１XX 大學(xué)20**屆 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目：陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： ２陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)分為一般部分和科技英語翻譯部分。一般部分為永城礦區(qū)陳四樓煤礦 240 萬噸/年新井通風(fēng)安全設(shè)計(jì)；科技英語翻譯部分為計(jì)算機(jī)映射采礦中的斷層。陳四樓煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 240 萬噸/年，礦井服務(wù)年限為 55 年，采用立井單水平，回風(fēng)大巷布置在巖層中作為本礦井的開拓方案。水平設(shè)在-520 米。帶區(qū)布置采用帶區(qū)單一煤層分帶巷道布置，初期在一帶區(qū)布置一個(gè)綜合機(jī)械化放頂煤工作面，采用傾斜長(zhǎng)壁一次開采。礦井采用抽出式通風(fēng)方式，軌道斜巷進(jìn)風(fēng)，皮帶斜巷回風(fēng)。根據(jù)通風(fēng)容易和困難時(shí)期的風(fēng)量和通風(fēng)阻力計(jì)算選擇主要通風(fēng)機(jī)，并對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。設(shè)計(jì)對(duì)礦井的瓦斯、自然發(fā)火等自然災(zāi)害提出了有效的防治措施，特別對(duì)自然發(fā)火的防治進(jìn)行了詳細(xì)的敘述和黃泥灌漿設(shè)計(jì)，可有效防治自然發(fā)火?？萍加⒄Z翻譯部分探討了計(jì)算機(jī)映射采礦中的斷層，并舉例說明！關(guān)鍵詞：立井； 長(zhǎng)壁； 抽出；突水；斷層 ３ABSTRACTThis design is made up of the ordinary part and the scientific English translation part. The ordinary part is the ventilation safety design of 2.4 Mt/a. The scientific English translate part is about the mining’s chasm in the post of the computer. Chensi colliery designing production capability is 2.4Mt/a, and the service time limit is 55 years. Its mining method is of the vertical shaft with single levels up and down hill. The level is on -520m. The set-up of the belt area applies single seam zone roadway layout. In the early period, we set up an integrated mechanized caving face with a tilt-wall mining. The mining applies Out of a ventilation shaft, the track Inclined Drift into the wind, Inclined Drift back to the wind belt. The mine’s ventilation machine is chosen according to the mine’s air quantity in easy and difficulty ventilation periods and the calculation of the mine’s ventilation resistance, and the mine’s ventilation system is evaluated.We put forward some effective measures to prevent the disasters of methane, natural fire and so on, and we especially dwell on the prevention of natural fire and the design of yellow mud grouting, and it has a good result.The scientific English translate part proclaims that the mining’s chasm in the post of the computer and gives some examples.Key words: vertical mining; longwall; draw out; sudden inflow of water; chasm４目 錄1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 １1.1 礦區(qū)概述 １1.2 井田地質(zhì)特征 .１1.2.1 勘探程度 ２1.2.2 地層 ２1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造 ３1.2.4 水文地質(zhì) ３1.3 煤層特征 ４1.3.1 煤層 ４1.3.2 煤的特征 ５1.3.3 開采技術(shù)條件 ５2 井田開拓 ６2.1 井田開拓的基本問題 .６2.2 井筒形式確定 .７2.3 工業(yè)廣場(chǎng)及井筒位置 .７2.4 開采水平的確定 .８2.5 大巷和井底車場(chǎng)的布置 ８2.6 礦井開拓方案 ８2.7 礦井的基本巷道 ８3 采煤方法與采區(qū)巷道布置 ９3.1 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) .９3.1.1 帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 .９3.1.2 生產(chǎn)系統(tǒng) .１１3.1.3 帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn) .１１3.2 帶區(qū)主要硐室 .１２3.3 采煤方法 .１２3.1 采煤工藝方式 .１２4 礦井通風(fēng) １３4.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 １３4.1.1 礦井地質(zhì)概況 .１３4.1.2 開拓方式 .１４4.1.3 開采方法 .１４4.1.4 變電所、充電硐室、火藥庫(kù) .１４4.1.5 工作制、人數(shù) .１４4.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 .１４4.2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 .１４4.2.2、礦井通風(fēng)方式的選擇 .１５4.2.3.確定礦井通風(fēng)方法 １７4.2.4 帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 .１７4.2.5、工作面通風(fēng)方式的選擇 .１８4.3 礦井風(fēng)量計(jì)算 .２０５4.3.1 礦井風(fēng)量的計(jì)算原則 .２０4.3.2 總風(fēng)量的計(jì)算 ２０4.3.3 礦井風(fēng)量分配 ２３4.4 掘進(jìn)通風(fēng) ２４4.4.1 掘進(jìn)通風(fēng)方法的選擇 ２４4.4.2 掘進(jìn)通風(fēng)量 ２５4.4.3 掘進(jìn)工作面設(shè)備選擇 ２５4.5 全礦通風(fēng)阻力的計(jì)算 .２７4.5.1 礦井最大阻力路線 .２７4.5.2 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算 .３２4.5.3 礦井通風(fēng)總風(fēng)阻 ３７4.5.4 礦井通風(fēng)等積孔 ３８4.5.5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的分析與評(píng)價(jià) ３８4.6 礦井主要通風(fēng)機(jī)選型 ３９4.6.1 礦井自然風(fēng)壓的計(jì)算 ３９4.6.2 通風(fēng)機(jī)的選擇 ４０4.6.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 ４２4.6.4 對(duì)礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求 .４４4.6.5 對(duì)反風(fēng)、風(fēng)峒的要求 .４４4.7 礦井反風(fēng)措施及裝置 ４４4.7.1 礦井反風(fēng)的目的和意義 .４５4.7.2 礦井反風(fēng)設(shè)施的布置 ４５4.7.3 對(duì)礦井通風(fēng)設(shè)備的要求 ４６4.8 概算礦井通風(fēng)費(fèi)用 .４６5 礦井安全技術(shù)措施 ４７5.1 礦井火災(zāi) ４７5.1.1 礦井自然發(fā)火概況 ４８5.1.2 礦井自然發(fā)火分析 ４８5.1.3 防止煤層自燃發(fā)火的預(yù)報(bào)及監(jiān)測(cè)措施 ５０5.1.4 防滅火措施 ５１5.2 礦井瓦斯 ５５5.2.1 礦井瓦斯地質(zhì)條件 ５７5.2.2 礦井及采區(qū)瓦斯涌出概況 ５７5.2.3 礦井瓦斯防治措施 ５８5.3 井下防治水措施 .