煤矿开采学课程设计说明书Word下载.docx
《煤矿开采学课程设计说明书Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿开采学课程设计说明书Word下载.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
三、课程设计内容
1、采区或带区巷道布置设计；
2.采煤工艺设计及编制循环图表。
四、进行方式
学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2，综合应用《采矿学》所学知识，每个人独立完成一份课程设计。
设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题可与指导教师共同研究解决。
本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。
附表1：
设计采区综合柱状图
柱状
厚度（m）
岩性描述
10.10
灰色泥质页岩，砂页岩互层
------------------------------------------------------------------------------------------------------
9.70
泥质细砂岩，碳质页岩互层
------------------------------------------
0.20
碳质页岩，松软
3.4
C1煤层，γ=1.30t/m3
6.20
灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬
8.80
灰色砂质泥岩
2.9
K2煤层有三条夹石,γ=1.30t/m3
41.80
薄层泥质细砂岩，稳定
·
26.20
灰色细砂岩，中硬、稳定
3.9
K3煤层，煤质中硬，γ=1.30t/m3
。
35.40
灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60—80Mps
24.60
灰色中、细砂岩互层
层间距及厚度
煤岩性质
厚度M
页岩
20
C1煤层有三条夹石
砂页岩
15
C2煤层有
粉砂岩
68
C3煤
砂岩
60
第一章区储量与服务年限
1、采区生产能力选定为90万t/a
2、采区的工业储量、设计可采储量
（1）采区的工业储量
Zg=H×
L×
（m1+m2+m3）×
γ………………………………………（公式1-1）
式中：
Zg----采区工业储量，万t；
H----采区倾斜长度，849.72m；
L----采区走向长度，1580m；
γ----煤的容重，1.30t/m3；
m1----C1煤层煤的厚度，为3.4米；
m2----C2煤层煤的厚度，为2.9米；
m3----C3煤层煤的厚度，为3.9米；
Zg=1580×
849.72×
（3.4+2.9+3.9）×
1.35=1848.71万t/a
Zg1=1580×
3.4×
1.35=616.33万t
Zg2=1580×
2.9×
1.35=525.61万t
Zg3=1580×
3.9×
1.35=706.85万t
（2）设计可采储量
ZC=Zg×
C……………………………………………………（公式1-2）
ZK----设计可采储量,万t；
Zg----工业储量，万t；
C----采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
ZC1=Zg1×
C1=616.33×
0.80=492.98万t
ZC2=Zg2×
C2=525.61×
0.80=420.48万t
ZC3=Zg3×
C3=706.85×
0.75=530.14万t
ZC=ZC1+ZC2+ZC3=1443.6万t
（3）采区服务年限
T=ZK/A…………………………………………………………（公式1-3）
T----采区服务年限，a;
A----采区生产能力，90万t；
ZK----设计可采储量，1443.6万t；
T=ZK/A=1443.6/90=16.4a
取T=16年
第二章采区内的再划
1、确定工作面长度
放顶煤工作面长度的确定应主要考虑顶煤破碎、顶煤放出和减少煤炭损失等三个因素的影响。
顶煤破碎主要取决于支承压力及顶板活动的作用，由工作面长度对支承压力及矿压显现的影响分析可知，工作面长度不得少于80m，但工作面长度大于200m以后，其变化趋于缓和。
合理的工作面长度应是在一个生产班内能将工作面内的顶煤全部放完。
据此原则，工作面长度可以用下列式表示：
L=n（T/t）Bη=120m
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;
η-------每班工作时间利用率。
取：
n=2,B=1.5m,T·
η=300min,t=5min
2、确定采区内工作面数目
回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁法开采。
工作面数目：
N=（L-S0）/（l+l0）……………………………………（公式1-4）
L-----煤层倾斜方向长度（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，因采用综采，故l0取5（m）。
N=（1000-30×
2）/（120+10）=7.23，取7.
