兴隆庄矿3.0Mt新井设计毕业设计说明书.doc

山东科技大学毕业设计 第 页 8 毕业设计毕业设计 论文论文 说明书说明书 题目题目 兴隆庄矿兴隆庄矿 3 0Mt 新井设计新井设计 目 录 1 1 矿区概况与井田地质特征矿区概况与井田地质特征 1 1 1 矿井概况 1 1 2 井田地质特征 3 山东科技大学毕业设计 第 页 2 2 井田境界与储量井田境界与储量 6 2 1 井田境界 6 2 2 矿井工业储量 6 2 3 矿井可采储量 6 3 3 矿井工作制度 设计生产能力及服务年限矿井工作制度 设计生产能力及服务年限 8 3 1 矿井工作制度 8 3 2 矿井设计生产能力及服务年限 8 4 4 井田开拓井田开拓 9 4 1 井田开拓的方案 9 4 2 矿井的基本巷道 10 5 5 准备方式准备方式 带区巷道布置带区巷道布置 25 5 1 煤层地质特征 25 5 2 带区巷道布置及生产系统 26 5 3 带区车场选型设计 28 5 4 带区主要硐室 29 6 6 采煤方法采煤方法 31 6 1 采煤工艺方式 31 6 2 回采巷道布置 46 7 7 井下运输井下运输 51 7 1 概述 51 7 2 带区运输设备的选择 51 山东科技大学毕业设计 第 页 7 3 大巷运输设备的选择 51 8 8 矿井提升矿井提升 56 8 1 概述 56 8 2 主 副井提升 56 9 9 矿井通风及安全矿井通风及安全 58 9 1 矿井通风系统选择 58 9 2 带区及全矿所需风量 58 9 3 全矿井巷通风阻力 58 9 4 防止特殊灾害的安全措施 64 1010 设计矿井基本技术经济指标设计矿井基本技术经济指标 72 参考文献 74 致 谢 75 山东科技大学毕业设计 第 页 1矿区概况及井田地质特征矿区概况及井田地质特征 1 11 1 矿井概况矿井概况 1 1 11 1 1 地理位置及交通条件 地理位置及交通条件 兴隆庄煤矿位于山东省兖州市城南偏东 距兖州市约 8km 自矿井建设以来 井田范围经历了多次变动 目前井田范围为 42 个拐点顺序圈定 具体范围为 北以滋阳断层为界 东与东滩矿为界 东南以 A XB 点连线与鲍店煤矿为界 西 部以铺子断层与杨村煤矿为界 西北至 17 煤露头 井田平面范围呈不规则形状 走向长约 13 1km 倾斜宽约 6 8km 面积 57 6948km2 区内津铺铁路贯穿 西北侧有新 乡 兖 州 铁路及日东高速通过 由兖 州市向东有兖 州 石 臼港 铁路 区内公路四通八达 交通十分便利 图 1 1 山东科技大学毕业设计 第 页 兖州市 小雪 邹城市 曲阜市 济宁市 南阳湖 泗水县 泗 河 泗 河 至日照 至日照 至新乡 至新乡 至南京 至天津 至徐州 至北京 白 马 河 河 运 京 杭 城前 店子 泉林 泗张 界河 兴隆庄煤矿 京 沪 铁 路 新 兖 铁 路 兖 铁 路石 日 东 高速 京 福 高 速 图 1 1 兴隆庄煤矿交通位置图 1 1 21 1 2 地形特点 地形特点 区内为第四系冲积平原 地形平坦 由东北向西南逐渐降低 坡度极为平缓 地面标高变化于 52m 44m 之间 井口附近地势较高 工业广场标高为 49 20m 1 1 3 工农业生产和原料及电力供应 工农业生产和原料及电力供应 矿区内工业以煤炭为主 农业主要种植小麦 玉米 棉花 间杂有果园 桑 园 菜园和苗圃等 本矿井建设期间 所需要建设材料 除钢材 木材和部分水泥需由国家计 划供应外 其它砖 石 砂等土产材料 均由当地供应 满足建设需要 矿区已建有 110Kv 罗广区域变电所 向本矿井供电的两回 35Kv 输电线路已 建成送电 1 1 4 矿区气候条件 矿区气候条件 本区为温带半湿润季风区 属大陆与海洋间过渡性气候 四季分明 据兖州 山东科技大学毕业设计 第 页 气象站 1959 2003 年的观测资料 年平均气温 14 1 C 多年平均气温最低月为 1 月份 平均气温 2 C 最高气温为 7 月份 平均气温 29 C 最高达 40 C 以上 日最高气温 40 7 C 1960 年 6 月 12 日 日最低气温 19 C 1964 年 2 月 17 日 年平均降雨量 712 7mm 年最小降雨量 347 90mm 1988 年 最大降雨量 1179 3mm 1964 年 最大月降雨量 506 3mm 1995 年 8 月 雨季多集中在 7 8 月 有时延至 9 月 其降雨量约占全年降雨量的 65 年平均蒸发量 1884 8mm 最大蒸发量多在 4 7 月 约占全年蒸发量的 45 风向频率多为南 及东南风 年平均风速 2 73m s 极端最大风速 24m s 1965 年 3 月 15 日 最 大风速的风向多为偏北风 结冰期由 11 月至翌年 3 月 最大冻土深度 0 45m 最大积雪厚度 0 19m 1 1 5 自然地震 兖州市的地震烈度为 7 度 据 中国地质资料年表 记载 本区地震活动性不强 但 本区无感地震频发 1 21 2 井田地质特征井田地质特征 兴隆庄井田位于兖州煤田东北隅 属全隐蔽井田 北部以滋阳断层为界 南邻鲍店井 田 东接东滩井田 西靠杨村井田 西北以兖州城安全煤柱接上组煤层露头为界 1 2 1 地质特征地质特征 兖州煤田为一轴向北东 向东倾伏的不对称向斜 兴隆庄煤矿位于兖州向斜的北翼 为一走向北东 北西 倾向南北 北东 倾角 2 14 