《煤矿开采学》课程设计说明书.doc

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1、 目 录序 论3第一章带区巷道布置5第一节 带区储量与服务年限5第二节带区内的再划分6第三节确定带区内准备巷道布置及生产系统8第四节带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、准备方式等的内涵有一个基本了解。2.通过课程设计，培养学生动手能力，对编写采矿技术檔，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

2、础。二、设计题目1、设计题目的一般条件采区位置上部标高-450m，下部标高-600m，采（带）区走向平均长度2287.5m，倾斜平均长度为1353.6m，倾角平均为7。采区内共有两层煤，区内地质构造简单，为单斜构造，无断层和褶曲,无火成岩侵入。采区内无大的含水层和地下水，开采条件较好。运输方式为大巷采用3吨底卸式，10吨级线电机车牵引，井底车场为折返式，矿井通风方式为中央并列式。运输大巷和回风大巷均布置在煤层地板岩石中，标高自定，采取生产能力为90万吨/年。2、煤层特征本采区内赋存的C1煤层和C2煤层，煤层均为薄煤层。煤层埋藏稳定，构造简单，煤质中硬。煤层爆炸指数为34-70%。煤层瓦斯相对涌

3、出量为低于5立方米/吨日，瓦斯含量小，采（带）区所属矿井属于低瓦斯矿井。三、课程设计内容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。每位学生必须独立完成规定的课程设计全部内容。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

4、。层间距及厚度煤岩性质柱状厚度M页岩20C1煤层有3砂页岩15C2煤层有3砂岩35第一章 带区巷道布置第一节 带区储量与服务年限1、设计生产能力90万t/年。2、带区工业储量、设计可采储计算（1）带区工业储量Zg=HL(m1+m2) (公式1-1)式中： Zg- 带区工业储量，万t；H- 带区倾斜长度，1353m；L- 带区走向长度，2287 m；- 煤的容重 ，1.35t/m3；m1- C2煤层煤的厚度，为3米；m2-C1煤层煤的厚度，为3米；Zg1=1353228731.35=1253.19万tZg2=1353228731.35=1253.19万tZg=13532287（3+3）1.35=

5、2506.38万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- 带区采出率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%，这里C 1=0.75, C2= 0.80。P2=30222873.01.3+152(1353-302)3.01.3=62.48万t P3=30222873.01.3+152(1353302)2.21.3=45.82万t （P包括上下两端永久煤柱损失量和左右两边永久煤柱损失量,万tZK1=( Zg1-P1) C 1=(2260.44-82.32)0.75=1633

6、.59万tZK2=( Zg2-P2) C 2=(982.80-62.48)0.80=736.26万tZK= ZK1 +ZK2 =2369.85万t（3）、带区服务a限 T= ZK/(AK) 100% (公式1-3) 式中： T- 带区服务a限，a; A- 带区生产能力，90万t；ZK- 设计可采储量； K-储量备用系数，取1.3。 T1= ZK1/(AK)=1633.59万t/（90万t 1.3）=13.96aT2= ZK2/(AK)=736.26万t/（90万t 1.3）=6.29aT= T1+ T2 =20.25a (4)验算带区采出率带区采出率 C=(Zg-P)/Zg (公式1-4)式中

7、： C-带区采出率，% Zg - 带区的工业储量，万t P - 带区的煤柱损失量，万t 1煤层：C1=（Zg1P1）Zg1=(1186.24-84.24)1186.24=92.9% 75% 2煤层：C2=（Zg2P2）Zg2=(1129.75-82.13)1129.75=92.7% 75% (符合国家对带区采出率的要求。)则2 、4-1均满足带区回采要求。第二节 带区内的再划分1、确定工作面长度该煤层组左右两边界各留25m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：1353-60=1293m，走向长度为2287-30=2257m。又各煤层埋藏平稳,地质构造简

8、单，无断层,煤层附存条件较好，瓦斯涌出量较低,涌水量也小,自然发火倾向较弱,且现代采矿工作面长度有加长趋势，故采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤方法。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180250m，巷道宽度为4m5m,本带区开掘巷道宽度为5m，且带区生产能力为90万t/a，一个厚煤层或中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求，将带区划分为两个大的分带, 两大分带间留取30m较大煤柱，再分别划分为5个小分带,最后将整个带区划分为11个分带，采用沿空掘巷方式,巷道间留取5m较小煤墙。故工作面长度为：L=A/vmrc=900000/0.6633031.350.95=200L

