《煤礦開采學》課程設計 120萬ta厚煤層帶區(qū)設計

1、課 程 設 計 任 務 書姓名 專業(yè)班級 設計題目 120萬t/a厚煤層帶區(qū)設計 設計內(nèi)容： 一、采區(qū)巷道布置二、采煤工藝設計三、工作面合理長度的確定四、采區(qū)巷道平剖圖、工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制設計時間：自 6月 22日至 7 月5 日 2011年 7 月 目 錄前序4第一章 帶區(qū)巷道布置6第一節(jié) 帶區(qū)儲量與服務年限6第二節(jié) 帶區(qū)內(nèi)的再劃分8第三節(jié) 確定帶區(qū)內(nèi)開拓巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)10第二章 采煤工藝設計13第一節(jié) 采煤工藝方式的確定13第二節(jié) 工作面合理長度的驗證16第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制18小結21參考文獻22前序一、目的1、初步應用煤礦開采學課程所學的知識，通過課程設計，加

2、深對煤礦開采學課程的理解。 2、培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學生動手能力，對編寫采礦技術文件，包括編寫設計說明書及繪制設計圖紙進行初步鍛煉。 3、為畢業(yè)設計中編寫畢業(yè)設計說明書及繪制畢業(yè)設計圖紙打基礎。二、設計題目 1、設計題目的一般條件 某礦第一開采水平上山階段某采（帶）區(qū)自下而上開采kl、k2和k3煤層，煤層厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見綜合柱狀圖。該采（帶）區(qū)走向長度3000m，傾斜長度1l00m，采（帶）區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質構造簡單，無斷層，k1煤層屬簡單結構煤層，硬度系數(shù)f=2，k2和k3煤層屬中硬煤層，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。設計礦井的地面標高為+30m，煤層露頭

3、為-30m。第一開采水平為該采（帶）區(qū)服務的一條運輸大巷布置在k3煤層底板下方25m處的穩(wěn)定巖層中，為滿足該采（帶）區(qū)產(chǎn)系統(tǒng)所需的其余開拓巷道可根據(jù)采煤方法不同由設計者自行決定。 2、設計題目的煤層傾角條件 （1）設計題目的煤層傾角條件1 煤層傾角條件1：煤層平均傾角為12 （2）設計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設計采（帶）區(qū)綜合柱狀圖 柱狀 厚度(m) 巖性描述 8.60 灰色泥質頁巖，砂頁巖互層 - 8.40 泥質細砂巖，碳質頁巖互層 - 0.20 碳質頁巖，松軟 6.9 k1煤層，=1.30tm3 4.20 灰色砂質泥巖，細砂巖互層，堅硬 - 7.80 灰色砂

4、質泥巖 3.0 k2煤層，=1.30tm3 - 4.60 薄層泥質細砂巖，穩(wěn)定 .。 3.20 灰色細砂巖，中硬、穩(wěn)定 2.20 k3煤層，煤質中硬,=1.30tm3 。3.20 灰白色粗砂巖、堅硬、抗壓強度6080mpa 。 24.68 灰色中、細砂巖互層 第一章 帶區(qū)巷道布置第一節(jié) 帶區(qū)儲量與服務年限 1、帶區(qū)的生產(chǎn)能力帶區(qū)生產(chǎn)能力選定為120萬t/a 2、計算帶區(qū)的工業(yè)儲量、設計可采儲量1.帶區(qū)工業(yè)儲量由公式zg=h*s*mi*r (公式1-1) 式中 zg- 帶區(qū)工業(yè)儲量，萬t h- 帶區(qū)傾斜長度，1100 m s- 帶區(qū)走向長度，3000m r- 煤的容重 ，1.30t/m3 m-煤

5、的厚度，6.9m zg=1100*3000*6.9*1.3 =2960.1 (萬t)2.設計可采儲量 設計可采儲量 zk=（zg-p）*c (公式1-2)式中：zk- 設計可采儲量, 萬tzg- 工業(yè)儲量 ，萬tp- 永久煤柱損失，萬t(邊界煤柱)c- 帶區(qū)采出率，厚煤層不低于75%，中厚煤層取80%，薄煤層85%。此處厚煤層去75% 說明：p為邊界煤柱損失，包括上、下、左、右留下的煤柱即為p=p1+p2 p3(公式1-3)式中：p1-左右煤柱損失量之和 p2-上部煤柱損失量p3-上面兩個角重復煤柱的損失量之和p=2*20*1100*1.3*6.9+25*3000*1.3*6.9-2*20*2

