采煤工作面采煤工艺课程设计.docx

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采煤工作面采煤工艺课程设计

采煤工作面采煤工艺

课程设计

说明书

班级：

　　　　　　班　

姓名：

20年月日

课程设计任务书

　　　　　　　同学：

为了理论联系实际，加强采煤专业基本技能训练，根据本专业教学计划安排与实施，现要求：

运用所学专业知识，结合山西煤矿开采的生产技术水平，遵照国家颁布的《煤炭工业矿井设计规范》、《煤矿安全规程》等有关煤炭工业的技术政策、法律及法规，参照有关设计资料及设计指导书，按照给定的采煤工作面生产条件（见课程设计大纲及指导书附件），完成一个采煤工作面的回采工艺设计。

设计题目：

矿采煤工作面采煤工艺设计

工作面设计生产能力为万吨/月

设计内容及方法：

参照《采煤工艺课程设计》大纲及指导书、采煤专业毕业设计指导书等资料完成。

提交设计成果：

1.采煤工艺图

2.采煤工作面采煤工艺课程设计说明书（即采煤工作面作业规程）

设计进行时间：

自20年月日至20年月日

设计小组组长：

设计小组成员：

设计指导教师:

山西煤炭职业技术学院采矿工程系

20　年月日

附表1工作面设计基本条件

设计题目：

区段

范围

平均走向长度（ｍ）

平均倾斜长度（ｍ）

煤层

赋存

状态

煤层厚度

（m）

最大－最小

平均

煤层倾角（°）

煤层容重（t/m3）

煤层

顶底

板岩

石质

性

伪顶

直接顶

老顶

底板岩性

地层、地质构造及地表概况

工作面计划月产量（ｔ/m）

瓦斯

涌出

量

矿井瓦斯等级

绝对瓦斯涌出量（m3/min）

相对瓦斯涌出量（m3/t）

煤层自燃发火期（月）

煤尘爆炸危险性

涌水情况（m3/h）

煤层平均埋藏深度（m）

备注：

表中各项条件按设计题目给定的条件或自行编制设计条件填写。

《采煤工作面采煤工艺课程设计》

课程设计大纲与指导书

适用专业：

煤矿开采技术

山西省煤炭职业技术学院

采煤专业室

第一部分采煤工作面采煤工艺课程设计指导书

一、课程设计的目的任务

课程设计是采煤专业学生在学习完采煤工艺课程及相关专业课程后进行的，是学生初步综合性地应用所学专业知识，结合煤矿企业的生产技术水平，以采煤工艺为主的基本技能训练。

通过课程设计使学生对所学专业的理论知识进行一次系统的总结并结合采用所学理论知识。

以基础理论教学为主，训练学生的思维想象能力，基础理论的掌握和知识的应用能力，加强学生对采煤工艺设计的基本技能训练，为学生进一步掌握专业知识和做好毕业设计打好基础。

