带区设计说明书1

1、10级采矿工程专业煤矿开采学课程设计说明书学号：120100201234姓名：刘 洋班级：采矿工程<5、6>班指导老师：王 文设计成绩：设计时间：2013-10-22-2013-11-8目录一、带区巷道布置1、带区概况 ···························32、采区储量及服务年限 ·

2、83;···············33、带区的再划分 ·······················64、确定采区内巷道布置 ·······

3、3;·········85、确定工作面回采巷道布置方式及推进终点位置 ····································

4、3;···126、确定通风布置系统煤层通风系统 ·······127、带区车场路线设计 ···················13二、采煤工艺设计1、采煤工艺方式的确定· ··········

5、3;·····142、工作面主要机械设备 ················153、采煤机工作方式 ·····················164、工作面的支架方式 ·&

6、#183;·················175、超前支护方式和距离 ·················186、校核支架的强度和高度 ··········&#

7、183;····187、工作面合理长度的验证 ···············218、循环方式选择及循环图表的编制 ·······23总结 ·················

8、;················27参考文献· ·····························28一、 带区巷道布置1.1 带

9、区概况 本采区为某矿第二水平第四采区，其中二采区已采，六采区未采。上部标高-150m，下部标高-300m。本采区构造简单，单斜构造，煤层为厚煤层，煤层埋藏稳定，构造简单，煤质中硬，煤层厚度4.5m，煤的密度为1.35t/ m，煤的密度为1.35t/ m，自然发火期为3-12个月。采区走向长度2020m，倾斜长度1200m,煤层倾角为7.5°，采区生产能力自定。运输方式：大巷运煤采用胶带输送机，辅助运输采用1.5t固定式矿车，10t架线电机牵引。瓦斯等级：瓦斯相对涌出量5 m/t，为低瓦斯矿井。图1 煤层柱状图1.2 采区储量及服务年限1.采区工业储量 式中： Q工 地质储量和工业储量

10、L 带区煤层走向长，mI 带区倾斜长，1200mM 煤层厚度，mR 煤的容重 1.35t/m32.采区煤柱损失：P =（40×1200+30×1980）×4.5×1.35 =65.25万t；3.采区可采储量：Q采=（Q工P）C =（1472.5865.25）×0.97=1365.11万t 式中： Q采采区可采储量，万t Q工采区工业储量，万tP 采区煤柱损失 ，万t C 厚煤层取0.974.采区采出率： 采区采出率=（采区工业储量煤柱损失量）÷采区工业储量=（Q工P）÷Q工=92.70%>75% 满足要求5.采区生产能

11、力及服务年限： 工作制度：本矿井设计工作日为330天，每天三班作业，其中两班生产，一班检修。每班工作8小时，每日生产为16小时。采区生产能力： A L V0 M C0 220×330×0.8×6×4.5×1.35×0.95200万t 式中： L采煤工作面长度，m；     V0推进速度，m/a；     M煤层厚度或采高，m；    煤的密度，t/m3      &#

12、160;       C0采煤工作面采出率，一般取0.930.97，此处取0.95。【1】 采区服务年限： P= Q采AK=1365.11200×1.45a式中： P 采取服务年限，a Q采采区可采储量，万t A 采取平均年生产能力，万ta K 矿井储量备用系数，一般取1.4日产量：式中： A 采区生产能力200万taT根据煤矿安全规程，工作日为330天K采区掘进出煤系数，取为1.1.【1】1.3 带区的再划分1. 确实工作面长度 该煤层边界各留20 m的边界煤柱，下部各留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：1200-3

13、0=1170m，走向长度为202040=1980m。煤层埋藏平稳,地质构造简单，无断层,煤层附存条件较好，瓦斯涌出量较低,涌水量也小,无自然发火倾向,且现代采矿工作面长度有加长趋势，故采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤方法。一般而言，考虑到设备选型及技术方面的因素,综采工作面长度为180250m，巷道宽度为3.5m5m,本采区开掘巷道宽度为5m，且采区生产能力为200万t/a，一个厚煤层或中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求，将带区划分为9个分带, 采用岩空留巷方式，采用混凝土砌块构筑的护巷带。 L = H-(n+1) ×M/n =(198010×4.5)/9 = 220

14、m式中： L工作面长度，m H采区走向长度，m n条带数目，个 M煤层厚度，m2. 确定采区内的分段数目 回采工作面沿走向布置，沿走向推进，采用近距离煤层联合布置开采。区段数目： N =(L-S0)/(l+l0) =（202040）（220+5）=9式中： L 煤层走向长度，m； S0 带区边界煤柱宽度，m； L 工作面长度，m；l0 回采巷道宽度，因采用综采采煤法，故 l0取5m。采区走向长2020m，采煤面长度设计220m，采区划分为9个区段3. 确定采区内同采工作面数目及工作面接替顺序生产能力为200万t/a,且工作面生产能力为5509td。目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化

