本科生课程设计说明书刘俊萍11111111111.docx
《本科生课程设计说明书刘俊萍11111111111.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《本科生课程设计说明书刘俊萍11111111111.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
本科生课程设计说明书刘俊萍11111111111
1采区概况及地质特征
1.1采区概况
本采区为某矿一水平投产采区，采区两侧分别以两个采区边界线为界。
采区走向为1250米，倾斜长672米。
上部标高+120米，下部标高-60米。
回风大巷及运输大巷分别布置在+120水平和-60水平。
1.2采区地质情况
1.2.1煤层地质条件
该采区可采煤层为两层，厚度分别为4.0米，5.5米。
煤层倾角平均为15°，煤层均稳定，无断层无褶曲，无火成岩侵入。
煤层含水较少。
煤层顶底板赋存稳定，其顶底板坚硬，为砂岩和中砂岩。
两层煤之间为砂页岩。
如图所示：
1.2.3煤质
煤质较硬，容重为1.3t/m3。
1.2.4瓦斯情况及煤的自然
煤层属于低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为6.5m3/min，自燃发火期2-3个月。
1.2.5水文地质
该采区煤层涌水较少。
2采区储量及服务年限
2.1储量
（1）采区工业储量Zg=1250×672×（4+5.5）×1.3=1005.15万t
（2）采区边界及上下山煤柱损失量
P1=（10+20+20+10）×672×（4+5.5）×1.3=49.79万t
（3）采区区段间煤柱损失量
P2=2×15×1250×（4+5.5）×1.3=46.31万t
（4）工作面落没损失量
P3=（1250-90）×672×（4+5.5）×0.07=51.83万t
（5）采区可采储量
ZK=[Zg－（P1+P2+P3）]×C=[1005.15－（49.79+46.31+51.83）]×0.75=642.91万t
（6）采区回采率
采区回采率=
×100%
=
=（1005.15-49.79-46.31-51.83）/1005.15×100%=85%
区内开采损失主要包括；境界煤柱、护巷煤柱、工作面落煤损失等煤柱损失。
根据《设计规范》，对于厚煤层，采区回采率不低于0.75，由上述计算确定本采区的回采率是符合《设计规范》要求的。
2.2采区生产能力及服务年限
1.工作制度
本矿井设计工作日每年为330d，每天两班采煤，一班检修。
每班工作8h，每日提升为16小时。
2.循环进度：
各回采工作面开采时循环进尺均为0.6m。
3.循环产量：
200×4×0.6×6×1.3×0.93=3481.92t
4.日产量：
式中：
——工作面单产，吨/日
L——工作面长度，米
——日推进度，米
——采高，米
r——容重
C——工作面的回采率，93%
所以，
=200×3.6×4×1.3×93%=3481.92t/d
5.年产量：
设计为120万吨
6.可采期:
T=E/A
式中：
E—可采储量，万吨
A—平均生产能力，万吨/年
1005.15万t/120=9年
3采区巷道布置与采煤方法选择
3.1巷道布置方案的提出
根据该采区的地质及煤层赋存条件，可提出两种巷道布置方案：
（1）走向长壁单翼开采；
（2）走向长壁双翼开采。
方案1：
集中轨道上山，布置在距煤层底板10米的岩石中，集中运输上山，布置在距煤层底板15米的岩石中用石门相连，单翼开采可减少煤柱损失。
走向长壁单翼开采，工作面长度为1250米适合综采，便于管理。
方案2：
走向长壁双翼开采，但多打巷道，维护费用极高，两翼的工作面长度较短，不适和用此方案。
3.2巷道布置方案比较
方案1与方案2比较有以下优点：
1.巷道掘进量少，投产早，有利于采区接续。
2.系统简单，占用设备少，运输效率高，运输费用低。
3.通风系统简单，成本低。
经过技术比较，确定方案一为走向长壁单翼开采方案。
4采煤方法及回采工艺
4.1采煤方法
本采区内共有两层煤，均采用走向长壁采煤法，一次采全高，采用综合机械化回采工艺。
回采工作面长度为200m。
采用三八工作制，两班采煤，一班准备。
煤层倾角为15°。
根据煤层赋存条件，采用单翼开采，由上至下顺序开采，采完第一区段的煤再采第二区段的煤。
4.2回采工艺
4.2.1回采工艺方式的确定
回采工艺是人们根据回采工作面煤层的赋存条件，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。
