本科毕业论文---小康矿通风系统及集中降温设计.doc

中文题目：小康矿通风系统及集中降温设计外文题目： MINE VENTILATION SYSTEM AND CONCENTRATE COOLING OF THE XIAOKANG MINE 毕业设计（论文）共108页（其中：外文文献及译文22页）图纸共 4张完成日期 2015年6月 答辩日期 2015年6月I摘要首先，本设计依据小康矿实际的井田概况、地质地层特征等基本条件，计算矿井储量、确定矿井产量及服务年限；为井田合理的划分了采区，并选择了科学的开拓方式、采煤方法及回采工艺。其次，根据矿井的实际条件确定了小康矿的通风方式和通风系统，按照矿井各用风地点所需风量，对矿井容易和困难时期的需风量进行计算和合理的分配，通过计算通风阻力确定了最大阻力路线，通过计算选择主要通风机和工况点，进行费用概算。设计的专题部分为小康矿集中降温设计，通过对集中降温技术原理及应用的研究并结合小康矿的实际情况选择了合适的集中降温系统，通过计算矿井的冷负荷为矿井选择了合理的降温设备。为小康矿井安全生产提供技术支持，为矿井的合理化开采奠定良好的基础。关键词：通风系统；矿井风量；通风阻力；集中降温；矿井安全；AbstractFirstly, this design calculates mine reserves, and determines the mine production and length of service based on the actual field survey, geological formation characteristics and other basic conditions of Xiao Kang mine.The design divides mining area for field reasonably, and chooses the scientific development method, mining method and thecoal miningtechnology. Secondly, the subject determines the ventilation type and ventilation system of Xiao Kang mine based on the actual mining condition, calculates and divides air required reasonably in mining easy times and difficult times, and it determines the maximal route of resistance through calculating airflow resistance and selects the main ventilator and operating point for expense budget. The project section of design is centralized cooling design of Xiao Kang mine, through the research of the principle and application of centralized cooling technology and combined with Xiao Kang mines actual situation, it selects proper centralized cooling system. Through the calculation of cooling load of the mine, it selects the reasonable cooling equipment for mine. The design offers the technical support for safety production