陳四樓礦240萬噸新井設(shè)計【含7張CAD圖紙】

陳四樓礦240萬噸新井設(shè)計【含7張CAD圖紙】,含7張CAD圖紙,陳四樓礦,240,萬噸新井,設(shè)計,CAD,圖紙 XX大學(xué) 20**屆 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目：陳四樓礦240萬噸新井設(shè)計 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 陳四樓礦240萬噸新井設(shè)計 摘 要 本設(shè)計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；科技英語翻譯部分為計算機映射采礦中的斷層。 陳四樓煤礦設(shè)計生產(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)布置一個綜合機械化放頂煤工作面，采用傾斜長壁一次開采。礦井采用抽出式通風(fēng)方式，軌道斜巷進風(fēng)，皮帶斜巷回風(fēng)。根據(jù)通風(fēng)容易和困難時期的風(fēng)量和通風(fēng)阻力計算選擇主要通風(fēng)機，并對通風(fēng)系統(tǒng)進行了評價。 設(shè)計對礦井的瓦斯、自然發(fā)火等自然災(zāi)害提出了有效的防治措施，特別對自然發(fā)火的防治進行了詳細(xì)的敘述和黃泥灌漿設(shè)計，可有效防治自然發(fā)火。 科技英語翻譯部分探討了計算機映射采礦中的斷層，并舉例說明！ 關(guān)鍵詞：立井； 長壁； 抽出；突水；斷層 ABSTRACT This 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; chasm 目 錄 1 礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 １ 1.1 礦區(qū)概述 １ 1.2井田地質(zhì)特征 １ 1.2.1 勘探程度 ２ 1.2.2 地層 ２ 1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造 ３ 1.2.4 水文地質(zhì) ３ 1.3 煤層特征 ４ 1.3.1 煤層 ４ 1.3.2 煤的特征 ５ 1.3.3 開采技術(shù)條件 ５ 2 井田開拓 ６ 2.1井田開拓的基本問題 ６ 2.2井筒形式確定 ７ 2.3工業(yè)廣場及井筒位置 ７ 2.4開采水平的確定 ８ 2.5 大巷和井底車場的布置 ８ 2.6 礦井開拓方案 ８ 2.7 礦井的基本巷道 ８ 3 采煤方法與采區(qū)巷道布置 ９ 3.1帶區(qū)巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) ９ 3.1.1帶區(qū)準(zhǔn)備方式的確定 ９ 3.1.2生產(chǎn)系統(tǒng) １１ 3.1.3帶區(qū)內(nèi)巷道掘進 １１ 3.2帶區(qū)主要硐室 １２ 3.3采煤方法 １２ 3.1采煤工藝方式 １２ 4 礦井通風(fēng) １３ 4.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇 １３ 4.1.1礦井地質(zhì)概況 １３ 4.1.2開拓方式 １４ 4.1.3開采方法 １４ 4.1.4變電所、充電硐室、火藥庫 １４ 4.1.5工作制、人數(shù) １４ 4.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的確定 １４ 4.2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 １４ 4.2.2、礦井通風(fēng)方式的選擇 １５ 4.2.3.確定礦井通風(fēng)方法 １７ 4.2.4帶區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求 １７ 4.2.5、工作面通風(fēng)方式的選擇 １８ 4.3礦井風(fēng)量計算 ２０ 4.3.1礦井風(fēng)量的計算原則 ２０ 4.3.2 總風(fēng)量的計算 ２０ 4.3.3 礦井風(fēng)量分配 ２３ 4.4 掘進通風(fēng) ２４ 4.4.1 掘進通風(fēng)方法的選擇 ２４ 4.4.2 掘進通風(fēng)量 ２５ 4.4.3 掘進工作面設(shè)備選擇 ２５ 4.5全礦通風(fēng)阻力的計算 ２７ 4.5.1礦井最大阻力路線 ２７ 4.5.2礦井通風(fēng)阻力計算 ３２ 4.5.3 礦井通風(fēng)總風(fēng)阻 ３７ 4.5.4 礦井通風(fēng)等積孔 ３８ 4.5.5 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的分析與評價 ３８ 4.6 礦井主要通風(fēng)機選型 ３９ 4.6.1 礦井自然風(fēng)壓的計算 ３９ 4.6.2 通風(fēng)機的選擇 ４０ 4.6.3 電動機的選擇 ４２ 4.6.4對礦井主要通風(fēng)設(shè)備的要求 ４４ 4.6.5對反風(fēng)、風(fēng)峒的要求 ４４ 4.7 礦井反風(fēng)措施及裝置 ４４ 4.7.1礦井反風(fēng)的目的和意義 ４５ 4.7.2 礦井反風(fēng)設(shè)施的布置 ４５ 4.7.3 對礦井通風(fēng)設(shè)備的要求 ４６ 4.8概算礦井通風(fēng)費用 ４６ 5 礦井安全技術(shù)措施 ４７ 5.1 礦井火災(zāi) ４７ 5.1.1 礦井自然發(fā)火概況 ４８ 5.1.2 礦井自然發(fā)火分析 ４８ 5.1.3 防止煤層自燃發(fā)火的預(yù)報及監(jiān)測措施 ５０ 5.1.4 防滅火措施 ５１ 5.2 礦井瓦斯 ５５ 5.2.1 礦井瓦斯地質(zhì)條件 ５７ 5.2.2 礦井及采區(qū)瓦斯涌出概況 ５７ 5.2.3 礦井瓦斯防治措施 ５８ 5.3井下防治水措施 ６１ 5.4 避災(zāi)路線 ６１ 參考文獻： ６２ 致 謝 ６５ ８１ 陳四樓礦240萬噸新井設(shè)計 1 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)之間亦有簡易公路相通，交通運輸十分便利。