某某矿通风系统设计

某某矿400万t/a新井通风平安设计（全—1）摘

要：区设有三条大巷，一条为轨道运输大巷，一条为胶带机运输大巷，并设一条特地的回风大巷。采区采纳带区和盘区混合开采，采纳倾斜长壁采煤法，工作面采纳一次采全高的综合机械化开采方法，管理顶板采纳全部跨落法。井田分东西两翼，西翼分三个采区，东翼分两个采区。摘

要

本设计包括三部分：一般设计部分、专题部分和翻译部分。

一般部分为淮南张集煤矿400万t/a新井通风平安设计。张集煤矿位于安徽省淮南市凤台县境内，井田东西走向长约7km，倾向宽4.5～10km，面积约61km2。矿井含煤地层为石炭二迭系，共有可采煤层12层，主采煤层5层，煤层倾角较缓,一般为2°～10°。井田工业储量为1269.57Mt，矿井可采储量685.89Mt，矿井属高瓦斯矿井，煤尘有爆炸危急，煤层有自燃发火倾向。矿井设计服务年限（单13-1煤层第一水平）为43.59a。采纳立井单水平开拓，主运输采纳胶带运输机运煤，协助运输采纳矿车运输。

采区设有三条大巷，一条为轨道运输大巷，一条为胶带机运输大巷，并设一条特地的回风大巷。采区采纳带区和盘区混合开采，采纳倾斜长壁采煤法，工作面采纳一次采全高的综合机械化开采方法，管理顶板采纳全部跨落法。井田分东西两翼，西翼分三个采区，东翼分两个采区。

矿井采纳中心并列式通风方法，主要通风机的工作方法为抽出式，选用轴流式风机，掘进通风采纳压入式,采纳风机反转反风。

专题部分在调查张集矿综采工作面最大、最小和平均瓦斯涌出量、平均抽放量、日产量数据的基础上，采纳统计回来的方法，建立综采工作面瓦斯涌出量预料模型，并对1116（3）综采工作面瓦斯涌出量进行预料。目录一般设计部分

1矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

1.2井田地质特征

1.3煤层特征

1.4其他开采技术条件

2井田开拓

2.1井田境界及可采储量

2.2井田开拓

3采煤方法及采区巷道布置

3.1煤层地质特征

3.2

采（盘）区或带区巷道布置及生产系统

3.3采煤方法

3.4工作面支护

4矿井通风

4.1矿井通风系统选择

4.2回采工作面通风系统

4.3掘进通风

4.4矿井需风量计算

4.5全矿通风阻力的计算

4.6通风机选型

5矿井平安技术

5.1张集矿井的瓦斯状况

5.2矿井瓦斯来源

5.3瓦斯抽放方法

5.4抽放设备选型

5.5瓦斯抽放及利用系统平安措施

5.6监测、监控系统

5.7各类事故预防

5.8矿井一旦发生事故后，灾区人员自救、平安撤离灾区以及抢救人员的应急预案

5.9处理重大事故的指导原则和详细措施

1矿区概述及井田地质特征

1.1矿区概述

地理位置

张集矿位于安徽淮南市凤台县城西约20km处，其西部与即将建成的谢桥矿井接壤，东北与顾桥矿井毗邻，南至淮南市属煤矿新集和花家湖北界。井田地理坐标为东经116。27.05~116.35.38，北纬32.43.47~32.49.26。

井田内有毛（集）张（集）马路和潘（集）谢（桥）马路，外接凤（台）颖（上）马路和凤（台）阜（阳）马路；在矿井东南约4.5km出有国家铁路阜（阳）——淮（南）线通过，矿区自营铁路由本井田北边界经过；流经井田东北部的西淝河可以通航民船，经西淝河后可借淮河水运。水路交通都较便利。矿区内煤矿分布及其他工业和农业生产状况

淮南煤矿开采历史悠久。远在明万历年间就有民窑开采。到清末共有土窑120多处.1909年起先，在大通建立第一座矿井,1928年在九龙岗开矿。新中国成立以后，淮南煤矿发展很快。五、六十年头，生产实力快速提高到800多万吨，1960年产量达1614万吨，成为当时全国五大煤矿之一。现有9对生产矿井，6对在建矿井。矿区内工业结构以采矿、建材、化工、冶炼、机械制造、纺织、轻工为主。

本区地表平坦，土壤肥沃，为方田化高产农业区，主要农作物有小麦、玉米、豆类和棉花。劳动力来源广，可满意建设须要。

1.1.3矿井建设和生产用建筑材料、场地生活用水及电力供应状况

（1）建筑材料：目前当地不生产建筑材料。砖、瓦、石、石灰、水泥、木材、钢材均从外地运入。今后，石料及石灰可由接近凤台县供应，砖瓦可就地供应一部分，水泥、钢材淮南可供应一部分，其它材料可有淮凤台县转运至场地，一般由卡车运输。

（2）供水水源：本井田属淮河冲击平原，地形平坦，村庄较密，地面标高一般在+21~26m左右。井田内沟塘较少，西淝河流经本井田东北部，河道较窄，为泄洪、农灌用的季节性河流。因此本矿井供水水源取自地下水，地下水又分水源井供水水源和矿井水供水水源。中心区工业场地生活用水（970）、局住区生活用水（2860）及北风井工业场地生产、生活用水（3530）均由水源井共给；中心区工业场地生产及生活洗涤用水（9640）由矿井水共给。

（3）电源状况：本矿井地处潘谢矿区西部，按潘谢矿区总体规划，矿区设两座220KV变电所，东部设芦集220KV变电所；西部在矿井东南方距本矿井约7km处设张集220KV变电所，两座220kv变电所内均安装一台120MVA变压器，本地区为华东主要的能源基地，电力足够。

1.1.4气候条件

本区属过渡带气候，四季分明，气候温柔，据凤台县气象站资料：

（1）气温：年平均气味15.1℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-22.8℃。

（2）降雨量：夏季最多，春季次之，秋季较少，冬季最少。年最大降雨量1723.5m，年最小降雨量514.4m，年平均降雨量926.3mm，日最大降雨量320.4mm，七月份降雨量最大，平均达到201.9mm，十二月份最小，平均为17.1mm。

（3）降雪：初雪一般在11月上旬，终雪在此年三月中旬，雪期72~12天，最长138天，最短26天；最长连续降雪6天。

（4）蒸发量：年平均蒸发量1653.6mm，年最大蒸发量2112.3mm，年最小蒸发量1242.9mm。

（5）地温柔冻土：地面平均温度17.6℃，地面极端最高温度67.9℃，最低-24℃；最大冻结深度300mm。起先冻结日期最早在11月23日，最迟在1月2日。解冻日期最早在2月4日。一般夜冻日解。

（6）湿度：最大相对湿度100%，最小5%，平均74%。

（7）风：春季多东风南风，夏季多东南及东风，秋季多东南及东北风，冬季多东北、西北风。最大频率风向是东北偏东风。最大风速26m/s,平均风速3.18m/s。

1.1.5地形、地貌及水系

本井田为淮河冲击平原的一部分，地形平坦，地面标高为+20.0～26.4m，西南部地势较高；东北部沿西淝河一带地势低洼，预料易形成内涝区，面积可达26。

区内水系均属淮河水系。流经井田东北部的西淝河，在井田内流长约16km。两岸筑有大堤，右堤堤顶高+26.74～+27.14m，左堤堤顶标高+27.43～27.63m。据凤台水利局资料，西淝河站最高洪水位+24.69m，历史上井田内最高洪水位+25.25m。区内人工沟渠综合交织，基本形成相宜农耕作的水利网络。

1.2井田地质特征

1.2.1地层

本区地处黄淮平原。淮南煤田位居广袤的平原之中，全部被第四系覆盖，唯有煤田南北两翼边缘的低山残丘，出露前震旦系变质岩、震旦、寒武、奥陶系等古老地层。井田地层全系钻探揭露。