9、-采煤工作面长度，mv -工作面推进度,m/aM -煤层厚度或采高，mr -煤的密度C -采煤工作面采出率，一般取0.93-0.97.2、 确定带区内工作面数目回采工作面沿走向布置，沿倾向推进，采用下行后退式倾斜长壁采煤法开采。工作面数目： N=走向长度/工作面长度=L/l-（公式1-4）式中： L - 煤层走向长度(m)；l - 工作面分带(m)；则: N=L/l=2287/200=112、工作面生产能力Qr = A/(T1.1) (公式1-6)式中：A-带区生产能力，90万t/a ； Qr -工作面生产能力，t /天； T-每a正常工作日，330天。故： Qr = A/（T1.1） =90

10、0000/(3301.1) =2479t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范，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65m1102110311041105110611071108110911102煤层工作面接替顺序：1101110211031104110511061107110811091110对于4-1煤层：2101停采线65m2102210321042105210621072108210

11、921104-1煤层工作面接替顺序：2101210221032104210521062107210821092110注：箭头表示回采工作面的接替顺序。第三节 确定带区内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。第一开采水平为该带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带区布置方案分析比较确定带区巷道布置系统，带区内有两层煤，采用联合布置，每一层都布置11个工作面，根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较(

12、由于2,4-1煤层相同，就去以4-1煤层说明。)。方案一：分带单独布置每一个分带分别开斜巷进入上部煤层，每一个分带都布置一个煤仓直通运输大巷。通风系统为：新风从运输大巷进风行人斜巷煤层运输平巷分带运输斜巷采煤工作面分带运料斜巷回风运料斜巷回风大巷。该方案的特点是，每个分带都布置了煤仓，所以管理较复杂，煤仓和联络斜巷工程量大，但有利于通风和工作面的接替。 方案二：带区联合布置将带区分成两个大分带，每一大分带由5个小分带组成。运输大巷通过进风行人斜巷进入上部煤层，在上部煤层布置两条煤层集中平巷，一条煤层运输集中平巷，一条煤层回风集中平巷。整个带区布置一个煤仓直通运输大巷。通风系统为：新风从运输大巷

13、进风行人斜巷煤层运输集中平巷分带运输斜巷采煤工作面分带回风斜巷煤层回风集中平巷回风石门回风运料斜巷回风大巷。该方案简化了运输系统，仅布置了一个煤仓和一对联络巷，减少了煤仓和联络斜巷的施工量，使运煤、运料集中处理，符合集中化生产理念，但出现了因带区内通风线路长短不同而造成通风协调困难的问题，同时还增加煤巷的维护量，增大了煤柱损失。经济技术比较:方案一：系统简单，通风容易，但生产调度管理复杂，煤仓太多，维护困难，装煤点多，管理复杂。方案二：采用集中化生产，从根本上克服了方案一的缺点。虽然方案二维护费用高，但从技术和管理等方面的综合分析，选择方案二更优越一些。综上所述，选择带区联合布置方式，巷道布置

14、情况见巷道布置图、带区巷道剖面图，以C1煤层为例 。3、 确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置 回采巷道布置方式.采用单巷留小煤墙沿空掘巷掘进方式。分析：已知带区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，同时，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。因此有利于综合机械化作业，可以充分发挥综采高产高效的优势。同时，为减小煤柱损失，提高采出率。综合考虑各种因素，采用单巷沿空掘巷掘进方式。这种方式掘出的巷道正处在应力降低区，既好维护又提高了采出率，有取代沿空留巷的趋势。说明：在带区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置以达到带区设计产量及安全为准。工作面推进到距回风大巷30m

15、处的位置，即为避开采掘超前影响所留设的30m护巷煤柱处。 4、确定通风布置系统各煤层通风系统为：新风从运输大巷进风行人斜巷煤层运输集中平巷分带运输斜巷采煤工作面分带回风斜巷煤层回风集中平巷回风石门回风运料斜巷回风大巷 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C1煤层,进行采煤工艺设计，布置采煤工作面由于C1煤层厚3m，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。由于设备数据来源的原因，选用国产综采设备。各设备技术参数(1)采煤机MG500/

16、1330-WD（西安煤机厂）采高2.34.5m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方式交流变频调速无链双驱动电牵引牵引力927550kN牵引速度010.3517.18mmin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2.55m外形尺寸6.021.43m煤层厚度34.8m初撑力3092KN工作阻力3600kN支架中心距1500mm支护强度0.610.73Mpa适应煤层倾角25泵站工作压力31.5Mpa(3)工作面刮板输送机 SGZ764500（张家口煤机厂）出厂长度200m运输能力1100t