（見圖1.1） 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)報告，歷時30年，共施工鉆孔283個，平均每平方公里近3.9個鉆孔，鉆探工程量152372.67m， 全國儲委煤炭專業(yè)委員會于1986年5月24日至2 7日對該報告進行了審查，地質(zhì)11隊根據(jù)審查意見，對報告進行了修改補充，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，報告對井田地質(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，基本上達到了精查勘探的要求。 正式批準(zhǔn)后的《井田精查地質(zhì)報告》可作為礦井設(shè)計和建設(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)價值的煤層。 4、新生界(Rz) 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?，F(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”，對淺部開采會具有一定影響。 （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。其補給方式以水平側(cè)向滲透補給為主，滲透能力差，富水性弱，逕流滯緩，以靜儲量為主，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。灰?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。 2、井田水文地質(zhì)條件 本井田水文地質(zhì)類型為中等~簡單，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，單位涌水量一般小于0.01t/s·m，本應(yīng)為簡單類型，但F18以北存在太原組灰?guī)r補給； （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q<0.001t/s·m； （5）主采煤層頂?shù)装鍘r層穩(wěn)定； （6）礦床遠離地表水體。 3、礦井預(yù)計涌水量 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煤與對帶太原組灰?guī)r相接，可視大弱補給邊界。 采用“集水廊道”法計算，礦井預(yù)計正常涌水量894 m3/h （其中：K5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)濟價值的為下二迭統(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。 1.3.2 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，可選性為易選至極易選；化學(xué)活性好；抗碎強度及熱穩(wěn)定性中等，可作動力及民用煤，亦可用于氣化。 三煤組各煤層煤質(zhì)的共同點是，中至富灰分（三1煤為富灰），特低硫、磷，高熔點，中至高發(fā)熱量；理論分選比重1.7時，可選性中等；化學(xué)活性一般不佳；熱穩(wěn)定性差~中等；強結(jié)渣，不易磨?？勺鲃恿?、發(fā)電及民用煤。 1.3.3 開采技術(shù)條件 1.煤層頂?shù)装? 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，僅個別點有富集現(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，除個別富集點之外，都屬瓦斯風(fēng)化帶，直至-800m以深。一般認(rèn)為，瓦斯風(fēng)化帶界面處的相對瓦斯涌出量為2 m3/t·d左右。二2煤層相對瓦斯涌出量為2.0 m3/t·d 3.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)小范圍的一級熱害區(qū)。井田內(nèi)其余地段地溫均屬正常 2 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入媒體，建立礦井提升、運輸、通風(fēng)、排水和動力供應(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，需要對技術(shù)可行的幾種開拓方式進行技術(shù)經(jīng)濟比較，才能確定。 確定開拓問題，需根據(jù)國家政策，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，應(yīng)遵循下列原則： 1.貫徹執(zhí)行國家有關(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)、運輸、供電系統(tǒng)，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)條件，減少巷道維護量，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)展采煤機械化、綜掘機械化、自動化創(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，平硐最簡單，斜井次之，立井最復(fù)雜。 