（1）奥陶系中下统（O1+2）

十19孔揭露石炭、奥陶系界面，穿过石灰岩50.39m终孔。所见石灰岩由浅灰、浅紫红色灰岩、白云质灰岩组成，隐晶致密～细晶结构，夹角砾状灰岩和紫红、灰绿色页岩，水平、缓波状层理，下部裂隙溶洞发育。

（2）石炭系上统太原组（C3）

综合区内六-七1、十19、水217孔资料，太原组厚104～114m。由11～12层灰岩、生物碎屑灰岩、泥灰岩与泥岩、砂岩组成，含不稳定薄煤层3～4层，不行采。太原组假整合于奥陶系之上。依据厚度和岩石组合，太灰可分为四个岩段：

底部铝铁质泥岩段：厚10m，含砾。

下部灰岩段（十一、十二灰）：厚33m，十一、十二灰共厚20m，集中于底部。

中部灰岩段（五～十灰）：厚34m，灰岩占54%，单层厚1.5～5m。

上部灰岩段（一～四灰）：厚33m，二、三、四灰总23m，集中在下部，3、4灰单层厚8～10m。

（3）二叠系（P）

底部以海相泥岩与太原组分界。二叠系总厚980m，分上统下统四个组，其中山西组、上、下石盒子组为含煤地层，厚720m，含煤32层，总厚36.09m，含煤系数为5.0%,可分7个含煤段。上部石千峰组为非含煤地层。

①二叠系下统山西组（P1sh）

第一含煤段：厚65m，含可采煤层一层，含煤系数为10.75%。底部为灰黑色海相泥岩，其上是砂泥岩互层，中部以中、粗砂岩为主，局部含砾及泥质包体，时而冲刷煤层，上部为粉砂岩、砂质泥岩。

②二叠系下统下石盒子组（P1x）

其次含煤段：厚128m，含煤8～11层（编号4～9煤），其中可采煤层6层，含煤系数10.22%。底部为中粗砂岩，具冲刷特征，是与下伏山西组的分界，其上鲕花状斑泥岩或铝质泥岩是全区标记层。

③二叠系上统上石盒子组（P2S）

地层厚527m，分五个含煤段：

Ⅰ第三含煤段：厚103m，含煤系数3.85%。底部砂岩是上、下石盒子组的分界；下部以砂岩、石英砂岩为主，夹砂质泥岩，少有花斑，局部见炭质泥岩（10煤层位）；中部以泥岩、砂质泥岩为主，常见鲕粒结构；中上部含煤三层，其中11-2煤为主采煤层，上部为砂质泥岩夹细中砂岩，

Ⅱ第四含煤段：厚74m，含煤系数8.22%。底部以灰白色细中砂岩与第三含煤段分界，其上为紫红～灰绿色含鲕花斑泥岩，通常称“大花斑”，是全区标记层；中上部以泥岩类为主，夹砂岩，含煤6层（12～15煤），其中13-1煤是主要可采煤层。

III第五含煤段：平均厚110m，含煤系数2.12%。本段多呈青灰色、灰绿色，以泥岩、砂质泥岩为主，夹细砂、砂泥岩互层。底部以石英砂岩、细中砂岩与第四含煤段分界，其上有1～4层紫红～棕黄色花斑泥岩，称“小花斑”。中部含煤4～5层（16～17煤），17～20煤层旁边富含个体较大。

IV第六含煤段：平均厚110m，含煤系数1.99%。以灰色、青灰色、灰绿色泥岩类为主，夹细中砂岩。中下部含煤4层（18～21煤），18煤底部常见铝质泥岩或鲕状花斑泥岩，19～20煤间有1～3层薄层硅质岩，富含海绵骨针。

V第七含煤层：平均厚130m，含煤系数1.12%。以灰色岩性为主，少见青灰色。由泥岩、粉砂岩、砂岩组成，含劣质煤5层（22～25煤），而且常相变为炭质泥岩。

④二叠系上统石千峰组（P2sh）

地层厚度260m。为一套杂色非含煤地层，由灰色、灰绿色，紫红色泥岩、粉砂岩、中细砂岩、含砾石砂岩组成，多紫红色花斑泥岩。底部为灰白～浅红色含砾中粗砂岩与上石盒子组分界。

二叠系的沉积环境是从陆表海海湾发展而来的下三角洲平原沉积，经验了海湾充填、树枝状、网状河体系，转入河口湾海湾环境，进而发展到上三角洲平原、陆相冲积平原沉积。

（4）三叠系（T）

是一套红色碎屑岩，由棕红、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩组成。厚度不详。与下伏石千峰组呈整合接触。

（5）第三系（R）

中新统：分上下两段。下段为强隔水组，厚0～69.55m，平均37m。由灰绿色棕红色粘土组成，局部夹泥灰岩薄层和薄层砂层透镜体，底部有0～29.21m碎石层；上段为弱含水组，厚0～119.18m，平均63.00m。总体以灰绿、褐黄、赭红等杂色粘土为主，夹多层砂体，与粘土交互成层，砂体因相变而发育不等，分布不均。本统遇基岩古潜山缺失。

上新统：厚95～180m，平均厚130m。以浅灰绿色、灰黄色粗中砂为主，次为细砂、粉砂，夹多层灰绿色粘土，间或有细砂岩盘，含水丰富，但迳流不畅。

（6）第四系（Q）

更新统（Q1～Q3）：平均厚97m，以灰黄色、浅灰色细、中砂为主，夹多层粘土、砂质粘土，粘土层厚度变更大，含铁猛结核；上部夹青灰色淤泥；底部砂层为棕色锈黄色，富含铁猛结核，与下伏上新统分界明显。更新统是区内主要供水水源。

全新统（Q4）：厚15～28m，平均20m。以土黄色砂质粘土为主，夹不稳定细粉砂薄层。在15～20m褐灰色砂质粘土中，富含有机质和大量螺蚌贝壳碎片。

1.2.2构造

（1）井田基本构造形态

张集煤矿位于谢桥向斜北翼，地处陈桥背斜的东南倾伏端，总体形态呈扇形展布的单斜构造，地层走向呈不完整的弧形转折。西段地层走向在北西75°左右，中段急转东西，北东方向，至北段大致向正北延长。地层倾角平缓稳定，中心石门以西为10°左右，以东2～5°，工业场地以南至向斜轴一般为15°，局部30°，并有明显的波状起伏。

（2）断层

矿井北部边缘及煤矿主体是一组以北西向为主的正断层，北部边缘断层走向大致平行于陈桥背斜轴，呈树枝状发育。往南，断层走向渐渐向南偏转。总体上，断层围围着背斜的转折端，组成了放射状的断裂系统，显示出背斜在褶皱隆起过程中的张裂性质；在变位特征上，该组正断层大多向南倾斜，呈现出由北向南渐渐下降的阶梯式组合。

矿井南缘向斜的深处，是与推覆构造有关的一组逆冲或反冲断层，平面上，它们大体平行于向斜轴和阜风断层伸展，是推覆断裂的分枝，垂直向上，呈波状及铲式形态，深延并汇入主推覆面。区内北东向断层削减。

1.3煤层特征

各层煤均为黑色，主要煤层以粉状为主，局部为块状，弱玻璃光泽~油脂光泽，粉状煤疏松，易染手，块状煤较硬，内生裂隙发育，局部有黄铁矿薄膜充填。煤岩成分亮煤为主，次为暗煤，夹镜煤条带，少量丝炭，属于半亮型~半暗型。