17、h链速1.21m中部槽规格1500764222mm刮板链型式中双链与采煤机配套牵引方式无链(4)刮板转载机 SZB830180（张家口煤机厂）出厂长度37.8m运输能力1200ta中部槽规格1500830222mm刮板间距516mm速度1.46ms(5)破碎机 PCM132（张家口煤机厂）破碎能力1200th(6)胶带输送机 SSJ1000M（西北煤机厂）输送长度2000m输送量800 th带速2.5 ms(7)高压开关柜 KBZ4501140Y3、采煤与装煤(1)确定采煤工艺、截深及日进刀数采用综合机械化采煤，采煤机落煤和装煤。依据选取的设计生产能力确定工作面每天的推进度为：（公式21）式中

18、：V采煤工作面每天的推进度，mdQr采煤工作面日生产能力, tdL采煤工作面的长度，mM采煤工作面的采高（取4-1煤层厚度4.0m）煤的容重，t/m3C工作面的采出率（由于4-1煤层为厚煤层，因此C值取0.95） 则：v=4545.5/(184.24.01.30.95)=5m/d因选用的采煤机截深为1000mm，若每日推进六刀，共推进1.05=5m，可满足每天至少推进5m的要求。(2)确定进刀方式为了合理利用工作时间，提高工作效率，采用割三角煤工作面端部斜切进刀方式，并采用及时支护。进刀深度1.0m。采煤机进刀示意图如图所示，进刀过程如下：a、当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁

19、，采煤机机身处沿留有一段下部煤(如图a所示)；b、调换滚位置，前滚筒降下、后滚筒升起、并沿输送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止。然后将输送机移直(如图b所示)；c、再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至输送机机头处(如图c所示)；d、将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上、下滚筒，返程正常割煤(如图d所示)4、运煤(1)支架选型采用液压支架支护，选择工作面支架的型号为：BY3600-25/50，为掩护式支架。(2)移架方式由于4-1煤层上方有11m的中粗砂，再上面是19m的粉砂，所以选用依次顺序移架方式。依次顺序移架方式:采煤机割煤后依次顺序逐架前移。这种方式操作简单，容易保证支护质

20、量。(3)支护方式由于4-1煤层煤质中硬，为防止片帮和冒顶，所以选用及时支护方式，选用BY3600-25/50掩护式支架。(4)工作面支架需要量工作面支架的需要量 （公式22）式中：工作面支架数目（取整数）L工作面长度，me架中心间距（BY3600-25/50型支架e值取1.5m）=184/e=122.7 取=123(5)端头支架由于巷道宽度为4.5m，选用宽度为2.1m型号为PDZ的端头支架两台架，即两端共有4架。(6)超前支护方式和距离超前支护方式采用单体支柱和金属铰接顶梁支护。由于压力峰值点距煤壁前方10m左右，所以超前支护距离选20m。(7)校核支架高度与强度在实际使用中，通常所选用的

21、支架的最大结构高度比最大采煤高度大200mm左右，即：Hmax=Mmax0.2，m1=5-4.20.2m，满足要求；发火312个月，涌水量也较小，所以布置200米的工作面比较合适。强度校验：P=(68)9.8SMcos （公式23）式中：S支架支护的顶板面积，m2顶板岩石密度，tm3 M采高，m 煤层倾角，P=69.86.021.431.34.0cos17=2517KN3090KN经校核，支架高度与强度均符合要求。5、处理采空区采用全部垮落法。第二节 工作面合理长度的验证1从煤层地质条件考虑该带区内两个煤层的地质条件较好，无断层，煤层倾角为7，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然2

22、从工作面生产能力考虑 工作面的设计生产能力为90万吨/年。正规循环每天进六刀，采煤机滚筒截深为1000mm，所以4-1煤层的工作面实际年生产能力为： 3300.6632001.350.95=91.42(万吨)能够满足设计生产能力的要求，一个工作面生产就能够满足设计生产能力的要求，并且考虑到其它各个方面对生产的影响，工作面的长度确定的合理。3从运输设备及管理水平角度考虑带区生产选用的设备均为国内先进的的生产设备，工作面选用的200米刮板输送机能够利用国内先进的技术，能够与时俱进的跟上技术的发展。由于现在提倡管理人员的知识化、年轻化，所以工作面长度为200米左右在管理上是毫无问题的。4从顶板管理及