6、5*1.3*6.9=105.846萬tzk=（2960.1-105.846）*75%=2140.7萬t3.帶區(qū)服務年限 由 t= zk/（a*k） (公式1-4)式中：t 帶區(qū)服務年限，a;a 帶區(qū)生產(chǎn)能力，120萬t；zk 設計可采儲量，2140.7萬tk 儲量備用系數(shù)，取1.4t=2140.7 /(120*1.4) = 12.74a4. 驗算帶區(qū)采出率a. 對于k1厚煤層： c=(zg1-p)*c工作面/zg1 (公式1-5) c 帶區(qū)采出率，% ； c工作面工作面采出率，% ；厚煤層取93% zg1 帶區(qū)煤層的工業(yè)儲量，2960.1萬t ；p 帶區(qū)煤層的永久煤柱損失，105.846萬t

7、； c=(zg1-p)*c工作面/zg1 =(2960.1-105.846)*93%/2960.1 =89.7% 75% 滿足要求第二節(jié) 帶區(qū)內(nèi)的再劃分1. 確定工作面長由已知條件知：該煤層為傾斜長度1100m。且采煤工藝選取的是較先進的綜采，分層分采采煤法，由采煤學所學知識得知，綜采工作面長度一般為120m250m，巷道寬度為4m5m,本題目選取5m，且?guī)^(qū)生產(chǎn)能力為120萬t/a，一個厚煤層的一個帶區(qū)便可以滿足生產(chǎn)要求，最終選定16個帶區(qū)，帶區(qū)邊界煤柱左右均為20m,對拉工作面間采用 即8對對拉工作面，依次之間留小煤柱4m，故工作面長度為： l=（3000-2*20-4*7）/16=183

8、.25(m)為方便采煤施工，工作面長度取為183m整數(shù)。多余長度算入邊界保護煤柱。2. 確定工作面生產(chǎn)能力帶區(qū)生產(chǎn)能力的基礎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（采用分層分采上層采高為3m、下層采高為3.9m）工作面長度和推進度。一個采煤工作面的生產(chǎn)能力可由下式計算： a0= l采*v0* m* c (公式1-5) 式中：a0 工作面生產(chǎn)能力，120萬t/a ; l采工作面長度；183m， v0 工作面推進度. m-煤層厚度3m 煤容重，1.30t/m3c工作面采出率，一般為0.930.97，厚煤層取0.93 v0= a0/（l采* m* c）= 1200000/（183

9、*3*1.30*0.93）=1808m工作面推進度：v0=0.63*n*300 0.63-所選采煤機截深為630mm即0.63mn-每個工作日進刀數(shù)300-一年300個工作日故:n=1808/（0.63*300）=9.57刀 實際每個工作日進刀為10刀此時一個采煤工作面的生產(chǎn)能力：a0= 0.63*183*3*1.3*5*300=67.4萬t/a對拉采煤工作面的生產(chǎn)能力：a1=67.4*2=134.8萬t/a3確定帶區(qū)內(nèi)工作面數(shù)目及接替順序由于帶區(qū)生產(chǎn)能力為120萬t/a,且對拉工作面生產(chǎn)能力為134.8萬t,對于k1煤層布置一個對拉工作面便可滿足生產(chǎn)要求。對于k1 煤層，其厚度為6.9m,布

10、置一個對拉工作面便可以滿足生產(chǎn)要求。k1煤層開采順序：12345678說明：以上箭頭表示方向為工作面推進方向。第三節(jié) 確定帶區(qū)開拓巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1確定帶區(qū)內(nèi)開拓巷道布置根據(jù)題目所選條件，完善帶區(qū)所需的開拓巷道。運輸大巷布置在k1煤層底板下方50m處的穩(wěn)定巖層中。2由于地質構造簡單，無斷層，煤層賦存條件好，涌水量較小，瓦斯涌出量較小，自然發(fā)火傾向較弱。為減少煤柱損失，提高采出率，降低巷道維護費用，采用沿空掘巷的方式。3方案選擇 方案一：分帶單獨布置 每一個分帶分別開斜巷進入上部煤層，每一個分帶都布置一個煤倉直通運輸大巷。 方案二：帶區(qū)聯(lián)合布置 運輸大巷通過材料斜巷進入上部煤層，在上部煤層布置