4.2.2采煤机的工作方式
（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浮煤垫起而向采空区倾斜。
（2）采煤机的割煤方式：
割煤方式为往返一次割两刀，工作面为端部斜切进刀，割三角煤。
斜切进刀长度不小于20米，采煤机截深为0.6m。
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）工艺过程：
采煤机由机头斜切进刀→移端头溜子→移过度架和端头架→采煤机反向空驶→采煤机割第一刀煤→移架→推溜→采煤机由机尾斜切进刀进行下一个循环。
4.2.3移架方式
为了及时支护顶板，采用先移架后推溜的及时支护方式，支架移步方式为依次顺序式。
4.2.4支护方式
工作面端头采用单体液压支柱加长梁支护。
5采区生产系统和主要机械设备选型
（1）液压支架：
a型号：
ZZ4800/22/42
b重量（t）：
13.5
c中心距（m）:
1.5
d初撑力（KN）：
3900-4230
e长×宽（m）：
6.0×1.42
f工作阻力（KN）：
4743-5146
g支撑高度（m）：
2.2-4.2
h支护强度（KN/m2）：
797-853
i工作压力（MPa）：
31.5
（2）采煤机：
a型号：
MXA-300/4.5；
b截深：
0.6m；
c滚筒直径：
2.0m
（3）刮板输送机：
型号SGZ-764/320W
（4）转载机：
型号SZD-764/132
（5）胶带输送机：
型号SDJ-150
（6）乳化夜泵：
型号XRB2B-110/320
（7）移动变电站：
型号KSGZY-630/6
6通风与安全
6.1回采工作面所需风量计算
（1）按瓦斯涌出量计算
根据《安全规程》规定，按回采工作面回风巷道风流中的瓦斯浓度不超过1%的要求，即Q=100×q×k（m3/min）
Q----需要风量，m3/min
q----瓦斯绝对涌出量
K----瓦斯涌出不均备用风量系数；k=1.5
其中q=1250×6.5/（24×60）=5.6m3/min
则，需要风量：
Q=100×5.6×1.5=840m3/min
（2）按工作面气温与风速的关系计算，根据工作面的空气温度、回采工作面的所需风量：
Q=60×v×s×k
式中：
Q----工作面所需风量，m3/min
v----工作面合理风速，曲v=1.5
s----有效通风断面，s=3.375（M-0.3）=12.4，
k----采煤工作面面长调整系数，曲k=1.1
则，工作面配风量：
Qai=60×1.5×12.4×1.1=1227.6m3/min
（3）按人数计算：
Qai=4×Nai
式中：
N----采煤工作面同时工作的最多人数
4----以人数为计算单位的供风标准是对每人每分钟供给4m3的规定风量
Qai=4×72=288m3/min
（4）经按风速进化验算
根据《规程》规定，回采工作面最低风速为0.25m/s，最高风速为4m/s，要求进行验算，即每个工作面的风量Qai为
Qai≥0.25×60×12.4=186m3/min
Qai≤4×60×12.4=2976m3/min
经按瓦斯涌出量、采煤工作面同时工作的最多人数验算。
工作面风量最大值，即Qai=290m3/min
6.2掘进工作面所需风量计算
（1）按瓦斯涌出量计算
Qbi=100×qbi×kbi
式中：
qbi—瓦斯绝对涌出量
kbi—第i掘进工作面瓦斯涌出不均衡系数一般取1.5-2.0
则Qbi=100×12.4×2.0=2480m3/min
（2）按局部吸风量计算
Qbi=Qfi×Li
Qfi—第i个掘进工作面局扇的吸风量，常用4、11、28KW的局扇，每台吸风量分别为100、200、350。
安设局扇的巷道中的风量，除了满足局扇的吸风量以外，还应保证局扇入口至掘进工作面回风流之间的风速不小于0.15米/秒，以防止局扇吸入循环风和这段距离内风流停滞。
Qbi=200×2=400m3/min（局扇台数Li取2）
（3）按风速验算
每个煤巷或半煤巷掘进工作面的风量为
Qai≥0.25×60×20=300m3/min
Qai≥0.15×60×20=180m3/min
因有掘进工作面所需总风量为2480m3/min。
6.3硐室所需风量的计算
1）采区绞车房
Q绞=60—80m3/min
2）发热量大的电机硐室需风量
Q电=（A×Ng×k）/（60×pCp×△t）m3/min
式中：
A—一个千瓦时的电量变为热当量，3600Kj/min
Ng—硐室中机电设备运转的总功率；
K—机电设备的运转系数；水泵房为0.02-0.04，压气机房为0.2-0.23