23、通风能力考虑该带区的顶板稳定，工作面可以适当的加长，综采工作面的长度一般在180250m，所以选择的工作面的长度为200米较合适。另外，工作面的瓦斯涌出量较低，通风问题能够解决。5从巷道布置角度考虑 由于带区走向方向长为2287米，除去煤柱宽20米，剩余2267米，把每个工作面长度定为200米，2267/200=11，为11个区段。6. 经济合理的工作面 工作面的长度与地质因素及技术因素的关系十分密切 ，直接影响生产效率，合理的工作面以生产成本低，经济效益高为目标。所以根据条件，以高产量、高效率为原则，以尽量加快工作面的推进速度，减少巷道的维护时间，降低回采总成本，使设备、资源得到最高利用为指

24、导，选择200m的工作面长度是合理的。第三节 采煤工作面循环作业图表的编制1、工作面布置图（设计图纸中）、循环作业图（设计图纸中）、劳动组织表（表21）、技术经济指标表（表22）2、工种及出勤人数的安排，如下表（表21）所示：工作面劳动组织表（表21）序号工种早班中班夜班合计1班长22262采煤机司机33283输送机司机11134转载机司机11135皮带机司机11136移架工33177推溜工22268超前维护工663159跟班电工221510运料工4411安全质量员111312跟班机修工225913送饭工1113合计25252575工作面（针对C1煤层）主要经济技术指标（表22）序号项目单位数

25、量1煤层厚度m3.02煤层倾角73平均采高m3.04采煤机台15液压支架架1236端头支架架47刮板输送机部18破碎机台19转载机部110胶带输送机部211循环进尺m1.012日产量t4545.513生产方式两采一准14出勤人数人7515回采工效t工55.1016截齿消耗个万t2017乳化液消耗Kg万t18018油脂消耗Kg万t7019日循环数个5六、设计图纸的内容本设计绘制两张大图（零号图纸）1、采煤工作面层面图（1：100），剖面图（1：50或1:100），应包括回采巷道剖面图（1：50），最大与最小控顶距剖面图；2、采区巷道布置平面图（1：3000）和剖面图(1:2000)。 设计图纸四

26、周各留20mm边框线，右下角留出标题栏。 小 结这次采矿学课程设计在李开放老师的悉心指导下，经过两个星期的时间，我的设计内容全部完成了，经过这次课程设计，加深了我对采矿学的理解，同时也感觉自己学习到了很多东西。这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我的设计任务是煤层平均倾角 7，生产能力90万t/年的组合，在设计过程中，我充分利用采矿学上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和高产高效为原则，从技术上和经济上着手，设计出了一套在技术上可行，经济上优越的现代化大型矿井煤层群采区开采方案。在这次设计过程中，我对工作面层面布置和回采巷道的布置有了更进一步的理解和认识，学到了很多知识。在零号图纸上绘

27、制采煤方法图（1:100）和采区巷道布置平面图（1:3000）及其剖面图（1:2000）的过程中，许多细节问题的处理使自己得到了提高，同时也增强了动手能力，使自己得到了一次很大的锻炼。在编制课程设计说明书和绘图的过程中，我把采矿学上所学到的知识又梳理了一遍，对采矿方面的许多专业知识比以前的认识更深了，同时也学到了许多其它矿业方面的相关知识，比如工作面的设备选型，三机配套，巷道断面设计等。在说明书上所附的各计算示意图和插图均用工程绘图软件AutoCAD绘制，在这个过程中，对使用AutoCAD绘制采矿工程图形有了新的认识，重新温习了许多绘图命令以及了解了最新的制图标准。如何利用先进技术绘制标准、合

28、格的采矿工程图是我们采矿人必须关注并注意的问题，在以后的学习和工作中，我也会认真的学习。 通过这次设计，我不仅对采区的设计有了更进一步的认识与了解，进一步巩固和加深了课程理论知识，更重要的，是获得了一种新的思考与解决问题的方法。如果能切实应用到生产生活中，不可否认，这是多么让人兴奋的一件事。最后再次感谢指导我和帮助我完成此次课程设计的老师和同学！参考文献1、徐永圻，煤矿开采学 徐州：中国矿业大学，20092、李锋，刘志毅，现代采掘机械 北京：煤炭工业出版社，20073、采矿设计手册编委会，采矿手册(第四卷)，北京：冶金工业出版社，19904、张荣立、何国伟、李铎，采矿工程设计手册.北京：煤炭工业出版社，2003