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全書詳細介紹了教學礦井三大組成部分，十大生產(chǎn)系統(tǒng)，六大監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，適用實習實訓教材，也可供煤炭企事業(yè)單位參考。全書詳細介紹了教學礦井三大組成部分，十大生產(chǎn)系統(tǒng)，六大監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，適用實習實訓教材，也可供煤炭企事業(yè)單位參考。全書詳細介紹了教學礦井三大組成部分，十大生產(chǎn)系統(tǒng)，六大監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，適用實習實訓教材，也可供煤炭企事業(yè)單位參考。

(一)

運城職業(yè)技術學院(以下簡稱“學院”)是一所國家正式批準,具有高等教育資格的全日制統(tǒng)招高等院校。學院由山西蒲縣宏源煤業(yè)集團在運城設立的長江源實業(yè)有限公司投資建設,占地3800畝,截至2013年年底已投資13億元,是目前山西省民間資本投資高職教育的最大項目。學院設有礦山工程系、機電工程系等11個教學系部共37個專業(yè),有在校生7000余人。學院堅持教學與培訓并重,著力為經(jīng)濟和社會發(fā)展培養(yǎng)高技能應用型人才。

為了給煤炭企業(yè)、高等院校、科研院所提供一個煤礦安全培訓、實踐教學和煤炭科研的真實的大型煤礦環(huán)境,集團公司投資2億多元,技術含量按照現(xiàn)代化礦井要求,裝備按照我國當前煤礦中等水平,井巷工程以1∶1的比例,在校園內(nèi)建設了一座具備生產(chǎn)能力3.0Mt/a的教學礦井。教學礦井已被授予“山西省煤炭行業(yè)特有工種職業(yè)技能鑒定實訓實操基地”和“山西省煤炭開采專業(yè)省級示范性實訓基地”;學院已取得國家“二級煤礦安全培訓機構”資質(zhì)證書,并被山西省政府確定為全省“煤礦變招工為招生定點培訓院?！薄?/p>

教學礦井按照《煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范》和《煤礦安全規(guī)程》的標準和要求建設,由地下工程、煤礦地面建筑及配套教學生活建筑群三大部分組成。

(二)

教學礦井在建設過程中得到各方大力支持,他們是中國煤炭科工集團太原研究院有限公司、山西中方森特建筑設計研究院、河津市小梁建筑工程有限公司、宏源煤業(yè)集團機電安裝隊、山西運城市建筑工程有限公司、運城市匯鑫裝飾工程有限公司、山西金環(huán)涂裝有限公司、江蘇東盛產(chǎn)業(yè)工程有限公司、上海鑫杰彩鋼結構有限公司、太原潤達錦繡雕塑有限公司、中國礦大華洋通信設備有限公司、西安和利德軟件有限公司、上海中視典數(shù)字科技有限公司、徐州創(chuàng)導科技公司、四川森雅園林設計有限公司等。

教學礦井在建設過程中,一批高等院校專家、教授多次親臨現(xiàn)場指導,這些高校是清華大學、中國礦業(yè)大學、西安科技大學、太原理工大學、遼寧工程技術大學、山東科技大學、河南理工大學、黑龍江科技學院、河北建筑工程學院等。

為了表現(xiàn)煤炭地質(zhì)展示巷的真實性,需要到現(xiàn)場采集煤巖層和構造樣本。地質(zhì)專家?guī)ьI技術人員與雕刻工藝師頂酷暑冒嚴寒爬山、翻溝、下礦井,在斷崖峭壁和煤礦井下辨認尋找煤系地層露頭的每一個對應層位和典型的地質(zhì)構造剖面,現(xiàn)場拓模制作樣模。為了尋找典型的火成巖侵入體、陷落柱、泥質(zhì)膠結的K5 中粒砂巖和富含動物化石的K6 泥質(zhì)石灰?guī)r,耗時幾個月幾乎跑遍周邊山區(qū)完成了這項幾乎可以“以假亂真”的工程。正是這樣一批教學礦井的采煤掘進、機電運輸、通風安全、地質(zhì)測量、信息自動化專家,為了一個共同的目標,為煤炭事業(yè)再做一點應有的貢獻,在他們的晚年生活中添加了欣慰的色彩和成就感。

可以預言,在中國煤炭工業(yè)的歷史長河中,山西運城這座令許多參觀者大呼“震撼”的教學礦井能夠當之無愧地占有一席之地。

(三)

教學礦井目標定位如下:定義:運城職業(yè)技術學院教學礦井是一個廣義詞,其含義是包括煤礦礦井、煤礦地面工業(yè)廣場、煤炭科技展示樓、礦山機械實訓中心、礦山電氣實訓中心、煤礦機電設備技術展示廣場、培訓中心大樓和礦山公園及其配套的軟硬件建設的總稱。