的单斜构造 主要含煤地层为下二叠 统山西组和上石炭统太原组 煤系和煤层沉积稳定 为华北型含煤岩系 无岩浆侵入 平均 厚度 310 m 全部为第四系冲积层所覆盖 井田地层综合柱状图见图 1 2 山东科技大学毕业设计 第 页 地层 厚度 m 地 层 系 统 界系统组 235 29132 40 186 27 新 生 界系 四 第 Q 中 生 界系 罗 侏 J 上 统 J3 0 392 23 上 统 P2 上 石 盒 子 组P2 1 0 79 90 二 叠 系 P 下 统 P1 下 石 盒 子 组 2 1 P 0 181 88 60 00 山 西 组 P11 132 39 77 43152 91 太 原 组 本 溪 组 上 统 2CC 系 炭 石 古 生 界 系 陶 奥 O 中 下 统 O2 O1 173 78 148 53 185 13 20 02 28 85 37 9 725 20 2煤 0 2 20 0 84 80 99 55 50 120 80 整合 0 60 19 80 5 50 分界 砂岩 上段由杂色泥岩 中 细砂岩组成 综合柱状 1 500 煤层标志层 均 均 名称 层间距 m 岩 性 特 征 整合 不整合 不整合 以紫红色厚层细砂岩或中 细粒砂岩为主 间 夹细砂岩与泥岩互层 下部岩性松散 底部偶见 薄层底砾岩 本组地层仅分布在井田的东部边缘 为灰色 紫色等杂色泥岩 砂质泥岩 颗粒不均 本组地层仅在井田北部的83号孔和84号孔附近有残留 以杂色粘土岩为主 间夹灰 灰绿色薄层粗 中 细 砂岩及粉砂岩 偶见大羽羊齿 科达木等植物化石 底部普遍发育一层灰 灰白色粗砂岩或含砾粗砂岩 孔隙大 硅质接触式胶结 岩性稳定 可作为对比标 志 3 2 1 07 0 3 28 十 灰 15 煤 0 1 10 0 61 八灰0 4 04 1 76 9 26 3 60 24 80 2 50 25 14 10 00 0 41 0 1 45 七灰 7 68 5 71 10 53 0 62 0 1 17 10 煤 3 90 23 85 15 39 8 10 10 七 八 九 15 三 五灰 0 4 60 1 20 17 66 8 35 25 24 粉砂岩为主 含煤7层 其中16上 17层煤稳定可采 十下 浅灰 灰色石灰岩 岩溶裂隙较发育 上段以深灰色粉砂岩 泥岩为主 下段以灰色 细砂岩及灰绿色中砂岩为主 共含薄煤12层 灰 岩6层 其中五灰层位稳定 十上灰岩较稳定 三灰 灰 深灰色石灰岩 岩溶裂隙较 发育 6 5 4 由暗灰 灰黑色粉砂岩 泥岩组成 含薄层 煤三层 第二层灰岩较少见 整合 下段为含煤段发育有第2 3层煤 其间为灰 灰白 色厚层中砂岩夹粉细砂岩 构成 3煤顶板砂岩 下 部为灰 深灰色细 中砂岩或粉砂岩 为3煤底板砂 岩 5 18 1 27 6 64 三灰 5 32 15 56 10 11 4煤 1 12 97 10 5 36 19 24 15 46 34 10 5 2 30 11 65 3煤 14 95 42 85 29 75 假整合 7 24 8 67 7 93 浅灰 青灰色石灰岩 上部夹薄层铝质泥岩 顶部岩溶裂隙较发育 1 70 9 35 4 43 4 64 1 40 12 10 12 32 25 91 17 59 灰 乳白色石灰岩及杂色铝质泥岩为主 含薄煤一 层 底部为铁质岩或铝质岩 十四灰岩溶裂隙较发育 5 78 12 55 7 95 整合 十四灰1 71 4 51 3 16 十三灰 0 45 10 4 48 1 46 0 13 5 7十二灰 五 9 十五 十四 十三 十二 18 17 十一 16 十 1 00 0 50 1 29 17煤 16 煤1 09 0 60 2 35 十 灰2 56 10 705 13 2 40 27 90 19 55 7 00 28 27 18 07 厚度 m 均 均 均 均均 均 均 均 均 均 第二段 由浅灰色 灰绿色 杂色粘土及中 细砂质粘土等组成 分布稳定 32 3 15 0 32 9 第四段 由土黄色或褐黄色粘土和粉砂质粘土 等组成 分布较稳定 第一段 以含粘土的中 粗砂及砂砾为主 中夹粘土透镜体 第三段 由深黄色或深褐色细砂以及粘土 砂质粘土 粘土质砂 砂砾 等相间组成 第五段 由棕黄色为主的粘土 砂质粘土 粘 土质砂 砂砾 砂 砂砾 层等相间组成 其 中粘土类约占68 砂土类由长石 石英组成 松散 40 05 39 80 57 20 12 5 41 0 52 1 117 1 山东科技大学毕业设计 第 页 1 2 2 构造特征构造特征 井田位于兖州向斜的北翼 为一倾向南东至北东 倾角 2 3 14 3 一般为 4 8 走 向北东至北北西的单斜构造 煤层地质构造整体比较简单 但有的采区比较复杂 局部不能 开采 1 2 3 煤层特征煤层特征 井田含煤地层共含有 26 层煤 总厚度 27 88 m 其中稳定可采的有 3 4 16 上 17 三 层煤 局部可采的 2 煤 6 煤以及暂不可采的 10 下 15 上层煤 可采煤层总厚度 13 14 m 约占煤层总厚的 73 5 而第三层煤和第四层煤全区稳定 平均厚度均为 10 5m 占可采煤 层总厚的 63 是矿井的主采煤层 设计时只考虑 3 煤和 4 煤 1 2 4 煤质特征煤质特征 本区煤质稳定 各层煤的主要指标变化很小 均为中变质程度的气煤 山西组煤层 第 2 3 