中国矿业大学2011级本科生《矿井通风与安全》课程设计
边界各开掘一个风井，风井安装梯子间，作为回风井并兼作安全出口。
大巷布置在12煤层底板以下20m的灰色细砂岩～灰白色中砂岩层内。其优点是便于大巷的维护，维护费用低，巷道施工条件能够保持一定方向和坡度；在开采上下阶段时可跨大巷开采，不留保护煤柱，减少煤柱损失，同时便于设置煤仓。。
立井开拓一水平，暗斜井延伸二水平的开拓方案。煤层设计两个阶段开采，第一阶段为-120 m～-550 m，阶段斜长1645 m，水平标高为-364 m，采用上下山开采；第二阶段为-550～-800 m，阶段斜长1378 m，水平标高-736 m，采用上下山开采。整个井田共分为16个采区，第一水平设置8个采区，第二水平8个采区。
3 巷道布置与采煤方法
3.1 采区巷道布置及生产系统
井田共划分为两个开采水平，其中一水平沿走向上山布置4个采区、下山部分布置4个采区。二水平沿走向上山部分布置4个采区、下山部分布置4个采区，全部为双翼采区。矿井首采区位于井田东部第一水平上山部分，北部以工业广场保护煤柱为界，东部以煤层露头保护煤柱为界，南部与南四采区相邻，西部以一水平运输大巷与下山部分相望。采区内无其它地质构造，开采布置简单。采区走向长2560～2040m，平均2300m，倾斜平均长817m，采区垂高184m。。首采区走向长度2560m，单翼走向长度1280m。
采区倾斜长度817m，区段平巷采用单巷掘进，在回采下区段时，采用留小煤柱的沿空掘巷。区段上平巷宽度为4.5m，下平巷宽度为4.5m，区段煤柱为15m。确定工作面长度250m，划分3个区段。每个区段宽为274m。
采区间工作面的接替顺序为左右两翼跳采接替，区段接替由上到下依次接替。
3.2 采煤方法
主采煤层选用综采开采工艺，走向长壁全部垮落一次采全高的采煤方法。工作面的推进方向确定为后退式。根据工作面的关键参数选用设备如下：液压支架ZZ5600/21/42、采煤机MGTY300/730-1.1D、刮板输送机SGEC-830/500、 SZP—830/180型转载机、PCM132型破碎机、SSJ-1200/2×250型带式输送机。采煤机截深0.6m，其工作方式为双向割煤，追机作业，工作面端头进刀方式。工作面用先移架后推溜的及时支护方式。
3.3回采巷道布置
本设计中采用单巷布置，区段之间留15m的煤柱作沿空掘巷。在煤层中共布置二条区段平巷，采用综掘机割煤，锚杆机进行支护的机械化掘进方式。区段平巷的断面能够满足通风和安装综采设备的要求，运输和回风平巷均为梯形断面，运输断面宽4.5m，高3.0×2.5m。回风断面宽4.5m，高3.0×2.5m。
3.4部分井巷特征参数
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表3-1部分井巷特征参数
井巷名称 副井 井底车场 运输大巷 采区下部车场 采区进风上山 采区中部车场 区段进风平巷 综采工作面 区段回风平巷 采区回风石门 回风大巷 回风石门 风井 长度(m) 315 320 1300 80 780 100 1018 280 1001 50 1342 50 145 断面（m2） 44.18 15.21 15.21 15.21 15.21 15.21 12.07 14.6 12.07 15.21 15.21 15.21 19.63 周长（m） 23.55 14.83 14.83 14.83 14.83 14.83 14.35 14.5 14.35 14.83 14.83 14.83 15.7
4 矿井通风与安全
4.1通风系统的选择
4.1.1 矿井开拓开采条件
(1)基本情况
井田含两个可采煤层，自上而下为7号和12号煤层，厚分别为3.52m、3.54m，这里主要开采12号煤层，煤层倾角为13°，容重为1.40t/m。本矿井属瓦斯矿井，12煤层具有自然发火危险倾向性，自然发火期定为11个月，矿井发火等级定为四级。
根据开拓开采设计确定，采用立井开拓一水平，暗斜井延伸二水平的开拓方案，煤层设计两个阶段开采，第一阶段为-120 m～-550 m，阶段斜长1645 m，水平标高为-364 m，采用上下山开采；第二阶段为-550～-800 m，阶段斜长1378 m，水平标高-736 m，采用上下山开采，采用综采生产工艺。初期投产达到设计产量时，由井田东部的一个工作面达到产量，综采面产量确定为240万t/a。
