煤礦開采學(xué)課程設(shè)計

1、?煤礦開采學(xué)?課程設(shè)計準(zhǔn)備方式：采區(qū)布置煤層傾角：17°生產(chǎn)水平：75萬t/a班級：15采礦-1班姓名：劉正權(quán)學(xué)號：167150037時間：2021年1月3日目錄序論3第一章.采區(qū)巷道布置5第一節(jié).采區(qū)儲量與效勞年限5第二節(jié).采區(qū)內(nèi)的再劃分6第三節(jié).確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)8第四節(jié).采區(qū)中部甩車場線路設(shè)計9第二章.米煤工藝設(shè)計10第一節(jié).采煤工藝方式確實定10第二節(jié).工作面合理長度確實定15第三節(jié).米煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制16小結(jié)18參考文獻19一、設(shè)計目的1 .通過課程設(shè)計,使學(xué)生進一步消化和理解?煤礦開采學(xué)?所講授的根本理論知識,對現(xiàn)代化礦井的采煤方法、準(zhǔn)備方式等的內(nèi)

2、涵有一個根本了解.2 .通過課程設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生動手水平,對編寫采礦技術(shù)文件,包括編寫設(shè)計說明書及繪制設(shè)計圖紙進行初步鍛煉.3 .為畢業(yè)設(shè)計中編寫畢業(yè)設(shè)計說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計圖紙打根底.二、設(shè)計題目1、設(shè)計題目的一般條件本采區(qū)東以F4斷層為界,西以相鄰采區(qū)煤柱為界,上部+30m以上為風(fēng)化帶煤柱,下部邊界為水平煤柱.采區(qū)走向平均長度2130m傾斜平土長度為1020m傾角平均為17°.采區(qū)內(nèi)共有兩層煤,區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單,為單斜構(gòu)造,無斷層和褶曲.采區(qū)內(nèi)無大的含水層和地下水,開采條件較好.運輸大巷和回風(fēng)大巷標(biāo)高分別為-350和-50m,且位于距離4-1號煤層30m的巖層中.采取生產(chǎn)水平自定.

3、2、煤層特征本采區(qū)內(nèi)賦存的2號和4-1號煤層,煤層均為厚煤層.煤層埋藏穩(wěn)定,構(gòu)造簡單,煤質(zhì)中硬,自燃發(fā)火期為3-12個月.煤層爆炸指數(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.三、課程設(shè)計內(nèi)容1、一個采區(qū)盤區(qū)或帶區(qū)巷道布置設(shè)計；2、一個采煤工作面的采煤工藝設(shè)計及編制循環(huán)圖表；3、采區(qū)中部車場線路設(shè)計四、進行方式1、學(xué)生按設(shè)計大綱要求,按設(shè)計指導(dǎo)小組下達的設(shè)計任務(wù)書所給定的煤層賦存條件等,綜合應(yīng)用?煤礦開采學(xué)?所學(xué)的根本知識,進行采區(qū)盤區(qū)或帶區(qū)巷道布置及采煤方法等設(shè)計.每位學(xué)生必須獨立完成規(guī)定的課程設(shè)計全部內(nèi)容.2、為完成設(shè)計任務(wù),使每位學(xué)生在各方面都得到鍛煉和提升,設(shè)計中提倡

4、設(shè)計者之間相互討論、借鑒和參考,但嚴(yán)格禁止相互抄襲.疑難問題可與指導(dǎo)教師共同研究解決,但最終決策必須由學(xué)生自己獨立進行.3、本課程設(shè)計要對設(shè)計方案進行技術(shù)分析與經(jīng)濟比擬比擬.序號地層巖性柱狀圖厚度m巖性描述粉砂巖/10粉砂：黃色,濕至很濕稍密,級配不均,沖擊成因.礦物成分主要為長石及石英質(zhì).平均厚10米.24.2三煤為全區(qū)發(fā)育可采煤層,是礦井的主采煤層平均厚4.0米.粉砂19粉砂：黃色,濕至很濕稍密,級配不均,沖擊成因.礦物成分主要為長石及石英質(zhì).平均厚7米.中粗砂11中粗砂：黃色,很濕至飽和,中密,級配不均,中擊成因.物質(zhì)成分主要為長石及石英質(zhì)顆粒.平均厚8米.4-14.0五煤為全區(qū)發(fā)育可采

