煤礦開采學(xué)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　1采區(qū)概況及地質(zhì)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(biāo)高-150m，下部標(biāo)高為-450m，其中三采區(qū)已采，七采區(qū)未采。年產(chǎn)量為120萬t/a</p><p>　　區(qū)內(nèi)煤層埋藏穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，煤質(zhì)中硬，自然發(fā)火期為6-12個(gè)月。區(qū)內(nèi)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(nèi)有一層煤，煤層埋藏穩(wěn)定，構(gòu)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(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，為單斜構(gòu)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(yùn)輸大巷布置在-450水平，回風(fēng)巷布置在-150水平。</p><p>　　2.采區(qū)儲量及服務(wù)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(shè)計(jì)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(shí)煤柱損失)</p><p>　　P2包括上山保護(hù)煤柱、區(qū)段保護(hù)煤柱。</p><p>　　上山保護(hù)煤柱：（830-40）6051.35=321135t</p><p>　　式中： 區(qū)段保護(hù)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(chǎn)能力及服務(wù)年限</p><p>　　工作制度：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》設(shè)計(jì)的工作日為330天，采用“三八”工作制，其中兩班生產(chǎn)，一班檢修。每班工作8小時(shí)，每日提升為16小時(shí)。</p><p>　　日產(chǎn)量：Ao=1200000×1.35/330=4909 t&l

8、t;/p><p><b>　　日推進(jìn)度： L1=</b></p><p>　　Ao——工作面單產(chǎn)，T/d L——工作面長度，m</p><p>　　式中： L1——日推進(jìn)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(jìn)刀數(shù)：n==4.4/0.8＝5.5 取6 （n為采煤機(jī)滾筒截深）</p><p>　　月產(chǎn)量：4909×27=132543t</p><p>　　采區(qū)服務(wù)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(chǎn)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(fēng)大巷相連，走向長壁單翼開采，上山巷道易維護(hù)，便于管理。</p><p><b>　　上山布置在巖巷中</b></p><p><b>　　3.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較</b></p><p><b>　　巷道硐室掘進(jìn)費(fèi)用<

13、/b></p><p><b>　　巷道硐室掘維護(hù)費(fèi)用</b></p><p><b>　　生產(chǎn)經(jīng)營費(fèi)用</b></p><p><b>　　費(fèi)用匯總表</b></p><p>　　方案一特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單，通風(fēng)容易，但生產(chǎn)調(diào)度管理復(fù)雜，煤倉太多，維護(hù)困難，裝煤點(diǎn)多，管理復(fù)雜

14、。</p><p>　　方案二特點(diǎn)：工程量小，費(fèi)用低廉，施工難度較低，便于管理于雙巖上山的巷道維護(hù)工程量小，維護(hù)費(fèi)用低廉，而雙煤上山的梯形金屬支架受采動影響較大，維護(hù)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(shè)計(jì)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(jù)煤層賦存條件，設(shè)計(jì)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(jù)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(yùn)輸上山作為采區(qū)的主運(yùn)輸，其內(nèi)鋪設(shè)皮帶，運(yùn)輸采區(qū)工作面和掘進(jìn)工作面的出煤。一條軌道上山鋪設(shè)軌道作為采區(qū)的輔助運(yùn)輸，運(yùn)送矸石、設(shè)備、

16、材料，兼做行人和進(jìn)風(fēng)。</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(jù)《煤礦設(shè)計(jì)手冊》的規(guī)定，綜合機(jī)械化采煤工作面的長度不宜小于160m。根據(jù)采區(qū)的地質(zhì)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(gè)區(qū)段。</p><p>　　計(jì)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(jìn)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(gè)支架寬度1.5m計(jì)算，需要120個(gè)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(yùn)輸采用頂板繞道，主要運(yùn)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(fēng)道在同一水平）。由此，絞車提礦車到車場后摘鉤，經(jīng)道岔向由回風(fēng)石門到達(dá)回風(fēng)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(jìn)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(yùn)輸采用大巷裝車方式，運(yùn)輸大巷采用膠帶機(jī)運(yùn)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(shè)置在巖層穩(wěn)定，無淋水，地壓小及通風(fēng)良好的地方，并要求位于采區(qū)用電負(fù)荷的中心。本采區(qū)采用

