中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院（Word）

1、中國礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院采 區(qū) 課 程 設(shè) 計(jì)說 明書 課程名稱：煤礦開采學(xué) 姓 名：王 世 偉 學(xué) 號(hào)：120090201115 班 級(jí)：采礦工程2班 指導(dǎo)教師：張 海 峰一. 采區(qū)概況及地質(zhì)特征11采區(qū)概況12采區(qū)構(gòu)造及水文地質(zhì)13采區(qū)煤層賦存情況二 采區(qū)儲(chǔ)量及服務(wù)年限21儲(chǔ)量22采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限2三 采區(qū)巷道布置與采煤方法的選擇31采準(zhǔn)巷道布置方案的提出32采準(zhǔn)巷道布置方案比較3四采煤方法及回采工藝54采煤方法54回采工藝6五 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)和主要機(jī)械設(shè)備選型81液壓支架82采煤機(jī)83刮板輸送84轉(zhuǎn)載機(jī)95破碎機(jī)96可伸縮膠帶輸送機(jī)97乳化液泵98回柱絞車109水泵1010移動(dòng)變電站10

2、17 / 18 一、采區(qū)概況及地質(zhì)特征1采區(qū)概況 本采區(qū)西部為井田邊界，東部為三采區(qū)，上部-50m標(biāo)高以上為風(fēng)化帶煤柱，下部邊界標(biāo)高-250m。2采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì) 采區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，為單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)無斷層和褶曲，東部局部有火成巖侵入。無大的含水層和地下水，開采條件良好。3采區(qū)煤層賦存情況 本采區(qū)內(nèi)不僅有一層煤，厚度及頂板巖性見下圖。煤層埋藏穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，煤質(zhì)中硬，自然發(fā)火期為3-12個(gè)月。煤巖爆炸系數(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。 煤層具體特征如下圖所示 在該采區(qū)由煤層等高線圖，可測的該采區(qū)的傾角為17°，采區(qū)平均走向長為2150米，采區(qū)傾斜長

3、度為962米，平均采高為7米。運(yùn)輸和回風(fēng)石門標(biāo)高分別為-250m和-50m。二、采區(qū)儲(chǔ)量與服務(wù)年限1采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量 Zg=L×H×M×D =2150×962× 7×1.4=2027萬噸L采區(qū)走向長度 H采區(qū)斜長M采取高度 D煤的容度 2煤柱損失量 P = P1 + P2 + P3 + P4P1采區(qū)上下左右邊界煤柱P2采區(qū)上（下）山間的煤柱P3工作面停采線至上（下）山的煤柱P4上下區(qū)段平巷之間的煤柱煤柱留設(shè)按照建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程的相關(guān)規(guī)定確定。采區(qū)上下山煤柱寬度（沿走向）：厚煤層為20-25m，本采區(qū)取20

4、m，工作面停采線至上（下）山的煤柱寬度：厚煤層為30-40m，本采區(qū)取40m，上下區(qū)段平巷之間的煤柱寬度：厚煤層為15-20m。本采區(qū)取20m采取邊界倆個(gè)采區(qū)之間的煤柱厚度為10m，取10mP=(20+40×2+20)×962+（20+20×3）×2150×7×1.4=281.69萬噸3采區(qū)可采儲(chǔ)量Zk=（Zg-P）×C=（2027-281.69）×75=1745.31萬噸式中：ZK- 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量, 萬t；Zg- 工業(yè)儲(chǔ)量，萬t；P- 永久煤柱損失量，萬t；C- 采區(qū)回采率，厚煤層取75%，中厚煤層取80%，薄煤

5、層85%，這里C = 0.75。4采區(qū)才出率5采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限1確定工作面長由已知條件知：該煤層傾向共有：962m的長度。且采煤工藝選取的是較先進(jìn)的綜采，綜采放頂煤法，由采煤學(xué)所學(xué)知識(shí)得知，綜放工作面長度一般為150m240m，巷道寬度為4m4.5m,本題目選取4.5m，選定4個(gè)區(qū)段，區(qū)段煤柱選為20m,故工作面長度為：L=采區(qū)斜長-采區(qū)邊界長-區(qū)段間的煤柱寬度-巷道寬度/4=(962-20-20×3-4.5×8)/4=211.5m取5m的整數(shù)倍，所以取L=215m，4個(gè)工作面。2.采區(qū)年產(chǎn)量.A0=L×H×P××C×