６１5.4 避災(zāi)路線 ６１參考文獻(xiàn)： ６２致 謝 ６５陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征1.1 礦區(qū)概述永城礦區(qū)陳四樓井田位于河南省永城市境內(nèi)，行政區(qū)屬于永城市城廂、陳集、順和三個(gè)鄉(xiāng)，井田中心南距永城市區(qū) 8km。地理坐標(biāo)為東經(jīng) 116°22′20〞，北緯30°00′35〞。礦區(qū)北靠隴海鐵路，東臨京滬鐵路，青（青龍山）阜（阜陽）鐵路從礦區(qū)東南約 20km 處穿過，西有京九鐵路商阜段。永城縣城距商丘車站 95km，距徐州車站97km，距宿州車站 74km，其間均有柏油公路相連。區(qū)內(nèi)主要村鎮(zhèn)之間亦有簡(jiǎn)易公路相通，交通運(yùn)輸十分便利。 （見圖 1.1）山 東河 南 江 蘇 黃 海商 丘 永 城 徐 州夾 河寨 連 云 港淮 安南 京 鎮(zhèn) 江 常 州 無 錫 蘇 州 上 海南 通宣 城銅 陵 蕪 湖格 溪口合 肥水家湖 蚌 埠阜 陽 樣 集夏 邑 青龍山 邳 縣駱 馬湖 宿 遷 清 江 市寶 應(yīng)博 州安 徽陳 家 集蘆 苓 海青 町唐州漯 阜 線 隴 線京 杭 運(yùn) 河淮 北 礦務(wù) 局 淮 南礦 務(wù)局青阜線 宿 縣 煤 田 津 線阜 淮 線 淮 南 線 長(zhǎng) 江白 唐 淮北 京鄭 州 永 城 礦 區(qū) 陳 四 樓 礦圖 1.1 永城礦區(qū)交通位置圖1.2 井田地質(zhì)特征1.2.1 勘探程度本井田自 1957 年普查找煤開始，至 1986 年 4 月提交精查地質(zhì)報(bào)告，歷時(shí) 30年，共施工鉆孔 283 個(gè)，平均每平方公里近 3.9 個(gè)鉆孔，鉆探工程量陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２152372.67m，全國(guó)儲(chǔ)委煤炭專業(yè)委員會(huì)于 1986 年 5 月 24 日至 2 7 日對(duì)該報(bào)告進(jìn)行了審查，地質(zhì) 11 隊(duì)根據(jù)審查意見，對(duì)報(bào)告進(jìn)行了修改補(bǔ)充，于 7 月 22 日送交煤委復(fù)查。1986 年 8 月 27 日獲正式批準(zhǔn)。該井田地質(zhì)勘探工作基本符合《煤炭資源地質(zhì)勘探規(guī)范》的規(guī)定，勘探手段的確定基本合理，報(bào)告對(duì)井田地質(zhì)構(gòu)造、地層、煤層、煤質(zhì)、水文地質(zhì)及開采技術(shù)條件等方面的研究，基本上達(dá)到了精查勘探的要求。正式批準(zhǔn)后的《井田精查地質(zhì)報(bào)告》可作為礦井設(shè)計(jì)和建設(shè)的依據(jù).1.2.2 地層永城煤田為華北型沉積，地層分區(qū)屬華北區(qū)、魯西分區(qū)、徐州小區(qū)的范疇。本井田無基巖出露，全部被新生界沖積層所覆蓋，缺失上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)、三迭系至第三系古新統(tǒng)兩段。鉆探揭露的基巖地層上至石千峰組（平頂山砂巖)，下至中奧陽統(tǒng)馬家溝灰?guī)r，厚度 1100m。自下而上敘述如下:1、中奧陶統(tǒng)馬家溝組(O2m)，由白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r組成，井田內(nèi)揭露厚度30~40.20m。2、石炭系(C2~3)，假整合于中奧陶統(tǒng)之上:中統(tǒng)本溪組(C 2b)，由鋁質(zhì)泥巖及山西式鐵礦組成，厚度 2~22m。 ，平均 8.7 8 m；上統(tǒng)太原組（C 3t)，由 9~11 層薄至中厚層狀灰?guī)r和泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉、細(xì)砂巖組成，間夾不可采煤層 3 ~5 層，厚度 93~164m，平均 133 m；3、二迭系(P)，揭露厚度 961.2m， ，下統(tǒng)齊全，上統(tǒng) K6 標(biāo)志層以上多被剝蝕：山西組（P1s)，厚度 89.94~131.78 m，平均 106.43m，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖及煤層組成。二 2 煤層斌存于中部，下以 K3 灰?guī)r標(biāo)志層頂界與石炭系分界，上以 K4 鮞狀鋁質(zhì)泥巖底界與下石盒子組分界；下石盒子組（P1x)，厚度 48.63~112.27m，平均 74.92m，由泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖及三煤組組成，以 K5 砂巖標(biāo)志層底界與上石盒子分界；上石盒子組（P2s)，鉆孔穿見厚度 728.98 m，共分四段，每段底部都以一層穩(wěn)定的砂巖標(biāo)志層相分界(K5~K9，) ，其巖性組成也是以泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及砂巖為主，不含具有工業(yè)價(jià)值的煤層。4、新生界(Rz)陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)３井田內(nèi)覆蓋層中，僅有上第三系和第四系，缺失下第三系。厚度 300~430m。平均 333.73 m，由粘土、亞枯上、亞砂土及中、細(xì)、粉砂交互成層。上第三系為河湖相沉積，直接覆蓋于古生界之上。1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造1、褶曲井田內(nèi)褶曲較少。2、斷裂井田內(nèi)斷裂構(gòu)造較少，均為正斷層。其中 F39 斷層沿煤層傾向?qū)⒕镆环譃槎現(xiàn)39 斷層落差在 0~40m。1.2.4 水文地質(zhì)1、含水層及隔水層特征自上而下分為四個(gè)含水組：（1）新生界孔隙含水組：區(qū)內(nèi)松散地層沉積為沖積及湖積，其厚度受古地形影響而東薄西厚、南薄北厚。含水砂層一般為 1~ 12 層，平均總厚 86.34m，淺部以大氣降水垂直滲入為主，中部及深部以水平側(cè)向滲透為主。屬孔隙承壓水，q=0.004~7.0t/s·m ， K=0.6~23m/d。含水砂層之間及其與基巖之間有厚度比較穩(wěn)定的枯土層，形成天然的隔水屏障，局部地段與基巖處有透鏡狀砂層，即所謂“天窗” ，對(duì)淺部開采會(huì)具有一定影響。（2）二迭系砂巖裂隙，孔隙含水組：主要由上、下石盒子組及山西組砂巖裂隙孔隙承壓水組成。其補(bǔ)給方式以水平側(cè)向滲透補(bǔ)給為主，滲透能力差，富水性弱，逕流滯緩，以靜儲(chǔ)量為主，易于疏干。q=0.1213t/s·m ，K=0.568~3.91m/d，水質(zhì)類型為 SO 4-Nα 型。（3）石炭系灰?guī)r巖溶裂隙含水組：主要含水巖層為石灰?guī)r(11 層)，次為砂巖?；?guī)r以 L2， L3， L4， L7， L8， L9， L10七層比較穩(wěn)定，巖溶裂隙比較發(fā)育，但多被泥質(zhì)或鈣質(zhì)充填。（4）奧陶系巖溶裂隙含水組：區(qū)域范圍內(nèi)，在安徽省閘河煤田東西兩側(cè)出露，本煤田僅在芒山有局部出露。巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)。2、井田水文地質(zhì)條件本井田水文地質(zhì)類型為中等~簡(jiǎn)單，其主要依據(jù)是：（1）直接充水含水層，三煤層和二煤層頂板砂巖含水性弱，單位涌水量一般陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)４小于 0.01t/s·m，本應(yīng)為簡(jiǎn)單類型，但 F18 以北存在太原組灰?guī)r補(bǔ)給；（2）上覆新生界含水層與基巖界面之間有厚度大于 30m 的粘土層阻隔，正常地段對(duì)煤系地層無充水作用；（3）下覆太原組灰?guī)r含水層與二 2煤層之間有砂巖和泥巖組成的隔水層，厚度在 50m 以上，正常地段二 2煤層的開采不存在底板突水的威脅；（4）井田內(nèi)斷層富水性及導(dǎo)水性弱 q0.001t/s·m；（5）主采煤層頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定；（6）礦床遠(yuǎn)離地表水體。3、礦井預(yù)計(jì)涌水量井田南部和西部均以斷層構(gòu)成阻水邊界，東部煤層露頭與粘土隔水層相接，只有北界 F11 斷層使二 2煤與對(duì)帶太原組灰?guī)r相接，可視大弱補(bǔ)給邊界。采用“集水廊道”法計(jì)算，礦井預(yù)計(jì)正常涌水量 894 m3/h（其中：K 5砂巖 328 m3/h.，三煤組 291 m3/h，二煤組 275m3/h；最大涌水帶1627m3/h。1.3 煤層特征1.3.1 煤層井田內(nèi)含煤地層自下而上為石炭系上統(tǒng)太原組、二迭系下統(tǒng)山西組，下石盒子組及二迭系上統(tǒng)上石盒子組。共含煤 17~20 層，煤層總厚 13.85m。其中有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的為下二迭統(tǒng)的山西組及下石盒子組。 