层煤 属低硫中灰中等可选至易选煤 是良好的炼焦配煤或动力用煤 太原群煤 层 第 6 16 17 层煤 属中灰富硫至高硫的易选煤 不宜单独作炼焦配煤 为动力用煤 见图 1 2 井田地层综合柱状 1 2 5 开采技术条件开采技术条件 1 地温 据钻孔测定 非煤系地层地温梯度较小 一般为每百米 1 6 煤系地层地温梯度相应 增高 一般为每百米 2 7 综合平均梯度每百米 2 44 通常 650 m 以上层段的地温不超 过 31 650 750 m 层段的地温为 31 37 2 瓦斯 煤尘及自然发火 根据地质资料 本矿井第 3 4 16 17 层煤都属于氮气带 沼气和二氧化碳含量很底 均小于 10 m3 t 属低瓦斯矿井 可采煤层均有煤尘爆炸危险 煤尘爆炸指数一般为 37 42 各煤层都有自燃发火倾向 自燃发火期为 3 6 个月 2 2 井田境界和储量井田境界和储量 2 1 井田境界井田境界 2 1 1 井田划分的依据井田划分的依据 在煤田划分为井田时 要保证各井田有合理的尺寸和境界 使煤田各部分都 能得到合理的开发 煤田范围划分为井田的原则有 1 井田范围内的储量 煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应 山东科技大学毕业设计 第 页 2 保证井田有合理尺寸 3 充分利用自然条件进行划分 如地质构造 断层 等 4 合理规划矿井开采范围 处理号相邻矿井间的关系 2 1 2 井田范围井田范围 兴隆庄煤矿位于山东省兖州市城南偏东 距兖州市约 8km 自矿井建设以来 井田范围经历了多次变动 目前井田范围为 42 个拐点顺序圈定 具体范围为 北以滋阳断层为界 东与东滩矿为界 东南以 A XB 点连线与鲍店煤矿为界 西 部以铺子断层与杨村煤矿为界 西北至 17 煤露头 井田平面范围呈不规则形状 走向长约 13 1km 倾斜宽约 6 8km 面积 57 6948km2 2 1 3 煤层最小可采厚度煤层最小可采厚度 该井田煤层倾角小于 18 各煤层经洗选后均能达到炼焦用煤要求 根据 生产矿井储量管理规程 的规定 确定煤层的最小可采厚度为 0 70 m 2 2 矿井工业储量矿井工业储量 矿井工业储量是指在井田范围内 经过地质勘探 煤层厚度与质量均合乎开 采要求 地质构造比较清楚 目前可供利用的可列入平衡表内的储量 矿井工业 储量一般即 A B C 级储量 井田范围内全区可采煤层为 3 煤一层煤 3 煤平均厚度为 8 28m 矿井的工业储量根据经纬网网格法来计算 经过计算 得出井田范围内有 146 个经纬网格 煤层平均倾角 8 每个经纬网方格的面积为 S 500 500 250000m2 煤的容重取 1 35 t m3 矿井工业储量的计算公式如下 Zg N S M cos 2 1 式中 Zg 矿井工业储量 万 t S 每个经纬网方格的面积 m2 N 煤层部分面积 m2 山东科技大学毕业设计 第 页 M 煤层平均厚度 煤的平均容重 t m3 煤层平均倾角 则矿井的工业储量为 Zg N S M cos 250000 146 8 28 1 35 cos8 41199 3335 万 t 根据兴隆庄矿地质勘探资料 矿井各级储量具体情况见表 2 1 表 2 1 矿井工业储量表 单位 万 t A 级A B 级 储量级 别 项目 A B C 级储 量储量 百分 比 B 级储量C 级储量 储量百分比 3 煤41199 333520022 87610 486 12442 1987 8734 258732465 0748 0 788 其中 百分比为该级储量与其对应工业储量的比率 由表中数据可以看出 井田范围内 A B 级储量占工业储量的 78 8 大于 40 井田 内 A 级储量占水平工业储量的 48 6 大于 40 根据 矿井设计指南 中关于矿井井型与矿井设计的高级储量比例之规定 本矿井的储量符合煤炭设计规范的要求 2 32 3 矿井可采储量矿井可采储量 2 3 12 3 1 各类永久煤柱的计算各类永久煤柱的计算 1 各类永久煤柱留设宽度及其依据 各类永久煤柱包括津浦铁路煤柱 工业广场煤柱 西风井煤柱 矿井边界煤 柱 断层煤柱 具体留设如下 山东科技大学毕业设计 第 页 1 铁路煤柱 津浦铁路煤柱 按照原煤炭工业部 79 煤半字第 270 号文批复 关于印发山东省东滩矿井初 步设计审查意见的通知 确定津浦铁路煤柱保护等级为 级 保护煤柱围护 带宽度为 20m 设计留设岩层移动角为 第四系 35 上侏罗红层 55 煤系 地层 75 由于京沪铁路基本上垂直煤层走向方向 所以铁路两侧岩层走向移 动角可认为近似相等 根据垂直剖面法作图 如图 2 2 所示 350 26180 86202 28 60 95 57 3煤 17煤 图 2 2 津浦铁路保护煤柱剖面图 由此算得的铁路一侧煤柱宽度为 b 95 57 tan35 350 26 tan55 383 14 tan75 136 4881 245 2547 102 6621 484 4049 m 根据兴隆庄 矿现场生产经验 取 b 500m 以保证津浦铁路大动脉的安 全 则津浦铁路煤柱总宽度为 B 500 2 60 1060 m 2 工业广场保护煤柱 山东科技大学毕业设计 第 页 根据 关于煤矿设计规范中若干条文修改的决定 试行 之规定 井型在 240 万 t a 及以上 占地面积指标为 