采区设计.docx

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采区设计

中国矿业大学银川学院

采

区

设

计

说

明

书

专业班级：

采矿09级3班

姓名：

刘俊

学号：

120090201171

指导老师：

马广志

日期：

2012.11.3.

目录

一算储量3

二采煤方法的选择5

三采区车场的设计6

四采区硐室的设计………………………………………………………………………7

五采区主要参数及设备选型…………………………………………………………9

六工作面回采工艺……………………………………………………………………….13

七循环方式是的选择和四表的制作………………………………………………15

八采掘关系……………………………………………………………………………………16

九采区生产系统……………………………………………………………………………17

总结…………………………………………………………………………………………………….19

参考文献………………………………………………………………………………………..20

一算储量

1：

量图可知采区实际尺寸：

倾角=平距÷等高线高差=17×2000×5÷50000=5/17

故Arctan5/17=16.3°

走向：

240×2000×5=2400m

倾向：

120×2000×5÷cos16.3=1250m

2：

储量计算：

工业储量：

（1）采区的工业储量

Z=H×L×m×γ  式中：

Zg--采区工业储量，万t；   H—采区倾斜长度，1100m；

L--采区走向长度，γ—煤的容重 ，

M--煤层煤的厚度，为4.5m；

故：

Z=1250×2400×9×1.3=35100000t

1.开采损失包裹工作面落煤损失和煤柱损失，根据《采矿工程设计手册》（以下简称手册）规定：

区段煤柱宽为5~12m，厚煤层取20；上下山保护煤柱，其间宽20~40m，两侧各宽50~80m，因为要回收故分别选择40m，80m；采取边界一般取10~20m取20m。

《煤炭工业设计规范》规定：

综采工作面进回风巷的净断面积分别不小于12m2，,10m2。

从巷道断面图册上选取运输平巷标准断面4700×3000，工作面回风平巷标准断面：

4600×3100，全部采用矩形,。

上山尺寸为：

4000×3550，轨道上山尺寸为：

。

综放工作面长度一般为130~200，选择180m。

故采取的尺寸为：

180+4.7+4.6+20=209.3m

故可分为n个采区：

n=（1250-20×2）÷209.8=5.7，经调整将区段煤柱和阶段煤柱取19m正好可以取整6段。

工作面煤损：

放顶煤工作面采出率为85%，Z0=（2400-2×40-40-80--2×4）×9×（1250-7×19）=4414674t

区段煤柱：

5×2252×19×9×1.3=2503098t

阶段煤柱：

19×1117×9×1.3=248309t

边界煤柱：

40×9×1117×1.3=522756

总煤损：

Zs=4414674+2503098+522756+248309=7688837t

故可采储量：

Zk=Zg-Zs=35100000-7688837=27411163t可得采区采出率为：

η=27411163÷35100000=78%〉75%

2.服务年限：

P=ZK/（A*K）=27411163÷（1800000×1.35）=11.3年

K：

矿井储量备用系数，取1.35

二采煤方法的选择

题给要求设计采区生产能力为180wt/a，且倾角为16.3°大于12°不适应倾向分带，煤厚9m，14m的粉砂岩作为直接顶，由于走向长度为2400m，选择走向长壁双翼开采，180wt/a的年生产能力适宜用综采工艺；则针对该采区可采用两种采煤方法：

方案一：

倾斜分层开采

方案二：

综采放顶煤一次采全厚

技术经济性比较：

若采用倾斜分层开采，分两层采高4.5m，采用集中平巷布置，将上山布置在岩巷中；则需要铺网、多掘两倍的平巷，采用岩石上山比煤层上山的掘进费用高，在经济上不合理；且分层开采增加了开采时间，可能造成自然发火的危险，技术上不可行；故选用综采放顶煤。

又可分为上山布置在岩层中和煤层中，因为采区走向过长，不能跨采，而采用回收煤柱的方法可以减少煤损，并且能减少掘进费用和减小投产周期的效果，但是煤层倾角大于输送机下运的极限角度15°，故采取上山布置于煤层中，但运输上山采用卧底的方法将角度降低到15°。

