采矿工程专业-课程设计-采区设计说明书.doc

1 采矿工程专业采矿工程专业 课 程 设 计 说 明 书 目录目录 摘 要 5 ABSTRACT 6 第 1 章 采区地质情况 7 1 1 采区概况 7 1 1 1采区名称 位置 采区边界 范围 7 1 1 2采区煤柱 7 1 2 采区地质情况 7 1 2 1采区可采煤层赋存情况 7 1 2 2顶板岩层性质 厚度 8 1 2 3 地质构造 8 1 2 4瓦斯 9 1 2 5 水文地质 9 1 2 6 煤质 牌号及用途 9 第 2 章 采区储量与生产能力 11 2 1 采区储量 11 2 1 1储量计算 11 1 工业储量 11 2 2 采区生产能力 12 2 2 1回采工作面年生产能力 12 2 2 3 采区服务年限 13 第 3 章 采区方案设计 14 3 1 采煤方法的选择 14 2 3 1 1 选择采煤方法的制约因素 14 3 1 2 采煤方法的选择 14 3 2 采区巷道布置 15 3 3 巷道断面设计 15 3 3 1 巷道断面设计应满足的条件 15 3 3 2 巷道断面的选择 16 3 3 3 巷道断面尺寸的确定 17 第 4 章 回采工艺 21 4 1 落煤 21 4 1 1 落煤方法 21 4 1 2 采煤机主要技术特征 21 4 1 3 采煤机进刀方式 21 4 1 4 采煤机割煤方式 22 4 1 5 选择和决定回采过程中使用的机械设备 22 4 2 支护 23 4 2 1 支架选型及规格的确定 23 4 2 2 工作面支架布置方式 25 4 3 采空区处理方法 26 4 3 1 确定采空区处理方法 26 4 3 2 确定控顶距及放顶距 以及特种支架形式 26 4 4 采煤工艺 26 4 5 生产技术管理 27 4 5 1 作业形式 27 4 5 2 回采工作面循环图表 28 4 5 3 回采工作面劳动组织表 29 4 5 4 技术经济指标表 30 4 6 安全技术措施 31 4 6 1 煤柱的一般规定 31 4 6 2 瓦斯爆炸的措施 31 第五章 采区生产系统 35 5 1 采区运输 35 5 1 1 运煤运料排矸系统 35 5 1 2 采区运输系统及运输方式 35 5 1 3 采区运输设备的选择 35 5 1 4 矿车的选型及数量 36 5 1 5 采区运输设备的选择 39 3 5 2 采区通风 40 5 2 1 采区通风系统 40 5 2 2 采掘工作面及硐室所需风量的计算 42 5 2 3 采区总供风量 46 5 2 4 风量分配 46 5 2 5 大巷的风速验算 47 5 2 6 通风系统设计 48 摘摘 要要 本设计为鹤岗矿业集团峻德六矿 60Mt a 新采区设计 采区平 均走向长度 6000m 平均倾斜长度 2020m 采区内有三个可采煤 层 煤层总厚度 5 m 煤层倾角 20 该采区工业储量 42 9Mt 采 区设计可采储量 32 3Mt 服务年限 6 8 年 主要煤种为 1 3 焦 煤 回采工作面采用走向长壁采煤法 采煤工艺为综合机械化采 煤工艺 顶板处理方法为全部垮落法 一个回采工作面生产 采用 四 六 制作业 三班生产 一班检修 关键词 采区设计 综放采煤方法 综合机械化采煤工艺 第 1 章 采区地质情况 1 1 采区概况采区概况 1 1 1 采区名称 位置 采区边界 范围 本采区为七台河新强六矿东一采区 地理坐标为东经 131 7 至 131 9 北纬 45 44 至 45 47 北部以 5069125 纬线为界 南部以 5068000 纬线为界 西部以 429550 经线为界 东部以断层 4311525 经线为界 本采区东西走向约 1650 米 南 北斜长约 1020 米 总面积约为 4 56 平方千米 1 1 2 采区煤柱 采区四周各留设 40 米煤柱为保护煤柱和边界煤柱 区段之间 留设 5 米保护煤柱 1 2 采区地质情况采区地质情况 4 1 2 1 采区可采煤层赋存情况 采区可采煤层共有三层 具体情况见下表 围 岩硬 度 序 号 煤层 名称 煤层 厚度 层 间 距 倾 角 顶板底 版 煤 的 牌 号 容 重 煤层结构 及稳定性 1 M1 1 8页岩砂 页 岩 褐煤较软 但粘 层 稳定 2 M2 1 6砂页 岩 砂岩 砂 页 岩 褐煤 较稳定 3 M3 1 8 25 15 20 泥岩石 灰 岩 褐煤 中硬 1 2 5 较稳定 表 1 1 可采煤层特征表 1 2 2 顶板岩层性质 厚度 名 称 容重 kg cm 孔隙 度 抗压强 度 102kg cm 抗拉强度 102kg cm 变形模量 102kg cm 弹性模 量 kg cm 砂 岩 2 0 2 65 252 200 3 0 40 4 71 10 砾 岩 2 3 2 65 151 150 2 1 50 8 82 8 泥 灰岩 2 7 2 852 5 25 100 6 2 02 75 10 灰 岩 2 2 2 75 135 180 5 2 01 85 10 页 岩 2 0 2 416 301 100 2 1 51 3 52 8 5 表表 1 3 岩石主要物理力学性质指标 本井田岩浆活动微弱 一水平浅部煤层生产过程中 仅在煤 层底版见有 0 25 0 8m 的玄武岩 只有 0 2m 左右侵入到煤层 当中 钻孔探测岩浆可能是由断层破碎侵入到煤系地层当中 产状是以岩脉或岩床形式出现 南部有辉绿岩和安山珍岩 厚 度为 2 8m 10m 呈岩脉或岩床侵入到煤系地层当中 对煤层 