采 区 设 计 说 明 书002

中国矿业大学银川学院 课 程 设 计（ 2011级）题 目 采区设计课程 系 别 矿业工程系 专业班级 11 级安全工程(1)班 学生姓名 常家鹏 指导教师 马广志 2013 年 6 月 21 日2中国矿业大学银川学院课程设计 绪 论一、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的了解。2、通过课程设计，培养学生的动手能力，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等进行初步的锻炼。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某矿第一开采水平上山某采(带)区自下而上开采1#和2#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1750m，倾斜长度678m，地质构造简单，无断层，1#和2#煤层属简单结构煤层，各煤层瓦斯涌出量也较小。大巷位置： 回风大巷和运输大巷的位置均布置分别为-300m 和-600m 水平2、设计题目的煤层倾角条件煤层倾角条件1：煤层平均倾角为26，阶段倾斜长度678m煤层倾角条件2：煤层平均倾角为26，阶段倾斜长度678m三、任务1、采区或带区巷道布置设计；2.采煤工艺设计及编制循环图表；3、完成采区中部车场线路设计。四、基本要求1、学生按设计大纲要求，每个同学必须独立完成规定的课程设计的全部内容。2、为完成设计任务，使每位同学在各方面都得到锻炼和提高，在设计中提倡设计者之间相互讨论、借鉴和参考，但是严格禁止相互抄袭。如有困难可与指导老师讨论。3、本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较。3目 录绪论21.采区地质特征41.1 采区概况41.2 地质情况及可采煤层情况42.采区生产能力及服务年限52.1 采区生产能力的确定52.2 采区服务年限53.采煤方法选择及采区参数选择计算63.1 采煤方法选择63.2采区参数选择计算63.2.1 采区的工业储量63.2.2 设计可采储量73.2.3 验算采区采出率73.3确定采区内工作面数目83.4工作面生产能力84.采区巷道布置94.1 采区巷道布置方案的选择94.2 采区生产系统综述94.3 采区回采工作面配备和生产能力验算104.4 开采顺序104.5 采区准备工作及组织115.回采工艺125.1 设计回采工作面概况125.2 回采工艺的确定12附录 A14致谢18参考文献1941.采区地质特征1.1 采区概况(1)位置：该设计采区为某矿的一个采区，该采区沿走向位于二，六采区之间，其一侧以二采区为界，一侧以未开采的六采区为界；(2)走向：平均走向长度 1750m；(3)倾向：倾向长度 678m；(4)大巷位置：回风大巷和运输大巷的位置均布置在采区下部，分别为-300m 和-600m 水平；(5)运输方式：大巷运输采用 3 吨底卸式矿车；(6)井底车场：折返式车场；(7)瓦斯等级：相对涌出瓦斯量 5m3/吨；(8)矿井通风方式：中央并列式；1.2 地质情况及可采煤层情况无断层，无褶曲，无火成岩侵入。可采煤层层数为 2 层，倾角为 26柱状图煤岩性质 柱状 厚度 M页岩 20C1 煤层有三条夹石 3.4砂页岩 15C2 煤 2.9粉砂岩 68砂岩 6052. 采区生产能力及服务年限2.1 采区生产能力的确定采区生产能力根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区工作面接替关系等因素确定，确定采区生产能力为 90 万吨/年的采煤方法。2.2 采区服务年限 年采 区 生 产 能 力采 区 回 采 率采 区 工 业 储 量 TT1=(5653481.70.8)/9000005.025 T2=（48150000.8）/9000004.28T=T1+T2=5.025+4.289.03（年）63. 采煤方法选择及采区参数选择计算3.1 采煤方法选择该采区内煤层倾角在 26 左右，煤层厚度为(3.4、2.9)米，所以应尽量选用单一走向长壁采煤法。本方法优点： （1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，准备时间短、投产快。（2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低。（3）由于单一走向长壁采煤法工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，有能够保持固定方向，可保持采煤工作面的长度不变，给工作面创造了优良的开采技术条件，有利于综合机械化采煤。