厚 ~厚煤層，煤層厚度 ～ ，為提高工作面資源回收，確定采用懸移支架炮采放頂煤工藝開(kāi)采。 采區(qū)準(zhǔn)備及投產(chǎn)日期見(jiàn)表 1。 三、 采區(qū)開(kāi)拓 方案選擇 與確定 經(jīng)過(guò)對(duì)兩方案的細(xì)致比較和綜合分析，方案一 為雙翼布置，利于采掘工作面布置和接替，工作面兩道與采區(qū)上山正交，采區(qū)采出 煤量較多，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，風(fēng)流控制容易，首采工作面投產(chǎn)井巷工程量少，施工時(shí)間短等顯著優(yōu)點(diǎn)。 首采面投產(chǎn)工期比較 方案一、方案二首采面投產(chǎn)工期主要取決于運(yùn)輸山、 軌道大巷及首采工作面工程量的多少， 方案一 首采工作面投產(chǎn)工程量 1711m，其中 巖巷 309m；方案 二首采工作面投產(chǎn)工程量 1968m，其中 巖巷 154 m，考慮到巖石巷道施工較困難，兩方案首采面投產(chǎn)工期相當(dāng)。 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 ⑶ 首采工作面投產(chǎn)井巷工程量較大，采區(qū)區(qū)段個(gè)數(shù) 4 個(gè)，較方案二少 1 個(gè)，采區(qū)資源回收低。 方案 二的 缺點(diǎn)： ⑴ 工作面兩道與采區(qū)上山斜交，工作面回采結(jié)束線與采區(qū)主系統(tǒng)斜交，煤柱損失相對(duì)較多，采區(qū)的資源回收較低，工作面回采時(shí)需要調(diào)面。 方案一的缺點(diǎn)： 采區(qū)主系統(tǒng)布置在 火成巖侵入?yún)^(qū)一東側(cè) ， 火成巖侵入?yún)^(qū)一的范圍不是太清楚，采區(qū)主系 統(tǒng)施工時(shí)可能要穿過(guò)火成巖侵入?yún)^(qū)。 ⑷ 采區(qū)區(qū)段個(gè)數(shù) 5 個(gè)，較方案二多 1 個(gè)，采區(qū)資源回收高。 ⑵ 礦井回風(fēng)立井在采區(qū)主系統(tǒng)的西側(cè)，副立井、主立井 在采區(qū)主系統(tǒng)的東側(cè)，采區(qū)回風(fēng)流經(jīng)運(yùn)輸上山后可以直接進(jìn)入回風(fēng)立井，采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，風(fēng)流控制容易。 二 、采區(qū)方案比較 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 二方案僅進(jìn)行差異比較，相同部分不作比較 。 各工作面軌道順槽與軌道上山直接溝通，運(yùn)輸順槽與 運(yùn)輸 上山直接連接，形成工作面煤炭、材料運(yùn)輸及進(jìn)、回風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)，采區(qū)單翼布置。 方案二： 延長(zhǎng)已有的北一采區(qū) 4 號(hào)煤軌道巷、 4 號(hào)煤運(yùn)輸巷兩條巷道，分別作為采區(qū)的軌道上山 和 運(yùn)輸上山， 4 號(hào)煤軌道巷、 4 號(hào)煤運(yùn)輸巷 穿過(guò)火成巖傾入?yún)^(qū)二后，將 軌道 上山和 運(yùn)輸 上山布置在 F22斷層的下側(cè)，采區(qū)單翼布置。 各工作面軌道順槽與軌道上山直接溝通，運(yùn)輸順槽與 運(yùn)輸 上山直接連接，形成工作面煤炭、材料運(yùn)輸及進(jìn)、回風(fēng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。 方案一： 利用 980m 軌道大巷西側(cè)、 980m 回風(fēng)大巷北側(cè)已施工的兩條探煤巷作為 軌道 上山 下部車(chē)場(chǎng) 和 運(yùn)輸機(jī)上山的開(kāi)口位置，將 采區(qū)主系統(tǒng)布置 在火成巖傾入?yún)^(qū)一東側(cè) ， 采區(qū)單 翼布置。 根據(jù)礦井接續(xù)，采區(qū)準(zhǔn)備時(shí)間 5 個(gè)月 以內(nèi)，以確保礦井礦聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)期開(kāi)采的工作面的 接替 ，要求該采區(qū)首采工作面 2021 年 11 月前投產(chǎn)。 