該兩含煤地層總厚度平均 181m，煤層總厚 10.42m，含煤系數(shù) 58%。其中山西組的二 2煤層為主要可采煤層，下石盒子組中可采和大部可采的煤層有三 1、三 22、三 4三層。見表 1-1二 2煤層為一穩(wěn)定~較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（偶含泥巖夾殲一層)的厚煤層，全區(qū)穩(wěn)定可采，為本設(shè)計(jì)主要考慮可采煤層。三 1煤層，層位穩(wěn)定，平均厚度衛(wèi) 1.30m，其可采范圍集中在 08 線以南。04線以南以單層結(jié)構(gòu)為主，以北漸變?yōu)殡p層結(jié)構(gòu)，未受巖漿巖破壞。三 22煤層，較穩(wěn)定，平均厚度 1.5m，受巖槳巖破壞范周約占十分之一，從南向北由單層結(jié)構(gòu)漸變?yōu)殡p層至三層結(jié)構(gòu)。三 4煤層為一較穩(wěn)定~不搖定煤層。在可采范圍內(nèi)平均厚度約為 1.6m，單層與雙層結(jié)構(gòu)的穿見層次基本相等，受巖漿巖影響的范圍約占三分之一，煤層變質(zhì)為天然焦，而且結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)５1.3.2 煤的特征各煤層均為高變質(zhì)階段的年青無煙煤。二 2煤層低灰分，特低硫、磷，高發(fā)熱量；理論分選比重 1.7 時(shí)，可選性為易選至極易選；化學(xué)活性好；抗碎強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性中等，可作動(dòng)力及民用煤，亦可用于氣化。三煤組各煤層煤質(zhì)的共同點(diǎn)是，中至富灰分（三 1煤為富灰） ，特低硫、磷，高熔點(diǎn)，中至高發(fā)熱量；理論分選比重 1.7 時(shí)，可選性中等；化學(xué)活性一般不佳；熱穩(wěn)定性差~ 中等；強(qiáng)結(jié)渣，不易磨?？勺鲃?dòng)力、發(fā)電及民用煤。1.3.3 開采技術(shù)條件1.煤層頂?shù)装宥?2煤層頂板以砂巖為主，完整性和穩(wěn)定性較好，頂板較易管理，底板一般不會(huì)發(fā)生“底鼓” ；三煤組各可采煤層由于層間距小，砂巖厚度薄且穩(wěn)定性較差。2.瓦斯井田內(nèi)瓦斯含量普遍較低，一般小于 1cm3/g ；由于構(gòu)造和巖槳巖的熱力作用，僅個(gè)別點(diǎn)有富集現(xiàn)象（二 2煤層 6707 孔 6.56 cm3/g ，6919 孔 3.49 cm3/g ） ；瓦斯風(fēng)化帶分布很廣很深，除個(gè)別富集點(diǎn)之外，都屬瓦斯風(fēng)化帶，直至-800m 以深。一般認(rèn)為，瓦斯風(fēng)化帶界面處的相對(duì)瓦斯涌出量為 2 m3/t·d 左右。二 2煤層相對(duì)瓦斯涌出量為 2.0 m3/t·d3.煤塵無爆炸性到具弱爆炸性。4.各煤層均無自然發(fā)火傾向。5.地溫二 2煤層在-650 m 以深，除 63 至 65 線范圍地溫低于 31℃，其余均高于 31℃，屬一級(jí)熱害區(qū)；三 2煤層僅在 0312 孔至-650m 以深出現(xiàn)小范圍的一級(jí)熱害區(qū)。井田內(nèi)其余地段地溫均屬正常陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)６2 井田開拓2.1 井田開拓的基本問題井田開拓是指在井田范圍內(nèi)，為了采煤，從地面向地下開拓一系列巷道進(jìn)入媒體，建立礦井提升、運(yùn)輸、通風(fēng)、排水和動(dòng)力供應(yīng)等生產(chǎn)系統(tǒng)。這些用于開拓的井下巷道的形式、數(shù)量、位置及其相互聯(lián)系和配合稱為開拓方式。合理的開拓方式，需要對(duì)技術(shù)可行的幾種開拓方式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能確定。確定開拓問題，需根據(jù)國(guó)家政策，綜合考慮地質(zhì)、開采技術(shù)等諸多條件，經(jīng)全面比較后才能確定合理的方案。在解決開拓問題時(shí)，應(yīng)遵循下列原則：1.貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策，為早出煤、出好煤高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件。在保證生產(chǎn)可靠和安全的條件下減少開拓工程量；尤其是初期建設(shè)工程量，節(jié)約基建投資，加快礦井建設(shè)。2.合理集中開拓部署，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，避免生產(chǎn)分散，做到合理集中生產(chǎn)。3.合理開發(fā)國(guó)家資源，減少煤炭損失。4.必須貫徹執(zhí)行煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定。要建立完善的通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護(hù)量，使主要巷道經(jīng)常保持良好狀態(tài)。5.要適應(yīng)當(dāng)前國(guó)家的技術(shù)水平和設(shè)備供應(yīng)情況，并為采用新技術(shù)、新工藝、發(fā)展采煤機(jī)械化、綜掘機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。6.根據(jù)用戶需要，應(yīng)照顧到不同煤質(zhì)、煤種的煤層分別開采，以及其它有益礦物的綜合開采。本井田開拓主要考慮以下幾個(gè)因素：（1） 煤層賦存穩(wěn)定，傾角為 5°到 17°，平均為 9°，新生界地層厚度為300～430m，平均為 348.73m，煤層厚度平均為 6m.（2）礦區(qū)地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高變化于+32m～+35m 之間，其多為農(nóng)田，沒有大的地表水系和水體。2.2 井筒形式確定井筒形式有三種：平硐、斜井、立井。一般情況下，平硐最簡(jiǎn)單，斜井次之，立井最復(fù)雜。陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)７由于本地區(qū)的地勢(shì)條件所限制，故不能用平硐開拓。根據(jù)陳四樓礦井的自然地理?xiàng)l件，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素，綜合考慮其實(shí)際情況：Ⅰ地勢(shì)低洼平坦，地面標(biāo)高+32～+35m，平均 33.73 m，煤層埋藏較穩(wěn)定，距地面垂深在-300～-800m 之間；Ⅱ礦井年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 240 萬 t/a，為大型礦井。綜上所述，本礦可以采用立井開拓。2.3 工業(yè)廣場(chǎng)及井筒位置（1）工業(yè)廣場(chǎng)及井筒位置確定的原則①工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)盡量位于井田中央或走向煤炭運(yùn)量的中心，以形成雙翼井田，降低運(yùn)輸、通風(fēng)、巷道維護(hù)費(fèi)用，做到均衡生產(chǎn)，綜合經(jīng)濟(jì)效益好；②工業(yè)廣場(chǎng)應(yīng)不壓煤或少壓煤；③工業(yè)廣場(chǎng)有較好的地形和工程地質(zhì)條件；④井筒應(yīng)有利于第一水平的開采，并兼顧其他水平；有利于井底車場(chǎng)和主要運(yùn)輸大巷的布置，石門的工程量要盡量少；⑤有利于首采區(qū)或帶區(qū)布置在井筒附近的富煤地段，以保證有良好的前期效益；⑥井筒不宜穿過厚表土層、厚含水、斷層破壞帶、煤與瓦斯突出煤層或軟弱煤層；⑦離水源、電源較進(jìn)，礦井專用鐵路線短，道路布置合理。（2） 井筒數(shù)目和位置的確定根據(jù)以上的一些基本原則，本礦井采用立井開拓在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等方面綜合起來最合理。工業(yè)廣場(chǎng)位于井田儲(chǔ)量的中央，以形成兩翼儲(chǔ)量比較均勻的雙翼井田，可以使沿井田走向的井下運(yùn)輸工作量最小，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)最短，通風(fēng)阻力最小。根據(jù)情況在工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)布置一個(gè)主井、一個(gè)副井、兩個(gè)風(fēng)井形成兩翼對(duì)角式通風(fēng)。2.4 開采水平的確定本礦井煤層傾角較小，可以考慮劃分一個(gè)或兩個(gè)水平。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，緩傾斜、傾斜煤層的階段垂高為 200～350m。用兩水平時(shí)，需考慮第一水平的服務(wù)年限和第二水平的延伸。根據(jù)本礦的實(shí)際情況決定單水平開拓時(shí)，水平布置在-520，兩水平時(shí)一水平布置在-520，二水平布置在-720，二水平延深方法考陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)８慮用立井延深或者暗斜井延深。