综上所述，本采区采用单一走向长壁综采放顶煤采煤法，且上山沿煤层底板布置。

三采区车场的设计

1.《设计手册》规定采区中上下部车场摘挂钩段人行道布置应符合下列规定：

1）单道布置事应设两侧行人道；

2）双道布置时应设中间行人道及一侧行人道。

中部车场的一侧人行道可设在低道侧，下部车场的一侧行人道可设在高道侧；

3）中间人行道宽度不得小于1.0m；

4）一侧或两侧人行道的宽度：

从道渣面起1.6m的高度内，总采采区不得小于1.0m，非综采采区不得小于0.8m；

5）采区上部车场为甩车场和中部车场应设信号硐室和躲避硐。

信号硐室可设在分岔道岔岔心相对的上下山巷道侧；躲避硐可设在轨道上山人行道侧；信号硐室和躲避硐室的尺寸为：

净宽1.4~2.0m，净高1.4~2.0m。

6）甩车场排水，可在低道起坡点处水沟最低点向上下山侧开凿泄水孔或预埋泄水管道；

2.车场形式

1）上部车场：

为了使用可靠和方便，减小劳动量，提高劳动效率采用甩车场。

存车线长度取1.5列车长，水沟坡度以3‰向上山方向下坡。

2）中部车场：

上山倾角一个为16.3°和15°均小于20°故采用甩车场，变拐弯边变平，平竖曲线部分重合布置。

3）下部车场：

采用轨道上山不跨越运输大巷的卧底绕道形式，以方便调车和简化线路布置。

四采区硐室的设计

1.采区绞车房：

1）《设计手册》规定采区应符合下列规定：

硐室必须设在进风流中，必须用不燃性材料支护，硐室内各种设备同墙壁之间，应留出0.5m以上的同道，各种设备同墙壁之间应留出0.8m以上的通道，硐室高度根据设备安装高度和检修时悬挂设备的高度确定，可取3m~4.5m，硐室地面应高出邻近巷道底板0.3~0.5m采用混凝土不燃性材料铺底，设3‰的流水坡度，硐室留有两个安全出口，即钢丝绳和通风巷道，通风巷道设调节风门；绞车房与相邻巷道间应留有10m的岩柱。

2）绞车选型和硐室主要尺寸：

硐室断面设计成半圆拱形，用全混凝土或混凝土供料石墙砌筑。

2.采区变电所：

采用综采放顶煤，生产能力大，故选择移动变电站。

3.采区煤仓：

1）有关规定：

采区输送机上下山应设采区煤仓，输送机上山运输大巷或石门之间有一定的高差，宜采用垂直圆形煤仓，输送机上下山与运输大巷均布置在煤层中，应采用水平煤仓，垂直圆形煤仓下口收口角度为55°~60°，有条件时，煤仓收口可采用双曲线形式，煤仓倾角不应小于60°，应采用耐磨性材料铺底，煤仓必须有防止人员，物料坠入和煤矸堵塞的措施，严禁煤仓兼做流水道，煤仓内有流水时们必须采用封堵疏干措施，没有得到妥善处理不得使用，煤仓放煤口必须安设喷雾装置和除尘器；煤仓容量为上下山输送机0.5h的运量,按《设计手册》表6-4-3选择煤仓容量为500t。

2）煤仓尺寸的确定：

《设计手册》煤仓高度以20m为宜，采区生产能力大于0.6Mt/a时可取24~40m。

圆形断面煤仓直径宜取2.5~5.5m，拱形断面煤仓，断面宽度可为3.0m，高度大于2.0m。

本采区采用圆形垂直形式，高20m，宽4m。

3）防堵及处理堵仓措施：

在煤仓上口设300×300mm孔眼箅子；在煤仓下口收口侧壁设压风喷嘴，预留钎孔；在煤仓内设压气破拱装置、空气炮；在垂直煤仓中也可采用螺旋溜槽，减少煤仓入口处煤的自由下落高度。

