《煤矿开采学》课程设计方案实例 .docx

精品名师归纳总结武汉理工高校网络训练学院采矿工程专业哪哈沟煤矿开采设计课程名称：煤矿开采设计姓名：贺一明学号： 202101111234班级：采矿工程指导老师：孙强2021 年 4 月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目录绪 论···························2第一章采区巷道布置 ·····················4第一节采区储量与服务年限···············4其次节采区内的再划分·················6第三节确定采区内预备巷道及布置系统··········8第四节采区中部甩车场·················11其次章采煤工艺设计 ···················· 11第一节采煤工艺方式的确定···············11其次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可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结绪论一、课程设计的性质、目的和任务<一）课程设计的性质煤矿开采是安全工程专业同学必修的一门专业理论课程。安全工程课程设计是在高年级同学学完煤矿开采课程后的一次集中式的综合设计，是一次重要的实践性教案环节。<二）设计的目的和任务1. 初步应用煤矿开采课程所学的学问，通过课程设计，加深对煤矿开采学课程的懂得。2. 培育安全工程专业同学动手才能，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锤炼。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、课程设计的主要内容<一）设计题目的一般条件 <下例为假想矿井）某矿第一开采水平上山某采 带>区自下而上开采 K1、K2、K3 煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。该采 带>区走向长度 3000m，倾斜长度 1100m，采 带>区内煤层埋藏平稳，的质构造简洁，无断层， K1 煤层属简洁结构煤层，硬度系数f=2 ，K2 和 K3 煤层属中硬煤层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。设计矿井的的面标高为 +30M，煤层露头为 -30M。第一开采水平为该采 带>区服务的一条运输大巷布置在 K3 煤层底板下方 25M处的稳固岩层中，为满意该采 <带）区生产系统所需的其余开拓巷道可依据采煤方法不同由设计者自行打算。<二）设计题目的煤层倾角条件可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 煤层平均倾角为 12°。2. 煤层平均倾角为 25°。采区综合柱状图柱状厚度<m）岩性描述20.3灰色泥质页岩，砂页岩互层10.40泥质细砂岩，碳质页岩互层0.20碳质页岩，松软5.20灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬.8.20灰色细砂岩，中硬，稳固1.50K3 煤层，煤质中硬， =1.30t/m 3。3.20灰白色粗砂岩，坚硬，抗压强度6080MPa。24.68灰色中、细砂岩互层可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第一章采区巷道布置第一节 采区储量与服务年限一、采区的生产才能定为 120 万 t/a ，煤层平均倾角为 8°。<一）运算采区的工业储量、设计可采储量1. 采区的工业储量式中：采区工业储量，万t 。采区倾斜长度， 1100m。采区走向长度， 3000m。煤的厚度， M=1.5m煤的容重， 1.30t/m 3。Z=1100×3000×1.50 ×1.3=943.8 万 t2. 设计可采储量式中：设计可采储量 ,万 t 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工业储量，万 t 。永久煤柱缺失量，万 t 。采区采出率，厚煤层可取 75%，中厚煤层取 80%，薄煤层 85%。分别取左右边界煤柱各 20m，上部防水煤柱与下部护巷煤柱各30m，中部留 60m停采线煤柱，就=3000 ×30× 2+1100-30 × 2>×20 × 2+60>× 1.50 × 1.3=55.38 万 t万 t3. 采区服务年限式中： 采区服务年限， a。采区生产才能， 120 万 t 。设计可采储量，万t 。储量备用系数，取 1.4 。a取 T=22 年4. 验算采区回采率式中：采区回采率， % 。煤层的工业储量，万 t。煤层的永久煤柱缺失，万 t 。 对于煤层:就、均满意采区回采要求。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次节 采区或带区内的再划分一、确定工作面长度及采区区段数目煤层左右边界各有 20m的边界煤柱，上部留 30m防水煤柱，下部留 30m护巷煤柱。由于该矿的质构造简洁，煤层附存条件较好，瓦斯涌出量小，另外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。