采煤设计最终成果.docx
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采煤设计最终成果
课程设计报告
设计课题：
大雁三矿203工作面
采煤工艺模拟设计
专业班级：
2010级采矿工程
（2）班
学生姓名：
李栋2010171217
指导教师：
王丽
设计时间：
2013.6.17--2013.6.27
工程技术学院
呼伦贝尔学院工程技术学院
采煤工艺课程设计任务书
姓名：
李栋
专业：
采矿工程
班级：
10级采矿2班
指导教师：
王丽
职称：
高级工程师
课程设计题目：
大雁三矿203综放工作面采煤工艺模拟设计
已知技术参数和要求：
技术参数：
大雁矿务局雁南矿矿井井田地质报告，西二采区地质说明及203综放工作面作业规程。
要求：
1、按照大纲要求独立完成采煤工艺课程设计。
2、采煤工艺设计应在立足国情的前提下，符合国家法律法规和设计技术规范，应满足技术上先进，经济上合理，安全可靠适用。
3、在设计中，应理论联系实际，尽量运用所学的理论知识，应拓宽思路，采用先进的设备和技术，使课程设计具有一定的先进性。
所需仪器设备：
三角板，铅笔，橡皮，圆规，计算机
成果验收形式：
设计报告
参考文献：
[1]杜计平,孟宪瑞.采矿学[M].徐州:
中国矿业大学出版社,2009.
[2]张荣立.采矿工程设计手册[M].北京:
煤炭工业出版社,2003.
[3]陈炎光.中国采煤方法[M].徐州：
中国矿业大学出版社,1990.
时间
安排
2013年6月17日按照设计大纲复习采矿学，2013年6月18日写前言，查看资料，2013年6月19日开始写手稿，2013年6月20日设计第一章，2013年6月21日设计第二章，2013年6月22日设计第三章，2013年6月23日设计第四章，2013年6月24日写结束语，开始做电子稿，2013年6月25日绘图，2013年6月26日继续做电子稿，2013年6月27日做完打印。
指导教师：
王丽教研室主任：
孙志文
2013年6月25日
工程技术学院采煤工艺课程设计成绩评定表
专业：
采矿工程班级：
10级采矿2班学号：
2010171217姓名：
李栋
课题名称
大雁三矿203综放工作面采煤工艺模拟设计
设计任务与要求
任务：
一、完成采煤工艺课程设计说明书（纸质、电子版各一份）。
二、绘制采煤工作面布置图一张（纸质及电子版）。
要求：
按照大纲要求独立完成采煤工艺课程设计。
指导教师评语
建议成绩：
指导教师：
课程小组评定
评定成绩：
课程负责人：
2013年6月27日
前言
《采煤工艺模拟设计》是学完《采矿学》课堂学习任务后，为增加感性认识，加深动手能力，紧密理论联系实际而进行的课程设计。
是理论联系实际的重要实践教学环节，是对进行的一次综合性专业设计训练。
通过课程设计使学生获得以下几个方面能力，为毕业设计打下基础。
1．进一步巩固和加深我们所学采矿学理论知识，培养我们设计计算、工程绘图、计算机应用、文献查阅、运用标准与规范、报告撰写等基本技能。
2．培养实践动手能力及独立分析和解决工程实际的能力。
3．培养创新意识、严肃认真的治学态度和理论联系实际的工作作风。
依照老师精心设计的题目，按照大纲的要求进行，要求我们在规定的时间内独立完成计算，绘图及编写说明书等全部工作。
设计中要求严格遵守和认真贯彻《煤炭工业设计政策》、《煤矿安全煤矿安全规程》、《煤矿工业矿井设计规范》以及国家制定的其它有关煤炭工业的方针政策，设计力争做到分析论证清楚，论据确凿，并积极采用切实可行的先进技术，力争使自己的设计达到较高水平，但由于本人水平有限，难免有疏漏和错误之处，敬请老师指正。
1、采区概况
1.1地理位置：
大雁矿区位于大兴安岭西麓的海拉尔河中游，隶属于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂温克族自治旗管辖，矿区东接牙克石市，西连海拉尔区，南邻巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河与陈巴尔虎旗相望。
矿区交通便利，国防公路301线在矿区北部通过，滨洲线铁路在矿区中部穿过。
大雁火车站东距牙克石市18km，西至海拉尔区64km。
向东经牙克石市可达加格达奇、齐齐哈尔、哈尔滨、沈阳、北京地区以及全国各地。