2.5 大巷和井底車場(chǎng)的布置考慮到系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的方便，單水平開拓時(shí)決定開拓一條運(yùn)輸大巷、一條回風(fēng)大巷，由于服務(wù)于整個(gè)井田，根據(jù)條件可以選擇將大巷布置在底板巖層中或者煤層中。兩水平開拓時(shí)兩個(gè)水平分別布置一條運(yùn)輸大巷、一條回風(fēng)大巷。大巷均布置在煤層底板巖層中。2.6 礦井開拓方案綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全三方面的考慮，選取最優(yōu)方案為：立井單水平，回風(fēng)大巷布置在巖層中作為本礦井的開拓方案。如圖 2.3 所示。-304567-80+-304567-80+方案 立井單水平開拓，回風(fēng)大巷布置在巖層中2.7 礦井的基本巷道1 井筒 井筒的位置與井筒的形式、用途有密切的聯(lián)系，合理確定井筒的位置和形式對(duì)井下的開拓布置、地面設(shè)施布局、運(yùn)輸線路布置和方式有著決定性的作用。根據(jù)以上所述的井筒位置選擇的一些基本原則和礦井開拓方案，已經(jīng)選定了井筒的位置、形式等?，F(xiàn)分別對(duì)主井、副井、風(fēng)井介紹如下：（1）主井：主井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 6.5m，凈斷面面積33.18 ，井筒內(nèi)裝備兩對(duì) 12 噸長(zhǎng)形箕斗，井壁采用混凝土砌碹厚 450mm，充填2m混凝土厚 50mm。此外，還布置有檢修道、動(dòng)力電纜、照明電纜、通訊信號(hào)電纜、人行臺(tái)階等設(shè)施。主井井筒斷面和井筒特征表見附圖。 （2）副井：副井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 7.5m，凈斷面面積為44.15 ，井筒內(nèi)裝備一對(duì) 1.5 噸礦車雙層四車加寬罐籠一對(duì)，井壁采用混凝土砌2m碹支護(hù)方式，井筒主要用于提料、運(yùn)人、提升設(shè)備、矸石等。采用金屬罐道梁，行鋼組合罐道，端面布置，罐道梁采用通梁式布置方式。副井內(nèi)除裝備罐籠外，還陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)９設(shè)有梯子間作為安全出口，并設(shè)有管子道、電纜道。副井井筒斷面和井筒特征表見附圖。 （3）風(fēng)井：風(fēng)井井筒采用立井形式，圓形斷面，凈直徑為 5m，凈斷面面積為19.63 ，采用混凝土支護(hù)方式，井壁厚度為 400mm，備有安全出口。風(fēng)井井筒斷2m面和井筒特征表見附圖。（4）風(fēng)速驗(yàn)算：所選定的副井作為進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)井作為回風(fēng)井，其斷面的大小必須符合風(fēng)速要求。由第九章《礦井通風(fēng)與安全》的風(fēng)速驗(yàn)算可知，所選擇的井筒符合風(fēng)速要求。2 主要開拓巷道運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷基本布置在煤層底板巖石中，巷道基本保持水平，坡度1°～3°。為便于維護(hù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況，決定其斷面均采用半圓拱型，錨噴支護(hù)。運(yùn)輸大巷斷面特征見附圖，回風(fēng)大巷斷面特征見附圖。各主要開拓巷道的斷面尺寸，均按運(yùn)輸設(shè)備的外形尺寸以及《規(guī)程》第 19 條，第 20 條有關(guān)安全間隙的要求而確定其斷面尺寸，并按通風(fēng)要求驗(yàn)算其風(fēng)速。陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１０3 采煤方法與采區(qū)巷道布置3.1 帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)首采帶區(qū)為一帶區(qū)，走向長(zhǎng)度 1.8 km，傾向長(zhǎng)度 800～1800m，區(qū)內(nèi)沒有較大斷層。3.1.1 帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定傾斜長(zhǎng)壁采煤法比走向長(zhǎng)壁采煤法具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）巷道布置簡(jiǎn)單，巷道掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用低、投產(chǎn)快。（2）運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占用設(shè)備少，運(yùn)輸費(fèi)用低。（3）由于傾斜長(zhǎng)壁工作面的回采巷道既可以沿煤層掘進(jìn)，有可以保持固定的方向，故可以使采煤工作面保持等長(zhǎng)，從而減少了因工作面長(zhǎng)度的變化給生產(chǎn)帶來的不利影響，對(duì)綜合機(jī)械化采煤非常有利。（4）通風(fēng)線路短，風(fēng)流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時(shí)使巷道交叉點(diǎn)和風(fēng)橋通風(fēng)構(gòu)筑物也相應(yīng)減少。（5）對(duì)某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)。如傾斜和斜交斷層比較發(fā)育時(shí)，布置傾斜工作面可以減少斷層對(duì)開采的影響，可保證工作面的有效推進(jìn)長(zhǎng)度；當(dāng)煤層頂板淋水較大或采空區(qū)采用注漿放火時(shí)，仰斜開采有利于疏干工作面，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境；當(dāng)瓦斯涌出量大時(shí)，俯斜開采有利于減少工作面的瓦斯含量。（6）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果比較顯著?？梢燥@著改善工作面單產(chǎn)、巷道掘進(jìn)率、采出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率和噸煤成本等幾項(xiàng)指標(biāo)。由于傾斜長(zhǎng)壁采煤法比走向長(zhǎng)壁采煤法具有很多的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)二 2煤層的條件又很好，所以采用傾斜長(zhǎng)壁采煤法會(huì)取的更好的效果。帶區(qū)內(nèi)采用沿空掘進(jìn)，跳采接替，所以分帶之間不留煤柱。首采一帶區(qū)共分為10 個(gè)分帶，推進(jìn)長(zhǎng)度基本為 1680~2070m 左右。本礦井設(shè)計(jì)為 240 萬 t 的大型礦井，需要用一個(gè)工作面滿足設(shè)計(jì)產(chǎn)量的要求，結(jié)合礦井設(shè)計(jì)的需要和工作面產(chǎn)量及設(shè)備陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１１能力，工作面長(zhǎng)度設(shè)為 200 m 左右。由影響工作面長(zhǎng)度的因素得知 200 m 既能滿足設(shè)備的要求也適合本礦煤層的賦存條件。采空區(qū)上覆巖層尚未垮落穩(wěn)定之前不能進(jìn)行沿空掘進(jìn)，因此工作面接替采用跳采方式，在保證本帶區(qū)一個(gè)工作面達(dá)產(chǎn)的同時(shí)，注意另一分帶的掘進(jìn)準(zhǔn)備，以保證工作面的正常接替。表 3.2 首帶區(qū)工作面接替順序工作面1101 1102 1103 1104 1105 1106 1107 1108 1109 1110接替順序 1 5 2 7 9 10 8 6 4 33.1.2 生產(chǎn)系統(tǒng)全礦井煤的大巷運(yùn)輸全部采用 3t 底卸式礦車，帶區(qū)運(yùn)輸采用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸，采用大巷兩側(cè)直接布置工作面的開采方式，相鄰的兩個(gè)分帶設(shè)立一個(gè)帶區(qū)煤倉(cāng)。大巷兩側(cè)的帶區(qū)也可以共用相近的煤倉(cāng)、行人進(jìn)風(fēng)斜巷以及回風(fēng)斜巷。帶區(qū)內(nèi)的開采采用后退式開采方式，通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，漏風(fēng)小。1）通風(fēng)系統(tǒng)副井—→井底車場(chǎng)—→運(yùn)輸石門—→運(yùn)輸大巷—→進(jìn)風(fēng)行人斜巷—→軌道斜巷—→工作面—→皮帶斜巷—→回風(fēng)斜巷—→回風(fēng)大巷—→回風(fēng)井2）運(yùn)煤系統(tǒng)工作面—→運(yùn)輸斜巷—→帶區(qū)煤倉(cāng)—→運(yùn)輸大巷—→運(yùn)輸石門—→主井3）運(yùn)料系統(tǒng)副井—→井底車場(chǎng)—→運(yùn)輸石門—→運(yùn)輸大巷—→進(jìn)風(fēng)行人斜巷—→軌道斜巷—→工作面4）排矸系統(tǒng)出矸地為大巷、上下山、斜巷的掘進(jìn)頭和煤倉(cāng)施工地等處。