采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)

Documentnumber【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】Documentnumber【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)《煤礦開(kāi)采學(xué)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：目錄緒論……………………3第一章采區(qū)巷道布置…………………4第一節(jié)采區(qū)儲(chǔ)量與服務(wù)年限…………4第二節(jié)采區(qū)內(nèi)的再劃分………………7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)中部車(chē)場(chǎng)…………………10第二章采煤工藝設(shè)計(jì)…………………10第一節(jié)采煤工藝方式的確定…………10第二節(jié)工作面合理長(zhǎng)度的確定………13第三節(jié)采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制……………15小結(jié)……………………17緒論一、設(shè)計(jì)的目初步應(yīng)用《煤礦開(kāi)采學(xué)》課程所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)《煤礦開(kāi)采學(xué)》課程的理解。培養(yǎng)安全工程專業(yè)學(xué)生動(dòng)手能力，對(duì)編寫(xiě)采礦技術(shù)文件，包括編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及繪制設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步鍛煉。為畢業(yè)設(shè)計(jì)中編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及繪制畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙打基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目的一般條件某礦第一開(kāi)采水平上山階段采區(qū)、盤(pán)區(qū)或帶區(qū)自下而上開(kāi)采K1、K2和厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見(jiàn)綜合柱狀圖。該采區(qū)、盤(pán)區(qū)或帶區(qū)走向長(zhǎng)度2100m，區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，埋深較深淺，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)斷層，K1煤層屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù)K3煤層，煤層f=2，K2和K3煤層屬于硬煤層，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。設(shè)計(jì)礦井的地面標(biāo)高為+30m，煤層露頭為-30m。第一開(kāi)采水平為該采區(qū)服務(wù)的一條運(yùn)輸大巷布置在K3煤層底板下方25m處的穩(wěn)定巖層中，為滿足該區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)所需的其余開(kāi)拓巷道可根據(jù)采煤方法不同由設(shè)計(jì)者自行決定。（二）設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件1.設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件1煤層傾角條件1：煤層平均傾角為8°，階段傾斜長(zhǎng)度1200m。2.設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件2煤層傾角條件2：煤層平均傾角為16°，階段傾斜長(zhǎng)度1000m。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1、采區(qū)、盤(pán)區(qū)或帶區(qū)巷道布置設(shè)計(jì)；2、采煤工藝設(shè)計(jì)及編制循環(huán)圖表四、進(jìn)行方式學(xué)生按設(shè)計(jì)大綱要求，任選設(shè)計(jì)題目條件中的煤層傾角條件1或煤層傾角條件2，綜合應(yīng)用《煤礦開(kāi)采學(xué)》所學(xué)知識(shí)，每個(gè)人獨(dú)立完成一份課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者之間可以討論、借鑒，但不得相互抄襲，疑難問(wèn)題可與指導(dǎo)教師共同研究解決。本課程設(shè)計(jì)要求方案進(jìn)行技術(shù)分析與開(kāi)掘工程量和維護(hù)費(fèi)比較。第一章采區(qū)巷道布置采區(qū)儲(chǔ)量與服務(wù)年限一、采區(qū)的生產(chǎn)能力定為150萬(wàn)t/a，煤層平均傾角為16°。（一）計(jì)算采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量1.