结合我国实际情形以及考虑到设备选型及技术方面的因素，综采工作面长度一般为180250m，巷道宽度为 4m4.5m, 本采区选取4.5m，且采区生产才能为 120 万 t/a ，一个中厚煤层的一个工作面便可以满意生产要求。采纳沿空掘巷方式 , 巷道间留较小煤柱，取5M。采煤工作面长度为：式中：工作面长度， m。区段平巷宽度， m。采区倾向长度， m。采区上下边界预留煤柱宽度， m。护巷煤柱宽度， m。区段数目，个。=1100-2 × 25-5 × n-1>-4.52n/n就 3.96<n<5.39 ，取 n=5，就=195m。180,250>二、确定工作面生产才能Qr = A/T ×1.1>式中 A采区生产才能， 120 万 t/a。Qr工作面生产才能， t /天。T每年正常工作日， 330 天。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结故： Qr = A/<T × 1.1 ） =120/330 ×1.1> = 3305.79t三、确定工作面数目式中工作面数目，个。采区倾向长度， m。边界煤柱宽度， m。工作面长度， m。区段回采巷道宽度， m。 带入数值得，取 5，所以工作面数目为 5 个。目前，煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向进展，新建大型化矿井均朝“一矿一井一面”的设计思想改革，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才能。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。其工作面接替次序为左右两翼跳采方式。工作面接替次序图对于 K3 煤层：3101停310231033105采线31043106310760m310831093110K3 煤层工作面接替次序：3101 3102 3103 3104 310531063107310831093110可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结注：箭头表示回采工作面的接替次序。第三节确定采区内预备巷道布置和生产系统一、完善开拓巷道为了缩短采区预备时间并提高经济效益，依据所给的质条件，在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在煤层底板下方 25m的稳固岩层中。二、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较第一确定回采巷道布置方式，由于的质构造简洁，无断层, 煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，无自然发火倾向 ,煤层直接顶为碳质页岩，薄且易跨落，、煤层直接顶较厚且稳固。同时为削减煤柱缺失，提高采出率，降低巷道爱护费用等，采纳沿空掘巷的方式。因此采纳工作面布置图<见下文）所示工作面接替次序，就能补偿沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。依据相关情形初步制定以下两个采区上山布置方案进行比较：方案一：两条岩石上山将两条上山都布置在K3煤层底板岩石中，轨道上山布置在距离底板10m处，运输上山布置在距离底板 15m处，两上山分别联结两翼的区段，平巷不交叉。其布置特点为， 岩石工程量大，掘进费用高，联络石门长。但爱护条件好，爱护费用低，有利于通风，运输才能大。方案二：一岩一煤上山将两条上山分别布置在 K3 煤层的底板和煤层中，运输上山布置在距离K3 底板 10m 处，轨道上山布置在 K3 煤层中。特点：节约了一条岩石上山，相对削减了岩石工程量。但轨道上山不易爱护，爱护费用高，需要爱护煤柱。技术经济比较：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结掘进费用表方案一方案二工程名称单价工程量费用单价工程量费用 元> 万元 > 元> 万元 >方案15781100208.3上山 m>15781100× 2416.612841100169.49联络巷 m>115220× 411.06115220× 411.06合计427.66388.85爱护费用表方案一方案二工程名称单价费用单价费用方案 元>工程量 万元 > 元>工程量 万元 >401100× 22116.16上山 m>401100× 2× 22232.32901100× 22261.36联络巷 m>8020× 4× 2216.908020×4× 2216.90合计249.22394.42爱护费用表方案一方案二可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工程名称方案单价工程量费用单价工程量费用可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 元> 万元 > 元> 万元 >401100× 22116.16上山 m>401100× 2× 22232.32901100× 22261.36联络巷 m>8020× 4× 2216.908020×4× 2216.90合计249.22394.42费用汇总表总费用方案方案一方案二掘进 万元 >427.66388.85爱护 万元 >249.22394.42井巷帮助费 万元>50.252.97合计 万元 >727.13786.24两者费用相差不大，经济上认为两者相同。