5、煤層,是礦井的主采煤層平均厚4.0米.砂頁巖10砂頁巖：黃綠色,砂頁巖互層狀分布.散體結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,泥質(zhì)膠結(jié).結(jié)構(gòu)大局部破壞,風(fēng)化裂隙發(fā)育,裂隙中有大量松散充填物,巖體被切割成碎塊狀.該層厚度大于10米.設(shè)計采帶區(qū)綜合柱狀圖第一章采區(qū)巷道布置第一節(jié)采區(qū)儲量與效勞年限1、設(shè)計生產(chǎn)水平75萬t/年.2、采區(qū)工業(yè)儲量、設(shè)計可采儲計算(1)采區(qū)工業(yè)儲量Zg=HXLX(mi+m)X丫(公式1-1)式中：Zg米區(qū)工業(yè)儲量,萬t;H-采區(qū)傾斜長度,1020mL-采區(qū)走向長度,2130mY-煤的容重,1.30t/m3;m-2煤層煤的厚度,為4.2米；m-4-1煤層煤的厚度,為4米；Zg=1020X2130X

6、4.2X1.3=1186.24萬tZg2=1020X2130X4.0X1.3=1129.75萬tZg=1020X2130X(4.2+4.0)X1.3=2316.00萬t(2)設(shè)計可采儲量15m15m公式1-2)75%中厚煤層取80%薄煤Zk=(Zg-p)XC式中：Zk-設(shè)計可米儲量,萬t;Zg-工業(yè)儲量,萬t;p-永久煤柱損失量,萬t;C-采區(qū)采出率,厚煤層可取層85%R=15X2X2130X4.2X1.3+15X2X(1020-15X2)X4.2X1.3+65X(1020-15X2)X1.3X4.2=84.24萬tB=15X2X2130X4.0義1.3+15乂2乂(1020-15X2)X4.

7、0義1.3+65義(1020-15X2)X1.3X4.0=82.13萬tZ2=(Zg1-P1)義C=(1186.24-84.24)義0.75=826.50萬tZ4-1=(Zg2-P2)義C=(1129.75-82.13)義0.75=785.72萬tZ<=Z2+Z4-1=826.50+785.72=1612.22萬t(3)采區(qū)效勞年限T=Zk/(AXK)(公式1-3)式中：T-采區(qū)效勞年限,a;A生廣水平,75萬t;Zk-設(shè)計可米儲量；K-儲量備用系數(shù),取1.3.T=Zk/(AXK)=1612.22/(75X1.3)=16.53a取T=16年.(4)驗算采區(qū)采出率采區(qū)采出率C=(Zg-P)

8、/Zg(公式1-4)式中：C-采區(qū)采出率,Zg-采區(qū)的工業(yè)儲量,萬tP-采區(qū)的煤柱損失量,萬t2煤層：C=(ZgR)/Zg=(1186.24-84.24)/1186.24=92.9%>75%4-1煤層：G=(Zg2P2)/Zg2=(1129.75-82.13)/1129.75=92.7%>75%(符合國家對采區(qū)采出率的要求.)那么2、4-1均滿足采區(qū)回采要求.第二節(jié)采區(qū)內(nèi)的再劃分1、確定工作面長度由條件知：該煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱,上部留15m煤柱,下部留15m護巷煤柱,故其煤層傾向共有：1020-30=990m的長度,走向長度2130-30=210001地質(zhì)構(gòu)造簡單,煤

