煤礦開采學課程設計

1、<p>　　1采區(qū)概況及地質特征</p><p><b>　　1.1采區(qū)概況</b></p><p>　　本采區(qū)為某礦第二水平第五采區(qū)，采區(qū)上部標高-150m，下部標高為-450m，其中三采區(qū)已采，七采區(qū)未采。年產量為120萬t/a</p><p>　　區(qū)內煤層埋藏穩(wěn)定，構造簡單，煤質中硬，自然發(fā)火期為6-12個月。區(qū)內涌水較小，無大

2、的含水層和地下水，開采條件好。</p><p>　　采區(qū)內有一層煤，煤層埋藏穩(wěn)定，構造簡單，屬于厚煤層。煤層無瓦斯突出，頂?shù)装宸€(wěn)定。煤巖爆炸指數(shù)為34%-70%。煤層瓦斯含量小，采區(qū)所屬礦井屬于低瓦斯礦井。</p><p>　　區(qū)內地質構造簡單，為單斜構造，無斷層和褶曲。煤層傾角約為21°，采區(qū)走向長為2180m，傾斜長度為830m。</p><p>　　

3、運輸大巷布置在-450水平，回風巷布置在-150水平。</p><p>　　2.采區(qū)儲量及服務年限</p><p><b>　　2.1采區(qū)儲量</b></p><p>　　2.1.1采區(qū)工業(yè)儲量</p><p>　　Zg=218083051.35=12213450t </p><p>　　2.1

4、.2采區(qū)設計儲量</p><p>　　Zs=Zg-P1（P1為永久煤柱損失）</p><p>　　P1包括井田境界煤柱、采區(qū)邊界煤柱。</p><p>　　式中：采區(qū)邊界煤柱:20×830×5×1.35=112050t</p><p>　　Zs=Zg-P1=12213450-112050=12101400t<

5、;/p><p>　　2.1.3采區(qū)可采儲量</p><p>　　Zk=（Zs-P2）75%(P2為暫時煤柱損失)</p><p>　　P2包括上山保護煤柱、區(qū)段保護煤柱。</p><p>　　上山保護煤柱：（830-40）6051.35=321135t</p><p>　　式中： 區(qū)段保護煤柱：21803051.35=44

6、1450t</p><p>　　Zk=（Zs-P2）75%=［12101400-（321135+441450）］75%=1133881575%</p><p>　　=8504111.25t</p><p>　　2.1.4采區(qū)采出率</p><p><b>　　=</b></p><p>　　=11

7、338815/12213450100%=92.83%>75%</p><p>　　2.2采區(qū)生產能力及服務年限</p><p>　　工作制度：根據《煤礦安全規(guī)程》設計的工作日為330天，采用“三八”工作制，其中兩班生產，一班檢修。每班工作8小時，每日提升為16小時。</p><p>　　日產量：Ao=1200000×1.35/330=4909 t&l

8、t;/p><p><b>　　日推進度： L1=</b></p><p>　　Ao——工作面單產，T/d L——工作面長度，m</p><p>　　式中： L1——日推進度，m M——采高，m</p><p>　　r——容重，t/m3 c——工作面回采率，9

9、3%</p><p>　　所以： L1==4909/180×5×1.35×0.93=4.4m</p><p>　　進刀數(shù)：n==4.4/0.8＝5.5 取6 （n為采煤機滾筒截深）</p><p>　　月產量：4909×27=132543t</p><p>　　采區(qū)服務年限：P=Zk/A </p

10、><p>　　Zk—采區(qū)可采儲量，噸</p><p>　　式中： A—采區(qū)平均年生產能力，噸/年</p><p>　　K—礦井儲量備用系數(shù)，取1.35</p><p>　　P=8504111.25/（1200000×1.35）＝5.25</p><p>　　3.采區(qū)巷道位置與采煤方法的選擇</p>

11、<p><b>　　3.1采區(qū)布置方案</b></p><p>　　上山布置可提出兩種巷道布置方案：1、雙巖上山 2、雙煤上山 </p><p>　　方案1：采區(qū)上山布置。在煤層中布置兩條上山間距20m，上山位于采區(qū)走向中央。</p><p><b>　　上山布置在煤層中</b></p><p