煤系影响甚微 岩性较粗 有含砾粗砂岩 细砂岩 灰黑色粉 砂岩 泥岩 炭页岩 凝灰质岩等 下部为灰绿 紫色安山质 集块岩或角砾组成 1 2 3 地质构造 峻德井田褶皱简单 煤系地层走向呈北北东 向东倾斜的 单斜构造 倾角 14 16 一般 19 沿局部有波状起伏 然 后断裂则相当复杂 反映本区构造形迹是以断裂为主 井田断裂 主要分两组 一组近东西 倾向北 倾角平缓 一组近南北 倾 向西 倾角较陡 1 2 4 瓦斯 本矿区瓦斯相对涌出量为 0 03 2 56m3 t 属于低瓦斯井 曾经对已开采的 3 9 17 三个煤层做了煤尘爆炸性鉴定 结论 是三个煤层均存在爆炸性 爆炸试验中其火焰长为 3 号层 300 400 9 号层 320 530 17 号层 20 50 3 层煤均无 自燃性 1 2 5 水文地质 鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘 陵区 本区地层无完整的隔水层 主要含水层为第四系孔隙含水层 和白垩系 侏罗系 前古生界地层风化带含水层 峻德六矿属于 水文地质条件复杂矿井 主要表现是 q 值为 0 77 3 94 矿井 涌水量 90 01 280 12m3 h 采掘工程很少受水害威胁 防治水 工程量不大 经济技术效果较好 1 2 6 煤质 牌号及用途 6 峻德井田各煤层的宏观煤岩类型以半亮岩为主 暗淡型其次 有较明显的丝炭薄层 煤的结构复杂 有条带状及线理状结构 煤质一般较脆 内生裂隙较发育 显微组分以凝胶化基质体为主 其次为镜煤 木炭 木质结构镜煤占 80 90 丝炭化物质也 较为常见 尤以上部层为多 占 3 18 角质化物质一般不 超过 1 煤层的挥发分为 30 67 43 39 角质层厚度为 0mm 17mm 粘 结性指数为 0 99 本次报告是按新煤种分类划分的 本区粘结 性指数指标化验资料较少 根据生产大样化验资料和少数钻孔的 化验资料 与先期化验资料进行对比综合确定 由于温度增加 50 度 有粘结性指标化验资料的挥发分比先期化验的挥发分数值提 高 1 5 2 根据这些数据对全区 23 个煤层煤种进行了划分 本 区煤种比较简单 除 11 号层为 1 2ZN 17 和 21 深部及 35 1 35 2 为 1 3JM 其余为 QM 第第 2 章章 采区储量与生产能力采区储量与生产能力 2 1 采区储量 2 1 1 储量计算 1 工业储量 储量计算公式为 Error Error NoNo bookmarkbookmark namename given given cos15QSm r 式中 储量 万 t Q 煤层面积 m2 S 煤层厚度 m m 根据采区煤层底板等高线可知 煤层走向为 2000m 斜长为 1020m 厚度为 1 8m r 1 25t m3 根据采区煤层地板等高线可知 S 1480000 1520000 1560000 4560000 m2 7 所以 Q S m r cos12 工业储量 3459600 3 5 1 25 cos20 42959820 4 t 2 可采储量 CS ZZPPC 式中 Z 为可采储量 为工业储量 C Z P 为永久煤柱 C 为带区回采率 取 80 回采要求 中厚煤层不应小于 80 薄煤层不应小于 85 所以 Z 42959820 4 2568168 2 34650 0 8 32285601 76t 2 2 采区生产能力采区生产能力 2 2 1 回采工作面年生产能力 t a O3 A L l mrK 式中 回采工作面年生产能力 t O A L 工作面推进度 m a 工作面长度 m l 煤层厚度 m m 煤的容重 m3 r 工作面的回采率 3 K 本采区采用综合机械化采煤工艺 工作制为三 八制 每个 班既要采煤 也要回柱放顶 双向割煤往返一次割两刀 截深 为 0 8m 工作 330 天 Z 150 米 工作面的回采率取 0 8 所 3 K 以年推进度 0 8 330 240m 所以 O3 A L l mrK 8 264 1 5 1 8 1 25 0 8 712 8 t a 2 2 2 采区生产能力 采区生产能力的煤主要来自回采工作面 掘进出煤一般为 5 10 万吨 年 0 A nABK 式中 采区生产能力 万吨 年 A 每个回采工作面的生产能力 万吨 年 O A n 采区同时生产的工作面个数 个 B 掘进出煤率 取 1 05 1 10 K 工作面产量不均衡系数 沿空留巷取下限 其余取上限 区内单工作面取 1 两个工作面时取 0 95 三个工作面时取 0 9 设计采区为三层煤 平均厚度为 1 73 米 倾角为 20 考虑 维护费用 将三条上山 运输上山 轨道上山和回风上山 都 布置在煤层底板岩石中 采用双翼开采 采用单工作面实行后 退式开采 掘进出煤率取 B 1 1 工作面产量不均衡系数 K 取 1 所以 O A nAB K 2 712 8 1 1 1 1568 16 吨 年 2 2 3 采区服务年限 一 煤柱损失 保安煤柱的留设 1 各煤层在采区边界处留设 20m 保护煤柱 2 采区使用沿空掘巷 区段之间留设 5 米保护煤柱 结合本采区的具体情况按以上方法可计算得到采区服务年限 T 与采区生产能力 A 的关系如下 T Z AC Z 采区可采储量 A 采区生产能力 9 C 采区储量备用系数 K 采区服务年限 T Z AC 32285601 76 3600000 1 4 6 8 年 第第 3 3 