煤礦開采學課程設(shè)計--120萬噸年生產(chǎn)能力設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　××礦××帶區(qū)120萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　學 院： 安全工程學院 </p><p&g

2、t;　　專業(yè)班級： 安全工程1541班 </p><p>　　專業(yè)課程： 《煤礦開采學》課程設(shè)計 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2018年 1月 1 日</p><p>　　《煤礦開采學》課程設(shè)計任務書</p><p&g

3、t;　　題目 **礦**采（帶）區(qū)**萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計 </p><p>　　專業(yè) 安全工程 班級 安全工程1541 </p><p><b>　　一、設(shè)計題目</b></p><p>　　**礦**采（帶）區(qū)**萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計。</p><p&

4、gt;<b>　　二、設(shè)計時間</b></p><p>　　2017年12月25 日—— 2018年1月5日。 </p><p><b>　　三、設(shè)計資料</b></p><p>　　1、設(shè)計題目的一般條件（下例為假想礦井）</p><p>　　某礦第一開采水平上山階段某采（帶）區(qū)內(nèi)為一層煤

5、（或兩層煤，依具體任務確定，若設(shè)計題目是兩層煤，則自上而下順序為Kl、K2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2000m，傾斜長度800m，采（帶）區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，煤層均屬簡單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù)f=2，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(shè)計礦井的地面標高為+30m，煤層露頭為-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煤層底板下方25m處的穩(wěn)

6、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(shè)計者自行決定。 </p><p>　　2、設(shè)計題目的煤層傾角條件 </p><p>　?。?）設(shè)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° </p><p>　　（2）設(shè)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25° </p

7、><p><b>　　或設(shè)計條件為：</b></p><p>　　（1）一層煤，煤層厚度2.2m，煤層傾角20°，</p><p>　　（2）一層煤，煤層厚度2.2m，煤層傾角12°；</p><p>　　（3）一層煤，煤層厚度6.9m，煤層傾角20°；</p><p>

8、　?。?）一層煤，煤層厚度6.9m，煤層傾角12°；</p><p>　?。?）兩層煤，K1煤層厚度6.9m，K2煤層厚度2.2m，煤層傾角20°；</p><p>　?。?）兩層煤，K1煤層厚度2.2m，K2煤層厚度6.9m，煤層傾角20°；</p><p>　?。?）兩層煤，K1煤層厚度6.9m，K2煤層厚度2.2m，煤層傾角12&

9、#176;；</p><p>　?。?）兩層煤，K1煤層厚度2.2m，K2煤層厚度6.9m，煤層傾角12°；</p><p>　　設(shè)計采（帶）區(qū)綜合柱狀圖</p><p><b>　　一層煤：</b></p><p><b>　　兩層煤：</b></p><p>　

10、　采區(qū)生產(chǎn)能力為采區(qū)或帶區(qū)生產(chǎn)能力定為45萬t/a、90萬t/a和120萬t/a四種，設(shè)計者可以在三種中任選一種。 </p><p><b>　　四、完成的任務</b></p><p>　　按任務分配分組進行。要完成的任務如下：</p><p>　　（1）設(shè)計內(nèi)容：采（帶）區(qū)巷道布置、采煤工藝設(shè)計、設(shè)計圖紙。</p><p&

11、gt;　?。?）提交課程設(shè)計報告。</p><p><b>　　五、成果要求</b></p><p><b>　　文字格式要求</b></p><p>　　主標題：三號字、居中、宋體、加黒，段后為自動。</p><p>　　正文：全文宋體、小四號字、段前段后0、行間距1.5，首行縮進2個字符（包括各

12、級標題）。</p><p>　　編碼：采用中式“一、二、三、…（一）（二）（三）…1．2．3．…（1）（2）（3）…①②③…”編碼形式，不得采用自動生成格式。其中“一、（一）”做為標題，加黒，單獨成行?！?．（1）”可以做標題，也可以不做標題，如果做標題，需單獨成行，做還是不做標題，均不需要加黒。</p><p>　　圖表：圖表文字及說明等均采用五號宋體。表格要有表頭（表頭包括表號、表名）