9、層附存條件較好,瓦斯涌出量小.且現(xiàn)代工作面長度有加長趨勢,且采煤工藝選取的是較先進的綜采.又知,一般而言,考慮到設(shè)備選型及技術(shù)方面的因素綜采工作面長度為180250m巷道寬度為4m-4.5m,本采區(qū)選取4.5m,且采區(qū)生產(chǎn)水平為75萬t/a,一個中厚煤層的一個工作面便可以滿足生產(chǎn)要求,采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱,取4米,如圖1-2:圖1-2采區(qū)工作面劃分示意圖取區(qū)段平巷的寬度為4.5m,留5m小煤墻,那么采煤工作面長度為：Li=(b-2xq-(2XLz+p)xn-p)/n(公式1-5)式中：Li工作面長度,m；l2區(qū)段平巷寬度,mb采區(qū)傾向長度,m；q采區(qū)上下邊界預(yù)留煤柱寬度,m；p護

10、巷煤柱寬度,mn區(qū)段數(shù)目,個；Li=(1020-2X15-(2X4.5+4)X5)-4)/5=184.2m2、工作面生產(chǎn)水平Qr=A/(Tx1.1)(公式1-6)式中：A米區(qū)生廠水平,75萬t/aQr-工作面生產(chǎn)水平,t/天；T-每a正常工作日,300天.故：Qr=A/(TX1.1)=75/(300X1.1)=2272.1t目前,煤炭企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向高產(chǎn)高效集中化生產(chǎn)的方向開展,新建大型化礦井均朝“一礦一井一面的設(shè)計思想改革,采用提升工作面單產(chǎn),用一個工作面的產(chǎn)量來保證整個礦井的設(shè)計生產(chǎn)水平,故為適應(yīng)現(xiàn)階段煤炭行業(yè)的知道標(biāo)準(zhǔn),本采區(qū)設(shè)計一個采煤工作面.其工作面接替順序如下表：對于2煤層:1101

11、停采線65m1102110311041105110611071108110911102煤層工作面接替順序：110111021103f1104f110A1101107f110811091110對于4-1煤層:2101停采線65m2102210321042105210621072108210921104-1煤層工作面接替順序:210121022103f2104f210A2102107f210821092110注：箭頭表示回采工作面的接替順序.第三節(jié)確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1、根據(jù)所選題目條件,完善開拓巷道為了減少煤柱損失提升采出率,利于滅災(zāi)并提升經(jīng)濟效益,根據(jù)所給地質(zhì)條件及采礦工程設(shè)計規(guī)劃

12、,在2煤層中上部邊界開掘一條階段回風(fēng)大巷.第一開采水平為該采區(qū)效勞的一條運輸大巷,布置在4-1煤層底板下方30m處的穩(wěn)定巖層2、確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比擬確定采區(qū)巷道布置系統(tǒng),采區(qū)內(nèi)有兩層煤,采用聯(lián)合布置,每一層都布置5個工作面,根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下三個方案進行比擬由于2,4-1煤層相同,就去以4-1煤層說明.方案一：雙巖石上山將兩條上山都布置在4-1煤層底板巖石中,其中運輸上山布置在距離底板15m處,軌道上山布置在運輸上山上方5m即距離4-1煤層10m處.如圖1-3:方案二：雙煤層上山將兩條上山都布置在4-1煤層中.如圖1-4:方案二：一巖一煤上山將兩條上山分別布置在4-1煤