章章 采区方案设计采区方案设计 第第 4 4 章章 3 3 1 1 采煤方法的选择采煤方法的选择 采煤方法是采煤系统和回采工艺的总称 它的选择应该结合 具体地质条件和技术条件 综合考虑高产 高效 材料消耗少 成本低 便于管理等因素 设计时应尽量采用行之有效是先进技 术 积极提高机械化水平 采煤方法的选择应结合本设计采区的 实际情况 采用合理的采煤方法 我国常用的几种中厚煤层采煤方法有如下两种 表 3 1 采煤方法技术特征表 序 号 采煤方 法 体 系 整层与 分层 推 进 方 向 采空区 处理 采煤工艺 适应煤层基 本条件 1 单一走 向 长壁采 煤 壁 式 整层 走 向 垮落普中厚 3 3 1 1 1 1 选选择择采采煤煤方方法法的的制制约约因因素素 采区煤层赋存状况及地质条件 开采水平的划分和采区巷道布置 现有技术及设备 采区储量 生产能力及服务年限等 3 3 1 1 2 2 采采煤煤方方法法的的选选择择 本设计采区走向长度为 2000m 倾斜长度 1020m 第一开采 水平布置在 200m 标高处 采区内共有可采煤层 3 层 煤层平均 倾角 20 煤层平均厚度为 1 8m 翼后退式采煤方法 这种采煤 方法煤炭损失少 劳动成本低 劳动条件好 容易实现集中落差极较 大 围岩稳定 无明显的其他地质构造 根据本采区的实际情况 采 10 用走向长 壁双生产和高产高效 便于管理 3 2 采区巷道布置 一 采区走向长度 本采区平均走向长度为 2000m 二 分带长和分带数目 分带走向工作面长 150m 倾向斜长为 1020m 左右 分三个区 段十二个工作面 三 采区形式 采区内在煤层下部岩石中布置运输大巷 作为整个采区的主 要运输巷道 各分带通风行人巷由顶板绕道与运输大巷相联通 采区内分条带开采 回风大巷布置在采区上部 中央边界式通风 采区形式为双翼同时开采 四 采区上山的布置 采区布置三条上山 回风上山 运输上山 轨道上山 根据 服务年限 将三条上山布置在岩石中 采区内在煤层下部岩层中 布置回风上山 轨道上山 运输上山三条上山 回风上山 轨道 上山基本在一个水平 作为整个采区的主要回风上山 各分带通 风行人巷由石门绕道与回风上山相联通 在回风上山相邻 20m 的 岩层内布置主运输上山 在运输上山相隔 20m 的岩层内布置轨道 上山 五 区内煤层开采顺序 先采第一区段工作面 然后开采第二区段 采用下行式开采 3 3 巷道断面设计 3 3 13 3 1 巷道断面设计应满足的条件巷道断面设计应满足的条件 1 保证人员通行安全 2 合理布置该断面的管路及电缆等 3 断面能过最大风量时 不得超 4 不得小于 煤矿安全规程 规过 煤矿安全规程 规定的风 速 5 按水量要求 设置水沟 定的最小净断面和最小净高度 6 满足其它要求 如需在巷道一侧堆放坑木和材料或安装其它 设备等 3 3 3 3 2 2 巷巷道道断断面面的的选选择择 1 1 选择断面形状应考虑的素选择断面形状应考虑的素 11 1 巷道所处的位置及围岩的物理力学性质 矿山压力的大小及 作用方向 2 巷道的服务年限和用途 3 巷道的支护式和支护材料 4 施工技术及其装备的情况 5 邻近矿井同类巷道断面的断面形状及其维护情况等 当巷道围岩比较稳定 矿山压力不大 服务年限不长时 一 般宜选用矿用式字钢支架 锚杆或钢筋混凝土支架进行支护 其 断面形状一般为梯形或矩形 如采区内的准备巷道和回采巷道 当巷道围岩不太稳定 矿山压力较大 且服务年限较长时 一般宜采用锚喷 混凝土砌碹或 U 型钢可伸缩性支架进行支护 断面形状一般为拱形 圆形或椭圆形 设计运输石门位于岩石中 顶板压力较大 服务年限较长且巷道围岩比较稳固 为了减少一 使用过程中掘进费用和维护费用 多采用拱形断面 拱形断面一 般包括半圆拱 圆弧拱和三心圆拱形 在目前条件下多采用半圆 拱 2 2 方案比较方案比较 1 半圆拱形断面 目前开拓 准备巷道和硐室普遍采用的断面 形状 多在顶板压力大 侧压小 无底鼓的条件下使用 2 圆弧拱形断面 由于光爆锚喷支护的推广 拱部成形好 施 工方便 多用于准备巷道 当跨度较大时 较半圆拱形断面 利用率高 3 三心圆拱形 与半圆拱形相比 拱顶承压能力差 但断面利 用率高 适用于围岩坚硬的开拓巷道 上 下 山和硐室 综合以上地质条件及方案比较 本采区由于服务年限较长 且布置在岩石中 采用锚喷支护 开拓巷道顶压大 测压小 无 底鼓 故该设计采区考虑用半圆拱形断面的运输大巷 3 3 3 3 3 3 巷巷道道断断面面尺尺寸寸的的确确定定 巷道断面净尺寸 应根据该巷道内运行车辆或其它运输设备 的最大轮廓尺寸以及架设管线 行人 设备的运送 安装 检修 和施工要求等因素确定 并应按通风要求进行验算 1 1 巷道断面净宽度的确定巷道断面净宽度的确定 巷道净宽度是运输设备的最大轮廓尺寸 煤矿安全规程 所 规定的人行道宽度以及有关的安全间隙相加之和 另外 当水沟设于人行侧 且水沟净宽大于等于 500 应根 据轨道铺设的要求加宽人行道 12 拱形断面的主要运输巷道净宽度 综采矿井不宜小于 3 0m 其它矿井不宜小于 2 0m 拱形巷道的其它巷道净宽度不宜小于 2 0m 矩形巷道断面净宽度不宜小于 2 0m 梯形巷道断面顶部净 宽度不宜小于 1 8m 采区年产 60 万吨 采用 900 轨距 双轨中心距为 1800 的 双轨巷道 600mm 架线式电机车牵引 1 0t 固定式 U 型 非人 行侧宽 a 500 设计采区彩双轨巷道布置 