出矸地—→運(yùn)輸大巷—→井底車場(chǎng)—→副井陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１２5）供電系統(tǒng)地面變電站—→副井—→中央變電所—→運(yùn)輸大巷—→帶區(qū)變電所—→軌道斜巷—→工作面6）排水系統(tǒng)運(yùn)輸斜巷—→運(yùn)輸大巷—→井底車場(chǎng)—→井底水倉(cāng)—→副井—→地面3.1.3 帶區(qū)內(nèi)巷道掘進(jìn)1）施工方法a.巖石斜巷施工：鉆爆法。b.煤倉(cāng)施工：先自下向上掘鑿小反井，而后再自上向下刷大成設(shè)計(jì)斷面。在掘鑿小反井時(shí)采用深孔掏槽爆破法。c.帶區(qū)巷道施工：采用 MRH-S100 型綜掘機(jī)割煤，用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸。迎頭配備錨桿鉆機(jī)打孔和安裝錨桿，用煤電鉆打幫部錨桿，用煤電鉆式風(fēng)動(dòng)扳手安裝幫部錨桿，錨索采用錨桿鉆機(jī)打孔和安裝。2）通風(fēng)方法掘進(jìn)通風(fēng)的基本要求：掘進(jìn)巷道應(yīng)采用礦井全壓通風(fēng)或局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，不得采用擴(kuò)散通風(fēng)；局部通風(fēng)采用壓入式，通風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置必須安裝在進(jìn)風(fēng)巷中，距離回風(fēng)口不得小于 10 m。本礦工作面推進(jìn) 1680-2070m，回采巷道采用單巷布置，獨(dú)頭通風(fēng)超過 1000 m會(huì)有困難，所以每隔 800-900m 開設(shè)一個(gè)中切眼。3.2 帶區(qū)主要硐室1）帶區(qū)煤倉(cāng)帶區(qū)運(yùn)煤巷為膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，帶區(qū)運(yùn)煤巷把煤直接運(yùn)至帶區(qū)煤倉(cāng)，每個(gè)帶區(qū)均設(shè)帶區(qū)煤倉(cāng)，通過帶區(qū)煤倉(cāng)與運(yùn)輸大巷連接。垂直式煤倉(cāng)受力性能好，較少發(fā)生堵塞現(xiàn)象；圓形斷面受力性能好，斷面利用率高，施工方便，便于維護(hù)，不易堵倉(cāng)。因此本礦帶區(qū)煤倉(cāng)采用垂直式煤倉(cāng)，圓形斷面，直徑 5 m。煤倉(cāng)高度從 20 m 到 30 m 不等。2）帶區(qū)變電所井底中央變電所至帶區(qū)的供電系統(tǒng)電路壓降較大，為保證帶區(qū)正常生產(chǎn)，需布置帶區(qū)變電所。帶區(qū)變電所應(yīng)設(shè)在通風(fēng)良好，圍巖穩(wěn)定，地壓小，易維護(hù)，無淋水，易于搬遷變壓器等電器設(shè)備的地方，并使變電所位于帶區(qū)用電負(fù)荷中心。根據(jù)本礦陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１３情況，布置在兩大巷之間。變電所采用錨噴帶支護(hù)，底板用 100 號(hào)混凝土鋪底并高出鄰近巷道底板 200～300mm，具有 0.3%的坡度。3.3 采煤方法帶區(qū)所采煤層為二 2煤層，平均厚度 6.0 米，煤層傾角 5～17°，平均 9°，為緩傾斜煤層，結(jié)構(gòu)單一，賦存穩(wěn)定。帶區(qū)區(qū)內(nèi)無大斷層影響。二 2煤層頂板以砂巖為主，完整性和穩(wěn)定性較好，頂板較易管理，底板一般不會(huì)發(fā)生“底鼓” ；三煤組各可采煤層由于層間距小，砂巖厚度薄且穩(wěn)定性較差。本礦井為低瓦斯礦井，煤無自燃傾向性，煤塵無爆炸性到具弱爆炸性。礦井正常用水量為 275m3/h。3.4 采煤工藝方式根據(jù)可采煤層特征，可采煤層為緩傾斜或近水平厚煤層，結(jié)合礦井實(shí)際條件，煤質(zhì)硬度較大，f=3.5~4，本煤層平均厚 6.0m，煤厚穩(wěn)定，在采區(qū)范圍內(nèi)，煤層結(jié)構(gòu)單一，賦存穩(wěn)定。綜合考慮分層綜采采煤法和綜采放頂煤采煤法的優(yōu)缺點(diǎn)，決定選用走向長(zhǎng)壁全部跨落一次采全高綜采放頂煤采煤法。陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１４4 礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)是礦井生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要部分。礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)依據(jù):1. 礦井的天然安全條件 2. 礦井的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3. 礦井的開拓方式和采煤方法4. 采煤的年度計(jì)劃及礦井各水平的服務(wù)年限5. 各種經(jīng)濟(jì)參數(shù),性能及有關(guān)的法規(guī)、政策。4.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括(1).通風(fēng)方式,即為進(jìn)、出風(fēng)井的相對(duì)位置(中央式,對(duì)角式,混合式);(2).通風(fēng)方法,即礦井主扇的工作方法(抽出式,壓入式,抽壓混合式);(3).通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),即井下進(jìn)、回風(fēng)巷道的聯(lián)系方式。通風(fēng)系統(tǒng)的選擇要根據(jù)礦井的開拓開采條件。4.1.1 礦井地質(zhì)概況陳四樓井田位于河南省永永城市境內(nèi)，井田中心南距永城市區(qū) 8km。井田位于黃淮沖積平原東部，地勢(shì)低洼平坦，自西北向東南微微傾斜，地面標(biāo)高32.49~36.50m，一般為 32~35m 之間，相對(duì)高差 3m 左右。地表廣為巨厚的新生界松散沖積物所覆蓋。井田走向長(zhǎng)度 7.0km，傾斜方向長(zhǎng)度 4.0km，水平面積 28km2。井田內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，主要可采煤層為二 2煤層。井田可采儲(chǔ)量約 17196.41 萬 t，礦年產(chǎn) 240 萬 t，為大型礦井，服務(wù)年限為 55 年，在井田范圍內(nèi)，二 2煤層賦存穩(wěn)定，平均傾角 9°，礦井相對(duì)瓦斯涌出量較小，為低瓦斯礦井，煤層無自然發(fā)火危險(xiǎn)，煤塵為無爆炸性到具弱爆炸性。4.1.2 開拓方式井田開拓采用立井單水平帶區(qū)式開拓，水平標(biāo)高-520m，為進(jìn)行高產(chǎn)高效礦井陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１５設(shè)計(jì)開采并結(jié)合本礦井實(shí)際情況，在井田內(nèi)劃分八個(gè)帶區(qū)，東區(qū)南翼為一帶區(qū)、北翼為三帶區(qū)，中部為二帶區(qū)，以及工業(yè)場(chǎng)地下的八帶區(qū)；西區(qū)南翼為六帶區(qū)、北翼為四帶區(qū)，中部為五帶區(qū)以及工業(yè)場(chǎng)地下的七帶區(qū)。東區(qū)服務(wù)年限為 31.5a，西采區(qū)布置與東區(qū)基本相同，服務(wù)年限為 23.5a。4.1.3 開采方法帶區(qū)內(nèi)布置一個(gè)綜放（采）工作面保產(chǎn)，工作面長(zhǎng)度 200m，同時(shí)布置一備用面，根據(jù)通風(fēng)需要，一個(gè)工作面布置兩條回采巷道，一條進(jìn)風(fēng)、行人運(yùn)料，另一條回風(fēng)，鋪設(shè)膠帶運(yùn)煤.大采高工作面生產(chǎn)能力為 6612.3t/d，每日推進(jìn)度為3.936m，采煤機(jī)選用 MXA-300/3.5D 采煤機(jī)，截深 0.8m，日進(jìn) 6 刀。綜放（采）工作面裝備的部分機(jī)電設(shè)備見表 4.1。表 4.1 綜放（采）工作面部分機(jī)電設(shè)備一覽表地點(diǎn) 機(jī)電設(shè)備名稱 容量1 工作面 MXA-300/3.5D 采煤機(jī) 300×2 kw2 工作面 SGZ-764/500 刮板輸送機(jī) 2×200 kw3 運(yùn)輸斜巷 SZZ-764/132A 轉(zhuǎn)載機(jī) 132kw4 運(yùn)輸斜巷 SSJ1200/M(A)膠帶輸送機(jī) 1200 mm5 工作面 ZZPF4800/17/33 液壓支架 6400 kN4.1.4 變電所、充電硐室、火藥庫(kù)井下大巷采用 3t 底卸式礦車運(yùn)輸，1.5t 礦車輔助運(yùn)輸，井底車場(chǎng)設(shè)變電所等硐室。帶區(qū)內(nèi)設(shè)變電所。