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采掘工作面设计规范

66
2020年5月29日
文档仅供参考

×××公司×××矿
×××工作面开采设计说明书

××矿
二O××年××月

×××公司×××矿
×××工作面开采设计说明书

地 测 科:
通 防 科:
机 电 科:
调 度 室:
安 监 科:
技 术 科:
总 工程 师:

××矿
二O××年××月

前言
主要叙述矿井名称、隶属关系、所处位置,开采的必要性等

第一章 矿井概况
第一节 矿区位置、范围及地形
矿井所在地理位置及交通情况、地形地貌、水系河流、气象。
第二节 井田范围
第三节 地质构造
第四节 水文地质
第四节 煤层情况
第四节 其它开采技术条件
瓦斯、煤尘、煤层自然、冲击地压、地温情况。
第五节 矿井开拓布置及主要生产系统
井田开拓方式(井筒、水平、采区、开采顺序),矿井采掘、供电、通风、提升运输、压风、排水系统。
第五节 矿井八大系统
安全监测监控、井下人员定位、压风自救、供水施救、通讯联络、紧急避险、视频监控、瓦斯抽放。

第二章 设计编制依据
采区设计说明书及批准时间:名称、范围、批准时间、单位,地质说明书及批准时间、<煤矿设计规范>、<煤矿防治水规定>、<防治煤与瓦斯突出规定>、<煤矿安全规程>、<煤矿操作规程>、< 采掘接替计划>。

第三章 工作面概况
第一节 工作面位置(井上下四邻关系)
表3-1 工作面位置及井上下关系
工作面名称
×××工作面
水平名称
××m水平
位置

煤层名称
×煤层
地面标高
+××～+××m
井下标高
××～××m
井下位置及相邻关系
北邻(为)×××,东邻(为)×××,南邻(为)×××,西邻(为)×××。
采动情况及影响范围
该工作面为某工作面接替面,工作面开采前受某某工作面(或某某保护层工作面)采动影响。影响范围可用连线拐点坐标描述。
地面相对
位置
该工作面对应地表北为×××,东为×××,南为×××,西为×××。×××
停采线
工作面回风顺槽回采至×××m停采,运输顺槽回采至×××m停采。
回采对地面设施的影响
工作面回采后,地面下沉将造成农田等地貌×m的沉陷量、对××建筑等地物产生破坏性影响等。
走向长(m)
××～××m
倾向长(m)
××～××m
面积(m2)
××××m2

第二节 煤层状况
一、煤层
开采煤层地质年代、层位,煤层埋深、煤层硬度、煤层产状,推断煤层厚度变化区间、平均煤厚,厚度稳定性全面描述。附 表3-2 煤层特征参数表,
表3-2 煤层特征参数表
指 标
单位
数 值
煤层厚度
m
×～×m平均m
煤层倾角
(°)
××～××平均××
煤层走向
(°)
××～××平均××
煤层硬度
f
×～×
容重
m3/t
×
煤层埋深
m
×××～×××

二、煤层结构
对煤层分层、分岔、软分层、夹矸、层理节理发育程度等情况进行详细描述。
附 图3-1 采煤工作面预测煤(岩)层综合柱状图,l:200。 绘制要求上至采煤后煤层顶板导水裂隙带发育高度,下至奥陶纪灰岩(寒武纪灰岩)
第六节 煤质
详细描述煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、全硫分、磷分、发热量、胶质层厚度、粘结指数、煤灰熔融性、可磨指数、坩埚膨胀序数、焦渣特征、可选性等物理、化学指标。
第三节 煤层顶底板
一、老顶(顶板分类按原煤炭部标准)
对岩层地质年代类别、厚度、颜色、岩性、硬度、完整性、节理发育、整合类型等情况详细描述。
二、直接顶
对岩层类别、厚度、颜色、岩性、硬度、完整性、节理发育等情况详细描述。
三、伪顶
对岩层类别、厚度、颜色、岩性、硬度、完整性、节理发育等情况详细描述。
四、 直接底
对岩层类别、厚度、颜色、岩性、硬度、完整性、节理发育等情况详细描述。
五、老底
对岩层地质年代类别、厚度、颜色、岩性、硬度、完整性、节理发育、整合类型等情况详细描述。
附 表3-3 煤层顶底板情况表
表3-3 煤层顶底板情况表
顶底板名称
岩石类别
厚度(m)
岩性描述
顶
板
老顶