12、>　　方案2：兩條上山布置在煤層底板下部10m的巖石中，用石門與大巷相連，上部用石門與回風大巷相連，走向長壁單翼開采，上山巷道易維護，便于管理。</p><p><b>　　上山布置在巖巷中</b></p><p><b>　　3.2技術經濟比較</b></p><p><b>　　巷道硐室掘進費用<

13、/b></p><p><b>　　巷道硐室掘維護費用</b></p><p><b>　　生產經營費用</b></p><p><b>　　費用匯總表</b></p><p>　　方案一特點：系統(tǒng)簡單，通風容易，但生產調度管理復雜，煤倉太多，維護困難，裝煤點多，管理復雜

14、。</p><p>　　方案二特點：工程量小，費用低廉，施工難度較低，便于管理于雙巖上山的巷道維護工程量小，維護費用低廉，而雙煤上山的梯形金屬支架受采動影響較大，維護工程量大，故采用方案2。</p><p>　　4.采區(qū)形式、采區(qū)主要參數(shù)的確定</p><p><b>　　4.1采區(qū)設計方案</b></p><p>　　

15、按照煤層傾角平均為21°，低瓦斯礦井、頂?shù)装宸€(wěn)定，無大的含水層和地下水，根據煤層賦存條件，設計采用走向長壁采煤法。</p><p>　　4.2采區(qū)上（下）山數(shù)目、位置及用途</p><p>　　根據所給條件，采區(qū)采用兩條上山，開掘在煤層底板巖層中。一條運輸上山作為采區(qū)的主運輸，其內鋪設皮帶，運輸采區(qū)工作面和掘進工作面的出煤。一條軌道上山鋪設軌道作為采區(qū)的輔助運輸，運送矸石、設備、

16、材料，兼做行人和進風。</p><p>　　4.3采區(qū)區(qū)段的劃分</p><p><b>　　區(qū)段劃分及走向長度</b></p><p>　　根據《煤礦設計手冊》的規(guī)定，綜合機械化采煤工作面的長度不宜小于160m。根據采區(qū)的地質條件把工作面的合理長度規(guī)定為180m。采區(qū)采用走向長壁后退式采煤法，采區(qū)傾向長度830m，上順槽巷道寬為4m，高為3.

17、5m，下順槽巷道寬度為4m，高為3.5m，采區(qū)共分為6個區(qū)段。</p><p>　　計算如下：采區(qū)走向長度2180m，傾向長度為830m。</p><p>　　2180-60-20=2100m，2000÷2=1000m（單翼推進長度），</p><p>　　830-80=750m，750÷4=187.5m，187.5-4-4=179.5m，（工作

18、面長度）</p><p>　　179.5m工作面按一個支架寬度1.5m計算，需要120個支架，采高5m。</p><p><b>　　5.采區(qū)車場及硐室</b></p><p><b>　　5.1車場形式</b></p><p>　　采區(qū)軌道上山上部車場為逆向平車場，由于平車場摘掛鉤安全，操作方便，

19、本采區(qū)中部車場為甩車形式，下部車場輔助運輸采用頂板繞道，主要運輸采用大巷裝車方式。</p><p><b>　　5.1.1上部車場</b></p><p>　　車場形式為平車場（與回風道在同一水平）。由此，絞車提礦車到車場后摘鉤，經道岔向由回風石門到達回風順槽供給工作面用料。</p><p>　　上部車場：逆向平車場</p>&l

20、t;p><b>　　5.1.2下部車場</b></p><p>　　車場形式為繞道式裝車，從上山來看，通過豎曲線落平后摘鉤，沿車場的高道自動滑行到車場存車線。由井底來車，則進入車場的低道，自動滑行道下部車場的地道存車線后，由絞車上提。主運輸采用大巷裝車方式，運輸大巷采用膠帶機運輸。 </p><p>　　下部車場：頂板繞道車場</p>

21、;<p><b>　　5.2部分采區(qū)硐室</b></p><p>　　采區(qū)主要硐室有絞車房，煤倉，變電硐室用移動變電站代替。</p><p><b>　　1移動變電站</b></p><p>　　它是采區(qū)供電的樞紐，所以就設置在巖層穩(wěn)定，無淋水，地壓小及通風良好的地方，并要求位于采區(qū)用電負荷的中心。本采區(qū)采用

