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1、 1前言提高矿业企业的效率，增强竞争力的重要途径就是对有条件的矿业企业，建立高产高效矿井，即提高工作面单产，实现一矿一面或二面的高度集中化生产。高产高效矿井不仅大幅度提高本身的效益，而且促进了国有重点煤矿采煤生产技术的重大变革。本设计依照高产高效的理念，根据该井田范围、地质构造、水文特征、煤层赋存条件及煤质等情况进行了初步的井田开拓设计，初步确定了井筒位置、开拓方式、大巷布置、采区划分、采区布置、巷道选型等，为后续矿井通风设计做准备。矿井通风系统是指为了向井下各生产作业地点供给新鲜空气，稀释并排出井下产生的 有毒有害气体及矿尘而设计形成的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称，是确保矿井安全生
2、产的重要系统。通风系统由进风、用风和出风三部分组成。进风部分把新风送入用风部分，出风部分将用风部分产生的废气排出地表，用风部分由众多的生产作业面构成，其作用是稀释和排出作业面所产生的炮烟、粉尘等有毒有害物质，使作业环境符合安全卫生要求。每个矿井的通风状况都直接关系到矿井生产能否安全顺利进行，关系到矿山工人的安全和健康，而良好的通风状况又是以完善的通风系统为基础。所以矿井通风设计是本设计的重点部分。对于该设计矿井，根据煤质特征、煤层赋存状况确定了矿井的两翼对角式通风方式。采区风量依据“按须配风”的原则，确定工作面、掘进面风量，进而确定整个矿井的总风量。将风量分配给各个用风地点是通风设计中的重点。
3、在风量调节部分，本设计利用了我院刘剑教授开发研制的矿井通风仿真系统MVSS3.0，对风量进行了准确的调节，对现场通风管理有较大的指导意义，大大简化了设计过程，提高了效率，并且结果准确可靠。由于本设计矿井为两翼对角式通风方式，涉及了两台风机联合运转问题。作者对风机联合运转进行了较为浅显的分析，并且应用MVSS3.0 仿真系统分析得出了该矿井扇风机联合分析报告。21 1 矿区概述及井田特征1.11.1 矿区地理位置及交通井田位于法库与康平两县之间，大部分隶属于康平县东关屯乡管辖，其地理坐标为：东经 123184512330 ，北纬 4235 4245。井田位于沈阳市康平县境内，井田南北长 3.68
4、Km，东西宽 5.55Km，面积19.88Km2。矿井东以 F1、F2、F3 号断层为界，与小康煤矿及康平三台子地方矿毗邻，南以-300m 高程及井田第 10 地质勘探线，与法库边家地方煤矿相连。图 1-1 井田地理位置图Fig.1-1 The map of the designed mine field井田区域内交通便利，有 203 国道贯穿于煤田中部，距沈阳 130km、距铁岭 70km。与周边县、乡之间也均有县级柏油公路相通。另有连接国铁的矿区铁路直通矿山，交通十分便利，如图 1-1。31.2 矿区地形地貌井田处于北东走向的八虎山和调兵山两个背斜之间。在中生代晚侏罗纪中期该煤田普遍下降形
5、成了湖泊相和泥炭沼泽相沉积沙海组煤系。在白垩纪末期，该区一直限于侵蚀基准面以上，直到第四纪还仍在接受剥蚀堆积。从而构成了现代的剥蚀堆积地貌类型，形成了井田内平缓的剥蚀堆积丘陵地形。大平矿井田的煤层总体走向为 NW 向，倾向 NE，倾角 7 - 9，西部边缘地带倾角增大，最大可达 23。1.3 矿区水文、气候条件本区无较大河流，地表径流主要来源于井田南部一条季节性小河李家河，集水面积 59.9km2 ，河长 19km2，河宽一般 1020m，枯季无水。矿井正常涌水量 3.40 m3 /h，最大涌水量预计 8.50m3 /h。本地区多风，少雨，春旱冬寒，属大陆性气候，一般春秋冬三季多风。最高气温为
