范各莊煤礦1.2Mt-a新井設(shè)計(jì)-煤礦綜放面頂板頂煤分類及應(yīng)用研究

目錄一般設(shè)計(jì)部分1礦區(qū)概述及井田地質(zhì)特征 ·d。本礦的煤層賦存條件較穩(wěn)定，地質(zhì)特征簡單，應(yīng)遵循以下原則：1、煤炭資源損失少，采用正規(guī)采煤方法；2、安全勞動(dòng)條件好；3、盡可能采用機(jī)械化采煤，達(dá)到工作面高產(chǎn)高效；4、材料消耗少，生產(chǎn)成本低；5、便于生產(chǎn)管理。根據(jù)意識(shí)分析，結(jié)合本礦井的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)確定選用走向長壁綜采放頂煤采煤法。長壁放頂煤回采工藝的優(yōu)點(diǎn)：高產(chǎn)高效、巷道掘進(jìn)率低、工作面搬家次數(shù)少、噸煤成本低、對(duì)地質(zhì)條件和煤層賦存條件變化適應(yīng)性強(qiáng)。長壁放頂煤采煤法目前仍存在著一些需要研究解決的問題，主要有采出率相對(duì)來說較低、支架和配套設(shè)備的系列化研制、瓦斯災(zāi)害防治、自然發(fā)火防治、煤塵防治和沿底煤巷礦壓控制技術(shù)的研究。6.1.2機(jī)械化程度采煤機(jī)破煤、裝煤，由刮板輸送機(jī)運(yùn)出工作面到轉(zhuǎn)載機(jī)，再由膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)到溜煤眼。輔助運(yùn)輸用1.5t固定廂式礦車。具體設(shè)備型號(hào)見表6-1：表6-1工作面設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)1液壓支架ZFS6000/20/302采煤機(jī)MXA-600/3.53刮板輸送機(jī)SGB-764/2644轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ-764/132A5皮帶輸送機(jī)SSJ-1000/2×160M（A）6破碎機(jī)PEM1000×6506.1.3確定回采工作面長度、工作面推進(jìn)方向和推進(jìn)度1）工作面長度的確定主要考慮以下兩個(gè)方面的因素： （1）技術(shù)因素工作面長度與地質(zhì)情況、刮板輸送機(jī)長度、采煤機(jī)能力相適應(yīng)。目前，國產(chǎn)刮板輸送機(jī)的長度一般在200m左右，但隨著礦井生產(chǎn)能力，綜合技術(shù)水平提高，刮板輸送機(jī)長度也有增長的趨勢(shì)。（2）經(jīng)濟(jì)因素有利于提高工作面單產(chǎn)和效率，合理的工作面長度應(yīng)能為實(shí)現(xiàn)工作面高產(chǎn)高效提供有利條件。加大工作面長度，一方面可以提高產(chǎn)量，提高效率，降低成本；另一方面，工作面太長也造成不易管理，容易造成事故，不利于穩(wěn)產(chǎn)。因此，根據(jù)范各莊礦地質(zhì)情況和附近礦實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，取工作面長度為2002）工作面推進(jìn)方向工作面推進(jìn)方向有前進(jìn)式和后退式。兩種方式適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)見表6-2。表6-2工作面推進(jìn)方向適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)項(xiàng)目適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)前進(jìn)式前進(jìn)式回采具有初期工程量小，投資省等優(yōu)點(diǎn)，但在采空區(qū)維護(hù)巷道較為困難，技術(shù)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，且工作面漏風(fēng)大。后退式后退式初期需要掘進(jìn)較長距離的工作面巷道，但在生產(chǎn)過程中，工作面巷道維護(hù)量小，隨采隨廢，漏風(fēng)小，也比較安全。通過上述比較，結(jié)合附近礦的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中工作面均采用沿走向后退式推進(jìn)。3）工作面推進(jìn)度工作面生產(chǎn)能力要達(dá)到1.2Mt/a，煤巷掘進(jìn)出煤占工作面出煤的2%，則工作面的日產(chǎn)量：1.2Mt×98%/330=3564t煤的容重為1.44t/m3,工作面采出率為0.93，則日推進(jìn)量：3564/（1.44×5.46×200×0.93）=2.4m若采煤機(jī)截深為600mm,則日進(jìn)刀數(shù)：2.4/0.6=4.0故一天需進(jìn)4刀工作面推進(jìn)：0.6×4=2.4m工作面日出煤：2.4×5.46×1.44×200×0.93=3510t工作面年出煤：3510×330/10-4=1.2Mt掘進(jìn)出煤：1.2×2%=0.024Mt礦井年出煤量：1.2+0.024=1.224Mt經(jīng)驗(yàn)證滿足設(shè)計(jì)要求。6.1.4采煤工藝及設(shè)備1）工作面落煤、裝煤方式及落煤、裝煤機(jī)械（1）回采工作面落煤、裝煤方式工作面采煤機(jī)螺旋滾筒完成破煤、裝煤過程，部分遺留碎煤由輸送機(jī)上的鏟煤板來裝入溜槽。（2）采煤機(jī)選型采煤機(jī)的選擇要考慮工作面的地質(zhì)條件，采煤機(jī)的采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)要選取合理，有較大的適應(yīng)范圍，以便在實(shí)際生產(chǎn)過程中有較強(qiáng)的適應(yīng)性，結(jié)合礦井實(shí)際使用情況，選用MXA-600/3.5型雙滾筒采煤機(jī)，其技術(shù)特征見表6-3表6-3MXA-600/3.5型雙滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征型號(hào)MXA-600/3.5截高2～3.5m煤層傾角≤40°截深656mm滾筒直徑1600mm牽引速度0～8.3～4.15m/min牽引方式無鏈（節(jié)距125）牽引功率300KW制造廠家西安煤礦機(jī)械廠2）工作面運(yùn)煤方式及運(yùn)煤機(jī)械（1）回采工作面運(yùn)煤方式為配合綜采工作面采煤機(jī)割煤，使采煤機(jī)割下的煤炭能夠順利運(yùn)出工作面，回采工作面采用與采煤機(jī)生產(chǎn)能力、速度相適應(yīng)的刮板輸送機(jī)運(yùn)煤。（2）刮板輸送機(jī)選型目前使用的刮板輸送機(jī)，按照刮板鏈分有三種類型：邊雙鏈、中單鏈和中雙鏈，邊雙鏈的運(yùn)輸能力大，但受力不均，適應(yīng)煤質(zhì)較硬的煤；中單鏈和中雙鏈的運(yùn)輸能力較大，煤質(zhì)較軟時(shí)選用。刮板輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力的1.2倍，故選用SGB-764/264型刮板運(yùn)輸機(jī)。其技術(shù)特征見表6-4。表6-4SGB-764/264型刮板輸送機(jī)技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SGB-764/264運(yùn)輸能力t/h700設(shè)計(jì)長度m200出廠長度m220刮板鏈形式雙邊鏈電機(jī)布置方式平行布置與采煤機(jī)牽引方式無鏈鏈速m/s1.12中部槽尺寸mm1500×6764×3222制造廠家張家口廠3）工作面支護(hù)方式及支架選型（1）工作面支護(hù)方式礦井設(shè)計(jì)開采煤層采用綜合機(jī)械化采煤，回采工作面采用液壓支架支護(hù)。支架完成對(duì)工作面頂板的支撐、切頂、擋矸、護(hù)幫、支架前移以及推移工作面刮板輸送機(jī)等工作。（2）液壓支架選型支架選型原則：①支護(hù)強(qiáng)度與工作面礦壓相適應(yīng)；②支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)；③支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)；④液壓支架與采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。如上，并考慮到“三機(jī)”配套原則，選用ZFS6000/20/30型支架，其技術(shù)特征見表6-5。表6-5ZFS6000/20/30支架技術(shù)特征表型號(hào)ZFS6000/20/30支架高度2000mm~3000mm初撐力5315KN工作阻力6000KN支護(hù)強(qiáng)度0.99MPa質(zhì)量19t制造廠家北京廠6.1.5端頭支護(hù)及超前支護(hù)方式1）端頭支護(hù)工作面上、下出口由于懸頂面積大、機(jī)械設(shè)備多，又是材料、人員出入的交通口和煤炭運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)載點(diǎn)，而且與上下順槽垂交，受力情況比較復(fù)雜，所以要專門選擇端頭支架。由于工作面的上、下出口處懸頂面積大，機(jī)械設(shè)備多，又是材料和人員出入的交通口，機(jī)械設(shè)備比一般工作面多，所以必須加強(qiáng)支護(hù)。針對(duì)本設(shè)計(jì)工作面的具體特點(diǎn)，所以決定采用端頭支架支護(hù)，根據(jù)支架選型要求及設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，選用ZZ9200/24/48型端頭支架，其技術(shù)特征見表6-6。表6-6ZZ9200/24/48端頭支架技術(shù)特征表型號(hào)ZZ9200/24/48支架高度2400mm~4800mm架中心距1750㎜初撐力7755KN工作阻力9200KN支護(hù)強(qiáng)度1.0MPa制造廠家山西平陽2）上下出口超前支護(hù)：由于回采巷道受工作面超前支承壓力作用，維護(hù)比較困難，因此，本工作面在工作面前方25m內(nèi)進(jìn)行超前支護(hù)，支護(hù)方式采用“一梁三柱”，單體液壓支柱選用DZ40型外注式鋁合金防爆單體液壓支柱，其技術(shù)特征如表6-7所示表6-7DZ40型單體液壓支柱技術(shù)特性表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)DZ40最大高度mm4000最小高度mm2900工作行程mm1100額定工作阻力KN345工作液壓MPa25.87初撐力KN225.2泵站壓力MPa19.6油缸直徑mm110生產(chǎn)廠家通化星星煤礦機(jī)械廠3）超前支護(hù)管理①超前支護(hù)必須嚴(yán)格按照要求打好、打牢，支柱一定要成一直線；回柱時(shí)必須四人以上配合作業(yè)，嚴(yán)禁單人進(jìn)行操作，回柱時(shí)必須有專人看護(hù)好頂板、煤幫情況，發(fā)現(xiàn)有活煤、矸及時(shí)處理后方可作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行先支后回的原則。所有支柱必須戴帽，必須使用規(guī)格柱帽。打好柱要上好保險(xiǎn)繩并將柱與頂網(wǎng)或鋼帶用10#鐵絲捆緊，以防柱倒傷人。②超前支護(hù)處滿足高不低于1.8m③當(dāng)機(jī)組行至工作面兩頭距巷道15④在行人巷行走必須走兩排柱之間，各種電纜液管必須掛在巷幫不低于2.0m處，班長安檢工必須經(jīng)常對(duì)兩巷的煤幫頂板情況檢查，發(fā)現(xiàn)不安全隱患及時(shí)處理；工作面的材料必須提前工作面50m6.1.6采煤工藝1）綜采長壁放頂煤工藝流程：割煤→移架→移前輸送機(jī)→放頂煤→拉移后輸送機(jī)→處理采空區(qū)2）采煤機(jī)割煤方式采煤機(jī)雙向割煤，追機(jī)作業(yè)：采煤機(jī)前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤；工作面端頭斜切進(jìn)刀，上行下行均割煤，往返一次進(jìn)兩刀；采煤機(jī)過后先移架后推移刮板輸送機(jī)。