向西经海拉尔区可到我国边陲重镇满洲里市。
大雁三矿位于大雁矿区的西部。
地理坐标为东经：
120°27′00″～120°34′24″,北纬：
49°10′57″～49°14′01″。
1.2境界：
根据国家能源投资公司能投煤技（1993）163号文批准大雁三矿的范围为:
东界在F10断层以南以13线为界，F10以北以17线为界；西界为27线、F10和25线；北界为滨洲线铁路煤柱；南界为F24断层和37煤层露头。
东西长7.371km，南北宽3.872km,面积28.541km2。
其规定的井田边界的拐点坐标如下:
1）5453158,405339752）5452860,40532795
3）5449850,405339334）5449944,40534675
5）5450138,405352856）5450362,40535739
7）5450482,405362858）5450427,40537033
9）5450728,4053762910）5451162,40538105
11）5451682,4053839812）5452005,40538820
13）5452627,4053928614）5452947,40539592
15）5453114,4054011216）5453085,40540730
17）5453140,4054178418）5453524,40541237
19）5453561,4054055220）5453810,40539840
21）5453611,4053917622）5455212,40538562
23）5455587,4053750124）5455813,40536341
25）5455518,4053500026）5454961,40534000
27）5454606,40533400
共由27个拐点圈定.开采深度为:
由650m标高至100m标高.
1.3尺寸及面积
表1.1尺寸及面积表
东西长度
南北宽度
面积
7.371km
3.872km
28.541km2
1.4煤层及顶底板
本采区内煤层及围岩层均属于白垩系下统大磨拐河组上部含煤岩段，煤种牌号为褐煤（HM）。
采区内17、18号煤层为全区发育较稳定的可采煤层；17号煤层为大部可采煤层。
现将各煤层情况分述如下：
17号煤层在井田内全区发育，为大部可采煤层，在23勘探线以西的浅部与18号煤层合并，煤层厚度变化较大，变化于0.72～5.34m之间，含有0-3层夹矸。
煤层顶板多为粉砂岩，细砂岩次之，泥岩少见；煤层底板为泥岩。
18号煤层在井田内全区发育，为局部不可采煤层，在23勘探线以西的浅部与17号煤层合并，厚度剧增，煤层厚度及结构变化较大，含有0-3层夹矸，煤厚变化于0.30～8.49米之间，煤层顶板为薄层泥岩，往上为17煤层，煤层底板以粉砂岩为主，细砂岩次之，泥岩少见。
1.5煤质
1.5.1煤的物理性质及特征：
１）17号煤层
根据109地质队《大雁三矿精查地质说明书》资料及大雁煤业公司中心化验室提供的煤层煤样报告资料，17号煤层共有煤样化验点10个（钻孔4个、采样6个），其中+350水平以上煤样化验点４个，最大灰份为37.55％,取自三矿大井+350轨道大巷５号点，煤样最小灰份为17.55％，取自76-207钻孔煤样，其平均（加权平均值）灰份为：
25.22％,+350水平以下煤样化验点6个，最大灰份为40.97％，取自西二回风下山8号点煤样，最小灰份为25.01％，取自75-253钻孔煤样,其平均（加权平均值）灰份为34.53％。
２）18号煤层
根据109地质队的《大雁三矿精查地质说明书》资料及大雁煤业公司中心化验室提供的煤层煤样报告表资料,18号煤层共有煤样化验点9个（钻孔5个、采样4个）,其中+350水平以上煤样化验点５个，最大灰份为29.88％,取自西二采区回风下山７号点煤样，最小灰份为18.57％,取自77-252钻孔煤样，其平均（加权平均值）灰份为22.84％；+350水平以下煤样化验点４个，最大灰份为46.36％,取自西二采区回风下山９号点煤样，最小灰份为17.74％,取自77-253钻孔煤样,平均（加权平均值）灰份为28.10％。
见雁南矿西二采区17、18号煤层煤样化验统计表1.2
表1.2雁南矿西二采区17、18号煤层煤样化验统计表