由于本地區(qū)的地勢條件所限制，故不能用平硐開拓。 根據(jù)陳四樓礦井的自然地理條件，技術(shù)經(jīng)濟條件等因素，綜合考慮其實際情況： Ⅰ地勢低洼平坦，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)廣場及井筒位置 （1）工業(yè)廣場及井筒位置確定的原則 ①工業(yè)廣場應(yīng)盡量位于井田中央或走向煤炭運量的中心，以形成雙翼井田，降低運輸、通風(fēng)、巷道維護費用，做到均衡生產(chǎn)，綜合經(jīng)濟效益好； ②工業(yè)廣場應(yīng)不壓煤或少壓煤； ③工業(yè)廣場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；有利于井底車場和主要運輸大巷的布置，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，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、安全等方面綜合起來最合理。工業(yè)廣場位于井田儲量的中央，以形成兩翼儲量比較均勻的雙翼井田，可以使沿井田走向的井下運輸工作量最小，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)廣場內(nèi)布置一個主井、一個副井、兩個風(fēng)井形成兩翼對角式通風(fēng)。 2.4開采水平的確定 本礦井煤層傾角較小，可以考慮劃分一個或兩個水平。根據(jù)《煤炭工業(yè)設(shè)計規(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，需考慮第一水平的服務(wù)年限和第二水平的延伸。根據(jù)本礦的實際情況決定單水平開拓時，水平布置在-520，兩水平時一水平布置在-520，二水平布置在-720，二水平延深方法考慮用立井延深或者暗斜井延深。 2.5 大巷和井底車場的布置 考慮到系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的方便，單水平開拓時決定開拓一條運輸大巷、一條回風(fēng)大巷，由于服務(wù)于整個井田，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。兩水平開拓時兩個水平分別布置一條運輸大巷、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、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。 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井下的開拓布置、地面設(shè)施布局、運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。現(xiàn)分別對主井、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12噸長形箕斗，井壁采用混凝土砌碹厚450mm，充填混凝土厚50mm。此外，還布置有檢修道、動力電纜、照明電纜、通訊信號電纜、人行臺階等設(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1.5噸礦車雙層四車加寬罐籠一對，井壁采用混凝土砌碹支護方式，井筒主要用于提料、運人、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，采用混凝土支護方式，井壁厚度為400mm，備有安全出口。風(fēng)井井筒斷面和井筒特征表見附圖。 （4）風(fēng)速驗算：所選定的副井作為進風(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)速驗算可知，所選擇的井筒符合風(fēng)速要求。 2主要開拓巷道 運輸大巷、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，并根據(jù)現(xiàn)場使用情況，決定其斷面均采用半圓拱型，錨噴支護。運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)要求驗算其風(fēng)速。 3 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)，走向長度1.8 km，傾向長度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 傾斜長壁采煤法比走向長壁采煤法具有以下優(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(shè)備少，運輸費用低。 （3）由于傾斜長壁工作面的回采巷道既可以沿煤層掘進，有可以保持固定的方向，故可以使采煤工作面保持等長，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(fēng)線路短，風(fēng)流方向轉(zhuǎn)折變化少，同時使巷道交叉點和風(fēng)橋通風(fēng)構(gòu)筑物也相應(yīng)減少。 （5）對某些地質(zhì)條件的適應(yīng)性強。如傾斜和斜交斷層比較發(fā)育時，布置傾斜工作面可以減少斷層對開采的影響，可保證工作面的有效推進長度；當(dāng)煤層頂板淋水較大或采空區(qū)采用注漿放火時，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，俯斜開采有利于減少工作面的瓦斯含量。 （6）技術(shù)經(jīng)濟效果比較顯著?？梢燥@著改善工作面單產(chǎn)、巷道掘進率、采出率、勞動生產(chǎn)率和噸煤成本等幾項指標(biāo)。 由于傾斜長壁采煤法比走向長壁采煤法具有很多的優(yōu)點，同時二2煤層的條件又很好，所以采用傾斜長壁采煤法會取的更好的效果。 帶區(qū)內(nèi)采用沿空掘進，跳采接替，所以分帶之間不留煤柱。首采一帶區(qū)共分為10個分帶，推進長度基本為1680~2070m左右。本礦井設(shè)計為240萬t的大型礦井，需要用一個工作面滿足設(shè)計產(chǎn)量的要求，結(jié)合礦井設(shè)計的需要和工作面產(chǎn)量及設(shè)備能力，工作面長度設(shè)為200 m左右。由影響工作面長度的因素得知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)定之前不能進行沿空掘進，因此工作面接替采用跳采方式，在保證本帶區(qū)一個工作面達產(chǎn)的同時，注意另一分帶的掘進準(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 3 3.1.2生產(chǎn)系統(tǒng) 全礦井煤的大巷運輸全部采用3t底卸式礦車，帶區(qū)運輸采用膠帶運輸機運輸，采用大巷兩側(cè)直接布置工作面的開采方式，相鄰的兩個分帶設(shè)立一個帶區(qū)煤倉。大巷兩側(cè)的帶區(qū)也可以共用相近的煤倉、行人進風(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)簡單，漏風(fēng)小。 1）通風(fēng)系統(tǒng) 副井—→井底車場—→運輸石門—→運輸大巷—→進風(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）運煤系統(tǒng) 工作面—→運輸斜巷—→帶區(qū)煤倉—→運輸大巷—→運輸石門—→主井 3）運料系統(tǒng) 副井—→井底車場—→運輸石門—→運輸大巷—→進風(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、斜巷的掘進頭和煤倉施工地等處。 出矸地—→運輸大巷—→井底車場—→副井 5）供電系統(tǒng) 地面變電站—→副井—→中央變電所—→運輸大巷—→帶區(qū)變電所—→軌道斜巷—→工作面 6）排水系統(tǒng) 運輸斜巷—→運輸大巷—→井底車場—→井底水倉—→副井—→地面 3.1.3帶區(qū)內(nèi)巷道掘進 1）施工方法 a.巖石斜巷施工：鉆爆法。 b.煤倉施工：先自下向上掘鑿小反井，而后再自上向下刷大成設(shè)計斷面。在掘鑿小反井時采用深孔掏槽爆破法。 c.帶區(qū)巷道施工：采用MRH-S100型綜掘機割煤，用膠帶輸送機運輸。迎頭配備錨桿鉆機打孔和安裝錨桿，用煤電鉆打幫部錨桿，用煤電鉆式風(fēng)動扳手安裝幫部錨桿，錨索采用錨桿鉆機打孔和安裝。 2）通風(fēng)方法 掘進通風(fēng)的基本要求：掘進巷道應(yīng)采用礦井全壓通風(fēng)或局部通風(fēng)機通風(fēng)，不得采用擴散通風(fēng)；局部通風(fēng)采用壓入式，通風(fēng)機和啟動裝置必須安裝在進風(fēng)巷中，距離回風(fēng)口不得小于10 m。 本礦工作面推進1680-2070m，回采巷道采用單巷布置，獨頭通風(fēng)超過1000 m會有困難，所以每隔800-900m開設(shè)一個中切眼。 3.2帶區(qū)主要硐室 1）帶區(qū)煤倉 帶區(qū)運煤巷為膠帶輸送機運煤，帶區(qū)運煤巷把煤直接運至帶區(qū)煤倉，每個帶區(qū)均設(shè)帶區(qū)煤倉，通過帶區(qū)煤倉與運輸大巷連接。 垂直式煤倉受力性能好，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，不易堵倉。因此本礦帶區(qū)煤倉采用垂直式煤倉，圓形斷面，直徑5 m。煤倉高度從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，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)本礦情況，布置在兩大巷之間。變電所采用錨噴帶支護，底板用100號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，決定選用走向長壁全部跨落一次采全高綜采放頂煤采煤法。 4 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)計依據(jù): 1. 礦井的天然安全條件 2. 礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力 3. 礦井的開拓方式和采煤方法 4. 采煤的年度計劃及礦井各水平的服務(wù)年限 5. 各種經(jīng)濟參數(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、出風(fēng)井的相對位置(中央式,對角式,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、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。井田走向長度7.0km，傾斜方向長度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°，礦井相對瓦斯涌出量較小，為低瓦斯礦井，煤層無自然發(fā)火危險，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，為進行高產(chǎn)高效礦井設(shè)計開采并結(jié)合本礦井實際情況，在井田內(nèi)劃分八個帶區(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)布置一個綜放（采）工作面保產(chǎn)，工作面長度200m，同時布置一備用面，根據(jù)通風(fēng)需要，一個工作面布置兩條回采巷道，一條進風(fēng)、行人運料，另一條回風(fēng)，鋪設(shè)膠帶運煤.