6、300×1.05式中：AO回采工作面年生產(chǎn)能力L工作面長度mH煤層厚度mP工作面推進(jìn)距離m/d（三八制度，一天進(jìn)6刀。）煤的容度 C回采率300年工作日數(shù)。1.05掘進(jìn)采出煤率A0=L×H×P××C×300×1.05=215×7×6×1.4×0.95×300×1.05=378.31萬噸3服務(wù)年限=4工作面接替順序1102停采線100m110111041103310611053108110711101119煤層工作面接替順序：110111021103110411051

7、1061107110811091110注：箭頭表示回采工作面的接替順序。三、采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1、完善開拓巷道為了提高經(jīng)濟(jì)效益，本采區(qū)采用雙翼走向開采，根據(jù)所給地質(zhì)條件，在開采水平中，把為該采區(qū)服務(wù)的運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷均布置在煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中。2、確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較 首先確定回采巷道布置方式，由于地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層,煤層賦存條件好，涌水量較小，瓦斯涌出量較小，無自然發(fā)火傾向,煤層直接頂為粉砂巖，根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下兩個(gè)采區(qū)上山布置方案進(jìn)行比較： 方案一：兩條巖石上山 將兩條上山都布置在煤層底板巖石中，軌道上山布置在距離底板10m處，運(yùn)輸上山布置

8、在距離底板15m處，兩上山分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段，平巷不交叉。其布置特點(diǎn)為，巖石工程量大，掘進(jìn)費(fèi)用高，聯(lián)絡(luò)石門長。但維護(hù)條件好，維護(hù)費(fèi)用低，有利于通風(fēng)，運(yùn)輸能力大。 方案二：雙煤上山將兩條上山都布置在煤層底板上方案三：一煤一巖上山將兩條上山分別布置在煤層的底板和煤層中，運(yùn)輸上山布置在距離底板10m處，軌道上山布置在煤層中。特點(diǎn)：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量。但軌道上山不易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高，需要保護(hù)煤柱。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： 項(xiàng)目方案第一方案雙巖上山方案第二方案雙煤上山方案第三方案一煤一巖上山方案掘進(jìn)工程量工程量大，因兩下山均在巖層中，要多掘進(jìn)石門和溜煤眼。工程量小工程量較大工程難度困難。一是

9、巖巷施工，二是巷道連接復(fù)雜較容易困難管理環(huán)節(jié)多。一是溜煤眼多，二是漏風(fēng)地點(diǎn)多少多（同第一方案）巷道維護(hù)維護(hù)工程量少，維護(hù)費(fèi)用低煤層下山，錨桿、錨索聯(lián)合支護(hù)，維護(hù)工程量大，費(fèi)用高第一條煤層下山，維護(hù)工程量較大，費(fèi)用較高支架回收無法回收不可回收煤層上山支架可以回收利用工程期巖石上山掘進(jìn)速度慢掘進(jìn)上山掘進(jìn)速度快同第一方案 采區(qū)方案經(jīng)濟(jì)比較表項(xiàng)目方案第一方案雙巖上山方案第二方案雙煤上山方案上山長度m962*2962*2掘進(jìn)單價(jià)/元·m-1850750費(fèi)用/元18700001540000溜煤眼費(fèi)用10m0單價(jià)/元·m-1100008000總費(fèi)用（三項(xiàng)）19700001540000巷道

10、維護(hù)長度/m962*2962*2單價(jià)/元·m-1·a-1維護(hù)時(shí)間/a費(fèi)用/元 采區(qū)方案經(jīng)濟(jì)比較匯總表項(xiàng)目方案第一方案第二方案1、初期投資/元（包括上山、石門兩條、溜煤眼一組）初期投資比較/（%）總費(fèi)用/元（1）總投資（2）總費(fèi)用總費(fèi)用比較從如上的經(jīng)濟(jì)比較中，可以看出雙煤上山所需的總費(fèi)用要比其它方法所需的總費(fèi)用要少，因此在經(jīng)濟(jì)上更加合理，沿煤層掘進(jìn)具有超前探煤作用。同時(shí)我國的煤巷支護(hù)技術(shù)也有了很大的提高，尤其是錨噴支護(hù)技術(shù)，完全可以滿足煤層上山的需要。綜合考慮以上因素，可采用在煤層中布置軌道上山，煤層下方處布置運(yùn)輸上山。即：選中雙煤上山方式布置生產(chǎn)系統(tǒng)。3、確定工作面回采巷道