15、，采用提高工作面单产，以一个工作面产量保证采区产量，所以定为采区内一个工作面生产。煤层采用跳采方式开采,9个分带工作面接替顺序如下表: 工作面编号110111021103110411051106110711081109开采次序987654321对于布置一个综采工作面便可以满足生产设计的要求。该煤层接替顺序为：1109-1108-1107-1106-1105-1104-1103-1102-11011.4 确定采区内准备巷道布置为了缩短采区准备时间并提高经济效益，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分别布置在煤层底板岩石中。确定带区巷道布置系统时至少就条带数目，位置或

16、布置方式提出两个布置方案，并进行技术分析与经济比较带区巷道布置系统， 带区内有一层煤，布置9个工作面，根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：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。 通风系统为：新风从运输大巷进风行人斜巷煤层运输平巷分带运输斜巷采煤工作面分带运料斜巷回风运料斜巷煤层回风大巷回风石门。该方案的特点是，每个分带都布置了煤仓，所以管理较复杂，煤仓和联络斜巷工程量大，但有利于通风和工作面的接替。方案二：带区联合布置 将带区分成两个大分带，每一大分带由2个小分带组成。运输大巷通过进风行人斜巷进入上部煤层，在上部煤层布置两条煤层集中

17、平巷，一条煤层运输集中平巷，一条煤层回风集中平巷。整个带区布置一个煤仓直通运输大巷。 通风系统为：新风从运输大巷进风行人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煤层回风集中平巷回风石门回风运料斜巷回风大巷。该方案简化了运输系统，仅布置了一个煤仓和一对联络巷，减少了煤仓和联络斜巷的施工量，使运煤、运料集中处理，符合集中化生产理念，但出现了因带区内通风线路长短不同而造成通风协调困难的问题，同时还增加煤巷的维护量，增大了煤柱损失。方案一 分带单独布置 方案二 带区联合布置经济技术比较：表1：巷道硐室掘进费用 方案工程名称 单价 （元） 方案一 方案二 工程量(m) 费用（万元） 工程量

18、(m) 费用（万元） 回风运料斜巷 （m）1578 108×8 =864136.34108×2=21634.08进风行人斜巷 （m）1578 80×8=640100.9980×2=16025.2煤仓(元/m3)144 3.14×42×15×8/4=1507.221.73.14×42×15×2/4=376.85.43集中平巷(元/m)831 / / 2×(2000-10×2)=3960329.08合计 / /259.03 /393.79表2:巷道及硐室维护费 方案工程名称 单价

19、 （元） 方案一 方案二 工程量 费用（万元） 工程量费用（万元）回风运料斜巷 （m） 40元/a.m108×8×5.48=4734.7218.94108×5.48×2=1183.684.73进风行人斜巷 （m） 40元/a.m80×8×5.48=3507.284.3380×5.48×2= 876.83.51小计 / /103.27 /8.24煤仓(元/m3) 30元/a.m15×5.48×8=657.6 1.9715×5.48×1= 82.20.25集中平巷(元/m)160

20、元/a.m / /1600×5.48×2=17536280.58合计 / /105.24 /289.07 表3：生产经营 方案 工程名称单价（元） 方案一 方案二工程量 费用 （万元） 工程量 费用（万元）斜巷（m） 1164元/m80×14=1120 130.37 80×2=16018.62煤仓（m） 951元/m8×15=120 11.41 15×2=302.85合计 / / 141.78 /21.47 表4：费用汇总表 方案 总费用 方案一 方案二 掘进（万元） 259.03 393.79 维护（万元） 10524 289.07

21、 生产经营（万元） 141.78 21.47 合计（万元） 506.05 704.33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。虽然方案二费用高，但从技术和管理等方面的综合分析，方案二更优越一些。 综上所述，选择带区联合布置方式。 1.5确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置回采巷道布置方式:采用单巷沿空留巷掘进方式分析：已知带区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，同时，各煤层瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小。因此有利于综合机械化作业，可以充分发挥综采高产高效的优势。同时

22、，为减小煤柱损失，提高采出率。综合考虑各种因素。说明：在带区巷道布置平面图内，工作面布置和推进的位置以达到带区设计产量及安全为准。工作面推进到距回风大巷30m处的位置，即为避开采掘超前影响所留设的30m护巷煤柱处。1.6确定通风布置系统煤层通风系统新风从运输大巷进风行人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煤层回风集中平巷联络巷材料车场回风大巷。1.7带区车场线路设计该带区开采近距离煤层群，倾角为7.5°。铺设600mm轨距的线路，轨型为15Kg/m，采用1t矿车单钩提升，每钩提升3个矿车，要求甩车场存车线设双轨道，斜面线路布置采用二次回转方式。二、 采煤工艺设计2.

