阳煤集团石港矿矿井通风系统设计-学位论文.doc

太原理工大学继续教育学院
毕业设计说明书

毕业生姓名
：
穆计科
专业
：
安全工程
学号
：
10421624033
指导教师
:
王旭宏
所属系（部）
：
采矿工程系

二〇一二年六月

阳煤集团石港矿矿井通风系统设计

穆计科
二〇一二年八月十日

目 录
前 言 3
第一章 矿井概况 6
1.1 矿井基本概况 6
1.2 井田境界及储量 10
第二章 矿井开拓方式 10
2.1开拓方式 10
2.2水平划分 10
2.3采区划分 11
2.4井下开拓巷道布置 11
2.5井筒特征 12
2.6井底车场 12
第三章 采区巷道布置 13
3.1 采区巷道布置 13
3.2 采煤方法 16
3.3 巷道掘进 23
第四章 矿井风量计算 26
4.1 瓦斯资源 26
4.2 矿井瓦斯涌出量 27
4.3 矿井瓦斯抽放效果 28
4.4 矿井需风量计算 30
第五章 矿井现有通风能力核定 35
5.1 井巷概况 35
5.2 矿井总进风能力核定 36
5.3 矿井回风系统回风能力核定 36
5.4 主扇能力核定 37
5.5 通风系统改造的必要性 37
第六章 通风系统改造方案 39
6.1 矿井通风系统改造方案 39
6.2 方案比选 43
6.3 主要安全措施 45
第七章 通风设备选型 45
7.1 通风设备概况 45
7.2 设计依据 46
7.4 通风设备选型计算 46
7.5 确定扇风机工况点 48
7.6 电动机功率核算 51
7.7 通风机其它附属设施 51
第八章 结论与建议 51
11.1 结论 51
11.2 建议 52
专题部分 52
参考文献 61
结 束 语 62

62

前 言
一、概述
石港煤矿位于左权县城北13Km处，该矿井始建于1958年， 2003年底阳煤集团决定兼并收购石港煤矿，成立石港公司， 2004年8月开始对矿井进行技术改造（150k t/a—900k t/a），矿井2007年9月19日开始试生产。矿井为高瓦斯矿井，改造后采用斜井开拓，开采15号煤层，布置有三进一回共四个井筒，分别为混合提升斜井、运人斜井、瓦斯管路斜井、回风立井。矿井在井下施工过程中，于2007年6月发生一起瓦斯动力现象，致使矿井开采条件发生变化，被鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
由于近年石港公司井下开采条件的变化，矿井被鉴定为煤与瓦斯突出矿井，2010年11月经河南理工大学预测，矿井绝对瓦斯量185.27m3/min、相对瓦斯量97.8m3/min，与2009年相对瓦斯量77.14m3/min相比，增大了26.8%。目前，石港煤矿现有主扇已经调到最大角度，总风量仅能达到9600 m3/min，不能满足风量富余系数不得小于1.5倍的要求。经通风系统能力核定，必须对矿井通风系统进行改造。
本设计针对石港公司通风系统进行了重点设计。
二、设计依据
1、2009年12月山西地宝能源有限公司编制的《山西石港煤业有限责任公司矿井地质报告》；
2、2010年10月河南理工大学编制的《山西石港煤业有限责任公司15号煤层煤与瓦斯突出危险性区域预测报告》；
3、《2007、2008、2009年度矿井瓦斯等级鉴定结果批复》；
4、2010年7月河南理工大学编制的《山西石港煤业有限责任公司15号煤层开采矿井瓦斯涌出量预测》及晋煤瓦发[2010]1662号批复文件；
5、矿方提供的有关现状资料；
6、国家有关煤炭工业的规程、规范和技术政策等。
三、设计指导思想
在贯彻执行国家能源开发的方针、政策及煤炭工业《规程》、《规范》的前提下，并根据阳煤集团公司要求的，按1.5倍的通风富余系数计算矿井通风参数（风量、阻力、风速），对不能满足此要求的通风系统（设施、设备及井巷）进行改造。
四、设计主要特点
1、根据河南理工大学预测的15号煤层瓦斯涌出量最大值进行通风参数计算，计算结果作为通风系统改造的依据。
2、对现有通风系统进行了能力核定。
五、主要技术经济指标
1、矿井设计生产能力为900k t/a；
2、矿井全井田划分为两个采区，采用“一井一面”达产。采区采掘配备为：一个15号煤综采工作面（备用一个）、三个掘进工作面（备用两个）。矿井所需总风量13200m3/min，矿井通风系统改造后容易时期通风阻力H小=256mmH2o、困难时期通风阻力H大=298mmH2o。
3、通风系统改造新增回风立井井筒直径为3.0m、深度330m，井下回风联络巷100m，井巷工期 4个月，安装1个月，总工期5个月。
4、新选用FBCDZ-10-No33型防爆对旋轴流式通风机2台，1台工作，1台备用。
5、新建地面通风道50m。
六、问题及建议
1、建议进一步提高矿井瓦斯的抽采率，减少风排瓦斯量，从而降低矿井的总风量。
2、进一步加强瓦斯预测工作，并按国家有关规定完善井下通风设施。
3、通风系统改造工程实施与设备更换期间，矿方必须制定出安全可靠的措施。