20、17-1、9-1、7-1、4-2煤层，块状为主没，暗淡~油脂光泽、暗煤为主，含亮煤和镜煤细条带，结构均一，属于半暗型~暗淡型。13-1煤层平均厚度近5m，煤层结构简洁。煤层倾角3～5°，平均4°。

13－1煤层上部为粉末或鳞片状，下部为快状结构，弱玻璃光泽。煤岩成分以亮煤为主，有暗煤夹亮煤条带，属半暗～半亮型。煤层顶、底板岩层分布状况见表2.2所示。地质勘探钻孔测定的13－1煤层瓦斯含量平均为6.88，原预料13－1煤层瓦斯相对涌出量最大值为13。煤层有煤尘爆炸危急性，并具有自然发火危急，一般发火期3～6个月。

1.4其他开采技术条件

瓦斯

以沼气成分小于70%和含量小于2ml/g。“经查地质报告”选用有关煤层实测最大瓦斯含量计算煤层吨煤瓦斯涌出量的基础，采纳黎金公式计算，开采煤层时，最大瓦斯涌出量为23.10（采样标高-744.15m），其中第一水平据三6孔煤层-601.49m取样、计算，最大瓦斯涌出量10.474，据此确定本矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。

1.4.2煤层自燃与煤尘爆炸

按《煤层自燃倾向等级分类表》标准，本区煤的自燃倾向为：下和煤层为很易自燃~不易自燃；和煤层为很易自燃~不易自燃；煤层为很易自燃；其他煤层均以不自燃为主。依据生产矿井资料，目前开采煤层均有自然发火危急，一般发火期3~6个月，其中-8、、煤层自燃性较强。

1.4.3地温

据有关资料推想，本区恒温带深度为30m,温度为16.8℃。地温梯度一般以3.0℃/百m为主，属地温异样区。各煤层第一水平大部分快段地温高于31℃，处于一级热害状态，局部块段大于37℃，进入二级热害范围。

1.4.4水文地质

（1）区域水文地质：淮南煤田位于华北冲击平原南缘，地形呈西北高、东南低的趋势。新生界上部松散层孔隙水与地表水体联系亲密，而与深部水一般无水力联系。基岩水文地质条件受主要断裂所限制，其中走向逆冲断层将复向斜盆地切割成北、中、南三个水文地质分区，中区由于受到南北两条逆冲断层阻水构造的影响，灰岩裸漏区的补给水源受到限制，又遭到部分斜切断层的分割阻隔，成了封闭型的水文地质条件，因此，基岩地下水以存贮量为主。

（2）井田水文地质

张集井田位于区域水文地质分区的中区偏西部之南缘，全区被第四系松散层所覆盖。矿井主要充水因素为新生界松散层孔隙含水组、二迭系砂岩裂隙含水组合石炭系太灰及奥灰岩融裂隙含水组三部分。

1.4.5用途

张集矿煤质属1／3焦煤为主的多种优质炼焦煤和动力煤，深部出现肥煤、焦煤和瘦煤等，并有丰富的煤层气、高岭土等煤炭伴生资源；煤质优良，具有特低硫、特低磷、高发热量、高灰熔点、粘结性强、结焦性好等优点。

2井田开拓

2.1井田境界及可采储量

井田境界

本井田西部与谢桥矿井毗邻，以F209断层为界；三线以北以1煤层露头线为界；北及东北部与顾桥矿井毗邻，以F143，F109，F211断层为界；东南部以煤层—1000m等高线的地面投影线为界；南部以谢桥——古沟向斜轴为界。

本井田境界的确定，充分利用了断层，1煤层露头线，向斜轴等自然条件，界定明确。

本井田走向长约7km，倾斜宽约8.5km，井田面积约60。

井田赋存状况见示意图如图2.1

2.1.2地质储量及可采储量

全矿井共有地质储量A+B+C+D级1683.81Mt，工业储量A+B+C级1269.57Mt。

全矿井有经济储量879.73Mt，按采区回采率计算，可采储量为685.89Mt，占全矿井工业储量的54.03%。

第一水平（-600m以上部分下山煤）经济储量为357.13Mt，按采区回采率计算，可采储量为278.78Mt，占一水平工业储量的55.27%。

本次储量计算是在地质报告供应的1：5000煤层底板等高线图上计算的，储量计算牢靠。

井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为：

Zg=S×M×R

（2.1）

其中：

Zg——矿井的工业储量，

t；

S——井田的倾斜面积，

；

M——煤层的厚度，

m；

R——煤的容重，，取R=1.4。

煤柱损失量可按下列公式计算：

Z=L×B×M×R

（2.2）

其中：

Z——边界煤柱损失量，

m；

L——边界爱护煤柱宽度，

m；

B——边界长度，

m；

M——煤层厚度，

m；

R——煤的容重，

，取R=1.4。

2.1.3矿井设计生产实力及服务年限

（1）矿井生产制度

本矿设计生产实力按年工作日330天计算，采纳“三八”制，即每天三班作业，二班班采煤，一班检修，同时实行随机检修的工作制度，每天提升时间为14小时。

（2）矿井设计生产实力及服务年限

本矿井可采储量为879.73Mt，其中第一水平244.11Mt。本设计为第一水平，设计水平生产实力为400万吨/年。

《煤矿矿井采矿设计手册》规定，大型矿井的水平服务年限应大于30年。

服务年限计算如下：

（2.3）

式中：T——计算服务年限，年；

——可采储量，吨；

A——年产量，吨；

K——储量备用系数。本设计取K=1.4。

代入数据，计算得

符合《煤矿矿井采矿设计手册》规定，大型矿井的水平服务年限应大于30年。2.2井田开拓

矿井开拓基本问题

井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面对地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和协作称为开拓方式。合理的开拓方式，须要对技术可行的几种开拓方式进行技术经济比较，才能确定。

井田开拓主要探讨如何布置开拓巷道等问题，详细有下列几个问题需仔细探讨。

1.确定井筒的形式、数目和配置，合理选择井筒及工业场地的位置；

2.合理确定开采水平的数目和位置；

3.布置大巷及井底车场；

4.确定矿井开采程序，做好开采水平的接替；

5.进行矿井开拓延深、深部开拓及技术改造；

6.合理确定矿井通风、运输及供电系统。

确定开拓问题，需依据国家政策，综合考虑地质、开采技术等诸多条件，经全面比较后才能确定合理的方案。在解决开拓问题时，应遵循下列原则：

1.贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策，为早出煤、出好煤高产高效创建条件。在保证生产牢靠和平安的条件下削减开拓工程量；尤其是初期建设工程量，节约基建投资，加快矿井建设。

2.合理集中开拓部署，简化生产系统，避开生产分散，做到合理集中生产。

3.合理开发国家资源，削减煤炭损失。

4.必需贯彻执行煤矿平安生产的有关规定。要建立完善的通风、运输、供电系统，创建良好的生产条件，削减巷道维护量，使主要巷道常常保持良好状态。

5.要适应当前国家的技术水平和设备供应状况，并为采纳新技术、新工艺、发展采煤机械化、综掘机械化、自动化创建条件。

6.依据用户须要，应照看到不同媒质、煤种的煤层分别开采，以及其它有益矿物的综合开采。

（1）确定井筒形式、数目、位置

平硐，斜井，立井是目前煤矿普遍采纳的三种形式，它们各自有各自的特点。一般状况下，平硐最简洁，斜井次之，立井则较困难。但遇到详细状况时，应从自然地理条件，技术条件，经济条件等各方面综合考虑。

井筒位置与井筒的形式、用途有亲密的联系，井筒形式确定后须要正确选择其位置，但不少状况是井筒形式和位置一起确定。

（2）确定井筒的形式

井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般状况下，平硐最简洁，斜井次之，立井最困难。

平硐开拓受地形和煤层赋存条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满意同类井型水平服务年限要求。本矿井煤层倾角小，平均8°，为近水平煤层，煤层露头-350m，不能用这种开拓方式。

斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简洁，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简洁，井筒延长施工便利，对生产干扰少，不易受底板含水层的威逼；主提升胶带化有相当大的提升实力，可满意特大型矿井主提升的须要；斜井井筒可作为平安出口，井下一旦发生透水事故等，人员可快速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长，协助提升实力小，提升深度有限；通风路途长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术困难，井筒的维护也比较困难，而且维护量大，爱护煤柱的损失也比立井的大；最重要的是本矿井开采13-1煤层为高瓦斯煤层，瓦斯涌出量大，须要良好的通风效果，采纳斜井开拓，通风路途长，阻力大，不利于瓦斯的排出，因此，本设计解除斜井开拓方式。

假如采纳斜井和立井联合开拓，与立井开拓相比，除去上述斜井的一些缺点外，还要多开一个井底车场，并且运输环节多，生产系统困难化，地面井口分散，难于管理。这种开拓方式也不合理。

立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升实力大，对协助提升特殊有利，井筒断面大，可满意高瓦斯矿井矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井简洁施工；对地质构造和煤层产状均特殊困难的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术困难，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备困难，掘进速度慢，基本建设投资大。

虽然立井开拓须要较长的石门联系，但总体来说，立井开拓具有以下优点：

a)

承压实力强，维护工程量少，维护费用低；

b)

煤柱损失较斜井少，易穿冲积层和含水层；

c)

提升实力大，机械化程度高，易于自动限制；

d)

圆形断面有效面积大，通风条件好，较为经济；

e)

人员升降速度快。

本矿井煤层倾角小，平均8°，为近水平煤层；表土层厚；水文地质状况比较简洁，涌水量小；井筒不须要特殊施工，经后面方案比较确定井筒形式立井开拓。

主副井井口标高为+20m，井底标高为-603m。井田开拓方案

（1）确定井筒形式、数目、位置

平硐，斜井，立井是目前煤矿普遍采纳的三种形式，它们各自有各自的特点。一般状况下，平硐最简洁，斜井次之，立井则较困难。但遇到详细状况时，应从自然地理条件，技术条件，经济条件等各方面综合考虑。

井筒位置与井筒的形式、用途有亲密的联系，井筒形式确定后须要正确选择其位置，但不少状况是井筒形式和位置一起确定。

（2）确定井筒的形式

井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般状况下，平硐最简洁，斜井次之，立井最困难。

平硐开拓受地形和煤层赋存条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满意同类井型水平服务年限要求。本矿井煤层倾角小，平均8°，为近水平煤层，煤层露头-350m，不能用这种开拓方式。

斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简洁，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简洁，井筒延长施工便利，对生产干扰少，不易受底板含水层的威逼；主提升胶带有相当大的提升实力，可满意特大型矿井主提升的须要；斜井井筒可作为平安出口，井下一旦发生透水事故等，人员可快速从井筒撤离。缺点是：斜井井筒长，协助提升实力小，提升深度有限；通风路途长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术困难，井筒的维护也比较困难，而且维护量大，爱护煤柱的损失也比立井的大；最重要的是本矿井开采13-1煤层为高瓦斯煤层，瓦斯涌出量大，须要良好的通风效果，采纳斜井开拓，通风路途长，阻力大，不利于瓦斯的排出，因此，本设计解除斜井开拓方式。

假如采纳斜井和立井联合开拓，与立井开拓相比，除去上述斜井的一些缺点外，还要多开一个井底车场，并且运输环节多，生产系统困难化，地面井口分散，难于管理。这种开拓方式也不合理。

立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升实力大，对协助提升特殊有利，井筒断面大，可满意高瓦斯矿井矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井简洁施工；对地质构造和煤层产状均特殊困难的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术困难，需用设备多，要求有较高的技术水平，井筒装备困难，掘进速度慢，基本建设投资大。

虽然立井开拓须要较长的石门联系，但总体来说，立井开拓具有以下优点：

a)

承压实力强，维护工程量少，维护费用低；

b)

煤柱损失较斜井少，易穿冲积层和含水层；

c)

提升实力大，机械化程度高，易于自动限制；

d)

圆形断面有效面积大，通风条件好，较为经济；

e)

人员升降速度快。

本矿井煤层倾角小，平均8°，为近水平煤层；表土层厚；水文地质状况比较简洁，涌水量小；井筒不须要特殊施工，经后面方案比较确定井筒形式立井开拓。

主副井井口标高为+20m，井底标高为-603m。

综合以上因素，结合矿井实际状况，提出本矿井井筒布置位置如表2.1：

表2.1井筒位置坐标

井筒名称

X

Y

Z

主井

54500

24912.5

26.50

副井

54600

24787.5

26.50

风井

54725

25037.5

26.50立井开拓时，井筒布置可以有以下两个方案：

方案一：

立井-550m单水平开拓，由于矿井煤层倾角较小，运煤、运料、排矸等都很简洁解决。采煤工艺主要为倾斜长臂综合机械化一次性全高方法回采，有少量采纳走向长壁综合机械化一次性全高方法回采，掘进采纳综合掘进技术。

方案二：

立井两水平开拓，第一水平为-500m水平，其次水平为-750m水平。立井打到-550m水平，采纳暗斜井延长至-600m水平。采煤工艺主要为倾斜长臂综合机械化一次性全高方法回采，掘进采纳综合掘进技术。

两方案的经济比较见表2.2

经过上述经济比较，方案一相对于方案二所用费用要少，故本设计选用方案一

矿井基本巷道

（1）井筒

①主井井筒：

主井井筒净直径6.0m，全身702.9m。井筒内布置一对40t双箕(异侧装卸载)，专供提煤之用，装备冷弯方管管道和槽钢组合罐道梁，采纳树脂锚杆牛腿托架固定方式；另敷设信号限制电缆架二趟。主井井筒断面和井筒特征表分别见图2.4，表2.3。

②副井井筒：

副井井筒净直径8.0m，全深661.5m。井筒内布置一套双钩1.5t矿车双层四车罐笼（宽）带平衡锤，用作提升生中心区矸石、上下全矿井人员材料和设备，北作为中心区进风井和矿井平安出口。井筒内装备冷弯方管罐道梁，设有梯子间和管子间，敷设排水管四趟、压风管一趟、信号通讯电缆架两坛，各种梁均采纳树脂锚杆牛腿托架固定方式。副井井筒断面和井筒特征表分别见图2.5，表2.4。

③回风井井筒：

回风井井筒净直径7.0m，全深638.5m。该井筒为矿井中心区的回风井和矿井平安出口。井筒内设有梯子间，并敷设洒水管路、沼气抽放管路和防火灌浆管路各一趟。

④井筒装备的防腐蚀方法：

由于井筒长期处于风流之中，风速大，湿度高，尚有较大淋水，尤其是回风井筒的风流中含硫、酸等腐蚀性成分高，对井筒装备的运用寿命有很大影响。进几年来，井筒装备的防腐问题已成为科研、设计和运用单位众所关切的课题之一，针对井筒装备运用周期长，中间维护困难并要影响矿井生产详细状况，提出了多种防腐新涂料、新工艺、新方法。本设计通过分析比较，依据构建的不通功能特性，采区了一系列相应的防护方法，如梯子间中间栏、平台踏板、梯子等构建干脆采纳玻璃钢复合材料；罐道梁、托架等称号总构建，采纳刚度较大的金属材料，以涂镀重防腐涂层进行防护；罐道是一种易磨损构建，而一般金属膜的耐磨性能较差，本设计则采纳涂刷环氧聚氨酯类的耐磨防腐涂料的防护方法；对于各种管材及电缆架等金属制品均采纳防渗透性能好，耐腐蚀的长效防腐处理。随着工程实践增多，从中不断摸索、改进、提高，精通装备的防腐问题定能得以解决，获得更好的防腐效果和更长的运用寿命。