直接顶

伪顶

底
板
直接底

老底

第四节 地质构造
详细描述工作面整体及周边地质构造类型,构造分类(断层、褶曲、地堑、地垒),预计可能揭露的断层、火成岩侵入、构造煤、薄煤带、无煤带等等的名称及特征。
附:表4-4 断层特征表
表1-4 断层情况表
编号
断层名称
性质
走向
倾向
落差(m)
对采掘影响程度
1

2

3

第五节 水文地质
第四节 水文地质条件
详细描述采煤工作面水文地质条件(复杂程度)及其定性依据、工作面周边疏水降压情况等等。
第五节 所有含水层
详细描述对采煤有威胁的煤层顶底板含水层岩性、层厚、底板含水层水压(MPa)、水位、底板含水层径流特征分析、煤层底板突水系数(MPa/m)、可能存在的突水危险性、煤层顶板薄基岩层岩性、厚度、松散层厚度、含水性、顶板薄基岩条件下松散含水层透水可能性分析论证等等。
第六节 老空水
详细描述可能存在的老空水的威胁程度、积水区与工作面的相对空间位置关系、积水区面积、积水量、水压等情况。
第七节 隔水层
详细描述煤层顶底板各隔水层岩性、层厚等情况。
第八节 防水煤柱(老空、断层、陷落柱、薄基岩)
详细描述采煤工作面周边老空区、导水断层、陷落柱、顶板薄基岩情况,并根据水压情况留设足够的防隔水保护煤柱。
第九节 预计水量
预计采煤工作面最大涌水量(m3/min),正常涌水量(m3/min),并详述计算依据。
第六节 瓦斯情况
一、瓦斯地质
应描述本工作面的瓦斯地质赋存规律,主要地质构造及对工作面瓦斯赋存的影响,以及相邻工作面开采期间的瓦斯情况。
二、瓦斯参数
准确叙述本工作面的煤层原始瓦斯含量、瓦斯压力、残存瓦斯含量、煤层透气性系数、吸附常数、百米流量、钻孔衰减系数、吸附常数等参数。
三、瓦斯涌出量预计
根据工作面的瓦斯基础参数,以及计划配风量、瓦斯浓度,按照<矿井瓦斯涌出量预测方法>(AQ1018- )预测绝对瓦斯涌出量,根据计划产量计算相对瓦斯涌出量。(掘进工作面直接预测绝对瓦斯涌出量)。
第七节 煤层自燃性
应根据具有资质部门出具的测定报告说明煤层的自然倾向性,以及相关测试指标。
第八节 煤尘爆炸性
应根据具有资质部门出具的测定报告说明煤层的自然倾向性,以及相关测试指标。

第四章 工作面设计
第一节 工作面要素
1、工作面要素:
①机巷长度、坡度。
②风巷长度、坡度。
③切眼斜长、坡度。
④采高。
第二节 工作面可采储量
表2-1 可采储量计算表
走向长
(m)
倾斜长
(m)
倾角( °)
斜面积
(m2)
采高
(m)
容重
(t/m3)
回采率(%)
可采储量
(万吨)

第三节 巷道布置
一、上、下顺槽、切眼开口位置及断面尺寸
①机巷层位、开口位置、断面、拐点坐标、方位选择,用处。
②风巷层位、开口位置、断面、拐点坐标、方位选择,用处。

③切眼层位、开口位置、断面、拐点坐标、方位选择,用处。
附图4 -1巷道布置图
第四节 回采工艺
一、回采工艺
根据矿井生产设备现状,以及安全、效率和煤的赋存情况等原因,选择设计采用的采煤方法、采煤工艺、顶板管理法。
二、设备型号及参数
根据设计采用的采煤方法、采煤工艺选择配套设备型号及参数,必须满足生产需要。
附表2-3 设备型号及数量表
序号
设 备 名 称
规格型号
单位
数量
1