P—空气密度，1.2Kg/m3
Cp—空气定压比热，1.0006Kj
△t—硐室的回风与进风的温差；
则Q电=（3600×160×0.04）/60×1.2×1.0006×2=160m3/min
采区硐室总风量Qgc=160+80=240m3/min
6.4采区总需风量
Q=Qgc+Qbi+Qai=240+2480+800=3520m3/min
考虑到风量备用系数1.2—1.5
即采区总需风量为3520×1.3=4576m3/min
7巷道断面
综采工作面胶带输送机顺槽巷道净断面不宜小于12㎡，回风顺槽净断面不宜小于10㎡，输送机上下山的净断面不宜小于12㎡，运料、通风、和行人上山的净断面，不宜小于10㎡。
7.1运输平巷
采区上山的用途作为区段的主运输，其内铺设皮带，运输采区工作面的出煤。
运输平巷断面图
7.2回风平巷
回风平巷铺设轨道作为采区的辅助运输，运送矸石、设备、材料、兼作行人。
回风平巷断面图
8.采区车场及硐室
8.1车场形式
采区轨道上山上部车场为平车场，由于平车场摘挂钩安全、操作方便，所以，无论上绳式和下绳式运输大都采用平车场形式，并在车场中设有自动滑行坡度调车，只在个别情况下，上绳式运输才考虑采用选取甩车场形式。
本采区中部车场实际都为甩车场形式，下部车场为绕道式车场。
8.2调车方式
（1）上部车场：
车场形式为平车场（与回风道在同一水平），由此。
绞车提矿车到车场后摘钩，由道岔顺向推入回风石门内供回风顺槽用料。
（2）中部车场：
车场形式甩车场（同石门联络巷在同一水平），所以上山来车到达中部甩车场后摘钩，推入石门平巷，然后由石门推到工作面运输顺槽。
由工作面来车，则经石门后，推入甩车场（上山的一段），经绞车提出下放。
（3）下部车场：
为环行式车场，从上山来看，通过竖曲线落平后摘钩，沿车场的绕道动下部车场存车线。
由井底来车，则进入绕道，由绞车上提。
8.3采区硐室
采区主要硐室有绞车房、煤仓。
（1）绞车房
主要是根据绞车的型号及规格、基础尺寸、绞车房的服务年限和所处的围岩性质等进行设计。
其位置选择在围岩稳定、无淋水、地压小和易维护的地点，在满足施工、机械安装和提升运输要求的前提下，应尽量靠近上山变坡点，以减少巷道工程量。
另外，它与临近的巷道间应有足够的煤柱或岩柱，一般情况下不小于10米，以利于绞车房的维护。
该绞车房宽度为2.5米，高度3.5米，长度5.0米。
（2）煤仓
在采区煤仓的尺寸确定之前，首先对煤仓的容量进行确定：
按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算煤仓容量Q
Q=Q0+LMbrC0k1
式中：
Q0--防空仓漏风留煤量，一般去5-10t;
L--工作面长度，米;
M--采高，米;
b--进刀深度，米;
r--煤的容重，1.3吨/立方米;
C0---工作面采出率；
k1--同时生产的工作面系数。
综采取k1=1；普采时k1=1+0.25n;n=采区内同时生产的工作面数目。
所以,Q=5+200×4×0.6×1.3×0.93×1=585t
按照规定，煤仓过高会引起煤压实，引起堵塞，因此煤仓的高度一般不大于30米，圆形断面的直径一般取2-5米，以4-5米为最佳。
由经验，h=20m。
总上考虑取，由于产量较大，h=20m，d=5m。
采区煤仓用混凝土收口，在煤仓上口设铁箅子，煤仓溜口与装车方向相同，闸门的形式为单扇闸门，开启方式为气动。
9采区生产系统
9.1采准系统
自煤层运输大巷开掘采区下部车场、采区煤仓，从下部车场向上，沿着煤层分别开掘轨道和运输上山，两条上山相距20米，到采区上部边界后，以上部车场与采区回风石门连通，形成通风系统，然后，为了准备出第一区段的采煤工作面，在轨道上山附近第一区段的下部掘中部车场，然后掘进第一区段的运输与回风平巷至于采区边界后在掘出开切眼，与此同时，还要开掘变电所，当开切眼准备完后，机械设备安装好后就可以进行生产了。
9.2通风系统
新鲜风流由运输石门→轨道上山→区段轨道石门→下区段轨道平巷→工
作面。
9.3运输系统
运煤系统：
工作面采出的煤→区段运输平巷→溜煤眼→运煤上山→井底煤仓→提到地面。
排矸系统：
掘进巷道时所出的矸石用单轨吊沿轨道上山运到井底车场，然后从副井提至地面。
运料系统：
运输石门→轨道上山→上部车场→采区回风石门→m1区段回风平巷→工作面。
10采区的主要经济指标表
10.1工作面设备明细表
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
液压支架
ZZ4800/22/42
架
133
2
采煤机
MXA-300/4.5
台