1 0 公顷 10 万 t 据此 确定工业广场占 地面积为 24 公顷 工业广场的形状为长方形 长 600m 宽 400m 又根据 煤炭 工业矿井设计规范 之规定 工业广场属二级保护 其围护带宽度为 15m 因此 加上围护带 工业广场需要保护的尺寸为 长 宽 630 430 270900m2 根据垂直剖面法作图 如图 2 4 所示 13 17 75 65 75 45 430 75 45 65 630 65 45 45 65 75 75 75 A B C D a b cd h k 图 2 4 工业广场保护煤柱剖面图 由作图法可得工业广场保护煤柱尺寸为 AD 1370 5922m BC 1424 1821m hk 1197 3872m 3 风井保护煤柱 根据垂直剖面法作图 如图 2 5 所示 山东科技大学毕业设计 第 页 13 75 17 75 75 75 65 45 45 45 45 65 75 65 75 65 B L A B C D ab cdhk 图 2 5 西风井保护煤柱剖面图 由作图法可得保护西风井煤柱尺寸为 AD 720 9039m BC 731 6219m hk 726 2629m 4 矿井边界煤柱 在矿井周围边界内侧各留 20m 作为与其他矿井之隔离 煤柱 国建设字 1979 207 号文批准 如以断层为边界时 按断层煤柱留设 5 日荷高速公路煤柱 以道路红线为起点 向两侧各留 20m 的围护带 然后第四系按 35 基岩按 75 的移动角斜且至各可采煤层 作为高速公路煤柱 6 断层煤柱 根据兴隆庄矿井现场生产经验 断层按性质 落差大小及其对煤层破坏程度 断层煤柱留设如下 断层按其落差大小不同 落差 50m 的断层 两侧各留 50m 的煤柱 落差 20m 50m 的断层 两侧各留 30m 煤柱 落差 10m 20m 的断层 两侧各留 20m 煤柱 落差0 75 dg dk Z Z 2805 7910 2109 9548 符合 煤炭工业矿井设计规范 的规定 2 带区生产能力 山东科技大学毕业设计 第 页 一个综放工作面产量 A0 LV0M C0 式中 L 采煤工作面长度 L 235m V0 工作面推进度 V0 0 8 6 300 1440m a 其中 0 8m 为采煤机截深 6 为每天进刀数 300 为年工作日数 M 采高 M 8 28 m 煤的容重 1 35 t m3 C0 采煤工作面采出率 C0 0 8 带入数据 可得 A0 LV0M C0 235 1440 8 28 1 35 0 8 302 6108 万 t 带区生产能力为 AB k1k2 n i A 1 0 式中 n 同时生产的工作面数 n 1 k1 带区掘进出煤系数 取 k1 1 1 k2 工作面之间出煤影响系数 n 1 时 k2 1 则 AB k1k2 n i A 1 0 1 1 1 302 6108 332 8719 万 t 240 万 t 通过计算 带区的生产能力达到矿井的设计生产能力 各环节通过能力的验算见第六章 山东科技大学毕业设计 第 页 5 35 3 带区车场选型设计带区车场选型设计 5 3 15 3 1确定带区车场的形式 线路布置和调车方式确定带区车场的形式 线路布置和调车方式 1 带区车场的形式和线路布置 本设计带区煤层运料平巷通过带区下部车场与轨道大巷相连接 除了带区下部车 场 带区内没有其它车场 带区下部车场采用顺向平车场 如图 5 3 通过提升绞车提升 绞车房独立通 风 并设置风窗调节风量 分带轨道斜巷内采用无极绳绞车牵引矿车进行辅助运输 5 绞车房回风道 4 绞车房 3 带区车场 2 运输大巷 1 轨道大巷 平面图 剖面图 5 4 1 3 4 53 1 2 2 图 5 3 带区下部车场型式图 在图 5 4 中 各参数意义如下 Lu 安全过卷距离 取 Lu 15m Lp 带区车场上部停车线长度 Lp 21 2m Lp n Lm Lhm 式中 n 一钩矿车数 取 n 8 Lm 矿车的长度 Lm 2 4m Lhm 富裕长度 Lhm 2m Lp n Lm Lhm 8 2 4 2 21 2m Lp 带区车场下部停车线长度 Lp Lp 21 2m L 斜坡水平投影长度 L 12 sin200 2 19 34 12 1 cos200 2 tan200 山东科技大学毕业设计 第 页 57 36m R 竖曲线半径 因所选轨道轨距为 600mm 则取 R 12m k 变坡点 图 巷道名称 3 带区煤层运料平巷 2 带区车场 1 轨道大巷 L k Lp 0 20 R R Lu Lp k 1 2 3 R R R R Lp LLp Lu 平面图 剖面图 5 4 带区下部车场线路图 2 带区车场的调车方式 装满设备和材料的小矿车或材料车由电机车牵引从轨道大巷进入带区车场 在带 区车场下部停车线上 矿车与电机车脱钩 小矿车和材料车通过提升绞车提至平车场 的平台摘钩 然后沿着矿车行进方向进入带区煤层运料平巷 5 3 25 3 2 带区主要硐室布置带区主要硐室布置 1 带区煤仓 在分带运输斜巷与带区煤层运煤平巷连接处 大巷两侧对应两个带区设一个带区 煤仓 带区煤仓采用垂直煤仓 断面为圆形 煤仓高度为 19 34m 用混凝土砌碹支护 壁厚 300mm 煤仓容量按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算 Q Q0 LMb