2

3

4

5

第五节 生产能力
根据矿井生产能力,参照工作面长度和生产工艺,考虑工作面的正常接替, 以工作面长度、采高、日进度、年工作日330天,计算工作面生产能力。
A=LMhkФr
式中:
A——工作面年生产能力 Mt/a
L——工作面长度 m
M——工作面年推进度 m
h——采高 m
K——工作面回采率 取93%
Ф——正规循环率 取90%
r——煤的容重 t/m³
第六节 服务年限
按每天进尺、工作天数、正规循环率90％计算月进尺,服务年限为:
工作面走向长度÷月进尺= (月)
第六章 回采期间各生产系统设计
第一节 运输系统(主、辅、人)
设计总体要求
1、井巷工程设计必须考虑机电设备、机电设施、管线等安装、使用、检修的需要,其设计必须有机电科机电工程师及以上人员参与审批签字。
2、采掘工作面机电设计必须由机电科分管工程师审核,机电副总工程师或机电副矿长审批。
一、主运输
(一)运输路线(路线、路线上各段倾角)
描述运输线路、路线上各段倾角。
(二)各段设备选型验算
1、主运输系统应优先考虑带式输送机运输。因运输距离、倾角、安全等原因不宜使用带式输送机运输的,可考虑选用刮板输送机运输。
2、运输设备在满足运输能力和使用的前提下,应优先考虑本矿井或焦煤公司已有的同型号运输设备,以方便设备的使用、维护和调剂。
3、运输设备必须经过选型计算或验算。
4、掘进工作面主运输设备,除了满足掘进施工的需要外,有条件的矿井,应同时考虑工作面回采期间的需要,能一次安装到位的,应一次安装到位,省去掘进工程结束时,更换运输设备。
5、带式输送机巷及设备布置要求
(1)采掘工作面带式输送机巷应力求简单,原则上巷道应沿中线掘进,不得改变方向。确需改变方向的,应在巷道设计时进行经济技术方案论证。确定改变方向后,带式输送机的台数或结构必须满足改变方向后的要求。
(2)采掘工作面主运输系统应尽量减少大的起伏必要时应对巷道进行落底或挑顶,使输送机安装角度平缓过渡。采用普通带式输送机运输时,巷道倾角不应大于16°,否则必须使用特殊设计的带式输送机。
(3)带式输送机巷道断面要满足管线敷设、设备安装、使用、维修、行人等的需要。
(4)带式输送机驱动装置原则上布置在巷道行人侧,便于安装检修。行人侧驱动装置及机头大架与巷帮之间间距不小于700mm,非行人侧驱动装置及机头大架与巷帮之间间距不小于500mm,上托辊边与顶板的间距不小于600mm。
(5)带式输送机中间部分与巷帮支护的距离,非行人侧不小于500mm,行人侧不小于700mm。
(6)带式输送机机尾处与巷帮的距离应满足机尾检查和维修的需要并不得小于700mm。
(7)带式输送机巷道高度不小于2m。另外还要考虑巷道内各种设施布置,比如隔爆水棚等,对巷道高度的影响。
(8)带式输送机机头硐室一般在原顺槽主体巷道的基础上扩帮而成,一般扩驱动装置或行人侧,具体尺寸根据实际需要而定,必须满足设备安装、检修、操作及行人的需要。
(9)机头硐室底板必须与主体巷道的底板在同一个水平面内,前后坡度一致。
(10)综采工作面带式输送机顺槽的高度、宽度还应满足刮板转载机、端头支架前移的需要。
(11)带式输送机机头硐室的设计应同时考虑带式输送机配电点的位置及设备布置。
(12)掘进工作面带式输送机巷,除了满足掘进施工期间输送机使用需要外,还要同时满足回采期间输送机使用的需要。
6、刮板输送机运输巷及设备布置要求
(1)刮板输送机巷道断面要满足设备安装、使用、维修、管线敷设及行人等的需要。
(2)刮板输送机驱动装置单侧布置的,原则上布置在巷道行人侧,便于安装检修。行人侧驱动装置与巷帮之间间距不小于700mm,非行人侧驱动装置与巷帮之间间距不小于500mm,机头架与顶板的间距不小于600mm,考虑到轨道运输等其它需要,驱动装置安装在非行人侧的,必须保证驱动装置与巷帮之间间距不小于700mm。
(3)刮板输送机中间部分与巷帮支护的距离,非行人侧不小于200mm,行人侧不小于700mm。
(4)刮板输送机机尾与巷帮的距离应满足机尾检查和维修的需要,并不得小于500mm。
(5)刮板输送机巷道高度不小于2m。
(6)刮板输送机与下一部输送机直线搭接布置的,中心线应在一条直线上,搭接长度不小于0.5m;非直线搭接的,应保证落煤点在下一部输送机中间。
(7)巷道设计应同时考虑刮板输送机配电点的位置及设备布置。
(8)掘进工作面刮板输送机巷,除了满足掘进施工期间输送机需要外,还要同时满足回采期间生产的需要。
7、带式输送机及刮板输送机安装完好标准
带式输送机安装完好标准及刮板输送机安装完好标准按<煤矿采掘机电精细化管理标准>(中国矿业大学出版社, .1,下同)第一章、第二章的相关要求执行。
附主运输系统图要求
1、采掘工作面主运输系统图必须包括以下内容:
(1)主运输设备平面布置系统图,标明主运输路线、倾角变化、设备数量及型号、每台运输设备的铺设长度以及配电点位置等。
