煤矿采取设计副本.docx

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煤矿采取设计副本

1．采区巷道布置

1.1采区概况

本采区为某矿的一个采区，该采区沿走向位于两个采区之间，其一侧以断层为界，一侧以未开发的采区边界线为界。

采区边界走向长度均值2000m，采区倾斜长度900m，采区内有一层煤，煤层倾角均为12.8°。

本采区结构简单，单斜构造，煤层厚度7m，煤的密度为1.35t/m,均为稳定厚煤层，煤质中硬，煤层直接顶板为粉砂岩，平均厚度为10m，无断层，无火成岩侵入，瓦斯相对涌出量5.2m³/吨日，为低瓦斯矿井。

图1煤层综合柱状图

1.2采区储量及服务年限

1.采区工业储量计算

煤层：

式中：

Q工——工业储量

L——带区煤层走向长，m

I——带区倾斜长，

——煤层倾角为12.8°

M——煤层厚度，m

r——煤的容重1.35t/m3

2.采区煤柱损失：

式中：

P1—根据《煤矿安全规程》，采区护巷煤柱至少30m

P2—根据《煤矿安全规程》，采区边界煤柱至少10m

P3—根据《煤矿安全规程》，采区区段煤柱留长150～200m，宽15～20m

P4—保护上山煤柱20m

3.采区可采储量：

式中：

Q采—采区可采储量，万tQ工—采区工业储量，万t

P—采区煤柱损失，万tC—厚煤层取0.75

4.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

根据《煤矿安全规程》，采区采出率必须大于75%，满足要求

5.采区生产能力及服务年限：

根据《煤矿安全规程》，矿井设计工作日为330天，“三八制”作业，其中两班生产，一班检修，每班工作8小时。

日产量：

式中：

A—采区生产能力150万t／a

T—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

日推进度：

式中：

—工作面日进度，mA0—工作面日产量，t／d

L—工作面长度,mM—工作面采高，m

r—煤的容重，t／m³c—工作面回采率，取93%

进刀数：

式中：

n—工作面采煤机日进刀数L₁—工作面日进度，m

采区工作面采煤机滚筒截深为800mm

采区服务年限：

式中：

p—采取服务年限，aQ采—采区可采储量，万t

A—采取平均年生产能力，万t／aK—矿井储量备用系数，一般取1.4

根据《煤矿安全规程》，采区服务年限不得小于3年。

所以，满足。

6.采区生产能力的核算

本采区采用一个工作面生产，采区工作面采用“三八制作业”即两班采煤，一班检修。

共4刀，采煤机截深800mm，一年按330天工作日，工作面连续推进长度2000m，本采区生产力150万吨/年。

1.3采区内的再划分

1.确实工作面长度

该煤层南北边界各留10m的采区边界煤柱，上部和下部各留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：

900-60=840m，走向长度为2000－20=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,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,根据《煤矿安全规程》，综采工作面长度为180～250m，巷道宽度为3.5m～5m,本采区开掘巷道宽度为4.5m，且采区生产能力为150万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，将采区划分为4个分带,采用双巷布置方式,巷道间留取15m较大煤柱。

故工作面长度为：

L=（900－60－4.5×2－45）/4=196m

取整数

L=200m

2.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。

工作面数目：

N=（L-S0）/（l+l₁+l0）=（900－60）／（200+4.5×2+15）=4

式中：

L——煤层走向倾向长度，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4.5m。

l₁——区段巷道间留取煤柱，15m

采区走向长2000m，采煤面长度设计200m，采区划分为4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150万t/a,且工作面生产能力为5624.64t／d。

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。

1.4采区上山布置

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石门和回风石门分别布置在标高为-250和标高-50的煤层底板中。

采区巷道布置系统，采区内有一层煤，煤层平均厚度7m，本采区采用近距离煤层联合布置方式每个煤层布置4个工作面。

上山布置可提出两种巷道布置方案：

1.上山布置在下部煤层底板的岩石中。

2.上山布置在下层煤煤层中。

根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较：

方案：

两条上山布置在煤层底板下部10m的岩石中，用石门与大巷相连，上部用石门与回风大巷相连。

走向长避双翼开采，上山巷道易维护，易于管理。

2．采区布置

2.1采区概况

1．采区形式

按照煤层倾角为12.8°，低瓦斯矿井，顶底板稳定，无大的含水层和地下水，一层煤，根据煤层赋存条件，设计采用走向长壁采煤法，采区巷道是近距离煤层联合布置。

2．采区上山数目，位置及用途

根据所给条件，采区采用一套上山，开掘在下部煤层中。

一条运输上山作为采区的主运输，期内铺设皮带，运输采区工作面和掘进工作面的出煤。

一条轨道上山铺设轨道作为采区的辅助运输，运送矸石、设备、材料，兼作行人和进风。

2.2采区车场及硐室

1.采区车场形式

采区轨道上山上部车场为逆向平车场，由于平车场摘挂钩安全，操作方便，本采区中部车场为甩车形式，下部车场辅助运输采用顶板绕道，主要运输采用大巷装车方式。

2．采区主要硐室

绞车房:

主要是根据绞车的型号及规格，基本尺寸，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，无淋水的，地压小的易维护的地点，在满足施工，机械安装和提升运输要求的前提下，应在满足足够存车和安全距离的前提下，尽量靠近上山变坡点，以减少巷道工程量。

另外它与临近巷道间应有足够的距离，所以采用平车场，该绞车房宽度为2.5m，高4m，长6m。

煤仓：

按采煤机连续作业割一刀煤的产量计算。

式中：

Q—采区煤仓容量，tQ₁—防空仓漏风留煤量，一般去5～10t

L—工作面长度，mM—采高，m

b—进刀深度，mr—煤的容重，1.35t/m³

C₁—工作面采出率0.95N—采区内同时生产的工作面数目

由以上计算得出，选择采区煤仓容量1416t

采区煤仓设计为圆形断面直径为4m，煤仓过高易使煤压实而起拱，引起堵塞，一般不宜超过32m。

图8采区煤仓

2.3采区生产系统

1.采准系统

自-250水平岩石运输石门，开掘采区下部车场，从下部车场向上，在下部煤层中开掘轨道上山和运输上山，两条上山相距20m,到采区上部边界后，以上部车场与采区回风石门连通，到达-50水平回风石门最后掘开切眼，完成采准工作。

2．通风系统

新鲜风流：

运输大巷——采区运输石门——采区下部车场——轨道上山——回风石门——区段回风平巷——联络巷——区段运输平巷——工作面

乏风风流:

工作面——回风石门——回风大巷

3.运煤系统

采煤工作面——区段运输平巷——溜煤眼——运输上山——采区煤仓——运输大巷

4.运料系统

运输大巷——采区运输石门——采区下部车场——轨道上山——采区上部车场——回风石门——区段回风平巷——工作面

3.工作面主要机械设备

根据本设计采区的实际条件：

煤层平均厚度为7m，平均倾角为12.8°。

选择综采成套设备为MG800／2040—WD型电牵引双滚筒采煤机，功率为2400kw，牵引速度10～16m/min；工作面刮板输送机选用SGZ1000/2×855型刮板输送机，功率1400kw，链速0.95m/s；综采工作面液压支架选择型号为

ZY3600/25/50，初撑力为3092KN，端头支架选择型号为ZTC20000/25/50。

表1采煤机参数

采煤机型号

MG800／2040—WD

机身长度m

8.89

采高m

2.7～5.6m

滚筒直径

2.5

截深mm

800

牵引速度m/min

10～16

牵引力KN

1250/785

截割功率kw

2×800

牵引形式

销排

总装机功率kw

2040

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

SGZ1000/2×855

机头尺寸（长*宽）m²

2.6*1.9

运输能力T/h

1000

链速m/s

1.25

铺设长度m

229

电机功率kw

700

电压V

3300

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

ZY3600/25/50

2．7-5.0

1.43-1.6

3092

3600

0.61

<25°

ZTC20000/25/50

2.5-5.0

1.4-1.6

18000

20000

1.92

<25°

表4转载机参数

型号

装机功率

输送能力

设计长度

SZZ—1000/525

700kw

1200t/h

60m

表5破碎机参数

型号

功率

破碎能力

破碎粒度

PCM—250

250kw

3000

150—300mm

表6胶带输送机参数

型号

功率

带宽

带速

输送能力

DSP—800/125

200kw

800mm

2.5m/s

1200t/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—400/31.5

31.5MPa

400kw

一台

400m³/min

4.采煤机工作方式

4.1采煤机割煤方式

其进刀过程如下：

（1）机组下行沿刮板输送机弯曲段斜切进入煤壁，直至达到截深，机组进入直线段，将刮板输送机推直。

（2）机组上行割三角煤。

（3）机组下行正常割煤，移架距采煤机2∽3架。

（4）刮板输送机推向煤壁，弯曲段长度保持在15∽18米，机组割通另一端后，重复

（1）。

完成工作面割煤的一个循环。

4.2采煤机端部斜切进刀

图9割三角煤端头斜切进刀

4.3工作面顶板管理

根据工作面煤层厚度顶板岩性等，采用全部垮落法管理顶板，确定使用ZY3600/25/50型掩护式液压支架管理顶板，最大控顶距5.0m,最小控顶距2.5m,顶板及时支护，支架采用成组整体依次顺序移动，适用于顶板较稳定的高产综采面。