定位:培訓實習科研型。

功能:培訓、實習、科研。

服務范圍:立足山西,面向全國。

水平:國內(nèi)領先,世界先進。

目標:經(jīng)過幾年努力,實現(xiàn)的總體目標是:

(1)教學礦井建設成國家級實踐教學示范基地;

(2)煤礦安全培訓中心建設成國家煤礦安全培訓示范基地;

(3)采礦工程學科達到國家高職院校領先水平;

(4)教學礦井成為有影響、有成果的煤炭科研基地。

品牌:運城職業(yè)技術學院教學礦井將成為國內(nèi)煤炭行業(yè)有較大影響的一個培訓實習

品牌。

最終目的:為煤炭行業(yè)培養(yǎng)合格人才,為煤礦安全生產(chǎn)做出貢獻。

(四)

本書是運城職業(yè)技術學院教學礦井第一期工程建成并試運行一年以來對教學礦井技術資料的匯編。本書可作為煤炭行業(yè)企事業(yè)單位職工培訓和高等院校、高職、中職院校學生實習、實訓的參考教材,也可為煤炭行業(yè)企事業(yè)單位建設或改建實習、實訓基地提供必要的參考資料。本書的主要特點是:

(1)全面詳細地介紹了組成教學礦井的地下工程、煤礦地面建筑及配套教學生活建筑群三大部分內(nèi)容。其中重點介紹了由井巷工程和展示工程組成的礦井地下工程。按照礦井地質(zhì)測量與原型礦井,井田開拓與準備,采掘工作面及裝備,礦井通風與安全,礦井提升、運輸、排水、壓氣設備,礦井供電,地面工業(yè)廣場及生活配套設施,展示工程,礦井信息化建設,軟科學建設的順序,對教學礦井的十大系統(tǒng)、井下安全避險六大系統(tǒng)作了較為

詳細地介紹。

(2)本書的編寫要求是,對書中每一部分內(nèi)容力求做到文字講清楚,CAD圖畫清楚,表格填清楚,照片拍清楚。

(3)本書是教學礦井煤礦安全培訓和實踐教學的配套教材,學員到教學礦井實習培訓時能夠帶著本書,將書中的學習對象與現(xiàn)場實物一一對照,加深理解,從而達到煤礦安全培訓和實踐教學的目的。

(4)書中采用了大量圖形、圖片,以滿足不同層次學員的需求。

(5)書中部分內(nèi)容屬教學礦井二、三期建設的范疇。

(五)

本書由運城職業(yè)技術學院教學礦井和礦山工程系專家和教師組成的編寫小組共同編寫,分工如下:

主編:林在康

副主編:郭國龍,劉旺興,尚軍寧

主審:張百戰(zhàn)

各章編寫人員分工如下:

前言:林在康

第一章地質(zhì)測量與原型礦井:董再田,趙志剛,林在康

第二章井田開拓與準備:張百戰(zhàn),王朋朋,張連昆

第三章采掘工作面及裝備:尚軍寧,張百戰(zhàn),孫永強,李礦飛

第四章礦井通風與安全:郭國龍,杜凌云,吳超,曹文濤,孫永強,寧東旭

第五章礦井提升、運輸、排水、壓氣設備:呂建華,李衛(wèi)濤,楊霞

第六章礦井供電:劉旺興,胡媛媛,李衛(wèi)濤

第七章地面工業(yè)廣場及生活配套設施:程允科,賀行行

第八章展示工程:董再田,任煥倜,李衛(wèi)濤

第九章礦井信息化建設:寧東旭,胡媛媛

第十章軟科學建設:趙志剛,李清偉

全書主要圖紙、照片:李清偉,趙志剛

教學礦井大事記:張百戰(zhàn)

全書在編寫過程中,宏源煤業(yè)集團王立毅、趙雙平等參與編寫并提供了大量的技術資料;采煤技術和煤礦地質(zhì)專家紀幫師、郭志強、黃成麟、李學忠和中國礦業(yè)大學礦業(yè)工程學院采礦專業(yè)畢業(yè)實習小組參與了部分的編寫和相關資料的收集整理工作。

2014年7月剛到礦山系和教學礦井工作的葛帥帥、吳曉剛、曹栩、高翔、方江、張蒙、張瀚、陳陽、薛凱宏、馬建騰、張凱等參與了部分內(nèi)容的編寫和后期的修改工作。