13、，表頭在表的上面并居中加黑。圖要有圖號、圖名，在圖的下面并居中，不需加黒。</p><p>　　公式：采用公式編輯器編寫，要規(guī)范，必要時要編號，編號要寫在公式的尾部。</p><p>　　裝訂：A4紙打印，加封面，左側(cè)裝訂。</p><p>　　圖紙要求（需要制圖的情況）</p><p>　　本設(shè)計繪制兩張大圖(二號圖紙) </p>

14、;<p>　　1、采（帶）區(qū)巷道布置平面圖和(1：2000)、剖面圖(1：2000) </p><p>　　2、采煤工藝布置平面圖（1：200）</p><p>　　設(shè)計圖紙四周各留20mm的邊框線，右下角留出標題欄。 凡設(shè)計圖中已有內(nèi)容，說明書中都可以不畫。 </p><p>　　指導教師簽名： </p>

15、<p>　　2017 年 9 月 10 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前 言8</b></p><p>　　1、設(shè)計題目的一般條件8</p><p>　　2、設(shè)計題目的設(shè)計條件8</p><p>　　

16、第一章 帶區(qū)巷道布置9</p><p>　　第一節(jié) 帶區(qū)儲量與服務年限9</p><p>　　1、 采區(qū)或帶區(qū)生產(chǎn)能力定為120萬t/a三種。9</p><p>　　2、 計算帶區(qū)的工業(yè)儲量、設(shè)計可采儲量。9</p><p>　　3、 計算帶區(qū)的服務年限。9</p><p>　　第二節(jié) 帶區(qū)內(nèi)的再劃分

17、10</p><p>　　1、 確定采煤工作面長度。10</p><p>　　2、 確定采區(qū)內(nèi)的區(qū)段數(shù)目或帶區(qū)內(nèi)的工作面數(shù)目。10</p><p>　　3．確定工作面生產(chǎn)能力。11</p><p>　　4、確定采區(qū)或帶區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目及工作面接替順序。11</p><p>　　工作面接替順序11</p

18、><p>　　第三節(jié) 確定采（帶）區(qū)內(nèi)準備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)12</p><p>　　第二章 采煤工藝設(shè)計15</p><p>　　第一節(jié) 采煤工藝方式的確定15</p><p>　　第二節(jié) 工作面合理長度的確定17</p><p>　　第三節(jié) 循環(huán)方式、作業(yè)形式的選擇及循環(huán)圖表的編制18</p>

19、;<p><b>　　參考文獻：19</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　1、設(shè)計題目的一般條件（下例為假想礦井）</p><p>　　某礦第一開采水平上山階段某采區(qū)內(nèi)為一層煤，煤層厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見綜合柱狀圖。該采區(qū)走向長度2000m，傾斜長度800m，采區(qū)

20、內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，煤層均屬簡單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù)f=2，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(shè)計礦井的地面標高為+30m，煤層露頭為-30m。第一開采水平為該采區(qū)服務的一條運輸大巷布置在煤層底板下方25m處的穩(wěn)定巖層中，為滿足該采區(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(shè)計者自行決定。</p><p>　　2、設(shè)計題目的設(shè)計條件</p><p>

21、;　　煤層設(shè)計條件：一層煤，煤層厚度6.9m，煤層傾角12°。</p><p>　　本帶區(qū)生產(chǎn)能力定為120萬t/a。</p><p>　　第一章 帶區(qū)巷道布置</p><p>　　第一節(jié) 帶區(qū)儲量與服務年限</p><p>　　帶區(qū)生產(chǎn)能力定為120萬t/a三種。</p><p>　　計算帶區(qū)的工業(yè)儲量