煤仓溜煤口闸门处的有效尺寸选择1000×800mm，闸门的开启方式选用液压传动方式。

五采区主要参数及设备选型：

一、采区主要参数：

区段巷道采用双巷布置，两运一轨，巷道沿煤层底板掘进，双巷之间每隔100米掘一联络行；工作面断面根据《巷道断面图册》选择断面：

1.工作面运输巷：

2.工作面回风巷：

3.工作面开切眼：

4.采区运输上山：

5.采区轨道上山：

二采取设备选型：

要求180wt的年生产能力，按每年生产300天计算有效工作日期，则每天生产能力为

A0=1800000÷300=6000t/天

取煤机开机率为0.6，则采区小时生产能力为

A1=6000÷（24×0.6）=416.7t/h；

因为是放顶煤，故选取小截深0.6m采煤机以方便控顶防止冒顶，则每刀煤连放带割的生产力为：

A2=180×0.6×9×1.3×0.85=1074t

每天割煤n刀：

n=6000÷1074=5.6刀，

直接取6刀；采用三八作业两采一准的劳动组织形式，则采煤机的割煤牵引速度为：

V=180×6÷（16×60）=1.12m/s

再根据煤层倾角和直接顶性质可根《据设计手册》选取各设备参数：

1.采煤机：

2.液压支架：

煤层倾角为16.3。

，采用综采放顶煤，直接顶为粉砂岩为二级直接顶，选择采三米放六米采放比为1:

2的放煤方式，故选择特殊用途液压支架，据表1-9-24选择ZFS4000/15/32:

故算出工作面需要n个支架：

n=180÷1.5=120架；工作面端头也采用液压支架支护的支护形式。

3.刮板输送机：

根据小时生产能力416.7，工作面长度180，据表7-3-2选择SGC-830/500：

4.破碎机：

5.运输平巷输送机：

SSJ1200/3*200

6.上下运输：

采用带式输送机运输：

六工作面回采工艺：

1.支护

工作面采用自移式液压放顶煤支架支护，由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进6刀，所以选择顺序移架方式。

顺序式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。

端头支护：

端头支护也采用液压支架以减少煤损。

工作面平巷超前支护：

由于采用综采开采，支撑压力分布范围为20～30米，峰值点距煤壁前方5-15m,所以超前支护的距离为23米。

选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。

铰接顶梁的长度为1000mm。

采用ZFS4000/15/32液压支架，故最大空顶距为5000mm，最小控顶距为4400。

2.放顶煤方式：

放煤方式：

根据《设计手册》规定：

当截深为0.5-0.6m时，割2刀放1次顶煤，采用单论顺序放煤，放煤步距为2倍的采煤机截深，故本采取选择两刀一放，放煤步距为1.2m。

初次放顶煤距离：

由于实践证明采取留一段距离不放顶煤的措施效果不大，故采用推出切眼后即做到及时放顶煤，以减少初采放煤损。

末采放顶煤距离：

在工作面收作前10m时停止放顶煤。

端头放煤：

根据提高工作面顶煤回收率的需要和端头支架的改进，目前一般综采工作面采用端头放顶煤技术放落工作面两端的顶煤，以减少丢煤。

3.采煤机工作方式：

采煤机往返一次割两刀，采用端部部斜切进刀割三角煤的进刀方式，每两刀放一次顶煤；前滚筒沿顶板割顶煤，后滚筒沿底板割底煤，并有一定量的卧底，以便增加煤机对输送机机槽倾斜和底板平整性的适应能力，避免采煤机和输送机因底板鼓起或者浮煤垫起而向采空区倾斜引起飘底。