因此巷道净宽度 B a1 b c1 B 巷道净宽度 a1 c1 分别为非人行侧和行人侧轨道 或输送机 中线 到巷道墙之间的距离 b 轨道 或轨道与输送机 中线之间的距离 故巷道净宽度为 B a1 b c1 500 1520 2 1800 1000 1520 2 4820 3 1 2 2 拱形巷道净宽度 拱形巷道净宽度 H h3 hb h0 式中 H 巷道净高度 墙高 3 h 从巷道底板到道碴面的高度 由铺轨参数确定 b h 拱形巷道拱高 0 h 1 拱高 半圆拱形巷道拱高为巷道净宽度的一半 即 R B 2 2410 0 h 2 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 拱形巷道墙高在一般情况下可以参 照表 3 3 1 中公式进行计算 表 3 3 1 拱形巷道净高计算参照表 确定巷道壁高 h3 按架线式电机车导电弓子要求确定 h3 h3 h4 hc 22 1 Rnkb 按 煤矿安全规程 规定 取 h4 2200 查表选用 30 m 13 钢轨 再查表得 hc 410 道碴高度 hb 220 取 n 500 k 360 b1 B 2 a1 4820 2 1160 1250 故 h3 2200 410 1582 22 2410500 360 1250 按管道装设要求确定 h3 h3 h5 h7 hb 22 2 2 D Rkmb h5 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 h7 900 m 300 D 335 b2 B 2 c1 4820 2 1000 1520 2 340 故 h3 2200 900 220 1212 22 335 2410 360300340 2 按人行高度要求确定 h3 h3 1800 hb 22 RRj 其中 j 距壁 j 处的巷道有效高度不应小于 1800 j 100 一般取 j 200 h3 1800 200 1039 22 2410 2410200 综上计算 并考虑有一定的余量 确定本巷道壁高为 h3 1800 则巷道断面净高度 H h3 hb h0 1800 220 2410 3990 按人行高度要求计算h3 1800 hb 22 RRj 按架线电机车导电弓 要求计算 h3 h4 hc 22 1 Rnkb 14 按管子悬吊 高度要求计 算 导电弓h3 h5 h7 hb 22 2 2 D Rkmb 电机车h3 h5 h7 hb 22 1 12 22 AD Rmb 按 1 6 高度范围内人 行宽度要求计算 h3 1600 h0 22 1 12 2 A Rcb 按设备上缘 至拱壁最小 安 人行侧h3 h hc 22 1 12 2 A Rcb 3 3 确定巷道断面面积确定巷道断面面积 S S 巷道设计掘进宽度 B1 B 2T 4820 2 200 5220 巷道设计掘进高度 H1 H hb T 3990 220 100 4310 巷道设计掘进断面面积 S1 B1 0 39B1 h3 5220 0 39 5220 1580 18 9m2 巷道净断面面积 S B 0 39B h3 4820 0 39 4820 1580 16 7m2 4 4 水沟布置 水沟布置 1 水平巷道及小于 16 的倾斜巷道的水沟 一般布置在行人 侧 当非行人侧有适当的空间时 亦可布置 但应尽量避免穿越 轨道或运输机 2 在水平或倾斜的砌碹巷道 可将沿水沟一侧的巷道基础加 宽 50 以上 以便搭设水板顶面与道碴面齐平 3 旱采水沟坡度应于巷道坡度一致 考虑到流水畅通 平巷 的坡度不应小于 3 巷道横向水沟坡度不应小于 2 采区巷 道坡度不宜小于 4 4 在确定水沟最小流速时 应不使煤泥等杂物沉淀 其值不 应小于 0 5m s 混凝土砌筑时的最大流速为 5 10 m s 矿井涌水量 90 01 280 12m 3 h 现在采用水沟坡度 3 得水 沟深 500 宽 500 水沟面积 0 25 管子悬挂在人行道一侧 电力电缆挂在非人行道一侧 通信电 缆挂在管子上方 15 第第 4 4 章章 回采工艺回采工艺 4 14 1 落煤落煤 4 1 1 落煤方法 本采区采用一次采全厚放顶煤采煤法 使用双滚筒采煤机割 煤 放顶煤支架放煤 工作面端头割三角煤斜切进刀方式 双向 割煤往返二次割三刀 截深 0 8 米 根据本采区设计生产能力为 60 万吨 采煤机 MG200 交变频牵引双滚筒 4 4 1 1 3 3 采采煤煤机机进进刀刀方方式式 方案比较 1 直接推入法进刀 分析 其过程与单滚筒采煤机直接推入法进刀相同 因该方 式需提前开出工作面端部切口 而且大功率采煤机和重型输送机 头 尾 叠加在一起 推移困难 固而很少采用 2 综采面中部斜切进刀 分析 中部斜切进刀方式可以提高开机率 适用于较短的综 16 采面 采煤机具有较高的空牵引速度 工作面端头空间狭小 不 便于采煤机在端头停留并维修保养 采煤机装煤效果较差的综采 面 但是采用该方法 工作面工程规程质量不易保证 3 滚筒钻入法进刀 分析 钻入法进刀要求采煤机滚筒端面必须布置截齿和出煤 口 滚筒不用挡板 若用门式挡煤板 钻入前需将其找开 并对 输送机机槽 推移千斤顶 采煤机强度和稳定性都有特殊要求 采高较大时不宜采用 4 工作面端部斜切进刀 分析 综采面斜切进刀 要求运输及回风平巷有足够宽度 工作面输送机机头 尾 尽量伸向平巷内 以保证采煤机滚筒能 