6、33C，底气温为-32，结冻期自 10 月末到翌年 4 月，最大结冬深度为 1.45m，最多降雨量 801.4mm.1.4 矿区地震震级该煤田地震烈度为 6 度（1983 年辽宁地震局资料）42 井田特征及开采条件2.1 煤质及煤层特征1 层煤区内沉积稳定，结构简单，煤层厚度大全区可采。煤层直接顶板为油页岩，底板为深灰色粉砂岩，煤层总厚度为 0.5814.03m，可采厚度 0.7310.18m，夹矸厚0.143.88m。2 层煤可采范围，主要分布井田中部，煤层间距从南向北逐渐加大，顶板为黑色泥岩及深灰色粉砂岩，煤层总厚度为 0.158.74m，可采厚度 0.707.18m。夹矸厚0.151.5
7、0m。煤层直接顶底板。煤层直接顶板主要由黑褐色油页岩所组成。在油页岩中夹有 13 层薄层粘土，厚度0.10.3m；其下部含有 35 层菱铁矿薄层，一般厚 0.20.4m。煤层直接底板，均由灰黑色泥岩和灰白色粉、细砂岩所组成。可采煤层均属底变质阶段的长焰煤。详细见井田综合柱状图（见附录 C）2.2 开采技术条件瓦斯:设计开采煤层瓦斯绝对涌出量 11.63m3/h，相对涌出量为 1.12m3/dt，属低瓦斯矿。煤尘:煤尘爆炸指数为48.98%，具有强烈的爆炸性。 煤的自燃:煤的自燃发火区为13个月，最短发火期为20天。53 井田境界及储量3.1 井田境界 本井田浅部位于东北部-250m 标高，以断
8、层为分界线，深部位于西南部 700 m 标高处。整个井田走向长 5550m，倾向长 3680m，井田面积 19.88 km2，井田边界留 30m 煤柱，以免受其他井田开采的影响。本井田的划分总体上由断层和最低可采线确定，并考虑了井田地质构造和煤层赋存状况对煤层开采的影响，对井田边界作了合理的划分。通过邻井开发证实了本井田划分的合理性。由此可见本井田划分的结果符合技术上先进经济上合理的原则，亦符合煤炭工业矿井设计规范的要求及有关规定，因而是合理的。3.2 井田储量1本设计井田面积为 19.88m2，井田内包含两层煤，第一层煤厚 8m，第二层煤厚 6m，煤层总厚 14m，煤层倾角 7。t4 .38
9、3296945)7cos(33. 11419878274 )7cos(容重煤厚井田面积井田工业储量t2 .373112414井田边界损失煤柱工业储量矿井设计储量井田边界损失煤柱=10184531.2 t巷道保护煤柱=9655966.4 t带区保护煤柱=77794497 t工业广场保护煤柱=16008484.5 t区段保护煤柱=5053221.5 t两个风井保护煤柱=2397981 t75% 两个风井保护煤柱区段保护煤柱带区保护煤柱巷道保护煤柱工业广场保护煤柱矿井设计可采储量设计可采储量t 1332217311. 64 矿井年产量、服务年限及一般工作制度4.1 矿井年产量及服务年限 本矿井设计为
10、年产 300 万吨 现代大型矿井年643 . 1设计年产量设计可采储量整个矿井服务年限K备用系数，取 1.3由于选择了靠近工业广场的煤层作为首采区，其距离井底车场较近，所以本矿井预计在三年内可以达到设计产量，且超产的可能性较大。 4.2 矿井的一般工作制度矿井年工作日为 300 天。本设计矿井实行“三八”工作制，即每班工作 8 小时，分 3班到，每日提升时间 4 小时。 75 井田开拓井25.1 井筒形式的确定 本井田内表土层不厚，井筒不需要特殊施工法，由于煤层赋存在-250-700m 之间，打斜井井筒较长，立井开拓的适应性强，故采用立井开拓方式。 本设计矿井采用两翼对角式通风方式，故有 4
11、井筒。主井、副井位于工业广场中央，两个风井位于井田倾向中部边界。表 5-1 进、回风井规格及功能Tablet.5-1 the type and function of the shafts井筒名称规格井筒长度/m井口标高/m倾角用途副井直径 8m64510090提升人员、材料、设备、出矸，进风用主井直径 7m68510090提升煤，进风用南风井直径 5m63510090南翼主要回风井北风井直径 5m63510090北翼主要回风井5.2 开采水平设计水平及布置运输大巷或总回风巷的水平面，合理的水平垂高在能满足煤的运输，辅助运输，行人条件的需要下，具有合理的区段数目，要有利于采区的正常接替，要保证