of Xiao Kang mine, this also establishes a good foundation for the rationalization mining. Key words: Ventilation system; Air flow rate; Ventilation resistance; Centralized cooling; Mine safety;目录前言11矿井概况及地质特征21.1井田概况21.1.1交通位置21.1.2行政隶属及设计开发史31.1.3地形地势31.1.4气象与地震31.2地质概况31.2.1地质地层31.2.2地质构造与煤层特征51.2.3瓦斯及煤的自燃性51.2.4水文地质52井田境界、储量计算、服务年限及工作制度62.1井田境界62.1.1井田划分的原则62.1.2小康矿井田边界62.2矿井储量计算72.2.1井田的工业储量计算原则72.2.2井田的工业储量计算方法72.3矿井设计生产能力及服务年限112.3.1矿井设计生产能力确定依据112.3.2矿井生产能力的确定112.3.3矿井服务年限112.3.4工作制度123矿井现有开拓方式综述与评价133.1井筒形式、位置、数目133.1.1井筒形式133.1.2井筒数目143.1.3井筒位置173.2工业场地的位置183.3阶段水平划分183.3.1开采水平及阶段的划分原则183.3.2小康矿开采水平的确定193.4现有通风方式194采区划分、巷道布置、采煤方法和回采工艺评价及综述204.1采区划分204.2采区巷道布置214.3采区工作系统234.4采煤方法和回采工艺评价及综述244.4.1工作面参数254.4.2采煤工作面破煤、装煤方式及设备选择264.4.3综采工作面支护形式和采空区处理295矿井通风305.1矿井通风方式与方法305.1.1矿井通风方式305.1.2矿井通风方法315.1.3工作面通风方式325.1.4掘进通风方式335.2风量计算345.2.1采煤工作面需风量计算345.2.2备采工作面需风量计算365.2.3掘进工作面需风量计算365.2.4硐室所需风量计算395.2.5其他井巷实际需风量计算405.2.6矿井总需风量计算405.3矿井风量分配及阻力计算405.3.1矿井风量分配405.3.2通风困难时期及容易时期的确定415.3.3矿井通风阻力计算445.3.4风量调节565.3.5实际通风阻力的计算585.3.6等积孔595.3.7矿井主要通风机选型605.3.8电动机选型625.4通风电费的计算636专题设计：小康矿集中降温设计656.1矿井集中降温技术的发展史656.2矿井空调的工作原理656.3矿内空调的应用676.4矿井冷负荷的计算726.5制冷机组选型747主要技术经济指标758结论76致谢77附录A79附录B89辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言煤矿是我国重要的基础能源产业，在国民经济中占有着重要的地位。近年来，通过开展安全专项整治和实施安全生产许可等工作，煤矿安全生产事故呈逐年下降的趋势，安全生产状况总体稳定。但是，事故总量仍然较大，重特大事故时有发生，安全生产形势依然严峻。矿井通风作为保障矿井安全的重要手段，是煤矿生产中的重要的组成部分，它的可靠运行是煤矿生产的根本保障。矿井通风系统应根据矿井表土层厚度、矿井设计生产能力、井田面积、煤层的瓦斯涌出量、井田的煤层赋存条件、煤层自然倾向性、地温等条件，首先要保证矿井的安全性，同时要考虑到矿井的生产需求，通过技术经济的比较和对矿井本身情况来确定。随着我国煤矿开采技术的日益进步，对矿产资源的开发、采掘的深度在不断的增加，再加上不断提高的矿井机械化程度，使井下的生产越来越集中，导致井下的空气温度升高。日益恶化的矿井内部作业环境，形成了矿井热害。高温矿井对于工人们工作环境和工作效率的影响是巨大的，同时它也使矿井产生了一些严重的安全隐患。