表6-8SZZ-764/132A型轉(zhuǎn)載機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SZZ-764/132A運(yùn)輸能力t/h900設(shè)計(jì)長度m41.2出廠長度m41.2刮板鏈形式雙中鏈電機(jī)布置方式平行布置刮板間距mm920減速器速比1：23.48電壓V1140鏈速m/s1.28中部槽尺寸mm1500×764×222制造廠家張家口煤機(jī)廠表6-9SSJ-1000/2×160M皮帶運(yùn)輸機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SSJ-1000/2×160M（A）生產(chǎn)能力t/h1000輸送長度mm1200電壓等級(jí)V660帶速m/s2.5表6-10PEM1000×650型破碎機(jī)主要技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)PEM1000×650通過能力t/h1100整機(jī)重量t10.7總裝機(jī)功率KW55電壓等級(jí)V660中部槽尺寸長mm3270寬mm2260高mm14303）采煤機(jī)進(jìn)刀方式采煤機(jī)進(jìn)刀方式為割三角煤工作面端頭斜切進(jìn)刀。進(jìn)刀過程如下：（1）當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)身處沿留有一段下部煤（見圖6-1a）；（2）調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起、并沿輸送機(jī)彎曲段返向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止。（見圖6-1b）；（3）然后將輸送機(jī)移直（見圖6-1c）；圖6-1采煤機(jī)進(jìn)刀方式示意圖（4）再調(diào)換兩個(gè)滾筒上、下位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處（見圖6-1d）；（5）將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上、下滾筒，返程正常割煤（見圖6.1a）。（6）割三角煤工作面端頭斜切進(jìn)刀適用條件：①頂板較為穩(wěn)定；②回風(fēng)及運(yùn)輸順槽有足夠?qū)挾?，工作面刮板輸送機(jī)的機(jī)頭與機(jī)尾伸向順槽內(nèi)，能保證采煤機(jī)往返斜切時(shí)，其前滾筒能割透順槽內(nèi)側(cè)煤壁。優(yōu)點(diǎn)：①采煤機(jī)切入煤壁的阻力??；②操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：①工作面兩端空頂距離長，空頂面積大，不利于頂板管理；②采煤機(jī)往返斜切距離長，故輔助時(shí)間較長。4）裝運(yùn)煤在采煤機(jī)割煤的同時(shí)，利用采煤機(jī)滾筒螺旋齒片和弧形擋煤板自動(dòng)將煤裝入刮板輸送機(jī)，工作面余煤由鏟煤板隨移溜鏟入刮板輸送機(jī)，運(yùn)出工作面。5）移液壓支架為維護(hù)端面煤頂?shù)姆€(wěn)定性，液壓支架一般裝有伸縮前探梁和防片幫裝置。采煤機(jī)割煤后應(yīng)立即伸出伸縮前探梁支護(hù)新暴露煤頂。采煤機(jī)通過后，及時(shí)移架，并伸出防片幫板護(hù)住煤壁。應(yīng)注意移架前應(yīng)首先收回前探梁，待支架移到位并支撐好后，方可將伸縮前探梁伸出，封閉端面頂板。6）移前輸送機(jī)移架后即可移置前輸送機(jī)。若采用一次推移到位，可以在距采煤機(jī)約10m處逐節(jié)一次完成輸送機(jī)的推移。若采用多架協(xié)調(diào)操作，分段移輸送機(jī)，可在采煤機(jī)后方5m左右開始移輸送機(jī)，每次推移不超過300mm，分二或三次將前輸送機(jī)全部移靠煤壁，并保證前輸送機(jī)彎曲段不小于12~15m，輸送機(jī)推移后呈直線狀，不得出現(xiàn)急彎。7）放頂煤要根據(jù)架型、放煤口位置及幾何尺寸、頂煤厚度及破碎狀況表，合理確定循環(huán)放煤步距。多為一刀一放或兩刀一放，可以從工作面一端開始，順序逐架依次放煤，如果頂煤厚度較大，也可采用多輪放頂煤。本礦井采用一刀一放。單輪放煤時(shí)，要掌握好“見矸關(guān)口”的尺度。8）拉移后輸送機(jī)放完頂煤后依次順序拉移后輸送機(jī)，嚴(yán)禁相向操作，拉移一般滯后放煤的液壓支架10~15m,并確保彎曲段長度。9）采空區(qū)管理采空區(qū)采用自然跨落法處理，若機(jī)頭端頭老塘懸頂面積大于8m2而不垮落，必須將錨索退出，若退出錨索后仍無法使采空區(qū)頂板跨落必須對(duì)采空區(qū)強(qiáng)制放頂，相應(yīng)措施按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.1.7各工藝過程安全注意事項(xiàng)1）割煤（1）開機(jī)前，機(jī)組司機(jī)應(yīng)按規(guī)定對(duì)煤壁、頂?shù)装?、支架、溜子、機(jī)組電纜、水管、水壓、油壓及油質(zhì)進(jìn)行全面檢查，消除故障和隱患以后，發(fā)出開機(jī)信號(hào)，確保機(jī)組周圍無人，方可開機(jī)作業(yè)。（2）割煤時(shí)，機(jī)組司機(jī)應(yīng)站在支架內(nèi)，集中精力進(jìn)行操作，嚴(yán)禁把頭伸在機(jī)組和支架頂梁間。（3）割煤時(shí)先送水，后開機(jī)，停機(jī)時(shí)先停機(jī)后停水，禁止無水開機(jī)作業(yè)。（4）割煤時(shí)，要隨時(shí)注意機(jī)組各部分運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停機(jī)，經(jīng)檢查處理后方可開機(jī)。（5）機(jī)組割到距機(jī)頭、機(jī)尾5m時(shí)，要放慢速度到2m/2）移架（1）工作面支架必須達(dá)到完好，支架工操作支架前應(yīng)熟悉各操作手把功能。移架前，應(yīng)檢查支架3（2）割過煤后，距機(jī)組后滾筒4～6架進(jìn)行移架，當(dāng)片幫或頂板破壞嚴(yán)重時(shí)，必須拉超前架或者緊隨上滾筒進(jìn)行移架。（3）移架時(shí)，先將側(cè)護(hù)板、護(hù)幫板收回，方可降架，支架可降100～200mm，局部需要超前移架時(shí)，必須保持支架分段成直線。（4）移架到位后，要將支架升緊，頂梁升平，護(hù)幫板打出，同時(shí)調(diào)整相鄰兩支架側(cè)護(hù)板不超過2/3的高差（遇構(gòu)造除外），并將操作手把打在零位，任何人嚴(yán)禁隨意亂動(dòng)。（5）移排頭支架時(shí)，必須將底座附近浮煤清理干凈，整理好管路、電纜，三架互為支點(diǎn)降架前移。操作閥組人員必須站在本架踏板上操作，其它人員不得站在破碎機(jī)附近，支架前方巷道10（6）割煤時(shí)可將機(jī)組前方103）推溜（1）推溜由移架工負(fù)責(zé)進(jìn)行。（2）推溜時(shí)，支架與擋煤板之間嚴(yán)禁有人，防止推溜千斤頂和框架傷人。（3）推溜工作應(yīng)在刮板輸送機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行，嚴(yán)格執(zhí)行順序追擊作業(yè)，從一端到另一端，不準(zhǔn)在任意段或由兩端向中間推。（4）推溜時(shí)，如因機(jī)道有臺(tái)階、矸石等障礙物推不動(dòng)溜子時(shí)，應(yīng)進(jìn)行反刀或人工清煤。人工清煤必須閉鎖機(jī)組、溜子，且不少于2個(gè)有效閉鎖鍵處于閉鎖狀態(tài)。必須有專人看護(hù)，注意片幫。（5）移機(jī)頭、機(jī)尾時(shí)，必須將附近的浮煤雜物清理干凈，移機(jī)頭拉排頭架，移機(jī)尾拉機(jī)尾架必須連續(xù)進(jìn)行。6.1.8工作面勞動(dòng)組織和作業(yè)循環(huán)圖表工作面實(shí)行“三八”作業(yè)制，即二班采煤一班檢修。作業(yè)循環(huán)圖表見表6-11，勞動(dòng)組織配備表見表6-12

表6-11作業(yè)循環(huán)圖表表6-12勞動(dòng)組織表序號(hào)工種十點(diǎn)班六點(diǎn)班二點(diǎn)班合計(jì)1班隊(duì)長22262煤機(jī)司機(jī)3363支架工88164端頭工4485改棚工886運(yùn)料工33397治水工11138看工具房工11139膠帶機(jī)司機(jī)33610機(jī)電檢修工2821211其他人員6261412合計(jì)33253391備注其他人員包括環(huán)境清理人員，單體管理員等。在確定在冊(cè)人數(shù)時(shí)，出勤率按95%計(jì)算，在冊(cè)人數(shù)按下式計(jì)算。在冊(cè)人數(shù)=出勤人數(shù)×（7/6）/出勤率（公式6-2）式中：7/6——替休系數(shù)；因此：在冊(cè)人數(shù)=91×（7/6）/95%=112工作面全員工率=工作面日產(chǎn)量/在冊(cè)人數(shù)=3564/112=32噸/工6.1.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表6-13表6-13主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)類別序號(hào)項(xiàng)目單位指標(biāo)備注工作面指標(biāo)1走向長度m12582傾斜長度m2003煤層厚度m5.46平均4煤層傾角度13平均5回采面積m22516006工作面儲(chǔ)量MT1.9787可采儲(chǔ)量MT1.8408設(shè)計(jì)回采率％939容重T/m31.44回采指標(biāo)10煤機(jī)型號(hào)MXA-600/3.511采高m2～3.512截深m0.613日進(jìn)尺m2.414月進(jìn)尺m7215回采工效T/工32頂板管理指標(biāo)16支架類型ZFS6000/20/3支掩式支架17支架數(shù)量架11418頂板管理全部垮落法19推移步距m0．620最小控頂m5.12321最大控頂m6.232材料消耗指標(biāo)22機(jī)油Kg/萬噸60023乳化油Kg/萬噸23024截齒個(gè)/萬噸2025坑木m3/萬噸0.926雜木棍根/萬噸36027金屬網(wǎng)m2/萬噸450循環(huán)指標(biāo)28作業(yè)方式兩采一準(zhǔn)29循環(huán)進(jìn)度m0.630循環(huán)產(chǎn)量T89131日循環(huán)數(shù)個(gè)432日產(chǎn)量T356433正規(guī)循環(huán)率%936.2回采巷道布置6.2.本工作面采用綜采采煤工藝，回采巷道采用一般的U型布置方式，即一條區(qū)段運(yùn)輸平巷和一條區(qū)段回風(fēng)平巷。本采區(qū)巷道采用單巷掘進(jìn)，相鄰區(qū)段間留3m的煤柱。2個(gè)順槽均采用矩形斷面，錨網(wǎng)支護(hù)。為了減輕動(dòng)壓對(duì)巷道的影響，保證工作面順利向前推進(jìn)，根據(jù)本工作面超前動(dòng)壓的影響范圍，對(duì)工作面安全出口25m6.2.借鑒國內(nèi)外高產(chǎn)高效礦井經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本礦井實(shí)際情況，回采巷道采用錨網(wǎng)支護(hù)。支護(hù)參數(shù)如圖6-2所示。圖6-2回采巷道支護(hù)7井下運(yùn)輸7.1概述7.1.原始條件和數(shù)據(jù)為：1、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：1.20Mt/a；2、礦井工作制度：“三八”制；3、煤層傾角：平均13°；4、煤的平均容重：1.44t/m3；5、矸石容重：2.35t/m3；6、礦井瓦斯等級(jí)：低瓦斯礦井；7、煤塵爆炸性：煤塵具有爆炸危險(xiǎn)，且有自燃發(fā)火傾向；8、自燃發(fā)火期：3～6個(gè)月。