22、移動變電站，把電器設備組裝在平車上，便于移動，以適應綜采快速推進的需要，同時由10KV高壓輸送到綜采工作面，縮短了低壓電網供電的距離，因而減少了電壓損失。</p><p><b>　　2絞車房</b></p><p>　　主要是根據絞車的型號及規(guī)格，基礎尺寸，絞車房的服務年限和所處的圍巖性質等進行設計，其位置選擇在圍巖穩(wěn)定，無淋水的，地壓小的易維護的地點， 在滿足施工

23、，機械安裝和提升運輸要求的前提下，應在滿足足夠存車和安全距離的前提下，盡量靠近上山變坡點，以減少巷道工程量。另外，它與臨近巷道間應有足夠的距離，所以采用平車場，該絞車房寬度為2.5m，高4m，長6m。</p><p><b>　　3煤倉</b></p><p>　　在采區(qū)煤倉的尺寸確定之前，首先可煤倉的容量進行確定：</p><p>　　按采煤

24、機連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產量計算。</p><p>　　Q=Q0+(L×m×b×r×c0×kt×n)式中Q—煤倉容量t</p><p>　　Q0--- 防空倉漏風留煤量，一般取5----10t</p><p><b>　　L—工作面長度，m</b></p><p>

25、<b>　　M — 采高m</b></p><p><b>　　b — 進刀深度 </b></p><p>　　r — 煤的容重1.35t/m3</p><p>　　Co ——工作面采出率0.93</p><p>　　Kt ——工作面采出率0.93</p><p>　　n

26、采區(qū)內同時生產的工作面數(shù)目</p><p>　　所以Q=5+（179.5×5×0.8×1.35×0.93×0.93×1）=843t</p><p>　　由以上計算作為依據，選擇煤倉容量為843t</p><p>　　目前煤倉圓形斷面直徑一般取2—5米以4—5米最佳。煤倉過高易使煤壓實而起拱，引起堵塞，一般不

27、易超過32米，煤倉上口設鐵箅子煤倉溜口與裝車方向相同，閘門的形式為單扇閘門，開啟方式為氣動。</p><p><b>　　6.采區(qū)生產系統(tǒng)</b></p><p><b>　　6.1采準系統(tǒng)</b></p><p>　　自-450水平巖石運輸大巷，開掘采區(qū)下部車場，從下部車場向上，距煤層底板法線10米分別開掘軌道上山和運輸

28、上山同，兩條上山相距20，到采區(qū)上部邊界后，以上部車場與采區(qū)回風石門連通，到達-150水平回風大巷最后掘開切眼，完成采準工作。</p><p><b>　　6.2通風系統(tǒng)</b></p><p>　　新鮮風流：運輸大巷—采區(qū)運輸石門—采區(qū)下部車場—軌道上山—區(qū)段軌道石門—采區(qū)中部車場—下區(qū)段回風平巷—聯(lián)絡巷—區(qū)段運輸平巷—工作面</p><p>

29、;　　乏風：工作面—區(qū)段回風平巷—采區(qū)上部車場—回風石門—回風大巷</p><p><b>　　6.3運煤系統(tǒng)</b></p><p>　　采煤工作面—區(qū)段運輸平巷—區(qū)段溜煤眼—運輸上山—采區(qū)煤倉—運輸大巷</p><p><b>　　6.4運料系統(tǒng)</b></p><p>　　運輸大巷—采區(qū)運輸石

30、門—采區(qū)下部車場—軌道上山—采區(qū)上部車場—采區(qū)回風石門—區(qū)段回風平巷—工作面</p><p>　　7 工作面主要機械設備選型</p><p>　　根據本設計采區(qū)的實際條件：煤層厚度平均5米平均傾角210 普氏系數(shù)1-3選擇綜采成套設備為MG800/2040—WD型電牽引雙滾筒采煤機，功率為2040KW牽引速度10~16.m/min：工作面刮板輸送機選用SGZ1000/2855型刮板輸送機，