（2）井底车场

本矿井采纳分区开拓、分区通风、分区出矸和集中出煤的布置方式。煤炭运输采纳胶带机，协助运输采纳单一的胶套轮齿轨卡轨车，矸石及掘进煤列车分别由10辆和14辆1.5t固定式矿井组成，材料列车由6辆5t材料车组成，运人列车由7辆PRC—18型人车组成，四种列车均由CK—66/900型66KW胶套轮齿轨卡轨车单机牵引。井底车场担负矿井矸石、材料、部分掘进煤（普掘面出煤）和人员的运输任务。井下矸石系数为12%，普掘面掘进煤系数为3%。

①车场型式选择

中心区第一运输水平井底车场位于13—1煤层底板，-600m水平。按井下开拓布置，分东、西翼大巷和中心主石门三翼进出车。矿井达产后，主要担负中心区协助运输任务和北区的部分协助运输任务。车场与东、西翼轨道大巷干脆相联，副井空重车线路可干脆利用两翼大巷，同时又考虑到地面大铁路方位和车辆进出车方向，确定本车场型式采纳卧式车场。

②车场调车方式

人车线长度为4列车长，翻罐笼空、重车线、调车线长度取值分别与副井空、重车线、调车线相同。重车调车采纳顶车方式。

西翼及中心区北翼矸石列车行至副井调车线后，机车摘钩换向绕行至列车尾部将其顶入重车线，然后经联络线路行至空车线，将空列车拉向西翼轨道大巷或中心轨道石门。

东翼矸石列车经联络线路行至副井调车线后，机车摘钩换向将其顶入重车线，然后再经联络线路行至空车线，将空列车拉向东翼大巷。

东翼、中心区北翼及北区掘进煤列车行至翻车机调车线后，机车换向将其顶进重车线，然后绕行至空车线，将空列车拉向东翼大巷或中心轨道石门。

西翼掘进煤列车行至翻车机调车线后，机车摘钩换向绕行至列车尾部将其顶入重车线，然后经通过线行至空车线将空列车拉至空车调车线，机车再次摘钩换向绕行至列车尾部将空列车拉向西翼大巷。

③车场通过实力

依据开拓布置要求，本车场担负全矿井普掘面掘进煤、材料、设备、人员及60%的矸石运输任务。

车场通过实力按下式计算：

（2.4）

式中：——井底车场年通过实力，kt/a；

1.15——运输不均衡系数；

——每一调度循环时间；

252——一年运输工作时间和千吨的换算系数成果；

n——每一调度循环进入井底车场的全部煤或矸石列车稀疏，列；

m——每列车的矿车数，辆；

G——每辆车的净载煤或矸石重量，t；

井底车场掘进煤通过实力

富有系数：

井底车场矸石通过实力

富有系数：

（3）主要开拓巷道

主要开拓巷道包括运输石门、胶带运输大巷，轨道运输大巷。

胶带运输大巷、回风大巷和轨道输大巷基本沿13号煤层底板布置，巷道坡度随煤层而有起伏,一般2°-5°，便于排水的须要。这三种巷道都采纳一样的断面设计，半圆拱形，掘进断面20

，净断面面积18

，掘进高度3.9m，宽度4.8m。支护方式采纳锚喷和砌碹两种，锚杆间排距为0.8m，锚喷厚度0.1m

矿井提升

本矿井设计生产实力为4.0Mt/a。中心区工业场地内设有主井、副井和中心回风井3个井筒，并预留有其次个主井井筒位置。井口标高+25.6m，一水平标高-780m，主井提升装载水平-400m，水平服务年限43.59a。

矿井年工作日300d，每天工作14h，两班提煤，一班检修。

（1）主井提升

装备1套50t双箕斗，井筒直径6m，选用JKMD-6×4(Ⅲ)落地多绳摩擦轮提升机，由同步电动机5000×2双机拖动，悬挂直联，提升速度15.5m/s。

（2）副井提升

副井采纳多绳摩擦式提升机提升一对3t矿车双层单车罐笼带平衡锤。提升机和罐笼参数见表2.10和表2.11。

3采煤方法及采区巷道布置

3.1煤层地质特征

煤层地质特征

本井田为全隐藏区，钻探揭露的地层有第四系、第三系、二迭系、石炭系、奥陶系等。

地层走向呈不完整的弧形转折，西段地层走向在北西75°左右；中段急转东西，以东2°～5°，局部30°，并有明显的波状起伏，井田内除北部边缘以及谢桥向斜轴部旁边断层较发育外，主体部分构造相对较为简洁。

13-1煤层为主要可采稳定煤厚层，井田厚6.40~2.20米，平均4.44米，有95%厚度变更在3.30~6.00米之间，变异系数17.40%，煤层结构比较简洁，局部有1~2层夹矸。顶底板已粘土岩为主，部分灰质页岩。在十四、十五线浅部、七线旁边，顶板中有砂岩或石英砂岩。

各主要煤层层间距变更不大。煤层露头均隐伏于新生界松散层之下，风氧化带深度为基岩面宪法向下垂深30m。

依照其煤层稳定且厚及电测曲线形态和煤组上下有花斑状粘土岩标记层，煤层对比牢靠。

本井田可采煤层煤质属中灰～富灰、高挥发分、中等～中高发热量、富油～高油、特低硫、中硫～特低磷的气煤和三分之一焦煤。主要适用于炼焦配煤和动力用煤。粉末状为主，含块状，局部呈块状。色泽为暗淡光泽~油脂光泽，暗煤为主，含亮煤镜煤细条带，属于半暗型~暗淡型局部半亮型。

3.1.2煤层顶、底板岩石工程地质条件

（1）顶、底板岩性

主要可采煤层顶底板以泥岩、砂质泥岩为主，其次为粉砂岩和细砂岩。底板以泥岩、砂质泥岩为主，局部有粉细砂岩、细砂岩。

（2）工程地质特征

煤系地层岩石大多胶结良好。砂岩抗压强度较高，抗风化实力强，工程地质条件良好。泥岩、砂质泥岩的力学强度相对较低，断层面旁边构造带及风化带均属较弱带，工程地质条件均不良。

主要可采煤层顶板泥岩、砂质泥岩抗压强度为13.3-47.75MPa,易坍塌冒落。粉细砂泥岩抗压强度为52.68-73.3MPa,细砂岩抗压强度99.62-175.9MPa，岩性致密坚硬，物理力学性质高，顶板不易坍塌。底板岩性主要为泥岩、砂质泥岩，抗压强度14.3-85.6MPa,岩性多松散且易破裂，在巷道或工作面局部可能产生底鼓，粉细砂岩底板抗压强度52.68-193.4MPa,一般不易发生底鼓现象。

3.1.3瓦斯

以沼气成分小于70%和含量小于2ml/g。燃做为瓦斯风化带的分界指标，本区瓦斯风化带底界确定为距基岩顶界面垂深200m。“经查地质报告”选用有关煤层实测最大瓦斯含量计算煤层吨煤瓦斯涌出量的基础，采纳黎金公式计算，开采煤层时，最大瓦斯涌出量为23.10（采样标高-744.15m），其中第一水平据三6孔煤层-601.49m取样、计算，最大瓦斯涌出量10.474，据此确定本矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井。

3.1.4煤层自燃与煤尘爆炸

按《煤层自燃倾向等级分类表》标准，本区煤的自燃倾向为：下和煤层为很易自燃~不易自燃；和煤层为很易自燃~不易自燃；煤层为很易自燃；其他煤层均以不自燃为主。依据生产矿井资料，目前开采煤层均有自燃发火危急，一般发火期3~6个月，其中-8、、煤层自燃性较强。