采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量Zg=H×L×M×γ式中：ZC——采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；H——采區(qū)傾斜長(zhǎng)度，1000m；L——采區(qū)走向長(zhǎng)度，2100m；M——煤的厚度，M1=6.9m，M2=3.0m，M3=2.20m；Y——煤的容重，1.30t/m?；Zg1=1000×2100×6.9×1.3=1883.7萬(wàn)tZg2=1000×2100×3.0×1.3=819萬(wàn)tZg3=1000×2100×2.20×1.3=600.6萬(wàn)t=3303.3萬(wàn)tZg=Zg1+Zg2+Zg32.設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量ZK=（Zg–P）×C式中：ZK——設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量,萬(wàn)t；Zg——工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；P——永久煤柱損失量，萬(wàn)t；C——采區(qū)采出率，厚煤層可取75%，中厚煤層取80%，薄煤層85%。分別取左右邊界煤柱各15m，上部防水煤柱與下部護(hù)巷煤柱各30m，則：P1=[2100×30×2+(1000-30×2)×10×2]×6.9×1.3=130.25萬(wàn)tP2=[2100×30×2+(1000-30×2)×10×2]×3.0×1.3=56.63萬(wàn)tP3=[2100×30×2+(1000-30×2)×10×2]×2.20×1.3=41.53萬(wàn)tZK1=（Zg1-P1）×C1=（1883.7-130.25）×75%=1315.1萬(wàn)tZK3=（Zg2-P2）×C2==609.9萬(wàn)tZK3=（Zg3-P3）×C3=447.3萬(wàn)t ZK=ZK1+ZK2+ZK3=（819-56.63）×80%=（600.6-41.53）×80%=2372.3萬(wàn)t3.采區(qū)服務(wù)年限T=ZK/(A×K)×100%式中：T——采區(qū)服務(wù)年限a;A——采區(qū)生產(chǎn)能力，120萬(wàn)t；ZK——設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t；K——儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。T=ZK/(A×K)×100%=2372.3/（150×1.3）=12.2a取T=12年4.驗(yàn)算采區(qū)回采率，C=（ZC–P–P支柱）/ZC式中：C——采區(qū)回采率，%；ZC——煤層的工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t；P——煤層的永久煤柱損失，萬(wàn)t；P支柱——區(qū)段煤柱損失，萬(wàn)t；對(duì)于K1煤層:P支柱1=4×24×6.9×1.3=0.87C1=（ZC1–P1-P支柱1）/ZC1=（1883.7-130.25-0.087）/1883.7=93.1%＞75%對(duì)于K2煤層：P支柱2=4×24×3×1.3=0.038=C2=（ZC2–P2-P支柱2）/ZC2=（819-56.63-0.038）/819=93.08%＞80%對(duì)于K3煤層：P支柱3=0.028=4×24×2.2×1.3C3=（ZC3–P3-P支柱3）/ZC3=（600.6-41.53-0.028）/600.6=93.08%＞80%則K1、K2、K3均滿足采區(qū)回采要求。第二節(jié)采區(qū)的再劃分一、確定工作面長(zhǎng)度及采區(qū)區(qū)段數(shù)目由已知條件知：該煤層傾向共有：1000m的長(zhǎng)度。且采煤工藝選取的是先進(jìn)的綜采，一次采全高放頂煤法，由《采煤學(xué)》所學(xué)知識(shí)得知，綜放工作面長(zhǎng)度一般為130m—190m，巷道寬度為4m～4.5m,本題目選取4.5m，且采區(qū)生產(chǎn)能力為150萬(wàn)t/a，一個(gè)中厚煤層的一個(gè)區(qū)段便可以滿足生產(chǎn)要求，最終選定5個(gè)區(qū)段，區(qū)段煤柱選為24m,故工作面長(zhǎng)度為：L=(1000-30)/5-4.5×2-24=161.1(m)取5m的整數(shù)倍，所以取L=160m二、確定工作面生產(chǎn)能力采區(qū)生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)是采煤工作面的生產(chǎn)能力，采煤工作面的生產(chǎn)能力取決于煤層厚度、工作面長(zhǎng)度和推進(jìn)度。一個(gè)采煤工作面的生產(chǎn)能力可由下式計(jì)算：A0=L采×V0×m×γ×C式中：A0——工作面生產(chǎn)能力，萬(wàn)t/a;L采——工作面長(zhǎng)度；m，V0——工作面推進(jìn)度.綜采面年推進(jìn)度可達(dá)1000—2000m，取1100m。