大巷及采区上山均布置于煤层底板岩石中，区段平巷采用单巷掘进，在回采下区段时，采用留小煤柱的沿空掘巷。为保证生产正常接替，前期及后期均设两个岩石掘进头掘进大巷
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及两个煤巷掘进头。 (2)基本要求
一般情况下矿井通风系统 ，都要符合投产较快、出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体地说要适应以下基本要求：
1) 每个矿井，特别是地震区、多雷区的矿井至少要有两个通地面的安全出口，每个出口之间距离不得小于30m；
2)进风井口，要有利于防洪，不受粉尘、污风、炼焦气体、燃烧气体等有毒有害气体的侵入；
3)采用多台分区主要通风机通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻；各分区主要通风机的回风流中央主要通风机和每一翼的主要通风机的回风流都必须严格隔开；
4)所有矿井都要采用机械通风，主要通风机和分区通风机必须安装在地面； 5)北方矿井，井口要有供暖设备； 6)总回风巷不得作为主要人行道； 7)工业广场不允许受通风机噪音的干扰； 8) 装有皮带机的井筒不允许兼作回风井； 9)装有箕斗的井筒不允许兼作进风井；
10)可以独立通风的矿井，采区尽可能独立通风；
11)通风系统要为防瓦斯、火、水、尘及降温创造条件；通风系统要有利于深水平延伸或后期通风系统的发展变化；
12)要注意降低通风费用。
4.1.2矿井通风系统的确定
一般情况下，矿井主要有五种通风类型：中央并列式(图4-1)、中央边界式(图4-2)、两翼对角式(图4-3)、分区对角式(图4-4)和混合式通风。但一般来说新建矿井多在前4种方式中选择。混合式是前几种方式的综合，多在老井的改建、扩时使用。因而，我们只对前4种通风方式作一个比较。见表4-1所示。
图4-1 中央并列式
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图4-2中央边界式
图4-3两翼对角式
图4-4 分区对角式
(1)技术比较
一般的说，新建矿井多数是中央边界式、中央边界式、两翼对角式、分区对角式。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。如表4-1所示。
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表4-1矿井通风方式对比表 通风方式 中央并列式 中央边界式 两翼对角式 分区对角式 通风线路短、几个分区域可以同时施工的优点外，更有利于处理矿井事故。运送人员设备也方便。 风路较短，阻力较小，采空区的漏建井期限略投资稍大 风较小，比中央并列式安全性更好 长，有时初期 初期投资较少，工业场地布置集中，风路较长，风管理方便，工业场地保护煤柱小，阻较大，采空保护井筒的煤柱较少，构成矿井通风系统的时间短。 区漏风较大 建井期限略长，有时初期投资稍大 煤层倾角大、埋藏深，但走向长度并不大，而且瓦斯、自然发火都不严重 优点 缺点 适用条件 通风阻力较小，内部漏风小，增加了一个安全出口，工业广场没有主要通风机的噪音影响；从回风系统铺设防尘洒水管路系统比较方便。 煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大，而且瓦斯、自然发火比较严重 煤层走向较大（超过4km），井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的新矿井 煤层距地表较浅，井田面工业场地分散、占地面积大、井筒保护积较大，局部瓦斯含量大，采区离工业广场比较远。 煤柱较多 通过对以上几种通风方式的比较和技术分析，结合本矿井的地质条件，因为范各庄煤矿平均走向长度10.48km,走向长度较大，井型较大，煤层自燃发火比较严重，煤层埋藏深，我们初步选定中央边界式和两翼对角式，现将这两种方案进行经济比较来确定最终通风方式。 (2) 经济比较
1)进行工程掘进费用比较
中央边界式，回风大巷工程量：2623m，回风井工程量为145；两翼对角式，回风井工程量：145×2=190m，回风大巷工程量：1342m。
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