3、工作面生产能力
Qr=A/T×
1.1………………………………………………………（公式1-5）
A----采区生产能力，90万t/a；
Qr----工作面生产能力，万t；
T----每年正常工作日，330天。
故：
Qr=A/T×
1.1=90/330×
1.1=3000t
4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为90万t/a,且工作面生产能力为3000t。
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。
以C1煤层为例,5个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序
区段1
001
002
区段2
区段3
区段4
区段5
区段6
区段7
C1工作面接替顺序图
对于C1布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。
C1煤层：
区段1（001-002）→区段2（001-002）→区段3（001-002）→区段4（001-002）→区段5（001-002）→区段6（001-002）→区段7（001-002）
（说明：
以上箭头表示方向为工作面推进顺序。
）
第三章确定采区内准备巷道布置及生产系统
1、完善开拓巷道
为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在第一开采水平中，把为该采区服务的回风大巷布置在C1煤层底板下方的稳定岩层中运输大巷均布置在C3煤层底板下方的稳定岩层中。
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，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，直接顶较厚且易跨落。
3、确定区段平巷的布置方式、长度及支护方式，联络巷的间距、位置、长度及支护方式：
4、采区石门和区段石门条数、长度及支护方式
采区有回风有一石门，采区进风有两个，进风石门40米，锚喷支护。
第四章采煤工艺方式的确定
一.采煤方法名称
采区工作面采用单一长壁综采综放采煤法
1.割煤：
MGTY400/900-3.3D电牵引采煤机
技术参数
400/900-3.3D
采高范围（m）
2.2-3.9
牵引力（KN）
500-300
机面高度（mm）
1593
喷雾灭尘方式
内外喷雾
煤层倾角（°
≤25
牵引中心距（mm）
5970
供电电压（kv）
3.3
摇臂回转中心距mm
7520
装机总功率（kW）
900（2×
400+2×
40+20）
主机架外形尺寸（mm
7770×
147×
1230
摇臂长度（mm）
2168
滚筒直径（m）
1.8
摇臂摆角（°
上30.70 下28.88
滚筒截深（mm）
600、800
滚筒转速（r/min）
32.7
卧底量（mm）
250
牵引形式
交流变频调速超级链轨式无链牵引
整机重量（t）
52
牵引速度（m/min）
0-9-15
配套工作面输送机型号
SGZ880/630
SGZ960/800
2．装煤：
采煤机割下的煤由采煤机滚筒漏选叶片装入刮板输送机，螺旋叶片为装入的煤由输送机铲煤板铲入输送机内，放顶煤由后部输送机运出，浮煤人工清理。
3.支护：
ZFS5200-15.5、31、ZFS4000-15、32La型液压支架
4.放煤：
采煤机割下的煤由采煤机滚筒螺旋叶片装入刮板输送机，螺旋叶片未装入的煤由输送机铲煤板铲入输送机内放顶煤由后部输送机运出；
浮煤人工清理；
5.移架
追机单架依次顺序移架作业，距离采煤机不超过35m，特殊情况可采取超前移架；
赶不上采煤机时，必须停止割煤。
移架极为困难时使用单体液压支架辅助移架。
液压支护必须达到足够初撑力。