第1章 矿井概况
1.1 矿井基本概况
1.1.1地理位置及交通
1．地理位置
石港煤矿位于左权县城北13km处，行政区划属左权县寒王乡管辖。其地理坐标为北纬37°10′10″—37°12′11″，东经113°24′35″—113°26′37″。
2．交通情况
阳（泉）——黎（城）干线公路207国道和阳（泉）——涉（县）铁路均由井田东界外附近通过，交通条件便利。井田距周围主要城镇的里程如下：北距阳泉90km，南距涉县87km，西距榆社50km，东距邢台82km。
3．地形、地势及河流
井田位于太行山中段西麓，属中低山侵蚀地貌，地表经常年风化剥蚀，沟谷纵横、梁岭绵延，地形比较复杂。总的地势为北高南低，地形最高点位于井田中东部，标高为1526.80m；最低点位于井田西南边缘丰垢河床，标高为1234.90m，地形最大相对高差291.90m。井田内河流主要为丰垢河，位于井田西南边界处，由西北向东南流经井田西南部，属季节性河流，雨季水量略大，平时水量微小，属漳河水系。
4．气象及地震
井田地处黄土高原，气候干燥，昼夜温差大，属温带大陆性气候，冬春干旱多风，夏秋温和多雨，全年夏短冬长。年平均气温6.3℃，其中一月气温最低，平均为-9.2℃。极端最低气温-32.1℃（1971年1月22日），7月气温最高，平均为19.3℃，极端最高气温35℃（1981年5月18日）。年平均降水量592.8mm，最大年降水量1069mm（1963年），最大日降水量136.3mm（1963年8月5日）。雨季一般为7、8月份，占全年降水量的50.5％。年平均蒸发量1622.8mm，其中4~7月最大，最大年蒸发量1874.1mm（1972年），最低年蒸发量1180.6mm（1964年）。年主导风向为西南风，冬季多西风，夏季多西南风，年平均风速为2.2m/s。
根据中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，本区建筑抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组。
采煤生产建设中，矿井的提升、通风、供电、供水、通信和瓦斯排放系统，抗震设防类别应划为乙类设防类别。
1.1.2地质概况
1、地质构造
井田位于我国东部新华夏系构造体系第三隆起带中段的太行山隆褶带与沁水拗陷接壤部位。区域构造为北北东向的单斜。井田构造形态为走向北北东且向北西西缓倾的单倾构造，局部有次一级波状起伏。井田内地层倾角一般为4°－15°，井田东北部发育一个短轴向斜和一个短轴背斜，斜局部地段由于挠曲构造发育导致倾角增大达30°。区内挠曲构造发育，解释挠曲22个，挠曲密集发育带3条，发现21条正断层，19个陷落柱，断层和陷落柱情况详见表2-2、2-3，其中F09断层为三维地震勘探控制，可靠程度为较可靠，但现亦由井下巷道揭露，揭露其位置、落差、走向、倾角与三维地震控制情况吻合，故本次将其可靠程度叙述为可靠。
综上所述，井田内为单斜构造，地层倾角一般较小，井田东北部发育一个短轴向斜和一个短轴背斜，井田及其附近发育21条断层（其中仅3条断层落差大于10m）和19个小陷落柱，井田构造简单属一类。
井田内断层共21条，落差大多较小，陷落柱规模也不大，从区域和井田来看，预计构造对煤层、煤质、水文地质及其它开采技术条件不会产生大的影响。
2、可采煤层
井田内可采煤层共2层，分别为14、15号煤层，其中15号煤层，全井田均达可采，是井田内主要可采煤层；14号煤层由于硫份超标，暂不开采。（可采煤层特征见表）：
可采煤层特征表
时代
煤层编号
厚度（m） 最小-最大 平均
层间距（m） 最小-最大 平均
结构
稳定性
可采性
顶底板岩性
赋存部位
顶板
底板
太原组
14
0.63-1.16 0.84