3.1.5地温

据有关资料推想，本区恒温带深度为30m,温度为16.8℃。地温梯度一般以3.0℃/百m为主，属地温异样区。各煤层第一水平大部分快段地温高于31℃，处于一级热害状态，局部块段大于37℃，进入二级热害范围。

3.1.6水文地质

（1）区域水文地质

淮南煤田位于华北冲击平原南缘，地形呈西北高、东南低的趋势。新生界上部松散层孔隙水与地表水体联系亲密，而与深水部分一般无水力联系。基岩水文地质条件受主要断裂所限制，其中走向逆冲断层将复向斜盆地切割成北、中、南三个水文地质分区，中区由于受到南北两条逆冲断层阻水构造的影响，灰岩裸漏区的补给水源受到限制，又遭到部分斜切断层的分割阻隔，成了封闭型的水文地质条件，因此，基岩地下水以存贮量为主。

（2）井田水文地质

张集井田位于区域水文地质分区的中区偏西部之南缘，全区被第四系松散层所覆盖。矿井主要充水因素为新生界松散层孔隙含水组、二迭系砂岩裂隙含水组合石炭系太灰及奥灰岩融裂隙含水组三部分。

3.2

采（盘）区或带区巷道布置及生产系统

3.2.1

带区和盘区的位置和划分

该煤田分为五大区，详细见表3.1。在带区下部有两条煤层集中平行，连通各个分带之间的斜巷，以便行人通风，运输煤炭。胶带煤层平巷布置胶带，与带区煤仓相连，兼做回风用。轨道煤层平行通过进风斜巷与轨道大巷连接，主要用于材料运输，通风行人。

生产系统

带区内的开采采纳俯斜开采，即工作面沿倾向由上到下采。通风方式采纳U型通风方式，这种通风方式有风流系统简洁，漏风小的优点。

风流线路为：副井→井底车场→轨道石门→轨道大巷→带区进风斜巷→工作面进风顺槽→工作面→工作面回风轨道顺槽→带区回风斜巷→回风大巷→回风石门→中心风井。

运煤系统为：工作面→工作面进风顺槽→采区煤仓→胶带机大巷→胶带石门→井底煤仓（南北）→主井。

运料系统为：副井→井底车场→轨道石门→轨道大巷→带区进风斜巷→工作面进风顺槽→工作面。

运矸系统为：工作面→工作面进风顺槽→带区进风斜巷→轨道大巷→井底车场→井底煤仓→副井。

3.2.3

带区内同采工作面数的确定

综合考虑煤层开采条件、开采依次、运输实力、机械化程度、管理水平、采掘接替等因素，在东、西带区内各布置一个工作面。即两面生产，一面备用。

3.2.4

煤层和工作面的开采依次和接替依次

本井田主采煤层为13-1煤层，由于斜巷采纳沿空掘巷，因此带区内采纳跳采，开采依次如下图3.2所示：

确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式

（1）尺寸

带区巷道的尺寸应能满意工作面运煤、协助运输和通风的须要，由此确定巷道的尺寸为5000mm×4300mm。图见其次章。

（2）支护方式

采纳锚网支护，锚索补强，这种支护方式经济效益好，且掘进速度快。

（3）掘进通风

采纳压入式局扇进行通风，局扇应在簇新风流处。为了防止回风短路，在巷道设置风门，详细位置见带区巷道布置图。

3.2.6

确定带区生产实力

为实现高产高效，达到良好的经济效益，本矿井采纳两个工作面开采。因此，两带区工作面的生产实力必需达到400万t/a（设计生产实力）。本带区工作面布置为一次采全高综采工作面，工作制度为“三八制”，两班采煤，一班检修。进刀方式为工作面端部斜切进刀，双向割煤，来回一次割两刀,每刀进尺0.6m。

（1）采煤机工作方式和进刀方式

由于采区内煤层赋存稳定，倾角较小，所以采纳采煤机双向割煤，追机作业；前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤；在工作面端部斜切进刀，上行下行均割煤，来回一次进两刀；采煤机过后先移架后推移刮板运输机。两工序分别滞后采煤机后滚筒5～10m和12～18m。

采纳割三角煤工作面端部斜切进刀方式。

进刀过程如下：

①当采煤机割至工作面端头时，其后的运输机槽移近煤壁。(见图（a）)；

②调换滚位置，前滚筒降下、后滚筒升起、并沿运输机弯曲段返向割入煤壁，直至运输机直线段为止。然后将运输机移直(见图（b）)；

③再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至运输机机头处(见图（c）)；

④将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上、下滚筒位置，返程正常割煤(见图（d）)。

（2）进刀时间计算

①每割一刀煤所需的时间

纯割煤的时间

（3.1）

式中：L——工作面长度m，工作面长度为220m；

——斜切段长度，m，为20m；

v

——采煤机正常割煤牵引速度，m/min，取4m/min；

——采煤机单向割煤牵引速度，m/min，取6m/min。

则=（220-2×20）/4+2×20/6=51.7min

割煤空行时间

(3.2)

式中：—采煤机空刀运行时的牵引速度，m/min，取10m/min。

则=20/10=2min

必需的间歇时间

必需的间歇时间包括每割完一刀煤检查机器更换截齿时间；正常的停开机时间；采煤机变更牵引方向时的翻挡煤板时间及滚筒调位时间等。依据实际状况，取16min。

所以，割一刀煤所需的时间：

②端头作业时间

本综采工作面端头支护采纳铰接顶梁支护，端头作业时间取30min。

③故障时间

依据大量调查，国产综采设备机电事故影响时间占总工时的8~15%，每割一刀煤影响时间为15~25min。在此取20min。

由以上分析，每割一刀煤的循环时间为：

当每班进4刀时，割煤每时间为4×119.7＝478.8min<8h。所以，综采面每班进4刀是能够实现的。即采煤工作面日推动度为5.2m。

（3）工作面生产实力

①采煤工作面年生产实力

Ac＝l×h×r×b×n×N×c×a

(3.3)

式中：Ac——采煤工作面年生产实力，万t/a，

l——采煤工作面平均长度，220m；

h——采煤工作面平均采高，4.1m；

r——原煤视密度，1.4；

b——采煤工作面平均日推动度，取5.2m；

n——年工作日数，取300d；

N——正规循环作业系数，％，一般取0.9；

c——采煤工作面回采率，％，按矿井设计规范选取98％；

a——采煤工作面平均个数，2个。

Ac=×220×4.1×1.4×5.2×300×0.9×0.98×2=347.5万t/a

②掘进煤量

(3.4)

式中：

——掘进煤量，万t/a；

r——原煤视密度，1.4；

———巷道纯煤面积，4.8×3.2＝15.36

——巷道年总进尺，25000m；

＝10-4×1.4×15.36×25000＝53.8万t/a；

③采掘工作面生产实力为

A=Ac＋=347.5+53.8=401.3万t/a符合设计要求。

3.3采煤方法

采煤工艺方式

（1）开采条件

本设计只开采煤层，煤层为主要可采稳定煤厚层，井田厚6.40~2.20米，平均4.44米，有95%厚度变更在3.30~6.00米之间，变异系数17.40%，煤层结构比较简洁，局部有1~2层夹矸。顶底板已粘土岩为主，部分灰质页岩。在十四、十五线浅部、七线旁边，顶板中有砂岩或石英砂岩。

各主要煤层层间距变更不大。煤层露头均隐伏于新生界松散层之下，风氧化带深度为基岩面宪法向下垂深30m。

依照其煤层稳定且厚及电测曲线形态和煤组上下有花斑状粘土岩标记层，煤层对比牢靠。

通过储量分析、本矿井第一水平（-600m以上），适合综采的可采储量为185441.0kt，占全水平可采储量的24.0%，而上诉五层主要可采煤层的可采储量绝大部分均能适应综合机械化开采，且按地质构造划分的开采块段形态较完整，开采面积达。