综合其他因素，挑选双岩巷上山采区联合布置方式，巷道布置情形见采区巷道平面图、剖面图。三、确定工作面回采巷道布置方式由于采区内煤层埋藏平稳，的质构造简洁，无断层，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。结合综放面特点，故采纳双沿空掘巷掘进方式。但由于巷道断面较大，要求采纳强度较高的支护材料。四、工作面推动位置的确定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在采区巷道布置中，工作面布置及推动到的位置应以达到采区设计产量安全为准，工作面应推动到距上山 20m停采线位置处，即为躲开采掘超前影响而留设的护巷煤柱处。五、确定通风布置系统 采区通风路线 :新风从阶段运输大巷采区主石门采区下部车厂轨道上山中部甩车场区段运输平巷采煤工作面区段回风平巷回风石门阶段回风大巷。六、采区上部和下部车场选型1> 考虑到采纳采区上部平车场有车辆运行顺当、调车便利等优点，确定采纳上部平车场。2> 由于采区生产才能大，故下部车场可挑选大巷装车式下部车场，装车站采纳折返式调车。帮助提升下部车厂采纳底板绕道式。第四节采区中部甩车场线路设计一、大巷 <双轨），采区轨道上山 <单轨），区段石门 <单轨），均为 600 mm 轨距。二、轨道上山作帮助提升时，一次提升一吨矿车3 个。三、采区中部车场采纳石门甩车形式，甩车场斜面线路布置方式采纳斜面线路一次回转方式，双道起坡。其次章采煤工艺设计第一节采煤工艺方式的确定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、选取煤层为对象，进行采煤工艺设计。由于煤层厚度为 6.9M，属于厚煤层，硬度系数 f=2 ，结构简洁，无断层，瓦斯涌出量较低，涌水量也较少，故可用综合机械化采煤工艺，进行综采放顶煤开采。二、综采工作面的设备选用国产设备。三、采煤与装煤<一）确定落煤方式采纳综合机械化放顶煤开采，双滚筒采煤机直接落煤装煤。<二）确定截深式中：日推动度， m/天。工作面设计生产才能， t/ 天 。工作面长度， m。采煤机割煤高度， m。放煤高度， m。顶煤放出率 , 取 0.8 。工作面采出率 , 对于厚煤层取 0.93 。煤得容重 ,t/。将数据带入可得 :m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结挑选滚筒截深 600mm日, 三>确定进刀方式进 6 刀, 采纳“四六工作制”，即三采一准的工作制度。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结为提高煤炭采出率，选取端部割三角煤斜切进刀方式，如下列图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A-A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12 a A21 b AAA-AAA-A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结12 c A-A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结AA2 d 1 四>采放比：割煤高度为 2.3 ，就采放比为 2.3 ： <6.9-2.3 ）=1：2。 五>确定放顶步距为使放出范畴内得顶煤能充分破裂松散，提高采出率，降低含矸率，此工作面放顶步距选用“两采一放”，即割两刀放一次顶煤。据采矿工程设计手册，一般情形下，当采用小截深 0.5 0.6m>时，割两刀放一次顶煤，放煤步距为2 倍的采煤机截深，就放顶步距 0.6 ×2=1.2m。 六>确定放煤方式选用单轮，间隔，多口放煤。实践证明，这种方式丢煤少，混矸少，又易于实高产高效，是一种较好的放煤方式。四、运煤 一>工作面采纳可弯曲刮板输送机运煤，运输平巷采纳转载机和胶带运输机运煤。刮板输送机参数刮板输送机型号SGB-630/150C电动机型号DSB 90适用条件倾缓斜工作面电机功率2 × 90kw可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结出厂长度200M电机电压1140V 运输才能250 吨/h总质量117.31吨刮板链形式双边链制造厂郑煤机装载机参数转载机型号适用条件SZZ1200中厚煤层电动机型号电机功率YSB 160300kw出厂长度50电机电压1200V运输才能1200 吨/h总质量27 吨刮板链形式中双链制造厂郑煤机 二>工作面采纳液压支架支护液压支架参数型号ZFS4400/16/28中心距1500mm型式支撑爱护式形状尺寸4470 × 1430× 1600mm放煤形式低位放煤支护强度0.802 0.829Mpa运煤方式双输送机运输适应煤层倾角 25°高度1.6-2.8m供液泵压31.4Mpa工作阻力4315 kN支架重量13.5t初撑力3922 kN设计单位北京开采讨论所<三）支护方式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于煤层 f=2 ，顶煤厚度较小，选用准时支护。<四）移架方式由于此采区顶板不稳固，所以选用单架依次次序式的移架方式。这种方式简洁保证移架和支护质量，操作简洁，但是移架得速度慢，适用与顶板不稳固的采煤工作面。<五）确定端头支架依据工作面条件，选用工作面液压支架支护端头。