23、1 采煤工艺方式的确定1、设置采煤工艺:由于煤层厚度为4.5m，属于厚煤层，结构简单，无断层，故可用综合机械化采煤工艺。 2、综采工作面的设备选用国产综采设备。3、采煤与装煤（1）落煤方式与采煤机的选择采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接落煤和装煤。依据带区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为：V =Qr/L×M××C=2000000/（330×220×4.5×1.35×0.97）=4.7m/d式中： V采煤工作面每天的推进度，m/d      Qr采煤工作面生产能力，t/

24、a      L 采煤工作面的长度，m      M 采煤工作面采高（煤层取4.5m） 煤的容重，1.35t/m3      C 工作面的采出率（煤层为厚煤层，因此C取0.95）选择采煤机的截深为800mm，每天正规循环推进六刀，每个循环共推进4.7m，可满足每天至少推进4.50m的要求。（考虑到产量较大，煤层较厚，一次采全高煤层容易片帮，工作面输送机容易造成压车。故选用截深较小的采煤机）根据煤层的实际情况，经查采矿设计手册，选用采煤机。2.2

25、工作面主要机械设备表1 采煤机参数采煤机型号MG800/2040-WD机身长度m8.89采高m2.75.6m滚筒直径2.5截深mm800牵引速度m/min1016牵引力KN1250/785截割功率kw2800牵引形式销排总装机功率kw2040冷却形式水冷喷雾形式内外喷雾表2 刮板输送机参数刮板机型号SGZ1000/2855机头尺寸(长*宽)m22.6*1.9运输能力T/h2000链速m/s1.25铺设长度m229电机功率KW2*700电压V3300刮板机形式中双链表3 液压支架参数型号高度m宽度m初撑力KN工作阻力KN支撑强度MPa适应角度ZY10000/27/562.7-5.61.65-1.

26、857917100001.172<25°ZTC20000/25/502.5-5.01.4-1.618000200001.92<25°表4 转载机参数型号装机功率输送能力设计长度SZZ-1000/5252*700kw3500t/h60m表5 破碎机参数型号功率破碎能力破碎粒度PCM-250250KW3000150-300mm表6 胶带动输机参数型号功率带宽带速输送能力DSP-1200/125250KW1200mm2.5m/s3000t/h表7 乳化液泵站参数乳化液泵型号工作压力功率乳化液箱泵站流量LRB-400/31.531.5MPa400KW一台400m3/mi

27、n2.3 采煤机工作方式（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力，避免采煤机和输送机因底板鼓起或者浮煤垫起而向采空区倾斜。（2）采煤机割煤方式图2 割三角煤端头斜切进刀 (a)起始；（b）斜切并移置输送机；（c）割三角煤；（d）开始正常割煤（3）移架方式由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进6刀，所以选择顺序移架方式。顺序式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。2.4工作面的支架需求量:计算工作面支架数: N=(L

28、+2×l0- nS)/S1式中： N 工作面支架数；L 工作面长度，m；l0 顺槽宽度，m；n 端头支架数；S 端头支架宽度，m；S1支架中心距，m。N =(220+10-6×1.594)/1.75=126架2.5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2030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。 校核支架的强度和高度2.6校核支架的强度和高度（1） 校核高度  经查采矿设计手册得到：  在实际使用中，通常所选用的支架的最大结构高度比最大采高大

29、200mm左右。即： 。最小结构高度应比最小的采高小250350mm。即：已知选用：ZY10000/27/56掩护式支架的最大结构高度为5.6>（+0.2），满足要求。支架的最小结构高度为2.6m<(0.2 50.35)，满足要求。（2）校核支架强度：  所以满足要求  式中： q支护强度，MPaK作用于支架上的顶板岩石厚度系数，取6M采高，m岩石密度，取 2.5×G取10 m/s2q=0.464 MPaQ=q×F×KN =0.525×9×103=4725 KN   

30、60;     P = Q / =4725÷0.8=5906 KN <支架工作阻力6000 KN，满足要求式中： F为支架支护面积，F = 6×1.5 = 9 m2P支架的工作阻力，KN；    Q支架的有效工作阻力，KN；    支架的支撑效率，取80%；(3)工作面“三机”生产能力配套工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，而刮板输送机、液压支架及转载机、可伸缩带式输送机等设备能力都要大于采煤机的生产能力，国外按大于20%设计。 采煤机实际生产能力的确定采煤机实际生产能

