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摘 要
我所設(shè)計山西煤炭運銷集團(tuán)潘家窯煤礦11號煤層，它的地理坐標(biāo)為：北緯：39°53′02″～39°55′21″東經(jīng)：112°46′17″～112°50′32″。本井田位于大同煤田西南部各煤層，主要為中等鏡質(zhì)組各煤層均呈黑色，煤層厚度為1.45-2.20m，平均厚2.01m，屬于中厚煤層，為穩(wěn)定可采煤層。潘家窯礦瓦斯等級屬低瓦斯礦井各煤層宏觀煤巖類型的變化以半亮型煤為主，半暗型煤為輔，煤巖中的成份以亮煤居多，暗煤次之。
在這次設(shè)計中，潘家窯礦井的設(shè)計儲量為2937萬噸，可采儲量2896萬噸，工業(yè)儲量3076萬噸。礦井年產(chǎn)量60萬噸，服務(wù)年限50年。工作制度采用四六工作制，三個班采煤，一個班檢修。
潘家窯礦井的設(shè)計，礦井全部實現(xiàn)機械化水平，采用先進(jìn)技術(shù)來實現(xiàn)高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的經(jīng)驗，制定了防頂板，防涌水，防治煤塵，防瓦斯，防火等各部分的安全措施。提高了礦井的經(jīng)濟效益，減少了礦井的生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵詞：走向長壁采煤法；綜合機械化采煤；抽出式通風(fēng)
ABSTRACT
I designed the 11# coal seam of the Pan Jia Yao coal mine of Shanxicoal transportation and marketing group. His geographical coordinates are: north latitude: 39 degree 53 '02 "to 39 degrees 55' 21" East Jing: 112 [46 '17 "to 112 [112] 50' 32". Honi Da is locatedin the coal seams in the southwest of Datong coal field. The coal seamsin the middle vitrinite are mainly black, the thickness of the coal seam is 1.45-2.20m, the average thickness is 2.01M, and it belongs to the medium thick coal seam, which is a stable and recoverable coal seam. The gas grade of the Pan Jia Yao mine belongs to the change of the macroscopic coal and rock type in the coal seam of the low gas mine, with the semi bright coal as the main type, the semi dark briquette is supplemented, the components in the coal and rock are mostly bright coal and the dark coal is the second.
In this design, the design reserves of the Pan Jia kiln are two bits and 29 million 370 thousand tons, the recoverable reserves are 28 million 950 thousand tons, and the industrial reserves are 30 million 750 thousand tons. The annual output of the mine is 1 million 200 thousand tons, and the service life is 50 years. The working system adopts 46 working system, three classes coal mining and one class maintenance
The design of the Pan Jia Yao mine, the mine all realizes the mechanization level, uses the advanced technology to realize the experience of high production and high efficiency modern mine, and has worked out the safety measures of preventing roof, preventing water gushing, preventing coal dust, preventing gas and fire protection. The economic benefit of the mine has been raised, and the production cost of the mine has been reduced
Key words: Heading for longwall mining; comprehensive mechanized mining; extractable ventilation
目 錄
1井田概述及井田地質(zhì)特征……………………………………………………………………………1
1.1井田周邊的位置概況 1
1.1.1礦井周邊的自然地理的特征與氣候水源概述 1
1.1.2主要經(jīng)濟的效應(yīng) 1
1.1.3通訊 1
1.2煤塵瓦斯自燃性及地溫地壓的變化 3