7.1.2井下運(yùn)輸系統(tǒng)1）運(yùn)煤系統(tǒng)工作面產(chǎn)生的煤炭（經(jīng)刮板輸送機(jī)）→下端頭（經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)）→區(qū)段運(yùn)輸平巷（經(jīng)膠帶輸送機(jī)）→溜煤眼（經(jīng)自溜）→運(yùn)輸上山（膠帶輸送機(jī)）→采區(qū)煤倉（大巷裝車）→水平運(yùn)輸大巷（經(jīng)帶式輸送機(jī)）→井底煤倉（經(jīng)給煤機(jī)）→主井（經(jīng)提升機(jī)）→地面。2）運(yùn)料系統(tǒng)材料從地面（經(jīng)罐籠）→井底車場（經(jīng)調(diào)度絞車）→軌道大巷（1.5t廂式礦車）→采區(qū)下部車場（經(jīng)甩車道）→軌道上山（經(jīng)上山絞車）→采區(qū)上部車場（經(jīng)甩車道）→區(qū)段回風(fēng)平巷（經(jīng)小絞車）→工作面。3）運(yùn)矸系統(tǒng)掘進(jìn)工作面產(chǎn)生的矸石（經(jīng)小絞車）→區(qū)段回風(fēng)石門（經(jīng)小絞車）→采區(qū)軌道上山（經(jīng)上山絞車）→采區(qū)下部車場（經(jīng)甩車道）→軌道大巷（牽引電機(jī)車）→副井（罐籠）→地面。7.2采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備選擇7.2.1設(shè)備選型原則：1）必須考慮礦井開拓系統(tǒng)狀況，并與運(yùn)輸系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，注意上下運(yùn)輸環(huán)節(jié)能力的配套，以及局部運(yùn)輸與總體運(yùn)輸?shù)慕y(tǒng)一；2）必須使上下兩個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)設(shè)備能力基本一致，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理的選擇生產(chǎn)不均勻系數(shù)和設(shè)備能力的配套系數(shù)；為緩和上下兩個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的生產(chǎn)不均勻性或不連續(xù)性，要采取一些緩沖措施，如設(shè)置煤倉或儲(chǔ)車線等；3）必須注意盡量減少運(yùn)輸轉(zhuǎn)載的次數(shù)，不要出運(yùn)現(xiàn)輸送機(jī)—軌道—輸送機(jī)—軌道的情況；4）必須使設(shè)備的運(yùn)輸、安裝和檢修方便，并應(yīng)考慮輸送設(shè)備對(duì)通風(fēng)、供電的要求是否合理，電壓等級(jí)是否相符合等；5）必須在決定主要運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，統(tǒng)一考慮輔助運(yùn)輸是否合理經(jīng)濟(jì)等。結(jié)合礦上實(shí)際使用情況，以及前面采煤工藝設(shè)計(jì)中工作面所選設(shè)備技術(shù)特征，采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備配套選型如下：刮板運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為SGB-764/264，轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為SZZ-764/132A；破碎機(jī)型號(hào)為PEM1000×650；區(qū)段運(yùn)輸平巷及采區(qū)運(yùn)輸上山可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)型號(hào)均為SSJ-1000/2×160M（A）。各設(shè)備技術(shù)特征如表7-1、表7-2、表7-3、表7-4所示。設(shè)計(jì)長壁回采工作面采煤機(jī)最大瞬時(shí)出煤能力為230t/h，工作面刮板運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)能力為700t/h，轉(zhuǎn)載機(jī)的生產(chǎn)能力為900t/h，破碎機(jī)通過能力為1100t/h，可伸縮膠帶機(jī)通過能力為1000t/h，采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)各設(shè)備生產(chǎn)、通過能力均大于工作面最大瞬時(shí)出煤能力，且各環(huán)節(jié)依次后一設(shè)備運(yùn)輸能力均大于或等于前面運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力，故所選設(shè)備能滿足要求。表7-1刮板輸送機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SGB-764/264運(yùn)輸能力t/h700設(shè)計(jì)長度m200出廠長度m220刮板鏈形式雙邊鏈電機(jī)布置方式平行布置與采煤機(jī)牽引方式無鏈鏈速m/s1.12中部槽尺寸mm1500×6764×3222制造廠家張家口廠表7-2轉(zhuǎn)載機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SZZ-764/132A運(yùn)輸能力t/h900設(shè)計(jì)長度m41.2出廠長度m41.2刮板鏈形式雙中鏈電機(jī)布置方式平行布置刮板間距mm920減速器速比1：23.48電壓V1140鏈速m/s1.28中部槽尺寸mm1500×764×222制造廠家張家口煤機(jī)廠

表7-3破碎機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)PEM1000×650通過能力t/h1100整機(jī)重量t10.7總裝機(jī)功率KW55電壓等級(jí)V660中部槽尺寸長mm3270寬mm2260高mm1430表7-4可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)技術(shù)特征項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)SSJ-1000/2×160M（A）生產(chǎn)能力t/h1000輸送長度mm1200電壓等級(jí)V660帶速m/s2.57.2.工作面每班采下的煤炭總量：(公式7-1)式中：——每班采下的煤炭總量，t；公式——工作面的長度，m；——每班進(jìn)刀數(shù)，刀；——采煤機(jī)的截深，m；——煤層厚度，m；——煤的容重，t/m3；——工作面采出率，取0.93；因此：=200×2×0.6×5.46×1.44×0.93=1755t工作面采煤機(jī)每分鐘的割煤量：(公式7-2)式中：——采煤機(jī)每分鐘割煤量，t/min；——采煤機(jī)的運(yùn)行速度，m/min；——采煤機(jī)的截深，m；——采煤機(jī)的采高，m；——煤的容重，t/m3；——采煤機(jī)的煤炭回收率，取0.98。因此：=1.7×0.6×5.46×1.44×0.98=7.86t/min工作面采煤機(jī)每班的割煤量：(公式7-3)式中：——工作面采煤機(jī)每班的割煤量，t；——工作面的長度，m；——每班進(jìn)刀數(shù)，刀；——采煤機(jī)的截深，m；——采煤機(jī)的采高，m；——煤的容重，t/m3；——采煤機(jī)的煤炭回收率，取0.98。因此：=200×2×0.6×5.46×1.44×0.98=1849t工作面刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力驗(yàn)算：7.86×60=472t<700t即工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力大于采煤機(jī)的割煤能力，工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力滿足要求。轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力驗(yàn)算：轉(zhuǎn)載機(jī)每班開機(jī)時(shí)間按6個(gè)小時(shí)計(jì)算，則900×6=5400t>1849t故：轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)輸能力滿足要求。破碎機(jī)過煤能力驗(yàn)算：472t/h<1100t/h故：破碎機(jī)的過煤能力滿足要求?？缮炜s膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力驗(yàn)算：472t/h<1000t/h故：可伸縮膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力滿足要求。7.3采區(qū)絞車的運(yùn)輸能力驗(yàn)算7.3.1、采區(qū)軌道上山采用絞車運(yùn)輸，采用絞車單鉤串車提升，每次提升3輛礦車。（1）聯(lián)接器強(qiáng)度校核礦車沿軌道向上提升時(shí)，串車產(chǎn)生的總阻力由礦車鉤頭承擔(dān)，車鉤強(qiáng)度為60kN，則總阻力與車鉤強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：(公式7-4)式中：——提升礦車數(shù)，輛；——礦車自重，kg/輛；——礦車載重，kg/輛；——上山傾角，度；——鋼絲繩的摩擦阻力系數(shù)；因鋼絲繩局部在托輥上移動(dòng)，取0.3。因此：根據(jù)計(jì)算，每次提升3輛礦車<5，車鉤強(qiáng)度符合要求。（2）鋼絲繩的選擇①繩端荷重：(公式7-5)式中：——繩端荷重，kg；——提升礦車數(shù)，輛；——礦車自重，kg/輛；——礦車載重，kg/輛；——上山傾角，度；——礦車阻力系數(shù)，取0.01～0.015。因此：=3×（900+1500）×（sin8°+0.01×cos8°）=1073kg裝運(yùn)液壓支架時(shí)，每次只運(yùn)一架，液壓支架質(zhì)量為19t，平板車自重為0.6t，則：=(19000+600)×(sin8°+0.01×cos8°)=2922kg②鋼絲繩懸垂長度：(公式7-6)式中：——鋼絲繩懸垂長度，m；——提升斜長，m。因此：=1368+50=1418m③按最大繩端荷重計(jì)算鋼絲繩單位長度重量：(公式7-7)式中：——鋼絲繩單位長度重量，kg/m；——鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度，kg/mm-2；——鋼絲繩的靜力安全系數(shù)，按規(guī)程規(guī)定選取，取5.1；——鋼絲繩的摩擦阻力系數(shù)；因鋼絲繩局部在托輥上移動(dòng)，取0.3。因此：kg/m根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選6×19圓形鋼絲繩，其直徑mm，鋼絲繩每米質(zhì)量1.42kg/m，總破斷力234000N驗(yàn)算安全系數(shù)：所選鋼絲繩符合要求。（3）絞車的選擇①滾筒計(jì)算直徑：(公式7-8)式中：——滾筒計(jì)算直徑，mm；——已選定的鋼絲繩直徑，mm。mm②鋼絲繩作用在滾筒上的力：最大靜拉力：N(公式7-9)因此：=[2992+1368×1.07×(sin8°+0.3×cos8°)]×9.8=37466N最大靜張力差：對(duì)于單鉤絞車。③電動(dòng)機(jī)功率：(公式7-10)式中：——電動(dòng)機(jī)功率，KW；——系數(shù)，取1.1；——張力差，N；——初選的最大提升速度，m/s；——提升設(shè)備效率，取0.85。KW根據(jù)以上計(jì)算，經(jīng)比較選用KSP―8/900型繩牽引卡軌車，其技術(shù)參數(shù)如表7-5所示。