22、、設(shè)計可采儲量；</p><p>　　工業(yè)儲量：ZC=γ·V</p><p>　　=γ·走向長度·傾斜長度·煤層厚度</p><p>　　=1.30t／m3×2000m×800m×6.9m</p><p>　　=1435.2000萬t</p><p>

23、;　　按規(guī)定帶區(qū)邊界保護煤柱左右各留設(shè)10m寬。</p><p>　　則永久煤柱損失量為：P=20m×800m×6.9m×1.30t／m3=143520t</p><p>　　設(shè)計可采儲量為：Z=（ZC-P）C</p><p>　　=（14352000-143520）t×0.75</p><p>　　=

24、10656360t</p><p>　　C——采出率，厚煤層不低于0.75。</p><p>　　計算帶區(qū)的服務年限；</p><p>　　當?shù)V井生產(chǎn)能力A一定時，礦井的設(shè)計服務年限為：P=</p><p>　　K——礦井儲量備用系數(shù)，礦井設(shè)計一般取1.4。</p><p>　　所以 P==6.34a</p>

25、;<p>　　第二節(jié) 帶區(qū)內(nèi)的再劃分 </p><p>　　確定采煤工作面長度。</p><p>　　為使巷道保持良好狀態(tài)，防止采空區(qū)矸石冒落及保證生產(chǎn)安全，需在帶區(qū)左右兩側(cè)留有一定范圍的煤柱，煤柱尺寸大小與煤層上的壓力及煤體本身強度有關(guān)，綜合已知條件及所選用的采煤方法，在采區(qū)左右邊界各留10m的邊界煤柱，采區(qū)內(nèi)不再留這類煤柱。</p><p>　　

26、工作面長度可以用下列式表示：L=nBη</p><p>　　式中L——工作面長度，m；</p><p>　　n——同時放煤支架數(shù)；</p><p>　　T——每班工作時間，min；</p><p>　　t——每架支架放煤所需時間，min；</p><p>　　B——支架寬度，m；</p><p>

27、;　　η——每班工作時間效率。</p><p>　　?。簄=2，B=1.5m，T·η=300min，t=6min</p><p>　　則：L=2×=150m</p><p>　　確定采區(qū)內(nèi)的區(qū)段數(shù)目或帶區(qū)內(nèi)的工作面數(shù)目。</p><p>　　根據(jù)給定的條件可知，煤層的傾向長度800-20=780m,走向長度2000-20=

28、1980m。地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件較好，瓦斯涌出量小。</p><p>　　回采工作面是沿走向方向布置，沿傾向推進，采用傾斜長壁采煤法</p><p>　　工作面數(shù)目:N=（L- S0）/（l+ l0）</p><p>　　式中：L——煤層走向方向長度，m；</p><p>　　S0——采區(qū)邊界煤柱寬度，m；</p><

29、;p>　　l——工作面長度，m；</p><p>　　l0——回采巷道寬度，取3m；</p><p>　　N==12.69 取13</p><p>　　巷道寬度為4m～4.5m,本帶區(qū)選取4.5m，且采區(qū)生產(chǎn)能力為120萬t，選定13個區(qū)段，采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱，取5米。</p><p>　　割煤機一刀進刀量為0.8m，

30、年產(chǎn)量為120萬噸，則經(jīng)計算可知，工作面長度為150m,每天割9刀。</p><p>　　3．確定工作面生產(chǎn)能力； </p><p>　　采煤工作面產(chǎn)量：A0=Lv0MγC0</p><p>　　式中 L——采煤工作面長度，m；</p><p>　　v0——工作面推進速度，m/a，v0=0.8m×6×12×20=

31、1152 m/a；</p><p>　　M——煤層厚度或采高，m；</p><p>　　γ——煤的密度，t/m3；</p><p>　　C0——采煤工作面采出率，一般0.93~0.97，薄煤層取高限，厚煤層取低限。</p><p>　　采煤工作面的年推進度：綜采面可達1080~1200或以上；普采面不小于600m。</p>&l