31、功率2*700KW，鏈速0.95m/s綜采工作面支架選擇型號為ZY10000/27/56初撐力為7917KN</p><p>　　表一（采煤機型號表）</p><p>　　表二（刮板輸送機型號表）</p><p>　　表三（轉載機型號表）</p><p>　　表四（破碎機型號表）</p><p>　　表五（膠帶輸送機型

32、號表）</p><p>　　表六（乳化液泵型號表）</p><p>　　表七（液壓支架型號表）</p><p>　　8.回采工藝及采煤機工作方式</p><p>　　回采工藝是人們根據回采工作面煤層的賦存條件,運用某種技術裝備進行的生產方式,在回采工作面進行破煤、裝煤、運煤、支架及處理采空區(qū)等各種工藝。</p><p>

33、;　　回采工藝選擇的原則：盡可能適用機械采煤，達到工作面高產高效。勞動安全條件好，煤炭損失少，回采率高，材料消耗少，成本低。</p><p>　　8.1采區(qū)生產能力的核算</p><p>　　本采區(qū)采用一個工作面生產，采區(qū)工作面采用“三八制作業(yè)”即兩班采煤， 一班檢修。共6刀，采煤機截深800mm，一年按330天工作日，工作面連續(xù)推進長度1452m，本采區(qū)生產力180萬噸/年。</p

34、><p>　　采區(qū)實際生產能力計算公式：</p><p>　　=L×V×m×γ××</p><p>　　=120×1352×5.0×0.95×1.35</p><p>　　=104.03（萬t/a）</p><p>　　—實際采區(qū)生產

35、能力，萬t/a L —工作面長度，m</p><p>　　式中： V —工作面推進長度，m/a —采煤工作面采出率，取0.95</p><p>　　—同時采煤工作面?zhèn)€數(shù)，取1 m—煤層厚度，m</p><p>　　γ—煤的容重，取1.35 t/m ³</p><p>　　2、采區(qū)煤層的年掘進出煤能力估

36、算：</p><p><b>　　=×m×γ×d</b></p><p>　　=1500×3.2×1.35×5</p><p>　　=3.2(萬t/a)</p><p>　　式中： —年掘進巷道估算總長度，m d—巷道寬度，m</p>&l

37、t;p>　　m—煤層厚度，m γ—煤層容重，1.35t/m³</p><p>　　經過驗算生產能力A1+ A2 ＜A滿足采區(qū)設計要求，經計算采區(qū)工作面生產能力104.03萬噸/年，而巷道的掘進產煤量為3.2萬噸/年，其采區(qū)的實際生產能力為107.05萬噸/年，沒有超出采區(qū)的生產能力的15%，合格。</p><p><b>　　8.2

38、巷道斷面要求</b></p><p>　　綜采工作面運輸平巷巷道凈斷面不宜小于12m2，回風平巷凈斷面不宜小于10m2，輸送機上下山的凈斷面不宜小于12m2，運料、通風和行人上山的凈斷面不宜小于10m2。該綜采工作面運輸平巷、回風平巷均采用梯形斷面。設計運輸平巷巷道斷面凈寬為4m，凈高為3.5m。回風平巷巷道斷面凈寬為4m，凈高為3.5m </p><p>　

39、　8.3采煤機的割煤方式</p><p><b>　　其進刀過程如下：</b></p><p>　?。?）機組下行沿刮板輸送機彎曲段斜切進入煤壁，直至達到截深，機組進入直線段，將刮板輸送機推直。</p><p>　?。?）機組上行割三角煤。</p><p>　?。?）機組下行正常割煤，拉架距采煤機后滾筒3-5架。<

40、/p><p>　?。?）刮板輸送機推向煤壁，彎曲段長度保持在15-18米，機組割通另一端后，重復（1）方式。</p><p><b>　　a-起始</b></p><p><b>　　b-斜切進刀</b></p><p><b>　　c-推移刮板輸送機</b></p>

41、<p><b>　　d-割三角煤</b></p><p><b>　　e-開始正常割煤</b></p><p>　　8.4工作面頂板管理</p><p>　　根據工作面煤層厚度頂板巖性等，采用全部跨落法管理頂板，確定使用ZY10000/27/56型掩護式液壓支架管理頂板，最大控頂距6.049m，最小4.499m