依据上述条件，本矿井应主动采纳机械化开采，并有限考虑综合机械化开采。

（2）采煤方法

本井田走向长约7km，倾斜宽约8.5km，井田面积约60。以断层为自然边界划分为西区、西一区、西二区、东区、东一区5个开采块段。本井田煤层倾角一般3°~10°、局部在10°以上，各可采煤层均具有倾斜长壁开采与走向长壁开采的条件。设计确定采纳倾斜长壁与走向长壁相结合，顶板全部陷落采煤法。

（3）工作面推动方向

考虑到本井田邻近生产矿井现行开采煤层均具有自然发火倾向，依据《煤矿平安规程》规定，本矿井回采工作面全部实行后退式布置。即走向长壁工作面沿煤层走向向上山方向推动，倾斜长壁工作面沿煤层倾斜方向向主要大巷方向推动。这种布置方式有利于切实驾驭工作面内煤层产状及构造变更状况，充分发挥采煤机械化的效能，实现矿井高产稳产。

（4）工作面推动方向

在正常生产期间，为能切实驾驭采区煤层构造及变更状况，充分发挥采煤机械化的效能，保证矿井稳产高产，采区内回采一律采纳后退式推动。即走向长壁工作面沿煤层走向向采区上山方向推动。倾斜长壁工作面沿煤层倾斜或伪倾斜方向主要运输大巷方向推动。关于倾斜长壁工作面是仰斜或俯斜开采，设计考虑到本井田瓦斯含量较大、地温较高、每层厚度较大，且整层开采、煤层易片帮，若采纳仰斜开采则有一下不利因素：

①采空区瓦斯易涌向会采面，使其通风管理困难。

②采空区岩石移动、遗煤等散发的热量传到会彩棉，使其环境温度上升，影响降温效果。

③工作面顺槽沿空留巷维护较困难，维护费用高。

④由于重力因素影响，工作面煤壁片帮严峻，易造成工作面控顶距大、伪顶冒落、使回采面管理困难。

⑤采空区易窜簇新风流，不利于对煤层自然发火的防止。

俯斜开采虽有防火灌浆、顶板及采空区来水易流向工作面的缺点，但大部分倾斜长壁工作面处于伪顶斜状态，排水不难。故设计确定倾斜长壁条带均采纳俯斜开采。

（5）工作面采高

依据本井田的煤层赋存条件和当前国内采煤技术、设备等状况，设计确定除1煤层因厚度太大，一次采全高有困难，而采纳分层开采外，其余煤层均采纳一次采全高。对初期开采的厚煤层一次采全高。

国内生产实践表明，厚煤层实现一次采全高较分层开采具有采区工程量小，回采面单产量高、工效高、吨煤成本低等优点，其各项技术指标均优于分层开采。本矿井首采的煤层虽然采高较大（平均4.35m）煤质松软且顶底板较破裂，但本区东部潘一矿与此条件类似且首采胜利。首采的13-1煤层厚度为2.21m~5.98m，平均为4.35m。由于煤层瓦斯含量较高，采纳分层开采时，工作面有效通风断面小，而面内瓦斯涌出量大，通过风排后仍难以把瓦斯浓度降到规程所允许的范围内，不能保证工作面的平安和正常生产。而采纳一次采全高时，工作面有效通风断面大，不仅有利于解决高产工作面的通风和瓦斯超限问题，同时对煤的自燃、沼气抽放、矿井降温有利。

（6）割煤机选型

工作面采纳一次采全高的综合机械化开采方法，管理顶板采纳全部跨落法。由采煤机螺旋滚筒完成破煤、装煤过程，部分遗留碎煤由输送机上的铲煤板来装入溜槽，刮板输送机完成运煤。采煤机选型要适合特定的地质条件，并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等主要参数要选取合理，有较大的适用范围，满意工作面开采生产实力的要求。

要达到矿井的设计生产实力采煤机的平均生产实力则应能达到

13333t/（216h）=416.7t/h

依据《综采生产管理手册》P152之规定，工作时间有效利用系数K值一般在0.3～0.45之间，通过提高生产管理水平，实现现代化矿井的高产高效，K值可达到0.5以上，K取0.5。

则采煤机割煤实力应能达到416.7/0.50=833.4t/h

依据以上原则及计算结果，综合考虑，此矿选择型号为AM500的采煤机，及其配套刮板输送机为SGZ-764/500。其技术特征见表3.3和表3.4。回采巷道布置

布置带区回采巷道是为了把回采工作面和矿井主要开拓巷道联系起来，构成运输、动力、通风等生产系统，以保证连绵不断的进行回采。带区巷道布置主要依据地质条件、设计资料、符合生产设计规范，并技术装备满意要求等，并要求合理的集中生产实力、服务年限和良好的经济效益等。

沿空掘巷虽然不能削减顺槽的数目，但是不留煤柱，削减了煤炭损失，削减了顺槽之间的联络巷道，削减了巷道维护工程量，甚至基本上不用修理，对巷道支护要求也不太严格，易于推广。

依据本矿井的实际状况采区工作面进风顺槽和工作面轨道回风顺槽采纳沿空掘巷。为满意工作面生产运材料和通风的要求，断面积设计为18。其断面为形态为矩形，即4500mm×4000mm。

回采巷道的支护方式如下：

顶板支护：钢筋托梁组合锚杆支护，并进行锚索补强，锚杆为φ22m螺纹钢锚杆，长度为1.8m，树脂加长锚固；钢筋托梁采纳φ18m的圆钢焊接而成，菱形金属网护顶；锚杆排距0.8m，间距0.8mm；锚索长度为4.5m，采纳树脂与注浆联合全长锚固。每排两根锚索，排距2.4m，并用12#槽钢连接。

巷帮支护：钢筋托梁组合锚杆支护，锚杆为φ22m螺纹钢锚杆，长度为1.8m，树脂加长锚固；φ14m钢筋托梁，锚杆间排距为0.8m。

3.3.3

回采工作面参数

影响工作面长度的因素有煤层赋存条件、机械装备及技术特征、巷道布置，综合各种因素确定工作面长度为180m。每个分带的工作面沿走向推动长度都在1400m左右，最大推动长度不超过1500m。顺槽断面均为4.6m宽，3.0m高。

矿井设计年产量为400万t，由于该井田地质条件较好，主采煤层是中厚煤层，且赋存稳定，所以考采纳倾斜长壁一次采全高采煤法，由工作面对大巷回采推动，采纳后退式俯斜开采。

工作面的日产量为：

（3.5）

式中：——工作面日产量，t；

a——采煤工作面个数；

N——每日循环数；

L——工作面长度，220m；

B——循环进尺，m；

M——煤层厚度，m；

γ——煤的容重，1.40；

——工作面回采率，98%；

欲选用截深为0.65m的采煤机，每天进8刀，那么工作面的日产量则为：

=2×8×220×4.4×0.65×1.4×98%=13812t/d

日推动度为：2×0.65×8＝10.4m

月推动度为：10.4×30=312m

年推动度为：4.8×300=3120m。

3.3.4爱护煤柱尺寸的确定

工作面回风斜巷和工作面进风斜巷虽然采纳沿空掘巷，但是为了在掘进时不受采空区积水和冒落的顶板的影响应留5m的小煤柱。为爱护大巷，停采线设在离大巷60m远处，即留设60m的大巷爱护煤柱。煤柱可在大巷报废前采出。

3.4工作面支护

3.4.1支架选型及布置

矿井设计开采煤层是中厚煤层，采纳综合机械开采，综采工作面的支护设备为支撑掩护式液压支架。一次采全高的综合机械化开采方法，采高为5m。支架以液体压力为动力，完成对工作面顶板的支撑、切顶、挡矸、护帮、支架前移，以及推移工作面刮板输送机等一套动作。