13、層的底板和煤層中,運輸上山布置在距離4-1底板5m處,軌道上山布置在4-1煤層中.如圖1-5:雙巖上山維護費用少且無需留煤柱.綜合考慮以上因素,可采用在4-1煤層下10m處集中布置兩條巖石上山,.即：選中雙巖上山方式布置生產(chǎn)系統(tǒng).3、確定工作面回采巷道布置方式及工作面推進終點位置根據(jù)煤層儲存條件可知,2煤層厚4.2m,4-1煤層厚4.0m,都為厚煤層,瓦斯含量較低,涌水量也較小,易于維護.采用單巷布置,且一個工作面就可以到達設(shè)計生產(chǎn)水平的要求.綜合考慮,回采巷道布置方式采用單巷沿空掘巷.4、在采區(qū)巷道布置平面內(nèi),工作面布置及推進到的位置應(yīng)以到達采區(qū)設(shè)計產(chǎn)量為準(zhǔn)該采區(qū)采用雙翼開采,在采區(qū)兩側(cè)各留

14、15m煤柱,開始布置工作面,進行推進.在采區(qū)巷道布置中,工作面布置及推進到的位置應(yīng)以到達采區(qū)設(shè)計產(chǎn)量平安為準(zhǔn),工作面應(yīng)推進到距上山20m處停采線位置處,即為避開采掘影響對上山的影響而留設(shè)的20m護巷煤柱處.5、采區(qū)內(nèi)上、下區(qū)段工作面交替期間同時生產(chǎn)時的通風(fēng)系統(tǒng)圖采區(qū)內(nèi)上下區(qū)段工作面交替期間同時生產(chǎn)時的通風(fēng)系統(tǒng)圖如下列圖所示6、采區(qū)上、下部車場選型采區(qū)上部車場選用單向甩車場；采區(qū)下部車場選用大巷裝車頂板繞道式下部車場.采區(qū)中部車場該采區(qū)開采近距離煤層群,軌道上山布置在煤層中,傾角為17.,向區(qū)段石門甩車.軌道上山和石門內(nèi)均鋪設(shè)600mm軌距的線路,軌形為15kg/m,采用1t礦車單鉤提升,每鉤提

15、升3個礦車,要求甩車場存車線設(shè)雙軌上下道.斜面線路布置采用一次回轉(zhuǎn)方式.第二章采煤工藝設(shè)計第一節(jié)采煤工藝方式確實定1、選第二個煤層,即4-1煤層,進行采煤工藝設(shè)計,布置采煤工作面由于4-1煤層厚4.2m,煤質(zhì)中硬,因此采用綜合機械化采煤,一次采全高.工作面回采工藝流程為：采煤機向上割煤、移架一采煤機向下裝煤一推移刮板輸送機一斜切進刀一推移刮板輸送機.2、綜采工作面的設(shè)備選用國產(chǎn)設(shè)備.由于設(shè)備資料來源的原因,選用國產(chǎn)綜采設(shè)備.各設(shè)備技術(shù)參數(shù)(1)采煤機MG500/1330-WD西安煤機廠)采高2.34.5m適應(yīng)傾角<30°截深1000mm滾筒直徑2.0m牽引方式交流變頻調(diào)速無鏈雙

16、驅(qū)動電牽引牽引力927550kN牽引速度010.3517.18m/min滾筒中央距8180mm機聞局度1615mm(2)液壓支架BY3600-25/50型式掩護式支撐局度2.55m外形尺寸6.02X1.43m煤層厚度34.8m初撐力3092KN工作阻力3600kN支架中央距1500mm支護強度0.610.73Mpa適應(yīng)煤層傾角<25泵站工作壓力31.5Mpa(3)工作面刮板輸送機SGZ764/500(張家口煤機廠)出廠長度200m運輸水平1100t/h鏈速1.21m中部槽規(guī)格1500X764X222mm刮板鏈型式中雙鏈與米煤機配套牽引方式無鏈刮板轉(zhuǎn)載機SZB-830/180(張家口煤機廠

