采区课程设计说明书

1、中国矿业大学银川学院采 区 课 程 设 计说 明书 课程名称：煤矿开采学 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师：一. 采区概况及地质特征11采区概况12采区构造及水文地质13采区煤层赋存情况二 采区储量及服务年限21储量22采区生产能力及服务年限2三 采区巷道布置与采煤方法的选择31采准巷道布置方案的提出32采准巷道布置方案比较3四采煤方法及回采工艺54采煤方法54回采工艺6五 采区生产系统和主要机械设备选型81液压支架82采煤机83刮板输送84转载机95破碎机96可伸缩胶带输送机97乳化液泵98回柱绞车109水泵1010移动变电站101 一、采区概况及地质特征1采区概况 本采区为某矿的第二

2、采区，该采区沿走向北邻尚未开采的第三采区的边界线，南邻正在开采的第一采区的边界线。 运输方式：煤炭运输采用3吨底卸式矿车 井底车场：折返车场 瓦斯等级：6.2立方米/吨日 矿井通风方式：对角式 2采区地质构造及水文地质 采区内无断层和褶曲，无火成岩侵入，开采条件良好 柱状图 煤岩性质 柱状 厚度m泥 10 页岩 3 粉砂岩 14 煤 9 砂岩 10 石灰岩 53采区煤层赋存情况 二、采区储量与服务年限在该采区由煤层等高线图，可测的该采区的倾角为19，采区平均走向长为2000米，采区倾斜长度为1110米。1采区工业储量 zg=lhmd =2000*1110*9*1.35=2697.34万吨l采区

3、走向长度 h采区斜长m采取高度 d煤的容重 2煤柱损失量 p = 40*2000*9*1.35+(15*2+40*2+20）(1110-40)*9*1.35=266.2万吨3采区可采储量zk=（zg-p）c=（2697.34-266.2）75=1823.3万吨式中：zk- 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- 采区回采率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%，这里c = 0.75。4采区采出率5采区生产能力及服务年限1确定工作面长由已知条件知：该煤层倾向共有：1110m的长度。且采煤工艺选取的是较先进的综采，综采放顶煤法，由采煤学所学知识得知

4、，综放工作面长度一般为150m240m，巷道宽度为4m4.5m,本题目选取4.5m，选定4个区段，区段煤柱选为20m,故工作面长度为：l=采区斜长-采区边界长-区段间的煤柱宽度-巷道宽度/4=(1110-40-204-4.510)/5=189m取5m的整数倍，所以取l=190m2.采区年产量.a=lhpc3001.05式中：ao回采工作面年生产能力l工作面长度mh煤层厚度mp工作面推进距离m/d（三八制度，一天进4刀。）煤的容重 c回采率300年工作日数。1.05掘进采出煤率a0=lhpc3001.05=190941.350.953001.05=276.33万吨3服务年限=4工作面接替顺序11

5、02停采线100m110111041103310611053108110711101119煤层工作面接替顺序：1101110211031104110511061107110811091110注：箭头表示回采工作面的接替顺序。三、采区内准备巷道布置及生产系统1、完善开拓巷道为了提高经济效益，本采区采用双翼走向开采，根据所给地质条件，在开采水平中，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在煤层底板下方25m的稳定岩层中。2、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较 首先确定回采巷道布置方式，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，无自然发火倾向,煤层直接顶为粉砂岩，根据

6、相关情况初步制定以下两个采区上山布置方案进行比较： 方案一：两条岩石上山 将两条上山都布置在煤层底板岩石中，轨道上山布置在距离底板10m处，运输上山布置在距离底板15m处，两上山分别联结两翼的区段，平巷不交叉。其布置特点为，岩石工程量大，掘进费用高，联络石门长。但维护条件好，维护费用低，有利于通风，运输能力大。 方案二：双煤上山将两条上山都布置在煤层底板上方案三：一煤一岩上山将两条上山分别布置在煤层的底板和煤层中，运输上山布置在距离底板10m处，轨道上山布置在煤层中。特点：节省了一条岩石上山，相对减少了岩石工程量。但轨道上山不易维护，维护费用高，需要保护煤柱。技术经济比较： 项目方案第一方案双

7、岩上山方案第二方案双煤上山方案第三方案一煤一岩上山方案掘进工程量工程量大，因两下山均在岩层中，要多掘进石门和溜煤眼。工程量小工程量较大工程难度困难。一是岩巷施工，二是巷道连接复杂较容易困难管理环节多。一是溜煤眼多，二是漏风地点多少多（同第一方案）巷道维护维护工程量少，维护费用低煤层下山，锚杆、锚索联合支护，维护工程量大，费用高第一条煤层下山，维护工程量较大，费用较高支架回收无法回收不可回收煤层上山支架可以回收利用工程期岩石上山掘进速度慢掘进上山掘进速度快同第一方案 从如上的经济比较中，可以看出双煤上山所需的总费用要比其它方法所需的总费用要少，因此在经济上更加合理，沿煤层掘进具有超前探煤作用。同