γ——煤容重，t/m3C——工作面采出率，一般為0.93—0.97，取0.93A0=L采×V0×m×γ×C=160×1100×6.9×1.3×0.93=146.8萬(wàn)t三、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序由于采區(qū)生產(chǎn)能力為150萬(wàn)t/a,且工作面生產(chǎn)能力為146.8萬(wàn)t,對(duì)于K1煤層布置一個(gè)工作面便基本可滿足生產(chǎn)要求（由于所選采煤機(jī)截深為630mm，一天共進(jìn)6刀，故工作面生產(chǎn)能力為：0.63×6×146.8×6.9×1.3×0.93×330=152.7萬(wàn)t），而對(duì)于K2、采取兩個(gè)工作面同時(shí)回采，以滿足生產(chǎn)要求第三節(jié)確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置和生產(chǎn)系統(tǒng)一、完善開(kāi)拓巷道為了減少煤柱損失提高采出率，利于滅災(zāi)并提高經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)所給地質(zhì)條件及采礦工程設(shè)計(jì)規(guī)劃，在第一開(kāi)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K3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中，兩巷水平間距相距961.26m。二、確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較1．確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置根據(jù)題目所選條件，完善采區(qū)所需的開(kāi)拓巷道及準(zhǔn)備巷道。還需兩條上山。2．布置上山數(shù)目、位置及進(jìn)行方案關(guān)于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：方案一一煤一巖上山布置，運(yùn)輸上山布置在k3煤層底板下方案二兩條巖石上山布置，兩條上山均布置在k3以下的巖層中從如上的經(jīng)濟(jì)比較中，可以看出雙巖上山所需的總費(fèi)用要比一煤一巖上山所需的總費(fèi)用要少，因此在經(jīng)濟(jì)上更加合理，雙巖上山維護(hù)費(fèi)用少且無(wú)需留煤柱。綜合考慮以上因素，可采用在K3煤層下15m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.K1煤層為厚煤層，單獨(dú)開(kāi)采時(shí)，可滿足生產(chǎn)要求，故先開(kāi)采K1煤層，K1煤層采完后，接著采K2，K3煤層。考慮到K1煤層生產(chǎn)能力較大，且礦井瓦斯涌岀量較低，為更好地進(jìn)行工作面接替，減少煤柱損失，故采用沿空掘巷。沿采空區(qū)留5m的護(hù)巷煤柱。在采區(qū)巷道布置平面圖內(nèi)，工作面布置及推進(jìn)的位置應(yīng)以達(dá)到采區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量為準(zhǔn)。由于K1、K2、K3煤層采取聯(lián)合布置的開(kāi)采方式，且?guī)r體較穩(wěn)定煤層上山易維護(hù)，故在K1煤層兩側(cè)各留5m邊界煤柱。煤層適合綜采一次采全高放頂煤。K2、K3煤層一次采全高。5、采區(qū)上、中、下部車(chē)場(chǎng)選型采區(qū)上部車(chē)場(chǎng)選用單道順向平車(chē)場(chǎng)；采區(qū)下部車(chē)場(chǎng)選用大巷裝車(chē)頂板繞道式，由于煤層傾角為16°，而且頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定，所以選用該形式的車(chē)場(chǎng)。第四節(jié)采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)或帶區(qū)下部車(chē)場(chǎng)路線設(shè)計(jì)1.采區(qū)中部車(chē)場(chǎng)該采區(qū)開(kāi)采近距離煤層群，軌道上山布置在底板巖石中，傾角為16°，向區(qū)段石門(mén)甩車(chē)。軌道上山和石門(mén)內(nèi)均鋪設(shè)600mm軌距的線路，軌形為15kg/m，采用1t礦車(chē)單鉤提升，每鉤提升3個(gè)礦車(chē)，要求甩車(chē)場(chǎng)存車(chē)線設(shè)雙軌高低道。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(jì)第一節(jié)采煤工藝方式的確定一、選取K1煤層為對(duì)象，進(jìn)行采煤工藝設(shè)計(jì)。選第一煤層，即K1煤層為對(duì)象設(shè)置采煤工藝。且K1煤層厚度為6.9m，屬于中硬煤層，故可用綜合機(jī)械化采煤一次采全高放頂煤工藝。選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備經(jīng)查《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知：根據(jù)煤層的實(shí)際情況，選用MG880WD采煤機(jī)，參數(shù)如下：采高1.8～3.7m適應(yīng)煤層硬度f(wàn)=1～3煤層傾角≤35°截深630mm滾筒直徑1.6m牽引式無(wú)鏈牽引力532KN牽引速度0～7m/min滾筒中心距8180mm機(jī)身高度1499mm臥底量200mm該滾筒采煤機(jī)由雞西煤機(jī)廠制造。3、采煤與裝煤落煤方式：采用雙滾筒采煤機(jī)直接落煤。進(jìn)刀方式斜切進(jìn)刀雙向割煤采放比：由經(jīng)驗(yàn)可知，采放比在1：1-3之間為合理，故取采3m放3.9m。