C0kt 山东科技大学毕业设计 第 页 式中 Q 煤仓容量 t Q0 防空仓漏风留煤量 取 Q0 10t L 工作面长度 L 235m M 采高 M 8 28m b 进刀深度 b 0 8m 煤的容重 1 35t m3 C0 工作面的采出率 C0 0 80 kt 同时生产的工作面数目 取 kt 1 Q 10 235 8 28 0 8 1 35 0 80 1 1691 t 煤仓的断面半径 4 58m 14 334 1935 1 1691 所以煤仓断面直径取 9 2m 煤仓高度 19 34m 容量 1691t 2 绞车房 绞车房布置在煤层中 距轨道大巷 20m 距离带区煤层运料斜巷 35m 左右 见图 5 3 以利于维护 3 带区变电所 带区变电所应设在带区用电负荷集中的地方 故放在两条大巷之间 其位置见带区巷道布置 图 高压电气设备与低压设备分别集中在一侧布置 故硐室宽度取 3 6m 高度根据行人的高度和 设备要求以及吊挂电灯的高度确定为 3m 通道高度取 2 5m 硐室断面形状采用半圆拱 采用锚喷 支护 底板采用 100 混凝土铺底 并高出邻近巷道 200 300mm 和具有 3 的 流水坡度 以防矿 井水流进变电所 硐室与通道的连接处 设有向外开的防火栅栏两用门 6 6 采煤方法采煤方法 6 16 1 采煤工艺方式采煤工艺方式 6 1 16 1 1 设计带区地质条件设计带区地质条件 设计带区内可采煤层为山西组3 煤层 3煤厚层块状 内生裂隙发育 煤层赋存稳 定 厚度在2 30 10 65m m之间 平均厚度为8 28m 绝大部分区厚度在8m以上 仅极 个别点厚度在3m左右 煤层倾角平缓 一般3 9 平均7 直接顶板以粉砂岩为主 厚1 00 12 88m 平均3 14m 老顶厚10 20m 为中细 砂岩 厚层状 抗压强度900 1300kg cm2 煤层直接底板一般为深灰色粉砂岩 老底 为灰白色中 细砂岩互层 致密坚硬 井田内地质构造以宽缓的褶曲为主 井田范围内经勘探发现和证实的主要断层有7 条 落差较大的断层大多分布在井田的东部和北部边缘 构成井田的自然边界 井田 山东科技大学毕业设计 第 页 内未发现岩浆岩侵入活动 全矿井瓦斯相对涌出量为 0 666m3 t CO2相对涌出量为 2 139m3 t 矿井瓦斯等级 可以定级为低瓦斯矿井 井田最大涌水量为 713 m3 h 正常涌水量为 249 m3 h 煤尘有爆炸性危险 3煤有自然发火的倾向 属二类自燃 发火期一般为3 6个月 最短发火期为18天 6 1 26 1 2 采煤方法及其机械化程度的确定采煤方法及其机械化程度的确定 根据首采带区的地质条件 可考虑采用分层综采采煤法或综采放顶煤采煤法 下 面对两者的优缺点及适用条件作一个简单的比较 1 分层综采采煤法的特点 2 优点 技术成熟 采煤设备配套 类型齐全 性能完好 操作方便 管理简单 可选 出适用各种条件的采煤设备 液压支架及配套的采煤机设备体积小 轻便 回采工 作面搬家方便 采高一般为2 0 3 5m 回采工作面煤壁增压区小 煤壁稳定 生产 环节良好 回采工作面采出率高 可达到93 97 以上 能达到国家规定要求 煤炭 含矸率低 一般不大于1 5 相对综放开采煤尘浓度低 和综放工艺比较 顶板易 管理 工作面巷道维护难度小 3 缺点 工作面单产低 单产提高困难 开采投入高 上 下分层开采 人工铺网劳 动强度大 铺网费用高 煤巷掘进工程量大 掘进率高 回采工作面搬家倒面次数多 搬家费用高 区段分层周期长 多次启闭 引起自燃发火频繁 需要等再生顶板的 生成 加剧接续紧张的矛盾 由于下分层开采需要留内错式隔离煤柱 使得带区采 出率降低 4 适用条件 煤层顶板不是十分坚硬 直接顶具有一定厚度的缓倾斜厚煤层 5 综采放顶煤采煤法的特点 1 优点 单产高 工作面具有多个出煤点 而且在工作面内可实行分段平行作业 易实现 高产 效率高 由于放顶煤工作面的一次采出厚度大 生产集中 放煤工艺劳动量 小 以及出煤点多等原因 其生产效率和经济效益大幅提高 成本低 放顶煤采煤 法比分层开采减少了分层数目和铺网工序 由此节省了铺网费用 此外 其它材料 电力消耗 工资费等也都相应减少 巷道掘进量小 掘进率和巷道维护费用减少 便于采掘接替 减少了搬家倒面次数 节省了采煤工作面的安装和搬迁费用 对 煤层厚度变化及地质构造的适应性强 2 缺点 山东科技大学毕业设计 第 页 煤损多 工作面采出率低 比分层开采低10 左右 煤层易自燃发火 工 作面煤尘大 瓦斯积聚隐患大 3 适用条件 一次采出的煤层厚度在5 12m之间 煤的硬度系数一般应小于3 煤层倾角不宜过 大 煤层所含夹石曾厚度不宜超过0 5m 其硬度系数也应小于3 煤层直接顶具有随顶 煤下落的特性 其冒落高度不宜小于煤层厚度的1 0 1 2倍 基本顶悬露面积不宜过大 地质构造复杂 破坏严重 断层较多和使用分层长壁综采较困难的地段 采用放顶煤 能取得较好的效益 通过以上对比 可以看出 综采放顶煤采煤法是一种优点明显 效益显著 前景 广阔的采煤工艺 同时也体现了高产高效的原则 其不利方面可采用一些相应的措施 如无煤柱护巷技术 提高工作面推进度 及时喷注阻化剂 煤体预注水湿润煤层 在 放煤口设喷雾装置 尽可能应用低位放顶煤支架 合理配风 保证风量 同时加强监 测手段及生产技术管理等措施 可以加以改善 根据技术先进 经济合理 