由此可见，集中降温技术的研究是现阶段比较重要的内容，它对于解决高温矿井所带来的安全问题，使工人工作环境更加安全舒适有着重要的意义。1011 矿井概况及地质特征1.1 井田概况1.1.1 交通位置小康井田所在的地区附近的交通状况非常便利，四通八达，与调兵山市相距35km，与康平县城相距15km，与法库县也相距15km。本矿区的井田中间部分有专门用于运输的铁路线路，这条铁路与国家铁路接轨于大青站，在到达大青站之前经过法库和调兵山，可通过铁路去往全国各个地区，与井田相邻近的公路有203国道，公路将各个矿区、辽宁北部各县城以及铁法煤业集团连接到一起，形成了一个完整的运输系统。井田所处的位置如图1-1所示。井田地理坐标为：东经122344412251，北纬434722 42519。图1-1 小康矿交通位置图Fig.1-1 Location map of xiaokang mine1.1.2 行政隶属及设计开发史小康矿是铁法煤业（集团）有限责任公司下属的一座国有大型重点煤矿，该井田所在的位置是在铁法煤田的东南角。行政隶属归辽宁省铁岭市管辖。小康矿井田由1971年10月开始建设，建成投产的时间为1980年9月28日，小康矿始建时的设计年产量为90万。为了使矿井现代化的程度提高，由原煤炭工业部决定，于1987年开始改扩建，建成投产的时间为1990年9月25日，扩建后生产能力由原来的90万提高到150万，增加了60万。2000年矿井的生产能力已增加到210万。1.1.3 地形地势小康矿井田地处松辽平原北侧，地势较为平缓，井田的海拔标高介于54米到74米之间，井田表土层厚度为5米到34米左右，井田位置没有大河流，有少量季节性河流，从北部到南部最终流入辽河。1.1.4 气象与地震小康井田区域气候风多雨少，属于大陆性气候。春、冬两个季节风向由西向北，夏、秋两个季节风向由西向南，在78级到23级之间。一般在七、八、九三个月份降雨较多。平均气温在7摄氏度左右，气温一般在33.3到-32.1之间。一般从1011月份到来年的34月份属于井田的冻结期，期限一般在五到六个月左右，在这个时间段内冻结的深度达到1.5m左右。井田区域极少有地震发生，近百年来从未发生过三级以上的地震。1.2 地质概况1.2.1 地质地层小康井田煤系多为褶曲构造，倾角410，平均为8左右。井田北部比较平缓，中南部则比较倾斜。小康井田所处的位置在铁法煤田的东南角，煤田上部所覆盖的地层是第四系地层，同时也存在一些其他地层分布在煤田上方，下图为本矿区的柱状图（图1-2），由下而上分述如下：图1-2 小康井田地层柱状图Fig. 1-2 The xiaokang coal mine stratigraphic column1.2.2 地质构造与煤层特征小康井田地处晓明背斜与大兴向斜之间，为单斜构造，北边地势低于南边，同时存在轻微褶曲。地层走向以从北向西为主，也有北东向的。倾向为南西和南东，平均倾角约为8，井田构造基本无断层，有少量褶曲。煤层为中间较深，边境较浅。小康矿煤层属陆相沉积。中西部开发煤层开采领域最好，呈带状分布，南北方向的大部分煤层为厚煤层，但西方变薄，到边缘原来越薄，间距越来越小，向东间距增加，为薄煤层。本井田煤层位于小康矿下水平16煤层，煤层厚度平均为4.5米，煤层容重1.35。1.2.3 瓦斯及煤的自燃性小康矿矿井瓦斯含量较高，下水平16煤层瓦斯含量为11.25 。生产水平16层煤，曾多次取样，经抚顺、重庆煤炭研究所判定，煤尘的爆炸危险系数较高，其爆炸指数为36.738.9%。下水平各煤层虽未作煤尘爆炸性试验鉴定，但由于其瓦斯含量较高及煤层变质程度较大的原因，故推断下水平煤尘具有爆炸性。依据矿井生产生产中测量出的数据显示，矿井中的煤层自燃发火的问题比较严重，时间段一般为25个月，最少是50天。1.2.4 水文地质小康井田所处的位置在铁法煤田的东南角，在它的东西两侧分别是冲积平原和洪积平原。冲积平原地势较为平缓，标高在6769米之间；洪积平原从西部向东部倾角比较大，其标高在7092米之间。附近有两条小河，汇入辽河。根据大隆井田水文地质条件和开采以来的有关资料，矿井涌水量预计采取大井法和类比法进行计算。