表7-5KSP―8/900型絞車主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)KSP―8/900卡軌類型普軌軌型kg22軌距mm900鋼絲繩直徑mm20鋼絲繩牽引力KN30～60牽引速度m/s0～2最小轉(zhuǎn)彎半徑水平／垂直m4／15最大牽引坡度度20制動(dòng)力KN120最大限速m/s2.5系統(tǒng)工作壓力MPa16系統(tǒng)最大工作壓力MPa20電機(jī)型號(hào)BJO2―93―4電機(jī)功率kw100牽引長度m1000~2000生產(chǎn)廠家石家莊煤礦機(jī)械廠區(qū)段平巷內(nèi)的輔助運(yùn)輸采用無極繩絞車串車運(yùn)輸。7.4大巷運(yùn)輸設(shè)備選擇掘進(jìn)面采用綜合機(jī)械化設(shè)備掘進(jìn)，回采工作面采用放頂煤綜合機(jī)械化設(shè)備，為充分發(fā)揮采煤設(shè)備的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)，運(yùn)輸大巷采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤，其運(yùn)輸能力應(yīng)與采區(qū)采煤設(shè)備的瞬時(shí)生產(chǎn)能力相適應(yīng)?；夭晒ぷ髅娌擅簷C(jī)和掘進(jìn)面掘進(jìn)機(jī)同時(shí)生產(chǎn)的最大瞬時(shí)出煤能力為472t/h，采區(qū)設(shè)緩沖煤倉，回采工作面運(yùn)輸平巷帶式輸送機(jī)和掘進(jìn)面帶式輸送機(jī)同時(shí)直接和采取運(yùn)輸上山帶式輸送機(jī)搭接，煤經(jīng)采區(qū)煤倉在大巷直接裝載到大巷帶式輸送機(jī)。大巷帶式輸送機(jī)承擔(dān)全礦年產(chǎn)1.2Mt煤炭的運(yùn)輸任務(wù)，屬大運(yùn)量、長運(yùn)距的大型輸送機(jī)。運(yùn)輸大巷裝備一臺(tái)B=1000mm，v=2.5m/s的可伸縮帶式輸送機(jī)，輸送能力1000t/h，采用YSB—160型電動(dòng)機(jī)。大巷帶式輸送機(jī)的技術(shù)特征見表7-7.5輔助運(yùn)輸大巷設(shè)備選擇根據(jù)礦井地質(zhì)條件（低瓦斯）及生產(chǎn)礦井的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)在軌道大巷內(nèi)采用架線式電機(jī)車牽引小礦車運(yùn)輸。小礦車選用MG1.7-6A型1.5噸固定廂式礦車，架線電機(jī)車式選用ZK10-6/550型，其性能參數(shù)見表7-7和表7-表7-6大巷帶式輸送機(jī)技術(shù)特征序號(hào)項(xiàng)目單位技術(shù)特征備注1型號(hào)SSJ—1000/2×160淮南煤礦機(jī)械廠制造2輸送量t·h-110003輸送長度m12004鏈速m·s-12.55傳動(dòng)滾筒直徑mm6306托輥直徑mm1087輸送帶類型阻燃輸送帶8輸送帶寬度mm10009儲(chǔ)帶長度m10010機(jī)尾搭接長度m1211機(jī)尾搭接處軌距mm136212機(jī)頭外形尺寸(寬×高)mm2646×170513機(jī)尾外形尺寸(寬×高)mm1849×72014電動(dòng)機(jī)功率kW2×16015質(zhì)量t120表7-71.5噸固定廂式礦車項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)MG1.7-6A容積m31.7裝載量t1.5最大裝載量t2.7軌距mm600軸距mm750外型尺寸mm2400×1050×1200質(zhì)量kg718

表7-8直流架線式電機(jī)車項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)ZK10-6/550粘著質(zhì)量T10軌距mm600最小曲率半徑m7受電器高度mm1800~2200固定軸距mm1100主動(dòng)輪直徑mm680連接器距軌面高度mm270外型尺寸mm4500×1060×1550制動(dòng)方式電阻機(jī)械小時(shí)制牽引力N15092速度小時(shí)制km/h11最大km/h25牽引電動(dòng)機(jī)型號(hào)ZQ—24額定電壓V550小時(shí)制功率kw24臺(tái)數(shù)臺(tái)2

8礦井提升8.1概述礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a，礦井提升工作制度為“三八”制，主副井都為立井開拓，主井井筒特征：直徑5.5m，井深450m，支護(hù)方式為混凝土砌碹。副井井筒特征：直徑6.5m，井深395m，支護(hù)方式為混凝土砌碹。本設(shè)計(jì)礦井有兩個(gè)開采水平，第一水平標(biāo)高為-150～-450m，主井采用箕斗提升方式，而副井采用罐籠提升方式。8.2主副井提升1）主井提升設(shè)備選型主井已知數(shù)據(jù)：（1）礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2Mt/a；（2）礦井提升工作制度為：年工作日330d，每天工作16h；（3）單水平提升，井深為450m;（4）兩套箕斗提升設(shè)備。根據(jù)以上以及礦井的基本情況，決定主井選用JDG12/110×4箕斗，其技術(shù)特征見表8-1。表8-1箕斗主要技術(shù)特征表型號(hào)名義載重量/t有效容積/m3提升鋼絲繩箕斗自重/t數(shù)量/根直徑/mm繩間距/mmJDG12/110×41213.2427.5～32.530012.4根據(jù)其它礦井的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)備的安裝要求，主井選用2JTB1.2×1-30提升機(jī)，其技術(shù)特征見表8-2。表8-2主井提升機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)2JTB1.2×1-30兩鋼絲繩最大靜張力差t2滾筒尺寸直徑mm1200寬度mm1000卷筒個(gè)數(shù)個(gè)2鋼絲繩直徑mm20破斷拉力總和t23.4速度m/s2減速比30電動(dòng)機(jī)功率kw45轉(zhuǎn)速rpm983機(jī)器旋轉(zhuǎn)部分總變位質(zhì)量t4.46質(zhì)量t8.352）副井提升設(shè)備選型副井采用多繩摩擦式絞車提升一對(duì)1.5t礦車雙罐籠提升。副井罐籠主要技術(shù)特征見表8-3，副井多繩摩擦式提升機(jī)主要技術(shù)特征見表8-4。表8-3副井罐籠主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)GDG1.5/6/2/2K裝載礦車型號(hào)MG1.7-6A數(shù)量個(gè)2乘人數(shù)人44罐籠裝載量kN6.84罐籠質(zhì)量t7.58最大終端載荷kN290提升首繩數(shù)量根6/4直徑mm24/28尾繩數(shù)根3/2表8-4副井多繩摩擦式提升機(jī)主要技術(shù)特征表項(xiàng)目單位技術(shù)特征型號(hào)JKM-3.5/6(Ⅲ)主導(dǎo)輪直徑m3.5導(dǎo)向輪直徑m3鋼絲繩最大靜張力kN800最小靜張力kN230有導(dǎo)向輪時(shí)最大直徑mm35根數(shù)根6間距mm250最大提升速度m/s14

9礦井通風(fēng)及安全9.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)選擇9.1.1礦井概況范各莊井田主采煤層12煤層平均厚度為5.46m，儲(chǔ)量豐富、煤質(zhì)優(yōu)良、且煤層傾角較小；地質(zhì)條件簡單，具備實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的條件。礦井初步設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力1.2Mt。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.72m3/min，二氧化碳絕對(duì)涌出量為1.50～2.25m3/min，為低瓦斯礦井。主采煤層揮發(fā)份指數(shù)10.主要大巷均在巖層掘進(jìn)。工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤一次采全厚，頂板全部自然垮落采煤方法。9.1.2選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)原則1）應(yīng)有利于加快礦井建設(shè)速度，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，生產(chǎn)安全。2）必須符合《煤礦安全規(guī)程》和《煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定。（1）每一礦井必須有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。（2）新建或改建的礦井，如果采用中央式通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，在設(shè)計(jì)中必須規(guī)定井田境界附近的安全出口。3）選擇礦井通風(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。（1）安全出口，每個(gè)礦井特別是地震區(qū)、多雷區(qū)的礦井，至少要有兩個(gè)通到地面的安全出口，各個(gè)出口之間的距離不得小于30m；新建和改建的礦井，如果采用中央并列式通風(fēng)時(shí)，還要在井田邊界附近設(shè)置安全出口。井下每一個(gè)水平到上一水平和每個(gè)采區(qū)至少都有兩個(gè)出口，并與通到地面的安全出口相連通，通到地面的安全出口和兩個(gè)水平之間的出口都必須有便于人行的設(shè)施(臺(tái)階和梯子間等)（2）進(jìn)風(fēng)井口要避免污風(fēng)、塵土、煉焦氣體、矸石燃燒氣體等的侵入。進(jìn)風(fēng)井口距離產(chǎn)生煙塵、有害氣體的地點(diǎn)不得小于500m；為防止進(jìn)風(fēng)井筒冬季結(jié)冰，需裝設(shè)暖風(fēng)設(shè)備；礦井的總回風(fēng)道不得作為主要人行道；地面主要通風(fēng)機(jī)和回風(fēng)流的噪音都不得造成公害；進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井的設(shè)置地點(diǎn)必須地層穩(wěn)定，施工地質(zhì)條件比較簡單，占地少，壓煤少，而且要在當(dāng)?shù)貧v年來洪水位的最高標(biāo)高以上(大中型和小型礦井分別超過當(dāng)?shù)匕倌旰?0年內(nèi)最高水位)（3）箕斗井一般不應(yīng)兼作進(jìn)風(fēng)井或出風(fēng)井。如果井上、下裝卸裝置和井塔有完善的封閉措施，其漏風(fēng)率不超過15％，并有可靠的降塵設(shè)施，箕斗井可以兼作出風(fēng)井；裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作回風(fēng)井時(shí)，井筒中風(fēng)速不能超過6m/s，且必須裝有瓦斯斷電儀。如果膠帶斜井中風(fēng)速不超過4m/（4）所有礦井都要采用機(jī)械通風(fēng)，主要通風(fēng)機(jī)和分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面。但有戰(zhàn)備的特殊要求時(shí)，可以考慮裝在井下。新設(shè)計(jì)礦井不宜在同一井口選用幾臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）不宜把兩個(gè)可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井合并為一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。