采矿14钟凯俊毕业设计说明书文档格式.docx
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图1-1煤层赋存情况
1.2.5煤质
本采区煤层属中硬宏观煤岩类型，以半亮煤为主，半暗煤次之。
有较明显的丝炭薄层。
显微组分以凝化物为主。
各种煤层中丝炭化物含量由上往下，由南向北逐渐减小。
各煤层均属低硫、低磷煤。
中灰分到富灰，煤灰分一般在15%-30%之间，少数煤层超过35%-40%可选性属难选，煤质牌号以气煤为主，三分之一焦煤次之，强度及耐磨性不好，当作配煤时，所得到的焦炭强度及耐磨性均有所提高，但焦煤灰分高。
第2章采区储量与生产能力
2.1采区储量
采区内共2个煤层，20#煤层工业储量为7.63Mt，可采储量5.72Mt，21#煤层工业储量为7.01Mt，可采储量5.5Mt。
2.2采区生产能
2.2.1采煤工作面年产量
工作面一天割6刀，推进长度为6×
0.8=4.8m，每年正常工作时间按为330d计算，则工作面每年推进度L=4.8×
330=1584m。
式中
A0——回采工作面年生产能力，Mt；
L——工作面推进度，m／a；
l——工作面长度，m；
M——煤层厚度，m；
γ——煤的容重，t/m3；
C0——工作面回采率，中厚煤层取0.95。
2.2.2采区生产能力
采区生产的煤主要来自回采工作面。
掘进出煤一般不超过10%。
同采工作面个数为1个，则采区生产能力为：
A——采区生产能力，Mt/a；
n——采区同时生产的工作面个数；
A0——每个工作面的生产能力，Mt/a；
K1——采区掘进出煤系数，取1.1；
K2——工作面产量不均衡系数。
2.3采区服务年限
采区可采储量为11.22Mt。
由
，可计算得采区服务年限为7.1年（K取1.4）。
第3章采区方案设计
3.1采煤方法的选择
本设计采区内煤层倾角平均为15°
，采用走向长壁采煤法选用生产运输设备比较容易，行人、通风、运输等方便。
所以本设计采区选用走向长壁采煤法，一次采全高。
3.2采区巷道布置
3.2.1采区走向长度
采区走向长度大约为2000m,可采走向长度大约为1890m。
3.2.2区段长和区段数目
本采区倾斜长度大约为1020m，区段长设计为204m，两个煤层均设5个区段，本设计采区共10个区段。
3.2.3采区形式
因采区走向长度大约在1890m，故采区采用单翼开采的形式。
3.2.4采区上（下）山的数目和位置
本采区设轨道、运输、回风三条上山。
采区上山布置受可采煤层厚度、采区服务年限及产量、瓦斯涌出量、煤层顶底板岩性等因素的影响，应综合考虑上述因素，使上山布置方案在技术上可行，在经济上合理。
上山数目的确定
布置三条上山（一条运输上山，一条轨道上山，一条回风上山），三条上山大致布置位于采区走向边界，各条上山间距设为22m。
通过经济比较，得出三条煤层上山布置方案在经济上合理，故本设计采区选用三条煤层上山布置在21
煤层中。
上山倾角都为15°
，在煤层底板起坡。
轨道上山内用串车提升，运输上山内铺设普通胶带输送机运输，通风上山通达回风大巷，采用分区式抽出式通风方式。
3.2.5区段平巷的布置
区段轨道平巷和运输平巷都沿煤层走向布置，区段轨道平巷长1890m，区段运输平巷长1890m。
3.2.6联络巷道的布置
采区内上山和平巷通过区段运输石门和绕道相联接。
3.2.7采区内煤层开采顺序
本采区共开采两层煤，采用下行式开采。
3.3巷道断面设计
3.3.1巷道断面设计应满足的条件
1.保证人员通行安全；
2.合理布置该断面的管路及电缆等；
3.断面能过最大风量时，不得超过《煤矿安全规程》规定的最大风速；
4.不得小于《煤矿安全规程》规定的最小净断面和最小净高度；
5.按水量要求，设置水沟；
6.满足其它要求，如需在巷道一侧堆放坑木和材料或安装其它设备等。
3.3.2巷道断面选择
1.巷道所处的位置及围岩的物理力学性质、矿山压力的大小及作用方向；
2.巷道的服务年限和用途；
3.巷道的支护式和支护材料；
4.施工技术及其装备的情况；
5.邻近矿井同类巷道断面的断面形状及其维护情况等。
当巷道围岩比较稳定，矿山压力不大，服务年限不长时，一般宜选用矿用式字钢支架、锚杆或钢筋混凝土支架进行支护，其断面形状一般为梯形或矩形。
如采区内的准备巷道和回采巷道。
当巷道围岩不太稳定，矿山压力较大，且服务年限较长时，一般宜采用锚喷、混凝土砌碹或U型钢可伸缩性支架进行支护，断面形状一般为拱形、圆形或椭圆形。
设计运输石门位于岩石中，顶板压力较大，服务年限较长且巷道围岩比较稳固，为了减少一使用过程中掘进费用和维护费用，多采用拱形断面。