(2)机头、机尾、配电点等特殊部位放大的平面布置图,标明设备最大外形尺寸、输送机中心线与巷道中心线的关系、卸载滚筒(驱动滚筒、机尾滚筒)的位置及与前后搭接设备的位置关系、设备之间及设备与巷帮之间距离等。
(3)机头、机尾、中间部分断面图,标明设备与巷道之间的位置关系、设备与巷帮之间的距离、巷道内管路、电缆、风筒等吊挂位置及吊挂方式等。
(4)皮带机机头、机尾的固定方式图。用混凝土基础固定的,应设计单独的基础图。
2、掘进工作面主要运输系统设计,除了掘进施工期间的主运输系统图外,还要有回采期间运输系统图的设计。巷道工程不能一次到位的,应有说明。
二、辅助运输
(一)运输路线(路线、路线上各段倾角)
描述运输线路、路线上各段倾角。
(二)设备选型验算
1、采掘工作面辅助运输系统应优先考虑无极绳牵引绞车。
2、在满足运输能力和使用的前提下,应优先考虑本矿井或煤业公司已有的同型号运输设备,以方便设备的使用、维护和调剂。
3、绞车的提升能力必须经过选型计算或验算。
4、钢丝绳的安全系数必须经过验算,满足<煤矿安全规程>的有关要求。
5、掘进工作面辅助运输设备,除了满足掘进施工的需要外,有条件的矿井,应同时考虑工作面回采期间的需要,能一次安装到位的,应一次安装到位,省去掘进工程结束时,更换运输设备。
6、辅助运输巷及设备、设施布置
(1)、采掘工作面辅助运输巷应力求简单,不拐弯或少拐弯。确需拐弯的,巷道宽度及拐弯角度应满足当前及以后运输最大件设备的需要,不得拐直角弯或锐角弯,不得在斜坡上拐弯。
(2)、轨道运输巷断面要满足设备安装、使用、维修、轨道运输、管线敷设、行人等的需要。
(3)、轨道运输巷断面尺寸必须满足运送最大件设备的需要。当运送最大件时,设备距帮的净间距,非行人侧不小于200mm,行人侧不得小于800mm。双股道或车场内,两股道的中心距不小于1600mm。巷道高度应满足:运送最大件时,设备距顶的净间距不小于200mm。 另外还要考虑巷道内各种设施布置,比如隔爆水棚、跑车防护装置等对巷道高度的影响。
(4)、车场长度根据运输的需要,应有明确要求。
(5)、控制箱或控制阀门操作地点应设在行人一侧,高度在1.2m～1.4m之间,有条件时要设置在操作硐室内。
(6)、采用串车提升时,巷道坡度不得大于25°。
(7)、采用600mm轨距,1t或1.5t矿车的斜井甩车场平曲线半径应采用12～15m;竖曲线半径宜采用12～20m。提升牵引角(矿车上提时钩头车的运行方向与提升钢丝绳的牵引方向的夹角)不应大于20°。空、重车线的高差不宜大于1m。
(8)、60万吨及以上矿井井下运输大巷辅设轨道必须使用轨型为30kg/m及以上的轨道,斜巷及采区等区域辅设轨道,轨型不得低于22kg/m。
(9)、60万吨以下矿井主要运输大巷及采区斜巷应使用22kg/m及以上轨道。
(10)、综采工作面轨道不低于22kg/m;炮采或掘进工作面轨道不低于18kg/m。
(11)、轨道铺设及安全设施安装完好标准
轨道铺设及安全设施安装完好标准按<煤矿采掘机电精细化管理标准>第六章的相关要求执行。
7、小绞车、无极绳绞车硐室设计要求
(1)、小绞车安装地点必须满足设备摆放、方便检修和便于安全操作的要求。安装后的绞车最突出部位与最近轨道的间距不得小于600mm,且运输最大件设备时,设备与绞车最突出部位的间距不小于200mm,绞车最突出部位与巷帮之间应留有不小于300mm的检修空间,绞车司机操作侧应有不小于1m2 安全操作空间,绞车硐室高度不小于2m。
(2)、绞车安装在专用绞车硐室时,滚筒宽度方向中心线应与轨道中心线重合,误差不大于50mm。小绞车在轨道一侧安装时,要保证绞车运行时,盘绳整齐、不爬绳、不咬绳。
(3)、部分绞车硐室规格
SDJ-32双速绞车硐室:长5.5m、宽3.6m、净高不低于2.6m;
SDJ-14、SDJ-28双速绞车硐室:长5.0m、宽3.6m、净高不低于2.6m;
JD-25、JD-11.4调度绞车硐室:长3.0m、宽3.6m、净高不低于2.6m。
绞车硐室的底板必须与主体巷道的底板在同一个平面上。切眼口的绞车硐室,保证绞车滚筒中心线与轨道中心线一致。
(4)、小绞车及无极绳绞车安装完好标准
小绞车、无极绳绞车安装使用标准按<煤矿采掘机电精细化管理标准>第三章的相关要求执行。
附辅助运输系统图要求:
1、采掘工作面辅助运输系统图必须包括以下内容:
(1)辅助运输系统平面布置图,标明运输路线、车场位置、巷道倾角变化、绞车数量、型号及安装位置、每台绞车的运输长度、钢丝绳规格型号、挡车杠和阻车器的类型及安装位置、以及配电点位置等。
(2)每台绞车的平面布置图,至少标明设备最大外形尺寸、绞车安装中心线与巷道中心线、轨道中心线的位置关系、绞车与巷道之间距离等。
(3)不同区段的断面图,标明轨道与巷道之间的位置关系、巷道内管路、电缆、风筒等吊挂位置及吊挂方式等。
(4)绞车固定方式图。用混凝土基础固定的,应设计单独的基础图。
2、掘进工作面辅助运输系统设计,除了掘进施工期间的辅助运输系统图外,还要有回采期间运输系统图的设计。