两种方法预计结果，在矿井的生产水平的涌水量为52.4，矿井的延深水平的平均涌水量为36.3，整个井田的涌水量最高达到74。全矿井平均涌水量为90.9。全矿井最大涌水量为1322 井田境界、储量计算、服务年限及工作制度2.1 井田境界2.1.1 井田划分的原则（一） 划分井田境界的依据为井田内的地理地形和地质条件；（二） 地面的工业广场和各构筑物以及矿井井筒的位置选取应尽量结合边界所确定的井田范围；（三）井田境界的划分要尽量为矿井留有一定的空间发展；（四）如果有合理的地质条件，井田为了更好的提高矿井的产量以及现代化水平，应该有合理的走向长度。2.1.2 小康矿井田边界除了考虑上述的原则，划分井田时还应该充分考虑到小康井田的实际的地质状况，划分出的井田见图2-1。 小康井田的东西方向的宽度约为3.24km，南北方向的长度约为3.72km，井田的面积经测量为10.87 km2。图2-1井田境界 Fig 2-1 Field boundary2.2 矿井储量计算2.2.1 井田的工业储量计算原则（一）应按照地下所含有的真实煤量来计算，不考虑开采、选矿等其他的损失。（二） 储量计算时候的深度应该与勘探时的深度一致。（三）精查时期所计算的煤炭储量范围，应该与划定的边界一样。（四） 通常当井田的开采为分水平开采时，也应该将各水平的储量分开逐一计算。（五）在一些建筑旁或者技术条件不足以开采的煤炭，要分别计算一些重要的构筑物附近的保护煤柱的储量。（六） 煤层的倾斜程度小于或者等于 15 的时候，可以不用计算倾角对整个储量计算的影响。（七） 不计算煤层中夹杂的比0.05米厚的高灰煤。（八）在储量的计算中，只计算各个煤层中干燥时的灰分低于40%的元煤。2.2.2 井田的工业储量计算方法储量管理规程中可以找到矿井储量的计算标准的准则，在本设计中所采用的计算的方法是底板等高线水平投影法2-1。 （一）工业储量的计算方法所用公式： （2-1）式中：Q总储量，； S面积，m2； M煤层平均厚度，m； D容重，；由于小康矿井的煤层倾角为8度左右小于15度，所以小康矿井不用考虑煤层倾角的影响：。（二）小康矿井的保护煤柱损失计算小康矿井田边界的煤柱计算公式如下： （2-2）式中：井田边界损失的保护煤柱量，t；边界长度，m； 边界宽度，m。 （1）为了提高矿井在生产期间的安全性，小康井田为预留20米作为井田边界的保护煤柱。井田的边界煤柱：（2） 工业广场留设煤柱工业矿场下面应该留有足够的保护煤柱来使一些重要的场所正常工作，工业广场区域是一个不规则梯形区域。根据煤炭工业设计规范中针对煤炭行业工业广场大小的设计原则，中小型矿井工业广场一般面积为每十万吨1.21.3公倾（见表2-1），工业广场所占用的指标随着矿井生产能力的减小而增加，小康矿井是中型矿井，其设计生产能力为0.8 Mt，本井田的指标取1.3公顷/10万t，则小康矿计划建设的工业广场的占地面积为：801.3/10=10.4公顷2-2。考虑到小康矿井的设计生产能力为80万t/a，经过查表后，广场的大小及形状为300 m380 m的长方形。矿井的工业广场所在方位的煤层倾角为4.4，其中心处煤层深埋程度为-475 m，其位置的表土厚度为30m，矿井各构筑物等都在工业广场里面。矿井工业广场所留设的维护带按级保护，其宽度为15m。下面在表2-2中记录了工业广场处的地质条件。表2-1 工业广场占地指标表Table 2-1 Industrial square covers an area of index table井型及矿井年产量（万吨/年）占地指标（公顷/10万吨）特大型矿井 4006000.450.6大型矿井 2403000.70.8中型矿井 1201800.91.0小型矿井 45901.21.3备注：（占地指标中指标的取值随着井型的增大而减少）表2-2 岩层移动角Table 2-2 Rock movement angle煤层深埋程度/m煤层厚度/m煤层倾斜角度/ 冲积层厚度/m/-4754.54.43045707050表中的数据是由铁法煤业集团在全国矿山测量学术会议上所发表的小康矿区地表移动规律综合分析材料中关于地表移动主要参数的计算所载：（1）应该在在露头煤层处留设保护煤柱20米；（2）应该在边界断层预留煤柱20米；（3）应该在井田内部断层留设保安煤柱30米；（4）应该在河流两侧各留设保安煤柱20米；（5）应该在地面建筑物留设保安煤柱50米。