割至平巷的内侧帮 并尽量采用侧卸式机头 若平巷过窄需要人 工开切口 综合考虑 本采区工作面的采煤机进刀应采用工作面端部斜 切进刀 4 4 1 1 4 4 采采煤煤机机割割煤煤方方式式 采煤机往返一次割两刀 双向割煤 采高平均为 1 8 米 4 4 1 1 5 5选选择择和和决决定定回回采采过过程程中中使使用用的的机机械械设设备备 根据本采区的生产能力及地质条件 煤层赋存情况 选用综 合机械化采煤法 即 落 装 运 支 回五个主要的生产工序 全部选用机械化 选用设备详见下表 4 2 序号设备名称规格型号单位数量 1 采煤机 MG200 500 台 1 2 液压支架 ZFP5400 17 32 架 136 3 端头支架 ZTF5400 22 32 架 4 4 刮板输送机 SGB 830 630S 台 1 5 转载机SZZ 764 132台 1 17 6 胶带输送机 SSJ1200 5 200M 台 1 7 破碎机 PCM100 台 1 8 乳化液泵 RB 160 31 5 台 2 9 乳化液箱 GRX 1500 台 1 4 24 2 支护支护 4 2 1 支架选型及规格的确定 1 架型的选择 由于该采区地质构造简单 赋存稳定 底板平整且没有影 响支架通过的断层 但由于下层煤的顶板将受到采动影响 煤 层顶底板均为泥岩 属于中等稳定较差顶板 老顶属于 级 老顶来压明显 2 液压支架参数的确定 1 支护强度和工作阻力的估算 支护强度的估算 5 10qkH 4 1 K 作用于支架上的顶板岩石系数 一般取 5 8 当顶板条件较好 周期来压明显时 取下限 否则取上限 H 平均采高 顶板岩石的密度 取 m3 3 2 3 10 Kg 5 10qkH 351 5 2 5 2 3 10104 6 10 MPa 2 支架工作阻力 P 应满足顶板支护强度 Kg m3 4 2 3 10PqF 其中 F 支架支护的面积 F 的计算如下 2 FLC BKLC Am 4 3 18 L 支架的顶梁长度 取 2 0m C 梁端距 取 300mm B 支架的顶梁宽度 取 1 5 m K 支架的间距取 0 15m 则 2 00 3 1 50 15 F 3 795 2 m 所以 13 4 6 103 795 10p 3 1 746 10 KN 对于掩护式支架 由于受到立柱倾角的影响 支架工作阻力小于 支架立柱的总阻力 工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值 称为支架的工作效率 所以支架立柱的总的工作阻力为 P 总 KN P P 总 4 4 对于支撑掩护式和掩护式支架取 80 左右 3 初撑力 初撑力的大小是对于支架的工作阻力而言 并与顶板的性 质有关 对于不稳定和中等稳定的顶板 为了维护机道上方的顶 板 应取较高的初撑力 约为工作阻力的 80 对于稳定的顶板 初撑力不易过大 一般不低于工作阻力的 60 左右 即 KN 3 1 746 601 05 10P 初 4 支架的调高范围 支架最大结构高度 maxmax1 HMS 4 5 支架最小结构高度 minmin2 HMS 4 6 式中 煤层最大 最小采高 m max M min H 伪顶冒落得最大厚度 一般取 0 2 0 3m 1 S 顶板周期来压时的最大下沉量 移架势支架的 2 S 下降量和顶梁上 底座下的浮矸 浮煤厚度之和 一般取 0 25 0 35m 设计采区最大采高为 3 0m 最小采高为 2 1m 所以选用支架 的高度必须计算范围内 即 2 9 0 20 3 20m max H 19 2 1 0 25 1 85m min H 根据以上计算可知 选用型号 QY200 14 31 ZFP5400 17 32 液压支架的特征参数详见表 4 3 表 4 3 ZFP5400 17 32 型支架参数 型号 ZFP5400 17 32 运输尺寸 mm 6500 1430 1 700 宽度 1 43 支护强度 mpa 0 74 中心距 1 5m 初撑力 kN 5200 对底板比 压 1 93 移架步距 mm 800 支撑高度1 7 3 2工作阻力 kN 5400 支架类型支掩式厂家 重庆庆江机械 厂 4 4 2 2 2 2工工作作面面支支架架布布置置方方式式 工作面上下端头各配置一组从柱 对端头进行加强支护 由 于煤层倾角为 20 为了安全生产 采工作面采取防止支架倾倒 及发生倒架措施 可以采用排头锚固架 中间架的防倒千斤顶组 成锚固站 中间架增设斜拉千斤顶 保证移架质量 移架数 防 止相邻架脱离 4 3 采空区处理方法 4 4 3 3 1 1 确确定定采采空空区区处处理理方方法法 随着采煤工作面的不断向前推进 顶板悬露面积越来越大 为了工作面的安全和正常生产 就需要及时对采空区进行处理 由于顶板特征 煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同 处 理采空区的方法有全部垮落法 充填法 留煤柱支撑法 顶板缓 慢下沉法 但最常用的是全部垮落法 全部垮落法 当工作面从开切眼推进一定距离后 撤除工作 空间以外的支架 使直接顶自然垮落 有时需配合切顶支柱或强 制放顶 以后随着工作面的推进 每隔一段距离就按计划回柱放 顶 这样可以减少工作面的控顶距 而且由于顶板垮落后破碎岩 石体积膨胀而充填采空区 从而减轻工作面压力和防止对工作面 20 产生不良影响 故本采区采用全部垮落法处理采空区较为合理 4 