煤矿开采学课程设计

精品文档 1欢迎下载 河南工程学院 煤矿开采学 课程设计 矿矿 带区带区 120120 万吨万吨 年生产能力设计年生产能力设计 学生姓名 王志珂 高腾翔 王婷 学 院 安全工程学院 专业班级 安全工程 1541 班 专业课程 煤矿开采学 课程设计 指导教师 陈国祥 2018 年 1 月 1 日 精品文档 1欢迎下载 课程设计名称 煤矿开采学 课程设计 课程编码 012263106 课程性质 实践课 适用专业 采矿工程 课程设计时间 4 周 学分数 4 编写人 王志珂 201510104138 高腾翔 201510104137 王 婷 201510104139 编写单位 安全工程学院 精品文档 2欢迎下载 煤矿开采学煤矿开采学 课程设计任务书课程设计任务书 题目题目 矿矿 采 带 区采 带 区 万吨万吨 年生产能力设计年生产能力设计 专业专业 安全工程安全工程 班级班级 安全工程安全工程 15411541 一 设计题目一 设计题目 矿 采 带 区 万吨 年生产能力设计 二 设计时间二 设计时间 2017 年 12 月 25 日 2018 年 1 月 5 日 三 设计资料三 设计资料 1 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阶段某采 带 区内为一层煤 或两层煤 依具体 任务确定 若设计题目是两层煤 则自上而下顺序为 Kl K2 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 2000m 倾斜长度 800m 采 带 区内各煤层埋藏平稳 地质构造简单 无断层 煤层均属简单 结构煤层 硬度系数 f 2 各煤层瓦斯涌出量较低 自然发火倾向较弱 涌水 量也较小 设计矿井的地面标高为 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煤层底板下方 25m 处的稳定岩层中 为 满足该采 带 区产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自 行决定 2 设计题目的煤层倾角条件 1 设计题目的煤层倾角条件 1 煤层倾角条件 1 煤层平均倾角为 12 2 设计题目的煤层倾角条件 2 煤层倾角条件 2 煤层平均倾角为 25 或设计条件为 1 一层煤 煤层厚度 2 2m 煤层倾角 20 2 一层煤 煤层厚度 2 2m 煤层倾角 12 3 一层煤 煤层厚度 6 9m 煤层倾角 20 精品文档 3欢迎下载 4 一层煤 煤层厚度 6 9m 煤层倾角 12 5 两层煤 K1 煤层厚度 6 9m K2 煤层厚度 2 2m 煤层倾角 20 6 两层煤 K1 煤层厚度 2 2m K2 煤层厚度 6 9m 煤层倾角 20 7 两层煤 K1 煤层厚度 6 9m K2 煤层厚度 2 2m 煤层倾角 12 8 两层煤 K1 煤层厚度 2 2m K2 煤层厚度 6 9m 煤层倾角 12 设计采 带 区综合柱状图 一层煤 柱状 厚度 m 岩性描述 8 60 灰色泥质页岩 砂页岩互层 8 40 泥质细砂岩 碳质页岩互层 4 20 灰色砂质泥岩 细砂岩互层 坚 硬 7 80 灰色砂质泥岩 4 60 薄层泥质细砂岩 稳定 3 20 灰色细砂岩 中硬 稳定 6 96 9 煤层 煤质中硬煤层 煤质中硬 1 30t 1 30t m3m3 3 20 灰白色粗砂岩 坚硬 抗压强度 60 80MPa 24 68 灰色中 细砂岩互层 两层煤 柱状 厚度 m 岩性描述 8 60 灰色泥质页岩 砂页岩互层 精品文档 4欢迎下载 8 40 泥质细砂岩 碳质页岩互层 0 20 碳质页岩 松软 2 2 或 6 9 K1 煤层 1 30t m3 4 20 灰色砂质泥岩 细砂岩互层 坚 硬 7 80 灰色砂质泥岩 4 60 薄层泥质细砂岩 稳定 3 20 灰色细砂岩 中硬 稳定 2 2 或 6 9 K2 煤层 煤质中硬 1 30t m3 3 20 灰白色粗砂岩 坚硬 抗压强度 60 80MPa 24 68 灰色中 细砂岩互层 采区生产能力为采区或带区生产能力定为 45 万 t a 90 万 t a 和 120 万 t a 四种 设计者可以在三种中任选一种 四 完成的任务四 完成的任务 按任务分配分组进行 要完成的任务如下 1 设计内容 采 