根据之前所查出的数据及实际的情况，绘出的小康矿工业广场所留设保护煤柱尺寸：由布置图中可以测量出保护煤柱的尺寸为：则工业广场的煤柱量为：图2-2 工业广场煤柱损失图Fig.2-2 Industrial square pillar loss figure（三）可采储量的计算方法可采储量是指在工业储量中减去一些不可采的储量所留下的，在开采时可以采出的储量。 （2-3）式中：为井田的设计可采储量，万t； 为采区工业储量，万t； 为保护煤柱损失量，万t； 为采区回采率。表2-3 采区回采率Table 2-3 Working section recovery厚煤层(3.5m)中厚煤层（1.3-3.5m）薄煤层（1.3m）75%80%85%由于小康井田平均煤层厚度大于3.5米，所以回采率取75%。则2.3 矿井设计生产能力及服务年限2.3.1 矿井设计生产能力确定依据根据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：应根据资源条件、经济效益、技术装备、开采条件及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定矿井设计生产能力2-3。可依据如下条件来确定矿区规模：（一）资源情况：应该为储量高和地质条件好的煤田建设范围较大的大型矿井。反之一些地质条件复杂、储量较低的煤田，则应根据情况建设适合的矿井；（二）开发条件：如矿区附近是否有城市或老矿区等，交通情况，水电供应，和资源供给是否良好。应该将大规模的矿区设在开发条件好的地区，反之，开发条件一般的地区应适当的减小矿区的规模；（三）国家需求：通过预测国家对煤炭的需求（包括煤中煤质、产量等）来确定矿区的开采范围；（四）投资效果：通过比对开采矿井所产生的经济效益，经济效益高的地区应加大矿区规模，经济效益如果不高则适当缩小规模。2.3.2 矿井生产能力的确定井田的煤层赋存条件、可采储量、矿井现代化程度以及市场条件制约是影响矿井生产能力的主要因数，本井田的虽然储量有限，但是有较为稳定的煤层赋存，同时煤层倾斜程度小，也没有太多的断层或褶曲，适合综合机械化开采。确定矿井的生产能力为0.8Mt/a。2.3.3 矿井服务年限矿井服务年限的计算公式为： （2-4）式中：矿井的服务年限，年； 矿井的可采储量，万吨； 矿井储量备用系数，取1.3； 矿井年生产能力，万吨/年。 因为小康矿矿井可采储量为4693万吨，而且矿井生产能力为80万吨每年，由此计算，则矿井服务年限，所以本矿井服务年限约为45年。2.3.4 工作制度（一）小康井田的开采天数按依据煤炭工业矿井设计规范的章程来确定：小康井田的年工作日数可以按照300天来计算。（二）矿井工作制度的确定在工作日采用分成三个班组，其中两个本组负责采煤一个班组负责准备的“三八”工作制，三个班组的工作时间均为8个小时。（三）矿井每日提升煤炭的时长的确定按照煤炭工业矿井设计规范中对于提升时长的规定2-1：矿井每昼夜净提升时间17小时。这样加强了矿井的提升能力，更加方便了矿井在以后的改建或扩建。所以小康矿计划每天用17小时来进行煤炭的提升。采煤工作面作业循环图如图2-2：图2-2采煤工作面作业循环表Fig.4-3 Cycle operation chart3 矿井现有开拓方式综述与评价3.1 井筒形式、位置、数目3.1.1 井筒形式矿井的井筒一般情况下有立井、斜井和平硐三种形式。（一）.平硐开拓对于地质构造及煤层埋藏条件要求较为苛刻，仅能在符合条件的地形下，如一些高低起伏明显的富含煤层的地区，还有能够建设工业广场且不能特别偏僻可以有铁路运输，储备的部分一般可以满足服务水平的要求与服务年限的要求。