31、力：Qc =60××S×M××K×10-3      =60×4.5×0.8×3.0×1.35×0.95=831.06t/h        式中： Qc采煤采煤机的实际生产能力，t/h；采煤机的实际牵引速度，一般综采为m/minS采煤机的截深,0.8m；M工作面平均采高，4.5m；煤的实体容重，1.35kg/m3；K工作面采出率。0.95输送机的生产能力工作

32、面输送机的能力要大于采煤机的实际生产能力，即：输送机的生产能力：Qs（.11.15）Qc .15×831.06=955.7t/h < 1000t/h满足要求。式中：Qs工作面输送机的能力，t/h。液压支架移架速度液压支架的移架速度要大于采煤机的实际牵引速度。液压支架的移架时间包括泵站向支架的供液时间t1（取6s）和操作调整时间t2（取12s）。液压支架移架速度：Ve=NB/t式中： 每次移架数目，一般为； 每架支架的支护宽度，或架间距m； t每次移架时间，或每架移架时间min； t=t1+t2=18s=O.3min  Ve=1.75/0.3=5.8m/min>4

33、m/min满足要求转载机和可伸缩胶带输送机的能力其能力应大于工作面正常生产能力。输送的能力:   Qz=(1.53.0)QQ= Qb/T式中： Qz转载机和可伸缩胶带输送机的能力,t/h；Q工作面日正常生产能力,t/h；Q工作面日产量，t/日；一个循环纯割煤时间，h。Q1000/2500t/hQ500×16=8000t工作面生产能力：Qr = NLMBC=3.0×220×0.6×8×1.35×95%=3878.28tQb >Qr,所以基本满足设计要求。式中： L 工作面长度m；M 采高4.5m ；&

34、#160;    B 循环进尺0.6m；    煤的容重,1.35 t/m3；    C 工作面回采率95%；    N 每日循环数8；2.7 工作面合理长度的验证1、从煤层地质条件考虑该带区内的可采煤层的地质条件较好，无断层，煤层倾角为7.5°，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小，所以布置220m的工作面比较合适。2、从工作面生产能力考虑工作面的设计生产能力为200万t/a。正规循环每天进6刀，采煤机滚筒截深为80

35、0mm，所以煤层的工作面实际年生产能力为：  330×0.8×6×4.5×220×1.35×0.95=201万t能够满足设计生产能力的要求，一个工作面生产就能够满足设计生产能力的要求，工作面的长度确定的合理。3、从运输设备及管理水平角度考虑带区生产选用的设备均为国内先进的的生产设备，工作面选用的200m刮板输送机能够利用国内先进的技术，能够与时俱进的跟上技术的发展。4、从顶板管理及通风能力考虑该带区的顶板较稳定，工作面可以适当的加长，综采工作面的长度一般在m，所以选择的工作面的长度为220m较合适。另外，工作面的瓦斯涌出量较

36、低，通风问题能够解决。5、从巷道布置角度考虑    由于带区走向长为2020m，除去煤柱宽及巷道宽度，剩余1930m，把每个工作面长度定为220m，1930÷220=8.8，正好布置9个工作面是满足要求的。6、经济合理的工作面工作面的长度与地质因素及技术因素的关系十分的密切，直接影响生产效率，所以根据条件，以高产量、高效率为原则选择合理的工作面长度。合理的工作面以生产成本低，经济效益高为目标。尽量加快工作面的推进速度，减少巷道的维护时间，降低回采总成本，使设备、资源得到最高利用。2.8循环方式选择及循环图表的编制循环方式是循环进度和昼夜循环总数。工作面作

37、业制度、循环方式、作业方式、工序安排及劳动组织最终反映在循环图表上，它包括循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表等部分。采煤工作面采用“三八”工作制，两班采煤一班准备，每班工作8小时，采煤班每班进3刀，检修班进行检修。编制原则：（1） 出勤的工种必须与循环表中的作业时间相对。（2） 出勤工数必须按国家规定的人员配备，综采队不超过100人。（3） 采煤直接工人包括转载机以内工人，采区人员不在内。采区主要技术经济指标表1工 人 出 勤 表序 号工 种一班(人)二班(人)三班(人)合计(人)1班长11132采煤机司机11133支架工553134运输及转载机司机444125泵站司机11136其他杂活22267运料工22268副班长11139电工112410钳工112411普工5511112队干部1113总 计25252171表2工 作 面 主 要