中國礦業(yè)大學出版社的有關領導和編輯為《教學礦井技術手冊》的編寫和出版付出了艱辛和努力,在此表示衷心的感謝。由于時間倉促,書中難免存在不足之處,敬請讀者批評指正,以便再版時修正。

編 者

2014年9月于運城

前言……………………………………………………………………………………………… 1

第一章 地質(zhì)測量與原型礦井………………………………………………………………… 1

1.1 原型礦井地質(zhì)條件………………………………………………………………… 1

1.1.1 概況………………………………………………………………………… 1

1.1.2 礦井地質(zhì)…………………………………………………………………… 2

1.1.3 煤層、煤質(zhì)…………………………………………………………………… 3

1.1.4 礦井水文地質(zhì)……………………………………………………………… 4

1.1.5 其他開采技術條件………………………………………………………… 6

1.1.6 資源/儲量估算……………………………………………………………… 7

1.2 霍西煤田地質(zhì)展示………………………………………………………………… 8

1.2.1 煤巖層特征的識別與描述………………………………………………… 9

1.2.2 沉積環(huán)境特征的識別……………………………………………………… 11

1.3 原型礦井開拓方案………………………………………………………………… 13

1.3.1 底板三維等高線和儲量計算……………………………………………… 13

1.3.2 原型礦井開拓方案………………………………………………………… 14

1.3.3 教學礦井開拓方案………………………………………………………… 14

1.4 礦山測量…………………………………………………………………………… 16

1.4.1 礦區(qū)控制測量……………………………………………………………… 17

1.4.2 礦井聯(lián)系測量……………………………………………………………… 19

1.4.3 井下巷道測量……………………………………………………………… 23

1.4.4 貫通測量…………………………………………………………………… 26

第二章 井田開拓與準備…………………………………………………………………… 28

2.1 教學礦井簡介……………………………………………………………………… 28

2.2 開拓巷道…………………………………………………………………………… 32

2.2.1 主斜井……………………………………………………………………… 32

2.2.2 副斜井……………………………………………………………………… 33

2.2.3 副立井……………………………………………………………………… 34

2.2.4 平硐………………………………………………………………………… 35

2.2.5 回風立井…………………………………………………………………… 35

2.2.6 膠帶輸送機大巷…………………………………………………………… 35

2.2.7 軌道大巷…………………………………………………………………… 36

2.2.8 總回風巷…………………………………………………………………… 37

2.3 井底車場及主要硐室……………………………………………………………… 38

2.3.1 副斜井井底車場…………………………………………………………… 38

2.3.2 大巷交岔點………………………………………………………………… 39

2.3.3 中央水泵房及水倉………………………………………………………… 40

2.3.4 中央變電所………………………………………………………………… 42

2.3.5 井下調(diào)度室、調(diào)車室、醫(yī)務室……………………………………………… 42

2.3.6 爆破器材發(fā)放硐室………………………………………………………… 43

2.3.7 避險硐室…………………………………………………………………… 43

2.3.8 消防材料庫………………………………………………………………… 43

2.4 準備巷道…………………………………………………………………………… 44

2.4.1 盤區(qū)皮帶巷………………………………………………………………… 44

2.4.2 盤區(qū)軌道巷………………………………………………………………… 46

2.4.3 盤區(qū)回風巷………………………………………………………………… 46

2.4.4 盤區(qū)水泵房及水倉………………………………………………………… 47

2.4.5 盤區(qū)聯(lián)絡巷………………………………………………………………… 48

第三章 采掘工作面及裝備………………………………………………………………… 49

3.1 綜采工作面………………………………………………………………………… 49

3.1.1 概述………………………………………………………………………… 49

3.1.2 綜采工作面運輸巷………………………………………………………… 53

3.1.3 綜采工作面回風巷………………………………………………………… 53

3.1.4 綜采工作面………………………………………………………………… 54

3.1.5 綜采工作面生產(chǎn)系統(tǒng)……………………………………………………… 56

3.1.6 綜采工作面主要裝備……………………………………………………… 58

3.1.7 綜采工作面配套裝備……………………………………………………… 62

3.2 高檔普采工作面…………………………………………………………………… 66

3.2.1 概述………………………………………………………………………… 66

3.2.2 高檔普采工作面運輸巷…………………………………………………… 66

3.2.3 高檔普采工作面回風巷…………………………………………………… 66

3.2.4 高檔普采工作面…………………………………………………………… 66

3.2.5 高檔普采工作面生產(chǎn)系統(tǒng)………………………………………………… 70

3.2.6 高檔普采工作面主要裝備………………………………………………… 70

3.3 煤巷綜掘工作面…………………………………………………………………… 71

3.3.1 概述………………………………………………………………………… 71

3.3.2 煤巷綜掘工作面生產(chǎn)系統(tǒng)………………………………………………… 75

3.3.3 煤巷綜掘工作面主要裝備………………………………………………… 75

3.4 巖巷炮掘工作面…………………………………………………………………… 80

3.4.1 概述………………………………………………………………………… 80

3.4.2 巖巷炮掘工作面生產(chǎn)系統(tǒng)………………………………………………… 83

3.4.3 巖巷炮掘工作面主要裝備………………………………………………… 85

3.5 探放水掘進工作面………………………………………………………………… 88

3.5.1 概述………………………………………………………………………… 88

3.5.2 掘進工作面探水鉆孔布置………………………………………………… 90

3.5.3 探放水掘進工作面主要裝備……………………………………………… 91

3.6 防治煤與瓦斯突出掘進工作面…………………………………………………… 92

3.6.1 概述………………………………………………………………………… 92

3.6.2 掘進過程中的防治煤與瓦斯突出管理…………………………………… 93

3.6.3 防治煤與瓦斯突出設備………………………………………………… 100

第四章 礦井通風與安全…………………………………………………………………… 102

4.1 礦井通風………………………………………………………………………… 102

4.1.1 礦井通風方式與方法…………………………………………………… 102

4.1.2 礦井通風系統(tǒng)…………………………………………………………… 103

4.1.3 通風設施………………………………………………………………… 105

4.2 礦井安全………………………………………………………………………… 109

4.2.1 礦井瓦斯事故及防治…………………………………………………… 109

4.2.2 礦井粉塵防治…………………………………………………………… 113

4.2.3 礦井火災防治…………………………………………………………… 118

4.2.4 礦井水害防治…………………………………………………………… 121

4.2.5 礦井頂板事故與沖擊地壓災害防治…………………………………… 129

4.2.6 礦井熱害防治…………………………………………………………… 138

4.3 煤礦井下安全避險六大系統(tǒng)…………………………………………………… 140

4.3.1 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)…………………………………………………………… 141