1.2.1煤塵 3
1.2.2瓦斯 3
1.2.3地溫的變化 3
1.2.4地壓的變化 3
1.3煤的工藝性能 3
1.3.1煤的利用價值。 3
1.3.2煤的氧化和風(fēng)化 3
1.3.3物理性質(zhì) 4
1.3.4煤巖層的變化特征 4
1.3.5煤的有害成份指數(shù) 5
1.3.6煤的工業(yè)用途 5
2井田儲量以及服務(wù)年限 6
2.1井田位置概述 6
2.1.1工業(yè)儲量計算.............................................................6
2.1.2邊界煤柱 7
2.1.3工業(yè)廣場煤柱 7
2.1.4其他煤柱的損失 7
2.1.5礦井設(shè)計生產(chǎn)能力 8
3井田的開拓 9
3.1 礦井開拓方式 9
3.1.1井田特征描述 9
3.1.2開拓方案來進(jìn)行選擇 9
3.2井筒位置來進(jìn)行比較 9
3.2.1井底車場的概述 9
3.2.2井筒的確定 9
4 盤區(qū)巷道進(jìn)行布置 11
4.1潘家窯煤層特征概述…………………………………………………………………………… 11
4.2盤區(qū)巷道布以及生產(chǎn)系統(tǒng)布置 11
4.2.1運煤系統(tǒng)................................................................11
4.2.2材料設(shè)備的運輸線路圖....................................................11
4.2.3通風(fēng)系統(tǒng)................................................................11
4.2.4排水系統(tǒng)................................................................11
4.3盤區(qū)數(shù)目和位置概述 11
4.4井底車場布置 12
5 采煤方法 13
5.1 采煤工藝的方式選擇 13
5.1.1采煤工藝的方式應(yīng)該遵循的方式............................................13
5.1.2井下煤層傾角厚度及頂板的選擇............................................13
5.2達(dá)產(chǎn)時回采工作面?zhèn)€數(shù)及裝備 13
5.3 工作面年產(chǎn)量計算： 14
5.4采區(qū)巷道布置要素 14
5.5勞動組織與回采工藝..........................................................16
5.5.1采煤機割煤方式和開機率..................................................16
5.5.2工作面刮板輸送機........................................................17
5.6采煤工作面的在回采工藝的表現(xiàn)方式............................................18
5.7循環(huán)作業(yè) 21
5.7.1采煤工作面掘進(jìn)面的機械設(shè)備和掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)..............................21
5.7.2作業(yè)方式形式............................................................22
5.7.3井下采煤中保護(hù)煤柱的確定............................................... 22
6井下的運輸線路 25
6.1 井下運輸系統(tǒng) 25
6.2井下的運輸方式與運輸條件 25
6.3 盤區(qū)運輸設(shè)備 25
7 通風(fēng)系統(tǒng)及安全技術(shù)和礦井通風(fēng)方式 27
7.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇因素 27
7.2礦井通風(fēng)方式及通風(fēng)系統(tǒng)………………………………………………………………………27
7.3 扇風(fēng)機選型 32
7.3.1 選擇風(fēng)機的基本原則.....................................................32
7.3.2井下通風(fēng)機的選型計算................................................... 33
8礦井提升選擇性方案…………………………………………………………………………………36
8.1 礦井設(shè)計依據(jù) 36
8.1.1 主井提升系統(tǒng) 36
8.1.2副井提升系統(tǒng)........................................................... 36
8.2 提升鋼絲繩的選擇計算 36
8.2.1 提升鋼絲繩的選擇 36
8.2.2 鋼絲繩進(jìn)行的驗算 38
8.3提升機的選擇 38
8.3.1 摩擦輪的直徑確定 38
8.3.2 提升機強度進(jìn)行校驗 39
8.4 提升電動機選擇 39
9礦井的基本經(jīng)濟指標(biāo)指數(shù) 41
參考文獻(xiàn) 43
致 謝 44
1井田概述及井田地質(zhì)特征
1.1井田周邊的位置概況
1.1.1礦井周邊的自然地理的特征與氣候水源概述
山西煤炭運銷集團(tuán)隸屬的潘家窯煤業(yè)有限責(zé)任公司，潘家窯礦井周邊平均年風(fēng)速為3.2m／s，最大可達(dá)17m／s。水源較為充足，該縣煤炭儲量豐富，采礦業(yè)是左云縣的支柱產(chǎn)業(yè)。