（4）通风线路短，通风构筑物少，漏风少，通风效果好。（5）对地质条件的适应性较强。（6）技术经济效果好，工作面单产、巷道掘进率、煤炭采出率，劳动生产率和吨煤成本等指标，都比走向长壁采煤法有明显的提高和改善。采煤方法选用综合机械化采煤技术，采三放四。方案比较：单一走向长壁采煤法，上部设回风大巷，下部设运输大巷。分析原因：本采区内煤层倾角 26 左右，煤层厚度为(3.4、2.9)米，属于倾斜厚煤层，瓦斯相对涌出理较小，采用单一走向长壁采煤法开采，三条上山布置，且利于煤炭的运输；且采用下行式开采，巷道布置简单，运煤和通风系统均较简单，回采工作面技术经济指标好，且产量大。 和分层开采法相比有利于集中生产，单产高，效率高，巷道少，系统简单，对煤层厚度变化适应性强，经济效应好。综上所述，根据本采取的地质条件等，采用走向单一长壁采煤法更适宜。本设计采区走向长度为 1750m，倾斜长度为 678m，第一开采水平布置在-300m 标高处。采区内共有可采煤层 2 层，煤层平均倾角 26， 煤层平均厚度分别为 3.4m，2.9m 均系倾斜中厚煤层。为了提高产量、提高效率，满足安全及生产集中化要求，结合矿井设计一矿一面的设计趋势，设计采区选用走向长壁综合机械化采煤工艺。本设计采区采用双翼布置单翼开采。3.2 采区参数选择计算3.2.1 采区的工业储量Zg=HL(m1+m2) (公式1-1) 式中： Z g- 采区工业储量，万 t； H- 采区倾斜长度，675m；L- 采区走向长度，1750m； - 煤的容重 ，1.35t/m3；m1- 1#煤层煤的厚度，为3.4m；m2- 2#煤层煤的厚度，为2.9m；7Zg=6781750(3.4+2.9)1.35=1009.2万 tZg1=6781750(3.4)1.35=544.6万 tZg2=6781750(2.9)1.35=464.6万 t3.2.2 设计可采储量 ZK=(Zg-p)C (公式1-2)式中：Z K- 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%。本设计条件下取80%。Pm1=3017503.41.35+152(678-30)3.41.35=33.02万 tPm2=3017502.91.35+152(678-30)2.91.35=28.2万 t P- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万 t；ZK1=( Zg1-p1) C1=(544.6-33.02)0.80=409.264万 tZK2=( Zg2-p2) C2=(464.6-28.2)0.80=349.12万 t3.2.3验算采区采出率对于1#中厚煤层:C1=(Zg1-p1)/Zg1 -(公式1-4)式中： C 1-采区采出率，% ；Zg1 - K1煤层的工业储量，万 t ；p1 - K1煤层的永久煤柱损失，万 t ，取 Zg16% ； C1=(Zg1-p1)/Zg1 =（67817503.41.35-（3017503.41.35+152(678-30)3.41.35）/67817503.41.35= % 93.93 80%满足要求对于2#厚煤层：C2=(Zg2-p2)/Zg2(公式1-5)式中 ：C 2-采区采出率，% ；Zg2-K2煤层的工业储量，万 t ；P2- K2煤层的永久煤柱损失，万 t ，取 Zg24% ；C2=(Zg2-p2)/Zg2=（67817502.91.35）（3017502.91.3+152(678-30)2.91.35）/ 67817502.91.35=93.95% 75%满足要求83.3确定采区内工作面数目回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用单一走向长壁法开采。工作面数目： N=(L-S 0)/(l+l0) (公式1-4)式中：L - 煤层倾斜方向长度(m)；S0 - 采区边界煤柱宽度(m)；l - 工作面长度(m)；l0 - 回采巷道宽度，因采用综采，故 l 0取5(m)。N=(1750-302)/208=6，取6.3.4工作面生产能力Qr = A/T1.1 (公式1-5)式中：A-采区生产能力，250万 t/a ；Qr -工作面生产能力，万 t ；T-每年正常工作日，330天。故： Q r = A/T1.1 =90/3301.1 =2479.3t94. 采区巷道布置4.1.采区巷道布置方案的选择采区上山（轨道上山，运输上山）布置在第一层煤的煤层中,第二层布置在第二层煤底板岩层中。