工作面的支架需求量：

由n=L/E

式中：

n—工作面支架数目，取整数；

L—工作面长度，m；

E—支架中心距；

工作面支架：

n=200/1.6=125架

端头支架：

n=9/1.6=6架

端头支护和超前支护：

端头支护采用端头支架选择型号为ZTC20000/25/50，运输和回风采用锚杆加锚网，超前支护采用单体液压支柱加铰接顶梁支护。

4.4循环方式选择

循环方式是循环进度和昼夜循环总数。

工作面作业制度、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。

4.5采区主要技术经济指标

表8工人出勤表

序号

工种

一班

二班

三班

合计

1

班长

1

1

1

3

2

采煤机司机

1

1

1

3

3

支架工

5

5

3

13

4

运输及转载机司机

4

4

4

12

5

泵站司机

1

1

1

3

6

其他杂活

2

2

2

6

7

运料工

2

2

2

6

8

副班长

1

1

1

3

9

电工

1

1

2

4

10

钳工

1

1

2

4

11

普工

5

5

1

11

12

队干部

1

1

1

3

总计

25

25

21

71

表9工作面主要设备

序号

设备名称

型号

单位

数量

1

液压支架

ZY3600/25/50

架

119

1

液压支架

ZTC20000/25/50

架

6

2

采煤机

MG800/2040-WD

台

1

3

刮板输送机

SGZ1000/2×855

台

1

4

转载机

SZZ-1000/525

台

1

5

乳化液泵

LRB-400/31.5

台

3

6

移动变电站

KBSGZY-800/1140

台

1

7

胶带输送机

DSP-1200/125

台

1

8

破碎机

PCM-250

台

1

表10主要技术经济指标

序号

指标名称

单位

指标

1

工作面倾角

°

12.8

2

工作面长度

m

200

3

工作面高度

m

2.7～5.6

4

截割深度

m

0.8

5

日进度

m/d

3.2

6

日产量

t/d

5624.64

7

月进度

m/月

89.6

8

月产量

t/月

157489.92

9

回采工效

t/工

86.42

10

截齿消耗

个/mt

31

11

乳化液消耗

Kg/mt

61.2

表11工作面正规作业循环图

5.安全技术措施

1、防止瓦斯、煤尘爆炸措施

1）采掘工作面要实现瓦斯自动化监测技术。

2）严格执行煤矿安全规程关于井下瓦斯检查制度，保证采掘工作面风流瓦斯不超限。

3）严格执行回风流及掘进工作面的防尘、降尘技术措施，设置防爆水幕。

2、防治水措施

本采区涌水较小，但在采掘过程中局部将会出现顶板淋水现象，对采掘生产有一定的影响。

在采掘过程中需铺设排水沟，加强排水工作。

当煤层顶板含水层或水体影响安全开采时，必须超前探放水并建立疏排系统。

3、防火措施

由于本采区煤层具有自燃发火倾向性，采煤工作面在回采过程中需进行采空区灌浆。

在采掘过程中必须注意防止煤层自燃发火。

1）作业规程中应有防止煤层自燃发火的技术措施并在施工中严格执行。

2）采掘工作面严禁无风、微风或风量不足作业。

3）掘进工作面要严格控制顶帮离层，发现火患，立即处理。

4）采工作面不准时采时停，顶煤要尽量放净，以防止采空区残煤自燃发火。

5）回采工作面回采后要及时加以封闭，并保证封闭质量。

总结：

这次设计任务，煤层地质构造条件理想，我的设计任务是煤层平均倾角12.8°，生产能力150万t/年的矿井，在设计过程中，我充分利用《煤矿开采学》上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和高产高效为原则，从技术上和经济上着手，设计出了一套在技术上可行，经济上优越的现代化大型矿井煤层群采区开采方案。

在这次设计过程中，我对工作面层面布置和采区回采巷道的布置有了更进一步的理解和认识，学到了很多知识。

在零号图纸上绘制工作面布置图（1:

200）和采区巷道布置平面图（1:

2500）及其剖面图（1:

2500）的过程中，许多细节问题的处理使自己得到了提高，同时也增强了动手能力，使自己得到了一次很大的锻炼。

在编制课程设计说明书和绘图的过程中，我把《煤矿开采学》上所学到的知识又梳理了一遍，对采矿方面的许多专业知识比以前的认识更深了，同时也学到了许多其他矿业方面的相关知识，比如工作面的设备选型，三机配套，巷道断面设计等。

在说明书上所附的各计算示意图和插图均用工程绘图软件AutoCAD绘制，在这个过程中，对使用AutoCAD绘制采矿工程图形有了新的认识，重新温习了许多绘图命令以及了解了最新的制图标准。

如何利用先进技术绘制标准、合格的采矿工程图是我们采矿人必须关注并注意的问题，在以后的学习和工作中，我也会认真的学习。

通过这次课程设计，我经历了一个采区巷道和工作面设计到开采的全过程，这将是我以后学习和工作的财富，会对我以后的学习和工作有着很大的指导和帮助。

参考文献：

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煤炭工业出版社，2011

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中国矿业大学出版社，2000

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中国矿业大学出版社，2008

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煤炭工业出版社，2006

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中国矿业大学出版社，2011

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煤炭工业出版社，2011

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中国矿业大学出版社，2010

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