课程设计是本专业教学过程中一个很重要的教学环节，其性质与目的不同于毕业设计，为此，课程设计应达到以下目的：

1、建立采煤工作面生产系统及采煤工艺过程的概念。

熟悉采煤方法的选择原则。

2、合理确定采煤工艺，掌握并安排工作面各道采煤工序的时空关系及进行顺序，组织采煤工作面的正循环作业。

3、掌握工作面顶板支护原理，合理选择支架形式和支护参数。

4、合理确定采煤工作面各项技术参数，选择采煤设备，编制采煤工作面循环作业图表。

5、掌握采煤工作面作业规程的编制方法。

6、掌握采煤巷道及井下其它巷道的断面设计方法及巷道掘进施工方法，会编制巷道掘进施工作业规程。

二、设计题目的选定课程（设计题目见附表1）

1、设计题目

____采煤工作面采煤工艺课程设计

2、基本条件

该采煤工作面位于____，开采____煤层。

采煤工作面以____为界。

煤层走向长____m，倾斜长____m，煤层走向为____m，煤层平均厚度为____m,与邻进层间距____m，倾角____，煤的密度为____t/m3。

瓦斯绝对涌出量____m3/min，正常涌水量_____m3/h，煤层自然发火期____个月，煤尘____爆炸性，煤质____。

地面无需保护地物，邻近采空区对本工作面开采无影响。

所采煤层顶板：

伪顶为____m的____岩，直接顶为____m的____岩，基本顶为____m的____岩。

____采区煤层底板等高线图与工作面布置图另附。

三、设计的要求及重点

1、说明书的编写（设计说明书由文字说明、图表、附件等组成）

（1）说明书叙述要简明扼要。

（2）说明书文理通顺，字体工整清楚。

正文一律用五号长仿宋体字书写。

章节标题用四号长仿宋体字书写。

标题的上方和下方都应留一行空行与正文隔开。

（3）说明书一律用16开纸抄写或打印。

在每页边缘都要留出空白，左侧留出25mm,右侧留出20mm，上方留25mm，下方留20mm。

（4）说明书每页统一用阿拉伯数字编页码，标注在右下角，数字两边加两个小圆点。

（5）说明书分章节书写，每一节分段落书写。

说明书每章应重新开页。

（6）说明书中引用参考书的公式和主要原理，以及引证的依据，均应在文字说明的右上角加注参考文献的编号。

该编号应与说明书正文后所附的参考文献编号相符。

所引用的书籍、资料要列入参考文献中。

说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、出版时间（或发表时间）、出版社名、作者名、参考页码。

（7）说明书所应用的公式，应将所有符号及单位注明。

计算时，将数字代入后，可直接将答案写出，不必将计算过程详细列出。

（8）说明书正文之前应编写目录。

（9）说明书中附图必须有图名及说明，附表也必须有表名及说明。

图、表中的所有标注，必须符合采矿制图标准。

（10）说明书的章节，应按大纲规定顺序编写，次序及内容需要变动时，应经指导教师同意。

（11）说明书按统一格式装订。

2、采煤工艺

（1）采煤工艺图的内容

采煤工艺图包括以下主要图表，并在同一张图纸中绘制。

①采煤工作面平面图

②采煤工作面断面图

③采煤工作面循环作业图

④采煤工作面劳动组织表

⑤技术经济指标表

（2）采煤工艺图中应标注的主要尺寸

工作面全长、上下缺口长度、宽度、上下平巷宽度、采高、柱距、排距、机道宽度、无支护宽度及最大和最小控顶距，炮眼布置各参数。

（3）采煤工艺图图幅安排

①采煤工作面平面图（比例尺1:

100）

②最大控顶距和最小控顶距剖面图（比例尺1:

50）

③循环作业图。

④劳动组织表。

⑤技术经济指标表。

3、对所有图的几点要求

（1）明确反映设计内容，投影关系正确，符合工程要求。

（2）符合采矿制图标准的规定。

（3）图面布置均匀整齐，图纸清洁美观，字体工整。

（4）所有图纸一律用铅笔绘制。

（5）说明书中的插图可不按比例绘制，要求其尺寸大体与实际情况相似，不应在同一张图纸上出现实际较长的巷道反而比实际较短的巷道为短的现象。

（6）插图要直接绘制在说明书纸上，亦可单独绘制附在说明书中，说明书应留出插图的位置。

注：

也可以用CAD绘图。

四、课程设计指导工作

课程设计的指导与安排工作，由煤矿开采技术专业主任统一安排并指定指导教师。

指导教师的指导原则是：

1、讲解大纲要求、设计方法、步骤及注意事项，提供参考资料。

2、引导和启发学生的设计思维，使学生能全面综合考虑各方面的因素、正确、合理地进行设计。

3、负责答疑学生在设计中提出的问题。

4、对学生间的互相讨论、研究可给予帮助和启发，但严禁相互抄袭或请人代做，发现这一现象，以不及格论处。

5、随时检查学生设计的进度和质量情况，督促学生按时保质的完成设计，若遇特殊情况需经本科研究解决。

五、课程设计时间及进度

设计时间为二周，其中包括编写说明书和绘图。

设计进度安排见附表。

必要时可进行适当调整内容及进度。

六、成绩考核办法

设计完成后，进行质疑或答辩，考核学生对设计的合理性、系统性、完整性及设计独立性，熟练性等方面的程度，并考虑设计过程中，学生进行设计的情况，评定成绩。

设计成绩公为四级：

优秀、良好、及格、不及格。

成绩确定的主要依据：

出勤纪律、设计态度、独立完成情况、说明书、图纸的正确性、整洁美观性；答辩中解决问题的技能情况等方面。

第二部分采煤工作面采煤工艺课程设计大纲

第一章概述

（一）采煤工作面位置及开采范围

1、位置

采煤工作面的位置主要是指本工作面所处的水平、翼、采区（盘区或带区）、区段等，并应说明工作面的编号。

2、开采范围

采煤工作面的开采范围是指开采的上下边界、始采和终采位置、沿走向（或倾斜）方向的推进长度及工作面的长度。

（二）采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系

1、与相邻煤层的关系

开采煤层群的矿井，应写明本采煤工作面所开采的煤层与上下煤层的层号、层间距、各煤层的厚度、开采情况及对本工作面的影响，若上下煤层工作面同采，应写明两工作面的错距。

2、与相邻已采采区的关系

应写明本采煤工作面与相邻已采采区有无隔离煤柱以及煤柱的宽度；采空区内是否有积水和瓦斯，对本工作面采煤有何影响。

（三）采煤工作面与地面相对位置的关系

采煤工作面开采范围与地面相对位置的范围内有无建筑物、水体、铁路。

若有，则应附本工作面井上下对照图，并写明建筑物、水体或铁路对本工作面开采的影响和应采取的措施及建议。

第二章地质概况

（一）煤层赋存情况

主要说明采煤工作面开采范围内煤层的走向、倾向、倾角及其变化规律，煤层的名称、结构及厚度，煤的硬度、强度、牌号、容重及其它一些物理力学指标和工业指标。

（二）围岩的性质及其对采煤的影响

主要说明伪顶的岩石性质及厚度；直接顶的岩性、厚度、结构及强度，层理、节理发育程度，直接顶的类别；基本顶（又称老顶）的岩性、厚度及强度，基本顶的级别；底板的岩性、厚度、结构及强度。

并应阐明围岩对采煤及顶板控制的影响，并附本工作面煤层综合柱状图。

（三）地质构造及水文地质情况

主要说明褶曲的要素（如核部、翼部、轴面、轴线、枢纽等）及类别；断层的要素（如断层面、断层线、交面线、断盘、断距等）及类别；陷落柱的井下特征（如形态、高度、陷落柱内的组成），与围岩的接触关系，陷落柱的范围等；岩浆侵入体的产状（岩墙或岩床）、岩性、构造及岩浆侵入煤层的变质作用等。

说明本工作面顶底板岩层含水情况，周围采空区积水情况及工作面最大、最小涌水量等。

（四）瓦斯、煤尘和自然发火情况

说明本采煤工作面瓦斯涌出情况及涌出量，是否有煤（岩）与瓦斯突出危险。

说明煤层自然发火倾向性及发火期，煤尘爆炸危险性及煤尘爆炸指数，冲击地压危险性及其对开采的影响程度。

第三章可采储量及可采期

计算出本采煤工作面开采范围内的可采储量及可采期。

可采储量计算：

（1）可采储量计算：

Ｑ＝ＬＳhmγk

式中：

Ｌ－回采工作面长度，m；

Ｓ—回采工作面走向长度，m；

hm—采高，m；

γ—煤层实体密度，t/m3；

k—工作面回采率。

（2）可采期计算：

T=

式中：

T—采煤工作面可采期，a；

Z—采煤工作面可采储量，万t；

A—工作面生产能力，万t/a；

C—工作面回采率。

也可根据工作面的走向长度与推进度计算工作面的可采期。

第四章巷道布置与生产系统

第一节巷道布置

简要说明本工作面所在采区（盘区或带区）的巷道布置方式，并附巷道布置示意图。

详细说明本采煤工作面的运煤巷、回风巷及开切眼的布置、巷道断面规格、支护形式以及支架折损情况，并附本工作面巷道布置平面图及巷道断面图。

第二节生产系统

（一）运输系统

包括煤炭运输系统和材料及设备运输系统。

运输系统除用文字说明外，还须绘制运输系统图，在图中用箭头标明运煤及运料的方向，用不同的符号标明各种运输设备所安设的位置，并附运输设备配备表，在表中列明设备名称、型号、台数及主要技术特征（包括煤仓的容量）。

（二）排水系统

采煤工作面遇有正常淋水或涌水时，作业规程要说明水源及涌水量、排水方式、所选用的排水设备型号、台数及主要技术特征、排水硐室的布置，并绘制排水系统图，标明排水方向、路线及排水设备使用地点。

