《煤礦開(kāi)采學(xué)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

采礦工程系《煤礦開(kāi)采學(xué)》課程計(jì)說(shuō)明書 2 4 4 5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) 7第四節(jié).采區(qū)中部甩車場(chǎng)線路設(shè)計(jì) 第二章.采煤工藝設(shè)計(jì) 第一節(jié).采煤工藝方式的確定 18第二節(jié).工作面合理長(zhǎng)度的確定 第三節(jié).采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制 25參考文獻(xiàn) 1、初步應(yīng)用《采礦學(xué)》課程所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，加深對(duì)《采礦開(kāi)2、培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)編寫采礦技術(shù)文件，包括編寫設(shè)厚度(m)煤巖性質(zhì)8頁(yè)巖砂頁(yè)巖56砂巖學(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《采礦學(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)教師共本課程設(shè)計(jì)要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)分析與經(jīng)濟(jì)比較。第一章采區(qū)巷道布置第一節(jié)區(qū)儲(chǔ)量與服務(wù)年限1、采區(qū)生產(chǎn)能力選定采區(qū)生產(chǎn)能力選定為150萬(wàn)t/a2、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×y(公式1-1)式中：Zg----采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t;H----采區(qū)傾斜長(zhǎng)度，1265m;L----采區(qū)走向長(zhǎng)度，2445m;m----煤層煤的厚度，為20米；=8041.605萬(wàn)t/a(2)采區(qū)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量Zk=(Zg-P)×C(公式1-2)式中：Zk----采區(qū)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，萬(wàn)t;Zg----采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)t;P----采區(qū)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%(說(shuō)明：采區(qū)煤柱包括區(qū)段煤柱、采區(qū)上下邊界煤柱、采區(qū)兩側(cè)邊界煤柱及維護(hù)上山煤柱。由于煤層是厚煤層，C取0.75)=381.42萬(wàn)tZk=(Zg-P)×C=(8041.605-381.42)×0.75=6(3)采區(qū)服務(wù)年限A----采區(qū)生產(chǎn)能力，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)=6128.15/(150×1.(4)驗(yàn)算采區(qū)采出率采區(qū)采出率式中：C-----采區(qū)采出率，%Zg----采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量，萬(wàn)tP----采區(qū)的煤柱損失量，萬(wàn)t(公式1-3)(公式1-4)煤層：C=(Zg—P)/Zg=(8041.605-381.4(符合國(guó)家對(duì)采區(qū)采出率的要求。)第二節(jié)采區(qū)內(nèi)的再劃分1、確定工作面長(zhǎng)度由已知條件知：該采區(qū)邊界各有10m的邊界煤柱，上部防水煤柱為10m,下部留10m護(hù)巷煤柱，,傾斜長(zhǎng)度為：1265m。采區(qū)劃分為5個(gè)區(qū)段，采煤工藝選取較先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤。一般而言，綜采工作面長(zhǎng)度為180～250m,巷道寬度為4m～4.5m,本采區(qū)選取4.5m,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)工作面便可以滿足生產(chǎn)要求，故工作面長(zhǎng)度為：L=(1265—6×10—4.5×10)2、確定采區(qū)內(nèi)區(qū)段數(shù)目回采工作面是沿傾斜方向布置，沿走向推進(jìn)，采用走向長(zhǎng)壁法開(kāi)采。工作面數(shù)目：N=(L-S?)/(1+l?)