（二）对比于立井开拓来说，斜井开拓所存在的优势与问题如下：施工技术、设备和过程要求更低，施工所用到的费用较低，而且施工起来较为简单；各个地面建筑及井下构筑物等的施工都简单于立井开拓，井筒延伸施工比其他方式更加方便，煤层底板含水层对于这种井筒的影响更小；提升能力较大，很适用于特大型的矿井；斜井开拓的井筒也可以用于煤矿井下发生事故逃生时的紧急避险出口。缺点是：相比于立井来说斜井的距离更长，不利于提升，不适合煤层赋存很深的矿井；同时由于距离更长所以风阻也更大，铺设管路也较长，浪费资源；当斜井井筒经过不牢固的地层时施工非常困难。（三）立井开拓优点是对于煤层倾角、厚度等地质条件的要求较少，在相同的深度条件下，立井的井筒相对来说更短，提升速度要优于斜井井筒，井筒有较大的截面积，通风条件更好，对于高瓦斯矿井来说更加合适，且通风阻力较小，对开采较深的矿井更加有利；由于一些井田的地质条件和煤层产状极为复杂，立井开拓对于同时照顾各个产状的煤层有优势。立井井筒的问题是建井的技术条件更加繁琐，必须配置更多的施工设备，井筒配置的要求高，初期建井需要更多的资金，建井速度比较慢。小康矿井现有的井筒形式为适应性很强的立井开拓形式，厚度、煤层倾角、水文地质、瓦斯等自然条件通常不会影响立井开拓；在垂直的深度相同的状况下，立井的井筒长度小于斜井，有更强的提升能力和更快的提升速度，更加有力于辅助提升；由于立井井筒的横断面大，可有效提供瓦斯较高的矿井和有瓦斯突出现象的矿井所需的风量，且通风阻力小，对深井更为有利；经过不牢固的地层时，立井比斜井的施工更加有优势；由于一些井田的地质条件和煤层产状极为复杂，立井开拓对于同时照顾各个产状的煤层有优势。井田的井筒形式应根据井田地质条件，煤层赋存等综合考虑，小康矿井除边缘陡峭，井田中间有更小的煤层倾斜程度；表土层中厚；井筒位置的煤层与地表的间隔很大，所以选择立井开拓，井筒断面特征如表3-1。考虑到小康井田的煤层情况，本设计决定进行单水平开采。综合考虑各种因素后，针对小康矿的地形地势等条件，选用立井开拓，单水平开采。3.1.2 井筒数目通常情况下，一个矿井至少有负责运煤的主井和负责运料、运人的副井两个井筒。小康矿井共有三个井筒，分别为主立井（运煤同时兼作进风井）、副立井（运料兼作进风井）和回风立井（担负整个矿井的回风）。（一）主立井位置在矿井的工业广场，作为进风并担负全矿80万吨每年的煤炭运输。井筒内部安设一个25t长形箕斗，井筒内采用多绳摩擦轮提升机提升。井筒的截面半径为3.25m，表土层隧道截面积为44.1m2，井筒截面积为33.2m2，基岩段掘进断面积44.1m2，基岩段的井壁不用加厚。（二）副立井位置在矿井的工业广场，做为进风井并担负全矿井材料与设备的提升。采用1.5t固定车厢式副井罐笼；一个双层加宽的且带平衡锤的四车罐笼，截面半径3.25m，表土层开掘截面积为35.2m2，井筒截面积为33.2 m2，基岩段掘进截面积35.2 m2，基岩段的井壁不用加厚。（三）回风立井位置在矿井工业广场，作为担负整个矿井的回风井筒，井筒净半径为2.25m，井筒内部用玻璃钢梯子来当安全出口，净断面面积为15.9m2。土层掘进断面积为17.8 m2，基岩段掘进断面积17.8 m2。按照本设计矿井通风部分对于风速的检验，三个井筒风速都符合煤炭工业设计规范和煤矿安全规程的有关要求3-1。图3-1 主井断面图Fig.3-1 The main shaft cross-section图3-2 副井断面图Fig.3-2 Auxiliary shaft cross-section图3-3 回风井断面图Fig.3-3 Return air shaft cross-section表3-1 井筒断面特征表Tab.3-1 Characteristics of shaft cross-section table井筒名称井筒用途井筒长度/m半径/m净断面积/m2主井提升煤炭、进风5253.2533.2副井辅助提升、进风4853.2533.2中央风井回风4652.2515.9表3-2 主井断面特征表Table 