若有幾個(gè)出風(fēng)井，則自采區(qū)流到各個(gè)出風(fēng)井的風(fēng)流需保持獨(dú)立；各工作面的回風(fēng)在進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)道之前、各采區(qū)的回風(fēng)在進(jìn)入回風(fēng)水平之前都不能任意貫通，下水平的回風(fēng)流和上水平的進(jìn)風(fēng)流必須嚴(yán)格隔開，在條件允許時(shí)，要盡量使總進(jìn)風(fēng)早分開，總回風(fēng)晚匯合。（6）采用多臺(tái)分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)時(shí)，為了保持聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，總進(jìn)風(fēng)道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風(fēng)路的風(fēng)阻。各分區(qū)主要通風(fēng)機(jī)的回風(fēng)流、中央主要通風(fēng)機(jī)和每一翼主要通風(fēng)機(jī)的回風(fēng)流都必須嚴(yán)格隔開。（7）充分注意降低通風(fēng)費(fèi)用。為此，主要風(fēng)道的斷面不宜過小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要風(fēng)道的拐彎要緩慢，斷面的變化要均勻，以降低局部阻力；要盡可能使每個(gè)采區(qū)的產(chǎn)量均衡，阻力接近，使自然分配的風(fēng)量基本上和按需要分配的風(fēng)量一致；盡可能少用通風(fēng)構(gòu)筑物，同時(shí)也要重視降低基建費(fèi)用。為此，要充分利用一切可用的直通地面的舊井巷，或利用上水平可用的舊巷道幫助下水平回風(fēng)。（8）符合采區(qū)通風(fēng)和掘進(jìn)通風(fēng)的若干要求，要滿足防治瓦斯、火、塵、水和高溫對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的要求，還要有利于深水平或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。4）其它還應(yīng)考慮以下各因素：（1）風(fēng)井位置要在洪水位標(biāo)高以上，進(jìn)風(fēng)井口須避免污染空氣進(jìn)入，距有害氣體源的地點(diǎn)不得小于500（2）井口工程地質(zhì)及井筒施工地質(zhì)條件簡單。（3）占地少，壓煤少，交通方便，便于施工。（4）通風(fēng)系統(tǒng)簡單，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理。（5）發(fā)生事故時(shí)，風(fēng)流易于控制，井下每一水平到上一水平和每個(gè)采區(qū)至少有兩個(gè)通向地面的安全出口，以便于人員撤出。（6）使專用通風(fēng)巷道的數(shù)目最少，風(fēng)路最短，貫通距離短，井巷工程量省。（7）盡可能使每個(gè)采區(qū)的產(chǎn)量均衡，阻力接近，避免過多的風(fēng)量調(diào)節(jié)，盡量少設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，以免引起大量漏風(fēng)。（8）多風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)時(shí)，為了保持風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，應(yīng)盡量降低總進(jìn)風(fēng)道公共風(fēng)路段的風(fēng)阻(一般要求公共風(fēng)段的負(fù)壓不超過任何一個(gè)扇風(fēng)機(jī)負(fù)壓的25％)。（9）通風(fēng)費(fèi)用少。（10）后期通風(fēng)合理。9.1.3確定礦井的通風(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)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。見圖9-1，9-2，9-3，9-4所示。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，如表9-1所示。

表9-1礦井通風(fēng)方式對(duì)比表項(xiàng)目類型適用條件優(yōu)缺點(diǎn)中央并列式新建礦井，煤層傾角大，走向長度小于4k初期投資少，出煤快，采區(qū)生產(chǎn)集中，便于管理；節(jié)省風(fēng)井工業(yè)廣場占地，壓煤少；便于井筒延伸，為深部通風(fēng)提供有利條件；風(fēng)流折返流動(dòng)路線長，通風(fēng)阻力大，通風(fēng)費(fèi)用高；工業(yè)廣場有風(fēng)機(jī)，噪音大。中央分列式煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大而瓦斯和自燃發(fā)火較嚴(yán)重的礦井與并列式相比，這種方式較安全，建井期兩井深部延伸，通風(fēng)不困難，風(fēng)流不折返，阻力小，內(nèi)部漏風(fēng)小，有利于防火。工業(yè)廣場沒有噪音和污風(fēng)的污染，回風(fēng)井系統(tǒng)設(shè)備防塵管理比較方便。兩翼對(duì)角式適用于走向長度大于4k由于風(fēng)流路線較短，阻力和漏風(fēng)小，所以各采區(qū)風(fēng)阻表較穩(wěn)定；礦井總風(fēng)壓穩(wěn)定，工業(yè)廣場不受污染，比中央分列式安全性更好；但它的初期投資較大，管理相對(duì)分散，發(fā)生事故時(shí)反風(fēng)較困難。分區(qū)對(duì)角式適用于煤層距地表淺，因地表高低起伏較大，無法開掘淺部總回風(fēng)巷，而且表土層沒有沙層，便于開掘小風(fēng)井。另外，煤層走向長，多煤層開采，高溫礦井也可以采用這種方式。各分區(qū)有獨(dú)立的通風(fēng)線路，互相不影響而且通風(fēng)阻力小，建井工期短，安全生產(chǎn)好，分區(qū)風(fēng)井多，占場地多，通風(fēng)機(jī)管理分散。圖9-1中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)圖9-2中央邊界式通風(fēng)系統(tǒng)圖圖9-3兩翼對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)圖圖9-4分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)由于本礦井走向長度為5.02km，本礦表土層厚且煤層埋藏深，自燃發(fā)火危險(xiǎn)比較大，地溫比較高。從技術(shù)角度來看，中央并列式不適合本礦井，因此，本設(shè)計(jì)不采用中央并列式。若采用中央分列式通風(fēng)，需要把風(fēng)井布置在一翼，另一翼通風(fēng)線路太長，通風(fēng)阻力太大，沿通風(fēng)線路漏風(fēng)大，并且所選用風(fēng)機(jī)及配套電動(dòng)機(jī)功率較大，經(jīng)濟(jì)上不合理。因此，也不考慮采用中央分列式。采用分區(qū)對(duì)角式通風(fēng)要多掘風(fēng)井，由于本礦煤層埋藏深，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上均不合理，因此，也排除了分區(qū)對(duì)角式。因此，本設(shè)計(jì)選擇兩翼對(duì)角式，在井田南北兩翼各布置一個(gè)風(fēng)井，形成兩翼對(duì)角式。對(duì)于兩翼，通風(fēng)線路不是太長，通風(fēng)阻力也不是很大；另外，還增加了安全出口，安全性較好，通風(fēng)系統(tǒng)較為合理。9.1.4通風(fēng)方法的確定礦井主要通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)方式有抽出式、壓入式和混合式。目前，由于技術(shù)的革新，通風(fēng)機(jī)的功率有了很大的提高，因此，常用的通風(fēng)方式是抽出式和壓入式兩種，混合式通風(fēng)較少應(yīng)用。因此通風(fēng)方式將在抽出式和壓入式中選用一種?，F(xiàn)將兩種通風(fēng)方式的工作方法技術(shù)比較如表9-2所示：表9-2抽出式通風(fēng)與壓入式通風(fēng)方式比較工作方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)抽出式井下風(fēng)流處于負(fù)壓，若主要通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，井下風(fēng)流壓力提高，使采空區(qū)瓦斯涌出減少，總進(jìn)風(fēng)路上構(gòu)筑物少，漏風(fēng)少。若地面小窯、塌陷區(qū)分布較廣，并和采空區(qū)溝通會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)總風(fēng)量減少。主要通風(fēng)機(jī)規(guī)格及通風(fēng)電費(fèi)大。壓入式井下風(fēng)流處于正壓，若地面小窯、塌陷區(qū)分布較廣，并和采空區(qū)溝通時(shí)可以把有害氣體壓入地面。壓入式通風(fēng)主要通分機(jī)規(guī)格、通風(fēng)電費(fèi)較小。井下風(fēng)流處于正壓狀態(tài)，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，壓力降低，使瓦斯涌出增加；漏風(fēng)大，當(dāng)通風(fēng)過渡到深水平時(shí)，有一定困難。綜上所述，只有在地面小窯塌陷區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重、開采第一水平和低沼氣礦井，總回風(fēng)道溝通、維護(hù)困難，煤層自燃發(fā)火不嚴(yán)重才考慮用壓入式通風(fēng)是比較合適的。否則，就不宜采用壓入式通風(fēng)。所以結(jié)合本礦實(shí)際條件和目前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，確定本礦主要通風(fēng)機(jī)的工作方式采用抽出式。9.1.5采區(qū)通風(fēng)1）采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的要求（1）能夠有效地控制采區(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）采區(qū)通風(fēng)的基本要求：（1）每個(gè)采區(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0.25（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)度風(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)。3）采區(qū)進(jìn)回風(fēng)上山的選擇采區(qū)進(jìn)回風(fēng)上山方式有以下兩種：軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸上山回風(fēng)；運(yùn)輸上山進(jìn)風(fēng)，軌道上山回風(fēng)。（1）軌進(jìn)運(yùn)回的優(yōu)缺點(diǎn)①軌道上山進(jìn)風(fēng)不必在下部安設(shè)風(fēng)門，避免物料車頻繁經(jīng)過風(fēng)門造成風(fēng)門損壞，甚至短路；②軌道上山進(jìn)風(fēng)可使新鮮風(fēng)流免受沼氣、礦塵的污染，有利于保證風(fēng)質(zhì)；③運(yùn)輸上山中多臺(tái)運(yùn)輸機(jī)串聯(lián)，上部機(jī)頭不能保證在新鮮風(fēng)流中。