17、)出廠長度37.8m運輸水平1200t/a中部槽規(guī)格1500X830X222mm刮板間距516mm速度1.46m/s(5)破碎機PCM132(張家口煤機廠)破碎水平1200t/h(6)膠帶輸送機SSJ1000/M(西北煤機廠)輸送長度2000m輸送量800t/h帶速2.5m/s(7)高壓開關(guān)柜KBZ450/1140Y3、采煤與裝煤(1)確定采煤工藝、截深及日進刀數(shù)采用綜合機械化采煤,采煤機落煤和裝煤.依據(jù)選取的設(shè)計生產(chǎn)水平確定工作面每天的推進度為：QrV=(公式21)L,M,C式中：V采煤工作面每天的推進度,nMdQr采煤工作面日生產(chǎn)水平,t/dL采煤工作面的長度,mM-采煤工作面的采高取4-

18、1煤層厚度4.0mY煤的容重,t/m3C-工作面的采出率由于4-1煤層為厚煤層,因此C值取0.95那么：v=4545.5/184.2X4.0X1.3X0.95=5m/d因選用的采煤機截深為1000mm假設(shè)每日推進五刀,共推進1.0X5=5m可滿足每天至少推進5m的要求.2確定進刀方式為了合理利用工作時間,提升工作效率,采用割三角煤工作面端部斜切進刀方式,并采用及時支護.進刀深度1.0m.采煤機進刀示意圖如下圖,進刀過程如下：a、當(dāng)采煤機割至工作面端頭時,其后的輸送機槽已移近煤壁,采煤機機身處沿留有一段下部煤如圖a所示；b、調(diào)換滾位置,前滾筒降下、后滾筒升起、并沿輸送機彎曲段返向割入煤壁,直至輸

19、送機直線段為止.然后將輸送機移直如圖b所示；c、再調(diào)換兩個滾筒上、下位置,重新返回割煤至輸送機機頭處如圖c所示；d、將三角煤割掉,煤壁割直后,再次調(diào)換上、下滾筒,返程正常割煤如圖d所示4、運煤(1)支架選型采用液壓支架支護,選擇工作面支架的型號為：BY3600-25/50,為掩護式支(2)移架方式由于4-1煤層上方有11m的中粗砂,再上面是19m的粉砂,所以選用依次順序移架方式.依次順序移架方式：采煤機割煤后依次順序逐架前移.這種方式操作簡單,容易保證支護質(zhì)量.(3)支護方式由于4-1煤層煤質(zhì)中硬,為預(yù)防片幫和冒頂,所以選用及時支護方式,選用BY3600-25/50掩護式支架.(4)工作面支架

20、需要量工作面支架的需要量公式22式中：N工作面支架數(shù)目(取整數(shù))L工作面長度,me架中央間距(BY3600-25/50型支架e值取1.5m)=184/e=122.7取仙=123(5)端頭支架由于巷道寬度為4.5m,選用寬度為2.1m型號為PDZ的端頭支架兩臺架,即兩端共有4架.(6)超前支護方式和距離超前支護方式采用單體支柱和金屬銀接頂梁支護.由于壓力峰值點距煤壁前方10m左右,所以超前支護距離選20m(7)校核支架高度與強度在實際使用中,通常所選用的支架的最大結(jié)才高度比最大采煤高度大200mm左右,即：Hmax=MmOx0.2,m1=5-4.2>0.2m,滿足要求；強度校驗：P=(68

21、)X9.8XSX丫XMXcosa(公式23)式中：S支架支護白頂板面積,niY頂板巖石密度,t/m3M米圖,ma煤層傾角,°P=6X9.8X6.02X1.43X1.3X4.0Xcos17°=2517KN<3090KN經(jīng)校核,支架高度與強度均符合要求.5、處理采空區(qū)采用全部垮落法.第二節(jié)工作面合理長度的驗證1 .從煤層地質(zhì)條件考慮該采區(qū)內(nèi)三個煤層的地質(zhì)條件較好,無斷層,煤層傾角為17.,煤層厚度適中,頂?shù)装遢^穩(wěn)定,瓦斯涌出量較低,自然發(fā)火312個月,涌水量也較小,所以布置185米的工作面比擬適宜.2 .從工作面生產(chǎn)水平考慮工作面的設(shè)計生產(chǎn)水平為75萬噸/年.正規(guī)循環(huán)每天

