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1、 煤矿开采学 课程设计 准备方式 采区布置煤层倾角 17 生产能力 75 万 t a 班级 15 采矿 1班 正权 学号 167150037 时间 2016 年 1月 3 日 目录 序论 3 第一章 采区巷道布置 5 第一节 采区储量与服务年限 5 第二节 采区的再划分 6 第三节 确定采区准备巷道布置及生产系统 8 第四节 采区中部甩车场线路设计 9 第二章 采煤工艺设计 10 第一节 采煤工艺方式的确定 10 第二节 工作面合理长度的确定 15 第三节 采煤工作面循环作业图表的编制 16 小结 18 参考文献 19 序论 一 设计目的 1 通过课程设计 使学生进一步消化和理解 煤矿开采学
2、所讲授的基本理论知 识 对现代化矿井的采煤方法 准备方式等的涵有一个基本了解 2 通过课程设计 培养学生动手能力 对编写采矿技术文件 包括编写设计说明 书及绘制设计图纸进行初步锻炼 3 为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础 二 设计题目 1 设计题目的一般条件 本采区东以 F4 断层为界 西以相邻采区煤柱为界 上部 30m以上为风化带 煤柱 下部边界为水平煤柱 采区走向平均长度2130m 倾斜平均长度为1020m 倾角平均为 17 采区 共有两层煤 区地质构造简单 为单斜构造 无断层和褶曲 采区无大的含水层 和地下水 开采条件较好 运输大巷和回风大巷标高分别为 350 和 5
3、0m 且位于距离4 1 号煤层 30m 的岩层中 采取生产能力自定 2 煤层特征 本采区赋存的 2 号和 4 1 号煤层 煤层均为厚煤层 煤层埋藏稳定 构造简 单 煤质中硬 自燃发火期为3 12 个月 煤层爆炸指数为34 70 煤层瓦斯含 量小 采区所属矿井属于低瓦斯矿井 三 课程设计容 1 一个采区 盘区 或带区巷道布置设计 2 一个采煤工作面的采煤工艺设计及编制循环图表 3 采区中部车场线路设计 四 进行方式 1 学生按设计大纲要求 按设计指导小组下达的设计任务书所给定的煤层 赋存条件等 综合应用 煤矿开采学 所学的基本知识 进行采区 盘区 或带 区巷道布置及采煤方法等设计 每位学生必须独
4、立完成规定的课程设计全部容 2 为完成设计任务 使每位学生在各方面都得到锻炼和提高 设计中提倡 设计者之间相互讨论 借鉴和参考 但严格禁止相互抄袭 疑难问题可与指导教 师共同研究解决 但最终决策必须由学生自己独立进行 3 本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较比较 序 号地层岩性柱状图厚度 m 岩 性 描 述 粉砂岩 10 粉砂 黄色 湿至很湿稍密 级配不 均 冲击成因 矿物成分主要为长石 及石英质 平均厚10 米 2 4 2 三煤为全区发育可采煤层 是矿井的 主采煤层平均厚4 0 米 粉砂 19 粉砂 黄色 湿至很湿稍密 级配不 均 冲击成因 矿物成分主要为长石 及石英质 平均厚7 米
5、 中粗砂 11 中粗砂 黄色 很湿至饱和 中密 级配不均 冲击成因 物质成分主要 为长石及石英质颗粒 平均厚8 米 4 1 4 0 五煤为全区发育可采煤层 是矿井的 主采煤层平均厚4 0 米 砂页岩 10 砂页岩 黄绿色 砂页岩互层状分布 散体结构 层状构造 泥质胶结 结 构大部分破坏 风化裂隙发育 裂隙 中有大量松散充填物 岩体被切割成 碎块状 该层厚度大于10 米 设计采 带 区综合柱状图 第一章采区巷道布置 第一节采区储量与服务年限 1 设计生产能力 75 万 t 年 2 采区工业储量 设计可采储计算 1 采区工业储量 Zg H L m1 m2 公式 1 1 式中 Zg 采区工业储量 万