11、布置方式 由于采區(qū)內(nèi)煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，各煤層瓦斯涌出量較低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也較小。結(jié)合綜放面特點(diǎn)，但由于巷道斷面較大，要求采用強(qiáng)度較高的支護(hù)材料。4、工作面推進(jìn)位置的確定 在采區(qū)巷道布置中，工作面布置及推進(jìn)到的位置應(yīng)以達(dá)到采區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量安全為準(zhǔn)，工作面應(yīng)推進(jìn)到距上山40m停采線位置處，即為避開采掘超前影響而留設(shè)的護(hù)巷煤柱處。5、采區(qū)上部和下部車場選型(1)考慮到采用采區(qū)上部平車場有車輛運(yùn)行順當(dāng)、調(diào)車方便等優(yōu)點(diǎn)，確定采用上部平車場。(2)由于采區(qū)生產(chǎn)能力大，故下部車場可選擇大巷裝車式下部車場頂板繞道式，由于煤層傾角為12。，而且頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定，所以選用該形式的車場。 裝

12、車站采用折返式。調(diào)車。輔助提升下部車廠采用底板繞道式。四、采煤方法及回采工藝1采煤方法本采區(qū)內(nèi)共有一層煤，采用綜合機(jī)械化放頂煤采煤法，回采工作面長度為215米，工作面推進(jìn)度為6米。采2.5米，放4.5米，采/放=5/91/3.采用“三八工作制度”，一班割2刀煤。根據(jù)標(biāo)高、走向長度、生產(chǎn)能力將每個(gè)煤層劃分為4個(gè)區(qū)段，區(qū)段運(yùn)輸巷道與回風(fēng)巷道間留設(shè)煤柱。2回采工藝1、回采工藝的確定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。回采工藝選擇的原則： （1）盡可能使用機(jī)械采煤，達(dá)到工作面高產(chǎn)高效。（2）勞動(dòng)安全條

13、件好。（3）煤炭損失少，回采率高。（4）材料消耗少，成本低。2、工藝順序割煤移架推溜割煤：割煤方式為雙向割煤，往返一次割兩刀。端頭自開切口斜切進(jìn)刀，螺旋滾筒自動(dòng)裝煤，割煤時(shí)，必須保證頂?shù)装迤秸?、煤壁齊直，不得出現(xiàn)割底煤留傘檐現(xiàn)象。移架支護(hù)頂板：采煤機(jī)割過煤后，清凈架前浮煤，隨之把護(hù)幫板、伸縮梁收回移架支護(hù)頂板，移架滯后采煤機(jī)后滾筒3米到5米，最大不超過9米，采煤機(jī)過后必須及時(shí)推出護(hù)幫板及伸縮梁來控制幫頂，移架步距為0.25米。推溜：在支架移完后，順序推移，滯后移架1015米左右，運(yùn)輸機(jī)彎曲段保持在15米左右，不得將運(yùn)輸機(jī)推成急彎，采煤機(jī)斜切進(jìn)刀退出后，將機(jī)頭（機(jī)尾）推上去。嚴(yán)禁相向操作，推溜后

14、，溜子必須保證平直。頂板管理：根據(jù)以往礦壓觀測資料，預(yù)計(jì)本面直接頂初次跨落步距為1520米。周期來壓步距為1320米。順槽支撐壓力超前影響范圍預(yù)計(jì)為6090米。采區(qū)內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)的采煤工作面數(shù)目為一個(gè)，其他工作面準(zhǔn)備。采區(qū)內(nèi)共有工作面4個(gè)。.1、滾筒的位置采用雙滾筒采煤機(jī)，在運(yùn)行過程中為了司機(jī)操作安全，煤塵少，裝煤效果好，前滾筒沿頂板割煤，后滾筒沿底板割煤，并有一定的臥底量，以增加采煤機(jī)對底板平整性及輸送機(jī)槽歪斜的適應(yīng)能力，避免采煤機(jī)和輸送機(jī)因底板鼓起或浮煤墊起而向采空區(qū)傾斜。2、采煤機(jī)割煤方式采煤機(jī)的割煤方式：雙向割煤，端頭斜切進(jìn)刀。進(jìn)刀過程如下：a 當(dāng)采煤機(jī)割煤至工作面 端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽

15、已移近煤壁，采煤機(jī)身處尚有一段下部煤，如圖a所示。 b調(diào)整滾筒位置，前滾筒下降，后滾筒上升，并沿輸送機(jī)彎曲段反向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止，然后將輸送機(jī)移直，如圖b所示。c 再調(diào)換兩個(gè)滾筒上下位置，中心返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處，如圖c所示。d 將三角煤割掉，煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒位置，返程正常割煤，如圖d 所示。3、采空區(qū)處理方法確定采空區(qū)處理方法隨著采煤工作面的不斷向前推進(jìn)，頂板懸露面積越赤越大，為了工作面的安全和正常生產(chǎn)，就需要及時(shí)對采空區(qū)進(jìn)行處理。由于頂板特征，煤層厚度和保護(hù)地表的特殊要求等條件不同，采空區(qū)有多種處理方法，但最常用的是全部垮落法。 全部垮落法，當(dāng)工作面從開切眼推進(jìn)

16、一定距離后，主動(dòng)撤除采燈工作空間以外的支架，使接頂自然垮落以后隨著工作面的推進(jìn)，每隔一段距離就按計(jì)劃回柱放頂。這樣可以減少工作面的控頂距，而且由于頂板垮落后破碎巖石體積膨脹而充填采空區(qū)，從而減輕工作面壓力和防止對工作面產(chǎn)生不良影響。確定控頂距及放頂距，以及特種支架形式。端頭支護(hù)：工作面上、下采用錨梁網(wǎng)支護(hù)，端頭液壓支架護(hù)頂。五、采區(qū)主要機(jī)械設(shè)備選型1、液壓支架綜采工作面選型的重點(diǎn)石工作面的“三機(jī)”配套，其中液壓支架是核心。而液壓支架選型實(shí)質(zhì)上是研究支架與圍巖相互關(guān)系，因此液壓支架選型涉及頂板分類，要根據(jù)工作面礦壓特性選定液壓支架支護(hù)阻力，并要考慮每層賦存條件對支架結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行選型。本采區(qū)第一

17、層煤的頂板為10米厚的粉砂巖，極為堅(jiān)硬。采煤方法為綜采放頂煤開采。因此選用切頂能力強(qiáng)，工作阻力為8600KN的強(qiáng)力型支撐掩護(hù)式支架。 型號(hào)：ZY8600-24/50D 工作阻力：8600KN 支撐高度：2400-5000mm2、采煤機(jī)采煤機(jī)的選型通常是要符合煤層賦存條件對生產(chǎn)能力的要求，以及刮板輸送機(jī)和液壓支架的匹配要求，綜合以上選有鏈牽引采煤機(jī)。 型號(hào)：MG400/940-QWD 截深：1m 電機(jī)功率：940KW 最大牽引速度：8.69m/min 滾筒直徑：2000mm、2500mm3、刮板輸送與采煤機(jī)配套使用時(shí)，其輸送量應(yīng)為采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力的1.2倍。為了配合滾筒采煤機(jī)自開切口，應(yīng)優(yōu)先選

18、用短機(jī)頭和短機(jī)尾。為了配合采煤機(jī)有鏈牽引的需要，在機(jī)頭和機(jī)尾部設(shè)采煤機(jī)牽引鏈的張緊裝置及固定裝置。根據(jù)工作面的生產(chǎn)能力選擇與液壓支架和采煤機(jī)配套的邊雙鏈刮板輸送機(jī)。 型號(hào)：SGZ-1000/2×855 鏈速：1.25m/s 輸送量：900t/h 電機(jī)功率：2×700KW4、轉(zhuǎn)載機(jī)所選轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力要大于工作面輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，它的鏈速一般 工作面輸送機(jī)。 型號(hào)：SZZ-764/160 鏈速：1.44m/s 運(yùn)輸能力：1000t/h5、破碎機(jī)破碎機(jī)的類型和破煤能力，應(yīng)滿足工作面生產(chǎn)可能出現(xiàn)的大塊煤、巖等狀況的需要。 型號(hào)：LPS-1000 破碎能力：1000 t/h 電機(jī)功率：110KW6、可伸縮膠帶輸送機(jī) 膠帶輸送機(jī)的帶寬及其傳動(dòng)功率的選擇，必須大于轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力，一般應(yīng)為1.2倍；膠帶輸送機(jī)單機(jī)鋪設(shè)長度要與綜采面推進(jìn)長度相適應(yīng)。 型號(hào)：DSP-1063/1000 帶寬：1200mm 電機(jī)功率：3×160KW 運(yùn)輸能力：1200 t/h 帶速：2.5m/s7、乳化液泵乳化液泵站輸出的液流壓力，應(yīng)滿足液壓支架額定工作壓力的需要。 型號(hào)：MRB-125/320 流量：315L/min 壓力：31.5Mpa 電機(jī)功率：132KW8、回柱絞車 型號(hào)：JM-149、水泵 型號(hào)：ZBA-6 流量：315 L/