8、时我国的煤巷支护技术也有了很大的提高，尤其是锚喷支护技术，完全可以满足煤层上山的需要。综合考虑以上因素，可采用在煤层中布置轨道上山，煤层下方处布置运输上山。即：选中双煤上山方式布置生产系统。3、确定工作面回采巷道布置方式 由于采区内煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，煤层瓦斯涌出量较低。结合综放面特点，但由于巷道断面较大，要求采用强度较高的支护材料。4、工作面推进位置的确定 在采区巷道布置中，工作面布置及推进到的位置应以达到采区设计产量安全为准，工作面应推进到距上山40m停采线位置处，即为避开采掘超前影响而留设的护巷煤柱处。5、采区上部和下部车场选型(1)考虑到采用采区上部甩车场有调车省力，通

9、过能力大，工程量少等优点，确定采用上部甩车场。(2)由于采区生产能力大，故下部车场可选择大巷装车式下部车场顶板绕道式，由于煤层倾角为19度，而且顶底板围岩稳定，所以选用该形式的车场。 装车站采用折返式。调车。辅助提升下部车厂采用底板绕道式。四、采煤方法及回采工艺1采煤方法本采区内共有一层煤，采用综合机械化放顶煤采煤法，回采工作面长度为2000米，工作面推进度为4米。采3米，放6米，采/放=3/61/2.采用“三八工作制度”，一班割2刀煤。根据标高、走向长度、生产能力将每个煤层划分为5个区段，区段运输巷道与回风巷道间留设煤柱。2回采工艺1、回采工艺的确定回采工艺是人们根据回采工作面煤层的赋存条件

10、，运用某种技术装备进行的生产方式，在回采工作面进行破煤、装煤、运煤、支架及处理采空区等各种工艺。回采工艺选择的原则： （1）尽可能使用机械采煤，达到工作面高产高效。（2）劳动安全条件好。（3）煤炭损失少，回采率高。（4）材料消耗少，成本低。2、工艺顺序割煤移架推溜割煤：割煤方式为双向割煤，往返一次割两刀。端头自开切口斜切进刀，螺旋滚筒自动装煤，割煤时，必须保证顶底板平整、煤壁齐直，不得出现割底煤留伞檐现象。移架支护顶板：采煤机割过煤后，清净架前浮煤，随之把护帮板、伸缩梁收回移架支护顶板，移架滞后采煤机后滚筒3米到5米，最大不超过9米，采煤机过后必须及时推出护帮板及伸缩梁来控制帮顶，移架步距为0

11、.25米。推溜：在支架移完后，顺序推移，滞后移架1015米左右，运输机弯曲段保持在15米左右，不得将运输机推成急弯，采煤机斜切进刀退出后，将机头（机尾）推上去。严禁相向操作，推溜后，溜子必须保证平直。顶板管理：根据以往矿压观测资料，预计本面直接顶初次跨落步距为1520米。周期来压步距为1320米。顺槽支撑压力超前影响范围预计为6090米。采区内同时生产的采煤工作面数目为一个，其他工作面准备。采区内共有工作面8个。.1、滚筒的位置采用双滚筒采煤机，在运行过程中为了司机操作安全，煤尘少，装煤效果好，前滚筒沿顶板割煤，后滚筒沿底板割煤，并有一定的卧底量，以增加采煤机对底板平整性及输送机槽歪斜的适应能

12、力，避免采煤机和输送机因底板鼓起或浮煤垫起而向采空区倾斜。2、采煤机割煤方式采煤机的割煤方式：双向割煤，端头斜切进刀。进刀过程如下：a 当采煤机割煤至工作面 端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机身处尚有一段下部煤，如图a所示。 b调整滚筒位置，前滚筒下降，后滚筒上升，并沿输送机弯曲段反向割入煤壁，直至输送机直线段为止，然后将输送机移直，如图b所示。c 再调换两个滚筒上下位置，中心返回割煤至输送机机头处，如图c所示。d 将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上下滚筒位置，返程正常割煤，如图d 所示。3、采空区处理方法确定采空区处理方法随着采煤工作面的不断向前推进，顶板悬露面积越赤越大，为了工作面

13、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，采空区有多种处理方法，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，主动撤除采灯工作空间以外的支架，使接顶自然垮落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产生不良影响。确定控顶距及放顶距，以及特种支架形式。端头支护：工作面上、下采用锚梁网支护，端头液压支架护顶。五、采区主要机械设备选型1、液压支架综采工作面选型的重点石工作面的“三机”配套，其中液压支架是