42、，頂板及時支護，支架采用成組整體依次順序移動，適用于頂板較穩(wěn)定的高產綜采面。</p><p>　　端頭支護和超前支護:端頭支護采用工作面支架，運輸和回風用金屬梯形棚，超前支護采用單體液壓支柱支護。</p><p>　　8.5循環(huán)方式選擇及循環(huán)圖表的編制</p><p>　　循環(huán)方式是循環(huán)進度和晝夜循環(huán)總數(shù)。工作面作業(yè)制度，循環(huán)方式、作業(yè)方式、工序安排及勞動組織最終反

43、映在循環(huán)圖表上，它包括循環(huán)作業(yè)圖、勞動組織表、技術經濟指標表等部分。</p><p>　　采煤工作面采用“三八”工作制，兩班采煤一班準備，每班工作8小時，采煤班每班進3刀，檢修班進行檢修。</p><p><b>　　編制原則：</b></p><p>　　出勤的工種必須與循環(huán)表中的作業(yè)時間相對。</p><p>　　出

44、勤工數(shù)必須按國家規(guī)定的人員配備，綜采隊不超過100人。</p><p>　　采場直接工人包括轉載機以內工人，采區(qū)人員不在內。</p><p>　　c、 采場直接工人包括轉載機以內工人，采區(qū)人員不在內。</p><p><b>　　9.附表</b></p><p><b>　　工人出勤表 </b>

45、;</p><p>　　工作面主要設備表 </p><p><b>　　主要經濟指標表 </b></p><p><b>　　總結</b></p><p>　　此次設計的任務是年產120萬噸的中型綜采礦井，地質條件較簡單，沒有大的斷層和褶皺，礦井的涌水量較低，屬低瓦斯礦井，煤層傾角21°

46、，在選擇開采方法時，我選擇了走向長臂采煤法，采區(qū)內布置一個工作面，因只有一層煤，且煤層厚度為5m,所以選用了國產綜采機以及配套的由三一重工生產的支撐掩護式液壓支架。在設計過程中，圖紙均采用手繪的方式，選用A0圖紙。其中綜采工作面布置圖紙的比例尺為1：200，礦井采區(qū)剖面圖的比例尺為1:2500。在繪制的時候，深刻地感覺到了自身在專業(yè)課方面和技術方面的不足，通過設計，自己對《煤礦開采學》、《井巷工程》有了更深一步的認識，了解到諸如盤曲形式

47、、液壓支架的選型、最大、最小控頂距的確定等相關專業(yè)課知識與技巧。在以后的學習與工作過程中，這些知識都能給予自己很大的幫助，雖然在設計過程中遇到過很多問題，但在指導老師的相關指導下，這些困難都一一克服了，從中也學習到了不少知識。由于時間有限，所以在編制和繪圖過程中，可能會出現(xiàn)一些問題，但在今后的工作中會加以改進，盡量做到完美。希望評閱老師能夠指出并提出意見。在設計的過程中，特別要感謝張曉光老師的指導與幫助。</p><

48、p>　　2012年10月26日</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]國家煤礦安全監(jiān)察局，國家安全生產監(jiān)督管理總局.《煤礦安全規(guī)程》：煤炭工業(yè)出版社，2011</p><p>　　[2]張榮立，何國緯，李鐸等.《采礦工程設計手冊》：煤炭工業(yè)出版社， 2006</p><p>　　[

49、3]徐永圻《煤礦開采學》：中國礦業(yè)大學出版社，2004</p><p>　　[4]王德明《礦井通風與安全》：中國礦業(yè)大學出版社，2007</p><p>　　[5]謝錫純《礦山機械與設備》：中國礦業(yè)大學出版社，2000</p><p>　　[6]王國法《高效綜合機械化采煤成套裝備技術》：中國礦業(yè)大學出版社，2008</p><p>　　[7]

50、本社《煤炭地質測量圖例》：煤炭工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[8]宋宏偉《井巷工程》：煤炭工業(yè)出版社，2010</p><p>　　[9]陳維健《礦山運輸與提升設備》：中國礦業(yè)大學出版社，2011</p><p>　　[10]李鋒《現(xiàn)代采掘機械》：煤炭工業(yè)出版社，2011</p><p>　　[11]錢鳴高《礦山壓力與巖層控制》：