三、运人
采掘工作面顺槽长度大于1500m的,应考虑安装运人装置。运人装置应有设计,包括运人装置的类型、规格型号、运输能力,随工作面顺槽延长或缩短,运输装置的移动方法等。工作面顺槽运人装置应与工作面主运输及辅助运输一起综合考虑。
运人系统设备的安装标准按生产厂家的使用说明书或国家、行业的有关标准执行。
插图:运输系统图
(1)运人系统平面布置图,标明运输路线、车场位置、巷道倾角变化、运输长度、钢丝绳规格型号以及配电点位置等。
(2)运人系统驱动装置的平面布置图,至少标明设备最大外形尺寸、安装中心线与巷道中心线、轨道中心线的位置关系、绞车与巷道之间距离等。
(3)不同区段的断面图,标明轨道、运人车辆与巷道之间的位置关系、巷道内管路、电缆、风筒等吊挂位置及吊挂方式等。
(4)运人系统采用轨道运输方式,且与辅助运输为同一绞车牵引的,运人系统图可与辅助运输系统画在一张图上。
第二节 通风系统
一、设计依据
介绍最近5年内的矿井煤尘爆炸性鉴定、煤层自燃发火倾向性鉴定情况及瓦斯爆炸、自然发火情况。
二、通风方式及系统
详细介绍采掘工作面的通风方式和通风系统,编制通风设计,制定严格的通风系统管理制度,必须满足以下要求:
1. 采、掘工作面应实行独立通风
采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇地质构造而重新掘进的巷道,布置独立通风确有困难时,其回风能够串入采煤工作面,但必须制定安全措施,且串联通风的次数不得超过1次;构成独立通风系统后,必须立即改为独立通风。
对于批准的串联通风,必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%,其它有害气体浓度都应符合本规程第一百条的规定。

2. 有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的采煤工作面不得采用下行通风
3. 采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区
无煤柱开采沿空送巷和沿空留巷时,应采取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。
矿井在同一煤层、同翼、同一采区相邻正在开采的采煤工作面沿空送巷时,采掘工作面严禁同时作业。
4. 采空区必须及时封闭
必须随采煤工作面的推进逐个封闭通至采空区的连通巷道。采区开采结束后45天内,必须在所有与已采区相连通的巷道中设置防火墙,全部封闭采区。
5.掘进巷道的通风方式、局部通风机和风筒的安装和使用等应在作业规程中明确规定。
(1)编制局部通风设计时应遵循的原则和要求