带 区巷道布置 采煤工艺设计 设计图纸 2 提交课程设计报告 五 成果要求五 成果要求 文字格式要求 主标题 三号字 居中 宋体 加黒 段后为自动 正文 全文宋体 小四号字 段前段后 0 行间距 1 5 首行缩进 2 个字 符 包括各级标题 精品文档 5欢迎下载 编码 采用中式 一 二 三 一 二 三 1 2 3 1 2 3 编码形式 不得采用自动生成格 式 其中 一 一 做为标题 加黒 单独成行 1 1 可以做标 题 也可以不做标题 如果做标题 需单独成行 做还是不做标题 均不需要 加黒 图表 图表文字及说明等均采用五号宋体 表格要有表头 表头包括表号 表名 表头在表的上面并居中加黑 图要有图号 图名 在图的下面并居中 不需加黒 公式 采用公式编辑器编写 要规范 必要时要编号 编号要写在公式的 尾部 装订 A4 纸打印 加封面 左侧装订 图纸要求 需要制图的情况 本设计绘制两张大图 二号图纸 1 采 带 区巷道布置平面图和 1 2000 剖面图 1 2000 2 采煤工艺布置平面图 1 200 设计图纸四周各留 20mm 的边框线 右下角留出标题栏 凡设计图中已有 内容 说明书中都可以不画 指指导导教教师师签签名名 20172017 年年 9 9 月月 1010 日日 精品文档 6欢迎下载 精品文档 1欢迎下载 目录 前前 言言 8 8 1 1 设计题目的一般条件 设计题目的一般条件 8 8 2 2 设计题目的设计条件 设计题目的设计条件 8 8 第一章第一章 带区巷道布置带区巷道布置 9 9 第一节第一节 带区储量与服务年限带区储量与服务年限 9 9 1 采区或带区生产能力定为 120 万 t a 三种 9 2 计算带区的工业储量 设计可采储量 9 3 计算带区的服务年限 9 第二节第二节 带区内的再划分带区内的再划分 1010 1 确定采煤工作面长度 10 2 确定采区内的区段数目或带区内的工作面数目 10 3 确定工作面生产能力 11 4 确定采区或带区内同采工作面数目及工作面接替顺序 11 工作面接替顺序 11 第三节第三节 确定采 带 区内准备巷道布置及生产系统确定采 带 区内准备巷道布置及生产系统 1212 第二章第二章 采煤工艺设计采煤工艺设计 1515 第一节 采煤工艺方式的确定 15 第二节 工作面合理长度的确定 17 第三节 循环方式 作业形式的选择及循环图表的编制 18 精品文档 2欢迎下载 参考文献 参考文献 1919 精品文档 8欢迎下载8 前前 言言 1 1 设计题目的一般条件 下例为假想矿井 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阶段某采区内为一层煤 煤层厚度 层间距及顶底 板岩性见综合柱状图 该采区走向长度 2000m 倾斜长度 800m 采区内各煤层 埋藏平稳 地质构造简单 无断层 煤层均属简单结构煤层 硬度系数 f 2 各煤层瓦斯涌出量较低 自然发火倾向较弱 涌水量也较小 设计矿井的地面 标高为 30m 煤层露头为 30m 第一开采水平为该采区服务的一条运输大巷布 置在煤层底板下方 25m 处的稳定岩层中 为满足该采区产系统所需的其余开拓 巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定 2 2 设计题目的设计条件 设计题目的设计条件 煤层设计条件 一层煤 煤层厚度 6 9m 煤层倾角 12 本带区生产能力定为 120 万 t a 精品文档 9欢迎下载9 第一章第一章 带区巷道布置带区巷道布置 第一节第一节 带区储量与服务年限带区储量与服务年限 1 带区生产能力定为 120 万 t a 三种 2 计算带区的工业储量 设计可采储量 工业储量 ZC V 走向长度 倾斜长度 煤层厚度 1 30t m3 2000m 800m 6 9m 1435 2000 万 t 按规定带区边界保护煤柱左右各留设 10m 宽 则永久煤柱损失量为 P 20m 800m 6 9m 1 30t m3 143520t 设计可采储量为 Z ZC P C 14352000 143520 t 0 75 10656360t C 采出率 厚煤层不低于 0 75 3 计算带区的服务年限 当矿井生产能力 A 一定时 矿井的设计服务年限为 P K 矿井储量备用系数 矿井设计一般取 1 4 所以 P 6 