区段平巷采用双翼布置，护巷煤柱为 15m，不设集中巷。煤层间设联络巷，采取车场形式为：采区上部甩车场，采区中部甩车场，采区下部绕道装车式车场。4.2.采区生产系统综述4.2.1 采区运输系统及运输方式运煤系统：在运输上山和区段运输平巷内均铺设有皮带运输机，在工作面内铺设两部刮板输送机。其运输路线为：工作面内采煤机采落的煤和放出的煤经刮板输送机和转载机，运至区段运输平巷的皮带运输机，运至溜煤眼，经溜煤眼溜到运输上山的皮带上，运至采区下部车场采区煤仓上口，通过采区煤仓在运输大巷内大巷装车外运。掘进巷道时所出的岩石或采煤所出的矸石，利用矿车从各平巷运出，经轨道上山到下部车场。通风系统：采煤工作面所需的新鲜风流，有下部车场，经轨道上山中部车场，区段回风巷，联络巷，区段运输平巷到达工作面，从工作面出来的泛风经回风巷，进入回风石门，流入回风大巷。本采区工作面内利用刮板输送机，在平巷及运输上山上采用皮带输送机。4.2.2 综采工作面的设备选用国产设备AM500 型双滚筒采煤机ZZ4000/17/35 型单体液压支架SGB-764/630 型刮板输送机SZZ-764/160 型转载机DSP-1063/1000 型可伸缩带式输送机XRB2B80/350 型乳化液泵QY320-20/38 掩护式支架4.2.3 采区通风系统的基本要求（1） 每一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。煤层群或分层开采的每个上、下山采区，采用联合布置，都必须至少设置一条专门的回风巷。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段，其中一段为进风巷，另一段为回风巷。（2） 采煤工作面和掘进工作面都应该采用独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。10（3） 煤层倾角大于 18的打煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，并必须遵守下列规定：采煤工作面风速，不得低于 1m/s；机电设备设在回风巷时，其风流中的瓦斯浓度不得超过 1%，并应装有瓦斯自动检测报警断电装置；进、回风巷中，都必须设置消防供水管路，有煤与瓦斯（二氧化碳）突出的采煤工作面严禁采用下行风。（4）采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。水采工作面由采空区和冒落区回风时，必须使水采工作面有足够的新鲜风流，保证水采工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和 CO2浓度都必须符合煤矿安全规程的规定。采煤工作面的通风系统由采煤工作面的瓦斯、温度和煤层自燃发火等所确定的，本采区采用“U”型通风，主要风流经轨道上山进入下区段回风巷、联络巷、上区段运输平巷，冲洗工作面，乏风经区段回风平巷进入采区回风石门、回风大巷，从风井排到地面。4.3 开采顺序采区形式双翼布置单翼开采4.4 采区准备工作及组织巷道断面采用半圆拱采用 600轨距，双轨中心距为 1600的双轨巷道。ZK 710-9/250 架线式电机车牵引，宽 1360，高 1500。MDCC5.5-6 型 5.0t 底卸式矿车 5050长，宽 1360，高 1600。依据煤矿安全规程取人行侧宽 c=1000，非人行侧宽 a=500。则两电机车之间的距离为 1600-1360=240200，满足煤矿安全规程的有关规定。B巷道净宽度，；a1非人行侧轨道（或输送机）中线到巷道墙之间的距离，；c1人行侧轨道（或输送机）中线到之间的距离，；故巷道净宽度为：B=a1+b+c1=（500+1750/2）+1600+（1000+1750/2）=4850mmh3墙高，；hb从巷道底板到道碴面的高度，由铺轨参数确定，；h0拱形巷道拱高，。（1） 拱高：半圆拱形巷道拱高为巷道净宽度的一半，即：R= h 0=B/2=2425；墙高：为了满足行人安全、运输通畅，设备运送，安装和检修的需要，拱形巷道墙高进行计算确定巷道壁高 h3： 按架线式电机车导电弓子要求确定 h3：h3h 4+hc- ；221()()Rnkb按煤矿安全规程规定，取 h4=2200，查表选用 30/m 钢轨，再11查表得 hc=440，道碴高度 hb=220；取 n=500，k=360，b 1=B/2-a 按管道装设要求确定 h3： h3h 5+h7+hb- 22()DRkmh5渣面至管子底高度；h7 管子悬吊件总高度；m导电弓子距管子间距；b2轨道中线与巷道中线距离；D压气管法兰盘直径。