4.3.2 人員定位系統(tǒng)…………………………………………………………… 141

4.3.3 緊急避險系統(tǒng)…………………………………………………………… 141

4.3.4 壓風自救系統(tǒng)…………………………………………………………… 144

4.3.5 供水施救系統(tǒng)…………………………………………………………… 146

4.3.6 通信聯(lián)絡系統(tǒng)…………………………………………………………… 148

第五章 礦井提升、運輸、排水、壓氣設備………………………………………………… 150

5.1 提升……………………………………………………………………………… 150

5.1.1 主斜井提升……………………………………………………………… 150

5.1.2 副斜井提升……………………………………………………………… 151

5.1.3 副立井提升……………………………………………………………… 153

5.2 運輸……………………………………………………………………………… 154

5.2.1 煤炭運輸………………………………………………………………… 155

5.2.2 輔助運輸………………………………………………………………… 157

5.3 排水……………………………………………………………………………… 165

5.3.1 概述……………………………………………………………………… 165

5.3.2 主要排水硐室與設備…………………………………………………… 166

5.4 壓氣……………………………………………………………………………… 168

5.4.1 概述……………………………………………………………………… 168

5.4.2 空壓機及空壓系統(tǒng)……………………………………………………… 168

第六章 礦井供電…………………………………………………………………………… 170

6.1 概述……………………………………………………………………………… 170

6.2 地面變電所……………………………………………………………………… 170

6.3 井下中央變電所………………………………………………………………… 172

6.4 盤區(qū)配電點……………………………………………………………………… 173

6.5 工作面供電……………………………………………………………………… 174

6.5.1 綜采工作面供電………………………………………………………… 174

6.5.2 高檔普采工作面供電…………………………………………………… 176

6.5.3 綜掘工作面供電………………………………………………………… 176

6.5.4 炮掘工作面供電………………………………………………………… 177

6.5.5 探放水工作面供電……………………………………………………… 178

6.5.6 防治煤與瓦斯突出工作面供電………………………………………… 178

第七章 地面工業(yè)廣場及生活配套設施…………………………………………………… 179

7.1 主斜井井口房…………………………………………………………………… 179

7.2 副斜井絞車房…………………………………………………………………… 180

7.3 副立井絞車房及井架…………………………………………………………… 181

7.4 主要通風機房…………………………………………………………………… 181

7.5 空氣壓縮機房…………………………………………………………………… 182

7.6 煤炭科技展示樓………………………………………………………………… 183

7.6.1 簡介……………………………………………………………………… 183

7.6.2 信息調(diào)度指揮中心……………………………………………………… 184

7.6.3 3D放映廳………………………………………………………………… 184

7.6.4 計算機室………………………………………………………………… 184

7.6.5 科技展示室……………………………………………………………… 185

7.7 礦山機械實訓中心及礦山電氣實訓中心……………………………………… 185

7.7.1 礦山機械實訓中心……………………………………………………… 185

7.7.2 礦山電氣實訓中心……………………………………………………… 187

7.8 生活配套設施…………………………………………………………………… 187

7.8.1 培訓教師公寓…………………………………………………………… 187

7.8.2 2號生活服務中心……………………………………………………… 187

7.8.3 培訓中心大樓…………………………………………………………… 188

7.9 礦山公園………………………………………………………………………… 188

第八章 展示工程…………………………………………………………………………… 189

8.1 煤炭地質(zhì)展示巷………………………………………………………………… 189

8.1.1 煤系地層展示…………………………………………………………… 189

8.1.2 礦井地質(zhì)構造展示……………………………………………………… 189

8.2 礦井水害展示巷………………………………………………………………… 193