22、進2刀,采煤機滾筒截深為1000mm所以4-1煤層的工作面實際年生產(chǎn)水平為：330X1.0X2X4.0X185X1.3X0.95=75.39萬噸能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)水平的要求,一個工作面生產(chǎn)就能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)水平的要求,并且考慮到其他各個方面對生產(chǎn)的影響,工作面的長度確定的合理.3 .從運輸設(shè)備及治理水平角度考慮采區(qū)生產(chǎn)選用的設(shè)備均為國內(nèi)先進的的生產(chǎn)設(shè)備,工作面選用的200米刮板輸送機能夠利用國內(nèi)先進的技術(shù),能夠與時俱進的跟上技術(shù)的開展.由于現(xiàn)在提倡治理人員的知識化、年輕化,所以工作面長度為200米左右在治理上是毫無問題的.4 .從頂板治理及通風(fēng)水平考慮該采區(qū)的頂板穩(wěn)定,工作面可以適當(dāng)?shù)募娱L,綜采

23、工作面的長度一般在180250m所以選擇的工作面的長度為185米較適宜.另外,工作面的瓦斯涌出量較低,通風(fēng)問題能夠解決.5 .從巷道布置角度考慮由于采區(qū)傾斜方向長為1020米,除去煤柱寬30米,剩余925米,把每個工作面長度定為185米,990/185=5,為5個區(qū)段.6 .經(jīng)濟合理的工作面工作面的長度與地質(zhì)因素及技術(shù)因素的關(guān)系十分的密切,直接影響生產(chǎn)效率,所以根據(jù)條件,以高產(chǎn)量、高效率為原那么選擇合理的工作面長度.合理的工作面以生產(chǎn)本錢低,經(jīng)濟效益高為目標(biāo).盡量加快工作面的推進速度,減少巷道的維護時間,降低回采總本錢,使設(shè)備、資源得到最高利用.第三節(jié)采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制1、工作面布置

24、圖設(shè)計圖紙中、循環(huán)作業(yè)圖設(shè)計圖紙中、勞動組織表表21、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表表222、工種及出勤人數(shù)的安排,如下表表21所?。汗ぷ髅鎰趧咏M織表表21廳P工種早班中班夜班合計1班長22262采煤機司機33283輸送機司機11134轉(zhuǎn)我機司機11135皮帶機司機11136移架工33177推溜工22268超前維護工663159跟班電工221510運料工4411平安質(zhì)量員111312跟班機修工225913送飯工1113合計25252575工作面針對4-1煤層主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)表22廳P工程單位數(shù)量1煤層厚度m4.02煤層傾角0173平均采高m4.04采煤機臺15液壓支架架1236端頭支架架47刮板輸送機部18破碎機臺19轉(zhuǎn)我機部110膠帶輸送機部211循環(huán)進尺m1.012日r#t4545.513生產(chǎn)方式兩k-準(zhǔn)14出勤人數(shù)人7515回米工效t/X55.1016截齒消耗個/萬t2017乳化液消耗Kg/萬t18018油脂消耗Kg/萬t7019日循環(huán)數(shù)個5六、設(shè)計圖紙的內(nèi)容本設(shè)計繪制兩張大圖零號圖紙1、采煤工作面層面圖1:100,剖面圖1:50或1:100,應(yīng)包括回采巷道剖面圖1：50,最大與最小控頂距剖面圖；2、采區(qū)巷道布置平面圖1:2000和剖面圖1:2000.設(shè)計圖紙四周各留20mmi框線,右下角留出標(biāo)題欄.小結(jié)這次?采礦學(xué)?課程設(shè)計在老師的悉心指導(dǎo)下,經(jīng)過兩個星期的時間