支架选型应符合以下几个原则：

（1）支护强度与工作面矿压相适应；

（2）支架结构与煤层赋存条件相适应；

（3）支护断面与通风要求相适应；

（4）液压支架与采煤机、运输机等设备相匹配。

依据“三机”选型配套原则，选择AFS5400-1.7/2.6型支撑掩护式液压支架。

3.4.2顶板管理

工作面采纳全部跨落法管理顶板。

3.4.3移架及推溜方式

该液压支架采纳先进的电液限制系统，可实现多种移架方式及推溜方式：

（1）支架可实现的四种移架方式：邻架自动依次移架；成组依次移架；煤机和支架联动移架；手动移架。

（2）工作面可实现的四种推溜方式：双向邻架推溜；双向成组推溜；采煤机割煤后自动拉架并推溜；手动推溜。

依据本煤层地质条件，底板平整，起伏不大，及为减轻工人劳动强度，拉架采纳邻架自动依次移架，每次移一架；推溜采纳双向成组推溜，每组设置为12架。拉架滞后底滚筒3－5架，假如顶板压力过大或有冒顶危急时，应刚好追机拉架（滞后上滚筒3－5架），以防顶板冒落；如移架过程中顶板破裂或片帮严峻要刚好拉过超前架并打出护帮板。

3.4.4断头支护和超前支护

（1）机头、机尾贴帮柱及切顶柱打法及要求

机头打一排贴帮柱，从切顶线向外打10m，柱距1.0m，帮要背实；当机头支架侧护板（靠煤柱侧）距煤壁距离小于1米时，打两根切顶柱，单体柱匀称布置;当机头支架侧护板（靠煤柱侧）距煤壁距离大于1m时，打密集柱切顶，柱距200mm。并且迎山有力。

（2）工作面采纳FLZ38－20／110Q型单体液压支柱加铰接顶梁进行超前支护。

①协助进风巷的超前支护

从煤壁线向外20m超前支护，为二排支设，离工作面煤柱侧１米打20m一排单体柱，柱距1m；另一侧距煤柱1米打20m一排单体柱，柱距1m。

②胶带运输巷的超前支护

从煤壁线向外20m超前支护，为一排支设，距转载机外侧500mm左右（人行道侧），柱距1m。

③机尾上隅角通风须要,在机尾打木垛留通风通道,木垛紧靠支架,木垛距离不超过3m，木垛必需用柱帽、木楔背紧。

④当各横川进入超前支护范围内，必需在各横川口加强支护。

在横川口靠煤柱打一排柱距为1m的戴帽点柱（用单体柱）。

3.4.5超前支护管理

（1）超前支护必需严格依据要求打好、打牢，支柱肯定要成始终线；回柱时必需四人以上协作作业，严禁单人进行操作，回柱时必需有专人看护好顶板、煤帮状况，发觉有活煤、矸刚好处理后方可作业，严格执行先支后回的原则。全部支柱必需戴帽，必需运用规格柱帽。打好柱要上好保险绳并将柱与顶网或钢带用10#铁丝捆紧，以防柱倒伤人。

（2）超前支护处满意高不低于1.8m,宽不低于0.7m平安出口和运输物料通道。

（3）当机组行至工作面两头距巷道15m以内时，严禁在两头作业，以防甩出大块伤人。当在拉动端头架、推动转载机、拖拉液压管及电缆时严禁在两头作业并撤出人员，以防撞倒柱伤人或其它意外伤人。超前支护工作不能与同一地点其它工作平行作业。

（4）在行人巷行走必需走两排柱之间，各种电缆液管必需挂在巷帮不低于2.0m处，班长安检工必需常常对两巷的煤帮顶板状况检查，发觉担心全隐患刚好处理；接近工作面的横川内材料必需提前工作面50m回收,备品备件码放必需距工作面70m以外。

4矿井通风

4.1矿井通风系统选择

矿井通风系统是向矿井各作业地点供应簇新空气、解除污浊空气的进、回风的布置方式，主要包括：通风方式，即进风井和出风井的布置；通风方法，即矿井主要通风机的工作方法（分为抽出式、压入式及压抽混合式）以及通风限制设施的总称。

矿井通风系统的基本要求

（1）每个矿井至少有二个通向地面的平安出口，井下每个水平到上一水平和每个采区至少有二个出口，并和通向地面的出口相连通。

（2）进风井口要避开污风尘土、炼焦气体、矸石、燃烧气体等进入，出风井的设置地点必需在稳定的地质层且便于防洪的位置

（3）箕斗井一般不作为进风井或回风井，皮带斜井部的兼作回风井，假如斜井的风速不超过4m/s，有牢靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合卫生标准，皮带斜巷可兼作进风井。

（4）全部矿井都要采纳机械通风，主通风机必需安装在地面。

（5）不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统，若有几个出风井，则自采区流淌到各个出风井的风流须要保证独立；各工作面的回风进入采区回风道之前，各工作面的回风在进入回风水平之前都不能随意贯穿；下水平的回风风流和上水平的进风风流必需严格隔开。在条件允许时，要尽量使进风井风量早分开。

（6）采纳多台主通风机通风时，为了保证联合运转的稳定性，主进风道的断面不宜过小，尽可能削减公共风路、风阻。

（7）要充分留意降低通风费用，尽可能少用通风构筑物，同时重视降低基建费用。

（8）要符合采区通风和掘进通风的若干要求，要满意防止瓦斯、火、煤尘和水对矿井通风系统的特殊要求。

4.1.2通风方式的选取

新建矿井多数是在中心并列式、中心分列式、两翼对角式中选择，下面对这几种通风方式的特点及优缺点适用条件列表比较：

方案一：中心并列式，出风井与进风井大致并列于井田中心，通风机设在出风井口（包括有中心风井或利用主井回风）。适用于煤层倾角较大，走向不长（一般小于4公里），投产初期暂未设置边界平安出口，且自然发火并不严峻的矿井。

其优缺点是：

（1）初期投资较少，采区生产集中，便于管理；

（2）节约风井工业场地，占地少，比在井田内打边界风井压煤少；

（3）进出风井之间漏风较大，风路较长，阻力较大；

（4）工业场地有噪音影响。

如图4.1所示：方案二：中心分列式，通风井与风井大致位于井田走向的中心，沿井

倾斜方向有一段距离，其井底位置不在同一水平上；通风机设在出风井口。适用于煤层倾角较小，走向长度不大的矿井。

其优缺点是：

（1）比中心并列式平安性好；

（2）矿井通风阻力较小，内部漏风少，利于对瓦斯、自然发火的管理；

（3）工业场地没有噪音影响；多一个风井场地，压煤较多。

如图4-2所示：方案三：两翼对角式，进风井大致位于井田走向的中心，出风井位于沿倾斜前部走向的两翼。一般适用于煤层走向长，井田面积大，产量较大的矿井。

其缺点与中心并列式相反，比中心并列式平安性要好，但初期投资大，建井期较长。对于瓦斯喷出或有煤和瓦斯突出的矿井，应采纳对角式的通风系统。

如图4-3所示：张集矿井田走向、倾向较长，埋藏较深，-600m水平以上开采初期主要采纳倾斜长壁采煤法，假如采纳中心分列式和两翼对角式通风，通风技术方面实施困难。本井田的瓦斯含量有东高西低，南高北低的状况，在后期可以视状况打一个回风井增加进风量稀释瓦斯，以缓解井田东南部的通风压力。本设计矿井了为了削减投资尽快投产，初期选择采纳中心并列式通风。1）

技术、平安性比较

中心并列抽出式通风，可以很快形成中心区的回风系统，后期视状况建立东风井，加大风量稀释瓦