4.53-12.15 6.55
简单
较稳定
暂不
开采
泥 岩 石炭岩
泥 岩 细砂岩
太原组下部
15
5.93-8.22 7.18
复杂
稳定
全可采
泥 岩 砂质泥岩
粉砂岩
泥 岩 铝质泥岩
太原组下部
15号煤层：
井田内施工钻孔11个，共有10个（除SG-01H外）钻孔穿过该煤层，煤矿井下亦揭露该煤层；煤层厚度大，全井田均达可采，可采性指数为1。厚度5.93-8.22m，平均7.18m，稳定煤层，属井田内主要可采煤层，结构复杂，含夹矸1-3层，夹矸岩性为炭质泥岩。顶板岩性为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，底板岩性为泥岩、铝质泥岩。井田东南部，已大部分采空，采空范围约1.22km2。
3、瓦斯、煤层自燃发火倾向性及煤尘爆炸危险性
（1）瓦斯
根据山西省煤炭工业局文件晋煤安发[2007]2030号文件批复，石港煤矿2007年矿井瓦斯等级鉴测结果为：CH4绝对涌出量为35.22m3/min，CH4相对涌出量为366.19m3/t，CO2相对涌出量为53.86m3/t，CO2绝对涌出量为5.18m3/min,批复等级为瓦斯突出矿井；根据阳煤通字[2009]1034号文件批复，石港煤矿2008年矿井瓦斯等级鉴测结果为：CH4绝对涌出量为145.55m3/min，CH4相对涌出量为102.58m3/t，CO2相对涌出量为3.2734m3/t，CO2绝对涌出量为6.24m3/min,批复等级为瓦斯突出矿井；2009年矿井瓦斯等级鉴测结果为：CH4绝对涌出量为160.70m3/min，CH4相对涌出量为77.14m3/t，CO2相对涌出量为2.16m3/t，CO2绝对涌出量为4.5m3/min,批复等级为瓦斯突出矿井。
（2）煤尘
精查勘探中于202、402号孔采取了15号煤层煤芯煤样及石港煤矿煤层简选样做了煤尘爆炸性试验，试验结果表明15号煤层煤尘均具有爆炸性。
（3）煤的自燃
精查勘探施工中在201、202、402号孔煤芯煤样及石港煤矿简选样对14、15号煤的自燃倾向性进行了试验，其试验结果为：14号煤层吸氧量为1.38cm3/g，自燃等级为I类，自燃倾向性为容易自燃。15号煤层吸氧量为1.20cm3/g，自燃等级为III类，属不易自燃煤层。
此外该矿2008年5月6日采取14号煤层样委托河南省煤矿瓦斯与火灾防治重点实验室，进行了最短发火期试验，试验结果为：14号自燃等级为I类，为容易自燃煤层，最短发火期33天。
该矿15号煤层曾于2000年5月14日和2007年12月26日先后在工作面发生过自燃。
综上，14号煤层自燃等级为I类（容易自燃）—II类（自燃），15号煤层自燃等级为I类（容易自燃）—II类（自燃）—III类（不易自燃）。
1.2 井田境界及储量
1.2.1 井田境界
井田走向长3.6km，倾斜宽3.0km，面积为7.4712km2。
1.2.2 资源储量、设计生产能力和服务年限
矿井15号煤层设计可采储量为33600kt。矿井设计生产能力为900kt/a。矿井服务年限为26.7年。
第2章 矿井开拓方式
矿井2006年1月开工建设，根据确定的矿井工业场地位置和施工现场实际揭露的可采煤层情况，15号煤层的赋存情况与本矿井勘探地质报告基本相同，由于 2007年底鉴定为煤与瓦斯突出矿井前，矿井近两年的建设时间内，矿井开拓格局已形成，井下主要巷道已施工完毕，井田开拓叙述如下：
矿井现工业场地共三个，即：新区工业场地、旧区工业场地、风井工业场地。
2.1开拓方式
矿井开拓方式为斜井开拓，即在新区工业场地内布置有混合提升斜井，担负矿井主提升、除人员运送之外的全部辅助提升任务；旧区工业场地内布置有运人斜井，担负矿井人员运送任务、兼进风井；瓦斯管路斜井铺设瓦斯抽放管路、兼进风井；风井工业场地内布置回风立井，担负矿井回风任务、兼安全出口。矿井安全出口符合《煤矿安全规程》第18条规定。
2.2水平划分
15号煤层开采时设置一个开采水平，水平标高为+913m。+913m水平井底车场巷道及硐室均位于15号煤层底板下方的岩层中，符合《煤矿安全规程》有关规定。
2.3采区划分
原设计全井田15号煤层共划分为一个采区，双翼布置回采工作面，回采工作面推进长度平均1500m左右。在大巷掘进及地质补堪过程中，发现陷落柱、断层及挠曲构造频繁，适当缩短回采工作推进长度有利于回采工作面布置，故2008年5月将全井田15号煤层划分为两个采区。
由于之后探明的F09断层位于井底车场北侧，直接影响到将来二采区首采工作面布置，为避免在地质构造附近布置采掘工作面，又重新划定了采区边界线，即将采区边界线向东北平行移动400m左右。采区划分后，一采区倾斜长1517m，走向长1850m，面积2.8km2；二采区倾斜长1390m，走向长1578m, 面积2.19km2。
一采区北翼，倾斜长度400m，此开采区域地质构造基本探明，适合先布置一个推进度较短的壁式回采工作面，有利于矿方在变更采煤工艺后积累开采经验。
采区开采顺序为：一采区、二采区。
2.4井下开拓巷道布置
在混合提升斜井井底布置井底车场，然后分别向西、向北布置三条一、二采区巷道，分别为轨道、胶带、回风巷。
胶带巷通过井底煤仓与混合提升斜井相连，构成采区主运输系统；轨道巷与井底车场相连构成采区辅助运输系统；回风巷为专用回风巷，通过东、西回风大巷与回风立井相连。
一采区三条准备巷道均沿15号煤层顶板布置，目前，三条准备巷已开掘至矿井西部边界，并构成通风系统。鉴于一采区三条煤层准备巷在开掘过程时采取了边掘边抽措施，巷道周围的瓦斯得到了一定的释放，巷道处于卸压区；巷道采用锚喷支护，对巷道进行了封闭；采区内设置了避难所、反向风门、水仓、水泵房等安全防护设施，符合《煤矿安全规程》有关规定，故设计确定已形成的一采区准备巷可利用，并要求所有入井人员必须随身携带隔离式自救器。
后期开采时，二采区三条准备巷道均布置在15号煤层上方或下方岩层内。
2.5井筒特征
井筒名称
特 征
混合提升
斜井
瓦斯管路
斜井
回风
立井
运人
斜井
井田坐标（m）
纬距（X）
4119558
4117604
4119650
4117639
经距（Y）
19714389
19715068
19714356
19715093
标高（m）
井口 （Z口）
+1335
+1298
+1340
+1298
井口 （Z底）
+913
+1180
+989
+1180
井筒方位角（度）
36°
134°