（2）運(yùn)進(jìn)軌回時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)①風(fēng)流和煤流方向相反容易引起煤塵飛揚(yáng)，使進(jìn)風(fēng)流污染；②煤流中釋放瓦斯，使進(jìn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍龃螅虎圻\(yùn)輸設(shè)備散發(fā)的熱量使風(fēng)流溫度升高；④須在軌道上山下部車場安設(shè)風(fēng)門，由于運(yùn)輸頻繁，風(fēng)門常損壞，漏風(fēng)，甚至短路影響工作面生產(chǎn)。參照兩種進(jìn)回風(fēng)上山方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)該礦井煤層賦存穩(wěn)定，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.72m3/min，二氧化碳絕對(duì)涌出量為1.50～2.25m3/min，為低瓦斯礦井。主采煤層揮發(fā)份指數(shù)工作面通風(fēng)系統(tǒng)1）工作面通風(fēng)系統(tǒng)類型由于采煤方法采用的是走向長壁采煤，工作面的進(jìn)、回風(fēng)形式分為U、Z、H、Y、雙Z和W等類型，如下表9-3；工作面通風(fēng)方式的選擇與回采順序、通風(fēng)能力及巷道布置有關(guān)，通風(fēng)方式是否合理成為影響工作面正常生產(chǎn)的重要因素。工作面通風(fēng)應(yīng)滿足下列要求：（1）工作面有足夠的風(fēng)量并符合安全規(guī)程的要求，特別要防止上隅角積聚瓦斯。（2）風(fēng)流用盡量單向順流、少折返逆流、系統(tǒng)簡單、風(fēng)路短。（3）根據(jù)通風(fēng)要求，進(jìn)、回風(fēng)巷有足夠的斷面及數(shù)目。根據(jù)以上選擇的依據(jù)及各通風(fēng)方式所使用條件和本礦開拓方案，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.72m3/min，工作面長200m表9-3通風(fēng)系統(tǒng)分類表通風(fēng)系統(tǒng)分類圖示適用條件與優(yōu)缺點(diǎn)“U”型通風(fēng)系統(tǒng)工作面采用后退式開采。上下順槽在煤體中維護(hù)，漏風(fēng)量小。“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)工作面采用后退式開采。上下順槽同時(shí)進(jìn)風(fēng)，改善了回風(fēng)巷的氣象條件，但回風(fēng)巷在采空區(qū)內(nèi)。“Z”型通風(fēng)系統(tǒng)工作面采用前進(jìn)式或沿傾斜方向開采。回風(fēng)巷在前方煤體維護(hù)。須預(yù)先掘進(jìn)，上下順槽同時(shí)進(jìn)風(fēng)在相同風(fēng)速的情況下，風(fēng)量可增多一倍；但進(jìn)風(fēng)巷在采空區(qū)內(nèi)維護(hù)，密封不好，則漏風(fēng)量較大?！癢”型通風(fēng)系統(tǒng)工作面后退式回采，進(jìn)回風(fēng)巷均在煤體中維護(hù)，工作面通過風(fēng)量大，有利于工作面的降溫和排除瓦斯。2）工作面風(fēng)流方向的選擇按采煤工作面的風(fēng)流方向不同可分為上行通風(fēng)和下行通風(fēng)兩種，各自的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比及使用條件如下，見表9-4本礦主采煤層12煤層平均傾角為13°左右，煤層傾角較小，煤層有自燃發(fā)火傾向，但是建礦以來未發(fā)生過自燃發(fā)火現(xiàn)象，煤塵有爆炸傾向性，工作面風(fēng)流方向除遵照安全規(guī)程之規(guī)定外又考慮煤層實(shí)際起伏情況、回采巷道的布置，確定工作面的風(fēng)流方向?yàn)樯闲型L(fēng)。9.1.7礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)即井下進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)巷道及其聯(lián)系方式。本礦井開拓方案及采區(qū)巷道布置已經(jīng)確定，因此采區(qū)內(nèi)的通風(fēng)線路及礦井風(fēng)網(wǎng)路線也已確定，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)參看開拓系統(tǒng)圖和采區(qū)巷道布置圖。表9-4工作面風(fēng)流方向比較風(fēng)向優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)上行通風(fēng)瓦斯自然流動(dòng)的方向與上行風(fēng)流方向相同，在正常風(fēng)速情況下，瓦斯不易積聚和分層流動(dòng)，工作面發(fā)生火災(zāi)時(shí)所產(chǎn)生火風(fēng)壓與通風(fēng)壓力作用方向一致，瓦斯?jié)舛炔粫?huì)增加，著火點(diǎn)瓦斯爆炸的可能性小。上行風(fēng)將煤炭運(yùn)輸過程中所溢散的瓦斯和煤塵帶入工作面，增大了瓦斯和煤塵的濃度，風(fēng)流受運(yùn)輸設(shè)備加熱而使風(fēng)流增溫，傾角大于12°的工作面應(yīng)采用上行通風(fēng)。下行通風(fēng)瓦斯自然流動(dòng)的方向與上行風(fēng)流方向相反，瓦斯和空氣混合能力強(qiáng)，正常風(fēng)速不易局部瓦斯積聚和分層流動(dòng)，回風(fēng)流方向與煤流方向相反，可降低煤塵，降低風(fēng)流溫度，可沖淡上隅角瓦斯。工作面若有火源，產(chǎn)生火風(fēng)壓與通風(fēng)壓力作用方向相反，會(huì)使工作面風(fēng)量減少，甚至反風(fēng)，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛壬仙?，適應(yīng)傾角小于12°的，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性小。9.1.8通風(fēng)系統(tǒng)立體圖與網(wǎng)絡(luò)圖礦井第一開采水平通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)立體示意圖見圖9-5礦井第一開采水平通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)立體示意圖見圖9-6礦井第一開采水平通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖9-7礦井第一開采水平通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖見圖9-8圖9-5礦井容易時(shí)期通風(fēng)立體示意圖

圖9-6礦井困難時(shí)期通風(fēng)立體示意圖圖9-7通風(fēng)容易時(shí)期網(wǎng)絡(luò)示意圖9-8通風(fēng)困難時(shí)期網(wǎng)絡(luò)示意圖9.2礦井風(fēng)量計(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)量的總和。對(duì)新設(shè)計(jì)的采區(qū)，應(yīng)使各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量符合《規(guī)程》中關(guān)于人員所需風(fēng)量、沼氣、CO2、CO和其它有害氣體的安全濃度，各工作地點(diǎn)的空氣允許溫度，空氣中煤塵的安全濃度，最低和最高風(fēng)速的允許值以及各種漏風(fēng)的允許值等規(guī)定。礦井風(fēng)量計(jì)算應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要按由里向外的原則，先從各用風(fēng)地點(diǎn)算起，由里向外，逆風(fēng)將各用風(fēng)地點(diǎn)計(jì)算值乘以1.15就是各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量，采煤工作面只配計(jì)算的風(fēng)量，上下順槽的風(fēng)量乘以1.15。順風(fēng)流而下，遇到分風(fēng)地點(diǎn)則加上其它風(fēng)路的風(fēng)量，一起分配給未分風(fēng)前的那條風(fēng)路，作為該風(fēng)路的分量，直至確定進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)量。即：∑Q=K×[∑Q采+∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它] （公式9-1）式中：∑Q——礦井總風(fēng)量，m3/min；K——風(fēng)量備用系數(shù)，取K=1.15；∑Q采——回采工作面所需風(fēng)量，m3/min；∑Q掘——掘進(jìn)面所需風(fēng)量，m3/min；∑Q硐——硐室所需風(fēng)量，m3/min；∑Q其它——其它巷道所需風(fēng)量，m3/min；9.2.1回采面所需風(fēng)量的計(jì)算每個(gè)采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量,應(yīng)按沼氣(或二氧化碳)涌出量、工作面氣溫、風(fēng)速和人數(shù)等規(guī)定分別計(jì)算，然后取其中最大值。礦井初步設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力1.2Mt/a。預(yù)計(jì)礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為0.72m3/min，最大絕對(duì)瓦斯涌出量為1m3/min；二氧化碳絕對(duì)涌出量為11）按沼氣涌出量計(jì)算：根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，按采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中沼氣的濃度不得超過1％的要求計(jì)算。即：Qai=100Qgai×Kai（公式9-2）式中：Qai——第ｉ個(gè)回采工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min；Qga——該采煤工作面回采時(shí)沼氣的平均絕對(duì)涌出量，m3/min，取1m3/Kai——該采煤工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取Kai＝1.4；工作面需風(fēng)量：Qa=100Qgai×Kai=100×1×1.4=140m3/2）按工作面氣溫與風(fēng)速的關(guān)系計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的勞動(dòng)氣候條件，溫度和風(fēng)速應(yīng)符合表9-5要求。表9-5采煤工作面空氣溫度與風(fēng)速對(duì)照表工作面溫度(℃)<1515～1818～2020～2323～26工作面風(fēng)速(m/s)0.3～0.50.5～0.80.8～1.01.0～1.51.5～1.8按下式計(jì)算：Qai=60×Vai×Sai×kai（公式9-3）式中：Vai——回采工作面風(fēng)速，取Vai=1.2m/s（查表Sai——第i個(gè)回采工作面平均斷面積，取最大和最小控頂時(shí)有效斷面的平均值,m2;kai——第i個(gè)回采工作面的長度系數(shù)，取1.Sai=(Lmax+Lmin）/2×H×K（公式9-4）式中：Lmax——最大控頂距，Lmax=6.23m