34a 10656360 120万 1 4 第二节第二节 带区内的再划分带区内的再划分 1 确定采煤工作面长度 为使巷道保持良好状态 防止采空区矸石冒落及保证生产安全 需在带区 左右两侧留有一定范围的煤柱 煤柱尺寸大小与煤层上的压力及煤体本身强度 有关 综合已知条件及所选用的采煤方法 在采区左右边界各留 10m 的边界煤 柱 采区内不再留这类煤柱 工作面长度可以用下列式表示 L n B 精品文档 10欢迎下载10 式中 L 工作面长度 m n 同时放煤支架数 T 每班工作时间 min t 每架支架放煤所需时间 min B 支架宽度 m 每班工作时间效率 取 n 2 B 1 5m T 300min t 6min 则 L 2 150m 300 1 5 6 2 确定采区内的区段数目或带区内的工作面数目 根据给定的条件可知 煤层的倾向长度 800 20 780m 走向长度 2000 20 1980m 地质构造简单 煤层赋存条件较好 瓦斯涌出量小 回采工作面是沿走向方向布置 沿倾向推进 采用倾斜长壁采煤法 工作面数目 N L S0 l l0 式中 L 煤层走向方向长度 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 取 3m N 12 69 取 13 2000 10 2 150 2 3 巷道宽度为 4m 4 5m 本带区选取 4 5m 且采区生产能力为 120 万 t 选 定 13 个区段 采用沿空掘巷方式 巷道间留较小煤柱 取 5 米 割煤机一刀进刀量为 0 8m 年产量为 120 万吨 则经计算可知 工作面长 度为 150m 每天割 9 刀 3 确定工作面生产能力 采煤工作面产量 A0 Lv0M C0 式中 L 采煤工作面长度 m v0 工作面推进速度 m a v0 0 8m 6 12 20 1152 m a M 煤层厚度或采高 m 煤的密度 t m3 C0 采煤工作面采出率 一般 0 93 0 97 薄煤层取高限 厚煤层取低 限 采煤工作面的年推进度 综采面可达 1080 1200 或以上 普采面不小于 600m 精品文档 11欢迎下载11 A0 150 6 9 1 30 0 93 1441514 88 t a 1 1 TAQ 式中 工作面生产能力 万 t Q 采区生产能力 120 万 t a A 每年正常工作日 330 天 T 故 t79 33051 1330 1200000 Q 4 确定采区或带区内同采工作面数目及工作面接替顺序 生产能力为 120 万 t a 且工作面生产能力为 3305 79t 目前开采准备系统 的发展方向是高产高效生产集中化 采用提高工作面单产 以两个工作面产量 保证采区产量 所以定为采区 5 个区段工作面接替顺序 采用下行开采顺序 工作面接替顺序图工作面接替顺序图 图 1 1 布置一个普采工作面无法满足设计条件 则需要两个工作面同时开采 煤层 区段 1 区段 2 区段 3 区段 4 区段 5 区段 6 区段 7 区段 8 区段 9 区段 10 箭头表示方向为工作面推进顺序 论述煤层间 分层间 区段间 条带间的开采顺序及参数 区段 1 区段 2 区段 3 区段 4 区段 5 区段 6 区段 7 区段 8 区段 9 区段 10 精品文档 12欢迎下载12 第三节第三节 确定采 带 区内准备巷道布置及生产系统确定采 带 区内准备巷道布置及生产系统 1 确定带区内开拓巷道布置 根据题目所选条件 完善带区所需的开拓巷道 运输大巷布置在 k1 煤层底板下方 50m 处的稳定岩层中 2 由于地质构造简单 无断层 煤层赋存条件好 涌水量较小 瓦斯涌出量较 小 自然发火倾向较弱 为减少煤柱损失 提高采出率 降低巷道维护费用 采用沿空掘巷的方式 3 方案选择 方案一 分带单独布置 每一个分带分别开斜巷进入上部煤层 每一个分带都布置一个煤仓直通 运输大巷 方案二 带区联合布置 运输大巷通过材料斜巷进入上部煤层 在上部煤层布置运煤集中平巷 整个带区布置一个煤仓 巷道硐室掘进费用巷道硐室掘进费用 方案一方案二 方案 工程 名称 单价 元 工程量 m 费用 万 元 工程量 m 费用 万 元 回风运料斜巷 1580152 16383 76152 247 97 进风行人斜巷 158094 16237 3394 229 66 煤仓 1453 14 16 25 4 72 