遇巖巷掘進(jìn)所需火藥由井底車場(chǎng)火藥庫(kù)提供，各硐室均需獨(dú)立通風(fēng)。4.1.5 工作制、人數(shù)各工作面均采用四六工作制。井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)為 400 人，綜采面同時(shí)工作最多人數(shù) 50 人。4.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定4.2.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求選擇任何通風(fēng)系統(tǒng)，都要符合投產(chǎn)較快、出煤較多、安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理等總原則。具體地說，要適應(yīng)以下基本要求：1．礦井至少要有兩個(gè)通地面的安全出口；陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１６2．進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵等有害氣體污染；3．北方礦井，冬季井口需裝供暖設(shè)備；4．總回風(fēng)巷不得作為主要行人道；5．工業(yè)廣場(chǎng)不得受扇風(fēng)機(jī)的噪音干擾；6．裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井；7．裝有箕斗的井筒不得作為主要進(jìn)風(fēng)井；8．可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨(dú)立通風(fēng)；9．通風(fēng)系統(tǒng)要為防瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件；10．通風(fēng)系統(tǒng)要有利于深水平式或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。4.2.2、礦井通風(fēng)方式的選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)類型有中央并列式、中央分列式、對(duì)角式、混合式和分區(qū)式，根據(jù)它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)合本設(shè)計(jì)井田的具體情況，從技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性來選擇最適宜的通風(fēng)方式。選擇礦井通風(fēng)方式時(shí)，應(yīng)考慮以下兩種因素：1．自然因素：煤層賦存條件、埋藏深度、沖擊層深度、礦井沼氣等級(jí)。2．經(jīng)濟(jì)因素：井巷工程量、通風(fēng)運(yùn)行費(fèi)、設(shè)備裝備費(fèi)。一般說來，新建礦井多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式中選擇。下面對(duì)這幾種通風(fēng)方式的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)適用條件列表比較，見表4.2。表 4.2 通風(fēng)方式比較通風(fēng)方式中央并列式 中央分列式 兩翼對(duì)角式 分區(qū)對(duì)角式優(yōu)點(diǎn)初期投資較少，出煤較多通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，增加了一個(gè)安全出口，工業(yè)廣場(chǎng)沒有主扇的噪音影響；從回風(fēng)系統(tǒng)鋪設(shè)防塵灑水管路系統(tǒng)比較方便。風(fēng)路較短，阻力較小，采空區(qū)的漏風(fēng)較小，比中央并列式安全性更好通風(fēng)路線短，阻力小缺點(diǎn)風(fēng)路較長(zhǎng)，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍大建井期限略長(zhǎng)，有時(shí)初期投資稍井筒數(shù)目多基建費(fèi)用多陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１７風(fēng)較大 大適用條件煤層傾角大、埋藏深，但走向長(zhǎng)度并不大，而且瓦斯、自然發(fā)火都不嚴(yán)重煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長(zhǎng)度不大，而且瓦斯、自然發(fā)火比較嚴(yán)重煤層走向較大（超過 4km） ，井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自然發(fā)火嚴(yán)重的新礦井煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風(fēng)道通過對(duì)以上幾種通風(fēng)方式的比較和技術(shù)分析，結(jié)合礦井的地質(zhì)條件，水平標(biāo)高為-520m。煤層為緩傾斜煤層，全礦共八個(gè)帶區(qū)。礦井年產(chǎn)量 240 萬 t，為大型礦井，井田走向長(zhǎng)度大于 4km，煤層傾角小，為緩傾斜煤層，煤層無自然發(fā)火危險(xiǎn)，煤塵無爆炸性到弱爆炸性，瓦斯涌出量小，礦井風(fēng)量很大。根據(jù)以上分析，確定技術(shù)可行的兩個(gè)方案為：兩翼對(duì)角式通風(fēng)或中央分并式通風(fēng)。下面進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較：通過經(jīng)濟(jì)比較，兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式和中央分列式通風(fēng)方式相比：初期投資一樣多，只是兩翼對(duì)角式總費(fèi)用稍多，但相差不大。而兩翼對(duì)角式比中央并列式通風(fēng)線路短、阻力小、漏風(fēng)少、通風(fēng)總費(fèi)用少，另外本礦井的走向太長(zhǎng)，故確定該礦井采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式。比較結(jié)果見表 4.3。表 4.3 各方案經(jīng)濟(jì)比較項(xiàng) 目 中央并列式 兩翼對(duì)角式工程量 m 單價(jià)元/m 費(fèi)用(萬元) 工程量 m 單價(jià)元/m 費(fèi)用(萬元)風(fēng)井井筒（前期）520 8438.8 438.8 520 8438.8 438.8風(fēng)井井筒（后期）0 8438.8 0 520 8438.8 438.8回風(fēng)大巷（前期）2300 2702.5 621.6 2300 2702.5 621.6回風(fēng)大巷（后期）5100 2702.5 1378.3 5100 2702.5 1378.3前期投資(萬元) 1060.4 1060.4合計(jì)(萬元) 2438.7 2877.5陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１８4.2.3.確定礦井通風(fēng)方法煤礦主扇的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種。現(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：（1）抽出式主扇使井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)一旦主扇因故停上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全；（2）壓入式主扇使井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主扇停轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)流壓力降低，有可能使采空區(qū)瓦斯涌出量增加，比較危險(xiǎn)。（3）采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理工作比較困難，漏風(fēng)較大。（4）在地面小窯塌陷區(qū)分布較廣，并和采區(qū)相溝通的條件下，用抽出式通風(fēng)，會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)使通過主扇的一部分風(fēng)流短路，總進(jìn)風(fēng)量和工作面有效風(fēng)量都會(huì)減少。用壓入式通風(fēng)，則能用一部分回風(fēng)流把小窯塌陷區(qū)的有害氣體帶到地面。（5）如果能夠嚴(yán)防總進(jìn)風(fēng)路線上的漏風(fēng)，則壓入式主扇的規(guī)格尺寸和通風(fēng)電力費(fèi)用都較抽出式為小。（6）在由壓入式通風(fēng)過渡到深水平抽出式通風(fēng)時(shí)，有一定困難，過渡時(shí)期是新舊水平同時(shí)產(chǎn)生，路線較長(zhǎng)，有時(shí)還須額外增掘一些井巷工程，使過渡期限拉得過長(zhǎng)。用抽出式通風(fēng)，就沒有這些缺點(diǎn)。