(公式1-5)N=(1265-10×2)/(232+Qr=A/(T×1.1)(公式1—6)Qr=A/(T×1.1)=1500000/(330×1.1)=4132.23t/d其工作面布置(雙翼布置)圖如下圖所示：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)方案\工程方案方案一方案二單價(jià)工程量費(fèi)用(萬(wàn)工程量費(fèi)用(萬(wàn)元)巖石上山(m)00煤層上山(m)煤倉(cāng)(元/m3)00甩入石門(元0000合計(jì)方案工程名稱方案一方案二單價(jià)工程量費(fèi)用(萬(wàn)工程量費(fèi)用(萬(wàn)巖石上山(m)煤層上山(m)煤倉(cāng)(元/m3)甩入石門(元合計(jì)名稱方案一方案二單價(jià)工程量費(fèi)用(萬(wàn)工程量費(fèi)用(萬(wàn)煤倉(cāng)(元甩入石門(元/m)合計(jì)方案\費(fèi)用項(xiàng)目方案一方案二掘進(jìn)費(fèi)用維護(hù)費(fèi)用輔助費(fèi)用0費(fèi)用總計(jì)百分率可得出雙煤上山的費(fèi)用是一煤一巖上山的1.03倍，在費(fèi)用上多出3%,即一(2)兩種方案在技術(shù)上比較方案\項(xiàng)目第一方案一煤一巖上山方案第二方案雙煤上山方案1、掘進(jìn)工程量工程量大比第二方案多掘石門工程量小2、工程難度困難較容易3、通風(fēng)距離較長(zhǎng)每區(qū)段增加了通風(fēng)距離短4、管理環(huán)節(jié)多少5、巷道維護(hù)一條煤層上山，維護(hù)工程量較大，費(fèi)用較高維護(hù)工程量大，維護(hù)費(fèi)用高6、支架回收煤層上山可以回收復(fù)用可以回收，可以復(fù)用7、工程期投產(chǎn)快進(jìn)。由于采區(qū)上山布置在K3煤層中，在離上山30m處停采，留30m煤柱保護(hù)采6、采區(qū)上、下部車場(chǎng)選型第四節(jié)采區(qū)中部甩車場(chǎng)線路設(shè)計(jì)該采區(qū)開(kāi)采近距離煤層群，傾角為16°。鋪設(shè)600mm軌距的線路，軌形為15kg/m,采用1t礦車單鉤提升，每鉤提升3個(gè)礦車，甩車場(chǎng)存車線設(shè)雙軌道。(1)道岔選擇及角度換算由于是輔助提升故道岔均選擇DK615-4-12(左)道岔。道岔參數(shù)為α1=14°15′,斜面線路二次回轉(zhuǎn)角δ=α1+α2=14°15′+14°道上山傾角16°)二次回轉(zhuǎn)角的水平投影角δ′=arctan(tanδ/cosβ)=29°17'34”(β為軌道上山傾角16°)一次偽傾斜角β′=arcsin(sinβcosa1)=arcsin(sin16°cos14°15′)=15°29′42”二次偽傾斜角β”=arcsin(sinβcosδ)=arcsin(sin16°cos28°30′)1'6”為了使計(jì)算直觀簡(jiǎn)便，做出車場(chǎng)線路布置草圖如圖1-8:圖1-8中部甩車場(chǎng)線路計(jì)算草圖(2)斜面平行線路聯(lián)接點(diǎn)參數(shù)確定如圖1-9:本設(shè)計(jì)采用中間人行道，線路中心距S=1900mm,為簡(jiǎn)化計(jì)算，斜面聯(lián)接點(diǎn)距中心距與線路中心距相同，曲線半徑取R′=9000mm,則各參數(shù)計(jì)算如下：B=Scota=1900×cot14°15′=7481mmm=S/sina=1900/sin14°15′=7719mmT=Rtan(a/2)=9000×tan(14°1n=m-T=7719-1125==65L=a+B+T=3340+7481+1125=(3)豎曲線相對(duì)位置豎曲線相對(duì)參數(shù)：高道平均坡度：ia=11%,rg=arctania=37′49”低道平均坡度：id=9%,rd=arctanid=30′56”低道豎曲線半徑：Rd=9000mm高道豎曲線參數(shù)：βg=β′-rg=15°29′42”-37′49”=14°51′53”hg=Rg(cosrg-cosβ′)=20000(cos37'49”-cos15°29′42”)=725.71mmLg=Rg(sinβ′-sinrg)=20000(sin15°29′42”-sin37'49”)Tg=Rg×tan(βg/2)=20000×tan(14°51′53”βd=β′+rd=15°29′42”-30′56”=16°38”hd=Rd(cosrd-cosβ′)=9000(cos30′56”-cos15°29′42”)=3Ld=Rd(sinβ′-sinrd)=9000(sin15°29′42”+sin30′56”Td=Rd×tan(βd/2)=9000×tan(16°38”L1=[(T-L)sinβ+msinβ”+hg-hd+H]L2=Llcosβ′+Ld-Lg=2358.83×cos15°29′42”+2485.37-5123.0閉合點(diǎn)0的位置計(jì)算如圖1-10:將△X帶入則可得X=163.80mm,Lhg=17835.93mm曲線轉(zhuǎn)角α=14°47′58”K?=R1a/57.3°=9000×14°47′58”/57.3°=K?=R2α/57.3°=7100×14°47′58”/57.3°=高道存車線長(zhǎng)度為L(zhǎng)hg=17835.93mm;低道存車線長(zhǎng)度Lhd=Lhg-L2=17835.93+364.61=18200.54mm;則有低道存車線得總長(zhǎng)度為：L=Lhg+△K=17835.93+490.73=18具有自動(dòng)下滑得長(zhǎng)度為17835.93mm,平破長(zhǎng)度為490.73mm,應(yīng)在閉合點(diǎn)之前。存車線直線段長(zhǎng)度d:d=Lhd-C1-K2=18200.54-2000-1833.79=在平曲線終止后接14366.75mm得直線段，然后接存車線第三道岔得平行線路聯(lián)存車線單開(kāi)道岔平行線路連接點(diǎn)長(zhǎng)度Lk:存車線單開(kāi)道岔DK615-4-12,。