生产安全的总原则 结合兴隆庄矿煤层地质条件 主 采煤层3 煤层采用综采放顶煤采煤法 又根据带区巷道布置方式 采用倾斜长壁开采 综合以上分析 本设计主采煤层的采煤方法为倾斜长壁全部垮落一次采全高综采放顶煤采煤 法 6 1 36 1 3 回采工作面参数的确定回采工作面参数的确定 1 工作面长度的确定 影响工作面长度的因素有设备 煤层地质条件 瓦斯涌出量及生产技术管理的难 度等 设备是影响工作面长度的主要因素之一 我国生产的工作面刮板输送机大都按 150 200m的铺设长度设计的 另外 煤层地质条件是影响工作面长度的又一重要因 素 地质构造 煤层厚度 倾角 顶板条件都会影响工作面长度的选择 根据以上技术分析和目前我国煤矿实践经验 近水平煤层综采放顶煤工作面长度 以130 200m较为合理 参考兴隆庄矿现场生产经验 结合带区条带的整体划分 确 定首采带区采煤工作面的长度为190 71m 2 工作面推方向和推进度 为减少巷道维护工程量以及获得良好的通风效果 工作面采用从边界向大巷推进 的后退式回采顺序 根据 煤矿开采学 的有关论述 综放工作面的连续推进长度不宜小于 800 1000m 另外 考虑到工作面搬迁次数及煤损随工作面推进距离增大而减少 确 山东科技大学毕业设计 第 页 定首采带区工作面平均推进长度为1988m 结合矿井设计生产能力和所选用滚筒采煤机技术参数 可得出综放工作面的推进 度为 V0 0 8 6 300 1440m a 6 1 46 1 4 回采工作面破煤 装煤方式及相应设备的选择回采工作面破煤 装煤方式及相应设备的选择 1 工作面破煤方式及其设备选择 综放工作面设计采用双滚筒采煤机破煤 工作面首先沿3煤底板布置一个采高2 8m 的综采工作面 采用双滚筒采煤机割煤 顶煤通过放顶煤支架放出 根据采煤机要适合特定的地质条件 并且采煤机采高 截深 功率 牵引方式等 主要参数要选取合理 有较大的适用范围 满足工作面生产能力的要求 选用大功率 无链牵引采煤机MXA 300 3 5D型双滚筒采煤机 其技术特征见表6 1 表6 1 MXA 300 3 5D型双滚筒采煤机技术特征 型号MXA 300 3 5D 采高 m 2 3 5 适应煤质硬度f 2 4 煤层倾角 0 40 截深 mm 806 滚筒直径 m 1 8 牵引方式液压 双牵引 无链 牵引力 kN 400 牵引速度 m min 0 8 35 滚筒中心距 mm 9056 卧底量 mm 163 型号DMB 300S 功率 kW 300 电 动 机台数 台 1 电压 V 1140 冷却方式水冷 喷雾除尘方式内 外喷雾 控顶距 mm 2578 最大不可拆卸尺寸 长 宽 高 质量 mm t 3705 1151 309 2 37 总重 t 37 3 山东科技大学毕业设计 第 页 制造厂家西安煤矿机械厂 由于3煤赋存稳定 煤层倾角平缓 采煤机采用端部割三角煤斜切进刀 往返一 次割两刀的割煤方式 前滚筒割顶煤 后滚筒割底煤 割三角煤进刀过程如下 当采煤机割至工作面端头时 其后的输送机槽已移近煤壁 采煤机机身处尚留 有一段下部煤 图6 1 a 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 6 1 b 再调换两个滚筒上下位置 重新返回割煤至输送机机头处 6 1 c 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 6 1 d a b c d AA AA AA AA 1 2 2 1 1 2 1 2 A A A A A A A A 图6 1 工作面端部割三角煤斜切进刀 a 起始 b 斜切并移直输送机 c 割三角煤 d 开始正常割煤 1 综采面双滚筒采煤机 2 刮板输送机 工作面放煤采用多轮顺序放煤 两刀一放 采放平行作业 2 工作面装煤方式 在采煤机截割煤的同时 利用滚筒螺旋齿片和弧型挡煤板自动将煤装到工作面刮 板输送机 余煤由铲煤板随移溜铲入刮板输送机 放顶煤时落煤自装 少量煤由人工 铲子攉装到刮板输送机内 6 1 56 1 5 回采工作面运煤方式及其运输设备的选择回采工作面运煤方式及其运输设备的选择 1 回采工作面运煤方式 回采工作面采下的煤由工作面刮板输送机通过转载机运到分带运输斜巷 2 回采工作面刮板运输机的选择 山东科技大学毕业设计 第 页 刮板输送机选型原则 刮板输送机一般与采煤机配套使用时均选用可弯曲自移式 刮板输送机 煤质较硬时 块度较大时优先选用双边链 较软时选用运输能力大的中 单链 煤质有硬有软时 选用中双链 输送机溜槽的结构一般应选用开底式 只有煤 层底版较松软时才选用闭底式 综采工作面刮板输送机通常采用多电动机驱动 一般 2 4台 应优先选用双电机双机头驱动方式 刮板输送机的输送能力应大于采煤机的 最大生产能力的20 根据以上的选型原则 并且考虑与采煤机的配套原则 选用SGZ 764 400型前部刮 板输送机 SGZ 764 500型后部刮板输送机 其技术特征见表6 2和表6 3 表6 2 SGZ 764 400型前部刮板输送机技术特征表 型号SGZ 764 400 设计长度 m 200 出厂长度 m 200 运输能力 t h 900 链速 m s 1 1 型号KBKYSS 100 200 8 4 功率 Kw 2 100 200 转速 rpm 1480 735 电 动 机 电压 V 