1.1.2主要經(jīng)濟的效應(yīng)
礦井建設(shè)主要使用的主要建材，如石板、磚頭、水泥及鑄鐵件等均可地方解決，木材、鋼材等當(dāng)?shù)匾灿薪?jīng)銷供應(yīng)點，建材供應(yīng)有保障。經(jīng)濟條件達(dá)到改善。為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)營狀況得到強有力的改善。
1.1.3通訊
通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，外部通信條件狀況條件良好，可以滿足工業(yè)區(qū)周邊的通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。和外界的?lián)系。能夠快速，及時的接受到外界的有效信息。
圖1－1 交通位置布置圖
1.2煤塵瓦斯自燃性及地溫地壓的變化
1.2.1煤塵
山西省煤炭工業(yè)局的綜合測試中心對本潘家窯煤礦周邊內(nèi)各煤層煤樣進(jìn)行了測試工作，基本上有爆炸性。
1.2.2瓦斯
潘家窯礦瓦斯等級屬低瓦斯礦井，但瓦斯變化規(guī)律與諸多因素有關(guān)，瓦斯變化率具有不穩(wěn)定性，具有自然走向性。
1.2.3地溫的變化
潘家窯煤礦地區(qū)年平均氣溫約6—7.7℃，恒溫帶平均深度約30m，恒溫帶溫度略高于年平均氣溫，平均約8℃，地溫梯度若取3℃/100m。
1.2.4地壓的變化
有沖擊地壓現(xiàn)象，周邊礦井也未發(fā)現(xiàn)沖積地壓現(xiàn)象煤柱的平面分布狀況影響大面積來壓的范圍。往往起到頂板冒落的隔離煤柱作用。
1.3煤的工藝性能
1.3.1煤的利用價值。
潘家窯煤礦11-1號煤層具有特低灰、低硫、高熱值的特點；11-3號煤層具有特低灰、特低硫、。收到人名普遍歡迎。
1.3.2煤的氧化和風(fēng)化
潘家窯煤礦井田內(nèi)無煤層出露地表，煤質(zhì)分析各煤層未見水分、灰分、揮發(fā)分增高，井田內(nèi)的煤埋深均大于等于50m，不存在風(fēng)化和氧化的現(xiàn)象。
表1-1 11-1號煤層煤質(zhì)測試成果表
項目指數(shù)
結(jié)果顯示
項目區(qū)別
結(jié)果
原煤
浮煤
浮煤
工業(yè)分析指標(biāo)
分析水
Mad %
2.82-4.23
3.53(8)
7.09-10.24
8.31(8)
新煤類代號
類別
不粘煤(8)
灰分
Ad %
3.85-12.30
6.83(8)
4.81-6.68
5.87(8)
符號
BN(8)
揮發(fā)分
Vdaf %
27.40-33.352
30.50年(8)
28.87-33.50
31.23(8)
代碼
31(8)
焦渣特征
CRC
2(8)
2(8)
膠質(zhì)層指數(shù)
Y
mm
0(8)
固定碳
Fc,d %
61.85-66.21
64.53(8)
/
X
mm
21-39
32.25(8)
全硫
St,d %
0.23-1.79
0.76(8)
0.15-1.37
0.47(8)
體積曲線
平滑斜降
高位發(fā)熱量
Qgr,dMJ/kg
27.39-30.92
29.59(8)
29.45-30.16
29.85(8)
融合狀況
粉狀
視密度顯示
ARD
1.26-1.33
1.30(5)
/
1.4重液回收率
%
25.0-85.0
67.31(5)
粘結(jié)指數(shù)
GR.I
0(8)
表1-2 11-2號煤層煤質(zhì)測試成果表
項目
結(jié)果
項目
結(jié)果
原煤
浮煤
浮煤
工業(yè)分析
分析水
Mad %
3.71-4.50
4.16(2)
8.74-9.20
8.97(2)
新煤類牌號
類別
不粘煤(2)
灰分
Ad %
3.35-7.58
5.47(2)
3.65-3.81
3.73(2)
符號
BN(2)
揮發(fā)分標(biāo)志
Vdaf %
31.174-33.84
32.51(2)
32.83-34.92
33.88(2)
代碼
31(2)
焦渣特征顯示
CRC
2(2)
2(2)
膠質(zhì)層指數(shù)
Y
mm
0(2)
固定碳的
Fc,d %
63.62-63.94
63.78(2)
/
X
mm
39-40
39.5(2)
1.3.3物理性質(zhì)
潘家窯煤礦基本為褐色，光澤以弱玻璃光澤為主，瀝青光澤次之，階梯狀斷口，條帶狀結(jié)構(gòu)，層狀—塊狀構(gòu)造
1.3.4煤巖層的變化特征
從煤巖組分分析結(jié)果可知，各煤層主要為中等鏡質(zhì)組煤，絲炭化組分含量較多，煤層容易自燃。煤的鏡質(zhì)組反射率Rmax一般在0.632—0.865%之間，煤層處于變化之中。
1.3.5煤的有害成份指數(shù)
本次對潘家窯煤礦進(jìn)行的有害成份磷(Pd%)檢測，測試結(jié)果均磷含量較低，11-2號煤層為0.002～0.052％，平均＜0.0126％，屬于特低磷煤；11-3號煤層為0.001～0.002％，平均＜0.0015％，屬于特低磷煤。
1.3.6煤的工業(yè)用途
據(jù)煤樣煤質(zhì)測試結(jié)果顯示，潘家窯煤礦煤層具有特低灰、低硫、高熱值的特點。
2井田儲量以及服務(wù)年限
2.1井田位置概述
潘家窯煤業(yè)有限公司位于朔州市平魯區(qū)東南11km處的白堂鄉(xiāng)潘家窯村，行政區(qū)劃隸屬白堂鄉(xiāng)管轄。地理坐標(biāo)為：北緯：39°53′02″～39°55′21″東經(jīng)：112°46′17″～112°50′32″。
表2—1 14個坐標(biāo)系（國家6°帶）坐標(biāo)
序號 坐標(biāo) 坐標(biāo) 序號 坐標(biāo) 坐標(biāo)
1號
4419959.49
19653716.63
8號
4420250.49
19656712.64
2號
4419976.49
19654716.63
9號
442150年9.50