8.2.1 礦井水文地質(zhì)基礎……………………………………………………… 193

8.2.2 礦井水害類型…………………………………………………………… 193

8.2.3 礦井防治水設備展示…………………………………………………… 194

8.2.4 礦井突水預兆和典型事故案例展示…………………………………… 194

8.3 煤礦支護形式展示……………………………………………………………… 195

8.3.1 可縮性金屬支架支護…………………………………………………… 195

8.3.2 剛性金屬支架支護……………………………………………………… 197

8.3.3 混凝土澆灌支護………………………………………………………… 197

8.3.4 以錨桿為主體的聯(lián)合支護……………………………………………… 198

8.4 錨桿支護展示室………………………………………………………………… 200

8.4.1 機械式錨桿……………………………………………………………… 200

8.4.2 黏結式錨桿……………………………………………………………… 201

8.4.3 錨桿桁架支護…………………………………………………………… 203

8.4.4 失效錨桿展示…………………………………………………………… 204

8.4.5 錨桿施工和檢測器具展示……………………………………………… 204

8.5 模型展示………………………………………………………………………… 205

8.5.1 現(xiàn)有模型………………………………………………………………… 205

8.5.2 計劃展示的模型………………………………………………………… 207

第九章 礦井信息化建設…………………………………………………………………… 208

9.1 概述……………………………………………………………………………… 208

9.2 信息系統(tǒng)平臺建設……………………………………………………………… 208

9.2.1 中心機房………………………………………………………………… 208

9.2.2 綜合信息網(wǎng)絡技術……………………………………………………… 210

9.3 信息調(diào)度指揮系統(tǒng)……………………………………………………………… 212

9.3.1 大屏幕顯示系統(tǒng)………………………………………………………… 213

9.3.2 礦井通信系統(tǒng)…………………………………………………………… 216

9.4 安全監(jiān)控系統(tǒng)…………………………………………………………………… 223

9.4.1 安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)……………………………………………………… 224

9.4.2 人員管理系統(tǒng)…………………………………………………………… 227

9.4.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)…………………………………………………………… 232

9.5 煤礦自動化系統(tǒng)………………………………………………………………… 236

9.5.1 膠帶輸送機自動控制系統(tǒng)……………………………………………… 236

9.5.2 主要通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)……………………………………………… 240

9.5.3 自動化在建項目………………………………………………………… 241

第十章 軟科學建設………………………………………………………………………… 248

10.1 五步實踐教學培訓法…………………………………………………………… 248

10.1.1 概述……………………………………………………………………… 248

10.1.2 五步實踐教學培訓法…………………………………………………… 248

10.2 實習實訓軟件…………………………………………………………………… 249

10.2.1 概述……………………………………………………………………… 249

10.2.2 3D虛擬教學礦井模型漫游軟件……………………………………… 249

10.2.3 煤礦安全技術可視化仿真培訓系統(tǒng)軟件……………………………… 250

10.2.4 煤礦特種作業(yè)實操仿真培訓系統(tǒng)軟件………………………………… 251

10.2.5 綜采、綜掘仿真操作臺培訓軟件……………………………………… 251

10.2.6 采礦施工設計軟件包…………………………………………………… 252

10.3 安全技術教育視頻……………………………………………………………… 253

10.4 實習實訓考核系統(tǒng)……………………………………………………………… 253

10.5 多媒體演示系統(tǒng)………………………………………………………………… 255

參考文獻……………………………………………………………………………………… 258

致謝…………………………………………………………………………………………… 260

后記:教學礦井大事記……………………………………………………………………… 261

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教學礦井技術手冊