134°
井筒倾角（度）
25°
28°
90°
20°
斜长（m）
999
280
351
300
井筒净径、净宽（m）
5.0
3.0
4.0
3.2
断面积( m2)
净面积
17.57
7.13
12.57
7.24
掘进面积
20.05
9.41
16.62
9.86
井筒装备
大倾角胶带机轨道
瓦斯管
梯子间
猴车

2.6井底车场
井底车场采用平车场，车场内设有中央变电所、中央水泵房、水仓、管子道、消防材料库、信号室等硐室。
混合提升斜井井底设有煤仓，煤仓形式为直立式普通圆形煤仓，煤仓净直径为Φ8.0m，垂深为25m，煤仓的有效容量750t；井底主要水仓设主仓、副仓，水仓有效容量为1200m3；井下爆炸材料库形式为壁槽式，可容纳火药2500kg，雷管5000发，为独立通风硐室。

第3章 采区巷道布置
3.1 采区巷道布置
3.1.1移交生产和达到设计生产能力时的采区数目、位置
根据确定矿井开拓部署，结合设计生产能力和工作面装备水平，矿井采用“一井一面”达产。即矿井移交生产及达到设计产量时，在一采区15号煤上分层布置一个综采工作面。
3.1.2采区巷道布置
一采区准备巷道共3条已形成：包括轨道巷、胶带巷及回风巷各一条，均沿15号煤顶板布置，巷道间距30m。
采区巷道沿煤层顶板布置，采用锚网喷支护，喷射混凝土厚度为100mm。巷道两侧布置回采工作面运输顺槽和回风顺槽，回采工作面采用后退式开采，顺槽采用锚网支护。