6、t H 采区倾斜长度 1020m L 采区走向长度 2130m 煤的容重 1 30t m3 m1 2煤层煤的厚度 为4 2 米 m2 4 1煤层煤的厚度 为4 米 Zg1 1020 2130 4 2 1 3 1186 24 万 t Zg2 1020 2130 4 0 1 3 1129 75 万 t Zg 1020 2130 4 2 4 0 1 3 2316 00 万 t 2 设计可采储量 ZK Zg p C 公式 1 2 式中 ZK 设计可采储量 万 t Zg 工业储量 万 t p 永久煤柱损失量 万t C 采区采出率 厚煤层可取75 中厚煤层取 80 薄煤 层 85 P1 15 2 2130
7、 4 2 1 3 15 2 1020 15 2 4 2 1 3 65 15m 15m 15m 65m 15m 图 1 1 采区留煤柱示意图 1020 15 2 1 3 4 2 84 24 万 t P2 15 2 2130 4 0 1 3 15 2 1020 15 2 4 0 1 3 65 1020 15 2 1 3 4 0 82 13 万 t Z2 Zg1 p1 C 1186 24 84 24 0 75 826 50 万 t Z4 1 Zg2 p2 C 1129 75 82 13 0 75 785 72 万 t ZK Z2 Z4 1 826 50 785 72 1612 22 万 t 3 采区
8、服务年限 T ZK A K 公式 1 3 式中 T 采区服务年限 a A 生产能力 75 万 t ZK 设计可采储量 K 储量备用系数 取1 3 T ZK A K 1612 22 75 1 3 16 53a 取 T 16年 4 验算采区采出率 采区采出率 C Zg P Zg 公式 1 4 式中 C 采区采出率 Zg 采区的工业储量 万t P 采区的煤柱损失量 万t 2 煤层 C1 Zg1 P1 Zg1 1186 24 84 24 1186 24 92 9 75 4 1 煤层 C2 Zg2 P2 Zg2 1129 75 82 13 1129 75 92 7 75 符合国家对采区采出率的要求 则
9、2 4 1 均满足采区回采要求 第二节采区的再划分 1 确定工作面长度 由已知条件知 该煤层左右边界各有15m的边界煤柱 上部留 15m煤柱 下 部留15m 护巷煤柱 故其煤层倾向共有 1020 30 990m 的长度 走向长度 2130 30 2100m 地质构造简单 煤层附存条件较好 瓦斯涌出量小 且现代工 作面长度有加长趋势 且采煤工艺选取的是较先进的综采 又知 一般而言 考 虑到设备选型及技术方面的因素综采工作面长度为180 250m 巷道宽度为 4m 4 5m 本采区选取 4 5m 且采区生产能力为75 万 t a 一个中厚煤层的一个工作 面便可以满足生产要求 采用沿空掘巷方式 巷道
10、间留较小煤柱 取4 米 如图 1 2 取区段平巷的宽度为4 5m 留 5m小煤墙 则采煤工作面长度为 L1 b 2 q 2 L2 p n p n 公式 1 5 式中 L1 工作面长度 m L2 区段平巷宽度 m b 采区倾向长度 m q 采区上下边界预留煤柱宽度 m P 护巷煤柱宽度 m n 区段数目 个 L 1 1020 2 15 2 4 5 4 5 4 5 184 2m 2 工作面生产能力 Qr A T 1 1 公式 1 6 式中 A 采区生产能力 75 万 t a Qr 工作面生产能力 t 天 T 每 a 正常工作日 300 天 故 Qr A T 1 1 75 300 1 1 2272
11、1t 目前 煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向发展 新建大型化矿 井均朝 一矿一井一面 的设计思想改革 采用提高工作面单产 用一个工作面 的产量来保证整个矿井的设计生产能力 故为适应现阶段煤炭行业的知道规 本 采区设计一个采煤工作面 其工作面接替顺序如下表 对于 2 煤层 1101 停 采 线 65m 1102 1103 1104 1105 1106 1107 1108 1109 1110 2 煤层工作面接替顺序 1101 1102 1103 1104 1105 1106 1107 1108 1109 1110 对于 4 1 煤层 图 1 2 采区工作面划分示意图 2101 停 采 线