343 14 16 2 5 0 5 9 04 集中平巷 8353600 10 2297 49 合计 693 44384 17 精品文档 13欢迎下载13 巷道硐室维护费用巷道硐室维护费用 生产经营费用生产经营费用 方案一方案二 方案 工程 名称 单价 元 工程量 m 费用 万 元 工程量 m 费用 万 元 回风运料斜巷40 元 m 152 16185 584152 16 02 2 19 48 进风行人斜巷40 元 m 94 16 16 02 96 3894 16 02 2 12 04 小计 254 9631 527 煤仓30 元 m 25 16 02 16 19 22425 16 021 201 集中平巷160 元 m 2 2577 16 02 1321 07 总计 529 1611321 079 方案一方案二 方案 工程 名称 单价 元 工程量 m 费用 万 元 工程量 m 费用 万 元 斜巷1164 元 m 94 16175 0694 221 883 煤巷951 元 m 25 1638 0425 24 755 合计 213 1026 638 精品文档 14欢迎下载14 费用汇总表费用汇总表 方案一系统简单 通风容易 但生产调度管理复杂 煤仓太多 维护困难 装煤点多 管理复杂 方案二采用集中化生产 从根本上克服了方案一的缺点 虽然方案二维护 费用高 但从技术和管理等方面的综合分析 选择方案二更优越 综上所述 选择带区联合布置方式 巷道布置情况见巷道布置图 带区巷 道剖面 4 定带区通风布置系统 各煤层通风系统为 运输大巷 材料斜巷 煤层运输集中平巷 分带运输 斜巷 采煤工作面 分带回风斜巷 回风大巷 方案 矿井 费用名称 方案一方案二 掘进 万元 693 44384 17 维护 万元 529 1611321 07 生产 万元 213 10526 638 总计 万元 1435 7131731 898 精品文档 15欢迎下载15 第二章第二章 采煤工艺设计采煤工艺设计 第一节第一节 采煤工艺方式的确定采煤工艺方式的确定 1 设置采煤工艺 对于设计带区的煤层厚度为 6 9m 进行采煤工艺设计 6 9m 属于厚煤层 硬度系数 f 2 结构简单 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 进行倾斜长壁采煤法开采 综采工作面流程为采煤机向上割煤 移架 采煤机向下装煤 推移刮板输 送机 斜切进刀 推移刮板输送机 2 综采工作面的设备选用国产设备 根据实际情况和对多种采煤机的型号对比选用采煤机MG2 160 710 AWD 型电牵引采煤机 3 装煤 1 确定落煤方式 采用双滚筒采煤机直接落煤 2 确定割煤方式 往返一次割两刀 3 确定进刀方式 为提高煤炭采出率 选取端部割三角煤斜切进刀方式 如图所示 精品文档 16欢迎下载16 4 确定截深 综合考虑煤层顶底板状况 煤本身硬度 采煤机截割功率 采煤机效率 输送机运输能力等确定截深为 800mm 4 运煤 液压支架型号液压支架型号 型号 ZZ400 1 7 35 中心距 1500mm 型式 支撑掩 护式 外形尺寸 5900 1420mm 运煤方式 双输送 机运输 适应煤层 倾角 15 支撑高度 1 7 3 5m 支架重量 13t 工作阻力 4000 kN 设计单位北京煤机厂 1 移架方式 移架方式为分段移架 2 支护方式 由于煤层 f 2 顶煤厚度较小 选用及时支护 3 端头支护 端头支护方式为单体支柱加长梁组成的迈步抬棚 4 超前支护方式和距离 由于采用综采开采 支撑压力分布范围为 20 30 米 峰值点距煤壁前方 5 15m 所以超前支护的距离为 20 米 选用单体支柱和金属铰接顶梁支护 铰接 顶梁的长度为 1000mm 5 处理采空区 一般采用全部垮落法 精品文档 17欢迎下载17 第二节第二节 工作面合理长度的确定工作面合理长度的确定 确定工作面合理长度时要考虑以下方面 1 煤层地质条件 该带区煤层埋藏稳定 地质构造简单 无断层 煤层属简单结构煤层 硬 度系数 f 2 煤层平均倾角为 12 煤层厚度适中 瓦斯涌出量低 自然发火 倾向较弱 涌水量也小 综采工作面长度一般为 120 180m 由于带区的地质条 件好 所以工作面 150m 是合适的 2 工作面生产能力 工作面设计设计设计生产能力为 120 万 t 年 正规循环