轨道巷（沿15# 煤顶板）
胶带巷（沿15# 煤顶板）

回风巷（沿15# 煤顶板）

3.1.3回采工作面布置
布置一个回采工作面生产，首采面为15号煤上分层的15102回采工作面，位于一采区北翼中部。回采工作面布置四条巷道，分别为运输顺槽、回风顺槽、内错瓦斯尾巷、走向高抽巷。运输顺槽、回风顺槽沿15号煤层顶板布置，内错瓦斯尾巷布置在15号煤层顶板上方2m处。走向高抽巷布置在15号煤层顶板上方35m左右。内错瓦斯尾巷与回风顺槽平距为15m，走向高抽巷与回风顺槽平距为30m。运输顺槽与轨道、胶带巷相连；回风顺槽与回风巷相连接，并与轨道巷相连接，回风顺槽与轨道巷之间设有两道正反双向风门，形成采区完善的通风、运输、供电、排水系统。
15号煤下分层回采工作面与上分层回采工作面上下重叠布置，共布置两条巷道，分别为运输顺槽、回风顺槽，通风方式为一进一回。
3.1.4采区生产系统
1、采区运煤系统
回采工作面可弯曲刮板输送机→顺槽转载机→破碎机→顺槽胶带输送机→采区胶带输送机→井底煤仓→混合提升斜井胶带→地面。
2、辅助运输系统
混合提升斜井→井底车场→一采区轨道巷→进、回风顺槽。
3、通风系统
混合提升斜井、运人斜井→一采区胶带巷、轨道巷→运输顺槽→综采工作面→回风顺槽（内错尾巷）→采区回风巷→回风大巷→回风立井→地面。
4、排水系统
进、回风顺槽→采区轨道巷（采区水仓）→井底水仓→混合提升斜井→地面。
一采区水仓位于采区西部最低处，水仓容量100m3，采用接力方式阶段排水。
采区排水设备：
（1）排水泵所需排水能力
按最大涌水： Q=42m3/h
（2）所需扬程
H采区=K（Hs+5.5)=169m（K取1.35）
根据计算的流量和扬程，选用DF46-30×7型水泵两台，一台工作，一台备用。其主要技术参数：Q=46m3/h，H=210m，配套电机功率为45kw。

3.2 采煤方法
3.2.1主要可采煤层赋存状况
15号煤层倾角为7°左右，地质构造相对简单，煤层赋存稳定， 15号煤层平均厚度为7.18m，属厚煤层，结构复杂，含夹矸1-3层，夹矸岩性为炭质泥岩。
3.2.2采煤方法
本矿井为煤与瓦斯突出矿井，根据《煤矿安全规程》，严禁采用放顶煤开采，针对15号煤层赋存条件，适合于机械化开采，由于回采工作面采用液压支架对顶板进行支护，可靠性好，安全程度高。石港公司采用分层普通综采工艺。
3.2.3工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型
本设计采用一个综采工作面来保证矿井900kt/a的设计生产能力，回采工作面采用综合机械化采煤工艺，回采工作面采、装、运全部实现机械化。
回采工作面设备详见下表。
15号煤层上分层综采工作面主要设备配备表
设备名称
设备型号
功率　（kw）
数量
采煤机
MG-571WD
571
1台
可弯曲刮板输送机
SGZ-764/264
264
1台
转载机
SZZ-764/132
132
1台
破碎机
PCM-110
110
1台
可伸缩胶带输送机
SSJ1000/160×2
320
1台
液压支架
ZZ4200/15/32