綜上所述，一般地說，在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開采第一水平和低沼氣礦井等條件下，采用壓入式通風(fēng)是比較合適的，否則不宜采用壓入式通風(fēng)。因此，根據(jù)給定的條件，由于本井田內(nèi)沒有小窯塌陷區(qū)，不與其他小窯區(qū)溝通，為了便于管理，確定本設(shè)計(jì)礦井采用抽出式通風(fēng)。抽出式通風(fēng)與壓入式通風(fēng)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主通風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下的風(fēng)流壓力提高，可以使采區(qū)瓦斯涌出量減少，比較安全。（2）漏風(fēng)量小，通風(fēng)管理容易。（3）對(duì)高瓦斯礦井瓦斯管理很有利。4.2.4 帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求1．帶區(qū)通風(fēng)總要求：陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)１９1）能夠有效地控制帶區(qū)內(nèi)風(fēng)流方向、風(fēng)量大小和風(fēng)質(zhì)；2）漏風(fēng)少；3）風(fēng)流的穩(wěn)定性高；4）有利于排放沼氣，防止煤塵自燃和防塵；5）有較好的氣候條件；6）安全經(jīng)濟(jì)合理技術(shù)。2．帶區(qū)通風(fēng)的基本要求：1）每個(gè)帶區(qū)必須有單獨(dú)的回風(fēng)道，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，回采面和掘進(jìn)面都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)，不能串聯(lián)；2）工作面盡量避免位于角聯(lián)分支上，要保證工作面風(fēng)向穩(wěn)定；3）煤層傾角大于 12°時(shí)，不能采用下行風(fēng)；4）回采工作面的風(fēng)速不得低于 1m/s；5）工作面回風(fēng)流中沼氣濃度不得超過 1％；6）必須保證通風(fēng)設(shè)施（風(fēng)門、風(fēng)橋、風(fēng)筒）規(guī)格質(zhì)量要求；7）要保證風(fēng)量按需分配，盡量使通風(fēng)阻力小風(fēng)流暢通；8）機(jī)電硐室必須在進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中；9）采空區(qū)必須要及時(shí)封閉；10）要防止管路、避災(zāi)路線、避災(zāi)硐室和局部反風(fēng)系統(tǒng)。由于本設(shè)計(jì)礦井為帶區(qū)布置，產(chǎn)量較大，有專門的回風(fēng)大巷，因此采用運(yùn)輸大巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)大巷回風(fēng)。在工作面回風(fēng)上，軌道斜巷進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸斜巷回風(fēng)。4.2.5、工作面通風(fēng)方式的選擇工作面通風(fēng)方式的選擇與回風(fēng)的順序、通風(fēng)能力和巷道布置有關(guān)。目前工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式主要有“U” 、 “Y”、 “W”、 “E”、 “Z”形，各種形式的優(yōu)缺點(diǎn)及使用條件如下(由于工作面為后退式開采，故各種通風(fēng)形式只考慮后退式)：“U”型通風(fēng)：U 型通風(fēng)方式系指采煤工作面有二條巷道，一條為進(jìn)風(fēng)道，一條為回風(fēng)道，上行通風(fēng)時(shí)，其下順槽為進(jìn)風(fēng)道，上順槽為回風(fēng)道，下行通風(fēng)時(shí)，則相反。在區(qū)內(nèi)后退式回采方式中，這種通風(fēng)方式具有風(fēng)流系統(tǒng)簡(jiǎn)單、漏風(fēng)小等優(yōu)點(diǎn)，但風(fēng)流線路長(zhǎng)，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進(jìn)風(fēng)巷一次掘進(jìn)，維護(hù)量大。這種通風(fēng)方式，如果瓦斯不太大，工作面通風(fēng)能滿足要求，即可采用。陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２０“Y”型通風(fēng)：Y 型通風(fēng)方式指在回采工作面的上、下端各設(shè)一條進(jìn)風(fēng)道，另在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道，其優(yōu)點(diǎn)為：①由于采空區(qū)的沼氣，通過巷旁支護(hù)流入回風(fēng)平巷，則較好地解決了回采工作面上隅角的沼氣超限之患；②由于工作面上、下端均處于進(jìn)風(fēng)流中，故改善了作業(yè)環(huán)境；③實(shí)行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。由于存在上述優(yōu)點(diǎn)，故多適用在沼氣涌出量特大的煤層開采中。當(dāng)采煤工作面產(chǎn)量大和瓦斯涌出量大時(shí)，采用這種方式可以稀釋回風(fēng)流中的瓦斯。對(duì)于綜采工作面，上下平巷均進(jìn)新鮮風(fēng)流有利于上下平巷安裝機(jī)電設(shè)備，可以防止工作面上偶角瓦斯積聚及保證足夠的風(fēng)量。這種通風(fēng)方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要邊界準(zhǔn)備專用回風(fēng)上山，增加了巷道掘進(jìn)、維護(hù)費(fèi)用。“W”型通風(fēng)：W 型通風(fēng)方式指采煤工作面，有三條平巷，即上、下平巷進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)相中間平巷回風(fēng)或進(jìn)風(fēng)的布置形式，它的優(yōu)點(diǎn)在于：①相鄰的兩個(gè)工作面共用一條進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)巷道，從而減少了采準(zhǔn)巷道的開掘和維護(hù)費(fèi)用。②通風(fēng)網(wǎng)路屬并聯(lián)結(jié)構(gòu)，因而風(fēng)阻小，風(fēng)量大，漏風(fēng)量小，利于防火。③當(dāng)上下端平巷進(jìn)風(fēng)，且設(shè)運(yùn)輸機(jī)時(shí)，則在該巷中有回收安裝維修采煤設(shè)備的良好環(huán)境。④當(dāng)中間平巷進(jìn)風(fēng)且設(shè)運(yùn)輸機(jī)時(shí)，既保證了運(yùn)輸設(shè)備處于新鮮風(fēng)流中，又保證了進(jìn)、回風(fēng)巷的總斷面比較接近，故在近水平煤層的綜采工作面中應(yīng)用較廣?！癊”型通風(fēng)方式：E 型通風(fēng)方式具有三條通風(fēng)巷道，其上平巷為回風(fēng)巷，而下平巷及中間平巷為入風(fēng)巷。下平巷和下部工作面回風(fēng)速度降低，故可抑制煤塵的產(chǎn)生。與 U 型通風(fēng)方式相比，可使上部工作面氣溫降低。但采空區(qū)的空氣流動(dòng)相應(yīng)發(fā)生了變化，迫使采空區(qū)的沼氣較集中地從上部回采工作面的上隅角涌出，使該處時(shí)常處于沼氣超限狀態(tài)，故僅適用于低沼氣礦井?！癦”型通風(fēng)：Z 型通風(fēng)方式是 U 型通風(fēng)方式的改進(jìn)。其優(yōu)點(diǎn)為：①與前進(jìn)式 U 型相比，巷道的采掘工程量較少；②進(jìn)、回風(fēng)巷只需在一側(cè)采空的條件下維護(hù)；③采區(qū)內(nèi)進(jìn)、回風(fēng)巷的總長(zhǎng)度近似不變，有利于穩(wěn)定風(fēng)阻、改善通風(fēng)。除上述 5 種基本通風(fēng)方式外，隨煤層開采條件、開采技術(shù)、沼氣貯存、自然發(fā)火傾向性的不同，尚可采用 X、H、雙 Z、偏 W、偏 Y 型等通風(fēng)方式。 陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２１由于本設(shè)計(jì)中采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)，且單工作面生產(chǎn)，對(duì)照以上工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式，決定采用風(fēng)流系統(tǒng)簡(jiǎn)單、漏風(fēng)小的“U”型通風(fēng)方式。4.3 礦井風(fēng)量計(jì)算4.3.1 礦井風(fēng)量的計(jì)算原則礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計(jì)算其中最大值：（1）井下同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算，每人每分種供給風(fēng)量不得少于 4 m3；（2）采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需風(fēng)量總和進(jìn)行計(jì)算。