11、運煤集中平巷，整個帶區(qū)布置一個煤倉。技術經(jīng)濟比較：巷道硐室掘進費用方案方案一方案二工程名稱單價（元）工程量（m）費用（萬元）工程量（m）費用（萬元）回風運料斜巷（m）157815216=2432383.76961522=30447.9712進風行人斜巷（m）15789416=1504237.3312942=18829.6664煤倉（元/m3）1443.14422516/4=502472.34563.1442252/4=6289.0432集中平巷（元/m）8313600-102=3580297.4980合計693.4464384.1788巷道硐室掘維護費用方案方案一方案二工程名稱單價（元）工程量

12、（m）費用（萬元）工程量（m）費用（萬元）回風運料斜巷（m）40元/a.m1521616.02=38960.64158.5842515216.022=4870.0819.48032進風行人斜巷（m）40元/a.m941616.02=24094.0896.38439416.022=3011.7612.04704小計254.9685531.52736煤倉（元/m3）30元/a.m2516.0216=640819.22402516.021=400.51.2015集中平巷（m）160元/a.m2257716.02=82567.081321.07328合計529.16111321.0797生產(chǎn)經(jīng)營費用方

13、案方案一方案二工程名稱單價（元）工程量（m）費用（萬元）工程量（m）費用（萬元）斜巷（m）1164元/m9416=1504175.0656942=18821.8832煤巷（m）951元/m2516=40038.0400252=504.755合計213.105626.6382費用匯總表礦井費用名稱方案一方案二掘進（萬元）693.4464384.1788維護（萬元）529.16111321.0797生產(chǎn)（萬元）213.105626.6382總計（萬元）1435.71311731.8967方案一：系統(tǒng)簡單，通風容易，但生產(chǎn)調度管理復雜，煤倉太多，維護困難，裝煤點多，管理復雜。方案二：采用集中化生產(chǎn)，

14、從根本上克服了方案一的缺點。雖然方案二維護費用高，但從技術和管理等方面的綜合分析，選擇方案二更優(yōu)越。綜上所述，選擇帶區(qū)聯(lián)合布置方式，巷道布置情況見巷道布置圖、帶區(qū)巷道剖面4 確定帶區(qū)通風布置系統(tǒng) 各煤層通風系統(tǒng)為：運輸大巷材料斜巷煤層運輸集中平巷分帶運輸斜巷采煤工作面分帶回風斜巷回風大巷第二章 采煤工藝設計第一節(jié) 采煤工藝方式的確定1. 選第一煤層，即k1煤層為對象設置采煤工藝。分采k1煤層第一分層厚度為3m，屬于中硬煤層，故可用綜合機械化采煤工藝。下層煤采用放頂煤方式。2.選用國產(chǎn)設備經(jīng)查采礦設計手冊得知：根據(jù)煤層的實際情況，選用mg880wd采煤機，參數(shù)如下：采高 1.83.7m適應煤層硬

15、度 f=13煤層傾角 35截深 630mm滾筒直徑 1.6 m牽引式 無鏈牽引力 532kn牽引速度 07 m/min滾筒中心距 8180 mm機身高度 1499 mm臥底量200mm 該滾筒采煤機由雞西煤機廠制造。2. 采煤與裝煤落煤方式：采用雙滾筒采煤機直接落煤。進刀方式： 斜切進刀，雙向割煤。截 深：采煤機截深選為630mm。上下進刀長度：2025m。3、 運煤運煤選用sgz764/500型可彎曲刮板輸送機。sgz764/500型可彎曲刮板輸送機技術特征表：型號sgz764/500型規(guī)格性能運輸能力t/h1100設備高度m200傳送速度m/s1.21刮板鏈型式雙鏈規(guī)格30*108t破斷負

16、荷kn1107間距mm1080偶合器型號介質減速器速比1：308l布置方式平布電動機型號kbyd680/250功率2*250*125電壓v11404 支護與處理采空區(qū)k1煤層厚度6.9m，煤層結構簡單，因此為減少煤柱損失，采用分層分采工藝。為提高煤的冒放性和采出率，提高安全性與減少夾矸，上層煤采完后直接采用人工假頂，下層煤直接采用放頂煤開采，并考慮到礦壓和煤層傾角較大時的支架穩(wěn)定性，放頂煤支架選擇低位雙輸送機zfs520017/32型，其技術特征如下表：分類型號初承力kn支護強度mpa拉架力kn外型長m重量t放煤方式低位雙輸zfs520017/325200/45520.76155/395404