；Lmin——最小控頂距，Lmin=5.12m；H——回采工作面平均采高，H=5.46m；K——回采工作面的有效斷面系數(shù)，K=0.8。則：Sai=（6.23+5.12）/2×5.46×0.8=24.8m2Qai=60×1.2×24.8×1=1786m3/min3）按人數(shù)計(jì)算：按每人每分鐘所需風(fēng)量和工作面的最多人數(shù)計(jì)算工作面所需風(fēng)量。Qa=4×Nai（公式9-5）式中：4——每人每分鐘供給4m3的規(guī)定風(fēng)量，m3Nai——第i個(gè)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，交接班時(shí)人數(shù)最多，取Nai=72人。故工作面風(fēng)量為：Qa=4×72=288m3/由以上三種方法計(jì)算的采煤工作面所需風(fēng)量最大值為：Qa=1786m3/min4）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，采煤工作面最低風(fēng)速為0.25m/s，最高風(fēng)速為每個(gè)回采面：Qmin≥0.25×60×Saim3/minQmax≤4×60×Saim3/min（公式9-6）式中：Sai——第i個(gè)工作面的平均斷面積m2，Sa=12190.5m3/min≤由風(fēng)速驗(yàn)算可知，Qa=1786m3/min符合風(fēng)速要求。9.2.2掘進(jìn)工作面需風(fēng)量1）壓入式通風(fēng)掘進(jìn)頭所需風(fēng)量或風(fēng)筒出口的風(fēng)量為：m3/min（公式9-7）式中：A——工作面一次爆破炸藥消耗量，10㎏/m；S——掘進(jìn)巷道斷面，12.3㎡；t——通風(fēng)時(shí)間，min，一般取20～30min；——從工作面至炮煙稀釋到安全濃度的距離。可按下式計(jì)算，＝400A/S，m。如巷道實(shí)際長度L小于式中的，應(yīng)用L代替。該煤層掘進(jìn)硬度f＝2-3，掘進(jìn)斷面14.8㎡，查閱《煤炭井巷綜合預(yù)算》知一次爆破炸藥消耗需要量A為10㎏/m，故＝390.=159.432）按同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算：Q＝4N（公式9-8）＝4×30＝120m式中：N——工作面同時(shí)工作的人數(shù)，取30人。3）按瓦斯涌出量計(jì)算：根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風(fēng)風(fēng)流中沼氣的濃度不得超過1％的要求計(jì)算。即：Qai=100Qgai×Kai（公式9-9）式中：Qai——第ｉ個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min；Qgai——該掘進(jìn)工作面回采時(shí)沼氣的平均絕對(duì)涌出量，取1m3Kai——該掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均衡系數(shù)，取Kai＝1.5。工作面需風(fēng)量：Qa掘=100Qai×Kai=100×1×1.5=150m34）按炸藥量計(jì)算Qai=25Agai（公式9-10）式中：Qai——第ｉ個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min；Agai——掘進(jìn)工作面一次爆破使用的最大炸藥量，㎏/m,查閱《煤炭井巷綜合預(yù)算》知一次爆破炸藥消耗需要量Agai為10㎏/m；Qai=25×10=250m5）按照風(fēng)速驗(yàn)算根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，應(yīng)取最大風(fēng)量為250m3（1）按最低風(fēng)速驗(yàn)算：Q1＝SV1＝14.8×0.25×60=222m3/（2）按最高風(fēng)速驗(yàn)算：Q2＝SV2＝14.8×4×60＝3552m3/min>式中：Q1——巷道最低風(fēng)速所需要的風(fēng)量；Q2——巷道最高風(fēng)速所需要的風(fēng)量；S——巷道設(shè)計(jì)斷面積，14.8㎡；V1——最低風(fēng)速要求，煤巷取0.25V2——最高風(fēng)速要求，煤巷取4m/綜上：本設(shè)計(jì)取250m3巖巷掘進(jìn)頭用風(fēng)量根據(jù)范各莊礦實(shí)際配風(fēng)經(jīng)驗(yàn)定為2509.2.3硐室需風(fēng)量煤礦井下硐室需要獨(dú)立回風(fēng)的峒室主要有：采區(qū)變電所、采區(qū)絞車房、炸藥庫等。按礦井實(shí)際經(jīng)驗(yàn)值給風(fēng)量，對(duì)這些硐室配風(fēng)如下：采區(qū)變電所：80m3采區(qū)絞車房：80m炸藥庫：1009.2.4其它巷道所需風(fēng)量∑Qd∑Qd即其它巷道所需風(fēng)量之和，主要指對(duì)行人斜巷和維護(hù)巷道的實(shí)際配風(fēng)，由下式計(jì)算：∑Qd=5%（∑Q采+∑Q掘＋∑Q硐）依據(jù)風(fēng)量計(jì)算可知：回采工作面供風(fēng)量為：1786m3/min；掘進(jìn)工作面供風(fēng)量為：250m3/min；采區(qū)變電所：80m3/min；炸藥庫：100m3/min；采區(qū)絞車房：80m9.2.5礦井總風(fēng)量及其分配通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的確定：在主要通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)，隨著采煤工作面及采區(qū)接替的變化，通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力也將因之變化。其通風(fēng)容易時(shí)期在中央采區(qū)正?；夭善陂g，困難時(shí)期東一采區(qū)將采完與西二采區(qū)接替時(shí)。在通風(fēng)容易時(shí)期：北一采區(qū)有一個(gè)回采工作面、兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭，無巖石大巷掘進(jìn)工作面。在通風(fēng)困難時(shí)期：北一采區(qū)有一個(gè)回采工作面、兩個(gè)煤巷掘進(jìn)頭，同時(shí)與南二采區(qū)銜接時(shí)，有兩個(gè)巖石上山掘進(jìn)工作面。礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期風(fēng)量分配見表9-6，9-7表9-6礦井容易時(shí)期風(fēng)量分配一覽表 項(xiàng)目用風(fēng)地點(diǎn)12煤層數(shù)量單位需風(fēng)量需風(fēng)量個(gè)m3/min·個(gè)m3/min采區(qū)工作面綜采工作面117861786煤巷掘進(jìn)頭2250500硐室采區(qū)變電所18080采區(qū)絞車房18080有效風(fēng)量2446配風(fēng)量2847掘進(jìn)巖巷掘進(jìn)頭000硐室炸藥庫1100100其它其它巷道所需風(fēng)量127.3礦井有效風(fēng)量2673.3內(nèi)部漏風(fēng)（漏風(fēng)系數(shù)取15%）401礦井總進(jìn)風(fēng)量3074.3外部漏風(fēng)（總進(jìn)風(fēng)的5%）153.7風(fēng)機(jī)風(fēng)量3228

表9-7礦井困難時(shí)期風(fēng)量分配一覽表 項(xiàng)目用風(fēng)地點(diǎn)12煤層數(shù)量單位需風(fēng)量需風(fēng)量個(gè)m3/min·個(gè)m3/min采區(qū)工作面綜采工作面117861786煤巷掘進(jìn)頭2250500硐室采區(qū)變電所18080采區(qū)絞車房18080有效風(fēng)量2446配風(fēng)量2925.7掘進(jìn)巖巷掘進(jìn)頭2250500硐室炸藥庫1100100其它其它巷道所需風(fēng)量152.3礦井有效風(fēng)量3189.3內(nèi)部漏風(fēng)（漏風(fēng)系數(shù)取15%）479.7礦井總進(jìn)風(fēng)量3678外部漏風(fēng)（總進(jìn)風(fēng)的5%）183.9風(fēng)機(jī)風(fēng)量3861.99.3礦井通風(fēng)阻力計(jì)算9.3.1礦井通風(fēng)阻力礦井通風(fēng)阻力的大小是選擇通風(fēng)設(shè)備的主要依據(jù)，所以在選擇礦井通風(fēng)機(jī)之前必須首先計(jì)算井巷內(nèi)通風(fēng)總阻力。1）計(jì)算原則（1）進(jìn)行礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算，應(yīng)考慮礦井達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)在服務(wù)期限內(nèi)（15～25年），既能克服礦井的最大阻力（既通風(fēng)困難時(shí)期），又能保證礦井在最小阻力（既容易時(shí)期）的情況下通風(fēng)機(jī)的效率不低于0.70，所以必須計(jì)算這兩個(gè)時(shí)期的總阻力；（2）確定礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期。一般情況下，礦井投產(chǎn)剛達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)量時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的這個(gè)時(shí)期為容易時(shí)期；主要通風(fēng)機(jī)服務(wù)期限內(nèi)的后期為困難時(shí)期；（3）確定計(jì)算阻力路線。根據(jù)所給出的兩個(gè)時(shí)期通風(fēng)系統(tǒng)圖，憑直觀和經(jīng)驗(yàn)選擇一條風(fēng)量最大、巷道總長度最長的線路計(jì)算最大阻力，不必計(jì)算出所有巷道的阻力。只有在不能直接判斷哪條線路阻力最大時(shí)，才需要計(jì)算出所有線路的阻力，比較后得出最大阻力。計(jì)算時(shí)先選定的路線上（容易和困難時(shí)期分別選定），從進(jìn)風(fēng)井口到回風(fēng)井口逐段編號(hào)，然后對(duì)各段井巷進(jìn)行阻力計(jì)算，再將各段計(jì)算結(jié)果累加起來，便得出通風(fēng)容易和困難時(shí)期的井巷通風(fēng)Hrmin和Hrmax；（4）如果礦井服務(wù)年限長，則只計(jì)算投產(chǎn)后的0～25年內(nèi)通風(fēng)容易和通風(fēng)困難時(shí)期的井巷通風(fēng)總阻力。2）容易和困難時(shí)期阻力計(jì)算按照風(fēng)流經(jīng)過巷道時(shí)產(chǎn)生阻力的方式不同，可分為摩擦阻力和局部阻力，摩擦阻力一般占礦井通風(fēng)總阻力的90%左右，是選擇通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)，可由下式計(jì)算：hr=α×L×U×Q2/S3=R×Q2 （公式9-11）式中：Hr——摩擦阻力，Pa；α——摩擦阻力系數(shù)，Kg/m3；L——巷道長度，m；S——巷道凈斷面面積，m2；U——巷道凈斷面周長，m；R——井巷摩擦風(fēng)阻，N·S2/m8；Q——通過巷道的風(fēng)量，m3/s；主要通風(fēng)機(jī)的選擇是工作風(fēng)壓要滿足最大的通風(fēng)阻力，因此先確定通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的最大阻力路線。