14、核心。而液压支架选型实质上是研究支架与围岩相互关系，因此液压支架选型涉及顶板分类，要根据工作面矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑每层赋存条件对支架结构的要求进行选型。本采区煤层的顶板为14米厚的粉砂岩，极为坚硬。采煤方法为综采放顶煤开采。自主研制的zf10000/18.5/35型放顶煤液压支架吸收了国内放顶煤液压支架的优点，支架经过参数优化，结构合理，与同类型支架相比，具有适应性强、可靠性高、结构紧凑、支护能力大、操作方便、移架速度快等特点。适用于放顶煤工作面，采高范围为2.53.2m。支架中心距1.5米，工作阻力10000千牛，是目前国内该宽度系列产品中工作阻力最大的支架。技术参数：支架

15、型式： 四柱支撑掩护式低位放顶煤支架高度： 18503500 mm支架中心距： 1500 mm支架宽度： 14301600 mm支护强度： 1.221.24 mpa底板比压： 前端比压为 (f=0.2)2.082.92 mpa支架初撑力： 77437697 kn支架工作阻力： 99809920 kn适应煤层倾角： 20泵站压力： 31.5 mpa操作方式： 本架控制采 高：2.33.3 m 2、采煤机采煤机的选型通常是要符合煤层赋存条件对生产能力的要求，以及刮板输送机和液压支架的匹配要求，综合以上选有链牵引采煤机。 型号：mg400/940-qwd 截深：1m 电机功率：940kw 最大牵引速

16、度：8.69m/min 滚筒直径：2000mm、2500mm3、刮板输送与采煤机配套使用时，其输送量应为采煤机最大生产能力的1.2倍。为了配合滚筒采煤机自开切口，应优先选用短机头和短机尾。为了配合采煤机有链牵引的需要，在机头和机尾部设采煤机牵引链的张紧装置及固定装置。根据工作面的生产能力选择与液压支架和采煤机配套的边双链刮板输送机。 型号：sgz-1000/2855 链速：1.25m/s 输送量：900t/h 电机功率：2700kw4、转载机所选转载机的运输能力要大于工作面输送机的运输能力，它的链速一般 工作面输送机。 型号：szz-764/160 链速：1.44m/s 运输能力：1000t/

17、h5、破碎机破碎机的类型和破煤能力，应满足工作面生产可能出现的大块煤、岩等状况的需要。 型号：lps-1000 破碎能力：1000 t/h 电机功率：110kw6、可伸缩胶带输送机 胶带输送机的带宽及其传动功率的选择，必须大于转载机的运输能力，一般应为1.2倍；胶带输送机单机铺设长度要与综采面推进长度相适应。 型号：dsp-1063/1000 带宽：1200mm 电机功率：3160kw 运输能力：1200 t/h 带速：2.5m/s7、乳化液泵乳化液泵站输出的液流压力，应满足液压支架额定工作压力的需要。 型号：mrb-125/320 流量：315l/min 压力：31.5mpa 电机功率：13

18、2kw8、回柱绞车 型号：jm-149、水泵 型号：zba-6 流量：315 l/min 压力：10mpa 电机功率：160kw10、移动变电站 型号：zykb-500采区煤层赋存条件稳定，地质构造简单，煤层倾角较小，变化不大。根据所选的技术设备可以完成计划任务。三、循环作业方式 采煤工作面的循环作业是指完成一个工作面的所有工序（即落煤、装煤、运煤、支护、和放顶）的过程。其内容包括：循环方式、循环进度、正规循环作业等。以工作面的顶板条件、采煤工艺方式、操作管理水平、工作面的基本参数确定循环作业形式采用“三八制度作业形式”，相关工种及出勤人数，参照采矿学教学例题和现场经验安排如下： 表431 工

19、人出勤表工种一班二班三班合计队长1副队长 1113班长2226质量验收员1113采煤机司机2226支架工84820装载机司机1214皮带机司机1416工作面溜子工1416端头支护工42410泵站工1113电工1214煤机维修工1416油脂管理员1113运料工44支架维修工22铁管员11巷道清理工33合计25312581 正规循环表综放工作面设备表序号设备名称规格型号单位数量1液压支架zf10000/18.5/35根1262采煤机mg400/940-qwd台13刮板输送机sgz-10002855台14转载机szz764/160台15破碎机lps1000台16可升缩胶带输送机dsp1063/100

20、0台17乳化液泵mrb-125/320台18回柱绞车jm-14台29水泵zba-6台210移动变站zykb-500个1技术经济指标表序号项目单位参数1工作面倾斜长度 m1902工作面走向长度m20003煤层倾角（）194平均采高m95煤的视密度t/m31.356循环进度m47循环产量t2308.5吨8日循环数个49工业储量万t2697.3万吨10可采储量万t1823.3万吨11日产量t0.92万吨12月产量t27.7万吨13在册人数人13814出勤人数人11715出勤率85 23含矸率524工作面可采期月7.2小 结这次采矿学课程设计在张海峰和许帅帅老师的悉心指导下，经过两个星期的时间，我的设计内容全部完成了，经过这次课程设计，加深了我对采矿学的理解，同时也感觉自己学习到了很多东西。这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我的设计任务是煤层平均倾角 19，生产能力320万t/年的组合，在设计过程中，我充分利用采矿学上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和高产高效为原