32、t;p>　　A0=150××6.9×1.30×0.93=1441514.88 t/a</p><p>　　式中 ----工作面生產(chǎn)能力，萬t</p><p>　　----采區(qū)生產(chǎn)能力 ，120萬t/a</p><p>　　----每年正常工作日，330天</p><p><b>　　故

33、 </b></p><p>　　4、確定采區(qū)或帶區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目及工作面接替順序。</p><p>　　生產(chǎn)能力為120萬t/a,且工作面生產(chǎn)能力為3305.79t。目前開采準備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以兩個工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量，所以定為采區(qū)5個區(qū)段工作面接替順序，采用下行開采順序：</p><p><

34、b>　　工作面接替順序圖</b></p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　布置一個普采工作面無法滿足設(shè)計條件，則需要兩個工作面同時開采。</p><p>　　煤層：區(qū)段1、區(qū)段2→區(qū)段3、區(qū)段4→區(qū)段5、區(qū)段6</p><p>　　→區(qū)段7、區(qū)段8→區(qū)段9、區(qū)段10</p

35、><p>　?。^表示方向為工作面推進順序）</p><p>　　論述煤層間、分層間、區(qū)段間、條帶間的開采順序及參數(shù)。</p><p>　　第三節(jié) 確定采（帶）區(qū)內(nèi)準備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng) </p><p>　　1.確定帶區(qū)內(nèi)開拓巷道布置 </p><p>　　根據(jù)題目所選條件，完善帶區(qū)所需的開拓巷道。 </p&g

36、t;<p>　　運輸大巷布置在k1煤層底板下方50m處的穩(wěn)定巖層中。 </p><p>　　2.由于地質(zhì)構(gòu)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。 </p><p><b>　　3.方案選擇</b></p><p>　　方案一：

37、分帶單獨布置</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：帶區(qū)聯(lián)合布置</p><p>　　運輸大巷通過材料斜巷進入上部煤層，在上部煤層布置運煤集中平巷。，整個帶區(qū)布置一個煤倉</p><p><b>　　巷道硐室掘進費用</b></p&

38、gt;<p><b>　　巷道硐室維護費用</b></p><p><b>　　生產(chǎn)經(jīng)營費用</b></p><p><b>　　費用匯總表</b></p><p>　　方案一系統(tǒng)簡單，通風容易，但生產(chǎn)調(diào)度管理復雜，煤倉太多，維護困難裝煤點多，管理復雜。 </p><

39、p>　　方案二采用集中化生產(chǎn)，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(shù)和管理等方面的綜合分析，選擇方案二更優(yōu)越。 </p><p>　　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</p><p>　　4.定帶區(qū)通風布置系統(tǒng)</p><p>　　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

40、煤工作面→分帶回風斜巷→回風大巷 </p><p>　　第二章 采煤工藝設(shè)計 </p><p>　　第一節(jié) 采煤工藝方式的確定 </p><p><b>　　1、設(shè)置采煤工藝</b></p><p>　　對于設(shè)計帶區(qū)的煤層厚度為6.9m,進行采煤工藝設(shè)計。6.9m屬于厚煤層，硬度系數(shù)f =2，結(jié)構(gòu)簡單，無斷層，瓦斯涌出

41、量較低，涌水量也較少。故可用綜合機械化采煤工藝，進行傾斜長壁采煤法開采。</p><p>　　綜采工作面流程為采煤機向上割煤、移架→采煤機向下裝煤→推移刮板輸送機→斜切進刀→推移刮板輸送機</p><p>　　2、綜采工作面的設(shè)備選用國產(chǎn)設(shè)備。</p><p>　　根據(jù)實際情況和對多種采煤機的型號對比選用采煤機MG2*160/710-AWD型電牽引采煤機</

42、p><p><b>　　3、裝煤 </b></p><p><b>　?。?）確定落煤方式</b></p><p>　　采用雙滾筒采煤機直接落煤。</p><p><b>　　確定割煤方式</b></p><p><b>　　往返一次割兩刀。<