拱形断面一般包括半圆拱、圆弧拱和三心圆拱形。
在目前条件下多采用半圆拱。
综合以上地质条件及方案比较：
本采区由于服务年不算长加之顶底板中等稳点及无自燃发火并考虑到掘进采用综掘机械等因素，故区段运输顺槽、轨道顺槽采用矩形巷道。
三条上山布置在21
煤层中，且有保护煤柱，故三条上山也采用矩形巷道。
3.3.3巷道断面尺寸的确定
注：
该采区的采掘比为1/2
1.采煤工作面、掘进工作面绝对瓦斯涌出量的确定
由矿井的相对瓦斯涌出量及工作面产量，可知采煤工作面平均绝对瓦斯涌出量为：
q采=9
由矿井的相对瓦斯涌出量及掘进面产量，可知掘进工作面平均绝对瓦斯涌出量为：
q掘=0.565
2.采煤工作面、掘进工作面需风量Q采的确定
采煤工作面、掘进工作面需风量均按其瓦斯绝对涌出量来确定，所以：
Q采=100×
q采×
KC
=100×
9×
1.6÷
60=24
Q掘=100×
q掘×
KA
0.565×
2÷
60=1.883
式中：
——采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，即掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量与最小瓦斯绝对涌出量之比。
通常，机采工作面取1.2～1.6；
炮采工作面取1.4～2.0；
水采工作面取2.0～3.0；
KA——掘进工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，即掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量与最小瓦斯绝对涌出量之比。
通常，机掘工作面取1.5～2.0；
炮掘工作面取1.8～2.0。
3.巷道断面面积确定
由规定可知运输机巷道、采区进回风巷的最大风速
，不得超过6m/s；
由Q=S×
v可知：
S——巷道断面面积，
;
Q——采掘总需风量，
。
所以可以确定，采区上山、进回、风石门和回风平巷的巷道断面面积不得小于4.611m2。
4.采区巷道断面及参数如下图和表所示。
图3-1
表3-1巷道断面特征表
围岩类型
支护形式
断面（
）
净周长（m）
净
掘进
Ⅱ
锚索间排距1600×
1600，锚杆间排距800×
800
12.60
13.37
14.60
图3-2
表3-2巷道断面特征表
图3-3区段运输平巷
表3-3巷道断面特征表
喷射厚度
（mm）
100
锚杆间排距800×
12.1
13.02
14.36
图3-4区段回风平巷
表3-4巷道断面特征表
第4章回采工艺
4.1落煤
本设计采区采用采煤机割煤。
1.采煤机选型:
工作面综合生产能力的确定可根据下式计算：
A0=LV0MrC0
A0——工作面日生产能力，t/d；
L——工作面长度，m；
V0——日推进度，m；
r——视密度，t/m³
；
C0——工作面采出率，一般取0.93～0.97。
则
A0=195×
6×
0.8×
2.6×
1.35×
0.95=3121.t/d
采煤工作面四六工作制，一天18小时出煤，则每小时产量为:
Q=173.3t/h。
采煤机生产能力确定:
采煤机的生产能力确定应大于等于工作面生产能力，即：
Q1≥Q
采煤机生产能力可根据下式计算：
V1——采煤机牵引速度，m/min；
H——采高，m；
B——截深，m；
γ——视密度，t/m³
则当牵引速度v1=2时
=60×
2×
1.35=336t/h。
满足:
符合要求。
采煤机选择MG300/700-WD，参数如下表：
表4-1采煤机技术参数
序号
技术指导
技术参考
说明
1
采煤机型号
MG300/700-WD
2
煤层倾角（°
≤18
3
截割高度（m）
2.0~3.6
4
总功率（kW）
698.5
5
截割功率（kW）
300
6
牵引功率（kW）
40
7
泵站功率（kW）
18.5
8
电压等级（V）
1140
9
最大截割高度（mm）:
3486,3586,3686
10
下切深度（mm）:
371,471,571
11
滚筒直径（mm）:
1600,1800,2000
12
滚筒转速（r/min）:
32.4
13
截深（mm）:
14
摇臂长度（mm）:
2250
15
机面高度（mm）:
1420
16
摇臂摆动中心距（mm）:
7020
17
调速方式:
交流变频调速
18
牵引方式:
齿轮销轨式
19
牵引力（kN）:
698~412，535/320
20