大采高工作面生產(chǎn)能力為6612.3t/d，每日推進度為3.936m，采煤機選用MXA-300/3.5D采煤機，截深0.8m，日進6刀。 綜放（采）工作面裝備的部分機電設(shè)備見表4.1。 表4.1 綜放（采）工作面部分機電設(shè)備一覽表 地點 機電設(shè)備名稱 容量 1 工作面 MXA-300/3.5D采煤機 300×2 kw 2 工作面 SGZ-764/500刮板輸送機 2×200 kw 3 運輸斜巷 SZZ-764/132A轉(zhuǎn)載機 132kw 4 運輸斜巷 SSJ1200/M(A)膠帶輸送機 1200 mm 5 工作面 ZZPF4800/17/33液壓支架 6400 kN 4.1.4變電所、充電硐室、火藥庫 井下大巷采用3t底卸式礦車運輸，1.5t礦車輔助運輸，井底車場設(shè)變電所等硐室。帶區(qū)內(nèi)設(shè)變電所。遇巖巷掘進所需火藥由井底車場火藥庫提供，各硐室均需獨立通風(fēng)。 4.1.5工作制、人數(shù) 各工作面均采用四六工作制。 井下同時作業(yè)的最多人數(shù)為400人，綜采面同時工作最多人數(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．礦井至少要有兩個通地面的安全出口； 2．進風(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)廣場不得受扇風(fēng)機的噪音干擾； 6．裝有皮帶機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風(fēng)井； 8．可以獨立通風(fēng)的礦井，采區(qū)盡可能獨立通風(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、對角式、混合式和分區(qū)式，根據(jù)它們各自的優(yōu)缺點結(jié)合本設(shè)計井田的具體情況，從技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟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，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。 2．經(jīng)濟因素：井巷工程量、通風(fēng)運行費、設(shè)備裝備費。 一般說來，新建礦井多數(shù)是在中央并列式、中央分列式、兩翼對角式和分區(qū)對角式中選擇。下面對這幾種通風(fēng)方式的特點及優(yōu)缺點適用條件列表比較，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 兩翼對角式 分區(qū)對角式 優(yōu)點 初期投資較少，出煤較多 通風(fēng)阻力較小，內(nèi)部漏風(fēng)小，增加了一個安全出口，工業(yè)廣場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 風(fēng)路較長，風(fēng)阻較大，采空區(qū)漏風(fēng)較大 建井期限略長，有時初期投資稍大 建井期限略長，有時初期投資稍大 井筒數(shù)目多基建費用多 適用條件 煤層傾角大、埋藏深，但走向長度并不大，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，全礦共八個帶區(qū)。礦井年產(chǎn)量240萬t，為大型礦井，井田走向長度大于4km，煤層傾角小，為緩傾斜煤層，煤層無自然發(fā)火危險，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)可行的兩個方案為：兩翼對角式通風(fēng)或中央分并式通風(fēng)。 下面進行經(jīng)濟比較： 通過經(jīng)濟比較，兩翼對角式通風(fēng)方式和中央分列式通風(fēng)方式相比：初期投資一樣多，只是兩翼對角式總費用稍多，但相差不大。而兩翼對角式比中央并列式通風(fēng)線路短、阻力小、漏風(fēng)少、通風(fēng)總費用少，另外本礦井的走向太長，故確定該礦井采用兩翼對角式通風(fēng)方式。比較結(jié)果見表4.3。 表4.3 各方案經(jīng)濟比較 項 目 中央并列式 兩翼對角式 工程量m 單價元/m 費用(萬元) 工程量m 單價元/m 費用(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(萬元) 2438.7 2877.5 4.2.3.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?，F(xiàn)將兩種工作方法的優(yōu)缺點對比如下： （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轉(zhuǎn)時，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，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。 （3）采用壓入式通風(fēng)時，須在礦井總進風(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)，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主扇的一部分風(fēng)流短路，總進風(fēng)量和工作面有效風(fēng)量都會減少。