19656688.64
3號
4418476.48
19654741.64
10號
4421694.50
19655780.63
4號
4418501.49
19656241.64
11號
4422495.50
19655767.63
5號
4418254.49
19656996.65
12號
4422468.50
19654172.51
6號
4419594.49
19657563.65
13號
4421477.49
19654092.36
7號
4420274.50
19657552.64
14號
4421463.49
19653258.37
2.1.1 工業(yè)儲量計算
我所設(shè)計的潘家窯煤礦，兩翼地層產(chǎn)狀較為平緩，傾角大約在2-6°之間；在井田的南部一向斜，軸向方向近于東西，兩翼的地層產(chǎn)狀不太對稱，南翼地層產(chǎn)狀總體為走向為北東南西向，走向為南東，傾角較平緩，一般在2-4°北翼地層產(chǎn)狀總體為走向北西南東向，走向為南西，傾角一般為4-13°。
井田內(nèi)地層傾角較小采用水平地質(zhì)塊段法進(jìn)行資源/儲量估算。估算公式：。
在這次估算當(dāng)中共獲得本井田內(nèi)批采煤11號號煤保有資源/儲量（111b+122b+333）12465.2萬t。
1.面積法的邊界的確定
使用 CAD查詢法
2.煤層的厚度的確定
塊段內(nèi)煤厚采用塊段內(nèi)各見煤點，生產(chǎn)實測煤厚的算術(shù)平均值，各見煤點儲量估算煤厚按以下確定。使用CAD功能查詢可知到井田投影面積：
S= 10509481050年75m2
井田工業(yè)儲量 （2.1）
11號煤層煤 Zg=10509481.50年75×2×1.45/10000=3076.74969518萬t
潘家窯礦設(shè)計儲量平均為2937.07萬噸（工業(yè)儲量-永久煤柱損失）
永久煤柱=（周長×30×平均煤厚×1.5）
2.1.2邊界煤柱
井田邊界長度為15519.3m，取邊界煤柱2m。則邊界煤柱損失：
P1=15519.13×30×2×1.5=139.6767萬噸 （2.2）
2.1.3工業(yè)廣場煤柱
表2-2 礦井設(shè)計生產(chǎn)能力
井型與設(shè)計生產(chǎn)能力（萬噸/年）
占地面積指標(biāo)（公頃/10年）
240～330
0.7～0.8
120～180
0.9～1.0
45～60
1.2～1.3
潘家窯礦井設(shè)計年產(chǎn)量大概為60萬噸每年。則工業(yè)工廠占地面積為1×105㎡，潘家窯11#煤層為近水平煤層。
P2為工業(yè)廣場的煤柱煤量，按工業(yè)的儲量的2%進(jìn)行估算
P2=0.2×2%=0.004億噸 （2.3）
2.1.4其他煤柱的損失
其他煤柱煤炭損失P3，按工業(yè)儲量的5%計算。
P3=0.3×5%=0.063億噸 （2.4）
表2-3 礦井儲量計算表
單位：萬噸
煤層編號
設(shè)計儲量的計算
可采儲量的計算
工業(yè)儲量的計算
11號煤層
2937萬噸
2896萬噸
3076萬噸
根據(jù)潘家窯礦井設(shè)計來看采用四六工作制，三個班制采煤，一個班檢修，每班工作平均6個小時比較合適。礦井設(shè)計的生產(chǎn)能力330天較好，礦井設(shè)計的生產(chǎn)能力60萬噸每年，屬于大型礦井，服務(wù)年限為50年。
2.1.5礦井設(shè)計生產(chǎn)能力
根據(jù)每層賦存情況和礦井設(shè)計可采儲量，按《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，將礦井設(shè)計生產(chǎn)的能力A確定為60萬噸，在計算礦井的服務(wù)年限：
參照大型礦井服務(wù)年限的下限（大于50年）要求，儲量備用系數(shù)取K=1.4礦井設(shè)計生產(chǎn)能力A為
礦井及水平服務(wù)年限均按下式計算：
(2.5)
式中：T—服務(wù)年限，a；
Z—設(shè)計可采儲量，萬t；
A—設(shè)計生產(chǎn)能力，Mt/a；
K—儲量備用系數(shù)，取1.4。
則：礦井及水平服務(wù)年限T=2571.2/50×1.4=50年
3井田的開拓
3.1 礦井開拓方式
3.1.1井田特征描述
1 在井田內(nèi)易于開采；
2井田面積適中，地勢平坦。
2 煤層的埋藏淺，儲量夠用；
4煤層傾角較小小，產(chǎn)狀平直，穩(wěn)定；
3.1.2開拓方案來進(jìn)行選擇
我所設(shè)計的潘家窯11號煤層，井田范圍內(nèi)地勢平坦，不能夠適合用平峒開拓和礦井實際情況，潘家窯礦為近水平煤層，表土層相對較厚，故可采用斜井開拓方案比較好。
3.2井筒位置來進(jìn)行比較
3.2.1井底車場的概述
煤礦井筒是全礦井生產(chǎn)的樞紐，是井下與地面出入的咽喉，對煤礦來說起著重要的重要，井筒位置的選擇，對于建井初期、基建投資方案的選擇、礦井勞動生產(chǎn)率以及生產(chǎn)成本都有重要影響。
3.2.2井筒的確定
從技術(shù)、經(jīng)濟等方面來考慮，井筒位置的選擇應(yīng)該考慮
礦井共有三個井筒，即主斜井，副立井，回風(fēng)立井。通過CAD圖顯示得出。
位于礦井工業(yè)場地，擔(dān)負(fù)礦井60萬噸的提升能力，提升方式采用膠帶運輸方式。
圖3-1 主斜井?dāng)嗝鎴D得出
圖3-2 副立井?dāng)嗝姹硎?
圖3-3 副井巷道斷面如上所示
根據(jù)綜合比較，結(jié)合潘家窯煤礦地質(zhì)狀況，采用主斜井，副立井，回風(fēng)立井，最合適，性價比是最高的。最大限度的降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。希望本主管部門采納。
4 盤區(qū)巷道進(jìn)行布置
4.1潘家窯煤層特征概述