（三）供电系统

将本工作面所有用电设备的负荷列表统计，表的格式见下表。

绘制工作面供电系统图，图中应注明开关的型号及整定值、电缆的长度及型号、用电设备的型号等。

表6采煤工作面所用电设备负荷统计表

设备名称

规格型号

使用地点

数量

额定容量/kW

备注

……

……

……

……

……

（四）通风防尘系统

1、确定风量

先按甲烷涌出量、二氧化碳涌出量、炸药消耗量、工作面温度计算出采煤工作面需风量，然后按风速验算，从而确定出采煤工作面实际需风量。

2、通风防尘系统图

用文字说明通风设施和通风监测仪表的布置及要求，说明综合防尘的设施、设备及要求，并绘制通风防尘系统图。

（五）管路系统

用文字说明本采煤工作面供液、供压风、洒水、注水、注浆、充填、瓦斯抽放等管路系统，并绘制管路系统图。

（六）照明及通讯系统

说明工作面照明设备的型号、数量及安设地点。

说明通讯设备的型号及安设地点，并说明各特定的联络信号和联络办法。

第五章采煤工艺

第一节采煤工艺的选择

确定采煤工艺，应首先详细了解煤层赋存条件，并对实习矿井目前使用的采煤工艺进行认真分析，作出简要的评价。

对于近距离煤层群采区，可由指导教师指定其中一层煤进行采煤工艺设计。

采煤工艺设计应尽可能采用先进技术、先进设备，以提高机械化水平、产量和劳动生产率，保证安全生产，降低吨煤成本。

第二节采煤工艺

采煤工作面的工艺过程，包括破煤（又称落煤）、装煤、运煤、支护和采空区处理等工序。

（结合选用的开采方式进行设计）

（一）破煤

1、滚筒采煤机落煤

在煤层赋存稳定、地质构造简单、顶板完整、煤层厚度在0.8米以上的长壁工作面可采用滚筒采煤机落煤。

2、采煤机的工作方式

在设计中应说明：

采煤机类型、采煤机的工作方式、采煤机的进刀方式以及合理的截深等。

（二）普采、综采或综放工作面的装煤方式

使用滚筒式采煤机的工作面，采煤机在割煤的同时，约90%的煤靠挡煤板及螺旋叶片将煤推向输送机，完成装煤工序。

其余少量浮煤由安装在输送机上的铲煤板在移输送机时铲入输送机内，或由人工清理。

（三）运煤

1、采煤工作面的运输方式

采煤工作面的运煤方式主要根据煤层倾角及破煤方式确定。

在缓斜煤层工作面，无论采用何种采煤方式，均采用可弯曲刮板输送机运煤。

在倾斜煤层工作面，当采用滚筒式采煤机破煤时，使用可弯曲刮板输送机运煤或活节溜槽溜煤；当采用爆破法破煤时，可采用铁溜槽或搪瓷溜槽溜煤。

搪瓷溜槽的磨擦系数较小，在煤层倾角大于19°时即可采用。

2、采煤工作面输送机的选择

采煤工作面输送机的选择应根据落煤方式及运煤能力确定。

而各种输送机在设计上已规定了它们适应的落煤方式，所以在设计中着重根据运煤能力来考虑，所选输送机的运输能力应大于工作面生产能力。

（四）工作面支护

1、普采工作面支护

一般选用摩擦式金属支柱和铰接顶梁或单体液压支柱与铰接顶梁组成的金属支架。

应设计计算单体支柱规格（计算出最大、最小高度，查表确定单体支柱的类型和规格）、工作面支架布置方式（附工作面支架布置图）、工作面上下出口支护、采煤巷道的超前支护。

2、综采或综放工作面支护

说明液压支架的架型及规格。

（五）采空区处理

采空区处理方法有全部垮落法、充填法、煤柱支撑法、缓慢下沉法等。

其中全部垮落法应用最广。

全部垮落法是通过回柱放顶、移架使工作面控顶距范围以外的顶板岩层有计划地垮落下来，基本上填满采空区，同时维护好控顶距范围内的顶板，使其保持完整稳定。

为此设计这部分内容要解决放顶距及控顶距的确定（在设计中，放顶距、控顶距应与支架的布置、截深放在一起考虑。

）；是否采用特种支架，采用何种形式的特种支架（可参考实习矿井实际生产情况而确定）；工作面回柱顺序、回柱方法等几个问题。

第六章生产技术管理