1140 液力耦合器型号TVA 560 减速器速比1 27 635 布置方式平行布置 中部槽规格 长 宽 高 mm 1500 764 222 圆环链规格 mm 26 92 C 刮板链形式准双边链 刮板间距 mm 920 与采煤机配套牵引方式有链或无链 制造厂家张家口厂 表6 3 SGZ 764 500型后部刮板输送机技术特征 型 号SGZ 764 500 设计长度 m 200 出厂长度 m 200 运输能力 t h 1100 链速 m s 1 21 山东科技大学毕业设计 第 页 型号KBYD 680 250 125 4 8 功率 kw 2 250 125 转速 rpm 1480 735 电 动 机 电压 V 1140 液力耦合器型号TV 600 减速器速比1 30 82 布置方式平行布置 中部槽规格 长 宽 高 mm 1500 764 222 圆环链规格 mm 30 108 C 刮板链形式中双链 刮板间距 mm 1080 与采煤机配套牵引方式无链 制造厂家张家口厂 6 1 66 1 6 工作面支护方式及采空区处理工作面支护方式及采空区处理 1 工作面内支护方式及设备的选择 1 支护方式 3煤是特厚煤层 采用放顶煤开采 回采工作面采用放顶煤液压支架支护 2 放顶煤支架的选择 支架选型原则 支护强度与工作面矿压相适应 支架结构与煤层赋存条件相 适应 支护断面与通风要求相适应 液压支架与采煤机 输送机等设备相匹配 根据以上原则 并考虑到 三机 配套原则 选择ZZPF4800 17 33型放顶煤支架 其技术特征见表6 4 表6 4 ZZPF4800 17 33型放顶煤支架的技术特征表 项目技术特征 型号ZZPF4800 17 33 放煤形式双输送机 摆动后尾梁插板 低位放顶煤 高度 m 1 7 3 3 宽度 m 1 42 1 58 中心距 m 1 5 初撑力 kN 3958 工作阻力 kN 4800 支护强度 Mpa 0 65 山东科技大学毕业设计 第 页 对底板比压 Mpa 1 98 适应倾角 15 供液泵压 Mpa 31 5 运输尺寸 长 宽 高 mm 5 0 1 42 1 7 重量 t 15 98 型式单伸缩 缸径 柱径 mm 200 185立柱 工作阻力 初撑力 kN 1200 989 6 型式浮动活塞 缸径 行程 mm 140 900推移千斤顶 推力 拉力 kN 306 485 缸径 行程 mm 110 900移后输送机 千斤顶推力 拉力 kN 304 122 生产厂家北京煤机厂 3 支架支护强度校核 支架工作阻力校核 根据 采场顶板控制及监测技术 综采放顶煤支架的工作阻力应按下式计算 P La khkLz kN 架 6 1 式中 P 支架工作阻力 kN 架 La 每架支架所控制的工作面的长度 La 1 5m 架 k 跨落带岩层平均容重 根据兴隆庄矿生产经验 取 k 26kN m3 hk 跨落带岩层垂高 按采 放煤层总垂高的2倍来计算 hk 17 06m Lz 直接顶岩梁长度 Lz Ld Lh Ld为端面距 m Lh为支架前梁和顶 梁长度之和 m 根据所选放煤支架尺寸 Lh 0 3 端面距取 Ld 0 3 则Lz Ld Lh 4 3 0 3 4 6 m 带入数据 可得 P La khkLz 1 5 26 17 06 4 6 3060 564 kN 4800 0 8 3840 kN 通过校核 支架工作阻力满足要求 支护强度校核 根据兴隆庄矿现场生产经验 支架支护强度计算公式为 山东科技大学毕业设计 第 页 g kH 6 2 式中 g 顶板对支架的压强 Mpa k 支架上方顶板的岩石厚度 按8倍于工作面采高 m H 采高 m 煤岩平均容重 t m3 g kH 8 2 8 2 6 0 58 Mpa 0 65 通过校核 支架支护强度满足要求 2 工作面端头支护 1 支护方式 由于工作面的上 下出口处悬顶面积大 机械设备多 又是材料和人员出入的交 通要口 所以必须加强支护 针对本设计工作面的具体特点 不仅要采煤 同时要放 煤 机械设备比一般工作面多 另外 结合兴隆庄矿生产经验 决定采用端头放煤支 架支护 2 端头支架选型 根据支架选型要求及设计的特点 选用 ZTF6500 19 32 型端头支架 其技术特 征见表 6 5 表 6 5 ZTF6500 19 32 型端头支架技术特征表 型号ZTF6500 19 32 工作阻力 kN 6577 初撑力 kN 6157 最小支撑高度 m 1 9 最大支撑高度 m 3 2 支护强度 MPa 0 75 中心距 mm 1570 底板比压 MPa 2 05 支护面积 m2 9 28 3 采空区处理 采空区采用顶板全部跨落法处理 4 控顶设计 最小控顶距为 Lx Ld Lh 6 3 最大控顶距为 Ld Lx b 6 4 式中 Ld 端面距 取0 3m 山东科技大学毕业设计 第 页 Lh 支架前梁和顶梁长度之和 根据所选放顶煤支架 取4 3m b 采煤机截深 取0 8m 则 Lx Ld Lh 4 3 0 3 4 6m Ld Lx b 4 6 0 8 5 4m 6 1 7 工作面设备布置工作面设备布置 工作面内共布置ZZPF4800 17 33型放顶煤支架129架 ZTF6500 19 32型端头支架 4架 每个端头各两架 共计133架 其它设备布置见工作面设备布置见工作面布置图 6 1 86 1 8 采煤工艺采煤工艺 1 