根據(jù)潘家窯煤礦的整體部署，瓦斯等級屬低瓦斯礦井，瓦斯變化規(guī)律與許多因素有關(guān)，比如煤的、埋藏深度、圍巖類型、變質(zhì)程度，構(gòu)造程度、水文地質(zhì)，條件及開采方法煤的自燃發(fā)火相對期較長。確定礦井生產(chǎn)能力為確定礦井生產(chǎn)能力為60Mt/a。服務(wù)年限50a,煤容重1.4m3/t
4.2盤區(qū)巷道以及生產(chǎn)系統(tǒng)布置
4.2.1運煤系統(tǒng)
運煤線路：首采工作面運出的煤→皮帶→運輸大巷→煤倉→主井→運輸至地面
4.2.2材料設(shè)備的運輸線路圖
輔助設(shè)備和材料→副立井→井底的車場→軌道大巷→采煤工作面
4.2.3通風(fēng)系統(tǒng)
地面新鮮風(fēng)流→副立井→井底車場→軌道大巷→分帶運輸進(jìn)風(fēng)巷→回采工作面→分帶運料回風(fēng)巷→回風(fēng)大巷→風(fēng)井→地面
4.2.4排水系統(tǒng)
工作面→分帶運料回風(fēng)巷→輔助運輸大巷→水倉→副立井→地面處理
4.3盤區(qū)數(shù)目和位置概述
根據(jù)潘家窯煤礦，本井田所用的開采方法，結(jié)合礦井的類型和工作面裝備配置，礦井選用單一走向長壁中厚煤層采煤法，綜合機械化采煤工作面，首采區(qū)布置在煤層的盤區(qū)。該盤區(qū)水文地質(zhì)情況簡單，儲量足夠，煤層賦存穩(wěn)定，有利于礦井達(dá)到生產(chǎn)能力，煤炭損失將會大大降低，大大提高了煤炭的生產(chǎn)率。
4.4井底車場布置
潘家窯井底車場線路平面布置應(yīng)該要滿足以以下要求：
1、線路應(yīng)盡量簡化，方便施工和節(jié)省工程，提高效率。。
2、具有強有力的運輸能力。
3、井底車場的線路布置要少，增強行車的通過能力，較少彎道的彎度。
在選擇井底車場是需要考慮要素：
1、大幅度的減少時間，相對于施工來說，比較方便。
2、井底下要考慮布置調(diào)車線和存車線路。
3、保證工作面的生產(chǎn)能力，有足夠的富裕系數(shù)，有利于提高礦井的生產(chǎn)能力；
5 采煤方法
5.1 采煤工藝的方式選擇
5.1.1采煤工藝的方式應(yīng)該遵循方式
1、 設(shè)備損耗相對少，生產(chǎn)成本低；
2、便于生產(chǎn)集中管理。
3、煤炭資源損量失少，采用正規(guī)合理采煤方法；
5.1.2井下煤層傾角厚度及頂板的選擇
表5-1 煤層各項指標(biāo)
煤層名稱
單位
系數(shù)
傾角度數(shù)
度
3度
煤層的厚度
米
1.45米—2.2米
穩(wěn)定性
穩(wěn)定
硬度
f=1.8
直接頂
巖性
中粒砂巖
厚度
米
1.4
老頂
巖性
細(xì)砂巖
厚度
米
2.0
確定該煤層的采煤方法為走向長壁采煤法。該煤層的平均厚度為2.02m，而且煤層的賦存條件相對穩(wěn)定，采用全部垮落法管理頂板。
5.2達(dá)產(chǎn)時回采工作面?zhèn)€數(shù)及裝備
潘家窯礦井所采用“一個礦井一個工作面 “通風(fēng)比較容易系統(tǒng)相對簡單，，11-1號，煤層厚度為1.45—2.20m，平均厚2.01m，采高2.5米，一次采全高，綜合機械化采煤，工作面長度綜合機械化采煤米，工作面推進(jìn)長度為1434m，采用“四六制”作業(yè)制度，日進(jìn)2.5米，采高2.5米，工作日按330d計算，正規(guī)循環(huán)系數(shù)取0.9
5.3 工作面年產(chǎn)量計算：
根據(jù)CAD圖可知采煤機割煤產(chǎn)量計算：
L×h×a×t×γ×c×φ (5.1)
式中：
t──年工作日，330d；
γ──原煤容重，1.4t／；
L ──回采工作面長度，綜合機械化采煤m；
h──設(shè)計采高，2.02m；
a──日進(jìn)度，2.5m；
c──工作面回采率，中厚煤層取80％；
φ──正規(guī)循環(huán)系數(shù)0.9
代入已知參數(shù)得：
綜合機械化采煤×2.5×2.5×330×1.4×0.8×0.9
=152.86萬t/a
本區(qū)段煤柱取20米，工作面月推進(jìn)度為1420米。根據(jù)上述計算可知到，本采區(qū)需兩個綜采工作面可以進(jìn)行同時開采。
5.4采區(qū)巷道布置要素
工作面長度的確定
工作面產(chǎn)量： A0 = LVMpC (5.2)
M一 采高 m ；
C一 采煤工作面采出率，
L一 工作面長度，m;
p一 煤的密度因素，t/立方米；
V一 工作面推距離，m/a；
Aj一 掘進(jìn)出煤。Aj一般取8%。
A0一 工作面出煤；
根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力60萬噸，年工作時間為330d，可知A0=3881.867t
假設(shè)：采煤機截深0.8米，日三班總割煤刀數(shù)為6，年工作日為330d。
對于礦井要保證年生產(chǎn)能力0.9Mt：
L>=(A0 + Aj) / (VMpC) (5.2)
= 180米
得出工作面長度取180米
5 .5勞動組織與回采工藝
5.5.1、采煤機切割方式和開機率
采煤機在井底下的總長度日切割的核算
N——日切的割刀，6刀
L1——斜切進(jìn)刀切割長度35m
LJ——采煤機切割總長度
L——工作面煤壁間長度，60m
LJ=n×(L+2L1) (5.3)
采用雙向割煤的采煤工藝，故采煤機日切割總長度為LJ=6×60+2×35=1350m。
2、采煤機的切割方式
潘家窯礦井可以采用雙向進(jìn)刀切割方式。
3、采煤機切割速度的選擇和開機率
①生產(chǎn)勞動組織按“四六”制安排，即三班生產(chǎn)，一班檢修，準(zhǔn)備。
②開機率水平要素
③采煤機平均割煤速度取1.025m/min；
按“四六”制時，生產(chǎn)總分鐘為50×6×3=1080min
開機所需時間為1080÷1.025=1053.65min，斜切進(jìn)刀10min
開機率為μ=（1053.65+12×10）/1080×100%=100%
5.5.2工作面刮板輸送機
表5-2 可彎曲刮板輸送機
產(chǎn)品名稱
中雙鏈型刮板輸送機 系數(shù)
鏈條形式
中雙雙鏈?zhǔn)?