移动架做到快（移架速度快）、够（推移步距够）、正（操作正确无误）、均（平衡操作）、直（支架成直线）、紧（及时支护、紧跟采煤机）、净（及时清除架前架内浮煤）
第五章采区生产系统
一.运煤系统
在运输上山和运输巷内均铺设刮板输送机。
运煤路线为：
工作面运出的煤，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区运输大巷装车外运。
掘进煤、矸石经轨道上山下放到下部车场。
见附图。
1.刮板运输机选型
根据班最大小时出煤量选用SGWD-13型可弯曲刮板机。
采区上山选用SGWD-20D型。
2.上山需刮板机台数：
SGWD-20D型可弯曲刮板机的生产长度是100m，第一区段机巷到煤仓的斜长为235m，所以需要3台刮扳机。
3.采区上山绞车选型：
根据采区生产能力，上山坡度、长度条件选用JT-1200/1028型矿用绞车。
配37kw电机。
第六章安全技术措施
一、工作面初采安全技术措施
1、初采初放期间，成立初采初放领导小组，在初采初放领导小组的领导下开展工作。
2、采煤前应对煤层注水，注水钻孔深度不小于4米，钻孔间距5米，注水压力4～5MPa。
注水应以煤壁渗水为宜，每排采煤前均按此要求注水。
注水人员要认真负责保护好注水器具，保证注水效果。
3、将工作面溜子按照标准化要求，安装好、并试运转，保证溜子运转正常。
然后就地清落工作面溜子，高度不得低于2.2米，溜子清落好后，将其移到煤墙侧。
4、工作面面机头采用ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架3架，支架梁长3.6m,宽0.96m，紧挨悬移支架机头方向用单体液压支柱配合2对4mπ型钢梁作为抬口棚，托住下巷替换的矿工钢梁，摘除机头侧工字钢棚腿；
工作面机尾采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，支架梁长3.0m,宽0.96m，紧挨悬移支架机尾方向用单体液压支柱配合2对3.5mπ型钢梁作为抬口棚，托住上巷替换的矿工钢梁，摘除机尾侧工字钢棚腿，交接要实，不实处用木楔背实。
5、清理上、下巷杂物,整修不合格棚子，烂帮烂顶重新打好，开关摆放整齐，电缆吊挂合格，并在两巷超前工作面20m范围内注水，保证注水质量。
6、巷道回撤下的工字钢，及时运到上、下巷20米超前支护以外宽敞处，码放整齐，严禁乱堆乱放，影响正常通风、行人。
7、在上、下巷内，矿工钢段自工作面煤墙向外用上巷2.8工字钢梁、下巷3.3
工字钢梁配合单体柱打不少于10m的双排超前支护，10m单排超前支护。
安全出
口处超前支护全部连锁，保证支柱完整无缺，初撑力达50kN以上，确保上、下巷20米超前抬棚段，高度不低于2.2m，巷道宽度上巷不低于3.6m，下巷不低于4.1米。
运输巷应留有不小于0.8m宽的人行道。
8、工作面溜子应运转正常，配件齐全，不得有缺件或飘链现象。
9、采煤过程中，加强工作面的工程质量管理，托梁连接要紧密，支柱要迎山有力，大顶未落前，严禁放煤。
10、放煤时要严格按照《XX采区工作面回采作业规程》要求进行。
11、为防止上隅角瓦斯积聚，要求上尾巷与放顶线回齐，回收尾巷后放落顶煤，使用编织袋挡严；
下巷尾巷可滞后2米回收，回收后使用编制袋挡严,下尾巷留巷地段,使用坑木打设一梁三柱抬棚加固,确保退路畅通。
12、初采期间，要备足防冒顶材料，严防冒顶事故的发生。
13、跟班矿领导及采煤队跟班队干，要密切注意工作面煤墙、支架及老塘侧的变化情况，发现问题应立即组织处理。
14、通风队要严格管理，加强对上隅角及上拐头瓦斯的检查工作。
15、安检员要严格检查监督执行。
二、工作面收尾安全技术措施
1、工作面推到离停采线还有二排时，支架提前上挑沿顶回采。
2、工作面推倒停采线化置时，控顶距必须保持3.0米，即为最小控顶距，工作面浮煤清净。
3、工作面准备就绪，上下巷清理干净，为保证放顶期间退路畅通，工作面浮煤必须清净，在撤出工作面支架设备后，再把与工作面无关的电器设备，运
输设备及其它设备回收干净。