采放比為：1：1.3。截深：采煤機(jī)截深選為630mm。上下缺口長(zhǎng)度：20~25m。放煤步距：由于頂煤厚度較大，則放煤步距采用兩采一放。放煤方式：?jiǎn)屋?、間隔、多口放煤。（實(shí)踐證明：該方式丟煤少，混矸少，又易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，故采用。）4、運(yùn)煤運(yùn)煤選用SGZ—764/500型可彎曲刮板輸送機(jī)。5、支護(hù)與處理采空區(qū)K1煤層厚度6.9m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此為減少煤柱損失，采用綜放回采工藝。為提高煤的冒放性和采出率，減少煤層，并考慮到礦壓和煤層傾角較大時(shí)的支架穩(wěn)定性，放頂煤支架選擇低位雙輸送機(jī)S5200—17/32型，6、架中心距：1.5m7、移架方式有依次順序、分組交錯(cuò)和成組整體順序式三種。且由于分組交錯(cuò)式，移架速度快，能滿足采煤機(jī)快速牽引的需要，適用于頂板比較穩(wěn)定的高產(chǎn)工作面。故選用分組交錯(cuò)式。8、支護(hù)方式由于K1煤層f=2，為防止片幫和冒頂，因此選用及時(shí)支護(hù)。9、端頭支架經(jīng)查《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到：PDZ端頭支架（掩護(hù)式），支架參數(shù)如下：支撐高度1.6～3.8工作阻力9000KN初撐力7070KN支護(hù)強(qiáng)度0.51Mpa該支架由鄭州煤機(jī)廠制造。10、超前支護(hù)方式和距離由于采用綜放開(kāi)采，支撐壓力分布范圍大，峰值點(diǎn)距煤壁前方5-15m,分布范圍10-30m，所以超前支護(hù)的距離為25m。選用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)。鉸接頂梁的長(zhǎng)度為1200mm。11、計(jì)算工作面的支架需求量N=L×E式中：N————工作面支架數(shù)目，取整數(shù)；L————工作面長(zhǎng)度，m；E————架中心距；N=160/1.5=107（架）端頭支架：由于巷道寬度為4.5m，而架寬為1.6m，因此選3架，即，兩端共有6架。處理采空區(qū)：一般采用全部跨落法處理。第二節(jié)工作面合理長(zhǎng)度的確定1、煤層地質(zhì)條件該采區(qū)內(nèi)的兩層可采煤層的地質(zhì)條件對(duì)于布置高產(chǎn)高效工作面非常有利。煤層厚度適中，傾角不大且頂?shù)装宸€(wěn)定，無(wú)明顯影響生產(chǎn)的地質(zhì)構(gòu)造，瓦斯涌出量較低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也較小，便于布置較長(zhǎng)的工作面進(jìn)行回采。2、工作面生產(chǎn)能力工作面的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為：A0=L采×V0×m×γ×C=157.2萬(wàn)t。K1煤層的實(shí)際生產(chǎn)能力為：A1=L×E×N×r×M=160萬(wàn)tA1與A0的差值在允許的范圍內(nèi)，可以達(dá)到生產(chǎn)要求，工作面的長(zhǎng)度確定的合理。3、運(yùn)輸設(shè)備及管理水平采區(qū)生產(chǎn)選用的設(shè)備均為國(guó)內(nèi)先進(jìn)的的生產(chǎn)設(shè)備，能滿足工作面的長(zhǎng)度、產(chǎn)量和進(jìn)度的要求，管理較高，有利于生產(chǎn)。4、頂板管理及通風(fēng)能力該采區(qū)的頂板較穩(wěn)定，工作面可以適當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng)，綜放工作面的長(zhǎng)度一般在130~190m，所以選擇的工作面的長(zhǎng)度合適。另外，工作面長(zhǎng)度與通風(fēng)無(wú)直接的關(guān)系，但對(duì)于瓦斯涌處量較低的K1、K2、K3煤層，工作面的風(fēng)速可以適當(dāng)?shù)臏p小，通風(fēng)能力可以降低一些。5、巷道布置由于K1、K2、K3煤層的賦存條件相同但開(kāi)采技術(shù)不同，K1煤層的儲(chǔ)量比K2、K3大，K1為主采煤層，K2、K3為輔助煤層，兩者相互配合達(dá)到生產(chǎn)要求，盡量提高煤炭采出率，巷道布置盡量保持一致，可以適當(dāng)變化。6、經(jīng)濟(jì)合理的工作面工作面的長(zhǎng)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、高效率為原則選擇合理的工作面長(zhǎng)度。合理的工作面以生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高為目標(biāo)。盡量加快工作面的推進(jìn)速度，減少巷道的維護(hù)時(shí)間，降低回采總成本，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)圖表的編制勞動(dòng)組織表勞動(dòng)組織表序號(hào)數(shù)工種班一二三合計(jì)1班長(zhǎng)22262采掘機(jī)司機(jī)33283輸送機(jī)司機(jī)22264轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)11135膠帶機(jī)司機(jī)11136移架工33397