22、移動變電站，把電器設(shè)備組裝在平車上，便于移動，以適應(yīng)綜采快速推進(jìn)的需要，同時(shí)由10KV高壓輸送到綜采工作面，縮短了低壓電網(wǎng)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(jù)絞車的型號及規(guī)格，基礎(chǔ)尺寸，絞車房的服務(wù)年限和所處的圍巖性質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，其位置選擇在圍巖穩(wěn)定，無淋水的，地壓小的易維護(hù)的地點(diǎn)， 在滿足施工

23、，機(jī)械安裝和提升運(yùn)輸要求的前提下，應(yīng)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(diǎn)，以減少巷道工程量。另外，它與臨近巷道間應(yīng)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(jìn)行確定：</p><p>　　按采煤

24、機(jī)連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產(chǎn)量計(jì)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(fēng)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(jìn)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(nèi)同時(shí)生產(chǎn)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(jì)算作為依據(jù)，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(shí)而起拱，引起堵塞，一般不

27、易超過32米，煤倉上口設(shè)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(chǎn)系統(tǒng)</b></p><p><b>　　6.1采準(zhǔn)系統(tǒng)</b></p><p>　　自-450水平巖石運(yùn)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(yùn)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(fēng)石門連通，到達(dá)-150水平回風(fēng)大巷最后掘開切眼，完成采準(zhǔn)工作。</p><p><b>　　6.2通風(fēng)系統(tǒng)</b></p><p>　　新鮮風(fēng)流：運(yùn)輸大巷—采區(qū)運(yùn)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(fēng)平巷—聯(lián)絡(luò)巷—區(qū)段運(yùn)輸平巷—工作面</p><p>

29、;　　乏風(fēng)：工作面—區(qū)段回風(fēng)平巷—采區(qū)上部車場—回風(fēng)石門—回風(fēng)大巷</p><p><b>　　6.3運(yùn)煤系統(tǒng)</b></p><p>　　采煤工作面—區(qū)段運(yùn)輸平巷—區(qū)段溜煤眼—運(yùn)輸上山—采區(qū)煤倉—運(yùn)輸大巷</p><p><b>　　6.4運(yùn)料系統(tǒng)</b></p><p>　　運(yùn)輸大巷—采區(qū)運(yùn)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(fēng)石門—區(qū)段回風(fēng)平巷—工作面</p><p>　　7 工作面主要機(jī)械設(shè)備選型</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)采區(qū)的實(shí)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(shè)備為MG800/2040—WD型電牽引雙滾筒采煤機(jī)，功率為2040KW牽引速度10~16.m/min：工作面刮板輸送機(jī)選用SGZ1000/2855型刮板輸送機(jī)，

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(jī)型號表）</p><p>　　表二（刮板輸送機(jī)型號表）</p><p>　　表三（轉(zhuǎn)載機(jī)型號表）</p><p>　　表四（破碎機(jī)型號表）</p><p>　　表五（膠帶輸送機(jī)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(jī)工作方式</p><p>　　回采工藝是人們根據(jù)回采工作面煤層的賦存條件,運(yùn)用某種技術(shù)裝備進(jìn)行的生產(chǎn)方式,在回采工作面進(jìn)行破煤、裝煤、運(yùn)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(jī)械采煤，達(dá)到工作面高產(chǎn)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(chǎn)能力的核算</p><p>　　本采區(qū)采用一個(gè)工作面生產(chǎn)，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(jī)截深800mm，一年按330天工作日，工作面連續(xù)推進(jìn)長度1452m，本采區(qū)生產(chǎn)力180萬噸/年。</p

34、><p>　　采區(qū)實(shí)際生產(chǎn)能力計(jì)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(shí)際采區(qū)生產(chǎn)