工艺过程 1 工作面日进刀数 矿井设计生产能力240万t a 一年按300天计算 日产量应为 Qd 240万t 300天 8000t 采煤机截深0 8米 工作面进刀数为 N Qd LMB C N 8000 235 0 8 1 35 0 80 8 28 4 76 刀 式中 L 工作面长度 235m M 煤层厚度 8 28m B 采煤机截深 0 80m 煤的容重 1 35 m3 C 工作面回采率 取0 80 取日进刀数6刀 即每班进2刀 验算日产量 Q日 LBM CN 235 0 8 8 28 1 35 0 80 6 10087t 8000t 所以 日进 6 刀是能满足产量要求的 2 一刀煤所需的时间 纯割煤的时间 T割 T割 1 1 V L 2 L 2 1 V L 2 山东科技大学毕业设计 第 页 4 302 190 71 6 302 42 7 min 式中 L 工作面长度 190 71m L1 斜切段长度 取 30m V1 采煤机正常割煤牵引速度 取 4m min V2 采煤机单向割煤牵引速度 取 6m min 割煤空行时间 T空 T空 L1 V空 3 75min 8 30 式中 V空 采煤机空刀运行时的牵引速度 取 8 m min 必须的间歇时间 T停 必须的间歇时间包括每割完一刀煤检查机器更换截齿时间 正常的停开机时间 采煤机改变 牵引方向时的翻挡煤板时间及滚筒调位时间等 根据实际情况 T停取 15min 所以每割一刀煤所需的时间 T T割 T空 T停 42 7 3 75 15 61 45 min 端头作业时间 T端 本综采工作面端头支护采用端头液压支架 端头作业时间取 25min 故障时间 根据大量调查 国产综采设备机电事故影响时间占总工时的 8 15 每割一刀煤影响时间为 15 25min 在此取 20min 由以上分析 每割一刀煤的循环时间 T循为 T循 T T端 T故 61 45 25 20 106 45 min 每班割煤时间为 2 106 45 212 9min 360min 放煤方式为两采一放 放煤时间为 360 106 45 253 55 min 通过计算 综放面每班进 2 刀是能够实现的 因此 回采工作面作业过程如下 割煤 移架 推前溜 拉后溜 割煤 移架 推前溜 放煤 拉后溜 2 采放比 山东科技大学毕业设计 第 页 割煤高度为 2 8m 采放比为 2 8 8 28 2 8 1 1 96 3 循环放煤步距 根据椭球体理论 顶煤是按近似椭球体形状流出来的 如果放顶煤高度为 h 则放出椭球体长轴为 2a 近似于 h 短轴为 2b 放出椭球体短轴与长轴的关 系为 b 0 25 0 3 h 6 5 2 1 0 25 0 3 5 73 2 1 0 71625 0 8595 m 椭球体短轴长度为 2b 1 4235 1 719 m 放煤步距 L 应在 1 4235 1 719 m 之间比较合理 其脊背煤损较小 混矸率 较低 又根据采煤机截深和支架的移架步距 确定循环放煤步距为 L 0 8 2 1 6m 因此 综放工作面采用多轮顺序低位放煤 两刀一放 循环放煤步距为 1 6m 4 工艺要求 1 割煤 割煤方式为双向割煤 端头自开缺口斜切进刀 螺旋滚筒自动装煤 斜切进刀长度不小于 30m 截深 0 8m 割煤时煤机速度要适宜 且必须保证顶底 板平整 煤壁齐直 不得出现割底留伞檐现象 工作面采高控制在2 8 0 1m 2 移架 采用及时移架支护方式 移架滞后煤机后滚筒3 9m 追机作业 并及时伸出伸缩前梁打出护帮板 需要时可于煤机机身处移架或拉超前支护 移架 步距为 0 8m 3 推前溜 在移架后顺序推移前部运输机 滞后移架10 15m 左右 其弯曲 段长度不得小于 30m 推移步距为 0 8m 推前溜时必须依顺序进行 严禁相向操 作 推溜后溜子必须保持平 直 4 放煤 采用多轮顺序低位放煤 两刀一放 采煤机割第二刀时采放平行作业 见顶板矸石占放出物的 1 3 时停止放煤 若遇到大块煤不易放出时 可反复伸缩插板 小幅度上下摆动尾梁 使顶 煤破碎后顺利放出 放煤结束后应关好放煤口 并确保过煤高度不小于500mm 放煤与移架 间距不小于 20m 5 拉后溜 后溜在放完顶煤后拉移 拉移步距为0 8m 必须依次顺序进行 山东科技大学毕业设计 第 页 严禁相向操作 杜绝误操作 后部运输机拉移滞后放煤架10 15m 并确保弯曲 段不小于 30m 确保拉移到位 停机时不得移溜 拉移后应保证其平 直 6 1 9 劳动组织和循环作业图表劳动组织和循环作业图表 1 劳动组织 用比较类推法 根据类似工作面的定员和工作面及劳动定额配备对各项工种和人 员数目进行确定 具体工种和人员数目见表6 6 表6 6 劳动组织表 工种一班二班三班检修班合计在册 班长2222810 采煤司机33331215 刮板机司机111479 转载机司机111256 胶带机司机22241012 支架工2223911 放煤工3330911 泵站工111145 电站工1116911 浮煤清理工44401215 送饭工111145 端头完好工55582326 防尘工111034 运料工2222810 油脂四铁工34 材料工34 地面装料工34 技术员23 区长 书记45 合计138170 在确定在册人数时 出勤率按95 计算 在册人数按式6 5计算 在册人数 出勤人数 7 6 出勤率 6 6 式中 7