4、回棚前，为保证工作的供风由炮采队负责安装风机通风并负责接好风筒，风机必须安装在新鲜风流中，在回棚过程中，上下巷都应有风机供风，具体安装位置由通风队指定。
5、一切工作准备就绪后，开始回棚，回棚的卡口位置距下拐头30棚处，由该处向两头放顶，放顶时由里向外逐棚进行，所回钢梁及单体柱经清点，验收后，装车升井。
6、放顶过程中，为保证工作面正常通风，局扇应设专人管理，并派专职瓦斯检查员现场值班，风筒口距放顶地点大于5米，如发生停风或瓦斯超限，应立即停止放顶，并撤出所有人员，再作处理。
7、放顶过程中，要严格执行敲帮问顶制度，打密集柱，加强放顶区附近的支护，并设专人看护。
8、回棚时，要跟班长队指定两名素质好，技术过硬的人员担任回棚工作，并有一名有经验的老工人看顶，负责回棚期间的安全工作。
9、工作面顶放完后，再放上、下拐头，放至工作面煤墙齐后，再回撤上、下巷工字钢，直至闭墙位置。
10、支架回撤后，通风队及时对上下巷砌筑永久性密闭墙。
三、顶板管理安全技术措施
1、工作面支架安装要求
1）、工作面支架安装时必须编制支架安装专项安全技术措施，并进行会审。
2）、工作面支架安装时必须在厂家技术人员的指导下，严格按支架安装安全技术措施执行。
2、悬移液压支架使用操作安全技术措施
1）、悬移液压支架操作人员必须经过专门培训，熟悉其性能、构造原理和液压控制系统，熟悉支架使用操作安全技术措施，能够按完好标准维护保养，熟悉顶板管理方法和工作面作业规程，经培训考试合格）后方可上岗。
2）、液压泵站压力设定20~31.5Mpa。
3）、掌握好支架的合理高度：
2.2米，当工作面实际采高不符合上述规定时，应采取措施后再移架，支架内各立柱伸出长度应一致，其活柱行程保证支架不被“压死”。
4）、采煤放炮前要先升紧前排支柱，防止放炮将前柱崩脱，如果连续崩脱几架支柱，则支架自身架重及顶板压力将全部加力给托梁，切断托梁造成事故。
5）、每班工作前要检查液压支柱工作状态，发现失效、漏液阀、柱、管，要提前更换,检查工作面支架的所有操纵阀手柄是否处于中间位置，如全部处于中间位置，打开总液压截止阀。
打开总截止阀时，必须由当班班长命令，班长在安排检查面内所有的手柄处零位后发令。
6）、开总截止阀前要认真检查各管路、接头及U型卡连接状况，防止突然来压甩掉伤人，每次开停阀门时，操作人员要尽可能远离连接接头位置。
7）、每次移架前都要先检查本架管线，清除架前障碍物，保证移架期间不出现挂、卡、阻现象。
8）、不准随意拆除和调整支架上的安全阀。
9）、支架前移时必须使立柱底盘脱离浮煤，不允许拖着立柱向前移动。
因特殊情况确需带压移架时，要有专人观察托梁、上挡矸板的情况，如有意外立即停止，待处理正常后再行操作；
10）、执行拉线移架：
移架前要拉线，确保按照循环进度移架。
支架应保持一
直线，其偏差不得超过±
100mm，支架垂直顶底板，其歪斜小于±
50，支架中心距1000mm，支架顶架要与顶板平行，相邻支架顶梁间的空隙40mm，最大不超过60mm。
11）、悬移液压支架工操作时要掌握八项操作要领，做到快、匀、够、正、直、稳、严、净，即：
（1）、各种操作要快；
（2）、移架速度要均匀；
（3）、移架步距要符合作业规程规定；
（4）、支架位置要正，不咬架；
（5）、各组支架要排成一直线；
（6）、支架、刮板输送机要平稳牢靠；
（7）、顶梁与顶板接触要严密不留空隙；
（8）、煤、矸煤尘要清理干净。
12）、工作面要做到“四直”、“两通”，即煤壁直、柱腿直、托梁直、刮板运输机直，上、下端头安全出口保持畅通；
13）、煤壁落煤后，必须及时移架，对空顶进行有效支护；
支架前方煤壁片帮时，及时支护前伸梁，超前护顶。
14）、回采过程中保持切巷与运输巷垂直，需要增、减支架时在机尾处操作，不够一架时使用兀型钢配合单体柱支护，严防顶空。
15）、严禁在支架前方放顶煤；
严禁进入支架后方；
严禁支架前端距煤壁超过1m；
16）、支架的前柱应与顶梁垂直，后柱要前倾3～5°