主要參數(shù)
設(shè)計長度（m）
60
輸送量（t/h）
900
電機功率（kW）
320
刮板鏈速（m/s）
0.96
鏈條規(guī)格（mm）
26×92
鏈中心距（mm）
每米質(zhì)量（kg）
10
57.1
鏈條破斷負(fù)荷（KN）
中部槽（長×寬×高）
水平可彎角度（° ）
垂直可彎角度
850
1500×764×222
2
6
減速器速比
卸載方式
32.677
側(cè)卸
緊鏈方式
液壓馬達(dá)緊鏈
牽引方式
整機質(zhì)量（t）
齒輪—銷軌式無鏈牽引
180
無鏈牽引雙滾筒采煤機落煤、裝煤ZZ5500/25/47型支撐掩護(hù)式支架維護(hù)工作面頂板。采高為2.5m，循環(huán)進(jìn)度0.85m。
表5-3 交流電牽引雙滾筒采煤機技術(shù)參數(shù)
序 號
項 目
技 術(shù) 數(shù) 據(jù)
1
采高的范圍
1.8—2.5m
2
適合傾角度
≤10°
3
4
5
截深高度
最大牽引力
最大牽引速度
800mm
400kN
8.5m/min
6
機面高度
1438mm
7
裝機功率
698.5KW
8
滾筒直徑
1800mm
9
最大采高范圍
3680mm
10
下切深讀范圍
540mm
11
截割電機型號
YBC3-330
12
牽引電機型號
YBCS4-40B
13
14
截割功率
2×300KW
供電電壓
1140V
15
滾筒轉(zhuǎn)速
32.04r/min
16
搖臂長度
2289.69mm
17
牽引形式
交流變頻
18
牽引電機功率與電壓
2×40KW、380V
19
泵電機功率
17.5KW
17
搖臂擺角
36.6°-16°
18
無鏈牽引方式
銷軌
19
整機總量
47T
以上圖表的分析降低了生產(chǎn)設(shè)備成本，給企業(yè)帶來強有力的經(jīng)濟效益。同時也降低了勞動工作者的負(fù)擔(dān)，也同時大大降低了安全效益，促進(jìn)了企業(yè)深層次的發(fā)展，大大提高了企業(yè)的綜合效益。
5.6采煤工作面在回采工藝的表現(xiàn)方式
再調(diào)換兩個滾筒的上下位置，重新返回割煤至輸送機機頭處；
將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換滾筒位置，返程正常割煤。
綜采面斜切進(jìn)刀，要求運輸及回風(fēng)平巷有足夠?qū)挾?，工作面輸送機機頭（尾）盡量伸向平巷內(nèi)，以保證采煤機滾筒能割至平巷的內(nèi)側(cè)幫，并盡量采用側(cè)卸式機頭。
工作面端頭作業(yè)主要有煤流在端頭處轉(zhuǎn)載和采煤機在工作面端頭斜切進(jìn)刀，以及人員進(jìn)出和材料配送。
采煤機的進(jìn)刀方式為工作面端部斜切進(jìn)刀割三角煤，其進(jìn)刀過程為：
1、當(dāng)采煤機割至工作面端頭時，其后的輸送機槽已移近煤壁，采煤機機身處尚留有一段下部煤；
2、調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿輸送機彎曲段返向割入煤
圖5-1割煤方式
表5-4 工作面設(shè)備技術(shù)數(shù)據(jù)
序號
項目
技術(shù)數(shù)據(jù)
1
支架形式
支撐掩護(hù)式
2
支架高度
1.6m
3
支架寬度
1.7m
4
支架初撐力
6.56m
5
支架離中心距的距離
1.49m
6
液壓支架的底座面積
2.49㎡
7
支架長度限制
6.72M
8
支架平均支護(hù)強度
0.87Mpa
10
支架平均工作阻力
5600KN
11
支架對底板比壓
1.73MPa
12
適應(yīng)煤層傾角
≤8°
13
適應(yīng)煤層厚度
1.45-2.2m
14
支架移動步距
0.6m
15
支架重量
1030
17kg
16
泵站壓力 流量
14.7MPa 80L/min
17
操作方式
本架
18
立柱
缸/柱徑
Ф230/Ф180
液壓行程
920mm
工作阻力
150KN
初撐力
1163.3KN
數(shù)量
4
19
推移千斤頂
缸/柱徑
Ф180/Ф60
液壓行程
500mm
推力
712KN
拉力
3965.8KN
數(shù)量
1
20
調(diào)底座千斤頂
缸/柱徑
Ф125/Ф85
液壓行程
150mm
推力
354KN
拉力
188KN
1
項目
單位
技術(shù)特征
型號
ZZ6400/17/35 型端頭支架
高 度
mm
1500-5500
外形尺寸（長×寬）
mm
8400×2250
支架中心距
mm
2400
工作阻力
KN
4416
初撐力
KN
3787
支護(hù)強度
MPa
0.4
底板比壓
MPa
0.43
質(zhì)量
t
19.5
5.7循環(huán)作業(yè)
5.7.1采煤工作面掘進(jìn)面的機械配備和掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)
根據(jù)CAD第四幅采煤工藝圖顯示
表5—5 潘家窯礦井的工作面的機械設(shè)備配置表
序號
設(shè)備名稱
設(shè)備型號
功率
（kW）
單位
數(shù) 量
備注
使用
備用
合計
1
雙滾筒采煤機
MG300/700-WD1
630
組
1
1
1
2
工作面刮板輸送機
SGZ800/1050
2×75
臺
1
1
1
3
轉(zhuǎn)載機
SZZ-764/160
90
臺
1
1
4
破碎機
PCM110
110
臺
1
1
5
可伸縮帶式輸送機
SSJ160/31.5
2×150
臺
1
1
6
液壓支架
ZZ6400/17/35
架
1
1
1
7
端頭支架
SDA4416-15/38
架
4
4
端頭支護(hù)
8
乳化液泵站
MRB160/31.5
125
套
1
1
一箱兩泵
9
噴霧泵站
BPW320/6.3
45
臺
1
1
一箱兩泵
10
單體液壓支柱
DZ28-25/100
根
1
173
173
超前支護(hù)
11
小水泵
KWQB20-75/5
5.5
臺
2
2
12
注水泵
7BZ-4.5/130
30
臺
2
2
13
注水鉆
MYZ-60
22
臺
2
2
14
回柱絞車
JH-8
18.5