3-2 Characteristics of the main shaft section table净断面/m2掘进断面/m2砌壁厚/mm混凝土消耗量/m3/m33.235.14501.21表3-3 副井断面特征表Table 3-3 Characteristics of auxiliary table section净断面/m2掘进断面/m2砌壁厚/mm混凝土消耗量/m3/m33.235.14501.21表3-4 风井断面特征表Table 3-4 Characteristics of air shaft section table净断面/m2掘进断面/m2井筒半径/mm砌碹厚度/mm15.917.82.254503.1.3 井筒位置对于井筒位置，应该考虑到地面、地下以及技术经济的因素，相互对比来选取适当的位置。（一）地面因素：（1）使地形做到最大限度的应用，要科学的安设地面生产系统和工业场地，要尽量降低施工的难度。（2）地面工业场所尽可能少占或不占肥沃的土地，对于高效农田尤其不能。（3）井口的位置应安置在能够良好的泄、排洪的地方，并且所在的标高应高于当地历史最高水位。（4）井口位置应有良好的施工条件，要防止塌、滑坡等地质因素所造成的困难。（5）井筒井口的所在位置，不能距离树林太近，要尽量避免深林火灾造成事故。（6）要充分考虑各种人为因素。（二）地下因素：（1）井筒所经过的岩层应有良好的地质条件，要尽量防止经过不牢固的地层，尽量使井筒的施工简单。（2）井筒下面所对应的井底车场要处在坚固，不易坍塌的岩层中，使井底车场的维护简单一些。（3）井筒应避免老采空区及其垮落的影响。（4）为了使采煤损失达到最低的水平，井筒下面的煤层要尽量少（5）井筒位置应保证井筒延伸时，不受底板强含水层水患威胁。（三）技术经济因素：（1）井筒落底位置应尽可能使井下运输、提升等生产环节简单。（2）井筒落底位置应尽可能使开拓工程量小，建井快，出煤早。（3）井筒所在的位置要尽量的靠近井田的中心，这样可以节约运输的费用，也方便了矿井的管理。小康矿井筒位置的选择应根据以上原则，结合多方面因素综合考虑，来选择出最合适的井筒位置。3.2 工业场地的位置通常有下列原因影响工业场地位置的选择：（一） 为了使井下有更加科学的结构，应该尽可能在整个井田储量的中央；（二）尽量少占地，少影响附近的村庄；（三） 所布置的位置地质条件要尽量平整，同时工业场地所处的地理位置的标高要高于当地最高洪水位；（四） 应该讲工业广场地下的煤的损失降到最低。按照如上原则并结合小康矿井的实际情况，工业广场所处的位置与矿井井筒位置相同，靠近井田西南部。工业广场占地面积为547436m2，形状为不规则梯形，长边与井田的走向垂直，长为716m，598m，高为832m。3.3 阶段水平划分3.3.1 开采水平及阶段的划分原则（一）要有合理的阶段斜长在采用合理的工作面参数及合理的回采技术，采区巷道布置及生产系统，在特定的采区设备条件下所能到达的阶段斜长便是合理的阶段斜长。它需要考虑的因素如下：（1） 煤炭运输：当选用采区布置近水平的煤层倾斜程度小的矿井时矿井时，可以采用无极绳绞车牵引或者采用绞车牵引矿车的方式，现如今，为了降低矿井的生产成本，提高了煤炭的运送速度，矿井多数采用逐步布置胶带运输，实现煤炭的连续运输。（2） 辅助运输：当利用绞车进行材料运输时，因为绞车不便于在井下的安装和运输，因此一般使用直径低于1.8米的绞车来运输，当挖掘阶段斜长可达20003000米的倾斜程度较小的煤层或者采用倾斜长壁法开采时的，可采用两段式或三段运输提升，使用无轨胶轮车取代轨道运输也是现在流行的方式。（3）行人：一些矿井没有将人运送到工作面的机械设备，过大的阶段斜长将会不利于人在其中行走。（二） 区段数目的设置要合理要设置合理的区段数量来更好的确保采区内的区段的衔接以及正常的生产（三）要有利于采区的正常接替为了确保整个矿井在不同时期的产量基本相同，下一个采区应该在前一个采区减产时开始投入生产，所以，应该使前一个采区的服务年限大于下一个采区的服务准备时间。