这一章内容包括确定循环方式、作业形式、工序安排及劳动组织、编制循环作业图表、采煤工作面主要技术经济指标表。

（一）循环方式

循环方式系指循环进度和昼夜循环的总体。

循环方式确定参见本书相关章节的内容。

（二）作业形式

指一昼夜内采煤班和准备班的配合形式。

确定参见本书相关章节的内容。

（三）工序安排

首先应对整个采煤工艺过程进行分析，确定主要工序和次要工序及其相互关系，充分利用工作面空间和时间，避免各工序的相互影响保证主要工序顺利进行。

如普采工作面割煤是主要工序，支护、放顶等是次要工序，把次要工序围绕主要工序进行安排。

其次应对各工序在时间上分清先后顺序，在空间上应分清位置关系，在不影响安全的前提下应安排其平行作业。

（四）劳动组织

劳动组织包括人员的配备和劳动组织形式。

附劳动组织表。

（五）循环图表

循环作业图表示工作面内各工序在时间与空间上的相互关系。

它是以工作面长度（单位是米）为纵坐标，以昼夜24小时为横坐标，再以规定的符号在图内汇出各工序所处的时间和地点。

循环图表应根据确定的循环方式、作业形式、工序安排及劳动组织等编制。

作图时应准确地反映出各工种在时间上和空间上的关系。

图的下面应注明图例（必须用采矿制图标准中的标准图例）。

绘制循环作业图的步骤参见本书相关章节的内容。

（六）工人出勤表

工人出勤表中各工种出勤人数，可根据各工种的工作量及实习矿井收集到的劳动定额计算求得，无定额的工种，按岗位定员。

（七）采煤工作面技术经济指标

用表格形式来表示采煤工作面的工作条件和应获得的技术经济指标，其所包括内容

参见本书相关章节的内容。

第七章采煤方法图的设计与绘制

采煤方法设计的最终的成果要反映在采煤方法设计图中，这是指导生产的重要图件，是必须完成的最主要的设计图纸之一。

（一）采煤方法图的内容

采煤方法图包括以下主要图表（这几个图表可绘制在同一张图纸上）。

1、采煤工作面平面图（绘出工作面的全貌）

在综采或综放工作面中，画出工作面机械设备及位置；工作面液压支架的布置；工作面上下出口处的支护方式；采煤机割煤方式；采煤机的进刀方式、移溜和移架工序的空间关系；采煤工作面生产系统等。

2、采煤工作面断面图

在工作面平面图适当位置处作若干个剖面图，说明最小和最大控顶距，工作面支护方式，画出机道、人行道、材料道宽度（综采或综放），工作面中采煤机、输送机、支柱、顶梁在空间的相互关系（普采）。

3、采煤工作面循环作业图

在该图中用规定符号画出各主要工序和辅助工序，并画出各道工序在时间上的先后顺序和间隔时间。

（二）采煤方法图中应标注的主要尺寸

1、工作面全长，采煤巷道宽度，采高。

2、综采或综放工作面最大和最小控顶距。

（三）绘制采煤方法图应注意的事项

1、用一号或零号图纸按规定比例尺绘图（或CAD图）。

2、图面布置要疏密匀称，重点突出，线条清晰，粗细分明，各图摆布恰当，整齐干净。

3、正式绘图前，先画设计草图，然后在图纸上用铅笔画底图，经检查无误后描墨或上墨。

或用CAD绘图和出图。

第八章安全技术措施

本章主要说明采煤工作面主要设备的安全操作与保养措施；支、回柱或移架安全技术措施；有重点的编写（1~2项）顶板事故的防治措施；瓦斯的防治措施；综合防尘措施；防火措施；防水措施；其它方面的安全技术措施（如初次放顶、收尾放顶、托伪顶开采、过老巷、过断层、褶曲和过陷落柱等的安全技术措施）；安全制度；遇灾害时的紧急处理及避灾路线。

提示：

安全技术措施的制定要结合所设计的工作面具体条件，要有明确性。

附：

课程设计主要参数资料：

1、《采区设计参考资料》。

2、《煤矿安全规程》2011年版。

3、《煤炭工业矿井设计规范》。

4、《煤炭工业技术政策》。

5、《生产矿井统一劳动定额》。

6、《采矿制图标准》。

7、《煤矿专用设备图册》。

8、《煤矿固定机械与运输设备》等。