3）礦井最大阻力路線根據(jù)礦井通風(fēng)容易期的示意圖9.6和困難時(shí)期的示意圖9.7，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖9.8和網(wǎng)絡(luò)圖9.9，得出各時(shí)期最大通風(fēng)阻力路線為：通風(fēng)容易時(shí)期：副井(主井)→井底車場→軌道大巷（運(yùn)輸大巷）→軌道上山（運(yùn)輸上山）→區(qū)段運(yùn)輸平巷→工作面→區(qū)段回風(fēng)平巷→回風(fēng)石門→北風(fēng)井→地面；通風(fēng)困難時(shí)期：副井(主井)→井底車場→軌道大巷（運(yùn)輸大巷）→軌道上山（運(yùn)輸上山）→區(qū)段運(yùn)輸平巷→工作面→區(qū)段回風(fēng)平巷→回風(fēng)石門→北風(fēng)井→地面；副井(主井)→井底車場→軌道大巷（運(yùn)輸大巷）→軌道上山（運(yùn)輸上山）→回風(fēng)石門→北風(fēng)井→地面；另外，因有外部漏風(fēng)（指在防爆門和主要通風(fēng)及附近的漏風(fēng)），所以通過主要通風(fēng)機(jī)裝置的風(fēng)量一定大于礦井所需的總風(fēng)量。在計(jì)算風(fēng)硐阻力時(shí)應(yīng)考慮外部漏風(fēng)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，風(fēng)井無提升任務(wù)，外部漏風(fēng)系數(shù)取1.05，即風(fēng)硐風(fēng)量為風(fēng)井風(fēng)量的1.05倍。下面沿最大阻力路線分別計(jì)算通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)阻力，見表9-8和表9-9，計(jì)算出礦井在不同時(shí)期的摩擦阻力，考慮到適當(dāng)?shù)木植孔枇ο禂?shù)，按下面分別計(jì)算出兩個(gè)時(shí)期的井巷通風(fēng)阻力：hrmax=k×∑hfrmax（公式9-12）式中：hrmin——礦井最小通風(fēng)阻力，pa；hrmax——礦井最大通風(fēng)阻力，pa；k——局部阻力系數(shù)，通風(fēng)容易時(shí)期取1.1，困難時(shí)期取1.15；所以，通風(fēng)容易時(shí)期：hrmin=1.1×441.59=485.75pa通風(fēng)困難時(shí)期：hrmax=1.15×717.02=824.57pa

表9-8礦井通風(fēng)容易時(shí)期摩擦阻力序號(hào)井巷名稱支護(hù)形式α×104LUSRfQhfrVNS2/m4mmm2NS2/m8m3/spam/s1-2副井混凝土35039520.4144.160.003250.668.2131.152-3井底車場砌碹8532014.816.60.008850.6622.583.053-4軌道大巷錨噴85100014.816.60.027550.6670.583.054-5采區(qū)下部車場錨噴9210014.816.60.003044.836.0292.705-6采區(qū)進(jìn)風(fēng)上山錨噴90110014.816.60.032042.8358.702.586-7采區(qū)中部車場錨噴927014.816.60.002142.833.8522.587-8區(qū)段進(jìn)風(fēng)平巷錨網(wǎng)12480015.41150.064528.9253.952.118-9綜采工作面液壓支架40020014.513.20.050425.1531.881.919-10區(qū)段回風(fēng)平巷錨網(wǎng)14080014.61150.048528.9240.562.3510-11回風(fēng)石門錨噴925014.816.60.001544.833.0152.7011-12風(fēng)井混凝土3516518.8419.630.001453.23.9622.71總阻力/pa303.31+138.28=441.59表9-9礦井通風(fēng)困難時(shí)期摩擦阻力序號(hào)井巷名稱支護(hù)形式α×104LUSRfQhfrVNS2/m4mmm2NS2/m8m3/spam/s1-2副井混凝土35039520.4144.160.003252.828.2131.202-3井底車場砌碹8532014.816.60.008852.8222.583.183-4軌道大巷錨噴85200014.816.60.055052.82141.163.184-5采區(qū)下部車場錨噴9220014.816.60.006043.6512.062.635-6采區(qū)進(jìn)風(fēng)上山錨噴90220014.816.60.064041.65117.42.516-7采區(qū)中部車場錨噴927014.816.60.002141.653.8522.517-8區(qū)段進(jìn)風(fēng)平巷錨網(wǎng)12480015.41150.064528.9253.952.118-9綜采工作面液壓支架40020014.513.20.050425.1531.881.919-10區(qū)段回風(fēng)平巷錨網(wǎng)14080014.61150.097028.9240.562.3510-11采區(qū)中部車場錨噴927014.816.60.002141.653.8522.5111-12回風(fēng)石門錨噴9010014.816.60.001547.86.0302.8812-13風(fēng)井混凝土3533015.719.630.002855.467.9242.83總阻力/pa449.46+267.56=717.024）井巷風(fēng)速驗(yàn)算表見表9-10由表9-8、9-9中風(fēng)速欄可以看出井筒及各巷道風(fēng)速符合《規(guī)程》的規(guī)定，也驗(yàn)證了在前面第四章中巷道斷面的選型是合理的，本設(shè)計(jì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，各風(fēng)壓相對(duì)較為穩(wěn)定，阻力相對(duì)平衡，網(wǎng)絡(luò)從整體上看是合理的。表9-8各巷道風(fēng)速值巷道名稱允許風(fēng)速（m/s）最低最高無提升設(shè)備的風(fēng)井和風(fēng)硐——15專為升降物料的井筒——12風(fēng)橋——10升降物料和人員的井筒——8主要進(jìn)風(fēng)巷——8架線電機(jī)車巷道1.08回采面、掘進(jìn)中的煤巷0.254運(yùn)輸機(jī)巷、采區(qū)進(jìn)回風(fēng)巷0.256掘進(jìn)中巖巷0.154其它人行巷道0.1549.3.2礦井總風(fēng)阻、等級(jí)孔計(jì)算1）礦井風(fēng)阻值計(jì)算如下：R=hr/Q2 （公式9-13）式中：R——礦井風(fēng)阻，Ns2/m8；hr——礦井總阻力，Pa；Q——礦井總風(fēng)量，m3/s；根據(jù)前一節(jié)計(jì)算的風(fēng)量和阻力值，由式9-13可分別計(jì)算出礦井在不同時(shí)期的風(fēng)阻值，計(jì)算結(jié)果見表9.11。2）等級(jí)孔等級(jí)孔是衡量礦井通風(fēng)難易程度的數(shù)值，可由下式計(jì)算：A=1.19×Q/ （公式9-14）式中：A——等級(jí)孔，m2；等級(jí)孔值越大說明通風(fēng)越容易；值越小，通風(fēng)越困難。根據(jù)表9-11，利用礦井等級(jí)孔值判斷各個(gè)時(shí)期的通風(fēng)難易程度。等級(jí)孔計(jì)算結(jié)果列入表9-12，然后說明礦井在不同時(shí)期的通風(fēng)難易程度。表9-11阻力值和等級(jí)孔時(shí)期風(fēng)量m3/s總阻力Pa風(fēng)阻NS2/m-8等積孔m2難易程度容易時(shí)期53.8485.750.16782.90容易困難時(shí)期64.37824.570.19902.67容易表9-12礦井通風(fēng)難易程度分級(jí)礦井通風(fēng)難易程度礦井總風(fēng)阻Rm/NS2/m-8等積孔A/m2容易<0.355>2中等0.355～1.4201～2困難>1.420<19.4礦井主要通風(fēng)機(jī)選型9.4.1礦井自然風(fēng)壓由于風(fēng)流流過井巷時(shí)與巖石發(fā)生了熱量交換，使得進(jìn)、回風(fēng)井內(nèi)的氣溫出現(xiàn)差異，回風(fēng)井里面的空氣密度比進(jìn)風(fēng)井里的空氣密度較小，因而兩個(gè)井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差就是自然風(fēng)壓。礦井自然風(fēng)壓是借助于自然因素而產(chǎn)生的促使空氣流動(dòng)的能量。礦井自然風(fēng)壓的大小，主要取決于進(jìn)回風(fēng)側(cè)空氣的溫度差和礦井的深度，溫差越大，礦井越深，自然風(fēng)壓就越大。1）地表氣溫的變化對(duì)于山區(qū)平硐開拓的礦井，或深部露天轉(zhuǎn)地下的礦井，或井筒開拓的淺礦井，自然風(fēng)壓受地表氣溫變化的影響較大。對(duì)于豎井開拓的深礦井，地溫隨深度增加而增大，地面空氣進(jìn)入井筒與巖石發(fā)生熱交換，地表氣溫的影響比較小，自然風(fēng)壓的大小雖有改變，方向不變。2）礦井深度近似認(rèn)為自然風(fēng)壓的大小與礦并深度成正比。深1000m的礦井，“自然通風(fēng)能”占總通風(fēng)能量的3）地面大氣壓地面大氣壓變化不大，對(duì)自然風(fēng)壓的影響較小自然風(fēng)壓的計(jì)算公式為：g（公式9-15）式中：——自然風(fēng)壓，Pa；g——重力加速度，取9.8m——分別為圖中1、2、3點(diǎn)之間的高差，m；——分別為圖中1、2、3點(diǎn)之間的平均空氣密度，kg/m3；礦井進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)流參數(shù)因季節(jié)的不同而不同，所以分夏季和冬季兩個(gè)差別較大的時(shí)期?？諝馄骄芈蕆2、r1參數(shù)見表9-13；空氣平均重率表見表9-13表9-13空氣平均重率（kg/m3）地點(diǎn)季節(jié)進(jìn)風(fēng)井口-450井底車場2風(fēng)井底3風(fēng)井4冬季1.231.291.251.22夏季21.18冬季：hn=9.8×[（1.23+1.29）/2×（33+350）-（1.29+1.25）/2×（350-150）-(1.25+1.22）/2×（33+150）]=107.7pa夏季：hn=9.8×[（1.18+1.24）/2×（33+150）-（1.24+1.22）/2×（350-150）-(1.22+1.18）/2×（33+150）]=-3.92pa通過以上計(jì)算，自然風(fēng)壓在冬季為正，夏季為負(fù)，說明冬季自然風(fēng)壓幫助通風(fēng)，夏季自然風(fēng)壓阻礙主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。9.4.2主要通風(fēng)機(jī)選型礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿κ峭L(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)是礦井的“肺臟”，其晝夜不停運(yùn)轉(zhuǎn)，能耗很大，所以合理選擇通風(fēng)機(jī)不僅關(guān)系到礦井安全生產(chǎn)和職工身體健康，而且對(duì)礦井的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有一定的影響。通風(fēng)機(jī)選型的依據(jù)是根據(jù)計(jì)算出的總風(fēng)量Q，容易時(shí)期最小阻力Hrmin和困難時(shí)期最大阻力Hrmax。它包括通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選擇及通風(fēng)機(jī)附屬裝置的設(shè)計(jì)。1）選擇通風(fēng)機(jī)的基本原則所用的通風(fēng)機(jī)除應(yīng)具有安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好等優(yōu)點(diǎn)外，還應(yīng)符合下列要求：（1）選擇通風(fēng)機(jī)一般應(yīng)滿足第一水平各個(gè)時(shí)期的阻力變化要求，并適當(dāng)照顧下一水平通風(fēng)機(jī)的需要。當(dāng)阻力變化較大時(shí)，