35、能力，萬t/a L —工作面長度，m</p><p>　　式中： V —工作面推進(jìn)長度，m/a —采煤工作面采出率，取0.95</p><p>　　—同時(shí)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(jìn)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(jìn)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(jīng)過驗(yàn)算生產(chǎn)能力A1+ A2 ＜A滿足采區(qū)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)計(jì)算采區(qū)工作面生產(chǎn)能力104.03萬噸/年，而巷道的掘進(jìn)產(chǎn)煤量為3.2萬噸/年，其采區(qū)的實(shí)際生產(chǎn)能力為107.05萬噸/年，沒有超出采區(qū)的生產(chǎn)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(yùn)輸平巷巷道凈斷面不宜小于12m2，回風(fēng)平巷凈斷面不宜小于10m2，輸送機(jī)上下山的凈斷面不宜小于12m2，運(yùn)料、通風(fēng)和行人上山的凈斷面不宜小于10m2。該綜采工作面運(yùn)輸平巷、回風(fēng)平巷均采用梯形斷面。設(shè)計(jì)運(yùn)輸平巷巷道斷面凈寬為4m，凈高為3.5m?；仫L(fēng)平巷巷道斷面凈寬為4m，凈高為3.5m </p><p>　

39、　8.3采煤機(jī)的割煤方式</p><p><b>　　其進(jìn)刀過程如下：</b></p><p>　　（1）機(jī)組下行沿刮板輸送機(jī)彎曲段斜切進(jìn)入煤壁，直至達(dá)到截深，機(jī)組進(jìn)入直線段，將刮板輸送機(jī)推直。</p><p>　?。?）機(jī)組上行割三角煤。</p><p>　?。?）機(jī)組下行正常割煤，拉架距采煤機(jī)后滾筒3-5架。<

40、/p><p>　?。?）刮板輸送機(jī)推向煤壁，彎曲段長度保持在15-18米，機(jī)組割通另一端后，重復(fù)（1）方式。</p><p><b>　　a-起始</b></p><p><b>　　b-斜切進(jìn)刀</b></p><p><b>　　c-推移刮板輸送機(jī)</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(jù)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(hù)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(shí)支護(hù)，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(chǎn)綜采面。</p><p>　　端頭支護(hù)和超前支護(hù):端頭支護(hù)采用工作面支架，運(yùn)輸和回風(fēng)用金屬梯形棚，超前支護(hù)采用單體液壓支柱支護(hù)。</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(jìn)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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(zhǔn)備，每班工作8小時(shí)，采煤班每班進(jìn)3刀，檢修班進(jìn)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(shí)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(duì)不超過100人。</p><p>　　采場直接工人包括轉(zhuǎn)載機(jī)以內(nèi)工人，采區(qū)人員不在內(nèi)。</p><p>　　c、 采場直接工人包括轉(zhuǎn)載機(jī)以內(nèi)工人，采區(qū)人員不在內(nèi)。</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(shè)備表 </p><p><b>　　主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 </b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是年產(chǎn)120萬噸的中型綜采礦井，地質(zhì)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(shí)，我選擇了走向長臂采煤法，采區(qū)內(nèi)布置一個(gè)工作面，因只有一層煤，且煤層厚度為5m,所以選用了國產(chǎn)綜采機(jī)以及配套的由三一重工生產(chǎn)的支撐掩護(hù)式液壓支架。在設(shè)計(jì)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(shí)候，深刻地感覺到了自身在專業(yè)課方面和技術(shù)方面的不足，通過設(shè)計(jì)，自己對《煤礦開采學(xué)》、《井巷工程》有了更深一步的認(rèn)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(guān)專業(yè)課知識與技巧。在以后的學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)過程中遇到過很多問題，但在指導(dǎo)老師的相關(guān)指導(dǎo)下，這些困難都一一克服了，從中也學(xué)習(xí)到了不少知識。由于時(shí)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(jìn)，盡量做到完美。希望評閱老師能夠指出并提出意見。在設(shè)計(jì)的過程中，特別要感謝張曉光老師的指導(dǎo)與幫助。</p><

48、p>　　2012年10月26日</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]國家煤礦安全監(jiān)察局，國家安全生產(chǎn)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(shè)計(jì)手冊》：煤炭工業(yè)出版社， 2006</p><p>　　[

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

50、本社《煤炭地質(zhì)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(yùn)輸與提升設(shè)備》：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011</p><p>　　[10]李鋒《現(xiàn)代采掘機(jī)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》：