，保证支护有力。
17）、在支架后部的顶煤或顶板垮落物未达1.5倍支架高度时，工作面放炮时要在支架下进行临时斜撑支护，防止放炮冲击支架，向后产生位移。
18）、支架向前推进两个步距后，若老空垮落物仍未达到1.5倍支架高度时，必须对顶煤或顶板进行强制放顶。
在老空垮落物高度未达到规定要求前，严禁放出支架后部煤。
19）、煤壁炮眼眼口不得直对立柱，在工作面放炮前可在立柱前方吊挂胶带，把立柱的活柱部分及胶管、阀体掩护起来。
20）、移架前，必须对移架安全情况进行全面检查，清理好退路，并指定有经验的人员观察顶板；
22）、允许在托梁上、顶梁两后柱中间打临时支柱；
前移顶梁时，必须使顶梁落在托梁上。
顶梁前移受阻时必须停止移架，处理完毕后，方能继续移架。
23）、移架人员必须站在上一架支架内操作下一架支架，面向下前方观察支架和煤壁情况，要保持支架垂直煤壁及输送机。
24）、顶梁前进一个步距后，每个立柱都必须打足初撑，因局部底软不能打足初撑时，要穿好木鞋，但柱下只准穿一个木鞋；
25）、严禁两架支架同时降架移架。
26）、移架时，搬动操作阀手柄要准确、迅速、到位，移架后确保支架、刮板输送机成一直线，要及时调整支架，使支架垂直于顶板，且顶梁与顶板呈面接触，若支架局部顶空不实时使用短坑木背在梁头处，保证支架顶梁整体平面好。
27）、移架时，严禁人员站在支架与刮板输送机之间，移架时操作人员要密切注意观察面前煤帮顶板情况以及相邻支架、支架本身的液压管路等情况，发现问题应立即停止作业进行处理。
28）、使用单体柱时要戴帽，防止支柱滑脱或顶坏支架，严禁硬拉硬拖支架。
29）、工作面初次来压、周期来压前，必须安排专人及时循环注液，保证每根支柱初撑力。
30）、相邻两架支架的顶梁高度差不能大于60mm；
31）、待工作面所有支架全部前移一个步距并支撑合格后，方可前移托梁移托梁前，要认真检查顶梁与托梁的间隙，不允许顶梁压在托梁上，当每个顶梁与托梁的间隙在15～60mm之间时，方可前移托梁；
32）、顶梁前端至煤壁可保留200mm左右的距离，当工作面有来压征兆时，支架及时缩到最小控顶距，支架及时前移，顶梁前端顶住煤壁；
并对煤壁进行闭帮。
33）、工作面来压的征兆是：
顶板有异常响动（顶叫）、顶板向下掉碎煤（石）屑（顶板甩渣）、煤壁片帮、安全阀向外滴液（安全阀流泪）；
当工作面出现来压征兆时，适当提高泵站压力，保证工作面支架处于良好工作状态，支架接顶后保持2～3秒再停止供液。
在每一架支架下面打好斜撑支柱，以防支架向后产生位移，并禁止放顶煤。
上下顺槽超前支护、端头支护及临时支护的所有支柱都必须打足初撑，保证其数量及质量，同时加快工作面的推进速度；
当工作面来压征兆剧烈时，必须立即撤出工作面所有人员；
34）、支架出现故障时，必须安排时间及时维修，不得带病作业；
35）、移架的上下方和前方不准有其它人员工作，移动端头支架时，除移架工外，其余人员一律撤到安全地点。
36）、站柱时根据煤层坡度，使用钢卡拉住柱跟处，做到迎山有力，
37）、工作面遇断层、硬煤、硬夹石层需要放炮时，必须把支架的立柱、管线、设施等掩盖好，防止崩坏。
移架前，必须把煤矸清理干净。
四、工作面注水措施
1、工作面注水孔为单排孔、眼深为6m、眼间距4m，注水孔距顶梁下平面0.5m，仰角上仰25º
，保证注水孔末端位于支架顶梁以上1.6米。
2、打眼时要适当扩孔，保证封孔器能正好插入为准。
3、截止阀、封孔器及液压管路要连接合理，使用得当，要求注液压力控制在4MPa以内，封孔器要全部插入钻孔内，最外端距孔口不小于300mm，以免损坏封孔器。
4、采煤队每班应派专人注水，保证注水压力、注水量及注水效果（煤墙出水或相邻眼出水为止）符合要求。
5、人员不得站在正对注水眼位置，以免封孔器伤人。
五、端头支护及两巷管理措施
1、工作面机头采用ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架3架，支架梁长3.6m
升级会员 