其进刀过程如下：

a）机组下行沿刮板输送机弯曲斜切进入煤壁，直至达到截深，机组进入直线段，将刮板输送机推直；

b）机组上行割三角煤；

c）机组下行正常割煤拉架距采煤机后滚筒3-5架。

d）刮板输送机推向煤壁，弯曲段长度保持15-18m，机组割通另一端后重复以上工艺；

采煤机进刀方式如下图：

七循环方式的选择及四表的制作：

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：

八采掘关系：

1.为确保采煤工作面，采区的正常接替，在接替时间上均应留有适当的余地，以防发生事故影响接替。

1）采煤工作面接替：

在现有生产采区内，采煤工作面结束以前10-15天，应完成接替工作面的巷道掘进和设备安装工程；本采取选择15天。

2）采区接替：

在现有开采水平内，每个采区开始减产前1-1.5月，完成接替采区的巷道掘进，设备安装工程和试运转工作；本采区1.5个月。

根据本采区的各参数：

一个采煤工作面，除了轨道上山有一段半煤岩巷其他都是煤巷；选择综合机械化掘进，查《设计手册》表3-4-2可得巷道月掘进速度煤巷400m/s,半煤岩巷250m/s;区段长度为1126m，采用双巷掘进，采掘比为1:

2；故平巷需要约85天，取三个月；每个区段服务年限为1126/（0.6×6）=313天，开切眼选15天，设备安装选20天，故应在采区开采后x天开始掘进：

X=313-85-15-20=193天

2掘进机选取:

根据巷道断面大小，岩石性质，煤层倾角选择AM75-D掘进机:

九采区生产系统：

1.采准系统：

自-650水平岩巷运输大巷开掘下部车场，从下部车场沿煤层底板掘进运输上山，卧底到15°掘轨道上山，与回风巷石门贯通，形成独立通风系统，两条上山相距40m，完成采准工作。

2.通风系统：

新鲜风流：

运输大巷-采区下部车场-轨道上山-中部车场-下区段运输平巷-区段运输平巷-工作面-

乏风：

工作面-区段回风平巷-采区上部车场-回风石门-回风大巷

3.运煤系统：

采煤工作面-区段运输平巷-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-区段回风平巷-工作面。

课程设计总结

这次采区课程设计在马广志老师的悉心指导下，经过近三个礼拜的时间，我的设计内容全部完成，心情很是愉悦。

在尾声中，我首先要感谢马老师一丝不苟的悉心指导和谆谆教诲。

这次设计任务，煤层地质构造条件理想，煤层倾角为16.3，生产能力为180万t/a的组合，在设计过程中，充分利用《煤矿开采学》上所学知识，结合煤层构造实际情况，以安全第一和达产为原则，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组采区开采方案。

在这次设计过程中，我对工作面布置和回采巷道的设计有了更进一步的理解和认识，学到了很多知识，在以零号图纸为画布手工绘制工作平面图和剖面图的过程中，从许多细节问题处学到了很多益处，同时增强了动手能力，使自己得到了又一次很大的锻炼。

在编制课程设计说明书的过程中，对《煤矿开采学》上所学知识又梳理了一遍，对采矿方面的许多专业知识比以前的认识更深了，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、规范、合格的采矿工程图是我们采矿人必须关注并解决的问题，在以后的学习和工作中，我也会认真的深造。

通过这次课程设计，让我经历了一个采区从设计到开采的全过程，这将是我以后学习和工作的财富。

为我以后的学习和工作有着很大的指导和帮助。

最后再次感谢指导我和帮助过我完成此次课程设计的老师和同学。

参考文献

参考文献：

1、徐永圻，《采矿学》，徐州：

中国矿业大学出版社，2003。

2、徐永圻，《煤矿开采学》（修订本），徐州：

中国矿业大学出版社，2009。

3、李锋，刘志毅，《现代采掘机械》（修订本），北京：

煤炭工业出版社，2011。

4、张荣立，何国伟，李铎《采矿工程设计手册》，北京：

煤炭工业出版社，2003。

5、采矿设计手册编委会，《采矿手册》，北京：

冶金工业出版社，1990。

6、武同振等，《综采综掘高档普采设备选型配套图集》，徐州，中国矿业大学歘出版社，1993。

7、《煤矿安全规程》，北京：

煤炭工业出版社，2011。