①掘进巷道必须采用全风压或局部通风及通风,不得采用扩散通风。深度不超过6m,入口宽度不小于1.5m,无瓦斯涌出的硐室,可采用扩散通风。
②机电硐室必须设在进风流中;若设在回风流中,必须制定安全措施,并在其入风口安设瓦斯自动报警断电装置(瓦斯浓度不超过0.5%)
③掘进工作面的通风方式,必须符合<规程>127条规定。
④每个独立通风的掘进工作面的需要风量,应按瓦斯涌出量、炸药用量、作业人数等分别计算和用风速进行验算,并取其最大值。
⑤局部通风设计必须履行审批程序。
(2)局部通风设计及其说明书需包含的内容
①掘进工作面的地点、名称、煤岩层别、最大送风距离。
②施工队组名称、作业方式和劳动组织情况。
③巷道设计断面、净断面大小和支护形式。
④采区通风系统、局部通风方式和通风机安装地点,并附系统图。
⑤掘进煤层的瓦斯参数及依据。
⑥掘进工作面所需风量计算。
⑦局部通风机及其设备选择。
⑧明确瓦斯监测装置的安装、吊挂、断电浓度和断电范围,并附安装布置图。
⑨掘进工作面供电设计报告,其中必须包括局部通风机和动力设备的供电系统图、”三专供电”和”两闭锁”接线原理图、设备布置平面图及风电闭锁试验和电气设备管理安全措施。
⑩采取”边掘边抽”瓦斯措施时,要有瓦斯抽采设计报告,其中包括预计瓦斯涌出量、风排瓦斯量、边抽瓦斯量、边抽瓦斯工程量、钻孔布置及有关参数等,并附抽采系统图。
6.掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风
煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式,不得采用抽出式(压气、水力引射器不受此限);如果采用混合式,必须制定安全措施。
瓦斯喷出区域和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。
7.使用局部通风机通风的掘进工作面不得停风
因检修、停电、故障等原因停风时必须将人员全部撤至全风压进风流处,并切断电源。恢复通风前,必须由专职瓦斯检查员检查瓦斯,只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时,方可由指定人员开启局部通风机
8.对采掘工作面用风地点,应根据实际需要随时测风,每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施,进行风量调节。
三、通风路线
设计标准:通风系统图上必须明确标明新鲜风流和乏风风流方向,以及相关通风设施。
四、通风设施
设计标准:控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门;如果必须设置风门,应安设自动风门或设专人管理,并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。开采突出煤层时,工作面回风侧不应设置风窗。
五、风量计算
设计标准:对采掘工作面的需风量进行依据充分的计算
根据相邻工作面回采期间的绝对瓦斯涌出量、按气象条件、同时工作的最多人数和采煤工作面一次爆破的最大炸药量等指标,分别计算工作面需风量,并按风速进行验算。
(一)回采期间需风量计算
1、按气象条件计算需要风量,长臂采煤工作面计算公式为:
Q采 = 60×v×S
v—采煤工作面风速;
S—采煤工作面平均断面积,可按最大和最小控顶面积的平均值计算,m2。为使工作面有一个良好的劳动气象条件,在确定工作面风速时,应符合下表要求。
风速与空气温度的关系
空气温度/ °C
适宜的风速/m·s-1
＜15
0.3～0.5
15～20
0.5～1.0
20～22
1.0～1.2
22～24
1.2～1.5
24～26
15～2.0
2、按瓦斯涌出量计算
Q=100qk/0.8
Q—工作面实际需要风量,m³/min;
q—工作面地质说明书提供的绝对瓦斯涌出量:m³/min;
k—工作面瓦斯涌出不均匀的备用系数,一般机采工作面取1.4-1.6,炮采工作面取1.4-2;
0.8—根据相关规定,瓦斯预警浓度不得超过0.8%。
3、按同时工作的最多人数计算
Q=4N
4—规程规定每人每分钟需要风量;
N—工作面交接班时最多人数,应与劳动组织图表中最多人数相同。
4、炮采工作面应按炸药量计算所需风量
Q=25A
25—采煤工作面一次爆破的最大炸药量,kg;
A—1kg炸药爆炸后需要供给的风量m3/(min·kg)。
5、按风速验算
按最低风速验算:Q≥15S
按最高风速验算:Q≤240S
15—采煤工作面允许的最低风速,0.25×60=15m/min;
240—采煤工作面允许的最低风速,4×60=240 m/min;
S—采煤工作面平均断面积,m2。
(二)掘进工作面风量
掘进工作面实际需要的风量,应按绝对瓦斯涌出量、炸药量、局部通风机的实际吸风量、同时作业的最多人数和风速分别计算,并取其最大值。
1、按瓦斯涌出量计算:
Q掘 = 100×q掘×k掘瓦
式中:
Q掘—掘进工作面实际需要的风量(m³/min);
q掘 —掘进工作面平均瓦斯绝对涌出量,可参考临近巷道掘进中提供的绝对瓦斯涌出量,m3/min;
K掘瓦—掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数,一般取1.2～2.0。
2、 按炸药量计算:
Q=25A
25—掘进工作面一次爆破的最大炸药量,kg;
A—1kg炸药爆炸后需要供给的风量,m3/(min·kg)。
3、按局部通风机吸入风量计算
Q掘 = Q机吸×I
式中:
Q机吸 —局部通风机的实际吸风量,应根据不同型号的局部通风机,凭经验选取,如JBT-52(11Kw)的局部通风机实际吸风量可取200 m3/min;