臺
2
2
15
連續(xù)牽引車
SQ-75
75
臺
1
1
5.7.2作業(yè)方式形式
采用“四六”制作業(yè)，三采一準(zhǔn)，采煤三班。 每班進(jìn)2刀，兩班共進(jìn)6刀。
正規(guī)循環(huán)方式
圖5—2 循環(huán)作業(yè)方式見
5.7.3井下采煤中保護(hù)煤柱的確定
工作面分帶回風(fēng)巷和分帶運輸巷雖采用雙巷掘巷，為了在掘進(jìn)時不受采空區(qū)積水和冒落的頂板的影響應(yīng)該預(yù)留3.5m的小煤柱。為保護(hù)帶區(qū)大巷，停采線設(shè)在離大巷100m遠(yuǎn)得地方，即留設(shè)100m的大巷保護(hù)煤柱。煤柱可在大巷報廢前將其采出。
圖5—3
注意，用錨索補強，錨索為單根鋼絞線，長度7.5m，樹脂加長錨固。錨索間距為2.7m，用11號槽鋼連在一起。
圖5—4
注意：用錨索補強，錨索為單根鋼絞線，長度為7.5m，樹脂加長錨固。錨索間距為2.5m，用11號槽鋼連在一起。
6井下的運輸線路
6.1 井下運輸系統(tǒng)
1運煤系統(tǒng)
潘家窯掘進(jìn)工作面情況：掘進(jìn)工作面→運輸大巷→主斜井→通達(dá)地面。
工作面：煤由工作面→刮板運輸機→轉(zhuǎn)載機→皮帶輸送機→大巷膠帶輸送機→地面
2輔助運輸系統(tǒng)
潘家窯工作面設(shè)備材料經(jīng)副井罐籠至井底車場，由礦車經(jīng)軌道運輸大巷，轉(zhuǎn)由連續(xù)牽引車運至工作面。
軌道運輸大巷→工作面回風(fēng)巷→工作面
3運用通風(fēng)的系統(tǒng)
副井→軌道的運輸大巷→運輸巷→采煤工作面→回風(fēng)順槽口→回風(fēng)巷道→風(fēng)井
→皮帶運輸巷到→運輸順槽面→回風(fēng)的大巷→風(fēng)井
4排水系統(tǒng)
盤區(qū)回風(fēng)巷鋪設(shè)一趟5寸管路，在回風(fēng)巷道中布置，一臺使用，一臺應(yīng)該備用。在井底中央水泵房設(shè)置兩臺設(shè)備。
6.2井下的運輸方式與運輸條件
潘家窯礦所采用的采用“四六”工作制度，即三個班采煤、一個班檢修。礦區(qū)體煤的容重大概為1.4t/m3，煤層有自燃發(fā)火走向，屬于高瓦斯礦。
.6.3 盤區(qū)運輸設(shè)備
1 采煤工作面的運輸設(shè)備
潘家窯煤礦采用 SZB-830/180型刮板輸送機.
2 分區(qū)運輸斜巷的布置。
潘家窯煤礦運輸斜巷配套設(shè)備如下：
表6-1 使用 SZZ-764/150轉(zhuǎn)載機的主要技術(shù)特征表
項 目
單位
技術(shù)特征
型 號
SZZ-764/150
運輸能力
t/h
1綜合機械化采煤
鏈 速
m/s
1.46
電機功率
kW
2×50
表6-2 PCM110使用破碎機主要技術(shù)特征表
型號
PCM110
單位
裝載量
t
1.5
最大裝載量
t
2.7
軌 距
mm
500
軸 距
mm
750
外型尺寸
mm
2400×1050×1綜合機械化采煤
質(zhì) 量
kg
718
7 通風(fēng)系統(tǒng)及安全技術(shù)和礦井通風(fēng)方式
7.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇因素
1從經(jīng)濟方面來考慮
潘家窯礦井在設(shè)計礦井通風(fēng)系統(tǒng)時要考慮井巷工程量、維修和管理條件、通風(fēng)運營費、設(shè)備運轉(zhuǎn)等方式
2自然方面因素
潘家窯礦井在設(shè)計礦井屬于高瓦斯礦井，煤塵有一定爆炸危險，煤層有自燃走向；本設(shè)計礦井年產(chǎn)60萬噸，礦區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)相對穩(wěn)定。
7.2礦井通風(fēng)方式及通風(fēng)系統(tǒng)
通風(fēng)方法，根據(jù)礦井主要通分的方式，有兩種通分方式即抽出式和壓入式，現(xiàn)將兩種通風(fēng)方法優(yōu)缺點表現(xiàn)比較如下：
表7—1 各通風(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)廣場沒有主要通風(fēng)機的噪音影響；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。
通過這兩種通風(fēng)方法優(yōu)缺點的比較分析，本礦井應(yīng)該采用抽出式通風(fēng)方法。相對于抽出式通風(fēng)方式，潘家窯礦井適宜采用抽出式通風(fēng)由于井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，
圖7—1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的布置設(shè)計圖
7.2 各采區(qū)及全礦所需風(fēng)量測量
1、各采煤工作面需風(fēng)量計算
按瓦斯涌出量來計算
表7—2 風(fēng)速與氣溫的關(guān)系
回采工作面的空氣溫度（℃）
回采工作面風(fēng)速V(m/s)
<15攝氏度
0.3～0.5 m/s
15～18攝氏度
0.5～0.8 m/s
18～20攝氏度
0.8～1.0 m/s
20～23攝氏度
1.0～1.5 m/s
23～26攝氏度
1.5～1.8 m/s
按下式計算：
Qai=50×Vai×Sai （7.1）
由于礦井采用的是掩護(hù)式支架取Sai=3.75（M-0.3）=6.375㎡；
故工作面風(fēng)量：Qa大=50×1.8×6.375=688立方米每分鐘
c 、按工作人員數(shù)量計算
（7.2）
=4×55
=60 m3/min
式中 4——每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量；
——采煤工作面同時工作的最多人數(shù)。
按風(fēng)速進(jìn)行驗算
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。