43、;/b></p><p><b>　　(3)確定進刀方式</b></p><p>　　為提高煤炭采出率，選取端部割三角煤斜切進刀方式，如圖所示：</p><p><b>　　(4)確定截深</b></p><p>　　綜合考慮煤層頂?shù)装鍫顩r、煤本身硬度、采煤機截割功率、采煤機效率、輸送機運輸能

44、力等確定截深為800mm。</p><p><b>　　4、運煤</b></p><p><b>　　液壓支架型號</b></p><p><b>　　移架方式</b></p><p><b>　　移架方式為分段移架</b></p><

45、p><b>　?。?）支護方式</b></p><p>　　由于煤層f=2，頂煤厚度較小，選用及時支護。</p><p><b>　?。?）端頭支護</b></p><p>　　端頭支護方式為單體支柱加長梁組成的邁步抬棚。</p><p>　?。?）超前支護方式和距離</p>&

46、lt;p>　　由于采用綜采開采，支撐壓力分布范圍為20～30米，峰值點距煤壁前方 5-15m,所以超前支護的距離為20米。選用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護。鉸接頂梁的長度為1000mm。</p><p><b>　　5、處理采空區(qū) </b></p><p>　　一般采用全部垮落法。 </p><p>　　第二節(jié) 工作面合理長度的確定 &l

47、t;/p><p>　　確定工作面合理長度時要考慮以下方面： </p><p><b>　　煤層地質(zhì)條件 </b></p><p>　　該帶區(qū)煤層埋藏穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，煤層屬簡單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù)f=2；煤層平均傾角為12°，煤層厚度適中，瓦斯涌出量低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也小，綜采工作面長度一般為120~180m，由于帶區(qū)的

48、地質(zhì)條件好，所以工作面 150m是合適的。</p><p><b>　　工作面生產(chǎn)能力 </b></p><p>　　工作面設(shè)計設(shè)計設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬t/年，正規(guī)循環(huán)采用每天進9刀，采用二班采煤，一班準備。每刀進800mm，一個工作面就可滿足帶區(qū)設(shè)計生產(chǎn)力要求。</p><p>　　運輸設(shè)備及管理水平 </p><p&g

49、t;　　帶區(qū)工作面生產(chǎn)所選用的設(shè)備均為國內(nèi)先進的生產(chǎn)設(shè)備，工作面選用200m的刮板輸送機能滿足工作面的運輸要求，能夠與時俱進的跟上技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　頂板管理及通風能力 </p><p>　　該帶區(qū)頂板較穩(wěn)定，采用及時支護，可有效控制頂板冒落等不安全因素，采用全部垮落發(fā)處理采空區(qū)，如長距離頂板不垮落，可采用人工強制放頂?shù)姆椒ㄌ幚眄敯鍐栴}。另外，工作面的瓦斯涌出量較低，通風問題

50、能夠解決。</p><p>　　經(jīng)濟合理的工作面長度（產(chǎn)量、效率和工作面推進度的關(guān)系）</p><p>　　工作面的合理長度與地質(zhì)因素和技術(shù)因素的關(guān)系十分密切，直接影響工作面的生產(chǎn)效率，現(xiàn)在煤礦都向 “一礦一井一面”的高產(chǎn)高效集中化方向發(fā)展，一個工作面就可滿足采區(qū)，甚至是一個礦井的設(shè)計生產(chǎn)能力需要。合理的工作面長度不僅生產(chǎn)成本低，而且易管理，可以加快工作面的推進速度，減少巷道的維護時間，降

51、低回采成本，以達到最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟效益。</p><p>　　第三節(jié) 循環(huán)方式、作業(yè)形式的選擇及循環(huán)圖表的編制</p><p><b>　　工作面作業(yè)方式；</b></p><p>　　2、繪制循環(huán)圖表：循環(huán)作業(yè)圖。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p&g