1
3
刮板输送机
SGZ-764/320W
台
1
4
转载机
SZD764/132
台
1
5
乳化液泵
XRB2B-110/320
台
4
6
移动变电站
KSGZY—630/6
台
2
7
水泵
ZBA-6
台
1
8
运料绞车
JD-11.4
台
5
9
喷雾泵
XPB-250/55
台
2
10.2工作面劳动组织表
序号
工种
一
二
三
合计
1
班长
1
1
2
4
2
机组司机
1
1
1
3
3
支架工
4
4
4
12
4
转载机司机
2
2
2
6
5
端头支护工
5
5
10
6
泵站司机
1
1
1
3
7
其他杂活
5
5
5
15
8
瓦斯检测员
1
1
1
3
9
机电维修工
3
3
6
12
总计
23
23
26
72
编制原则：
a、出勤的工种必须与循环图表中的作业时间相对应。
b、出勤工数必须按国家规定的人员配备，综采队不超过100人。
c、采场直接工人包括转载机以内工人，采区人员不在内。
10.3主要技术经济指标
序号
项目
单位
指标
1
工作面长度
米
200
2
走向长度
米
672
3
设计采高
米
4
4
煤层倾角
度
15°
5
煤容重
吨/米3
1.3
6
工作面回采率
%
93
7
采煤机截深
米
0.6
8
循环产量
吨
545
9
循环进度
刀
6
10
日产量
吨
3481.92
10.4回采工效
采煤工效=采面日产量/采面昼夜出勤工数
=3481.92/72
=48.36吨/工
11采区灾害防治
11.1采区火灾及煤层自然发火的防治措施
（1）主要大巷及机电设备，硐室均采用不燃材料支护；
（2）在井下主要巷道安装了自动监测装置及消防注水系统；
（3）火灾隐患严重地点（井口、机电硐室）分别装置消火栓灭火器；
（4）机电设备硐室设有放火栅栏两用门；
（5）采区胶带输送机均使用阻燃性胶带，各胶带大巷机头硐室设有自动灭火系统；
（6）矿井生产期间，必须有专人负责，检查和维护井上、下安全设施，保证其完好无损，符合要求。
11.2预防煤尘爆炸措施
（1）加强通风管理；
（2）喷雾洒水和清洗巷道。
（3）防止煤尘引燃；
（4）限制煤尘爆炸范围扩大。
（5）减少生产运输中煤尘在空气的浮尘量；
11.3预防瓦斯爆炸的措施
（1）矿井有完整的通风系统，井下各采掘工作面及其它有瓦斯涌出的地点均按规定配有足够的风量和适应的风速，以冲淡和排除井下涌出的瓦斯；
（2）按《规程》规定，井下所有电气设备及无轨胶轮机车均采用防爆型，严禁不设防爆设备；
（3）井下采掘工作面均采用独立的通风；
（4）采掘工作面和瓦斯增高处设置瓦斯报警仪；
（5）生产中，加强通风管理，保证风量。
结论
通过近一个月的时间，课程设计任务现在已经基本完成。
通过采区设计的过程，加深了对采区设计程序的了解，通过运用以往所学的
专业知识，以及查找各种专业资料与书籍，使知识结构更加全面、系统化，基本达到了设计目的。
1、加深了对采矿专业知识，基本概念的理解。
2、通过设计中的技术经济比较，尽量减少国家投资与资源浪费，作到了社会效益与经济效益的兼顾。
3、通过采区设计，初步了解并掌握了采区设计程序，对于我们回各自单位工作打下了坚实的基础。
4、通过这一过程，了解了国家关于矿业方面的方针、政策、法律、法规，同时作到了既符合国家、部门规定，又满足实际需要。
5、针对具体设计采区存在的突出问题，比如：
瓦斯突出、煤易自燃、地温高等不利因素，设计过程中，从通风方式、工作制度到灾害源头的预测、抽放和防治多方面考虑，分别采取相应的措施，从而使工人的生命有了保障，劳动条件有了很大的提高。
致谢
这次课程设计是在陈长华老师的悉心指导和帮助下完成的，导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。
在此对陈老师表示我最真诚的感谢。
参考文献
[1]徐永圻主编《煤矿开采学》，中国矿业大学出版社，1999
[2]黄元平主编《矿井通风》，中国矿业大学出版社，1986
[3]《综采技术手册》编委会编著《综采技术手册》，煤炭工业出版社，2001
[4]《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2004
[5]《煤炭工业矿井设计规范》，中国计划出版社，2005
[6]刘过兵主编《采矿设计指导》，煤炭工业出版社，2003
[7]徐永圻主编《中国采煤方法图集》，中国计划出版社，2005
[8]孙宝铮主编《矿井开采设计》，中国计划出版社，2005
[9]《工作面设备选型配套手册》，中国矿业大学出版社
[10]《矿井灾害防治理论与技术》，中国矿业大学出版社
升级会员 