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，有一定困難，過渡時期是新舊水平同時產(chǎn)生，路線較長，有時還須額外增掘一些井巷工程，使過渡期限拉得過長。用抽出式通風(fēng)，就沒有這些缺點。 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： （1）井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)主通風(fēng)機因故障停止運轉(zhuǎn)時，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： 1）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)濟合理技術(shù)。 2．帶區(qū)通風(fēng)的基本要求： 1）每個帶區(qū)必須有單獨的回風(fēng)道，實行分區(qū)通風(fēng)，回采面和掘進面都應(yīng)采用獨立通風(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，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）機電硐室必須在進風(fēng)風(fēng)流中； 9）采空區(qū)必須要及時封閉； 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，因此采用運輸大巷進風(fēng)，回風(fēng)大巷回風(fēng)。在工作面回風(fēng)上，軌道斜巷進風(fēng)，運輸斜巷回風(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，一條為進風(fēng)道，一條為回風(fēng)道，上行通風(fēng)時，其下順槽為進風(fēng)道，上順槽為回風(fēng)道，下行通風(fēng)時，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)簡單、漏風(fēng)小等優(yōu)點，但風(fēng)流線路長，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進風(fēng)巷一次掘進，維護量大。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。 “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)一條進風(fēng)道，另在采空區(qū)一側(cè)設(shè)回風(fēng)道，其優(yōu)點為： ①由于采空區(qū)的沼氣，通過巷旁支護流入回風(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、下端均處于進風(fēng)流中，故改善了作業(yè)環(huán)境； ③實行沿空留巷，可提高采區(qū)回收率。 由于存在上述優(yōu)點，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，采用這種方式可以稀釋回風(fēng)流中的瓦斯。對于綜采工作面，上下平巷均進新鮮風(fēng)流有利于上下平巷安裝機電設(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、維護費用。 “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、下平巷進風(fēng)或回風(fēng)相中間平巷回風(fēng)或進風(fēng)的布置形式，它的優(yōu)點在于： ①相鄰的兩個工作面共用一條進風(fēng)或回風(fēng)巷道，從而減少了采準(zhǔn)巷道的開掘和維護費用。 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)上下端平巷進風(fēng)，且設(shè)運輸機時，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)中間平巷進風(fēng)且設(shè)運輸機時，既保證了運輸設(shè)備處于新鮮風(fēng)流中，又保證了進、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。 “E”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，使該處時常處于沼氣超限狀態(tài)，故僅適用于低沼氣礦井。 “Z”型通風(fēng)：Z型通風(fēng)方式是U型通風(fēng)方式的改進。其優(yōu)點為： ①與前進式U型相比，巷道的采掘工程量較少； ②進、回風(fēng)巷只需在一側(cè)采空的條件下維護； ③采區(qū)內(nèi)進、回風(fēng)巷的總長度近似不變，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。 由于本設(shè)計中采用兩翼對角式通風(fēng)，且單工作面生產(chǎn)，對照以上工作面通風(fēng)系統(tǒng)形式，決定采用風(fēng)流系統(tǒng)簡單、漏風(fēng)小的“U”型通風(fēng)方式。 4.3礦井風(fēng)量計算 4.3.1礦井風(fēng)量的計算原則 礦井需風(fēng)量，按下列要求分別計算其中最大值： （1）井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分種供給風(fēng)量不得少于4 m3； （2）采煤、掘進、硐室及其他實際需風(fēng)量總和進行計算。 