I—掘进工作面同时通风的局部通风机数。根据<规程>规定,严禁3台(含3台)局部通风机同时向一个掘进工作面供风。
注意:为了局部通风机不发生循环风,防止局部通风机吸入口至掘进工作面回风口之间的风流处于停滞状态而引起瓦斯积聚,除了保证该段巷道中的风速不得小于0.15m/s外,还要保证安设局部通风机的巷道中的风量,必须大于局部通风机吸风量的1.34倍。
4、按人数计算
Ｑ掘＝4×N
式中 N—工作面同时工作的最多人数。
5、 风速验算
(1)按最低风速验算
煤巷掘进工作面的最低风量
Q机吸≥60×0.25×S掘
式中:
S掘 —掘进工作面的断面积, m2;
Q机吸—局部通风机吸风量,m³/min。
(2)按最高风速验算
掘进工作面的最高风量
Q机吸≤ 60×4×S掘
式中:S掘 —掘进工作面的断面积, m2。
6、局部通风机的选型及安装地点
安装和使用局部通风机和风筒应遵守下列规定:
(1)局部通风机必须由指定人员负责管理,保证正常运转。
(2)压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距掘进巷道回风口不得小于10m;全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量,局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合本规程第一百零一条的有关规定。
(3)高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机,并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专(专用开关、专用电缆、专用变压器)供电,专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电;备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源,当正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机能自动启动,保持掘进工作面正常通风。
(4)其它掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备安装备用局部通风机,但正常工作的局部通风机必须采用三专供电;或正常工作的局部通风机配备安装一台同等能力的备用局部通风机,并能自动切换。正常工作的局部通风机和备用局部通风机的电源必须取自同时带电的不同母线段的相互独立的电源,保证正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机正常工作。
(5)必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离、混合式通风的局部通风机和风筒的安设、正常工作的局部通风机和备用局部通风机自动切换的交叉风筒接头的规格和安设设计标准,应在作业规程中明确规定。
(6)正常工作和备用局部通风机均失电停止运转后,当电源恢复时,正常工作的局部通风机和备用局部通风机均不得自行启动,必须人工开启局部通风机。
(7)使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁,保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障,切换到备用局部通风机工作时,该局部通风机通风范围内应停止工作,排除故障;待故障被排除,恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。使用2台局部通风机同时供风的,2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁。
(8)每10天至少进行一次甲烷风电闭锁试验,每天应进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验,试验期间不得影响局部通风,试验记录要存档备查。
(9)严禁使用3台以上(含3台)局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用１台局部通风机同时向２个作业的掘进工作面供风。
插图:通风系统图
第三节 供电系统
一、设计依据
<煤矿安全规程>
<煤矿供电设计手册>
<煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则>
<煤矿井下低压检漏保护装置的安装、运行、维护与检修细则>
<煤矿井下保护接地装置的安装、检查、测定工作细则>
二、供电电源
电源分别来自××变电所、××变电所。
掘进工作面供电必须满足<煤矿安全规程>第一百二十八条的相关规定。
三、供电负荷
列表统计本工作面供电范围内所有设备的负荷。有两个及以上供电回路的,应分开统计。
四、供电系统
对供电系统进行描述:所用变电所、配电点、配电线路选择、布置,工作面用电总负荷。
五、供电系统计算
(一)变压器选择
1、根据设备负荷类型,对负荷进行分组,计算各组负荷所需要变压器容量
基本公式:SB=∑PN·KX/Cosφ, KX=0.4+0.6Ps/∑PN ,
式中:
SB—移动变电站的计算容量(kVA),
∑PN—参与计算的电动机容量和(kW),
KX—需用系数 , PS—参与计算的最大一台电机的容量(kW)。
Cosφ—加权平均功率因数,综采Cosφ=0.7,
2、根据计算结果和现有变压器情况,确定选用变压器规格,或购置新变压器。