<六）确定超前支护方式和距离由于采纳综采开采，支撑压力分布范畴为20 30M，峰值点距煤壁前方 5-15m, 所以超前支护的距离为 20M。选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。铰接顶梁的长度为1000mm。<七）支架高度与强度校核高度校核：在实际使用中，一般所选用的支架得最大结构高度比采高大200mm，最小高度比最小采高小 200300mm。已知所选用得支架 ZFS4400/16/28 的最大结构高度为 2.8m，采高为 2.3m，就有 1=2.8-2.3=500mm 200mm，满意要求。 2=2.0-1.6=400mm 200mm，满意要求。故所选支架高度满意工作要求。强度校核：强度校核公式如下：1P=k ×h ××10-2式中： P顶板对支架得作用力，pa。K顶板高度系数，一般取h1工作面采高， m。48，此采区顶板结构稳固，可取k=6。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3岩石密度 ,kg/m 。将各参数值代入就有：P=6×2.3 × 2.5 ×10-2=0.36Mpa由于 0.345Mpa 0.5 Mpa 支护强度 >，因此支架选型满意工作要求。 八>确定工作面支架的数量由于端头支架中心距1.5m，巷道宽度 4.5m，就所需端头支架数量为： N1=4.5 ×2/1.5=6架即需要 6 架端头支架。工作面所需支架数量为：N2=195/1.5=130架就一个工作面共需要液压支架的数量为：N=N1+N2=6+130=136 架。 九>采空区处理一般采纳全部跨落法处理采空区。其次节 工作面合理长度确定一、煤层的质条件该采区上山阶段煤层埋藏稳固，的质构造简洁，无断层，K1 煤层属简洁结构煤层，硬度系数 f=2 。K2 和 K3 煤层属中硬煤层，个煤层瓦斯涌出量低，无自然发火倾向，涌水量小，一般综采工作面取180250m，由于采区的的质条件好，故工作面可适当取长一些， 约 200m。二、工作面生产才能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工作面设计设计设计生产才能为120 万 t/ 年，正规循环采纳每天进 6 刀，两采一放。每刀进 600mm，一个工作面就可满意采区设计生产力要求。三、运输设备采区工作面生产所选用的设备均为国内先进的生产设备，工作面选用200m的刮板输送机能满意工作面的运输要求。四、顶板治理及通风才能该采区顶板较稳固，两采一放，采纳准时支护，可有效掌握顶板冒落等担心全因素，采纳全部垮落发处理采空区，如长距离顶板不垮落，可采纳人工强制放顶的方法处理顶板问题。另外，工作面的瓦斯涌出量较低，通风问题能够解决。五、经济合理的工作面长度工作面的合理长度与的质因素和技术因素的关系非常亲密，直接影响工作面的生产效率，现在煤矿都向 “一矿一井一面”的高产高效集中化方向进展，一个工作面就可满意采区，甚至是一个矿井的设计生产才能需要。合理的工作面长度不仅生产成本低，而且 易治理，可以加快工作面的推动速度，削减巷道的爱护时间，降低回采成本，以达到最 优的技术经济效益。第三节采煤工作面循环作业图表的编制一、工作面布置层面图 见图纸>、循环作业图表二、劳动组织表序号工种夜班早班中班检修班合计1班长222282采煤机司机222393输送机司机11114可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4转载机司机111145胶带机司机2226126移架工222287端头工4444168超前支护工4440129跟班电工1112510安全质量员1111411跟班机修工22251112放煤工2220613泵站工1112514送饭工11114合计26262630108三、技术经济指标表序号项目单位数量备注1煤层厚度m6.92煤层倾角°123平均采高m6.94采煤机台15液压支架架1306端头支架架67刮板输送机部1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8破裂机台19转载机部110胶带输送机部111循环进尺m0.612日产量t3305.7913生产方式三采一预备 <四六制）14出勤人数人10815回采工效t/ 工50.516日循环数个617采出率85%小结自从期末考试提前到了课程设计之前，我就没在早上7:00之前起床过。但是，这并没有降低我对煤矿开采学课程设计所付出的的热忱与努力。当然，这也离不开孙强老师的谆谆教诲与循循善诱，在这短短的时间里，孙老师以其特殊的方式、独到的见解，为我们呈现了一个全新的世界。本次课程设计的主要内容是采区的巷道布置以及采煤工艺的设计，它到底想要传授给我们些什么学问？或者说我到底从这个设计中学到了什么？我的想法很简洁，无非是想增加一些专业学问。我不是很聪慧，也没有自己想象中的那么勤奋，但是，事实上，我觉得我得到的远远比预想的要多。通过这次设计，我不仅对采区的设计有了更进一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结步的熟悉与明白，进一步巩固和加深了课程理论学问，更重要的，是获得了一种新的摸索与解决问题的方法。假如能切实应用到生产生活中，不行否认，这是多么让人兴奋的一件事。本次课程设计虽然终止了，但是对于我们来说，将来的路仍很长，仍需要付出百倍的努力。我期望并坚信，我们能走的更好！可编辑资料 - - - 欢迎下载