4 3 3 2 2 确确定定控控顶顶距距及及放放顶顶距距 以以及及特特种种支支架架形形式式 控顶距 放顶距根据采煤机及液压支架型号确定 根据采煤 机的最大移动步距 工作面最大控顶距为 4300 最小控顶距为 3500 端头支护 工作面上 下采用锚梁网支护 端头液压支架护 顶 4 4 采煤工艺 采煤机工作面生产能力 Q采 60MBRKVC 4 7 式中 M B 工作面采高 截深 K 工作面的回采率取 095 R 容重 1400 VC 采煤机实际牵引速度 一般取 2m min 年产 60 万吨 所以日产量为 Q日 11007t 所以本采区每小时出煤 11007 18 612t 在选用机械化采煤的工作面 其工艺过程简化 设计时应注 意设备的配套 以采煤机的生产能力为主要依据 而其它配套单 机 如运输机 转载机等 的生产能力应略大于采煤机的生产能 力 选择综采工艺 即在综合机械化采煤 选用性能优良的较大 功率的采煤机 强力刮板输送机 放顶煤支架及其他配套设备进 行生产 选择理由为回采功效高 生产安全等优点 采煤工艺主要包括落煤 装煤 运煤 工作面支护和采空区 处理五个方面 1 落煤 使用双滚筒采煤机割煤 双向割煤往返两刀 上 行割煤 移架 推移输送机 下行重复上行时的工序 截深 0 8m 2 装煤 采煤机落煤以后直接落入刮板输送机中 浮煤由 铲煤板和人工 装入刮板输送机中 3 运煤 由刮板输道机经转载机胶带输送机运到采区煤仓 然后由大巷装车站运于井底车场 4 支护 工作面内部使用放顶煤液压支架支护 工作面端 头支护方式为基本支架加走向迈步台棚支护 并采用超前支护方 式 超前 20m 左右 5 采空区外理方法有全部垮落法 缓冲法 刀柱法和充填 21 法 本采区采用全部垮落法处理采空区 4 5 生产技术管理 4 4 5 5 1 1 作作业业形形式式 一 采煤机工作方式 1 采煤机滚筒的转向和位置 采煤机滚筒转向为 右顺左逆 位置为 前顶后底 2 方式 和进刀方式 双向割煤 往返三刀 端部斜切进刀 该割煤方式可用于中 厚煤层 二 移架 工作面采用放顶煤支架 随采煤机割过后 顺序移架距同采 煤机截深 三 移输送机 工作面放置一部刮板输送机 在近煤壁侧 设一部输送机 在放煤后同时移动 一 循环方式 生产制度采用三八制 既 三采一准 即 第一班 第 二班 第三班推输送机 割灯 移架 每班割三刀 第四班检修 4 4 5 5 2 2 回回采采工工作作面面循循环环图图表表 22 16 14121086420222018 面长 m 140 120 100 80 60 40 20 四班三班二班 一班 16 设备检修移输送机 移支架放煤 采煤机割煤 图例 班次 时间 工作面循环图表 160 180 210 4 4 5 5 3 3 回回采采工工作作面面劳劳动动组组织织表表 出勤人数 工种 一班二班三班四班合计 班长 22228 采煤机司 机 3339 支架工 2226 23 泵站司机 11125 端头支架 工 55515 电修工 22239 检修工 33 巷道维修 工 33 杂活工 22228 合计 1717171566 4 4 5 5 4 4 技技术术经经济济指指标标表表 序号序号项目项目单位单位指标指标 1 1 工作面倾工作面倾 角角 2020 2 2 工作面长工作面长 度度 m m150150 3 3 工作面采工作面采 高高 m m2 82 8 4 4 放煤高度放煤高度 m m1 81 8 5 5 进刀深度进刀深度 m m0 80 8 6 6 日进度日进度 m dm d7 27 2 7 7 日产量日产量 t dt d1100711007 8 8 昼夜出勤昼夜出勤 工工 工工 6666 9 9 回采工效回采工效 率率 吨吨 工工 166 7166 7 1010 截齿消耗截齿消耗个个 万吨万吨 4242 1111 乳化液消乳化液消 耗耗 千克千克 万吨万吨 5858 1212 工作面回工作面回 采率采率 8080 24 1313 油脂消耗油脂消耗千克千克 万吨万吨 5050 4 6 安全技术措施安全技术措施 4 6 1 煤柱的一般规定 主要石门 大巷及上 下山保护煤柱的留设 按照主要石门 大巷及上 下山保护煤柱的留设 按照 建筑物 建筑物 水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程水体 铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程 的相应条款的的相应条款的 规定执行 当采区煤层边界与采区上方建筑物 水体 铁路等煤规定执行 当采区煤层边界与采区上方建筑物 水体 铁路等煤 柱相结合一并考虑留设时 必须按照该规程相应条款规定留设 柱相结合一并考虑留设时 必须按照该规程相应条款规定留设 一般煤层大巷保护煤柱两侧各宽 5 10m 上 下山保护煤柱 其间宽 20 40m 由于地质条件较好 本采区三条上山均布置在 岩石中 距离 3 号煤层有一定的距离 在规定的范围内 故不需 要留设煤柱 在回风大巷两侧各留 20m 在采区西侧边缘自北向 南留 20m 的保护煤柱作为停采线 采区西侧 沿煤层倾斜方向有 一断层 故留 40m 的煤柱 4 4 6 6 2 2 瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的措措施施 瓦斯爆炸必须同时具备三个条件 1 瓦斯浓度在爆炸范围 5 16 