煤层号
煤样号
水平
取样厚度
（m）
灰份
（%）
煤层号
煤样号
水平
取样厚度
（m）
灰份
（%）
17
1
76-207
+350以上
3.55
17.55
18
1
76-207
+350以上
3.48
28.42
17
2
76-225
+350以下
1.00
30.94
18
2
76-225
+350以下
3.64
23.55
17
3
77-253
+350以下
2.45
25.01
18
3
77-252
+350以下
0.95
17.74
17
4
2001-1
+350以上
4.00
37.40
18
4
2001-1
+350以上
2.47
21.13
17
5
+350以下
1.73
37.55
18
5
+350以下
7.59
18.59
17
6
+350以下
2.00
31.55
18
6
+350以下
2.05
31.34
17
7
+350以下
1.30
39.09
18
7
+350以下
1.50
29.88
17
8
+350以下
2.40
40.97
18
8
+350以下
2.00
24.01
17
9
+350以上
2.42
32.30
18
9
+350以上
2.00
46.36
17
10
+350以上
2.00
19.60
18
10
+350以上
1.5.2煤的化学性质
根据雁南矿井田煤质化验结果，煤种牌号单一。
可燃基挥发份（Vr）为34.28—63.23%,腐植酸含量4.39-11.70%,平均5.64-7.85%，煤的发热量为15.48—19.83MJ/kg，粘结性为1，因此，煤种定为褐煤，其变质阶段为0阶段。
1.6储量
表1.3西二采区分煤层块段资源储量汇总计算表
煤层编号
水平
块段储量（万吨）
煤柱量
（111b）
（333）
（111b）+（333）
17
+350
69.36
69.48
138.84
69.48
+100
731.96
93.76
825.72
93.76
小计
801.32
163.24
964.56
163.24
18
+350
607.74
229.20
836.94
229.20
+100
658.08
74.85
732.93
74.85
小计
1265.82
304.05
1569.87
304.05
合计
+350
677.10
298.68
975.78
298.68
+100
1390.04
168.61
1558.65
168.61
2067.14
467.29
2534.43
467.29
2、概况
2.1、工作面位置及与邻区和地表的关系
203综放回采工作面17勘探线至第20勘探线之间，在西二采区350石门东翼17、18号煤层内。
其范围见表2.1：
表2.1工作面位置及井上下关系
水平
名称
+350水平
采区
名称
北二采区
地面
标高
+656-+664
井下
标高
+315-+533
地面的
相对位置
该回采工作面采动塌陷影响范围内地表无房屋建筑物，有三趟高压线路、三矿公路。
地表多为耕地，无河流，无塌陷积水坑。
有原砌石排水沟，工作面内穿过本煤层的钻孔一个，孔号为75-79。
回采对
地面设
施的影响
本回采工作面对应地表有三矿铁路、公路、高压线路，在回采之前和有关部门联系采取安全措施，避免采动影响上述设施的使用。
井下位
置及相
邻关系
东邻井田边界17勘探线；西邻+350石门；南邻
0128202煤层未开采体；北邻
0118煤层采空区。
平均走向
长度（m）
2162
倾斜长度（m）
180
面积（m2）
389160
2.2煤层
本工作面开采煤层为17煤层，具体详见煤层情况表。
表2.2煤层情况表
煤层厚度（m）
8.81-5.35
煤层结构
稳定
煤层倾角（°）
0-17
5.9
8
开采
煤层
17、18煤层
煤种
褐煤
稳定
程度
赋存稳定
煤层
及顶
底板
情况
描述
1、17、18号煤层为褐煤，该煤层及围岩属白垩系下统大磨拐河组中部含煤岩段,其煤层走向为8°--263°，倾向为
278°--353°。
煤层倾角变化较大，在靠近19勘探线以西煤层倾角2°，在17勘探线F5断层附近煤层倾角17°，在本工作面内煤层平均倾角为8°。
2、17、18号煤层为厚煤层，在该回采范围内总体平均厚度为5.9m，其煤层结构为2.60（0.03）0.60（0.02）1.05（0.25）0.70（0.02）0.35（0.40）0.60。