按照煤矿安全规程要求取 h5=2000，h 7=900，m=300,D=335,b2=B/2-c1=4850/2-（1000+1750/2）=550m故 h 3550按人行高度要求确定 h3:h31800+ h b- ；22()Rj其中 j距壁 j 处的巷道有效高度不应小于 1800，j100，一般取j=200。h31076mm综上计算，并考虑有一定的余量，确定本巷道壁高为 h3= 1076，确定巷道断面面积 S：巷道设计掘进宽度：B 1=B+2T=4850+2200=5250.巷道设计掘进高度：H 1=H+hb+T= 3810+220+100=4130 巷道设计掘进断面面积：S 1=B1(0.39B1+h3)= 16.9m2巷道净断面面积： S=B(0.39B+ h 3)=15.7m2125.回采工艺5.1 设计回采工作面概况该采区可采煤层为 2 层，瓦斯等级为相对涌出量 5m/吨日，顶底板为砂页岩，属于中等稳定型。有单斜构造褶曲，无火成岩侵入，无断层5.2 回采工艺的确定大采高采煤工作面实行“三八”制作业形式，即两班半采煤、半班准备。由于采区内煤层赋存稳定，倾角稍大，所以采用采煤机双向割煤，追机作业；前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤；在工作面端头斜切进刀，上行下行均割煤，往返一次进两刀；采煤机过后先移架后推移刮板输送机。两工序分别滞后采煤机后滚筒 510m 和 1015m。5.21 进刀方式为了合理的利用工作时间，提高效率。采用端头斜切割三角煤进刀方式，双向割煤。采煤机采用割三角煤工作面端部斜切进刀方式，其进刀过程见下图所示。进刀过程如下： 当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处沿留有一段下部煤（见图） ； 调换滚筒位置，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（见图） ； 再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至输送机机头处（见图） ； 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（见图） 。该采煤机适用条件为： 顶板较为稳定； 回风及运输顺槽有足够宽度，工作面刮板输送机的机头与机尾伸向顺槽内，能保证采煤机往返斜切时，其前滚筒能割透顺槽内侧煤壁。优点： 采煤机切入煤壁的阻力小； 操作简单，容易实现。缺点： 工作面两端空顶距离长，控顶面积大，不利于顶板管理； 采煤机往返斜切距离长，故辅助时间较长。13图 5.3 循环方式、作业形式的选择及循环图表的编制工作面作业方式，往返一次割两刀，端部斜切进刀。工作面先由采煤机割底煤，然后再放落顶煤。生产制度采用“三八”制，既“两班半采半准” 。14中国矿业大学银川学院课程设计 附录 A采区储量计算表煤层编号投影面积倾角实际面积1/cos煤厚m容重t/m工业储量万 t煤层回采率%可采储量万 t备注1#煤 106750026 1187707.51.11 3.4 1.4 544.6 80% 409.2642#煤 106750026 1187707.51.11 2.9 1.4 464.6 80% 349.12合计15劳动组织表支架工 5 5 4 14机组司机 3 3 2 8三机司机 2 2 2 6泵站司机 1 1 1 3支柱工 6 6 12 24机电维修工 3 3 6 12其它杂活 5 5 1 11班长 1 1 2 4总计 26 26 30 8216主要技术经济指标表工作面长度 m 208工作面采高 m 3.5 平均工作面倾角 () 3.6 平均截割深度 m 0.686日进度 m/d 6.86日产量 t/d 2476.31 计划月产量 万 t/月 7.42回采工效 t/工 96.6截齿消耗 个/Mt 28乳化液消耗 kg/Mt 5017工作面主要设备明细表采煤机 AM500 台 1刮板运输机 SGB-764/630 台 1单体液压支架 ZZ4000/17/35 组 174转载机 SZZ-764/160 台 1带式输送机 DSP-1063/1000台 1乳化液泵 XRB2B80/350 台 1破碎机 LPS-1000 台 1绞车 JH2-14 台 2移动变电站 KSGZY-1000/6/12台 1单体支柱 QDZ-20/35 根 14418中国矿业大学银川学院课程设计 致谢两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件