内 2 高于最低点燃能量的热源存在的时间大于瓦斯的引火 感应期 3 瓦斯 空气混合气体中的氧气浓度大于 12 后一条件在生产井巷中是始终具备的 所以瓦斯爆炸的措施 就是防止瓦斯的积聚和杜绝或限制高温热源的出现 一 防止瓦斯积聚 一 防止瓦斯积聚 所谓瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过 2 其体积超过 0 5m3的现象 1 搞好通风 有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效 的方法 瓦斯矿井必须做到风流稳定 有足够的风量和风速 避 免循环风 局部通风机风筒末端靠近工作面 放炮时间内也不能 中断通风 向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速 等等 2 及时处理局部积聚的瓦斯 生产中容易积聚瓦斯的地点有 25 采煤工作面上隅角 独头掘进工作面的巷道隅角 顶板冒落的空 洞内 低风速巷道的顶板附近 停风的盲巷中 综采工作面放煤 口及采空区边界处 以及采掘机械切割部分周围 等等 及时处 理局部积聚的瓦斯 是矿井日常瓦斯管理的重要内容 也是预防 瓦斯爆炸事故 搞好安全生产的关键工作 1 采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理 使一部分风流流经工作面上隅角 将该处积聚的瓦斯冲淡排 出 此法多用于工作面瓦斯涌出量不大 小于 2 3m3 min 上 隅角瓦斯浓度超限不多时 具体做法是在工作面上隅角附近设置 木板隔墙或帆布风障 在瓦斯涌出量大 回风流瓦斯超限 煤炭 无自燃发火危险而且上区段采空区之间无煤柱的情况下 可控制 上阶段的已采区密闭墙漏风 改变采空区的漏方向 将采空区的 瓦斯直接排入回风巷道内 也可以每隔一段距离在上隅角设置木 板隔墙 或风障 敷设铁管利用风压差 将上隅角积聚的瓦斯 排放到回风口 50 100 米处 如风筒两端压差太小 排放瓦斯不 多时 可在风筒内设置引射器 提高排放效果 在工作面绝对瓦斯涌出量超过 5 6 m3 min 的情况下 单独 采用上述方法 能难以收到预期效果 必须进行邻近层或开采煤 层的瓦斯抽放 以降低整个工作面的瓦斯涌出量 3 顶板附近瓦斯层状积聚的处理 如果瓦斯涌出时较大 风速较低 小于 0 5m s 在巷道顶 板附近就容易形成瓦斯层状积聚 层厚由几厘米到几十厘米 层 长由几米到几十米 层内的瓦斯浓度由下向上逐渐增大 预防和 处理瓦斯层状积聚的方法有 增加巷道的平均风速 使瓦斯与空气充分地紊流混合 一 般认为 防止瓦斯层状积聚的平均风速不得低于 0 5 1m s 增加顶板附近的风速 如在顶梁下面加导风板将风流引向 顶板附近 可沿顶板铺设风筒 每隔一段距离接一短管 或铺设 接有短管的压气管 将积聚的瓦斯吹散 在集中瓦斯源附近装设 引射器 将瓦斯源封闭隔绝 如果集中瓦斯源的涌出量不大时 可 采用木板和粘土将其填实隔绝 或注入砂浆等凝固材料 堵塞较 大的裂隙 4 顶板冒落孔洞内积聚的瓦斯处理 常用的方法有 用砂土将冒落空间填实 用导风板或风筒接 岔 俗称风袖 引入风流吹散瓦斯 5 恢复在大量瓦斯积聚的盲巷或打开密闭时的处理措施 26 对此要特别慎重 必须制定专门的排放瓦斯安全措施 1 抽放瓦斯 这是瓦斯涌出量大的在这里或采区防止瓦斯积聚的有效措施 2 经常检查瓦斯浓度和通风状况 这是及时发现和处理瓦斯积聚的前提 瓦斯燃烧和爆炸事故 统计资料表明 大多数这类事故都是由于瓦斯检查员不负责 玩 忽职守 没有认真执行有关瓦斯检查制度造成的 二 防止瓦斯引燃 二 防止瓦斯引燃 防止瓦斯引燃的原则 是对一切非生产必须的热源 要坚决 禁绝 生产中可能发生的热源 必须严加管理和控制 防止它的 发生或限定其引燃瓦斯的能力 规程 规定 严禁携带烟草和点火工具下井 井下禁止使 用电炉 井口房 抽放瓦斯泵房以及通风机周围 20m 内禁止使用 明火 井下需要进行电焊 气焊和喷灯焊接时 应严格遵守有关 规定 对井下火区必须加强管理 瓦斯检定灯的各个部件都必须 符合规定 等等 采用防爆的电气设备 目前广泛采用的是隔爆外壳 即将电 机 电器或变压器等能发生火花 电弧或赤热表面的部件或整个 装在隔爆和耐爆的外壳里 即使壳内发生瓦斯的燃烧或爆炸 一 致引起壳外瓦斯事故 对煤矿的弱电设施 根据安全火花的原理 采用低电流 低电压 限制火花的能量 使之不能点燃瓦斯 对局部通风机和掘进工作面内的电气设备 必须有延时的风 电闭锁装置 高瓦斯矿井和煤 岩 与瓦斯突出矿井的煤层掘进 工作面 串联通风进入串联工作面的风流中 综采工作面的回风 道内 倾角大于 12 并装有机电设备的采煤工作面下行风流的回 风流中 以及回风流中的机电硐室内 都必须安装瓦斯自动检测 报警断电装置 硬夹石 如黄铁矿 摩擦 金属支架与顶板岩石 或砂岩 摩擦 金属部件本身的摩擦或冲击等等 国内外都在对这类问题 进行广泛的研究 公认的措施有 禁止使用磨钝的截齿 截槽内 喷雾洒水 禁止使用铝或铝合金制作的部件和仪器设备 在金属 表面涂以各种涂料 如苯乙烯的醇酸或丙烯酸甲醛脂等 以防止 摩擦火花的发生 该采区瓦斯浓度较低 采煤工作面得绝对瓦斯涌出量为 3 0m3 min 掘进工作面得绝对瓦斯涌出量为 3m3 min 所以防 止瓦斯爆炸的关键是通风工作 在采掘面工作前要检测瓦斯浓度 27 一旦瓦斯浓度超标 