則(7)甩車場(chǎng)線路總平面輪廓尺寸及坡度：M2=a×cosβ+(b+L+a+L1+Td)cosβ′cos=3340×cos16°+(3500+8606+3340+2358.83+1265.71)×cos15°29′42”Xcos14°47′58”+(1265.71+2000+922.09)×cos14°47'58”+922.09+14366.25+11946=522=(3500++3340+2358.83+1265.71)×cos15°29′42”×sin14°47′58”+(1265.71+2000+922.09)×sin14°47′(8)線路各點(diǎn)標(biāo)高設(shè)低道起坡點(diǎn)標(biāo)高△1=±0;提車線△2=△1+hd=326.75mm△5=△2+(L+L1)sinβ′=326.75+(8606+2358.83)×sin15°29′42”車線△3=△1+H=0+360=360mm△5=△4+m×sinβ”+T1×sinβ′=1085.71+771由計(jì)算結(jié)果可以看出提車線得5標(biāo)高點(diǎn)與甩車線得5標(biāo)高點(diǎn)相同，故標(biāo)高閉合，軌起點(diǎn)△6=△5+(b+a)sinβ′=3256.05+(3500+3340)×sin15°29′42”△7=△6+a×sinβ=5110.1公βb+T標(biāo)高長(zhǎng)度b+T傾斜角度βETACK'適應(yīng)傾角截深滾筒直徑牽引方式交流變頻調(diào)速無(wú)鏈雙驅(qū)動(dòng)電牽引牽引力牽引速度滾筒中心距機(jī)面高度型式支撐高度寬度煤層厚度中厚煤層初撐力工作阻力支架中心距支護(hù)強(qiáng)度適應(yīng)煤層傾角泵站工作壓力出廠長(zhǎng)度運(yùn)輸能力中部槽規(guī)格中雙鏈與采煤機(jī)配套牽引方式無(wú)鏈(4)刮板轉(zhuǎn)載機(jī)SZB—830/180出廠長(zhǎng)度運(yùn)輸能力中部槽規(guī)格刮板間距速度破碎能力(6)膠帶輸送機(jī)SSJ1000/M輸送長(zhǎng)度帶速(7)高壓開(kāi)關(guān)柜KBZ—450/1140Y3、采煤與裝煤(1)確定采煤工藝、截深及日進(jìn)刀數(shù)采用綜合機(jī)械化采煤，采煤機(jī)落煤和裝煤。依據(jù)選取的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定工作面每天的推進(jìn)度為：(公式2—1)Qr——采煤工作面日生產(chǎn)能力，t/dL——采煤工作面的長(zhǎng)度，mM——采煤工作面的采高(取K?煤層厚度2.5m)C——工作面的采出率(由于K?煤層為中厚煤層，因此C值取0.75)因選用的采煤機(jī)截深為800mm,若每日推六刀，共推進(jìn)0.8×8=6.4m,可滿足每天至少推進(jìn)4.4m的要求。(2)確定進(jìn)刀方式為了合理利用工作時(shí)間，提高工作效率，采用割三角煤工作面端部斜切進(jìn)刀方式，并采用及時(shí)支護(hù)。進(jìn)刀深度10.8m。采煤機(jī)進(jìn)刀示意圖如圖所示，進(jìn)刀過(guò)程如下：a、當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，采煤機(jī)機(jī)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(jī)彎曲段返向割入煤壁，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，重新返回割煤至輸送機(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，返程正常割煤(如圖d所示)(1)支架選型采用液壓支架支護(hù)，選擇工作面支架的型號(hào)為：ZY35-17/35,為支撐掩護(hù)式支架。由于K3煤層上方有3.2m的中硬灰色細(xì)砂巖，再上面是4.6m的薄層泥質(zhì)細(xì)砂巖，所以選用依次順序移架方式。依次順序移架方式：采煤機(jī)割煤后依次順序逐架前移。這種方式操作簡(jiǎn)單，容易保證支護(hù)質(zhì)量。(3)支護(hù)方式由于K3煤層煤質(zhì)中硬，為防止片幫和冒頂，所以選用及時(shí)支護(hù)方式，選用ZY35-17/35支撐掩護(hù)式支架。(4)工作面支架需要量工作面支架的需要量(公式2—2)式中：μ——工作面支架數(shù)目(取整數(shù))L——工作面長(zhǎng)度，me——架中心間距(ZY35-17/35型支架e值取1.5m)取μ=130(5)端頭支架由于巷道寬度為4.5m,選用寬度為2.1m型號(hào)為PDZ的端頭支架兩臺(tái)架，即兩端共有4架。(6)超前支護(hù)方式和距離超前支護(hù)方式采用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)。由于壓力峰值點(diǎn)距煤壁前方10m左右，所以超前支護(hù)距離選25m。(7)校核支架高度與強(qiáng)度在實(shí)際使用中，通常所選用的支架的最大結(jié)構(gòu)高度比最大采煤高度大200mm△2=2.3-1.7≥0.25～0.35m,滿足要求；(公式2—3)(公式2—3)P=8×9.8×5.678×1.42×1.3×2.5×cos16=1975KN1.從煤層地質(zhì)條件考慮2.從工作面生產(chǎn)能力考慮5.從巷道布置角度考慮把每個(gè)工作面長(zhǎng)度定為232米，1160/23