牵引速度（m/min）:
0~6/10，0~7.9/13.12
重量（t）:
45
22
配套工作面输送机
SGZ730，SGB764，SGZ830
2.刮板输送机选型
目前使用的刮板链有三种：
边双链、中单链和中双链。
边双链的运输能力大，但受力不均，适用于煤质较硬的情况，中单链的运输能力较大，适用于煤质较软的情况。
本工作面的煤质较软，生产能力较大，所选刮板输送机的输送能力必须大于采煤机的生产能力，所以刮板链选用中单链。
刮板输送机的输送能力Qs
Qs＝1.2×
Q=402
刮板输送机选择SGZ730/320，参数如下表：
表4-2刮板运输机技术参数
型号
SGZ730/320
输送能力（t/h）
600
设计长度（m）
200
链速（m/s）
0.9
刮板链型式
中双链
链条规格Φd×
t
26×
92
中部槽规格（mm）
1500×
730×
222
4.2支护
4.2.1支架选型及规格的确定
支架支护强度按以下方式估算：
1.按岩重法估算
——采高，；
为2.6;
——顶板岩石容重，2.5t/m3；
——煤层倾，15°
计算结果为：
P=0.19~0.26（MPa）
2.支架结构高度高度计算
支架的最大高度：
Hmax=Mmax+S1=2.9+0.2=3.1m
式中:
Mmax——采高，；
煤层为2.9；
S1——伪顶或浮煤冒落厚度，一般取0.2m。
支架的最小高度：
支架最小高度应比最小采高低0.25~0.35m
Hmin=Mmin-S1=2.1-0.25=1.85m
根据本矿井煤层顶底板情况和煤层赋存条件，参照近年来邻近矿区矿井综合机械化开采实践，确定选用ZZ6400/17/35,端头支架选用ZT1000/1.8/3.5。
ZZ6400/17/35支架参数如下表：
表4-3端头支架技术参数
序号
ZZ6400/17/35
煤层倾角（°
≤30
高度（m）
1.7-3.5m
工作阻力（KN）
6400
初撑力（KN）
4653
支护宽度（m）
1.43-1.60m
支护强度（MPa）
平均0.87
质量（t）
19.702
ZT6800/18/35端头支架参数如下表：
端头支架
ZT6800/18/35
型式
支撑掩护式
（续表）
1.8~3.5
中心距（m）
1.5
5800
6800
适应煤层倾角（°
重量（t）
12.78
立柱形式
双伸缩
4.2.2工作面支架布置方式
图4-1工作面支架布置方式
4.3采空区处理方法
4.3.1采空区处理方法
随着采煤工作面的不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为了工作面的安全和正常生产，就需要及时对采空区进行处理。
根据生产管理要求该采区采用全部垮落法进行采空区处理。
4.3.2控顶距及放顶距
最大控顶距为5500mm，最小控顶距为4700mm。
4.3.3移架放顶方法
采用的移架方式：
分段式移架，属于依次顺序式，单架依次顺序式，又称单架连续式，如图4-2所示，支架沿采煤机牵引方向依次前移，移动步距等于截深，支架移成一条直线。
该方式操作简单，容易保证规格质量，能适应不稳定顶板，应用较多，技术相对成熟。
图4-2移架方式
4.4采煤工艺
由于本采区煤层赋存条件较好，地质构造简单，采用走向长壁后退式综合机械化采煤。
4.5生产技术管理
4.5.1作业形式
采用三班采煤，一班检修。
滚筒截深为0.8m，每班割2刀，每天割六刀，日推进度为4.8m
4.5.2循环方式
图4-3循环作业图表
4.6安全技术措施
4.6.1保安煤柱的一般规定
依据保护煤柱的设计原则如下：
1.在一般情况下，保护煤柱应根据受护面积边界和移动角值进行圈定;
2.地面受护面积包括受护对象及周围的受护带;
3.当受护边界与煤层走向斜交时，根据基岩移动角求得垂直与受护边界方向的上山方向移动角和下山方向移动角，然后再确定保护煤柱;
4.立井保护煤柱应按其深度，用途，煤层赋存条件和地形特点留设，立井深度大于或等于400m的以边界角圈定，小于400m的以移动角圈定。
为了安全生产，本设计矿井依据《煤矿安全规程》规定，留设保安煤柱如下：
（1）各煤层在露头处留设50m保安煤柱；
（2）边界断层留设30m保安煤柱；
（3）井田内部断层留设20m保安煤柱；
（4）河流两侧各留设20m保安煤柱；
（5）地面建筑物留设50m保安煤柱。
4.6.2防止瓦斯爆炸的措施
1.瓦斯检查
（1）工作面设专职瓦斯检查员巡回检查，每隔3—4小时检查一次，每班检查不少于两次。
（2）工作面瓦斯检查点分别设在：
工作面风流、回风隅角、回风流。