（7.3）
=15×6.375
=95.625 m3/min
=240×6.375
=1530m3/min
式中 Sc——回采工作面平均有效斷面，14.0㎡。
所以回采工作面需要風(fēng)量為835.5 m3/min，風(fēng)速2.18m/s，符合風(fēng)速要求。
備用面需風(fēng)量的計算
按下式計算：
Q備=0.5Q大（m3/min） （7.4）
式中：Q備——備用工作面所需風(fēng)量，m3/min。
所以：備用工作面所需風(fēng)量為：
Q備=0.5×835.5=417.5（m3/min）。
（2）、掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量計算
煤巷、半煤巖巷和巖巷獨頭通風(fēng)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，應(yīng)按下列因素分別計算，取其最大值。
a.按瓦斯（或二氧化碳）涌出量計算：
（7.5）
=100×0.256×1.8
=46.08 m3/min
式中 ——掘進(jìn)工作面實際需風(fēng)量，m3/min；
——掘進(jìn)工作面平均絕對瓦斯涌出量，m3/min；
kd——掘進(jìn)工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.8。
用綜掘掘煤巷月掘進(jìn)速度為500m，日掘進(jìn)速度為500/27=18.52m
平巷斷面為14㎡，一個掘進(jìn)巷的日出煤量為18.52×14=259.28t
則其絕對瓦斯涌出量為259.28×1.47=0.265 m3/min
用綜掘掘半煤巖巷月掘進(jìn)速度為350m，日掘進(jìn)速度為350/27=13m
平巷斷面為14㎡，掘進(jìn)煤量為13×14=182t
b 、按局扇的吸風(fēng)量計算
（7.6）
----第i個掘進(jìn)工作面局扇的吸風(fēng)量。局扇選取BK54-4 8-1450r/min
-----該掘進(jìn)工作面同時運轉(zhuǎn)的局扇臺數(shù)
=150 m3/min
c 按工作人員數(shù)量計算：
=4×50
=60 m3/min
式中 nj——掘進(jìn)工作面同時工作的最多人數(shù)，50人。
d 按風(fēng)速進(jìn)行驗算：
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，掘進(jìn)的煤巷及半煤巖巷掘進(jìn)工作面的最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。
按最低風(fēng)速驗算各回采工作面的最小風(fēng)量：
（7.7）
=15×14
=210 m3/min
按最高風(fēng)速驗算各回采工作面的最大風(fēng)量：
（7.8）
=240×14
=3350 m3/min
式中 Sc——回采工作面平均有效斷面，14.0㎡。
所以掘進(jìn)的煤巷及半煤巖巷需要風(fēng)量為384 m3/min，風(fēng)速0.46m/s，符合風(fēng)速要求。
按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定巖巷掘進(jìn)工作面的最低風(fēng)速為0.15m/s，最高風(fēng)速為4m/s的要求進(jìn)行驗算。：
（7.9）
=9×14
=126 m3/min
煤巷掘進(jìn)工作面的最高風(fēng)量應(yīng)滿足：
（7.10）
=240×14
=3350 m3/min
式中 Sj——掘進(jìn)工作面巷道過風(fēng)斷面，m2。
所以掘進(jìn)的巖巷需要風(fēng)量為為307.8 m3/min，風(fēng)速0.37m/s，符合風(fēng)速要求。
（3）、硐室需風(fēng)量計算
a 機電硐室：
按硐室中運行的機電設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行計算：
（7.11）
式中 ——機電硐室中運轉(zhuǎn)的電動機總功率，kW；
θ——機電硐室發(fā)熱系數(shù)，按下表選??；
表7-3 機電硐室發(fā)熱系數(shù)
名稱 系數(shù)
機電硐室名稱
發(fā)熱系數(shù)（θ）
空氣壓縮機房
0.15～0.23
水泵房
0.01～0.04
變電所、絞車房
0.02～0.04
ρ——空氣密度，一般取ρ=1.2kg/m3；
Cp——空氣的定壓氣熱，一般取Cp =1.000kJ/kg.K；
Δt——機電硐室進(jìn)回風(fēng)流的溫度差，℃。
b 火藥庫
一般大型爆破材料庫供風(fēng)為100～150 m3/min，中小型爆破材料庫供風(fēng)為50～100 m3/min。本礦井火藥庫供風(fēng)為100 m3/min。
根據(jù)臨近礦區(qū)硐室通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，各種硐室需要的風(fēng)量如下：
表7-4 井底車場所需要風(fēng)量
硐室名稱
所需風(fēng)量
機電硐室
180
充電硐室
60
中央變電所
180
火藥庫
214
合計
774
井下其它巷道需風(fēng)量計算
由于辛置礦為新礦井設(shè)計，其它用風(fēng)巷道所需風(fēng)量難以計算，可按經(jīng)驗算法取采煤、掘進(jìn)、硐室的總風(fēng)量的3%～5%進(jìn)行考慮。約需要風(fēng)量100 m3/min。
礦井總風(fēng)量計算
（7.12）
=（835.5+417.75+384+774+100）×1.25
=3139.1 m3/min
式中 ——采煤工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；
——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和，m3/min；
——硐室所需風(fēng)量之和，m3/min；
——其他用風(fēng)點所需風(fēng)量之和，m3/