17、618插板式無脊背5、架中心距：1.5m6、移架方式有依次順序、分組交錯和成組整體順序式三種。且由于分組交錯式，移架速度快，能滿足采煤機快速牽引的需要，適用于頂板比較穩(wěn)定的高產(chǎn)工作面。故選用分組交錯式。7支護方式 由于k1煤層f = 2，為防止片幫和冒頂，因此選用及時支護。8端頭支架 經(jīng)查采礦設計手冊得到：pdz端頭支架（掩護式），支架參數(shù)如下： 支撐高度 1.63.8 工作阻力 9000 kn 初撐力 7070 kn 支護強度 0.51 mpa 該支架由鄭州煤機廠制造。9超前支護方式和距離由于采用綜放開采，支撐壓力分布范圍大，峰值點距煤壁前方 5-15m,分布范圍10-30m，所以超前支護的

18、距離為25m。 選用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護。鉸接頂梁的長度為1200mm。 10計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 工作面長度，m； e 架中心距； n = 183/1.5 = 122（架） 端頭支架：由于巷道寬度為5m，而架寬為1.6 m，因此選3架，即，兩端共有6架。 11處理采空區(qū) 一般采用全部跨落法處理。 第二節(jié) 工作面合理長度的驗證1、煤層地質條件該帶區(qū)內(nèi)的兩層可采煤層的地質條件對于布置高產(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，無明顯影響生產(chǎn)的地質構造，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

19、的工作面進行回采。2、工作面生產(chǎn)能力 工作面的設計生產(chǎn)能力為：a0= l采*v0* m* c=120萬t。a0 ： 工作面生產(chǎn)能力；l采： 帶區(qū)工作面長度；c ： 帶區(qū)采出率；： 煤層容量；m： 煤層總厚度； v0： 工作面推進度； k1煤層的實際生產(chǎn)能力為：a1=l*e*n*r*m=67.萬ta1：k1工作面生產(chǎn)能力；l： k1工作面產(chǎn)度；e： 架中心距；n： 支柱和頂梁數(shù)量；r： 煤的實體密度；m：煤層厚度。a1與 a0的差值在允許的范圍內(nèi)，可以達到生產(chǎn)要求，工作面的長度確定的合理。3、運輸設備及管理水平帶區(qū)生產(chǎn)選用的設備均為國內(nèi)先進的的生產(chǎn)設備，能滿足工作面的長度、產(chǎn)量和進度的要求，管理

20、較高，有利于生產(chǎn)。4、頂板管理及通風能力該帶區(qū)的頂板較穩(wěn)定，工作面可以適當?shù)募娱L，綜放工作面的長度一般在120250m，所以選擇的工作面的長度合適。5、經(jīng)濟合理的工作面工作面的長度與地質因素及技術因素的關系十分的密切 ，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度。合理的工作面以生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益高為目標。盡量加快工作面的推進速度，減少巷道的維護時間，降低回采總成本，使設備、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、正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表2、勞動組織表 工作面勞動組織表序號 班數(shù)工種一二三合計1班長22262采煤機司機11133輸送機司機11134轉載機

21、司機11135膠帶機司機11136移架工33397放煤工22268推（拉）溜工33399超前維護工333910電器修理工111311運料工005512安全質檢員111313清架工222614送飯工111315油泵工111316檢修工0055合計23233379序號項目單位數(shù)量備注1煤層厚度m6.92煤層傾角123采高m3.04采煤機臺25液壓支架架2506端頭支架架67刮板輸送機部28破碎機臺19轉載機部210膠帶輸送機部211循環(huán)進尺m3.1512日產(chǎn)量t4496.3113生產(chǎn)方式二班半采半班準備14出勤人數(shù)人7915回采工效t /工5716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2.53、技術經(jīng)濟指標表工作面技術經(jīng)濟指標表小 結做完這次設計后我有種如釋重負的感覺，收獲很多，沒做之前想得太過簡單，以為只要把資料收集好就萬事俱備了，具體操作時才知道自己錯了，只有想法猶如紙上談兵，根本解決不了實際問題。想象和現(xiàn)實相差太遠，做事不能太盲目，要深思熟慮。畢業(yè)設計不僅是對所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學習