(二)供电电缆选择
1、高压电缆
(1)基本公式:Is≥Ig , Ig=Kde∑PN/1.732Uecosφwm ,
式中:
Is—电缆允许长期经过的安全电流(A);
Ig—电缆的计算工作电流A);
Kde—需用系数,取0.65;
∑PN—参与计算的全部设备的容量和(kW);
Ue—额定电压(KV);
cosφwm—功率因数,取0.7;

2、低压电缆
(1)基本公式:Is≥Ig , Ig=∑PN·Kx/√3·UN·cosφ ,
Kx=0.4+0.6·Ps/∑PN
式中:
Is—电缆允许长期经过的安全电流(A);
Ig—电缆的计算工作电流(A);
UN—设备的额定电压(kV);
∑PN—参与计算的全部设备的容量和(kW);
Ps—最大一台电机容量(kW);
(注:若选用设备只供单台或两台电机,Ig 可取单台或两台电机的额定电流。)
(三)按正常运行情况下的电压损失校验电缆
(四)电网短路电流的计算
(五)开关的选择与整定
(六)采用多电压供电的,均要进行计算。
插图:供电系统图
采掘工作面供电系统图按国家及行业有关规定、焦煤集团机电处下发的供电系统图绘制规范进行绘制。
1、必须按照<煤矿安全规程>第四百五十条的要求绘制井下配电系统图,并随着情况变化定期修改,确保图纸内容齐全、准确。
2、供电系统图必须按规定注明:(1)每一设备的型号、容量、电压、电流种类及其它技术性能。(2)馈出线的短路、过负荷保护的整定值,熔断器熔体的额定电流值以及被保护干线和支线最远点两相短路电流值。(3)线路电缆的用途、型号、电压、截面和长度。
每一设备上方应标注该设备的编号、型号。各设备的编号、型号、容量、短路、过负荷整定值、保护动作整定时间等应根据系统复杂程度标注在开关附近或在图纸下部列表说明。短路、过负荷的整定值应标注为开关电流互感器一次侧的电流值。
线路电缆应按上下级和进出线关系标注箭头,线缆的各种参数应标注在线缆的上方或左侧,进线开关的线缆还应标注来自哪个变电所的几号开关;变电所、配电点等处的最下级开关还应在负荷线箭头下端标注出负荷所在地点和容量等情况。
3、风电、瓦斯电闭锁的开关,应标注风电、瓦斯电断电、闭锁范围。
4、井下供电系统图尽量使用标准图幅(全井下的供电系统图使用A0或A1,各变电所使用A1或A2。若系统复杂,标准图幅A0也无法满足时,可将标准图幅加长绘制。各配电点应统一使用A3图幅,若配电点所带负荷较多,也可放大至A2)。图纸的标题栏、明细栏、图纸幅面和格式、字体种类和大小等应严格按照技术制图的基本要求绘制。供电系统图采用图框填满格式,可不按井下现场设备实际布置方位绘制。
5、图中高低压开关的短路、过负荷保护的整定值必须严格按照有关标准和<煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则>的要求计算,并按规定标注。
6、供电系统图中要严格按照标准图形符号绘制(MT/T 570-1996)。其中井下低压馈电开关符号采用隔爆型自动馈电开关符号;井下高爆开关采用正常合闸高压配电箱和正常合闸高压配电箱组图形符号,备用高爆开关和联络开关采用正常不合闸高压配电箱符号。供电系统图中所用图形符号应在图纸左下角绘制。若该图符中没有现场所用设备符号的,可暂参照有关标准或设备说明书绘制。
7、井下所有变电所和变配电点的供电系统图必须由机电科供电管理人员绘制。标题栏设在图纸右下角,标题栏内需要制图人、审核人、机电科长和机电副总(机电矿长)等签字确认。
采掘低压配电点的供电系统图,必须由机电科设计、绘制,并经机电科主管供电的副科长或科长签字认可,各单位必须按供电系统图安装、使用,未经许可不得擅自更改。若需增减设备时,必须经机电科同意,并及时修改供电系统图。
所有签字项必须手写,不得打印,签字人要对供电系