立即停止作业 待瓦斯排放到安全浓度后方 可工作 在采煤工作面的后方和采空区要特别注意防火防爆问题 第第 5 5 章章 采区生产系统采区生产系统 第第 6 6 章章 5 15 1 采区运输采区运输 5 5 1 1 1 1 运运煤煤运运料料排排矸矸系系统统 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 在工作面内铺设一部刮板输送机 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 运料排矸系统 运料和排矸采用 600 轨距的矿车 物料自 下部车场 经轨道上山到上部车场 然后经区段回风巷送至采煤 工作面 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 经下部车场 经轨 道上山中部车场 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 通过回风上山流入回风大巷 5 5 1 1 2 2 采采区区运运输输系系统统及及运运输输方方式式 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 5 5 1 1 3 3 采采区区运运输输设设备备的的选选择择 一 工作面输送机的选型原则 1 刮板输送机的运输能力要大于采区的生产能力 约为采区生 产能力的 1 2 倍 2 根据刮板机的负荷情况 确定链条的数目 结合煤质的硬度 选择链条的结构形式 煤质较硬 块度较大时 优先选用双边链 煤质较软时 可选用单链或中链 为此 该采区选用型号 SGZ830 630 运输能力为 1200t h 外形尺寸为 1500 830 270 刮板链速为 1 03m s 28 二 工作面运输巷及运输上山设备的选型 1 转载机的选型原则 1 转载机的运输能力应大于工作面输送机的能力 一般为 1 2 倍 它的沿槽宽度或链速一般应大于工作面输送机 2 转载机的机型 机头传动装置及电动机和中部槽类型及刮 板链类型应尽量于工作面刮板输送机机型一致 以便于维修和管 理 3 转载机尾部和工作面输送机头部有一定的卸载高度 约为 600mm 以避免工作面输送机底链回煤 根据以上原则及本矿区的输送能力 选择转载机的型号为 SZZ764 132 性能参数见下表 性能 参数 性能 参数 运输能力 1100t h 有效搭接长度 12 4m 链速1 28m s电动机型号 KBY550 132 链破断力 850KN 功率 264KW 外形尺寸 1500 764 222 电压 1140V 三 可伸缩带式输送机的选型原则 1 工作面运输巷的带式输送机其运输能力要大于工作面刮板输 送机的能力 2 移动装置宜选用液压式 据此可选用 SSJ1200 3 220 型可伸缩带式输送机 其性能参 数如下 运输能力为 1600t h 输送长度 1500m 输送带选用尼龙 宽 1200mm 带速为 3 15m s 机头外形尺寸为 8744 3250 2200 5 5 1 1 4 4 矿矿车车的的选选型型及及数数量量 1 电机车的选择 根据本矿井的实际情况 轨道运输采用 600mm 轨距架线式架 线式电机车 1 煤矿车 根据需要选择 1t 底卸式矿车 矿车型号为 MD5 5 9 矿 车轨距 900 毫米 外型尺寸 长 4200 毫米 宽 1520 毫米 高 1400 毫米 自重 2896 千克 2 煤矸混合矿车 选用 1t 固定式矿车 型号为 MG1 7 9 外型尺寸 长 2400 毫米 宽 1150 毫米 高 1150 毫米 自重 974 千克 3 材料车 选用 3 吨材料车 矿车型号 MLC3 9 轨距 900 毫米 29 外型尺寸 长 2400 毫米 宽 1150 毫米 高 1150 毫米 自重 794 千克 3 列车组成计算 列车组成计算就是确定列车由多少辆矿车组成 通常按三个 条件进行计算 即 按重列车上坡起动 牵引电动机温升和重列 车下坡制动 取其中最小者为列车组成 1 按重列车上坡起动条件 矿车为 5 吨底卸式矿车 Q g 1 075a i g p n p q q w 式中 Q 重车组质量 吨 电机车粘着重量 吨 n p P 电机车质量 吨 g 重力加速度 米 秒 2 电机车撒沙起动的粘着系数 取 0 24 q a 列车起动加速度 米 秒 2 重列车起动阻力系数 取 0 0105 q w i 运输线路平均坡度 取 0 003 Q 14 9 8 0 24 1 075 0 04 0 0105 0 003 14 585 吨 2 按牵引电动机允许温升条件 Q p d F y w d i 式中 电机车等值牵引力 KN 可取电机车长 d F 时牵引力 Fd 9 60KN 电机车调车时电能消耗系数 1 4 重列车运行阻力系数 0 007 y w y w 等阻坡度 0 002 d i d i 相对运行时间 Q 1 T 1 T 式中 Q 调车及停车时间 分 一般取 Q 20 30 列车往返一次运行时间 分 1 T 2L 60 0 75V 1 T 式中 L 加权平均运输距离 L 0 8 千米 30 V 机车平均速度 取机车长时速度 V 17 7 千米 时 2 0 8 60 0 75 17 7 7 23 分 1 T 7 23 7 23 20 0 266 则 Q 9 60 1 4 0 006 0 002 9 8 14 326 吨0 266 3