（含夹矸,厚度为6.62m）本工作面前、后两巷高度为2.80m，顶煤平均厚度为3.00m，底煤平均厚度一般为0.95m。
本煤层在该回采工作面内属稳定煤层，煤层厚度变化不大，西部略厚于东部；夹矸层厚度变化较大，Δ3夹矸厚度变化0.70-0.10m间，在西部夹矸厚为0.10m，到东部夹矸厚为0.70m。
Δ4夹矸厚度变化0.70-0.02m间，在西部夹矸厚为0.02m，到东部夹矸厚为0.70m。
3、本工作面17、18号煤层的伪顶为1.83m厚的细粒砂岩，胶结性较差，较松散，易冒落，直接顶为4.60m厚的的泥岩，固结性较差；遇水膨胀变软；直接顶之上为4.25m细粒砂岩，固结性较差,松散。
底板为灰黑色砂质泥岩厚度为7.00m，固结性较差，较软，遇水膨胀。
附图二：
大雁三矿17、18煤层综合柱状图
2.3顶板板赋存情况
表2.3煤层顶底板情况表
名称
煤（岩）层
厚度/m
特征
老顶
细粒砂岩
4.25
固结性较差,松散。
直接顶
泥岩
4.60
固结性较差；遇水膨胀变软。
伪顶
细粒砂岩
1.83
胶结性较差，较松散，易冒落。
伪底
直接底
黑色砂质泥岩
7.00
固结性较差，较软，遇水膨胀。
老底
2.4地质构造情况
大雁三矿203工作面掘进中实见13条正断层,其中回采面内10条，工作面外3条。
各断层产状、位置及对工作面影响情况见表2.4：
表2.4掘进巷道实见断层一览表
序号
编号
走向
（°）
倾向
（°）
倾角
（°）
落差
（m）
位置
对回采
影响情况
1
F2012-01
266
356
51
3.50
回风巷
有较大影响
2
F2012-02
230
320
65
0.10
运输巷
有一定影响
3
F2012-03
228
318
51
0.22
运输巷
有一定影响
4
F2012-04
326
56
55
0.40
回风巷
有一定影响
5
F2012-05
219
129
24
50.7
回风巷
无影响
6
F2012-06
285
195
25
0.20
运输巷
有一定影响
7
F2012-07
284
194
32
0.40
运输巷
无影响
8
F2012-08
284
14
30
1.70
运输巷
无影响
9
F2012-09
283
13
35
1.50
开切眼
有一定影响
10
F2012-10
288
198
59
0.70
开切眼
有一定影响
11
F2012-11
313
43
30
0.30
开切眼
有一定影响
12
F2012-12
288
198
40
0.50
开切眼
有一定影响
13
F2012-13
290
20
45
0.30
开切眼
有一定影响
工作面内落差较大的断层有一条，F2012-01断层落差3.50m，预计此断层由东向西延伸至工作面内140m左右尖灭。
各断层附近煤岩层破碎、节理裂隙发育，帮顶压力较大，维护困难。
2.5储量及服务年限
2.5.1储量
1）工业储量=面积×容重×煤层厚度
=389160m2×1.23T/m3×5.90m
=282.4万吨
2）可采储量=工业储量×回采率
=282.35万吨×85%
=240万吨
2.5.2工作面服务年限（以月为单位）
开采推进长度/设计月推进长度=工作面服务年限
2162m/180m=12个月
2.6影响回采的其它因素
表2.5
序号
项目
指标及备注
1
矿井瓦斯等级和相
邻工作面瓦斯等级
低瓦斯矿井1.133m3/min
2
相邻工作面二
氧化碳涌出量
1.414m3/min
3
煤尘爆炸
指数及程度
26.43%-46.14%有爆炸性
4
煤的自然倾向
和自燃发火期
本煤层易发火，自燃发火期为3-6个月
5
冲击地压危害
和应力集中区
无
6
地温危害
无
7
地质部门
的具体建议
1、在本回采工作面内有75-79一个钻孔穿过本煤层，工作面采至该钻孔附近时，要提前采取过钻孔的安全措施，以避免孔内积水、瓦斯等涌出灌入工作面而影响安全生产；
2、回采工作面由于受小断层构造影响，使得煤岩层破碎，节理、裂隙发育，压力增大，需采取安全技术防护措施；回采中应加强帮顶管理，确保安全生产；
3、由于煤层顶底板及煤层内夹矸多为泥岩，较软，遇水膨胀，建议采取必要的技术措施，防止造成支架沉陷；