68架
单体液压支柱
DZ30-25/100

140根
乳化液泵站
WRB-200/31.5
132
1台
喷雾泵站
XPB250/5.5
30
1台
煤层注水泵
5D-2/150
13
1台
回采工作面采煤和运煤设备进行设备选型如下。
1、回采工作面采煤设备
（1）回采工作面采高的选择
设计按15号煤上分层煤厚3.0m左右进行采煤设备选型。
（2）采煤机截深的选择
目前国内普遍采用的截深为600—800mm，考虑到本矿井设计生产能力及管理水平，设计选用采煤机截深为600mm。
（3）回采工作面长度的选择
回采工作面长度可用下式计算：
L＝
式中：
L ——回采工作面长度，（m）；
Qr——回采工作面日产量，15号煤层回采工作面年产量为900kt/a，按330d计算，Qr＝2727t；
Kl——正常循环率取0.85；K2——截割有效系数，K2＝0.9；
N——日循环次数，N=15；
H——回采工作面煤层厚度，H＝3.0m；
B——循环进尺，B＝0.6m；
γ——煤的容重，γ＝1.45 t/ m3；
C——回采工作面回采率，C＝95%。
L＝2727/0.85×15×3.0×0.6×1.45×0.95×0.9＝95.84（m）,取整数L=100m。
(4) 采煤机计算割煤速度
式中：
Vc＝n (L＋30－Lc)/(KcTd－n Tc)
Vc——计算割煤速度，m/ min；
n——回采工作面日循环数，n＝15；
L——回采工作面长度，L＝100 m；
Lc——采煤机总长，Lc＝12.6 m；
30——进刀割煤长度，m；
Kc——采煤机平均日开机率，Kc＝0.6；
Td——回采工作面日生产时间，Td＝1080min；
Tc——采煤机进刀停顿时间，Tc＝3.5min。
Vc＝15×（100＋30－12.6）/（0.6×1080－15×3.5）＝2.96m/ min
(5) 采煤机计算循环时间
T＝(L＋30－Lc)/ Vc＋Tc
式中：
T——采煤机计算循环时间，min；
L——回采工作面长度，L＝100 m；
30——进刀割煤长度，m；
Lc——采煤机总长，Lc＝12.6. m；
Vc——采煤机计算割煤速度,Vc=2.96m/ min；
Tc——采煤机进刀停顿时间，Tc＝3.5min；
T ＝(100＋30－12.6)/ 2.96＋3.5＝43.16 min
(6) 采煤机最大割煤速度
Vmax＝K Vc
式中：Vmax——采煤机最大割煤速度，m/ min；
K——采煤机割煤不均均衡系数，取1.2；
Vc——采煤机计算割煤速度，Vc =2.96m/ min。
Vmax＝1.2×2.96＝3.55m/ min
(7) 采煤机最大生产能力
Qmax＝60BKHγVmax
Qmax——采煤机最大生产能力，t/h；
B——循环进尺，B＝0.6m；
K——截割有效系数，K＝0.9
H——回采工作面煤层厚度，H＝3.0m；
γ——煤的容重，γ＝1.45 t/ m3；
Vmax——采煤机最大割煤速度，3.55m/ min。
Qmax＝60×0.6×0.9×3.0×1.45×3.55＝500.34t/h
(8) 采煤机计算装机功率
按采煤机单位能耗计算采煤机功率
N＝QmaxHw
式中： N——采煤机计算装机功率，kW；
Qmax——采煤机最大生产能力，Qmax ＝500.34t/h；
Hw——采煤机能耗系数，Hw＝0.85 kW h/ t。
N＝500.34×0.85＝425kW
根据以上计算，充分考虑本井田15号煤层的硬度、夹矸及过构造等因素，设计选用MG-571WD型双滚筒采煤机，采高为1.8---3.5m，电机功率为571kW。
2、回采工作面运煤设备：矿井投产后回采工作面综采设备可租赁阳煤集团现有的设备，根据阳煤集团综采设备配套现状，结合工作面生产能力要求，工作面运煤设备选用SGB-764/264型可弯曲刮板输送机，其主要技术特征如下：铺设长度：100m；小时运量：600t/h；链速：1.12m/s；电机型号：YSB—132，功率为2×132Kw，电压：1140V；链破断力：610KN；外形尺寸：1500×764×234（长×宽×高mm）；质量：160t。
3、根据回采工作面运煤设备的运输能力，回采工作面运输顺槽运煤设备选用一部SSJ1000/160×2型可伸缩胶带输送机，带宽为1000mm，输送能力为1000t/h，电机功率为160×2kW，一部最大输送长度为1000m。
4、转载机选用SZZ-764/132型转载机，电机功率为132kW。
3.2.4回采工作面支架选型及顶板管理方式
综采能否实现高产高效关键于架型选择是否合理。据地质报告，15号煤上分层顶板主要为泥岩、砂质泥岩、石灰岩等，底为15号煤下层。根据生产经验和有关技术文件，选用支撑掩护式液压支架。
1、回采工作面支护
支架选型计算：支架承受的顶板压力，用下列公式计算。
W=（6～8）×h×B×L×r×cosΦ
式中： h——采高，取3. 0m；
r——岩石容重，取2.5t/m3；
B——支护宽度，B=1.5m（液压支架中心距）；
L——从工作面煤壁到冒落顶板切断处的长度，取4.7m；
Φ——煤层倾角，取7°；
6～8——顶板岩柱的重量，是采高的6～8倍。
W15号煤=8×3.0×2.5×1.5×4.7×cos7=419 t；
15号煤层上分层厚度为3.0m，属中厚煤层，本设计回采工作面选用ZZ4200/15/32型支撑掩护式液压支架支护顶板，液压支架主要参数如下：
初撑力：3770kN；工作阻力：4200kN(428t)；支撑强度： 0.72 MPa；泵站压力：30MPa；支撑高度：1.5~3.2 m；重量：12.724t；支架参数：长×宽=5150×1430mm
回采工作面顶板管理方式为全部垮落法。
矿井后期开采15号煤层下分层时，设计初步选定ZY5000/16/35型支撑掩护式液压支架，支架参数：长×宽=5600×1420mm；重量：15.432t；设计按此支架验算矿井提升绞车。
2、回采工作面端头及超前支护
选用DZ28-25/100型单体液压支柱配HDC-4200∏型钢梁对回采工作面端头及超前进行维护。∏型钢梁采用“一梁三柱”支设，即每根∏型钢梁下至少支三根单体液压支柱。运输顺槽、回风顺槽超前工作面20m范围内支设两排帽柱。
3.2.5回采工作面日进度、年进度及工作面长度
根据井田内煤层赋存情况、开采条件、选定的设备性能以及设计生产能力等因素，确定回采工作面长度为100m。
回采工作面日循环次数15次，每个循环进度为0.6 m，日循环进度15×0.6=9m，正常循环率按85%考虑，则回采工作面年推进度按下式计算：
年推进度＝日循环进度×年工作日×循环率
采煤工作面年推进度=9×330×0.85=2524.5(m)
3.2.6采区及工作面回采率
15号煤层分层后为中厚煤层，依据《煤炭工业矿井设计规范》，采区回采率取80%，回采工作面回采率为95%。
3.2.7矿井生产能力
1、回采工作面生产能力计算：
A采=l·M·L·γ·C
式中：A采——回采工作面生产能力，t/a；
l——回采工作面长度，取100m；
L——工作面年推进度，2524.5m；
M——回采工作面采高，15号煤为3.0m；
γ——煤的容重，15号煤为1.45t/m3；
C——工作面回采率，15号煤层取0.95。
则回采工作面生产能力为
A采=100×3.0×2524.5×1.45×0.95=933kt/a
2、掘进工作面掘进煤量计算
掘进工作面掘进煤量按回采工作面产量的3%计算，为
A掘=93.3×0.03=28 kt/a
3、矿井生产能力计算
矿井总产量A=933+28=961 kt/a
本矿井采用“一井一面”模式，即以一个综采工作面达产。经计算，综采工作面产量加上掘进煤量完全满足矿井设计生产能力900 kt/a的要求。
达到设计生产能力时工作面特征表
生产
采区
回采工作面
掘进工作面
矿井
生产能力
（kt/a）
个数
装备
采高
（m）
长度
（m）
年进度
（m）
年产量
（kt）
个数
装备
年掘进
煤量
（kt）
15号煤
一采区
1
综采
3. 0
100
2525
933
3
2个炮掘
1个综掘
28