采区的储量和服务年限随着阶段斜长的增加而增加，而且吨煤的开拓准备工作量也较少。（四） 水平高度在经济上有利从技术与经济两方面的观点来看，经济效果的好与坏也取决于技术上是否有合理的水平、垂高，所以对于水平垂高的选择也可以通过比较经济效益的手段。3.3.2 小康矿开采水平的确定作为井田划分中的一个不可忽略的部分，在煤矿开采设计中，怎么确定合理的水平或阶段垂高需要认真考虑。水平高度能否合理的确定，不但会影响到初期投资的多少，也会对生产过程中的技术和费用产生影响，而且如果一旦确定了水平垂高，将影响很长一段时间内，矿山生产成本和效果。因此，确定合理的开采水平高度，需要经过技术经济相互比较才能确定。根据小康井田的实际地质及煤炭赋存情况，确定在小康井田范围内进行单水平开采，且阶段与水平的垂高相同，即一个水平只开采一个阶段。3.4 现有通风方式小康井田的现有通风方式为中央并列式，中央式对比于对角式通风比较有有点如下：（一）不需要一次性的将回风巷道掘进出来，可以随着采区的接替同时掘进回风巷道，这样使建井的工期更短，可以更矿的投入生产，且维护巷道所需要的资金也更少。（二）回风井筒数目少，同时运转的风机台数少，容易管理。（三）在井下出现火宅事故的情况下，这种通风方式更加有利于反风。结合小康矿实际情况，由于以上原因，对于小康矿更为合适的是中央并列式。小康矿井现有主要通风机工作方式为压入式通风，如果主要通风机出现故障而停止运行，井下的压力将会在大气压力的作用下提高，空气压力提高的可以防止采空区巷道顶部冒落处和采空区积聚的有害气体涌入巷道，将会影响井下的环境和安全。应选择抽出式通风更为合理，抽出式通风时，井下处于低于大气压力的负压状态，如果主要通风机出现故障而停止运行，井下的压力将会在大气压力的作用下提高，空气压力的提高可以防止采空区巷道顶部冒落处和采空区积聚的有害气体涌入巷道，这对保持井下良好的环境及安全很重要3-2。4 采区划分、巷道布置、采煤方法和回采工艺评价及综述4.1 采区划分采区划分要考虑到地质条件、煤层赋存条件、开采技术条件及装备水平等经过分析比较后确定，并应符合下列规定：（一） 采区的自然边界应该以较大的断层和褶曲的轴部来进行划分；（二）采区要以留设保护煤柱的重要的构筑物的保护煤柱的边界来进行划分；（三） 对于煤层赋存条件比较好的采区，采取的划分要符合开采工艺、通风、运输和巷道维护的需求；（四） 开采有危险的煤层时，应按开采保护层、抽放瓦斯等技术措施要求，尽量提高矿井的安全性，科学的进行采区划分；（五） 井田内存在过多影响工作面开采的小断层时，当采区划分避不开时，应该避免工作面回采方向和断层走向的倾角过小；（六） 在进行煤层群的开采时，应该根据集中和分组布置开采方式的差异，将采区划分为集中煤组采区和分煤组采区；（七） 开采倾斜程度较小的煤层时，应该在开采水平运输大巷两侧划分盘区；（八） 有条件时，应在井筒附近划分中央采区。小康矿井田划分如图4-1所示，S3采区尺寸，采区的南北长2.1km,东西宽1.9km，采区面积3.93km2首采S3采区可采储量为1593.6万吨，采区设计服务年限为15.32年，约为15年。图4-1 采区划分示意图Fig.4-1 Sketch map of the mine section divide4.2 采区巷道布置（一）采区巷道布置采区内设置采区轨道上山、采区皮带上山和采区回风上山。小康矿为高瓦斯矿井，根据煤矿安全规程第113条规定“高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少一条专用回风巷3-2。”所以采区设置三条上山，其中一条为专用回风巷道。因为采取有较长的服务时间，为了减小井巷内发生事故的概率，同时方便巷道的维护，采区轨道、皮带和回风上山都在岩层中，其中轨道上山和皮带上山在煤层底板下，回风上山在煤层顶板上。采区皮带上山运用巷内铺设的皮带来运输采出的煤炭。采区轨道上山为采区的辅助运输、运输矸石、设备、材料。皮带上山和轨道上山同时做进风巷。三条上山水平距离为20米。工作面运输顺槽与工作面回风