12、 65m 2102 2103 2104 2105 2106 2107 2108 2109 2110 4 1 煤层工作面接替顺序 2101 2102 2103 2104 2105 2106 2107 2108 2109 2110 注 箭头表示回采工作面的接替顺序 第三节确定采区准备巷道布置及生产系统 1 根据所选题目条件 完善开拓巷道 为了减少煤柱损失提高采出率 利于灭灾并提高经济效益 根据所给地质条 件及采矿工程设计规划 在 2 煤层中上部边界开掘一条阶段回风大巷 第一开采 水平为该采区服务的一条运输大巷 布置在 4 1 煤层底板下方 30m处的稳定岩层 中 2 确定巷道布置系统及采区布置方案
13、分析比较 确定采区巷道布置系统 采区有两层煤 采用联合布置 每一层都布 置 5 个工作面 根据相关情况初步制定以下三个方案进行比较 由于 2 4 1 煤层相同 就去以4 1 煤层说明 方案一 双岩石上山 将两条上山都布置在4 1 煤层底板岩石中 其中运输上山布置在距离底 板 15m处 轨道上山布置在运输上山上方5m 即距离 4 1 煤层 10m处 如图 1 3 方案二 双煤层上山 将两条上山都布置在4 1 煤层中 如图 1 4 图 1 3 方案一示意图 方案三 一岩一煤上山 将两条上山分别布置在4 1 煤层的底板和煤层中 运输上山布置在距离 4 1 底板 5m处 轨道上山布置在4 1 煤层中
14、如图 1 5 双岩上山维护费用少且无需留煤柱 综合考虑以上因素 可采用在4 1 煤层下 10m 处集中布置两条岩石上山 即 选中双岩上山方式布置生产系统 3 确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置 根据煤层储存条件可知 2 煤层厚 4 2m 4 1 煤层厚 4 0m 都为厚煤层 瓦 斯含量较低 涌水量也较小 易于维护 采用单巷布置 且一个工作面就可以达 到设计生产能力的要求 综合考虑 回采巷道布置方式采用单巷沿空掘巷 4 在采区巷道布置平面 工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量为 准 该采区采用双翼开采 在采区两侧各留15m煤柱 开始布置工作面 进行推 图 1 4 方案二示意图
15、 图 1 5 方案三示意图 进 在采区巷道布置中 工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量安全 为准 工作面应推进到距上山20m处停采线位置处 即为避开采掘影响对上山的 影响而留设的 20m护巷煤柱处 5 采区上 下区段工作面交替期间同时生产时的通风系统图 采区上下区段工作面交替期间同时生产时的通风系统图如下图所示 6 采区上 下部车场选型 采区上部车场选用单向甩车场 采区下部车场选用大巷装车顶板绕道式下部 车场 采区中部车场 该采区开采近距离煤层群 轨道上山布置在煤层中 倾角为17 向区段石门甩车 轨道上山和石门均铺设600mm 轨距的线路 轨形为15kg m 采用 1t 矿车单钩提升
16、每钩 提升 3 个矿车 要求甩车场存车线设双轨高低道 斜面线路布置采用一次回转方式 第二章采煤工艺设计 第一节采煤工艺方式的确定 1 选第二个煤层 即4 1 煤层 进行采煤工艺设计 布置采煤工作面 由于 4 1 煤层厚 4 2m 煤质中硬 因此采用综合机械化采煤 一次采全高 工作面回采工艺流程为 采煤机向上割煤 移架 采煤机向下装煤 推移刮 板输送机 斜切进刀 推移刮板输送机 2 综采工作面的设备选用国产设备 由于设备资料来源的原因 选用国产综采设备 各设备技术参数 1 采煤机 MG500 1330 WD 煤机厂 采高2 3 4 5m 适应倾角 30 截深1000mm 滚筒直径2 0m 牵引方式交流变频调速无链双 驱动电牵引 牵引力927 550kN 牵引速度0 10 35 17 18m min 滚筒中心距8180mm 机面高度1615mm 2 液压支架 BY3600 25 50 型式掩护式 支撑高度2 5 5m 外形尺寸6 02 1 43m 煤层厚度3 4 8m 初撑力3092KN 工作阻力3600kN 支架中心距1500mm 支护强度0 61 0 73Mpa 适应煤层倾角 25 泵