961

3.3 巷道掘进
3.3.1巷道断面及支护形式
现井下一采区准备巷已经形成，区内不再增设主要巷道。在二采区新掘的主要巷道布置须按《防治煤与瓦斯突出规定》第十六条规定执行，详见如下参数。
新掘胶带巷、轨道巷、回风巷：巷道均采用拱形断面，布置在15号煤层顶板上方或底板下方岩层内，采用锚杆、锚索、钢带、金属网喷混凝土支护。
采区新掘主要巷道断面特征表
序
号
巷道名称
煤岩别
支护
方式
巷道
净宽
（mm）
断面积
（m2）
铺设
设备
净
掘进
1
胶带巷
岩
锚喷
4200
12.04
12.88
胶带
2
轨道巷
岩
锚喷
4400
13.76
14.75
轨道
3
回风巷
岩
锚喷
4400
13.76
14.75
瓦斯管
1、15号煤上分层
回采工作面进风顺槽：采用矩形断面，锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护。巷道净宽为4.2m，净高为2.9m，净断面为12.18m2，掘进断面为13.64m2。巷道沿15号煤层顶板掘进。
回采工作面回风顺槽：采用矩形断面，锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护。巷道净宽为4.2m，净高为2.9m，净断面为12.18m2，掘进断面为13.64m2。巷道沿15号煤层顶板掘进。
瓦斯尾巷：采用矩形断面，锚杆、钢带、金属网联合支护。巷道净宽为3.2m，净高为2.5m，净断面为8.0m2，掘进断面为8.48m2。巷道布置在15号煤层上方，巷道底板距15号煤层顶板2m。
走向高抽巷：采用矩形断面，锚杆支护。巷道净宽为2.4m，净高为2.0m，净断面为4.8m2，掘进断面为5.46m2。巷道布置在15号煤层上方，巷道底板距15号煤层顶板35m左右。
开切眼：采用矩形断面，锚索、钢带、金属网联合支护。巷道净宽为5.2m，净高为3.0m，沿15号煤层顶板掘进。
2、15号煤下分层
上分层开采时需铺设金属网假顶，下分层回采工作面进、回风顺槽采用拱型金属棚支护。
3.3.2 掘进工作面个数及装备
矿井达到设计生产能力时，共布置三个掘进工作面，即一个煤巷综掘工作面、一个煤巷普掘工作面、一个岩巷普掘工作面。
综掘工作面主要装备有：S-100型综合掘进机、SJ-80型可伸缩带式输送机、SGB-620/40T型刮板输送机、FBD系列对旋式局部扇风机等掘进设备。
煤巷普掘工作面主要装备有：ZMS30型手持式帮锚杆气动钻机、ZMZ3-17型装煤机、SJ-80型可伸缩带式输送机、SGB-620/40T型刮板输送机、转子-V型混凝土喷射机、FBD系列对旋式局部扇风机等掘进设备。
岩巷普掘工作面主要装备有：ZMS30型手持式帮锚杆气动钻机、7655型风钻、FBD系列对旋式局部扇风机等掘进设备。
3.3.3 矿井生产时采掘比例关系
矿井正常生产时布置一个回采工作面，三个掘进工作面，采掘比为1：3。
3.3.4 井巷总工程量
本次设计一采区准备巷、采区避难所等硐室已形成，矿井初设变更中移交生产时仅剩余回采巷道未掘，其井巷总工程量为2235m，其中岩巷为875m，煤巷为1360m。
井巷工程量表
序号
巷道名称
工程量(m)
净断面（m2）
掘进断面（m2）
围岩
1
回采工作面进风顺槽
395
12.18
13.64
煤巷
2
回采工作面回风顺槽
425
12.18
13.64
煤巷
3
回采工作面开切眼
100
15.08
15.08
煤巷
4
内错尾巷
425
8
8.48
岩巷
5
走向高抽巷
450
4.8
5.46
岩巷
6
联络巷
200
10.4
11.34
煤巷
7
掘进耳状钻场
4.8×50
9
9
煤巷