采區(qū)上下限標(biāo)高 980~1060m。采區(qū)南北長(zhǎng) 530m 左右 ， 東西寬600m 左右 ，煤層傾角 8～ 15/10176。 正常通風(fēng)即可達(dá)到降溫措施。 /100 m，礦井地溫低，地溫不超過(guò) 23176。 三、煤的自燃發(fā)火傾向 4 號(hào)煤屬自燃煤層，自燃傾向性等級(jí)為Ⅱ類(lèi)。 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 礦井未發(fā)現(xiàn)沖擊地壓、煤（巖）及瓦斯噴出和突出現(xiàn)象。 本采區(qū)采、掘工作面施工時(shí)必須提前施工排水水倉(cāng)，安裝排水管路和排水泵，建 立排水系統(tǒng)，確保采掘安全。 預(yù)計(jì)本采區(qū)開(kāi)采時(shí)正常涌水量 Q 正常 =5m3/h ，最大涌水量為正常涌量的 倍 , 即 Q 最大 =8m3/h 。 五、涌水量預(yù)計(jì) 礦井涌水量的構(gòu)成以局部 頂板淋滴水、采掘工作面防塵用水為主，另有少量的注漿防滅火用水、噴灑阻化劑用水等滲出水。 四、斷層水 井田內(nèi)所揭露的斷層均不含水、不導(dǎo)水。礦床水文地質(zhì)類(lèi)型為簡(jiǎn)單的以大氣降水為主的孔、裂隙充水的簡(jiǎn)單型礦床。此外，生產(chǎn)接近 F1斷層上盤(pán)時(shí)必須留設(shè)防水煤柱或采取超前探 水措施，防止水患發(fā)生。 通過(guò)井田附近小礦井調(diào)查，都不同程度的存有舊窯積水。 三、礦井水文地質(zhì)類(lèi)型 井田地表水易于排泄，降水滲入條件不良。 煤系砂巖裂隙含水層 之間有泥巖隔水層。 二、隔水層 第四系隔水層，第四系中有 Q2 紅黃土和其他粘土、亞粘土隔水層，使地表洪水、大氣降水和第四系下部地層沒(méi)有直接水力聯(lián)系。 九龍山組砂礫巖含水層 巖性為礫巖、粗砂巖、凝灰?guī)r、泥質(zhì)膠結(jié)，夾有粘土巖，節(jié)理裂隙不發(fā)育，含水微弱，為相對(duì)隔水層。 髫髻山組火山碎屑含水層 位于煤系地層上覆巖漿巖中的安山巖、安山角礫巖，厚度大于 200 m，裂隙不發(fā)育。 下花園組上段砂巖裂隙承壓含水層 該含水層為煤系地層上部 7 號(hào)煤層頂板以上細(xì)粒砂巖，局部相變?yōu)榇至Ｉ皫r，巖石較堅(jiān)硬，多為泥、硅質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理、裂隙不發(fā)育，富水性弱，現(xiàn)礦井涌水量 3~5m3/h，為礦井主要含水層。巖性以紫色砂頁(yè)巖為主，間夾竹葉狀及鮞狀泥質(zhì)灰?guī)r，裂隙不發(fā)育，富水性弱，最大涌水量 m3/h 左右。 7 號(hào)煤為低灰、低硫、低磷的弱粘煤、不粘煤，為良好的工業(yè)動(dòng)力用煤。原煤發(fā)熱量5100～ 5300 大卡 /kg（ 千焦 /kg） 。 4 號(hào)煤層容重為 。煤層中分布有黃鐵礦結(jié)核及散晶。 三、煤種牌號(hào)及煤質(zhì) 本采區(qū) 7 號(hào)、 5 號(hào)、 4 號(hào)煤層，以瀝清 光澤為主，褐黑色，條痕為褐黑色，斷口粗造，局部見(jiàn)階梯狀斷口。 直接底為深灰色泥巖，厚度 ，深灰色、下部粉砂含量較高，具水平層理，含碳化植物碎屑。 本采區(qū) 可采煤層 4 號(hào) 煤 層直接頂為灰色致密、半堅(jiān)硬的細(xì)粒砂巖，具水平層理，含碳化植物碎屑，見(jiàn)貝殼類(lèi)化石，泥質(zhì)膠結(jié)， 厚 m。 二、 煤層頂?shù)装? 張礦集團(tuán)蔚西礦業(yè)有限公司四井 980m 北二采區(qū)方案設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 本采區(qū) 不可采煤層 7號(hào)煤頂板以中、粒砂巖為主，厚度一般為 5～ 10m，抗壓強(qiáng)度平均為 290Kg / cm2,底板主要為粉砂巖，厚度 左右，抗壓強(qiáng)度平均為 310kg / cm2。 頂板巖性為灰色泥巖，夾粉砂巖薄層，平均厚度 ；老頂為淺灰色細(xì)粒砂巖，致密堅(jiān)硬，厚度大，平均厚度達(dá) m；底板為灰色泥巖，一般層厚為 左右。 4 號(hào)煤層：據(jù)勘探鉆孔、井巷工程及鄰近礦井揭露， 4 號(hào)煤層上距 5號(hào)煤層一般 13m 左右，煤層厚度 ~，平均 。 頂板巖性為灰色泥巖，夾粉砂巖薄層，含植物化石，厚度 ~ m，平均 m；底板為灰色泥 巖，層厚 ~，一般為 左右。 5 號(hào)