（3）工作面瓦斯检查牌板应设置在距铺运输顺槽距工作面10-20m附近，回风瓦斯检查牌板设置在铺回风顺槽回风口10-15m处，检查结果要及时填写。
（4）当瓦斯浓度超限时，必须按下列规定处理，并向矿调度室及通风区汇报。
①采煤工作面进风流中的瓦斯浓度超过0.5%，回风巷风流中的瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，都必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
②采煤工作面及其它作业地点风流中，电机或其它开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。
③采煤工作面及其他巷道内，体积大于0.5m³
的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。
④对因瓦斯浓度超过规定而被切断电源的电器设备，必须在瓦斯浓度降至1.0%以下时，方可通电开动。
⑤采煤工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。
（5）工作面初次来压及过断层时，瓦斯检查员必须重点检查，如瓦斯超限，严禁作业。
2.瓦斯监测：
（1）便携式瓦斯检测报警仪的配备和使用：
①区（队）长、技术员及井下流动人员下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪，对其分管范围内的甲烷进行不间断的监测。
②采煤机司机下井时，必须携带便携式甲烷检测报警仪，将仪器悬挂在采煤机机身上，随时监测瓦斯情况。
③当班的班长下井时必须携带便携式甲烷检测报警仪，随时监测工作范围内的瓦斯浓度。
④机电流动电钳工下井工作时，必须携带便携式甲烷检测报警仪，检修时需检查检修工作地点20m范围内甲烷气体浓度，有报警现象时，不得通电或进行检修工作。
⑤便携式甲烷检测报警仪的报警浓度为1.0%。
（2）安全监测监控系统：
①在回风隅角分别装设瓦斯、CO、温度传感器，其中瓦斯传感器的报警浓度为≥1.0%CH4，断电浓度为≥1.5%CH4，复电浓度为<
1.0%CH4，断电范围均为：
工作面及其设备列车处全部非本质安全型电气设备。
传感器应垂直悬挂在巷道上方，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm的位置。
回风顺槽距离工作面10m范围内设瓦斯、CO、温度传感器，其中瓦斯传感器的报警浓度为≥1.0%CH4，断电浓度为≥1.0%CH4，复电浓度为<
1.0%CH4
②在采煤工作面回风巷距回风巷道口10～15m处分别设置瓦斯、CO、温度和风速传感器，其中瓦斯传感器应垂直悬挂在巷道的上方，距顶板（顶梁）不得大于300mm，距巷帮不得小于200mm。
③采煤机设置机载式甲烷断电仪。
④被控制开关的负荷侧应设置馈电状态传感器。
⑤设备列车处安装设备开停传感器进行在线监测。
（3）便携式瓦斯报警检测仪或瓦斯传感器若出现报警时，必须立即停止工作、撤出人员，查明原因，进行处理；
并向通风区、调度室汇报。
只有当瓦斯浓度低于1.0%时，方可恢复工作。
（4）便携式甲烷检测仪、甲烷传感器和一氧化碳传感器必须定期用空气样和标准气样调校；
必须定期对甲烷超限断电功能进行测试。
第5章采区生产系统
5.1采区运输
5.1.1采区运输系统及运输方式
1.煤炭运输：
工作面落煤
刮板输送机运输
转载机转载
区段运输平巷可伸缩胶带输送机
溜煤眼
运输上山胶带输送机
采区煤仓
大巷装车。
2.材料运输：
运输大巷
采区下部车场
轨道上山
区段回风石门
区段轨道平巷
采掘工作面。
3.矸石运输：
采掘工作面
运输大巷。
5.1.2采区运输设备的选择
1.回采工作面运输设备的选择
工作面所选刮板输送机的输送能力必须大于采煤机的生产能力，所以刮板链选用中单链。
刮板输送机选择SGZ730/320，参数如下表5-1：
表5-1刮板输送机技术参数
2.运输平巷运输设备的选择
转载机选择SZZ-730/32，参数如下表5-2：
表5-2转载机技术参数
SZZ-730/32
700
标准长度（m）
32
电动机功率（kW）
40—525
槽宽（mm）
630—1200
破碎机选择PCH1216，参数如下表5-3：
表5-3破碎机技术参数
`技术参考
PCH1216
620-800
355
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