合计
2235

第4章 矿井风量计算
4.1 瓦斯资源
1、本矿井瓦斯赋存状况
根据2007～2009年矿井瓦斯等级鉴定结果结果见下表。石港煤矿为煤与瓦斯突出矿井。
瓦斯等级鉴定结果
矿井名称
年 份
绝对涌出量(m3/min)
相对涌出量(m3/t)
批复等级
石港煤矿
2007
35.22
366.19
突出矿井
2008
145.55
102.58
突出矿井
2009
160.70
77.14
突出矿井
2、煤层瓦斯基本参数
2010年11月河南理工大学编制了《山西石港煤业有限责任公司15号煤层开采矿井瓦斯涌出量预测》报告资料。
根据报告结论：15号煤层瓦斯含量（W）具有随埋藏深度（H）增大而加大的整体趋势（R=78.22%），两者具有如下良好的线性统计规律, 15号煤层瓦斯含量增长梯度为3.34m3/t/100m。
W=0.0334H-1.9505
式中：W－为煤层瓦斯含量，m3/t；
H－为煤层埋藏深度，m。
山西石港煤业有限责任公司矿井15号煤层埋藏最大深度为567m，则矿井15号煤层最大瓦斯含量为：
W=0.0334H-1.9505=17.0m3/t
同时，根据煤炭科学研究总院抚顺分院2006年编制的《石港煤矿煤层瓦斯基础参数测定及矿井瓦斯危险程度评价》山西石港煤业有限责任公司矿井15号煤层瓦斯基本参数实测值如下：
煤层瓦斯压力 0.28～1.78Mpa
煤层瓦斯含量　　　　　　　 10.28～17.0m³/t（平均13.64m³/t）
煤对瓦斯吸附常数　　　　　 a＝41.378，b＝0.590
煤层透气性系数　　　　　　 0.15m²/Mpa2·d（平均）
百米钻孔瓦斯流量衰减系数　 0.072d-1（平均）
百米钻孔初始瓦斯流量 0.09m3/min·100m
采落煤残存瓦斯含量　　　　 2.79m³/t（实测）
4.2 矿井瓦斯涌出量
1、矿井瓦斯来源及涌出构成
根据2010年11月河南理工大学编制的矿井瓦斯预测中结果：矿井瓦斯涌出量为185.27m3/min，其中，回采工作面瓦斯涌出为114.36m3/min，占全矿井瓦斯涌出的61.73%；掘进工作面瓦斯涌出量为14.30m3/min，占矿井总瓦斯涌出量的7.72%；采空区瓦斯涌出量约为56.61m3/min；占矿井总瓦斯涌出量的30.55%。
2、回