4.3.2 總風(fēng)量的計(jì)算礦井總風(fēng)量是井下各個(gè)工作地點(diǎn)的有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總合。采用分別計(jì)算法計(jì)算礦井總風(fēng)量，礦井總風(fēng)量 Q 是礦井內(nèi)各用風(fēng)地點(diǎn)所需風(fēng)量之和，并乘以適當(dāng)系數(shù)，即（式 4.1）??medcba KQ?????式中: Q— 全礦井需風(fēng)量，m 3/min；ΣQ a— 各回采工作面所需風(fēng)量之和，m 3/min；ΣQ b— 各備用工作面所需風(fēng)量之和，m 3/min；ΣQ c— 各掘進(jìn)面所需風(fēng)量之和，m 3/min；ΣQ d— 各獨(dú)立通風(fēng)硐室所需風(fēng)量之和，m 3/min；ΣQ e— 其他巷道風(fēng)量之和，m 3/min；Km— 礦井風(fēng)量備用系數(shù)，包括漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素，該值從實(shí)測(cè)和統(tǒng)計(jì)中求得，一般取 1.15-1.25，取 1.15。1）回采工作面的需風(fēng)量《規(guī)程》規(guī)定：采區(qū)回風(fēng)道、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中瓦斯和二氧化碳濃度不得超過 1%；采掘工作面的溫度不得超過 26℃；采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，按體積計(jì)算，氧氣不得低于 20%，二氧化碳不得超過 0.5%?；夭晒ぷ髅嬗蔑L(fēng)量應(yīng)按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后有害氣體產(chǎn)生量以及工作面氣溫、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定分別計(jì)算，然后取其中的最大值。（1）按瓦斯涌出量計(jì)算：Qa=Kaiqai/ (1%-0.2%)=qeiwKai/(60×24)/ (1%-0.2%)陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２２式中: qai— 瓦斯絕對(duì)涌出量，m 3/min； qei— 瓦斯相對(duì)涌出量，m 3/t.d；為 0.33w— 日產(chǎn)量，t/d；為 8000Kai— 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，總采工作面取 1.3-1.45；此處取 1.41%—工作面回風(fēng)流中瓦斯允許濃度；0.2%—工作面進(jìn)風(fēng)流瓦斯?jié)舛取兑?guī)程》規(guī)定不得大于 0.2%;則Qa=0.33×8000×1.4/(60×24)/ (1%-0.2%)=320.83 m3/min（2）按工作面人數(shù)計(jì)算綜放工作面正常情況下為 40 人，風(fēng)量按下式計(jì)算：Qa=4Nai式中: 4— 以人數(shù)為計(jì)算單位的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，即每分鐘供 4m3的風(fēng)量；Nai— 第 i 回采工作面的最多人數(shù) 45；此處取 1.4則Qa=4×40=160 m3/min（3）按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算用下式計(jì)算Qa=60VaiSai式中: Vai— 回采工作面風(fēng)速，按工作面溫度 24℃查得 Vai=1.6m/s；Sai— 第 i 回采工作面的平均斷面積,m 2；對(duì)于綜放面按下式計(jì)算Sai=3(M-0.3)式中： M-- 采高，m；為 3所以 S ai=3×(3-0.3)=8.1m2則Qa=60×1.6×8.1=777.6m3/min（4）按風(fēng)速驗(yàn)算《規(guī)程》規(guī)定，回采工作面的最小風(fēng)速為 0.25m/s，最高風(fēng)速為 4 m/s。按此陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２３要求進(jìn)行驗(yàn)算，即0.25×60×Sai=124.5 m3/min≤Q a≤4×60×S ai=1944 m3/min由以上三種計(jì)算得出，最大值為 486 m3/min，滿足要求。因此每個(gè)工作面風(fēng)量定為 486 m3/min。本設(shè)計(jì)礦井有一個(gè)工作面，則ΣQ a=777.6m3/min2）備用工作面的需風(fēng)量備用工作面的需風(fēng)量通常取為產(chǎn)量相同的生產(chǎn)采面風(fēng)量之半。當(dāng)采區(qū)風(fēng)量不富裕時(shí)，也可按工作面不積聚瓦斯為原則配風(fēng)，但工作面風(fēng)速不應(yīng)小于 15m3/min。本設(shè)計(jì)礦井采用第一種，即為產(chǎn)量相同的生產(chǎn)采面風(fēng)量之半：Qb=388.8 m3/min本設(shè)計(jì)礦井設(shè)一個(gè)備用工作面，則ΣQ b=388.8m3/min3）掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量本設(shè)計(jì)礦井既有巖巷掘進(jìn)頭，又有煤巷掘進(jìn)頭，在開采過程中掘進(jìn)通風(fēng)很重要，下面進(jìn)行計(jì)算。（1）按掘進(jìn)工作面人數(shù)計(jì)算：Qci=4Nci式中: Nci— 第 i 個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)；為 20則 Q ci=4×20=80 m3/min（2）按溫度計(jì)算Qci = 60×V×S×Kt式中 Q ci—掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m 3/min；V—掘進(jìn)工作面的風(fēng)速，煤巷半煤巖取 0.5m/s；S—巷道凈斷面積，S=10.28m 2；Kt—掘進(jìn)工作面的溫度調(diào)整系數(shù)，取 1.1（20~26℃） 。則 Q ci = 60×0.5×10.28×1.1=339.24 m3/min（4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２４《規(guī)程》要求，每個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量 Qci應(yīng)滿足：0.15×60×Sci=132.3≤Q ci≤4×60×S ci=3528 (m3/min)比較以上各風(fēng)量數(shù)值，按取大值原則，得掘進(jìn)工作面需風(fēng)量：巖巷 339.24 m 3/min 本設(shè)計(jì)礦井同時(shí)存在兩個(gè)巖巷掘進(jìn)頭。則ΣQ c=339.24×2=678.48m3/min4）各硐室的需風(fēng)量（1）火藥庫(kù)：Q d1=100 m3/min（2）絞車房：Q d2=80 m3/min （3）變電所：中央 Qd3=150 m3/min；采區(qū) 100 m3/min（4）充電硐室：Q d4=150 m3/min（5）機(jī)電泵房：Q d5=150 m3/min則ΣQ d=100+80+200+150+150=730m3/min5）其他巷道實(shí)際需風(fēng)量∑Q e =0.05×（∑Q a＋∑Q c＋∑Q d）=0.05×（777.6＋678.48＋730）=109.30m3/min綜上所述，礦井總風(fēng)量Q=(777.6+388.8+678.48+730+109.30)×1.15=3086.81m3/min4.3.3 礦井風(fēng)量分配1）分配原則（1）各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量按前述分配（2）對(duì)于掘進(jìn)工作面風(fēng)量，一般根據(jù)巷道斷面的大小，送風(fēng)距離，煤巖巷三個(gè)因素并按所選局部通風(fēng)機(jī)性能供風(fēng)。（3）井下火藥庫(kù)，變電所，絞車房應(yīng)單獨(dú)供風(fēng)。（4）分配的風(fēng)量，各巷道的瓦斯和有害氣體的濃度，應(yīng)根據(jù)《規(guī)程》要求不得超過規(guī)定限度。2）分配方法陳四樓礦 240 萬噸新井設(shè)計(jì)２５（1）用礦井總風(fēng)量按采區(qū)布置分別配 Qa，Q b，Q c，Q d的用風(fēng)量。（2）從總風(fēng)量中減去∑Q a，∑Q b，∑Q c，∑Q d，余下的風(fēng)量與漏風(fēng)量按采區(qū)的產(chǎn)量比例進(jìn)行分配。此部分風(fēng)量可作為采區(qū)內(nèi)增加新的用風(fēng)地點(diǎn)或采區(qū)接替所需保留的人行道和維護(hù)巷道用風(fēng)。3）分配情況（1）綜放工作面：777.6×1.15=894.24 m 3/min（2）備采工作面：388.8×1.15=447.12 m 3/min（3