12、开采水平有合理的服务年限及足够的储量。本矿井设计开采水平高度为 545 水平，为单水平、上下山开拓，分为两个阶段，开采方式为倾向长壁采煤法，每个阶段分 5 个区段，每个区段有 56 个工作面。设计水平开采储量为 213207093.67 t，服务年限约 45 年。5.3 设计水平巷道布置本设计矿井大巷使用年限较长，为便于维护，减少煤炭损失，以及考虑到采动的影响，将大巷布置在煤层底版岩石中，大巷的具体位置见开拓系统平、剖面图，岩石大巷与煤层大巷相比，优越性是比较明显的，岩石大巷能适应地质构造的变化，便于保持一定的方位与坡度，可较长距离的直线布置，便于煤炭运输，提高大巷通过能力，同时岩巷受采动影响
13、小，大巷位于岩石中，减少了保护煤柱，故煤炭损失少，提高了回采率。8但是本井田由于煤层底板属极软岩，巷道变形大，支护困难，则巷道采用锚网喷圆拱型支护形式，达到了高应力巷道不需翻修的目的。本设计井田走向长，井田范围大，为适应现代化采煤的应用，及运输的效率，故大巷采用皮带运输，可实现连续运输，运量大，效率高，易于实现自动化，由于地质构造比较简单，煤层倾角平缓，采用条带准备，且该水平的服务年限长，设备利用是比较充分的，且巷道较直，没有较大的巷道弯曲段。开采水平主要大巷有轨道大巷、胶带大巷、回风大巷 3 条大巷，主要位于井田倾向中部位置。表 5-2 主要大巷规格及功能Tablet.5-2 the typ
14、e and function of the major tunnels巷道名称规格位置用途轨道大巷断面积 16.0m2圆形、锚喷、锚索支护倾向中部-545m 水平运料、矸、设备，行人，通风胶带大巷断面积 14.5m2圆形、锚喷、锚索支护倾向中部-545m 水平运煤、行人、通风回风大巷断面积 14.2m2圆形、锚喷、锚索支护倾向中部-535m 水平回风用带区内主要巷道有集中运输巷、集中回风巷、带区石门、运输顺槽、回风顺槽等，规格型号如表 5-1表 5-3 带区巷道规格Tablet.5-3 the type of the belt areas巷道名称支护方式断面形式断面积/m2周长/m2集中运输巷
15、锚喷、锚索圆形12.613.1集中回风巷锚喷、锚索圆形12.613.1带区石门锚喷、锚索圆形12.613.1运输顺槽金属支架圆形13.613.7回风顺槽金属支架圆形12.613.1运顺和回顺断面图见（见附录 D）96 带区形式及巷道布置36.1 带区形式及尺寸的确定本设计井田包括两层煤，第一层煤 8m 厚，第二层煤 6m 厚，本设计只考虑第一层煤。采用集中大巷的布置方式，大巷位于-480 水平，第一层煤底板中，煤层赋存平缓，煤层倾角 7左右，整个煤层呈向斜构造。本井田地质构造简单，无大的断层，根据其倾向长度，将井田沿倾向大致平均分成东西两个区段，每个区段分 5 个带区，带区内均采用倾向长壁开采
16、法。由于走向长度，加之各个带区实际情况，每个带区划分条带不尽相同，见表 6-1表 6-1 带区尺寸及工作面尺寸Tablet.6-1 the dimensions of the belt areas and work faces带区名称带区走向均长/m带区倾向均长/m条带数工作面长度/mEN1114017506190EN2116618506190EN397713766190ES1112017117160ES2105517657160WN1114017256190WN2100016805190WS1113018067160WS299517006160WS3105714086160根据国家目前开采技术条件，可知以上各工作面的选取是大致合理的，适合于近水平厚煤层、回