4.3.2 總風(fēng)量的計算 礦井總風(fēng)量是井下各個工作地點的有效風(fēng)量和各條風(fēng)路上的漏風(fēng)的總合。 采用分別計算法計算礦井總風(fēng)量，礦井總風(fēng)量Q是礦井內(nèi)各用風(fēng)地點所需風(fēng)量之和，并乘以適當(dāng)系數(shù)，即 （式4.1） 式中: Q— 全礦井需風(fēng)量，m3/min； ΣQa— 各回采工作面所需風(fēng)量之和，m3/min； ΣQb— 各備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min； ΣQc— 各掘進面所需風(fēng)量之和，m3/min； ΣQd— 各獨立通風(fēng)硐室所需風(fēng)量之和，m3/min； ΣQe— 其他巷道風(fēng)量之和，m3/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，該值從實測和統(tǒng)計中求得，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℃；采掘工作面的進風(fēng)流中，按體積計算，氧氣不得低于20%，二氧化碳不得超過0.5%。 回采工作面用風(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)定分別計算，然后取其中的最大值。 （1）按瓦斯涌出量計算： Qa=Kaiqai/ (1%-0.2%)=qeiwKai/(60×24)/ (1%-0.2%) 式中: qai— 瓦斯絕對涌出量，m3/min； qei— 瓦斯相對涌出量，m3/t.d；為0.33 w— 日產(chǎn)量，t/d；為8000 Kai— 瓦斯涌出不均衡系數(shù)，總采工作面取1.3-1.45；此處取1.4 1%—工作面回風(fēng)流中瓦斯允許濃度； 0.2%—工作面進風(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)計算 綜放工作面正常情況下為40人，風(fēng)量按下式計算： Qa=4Nai 式中: 4— 以人數(shù)為計算單位的供風(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)系計算 用下式計算 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,m2；對于綜放面按下式計算 Sai=3(M-0.3) 式中： M-- 采高，m；為3 所以 Sai=3×(3-0.3)=8.1m2 則 Qa=60×1.6×8.1=777.6m3/min （4）按風(fēng)速驗算 《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。按此要求進行驗算，即 0.25×60×Sai=124.5 m3/min≤Qa≤4×60×Sai=1944 m3/min 由以上三種計算得出，最大值為486 m3/min，滿足要求。因此每個工作面風(fēng)量定為486 m3/min。 本設(shè)計礦井有一個工作面， 則 ΣQa=777.6m3/min 2）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，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)計礦井設(shè)一個備用工作面， 則 ΣQb=388.8m3/min 3）掘進工作面的需風(fēng)量 本設(shè)計礦井既有巖巷掘進頭，又有煤巷掘進頭，在開采過程中掘進通風(fēng)很重要，下面進行計算。 （1）按掘進工作面人數(shù)計算： Qci=4Nci 式中: Nci— 第i個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)；為20 則 Qci=4×20=80 m3/min （2）按溫度計算 Qci = 60×V×S×Kt 式中 Qci—掘進工作面實際需風(fēng)量，m3/min； V—掘進工作面的風(fēng)速，煤巷半煤巖取0.5m/s； S—巷道凈斷面積，S=10.28m2； Kt—掘進工作面的溫度調(diào)整系數(shù)，取1.1（20~26℃）。 則 Qci = 60×0.5×10.28×1.1=339.24 m3/min （4）按風(fēng)速進行驗算 《規(guī)程》要求，每個巖巷掘進工作面的風(fēng)量Qci應(yīng)滿足： 0.15×60×Sci=132.3≤Qci≤4×60×Sci=3528 (m3/min) 比較以上各風(fēng)量數(shù)值，按取大值原則，得掘進工作面需風(fēng)量： 巖巷 339.24 m3/min 本設(shè)計礦井同時存在兩個巖巷掘進頭。 則 ΣQc=339.24×2=678.48m3/min 4）各硐室的需風(fēng)量 （1）火藥庫：Qd1=100 m3/min （2）絞車房：Qd2=80 m3/min （3）變電所：中央Qd3=150 m3/min；采區(qū)100 m3/min （4）充電硐室：Qd4=150 m3/min （5）機電泵房：Qd5=150 m3/min 則 ΣQd=100+80+200+150+150=730m3/min 5）其他巷道實際需風(fēng)量 ∑Qe =0.05×（∑Qa＋∑Qc＋∑Qd） =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/min 4.3.3 礦井風(fēng)量分配 1）分配原則 （1）各用風(fēng)地點風(fēng)量按前述分配 （2）對于掘進工作面風(fēng)量，