4、本回采工作面对应地表有三矿铁路、公路、高压线路，在回采之前和有关部门联系采取安全措施，避免采动影响上述设施的使用；
5、为合理回收煤炭资源，在回采过程中严格抓好标志层和放顶煤管理，避免顶、底煤留设过厚，浪费煤炭资源。
3、回采工艺设计
3.1采煤工艺选择
采煤工艺比较如表3.1
表3.1采煤工艺比较表
采煤工艺
优点
缺点
使用条件
炮采
技术装备投资少，地质适应性强，操作技术容易掌握，生产技术管理比较简单。
机械化水平低，人工劳动强度大，作业环境和安全条件差，单产和效率低。
回收边角煤、断层密集切割带内开采、煤层倾角和厚度急剧变化带内开采，不稳定煤层开采，难采煤层开采。
普采
设备投资相对较少，地质变化适应性强，工作面搬家容易，单产和效率相对较高，生产较安全。
没有全部实现机械化，受工作中影响因素较多。
推进距离短，形状不规则，小断层和褶曲较发育的地质情况。
综采
机械化程度和单产高，工作面产量及劳动生产率高，材料消耗和生产成本明显降低，安全性高。
初期设备投资高
工作面形状相对规则，地质条件较好。
3.2采煤工艺过程
1）炮采采煤工艺过程
钻眼→爆破落煤和装煤→人工装煤→刮板输送机运煤→推移输送机→支护→回柱放顶
2）普采采煤工艺过程
割煤→降柱窜梁或挂梁→推移输送机→支柱→回柱放顶
3）综采采煤工艺过程
割煤→移架→推移输送机
4）对方案比较的要求
（1）选用的方案，使得破、装、运、支、回各工序简单；
（2）利于管理、效率和效益高；
（3）利于提高回采率；
（4）经济、安全、可靠。
综上所述采煤工艺采用综采采煤工艺，根据煤层厚度采用综采放顶煤工艺。
3.3采煤工艺
1）割煤方式
采取双向割煤。
采煤机从斜切进刀处上行割煤至上出口，返刀由上向下割煤，割煤至下出口；返刀上行斜切进刀，然后下行割煤至下出口后，返刀上行割煤至上出口，完成一个循环。
采煤机下行割煤时，采用下滚筒割顶煤，上滚筒割底煤的方式，其牵引速度不得超过4.5m/min。
采煤机上行割煤时，采用上滚筒割顶煤，下滚筒割底煤的方式，其牵引速度不得超过4.0m/min。
2）进刀方式
进刀方式采用端部斜切进刀，示意图如下
附图三：
采煤机斜切进刀方式示意图
采煤机进刀采取端部双向穿梭斜切进刀的方式，斜切进刀段长度为25—30m，进刀深度0.6m，采煤机往返一次进两刀。
具体操作如下：
（1）采煤机位于进刀位置下行斜切进刀；移架、推前刮板输送机；
（2）采煤机位于吃刀位置上行割三角煤至上出口；
（3）采煤机下行割煤至下出口；
（4）采煤机上行牵引位于进刀位置斜切进刀，移架、推前刮板输送机；
（5）采煤机位于吃刀位置下行割三角煤至下出口；
（6）采煤机上行割煤。
3）回采过程
割煤→移架→移前溜→放煤→拉移后溜→割煤→移架→移前溜→放煤→拉移后溜。
整个工序以放煤后移溜作为循环结束的标志。
3.4采煤工艺方式
1）落煤方式
工作面采用MG250/675—QWD型双滚筒电牵引采煤机割煤。
2）装煤方式
工作面前部主要利用采煤机滚筒上螺旋叶片的旋转以及推移刮板输送机时，利用铲煤板来装煤。
工作面剩余少量浮煤，由人工装入刮板输送机内。
工作面的顶煤通过综放液压支架尾梁的上下摆动和插板的伸缩，将后部顶煤装入后部刮板输送机内。
剩余部分的浮煤通过拉移后溜时，由铲煤板装入。
3）运煤方式
工作面前、后均采用SGZ-764/630（315kw×2）型可弯曲刮板输送机运煤，运输能力为900吨/小时。
下顺槽采用SZZ-830/315型桥式转载机运煤，运输能力为1500吨/小时。
4）工作面支护方式
工作面中部采用114部ZF6400/15.7/31型支撑掩护式综放液压支架支护顶板；工作面前后排头、排尾各采用3部ZF6400/22/30H型过渡支架支护顶板。
工作面上、下出口端头及上、下顺槽超前支护均采用单体液压支柱配合“π”型钢梁支护巷道顶板，上顺槽棚距为0.8m、下顺槽棚距为0.6m同时，回采过程中上、下顺槽超前支护的距离不小于20m，不大于30m。
上、下顺槽自工作面硬帮煤壁向外10m范围内中心柱为双柱，即“一梁四柱”支护。
10m范围外，中心柱为单柱，即“一梁三柱”支护。
5）采空区处理方式
采用全部垮落法处理采空区。
3.5循环进度、控顶距、采高、端面距及支架中心
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