采 区 设 计 说 明 书002.docx
《采 区 设 计 说 明 书002.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《采 区 设 计 说 明 书002.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
采区设计说明书002
中国矿业大学银川学院
<<煤矿开采学>>课程设计
（2011级）
题目采区设计课程
系别矿业工程系
专业班级11级安全工程
（1）班
学生姓名常家鹏
指导教师马广志
2013年6月21日
中国矿业大学银川学院课程设计
绪论
一、目的
1、通过课程设计，使学生进一步消化和理解《煤矿开采学》所讲授的基本理论知识，对现代化矿井的采煤方法、准备方式等的内涵有一个基本的了解。
2、通过课程设计，培养学生的动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸等进行初步的锻炼。
3、为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。
二、设计题目
1、设计题目的一般条件
某矿第一开采水平上山某采（带）区自下而上开采1#和2#煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。
该采（带）区走向长度1750m，倾斜长度678m，地质构造简单，无断层，1#和2#煤层属简单结构煤层，各煤层瓦斯涌出量也较小。
大巷位置：
回风大巷和运输大巷的位置均布置分别为-300m和-600m水平
2、设计题目的煤层倾角条件
煤层倾角条件1：
煤层平均倾角为26°，阶段倾斜长度678m
煤层倾角条件2：
煤层平均倾角为26°，阶段倾斜长度678m
三、任务
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；
3、完成采区中部车场线路设计。
四、基本要求
1、学生按设计大纲要求，每个同学必须独立完成规定的课程设计的全部内容。
2、为完成设计任务，使每位同学在各方面都得到锻炼和提高，在设计中提倡设计者之间相互讨论、借鉴和参考，但是严格禁止相互抄袭。
如有困难可与指导老师讨论。
3、本课程设计要对设计方案进行技术分析与经济比较。
目录
绪论…………………………………………………………………………………2
1.采区地质特征……………………………………………………………………4
1.1采区概况………………………………………………………………………4
1.2地质情况及可采煤层情况……………………………………………………4
2.采区生产能力及服务年限………………………………………………………5
2.1采区生产能力的确定…………………………………………………………5
2.2采区服务年限…………………………………………………………………5
3.采煤方法选择及采区参数选择计算……………………………………………6
3.1采煤方法选择…………………………………………………………………6
3.2采区参数选择计算……………………………………………………………6
3.2.1采区的工业储量………………………………………………………6
3.2.2设计可采储量…………………………………………………………7
3.2.3验算采区采出率………………………………………………………7
3.3确定采区内工作面数目………………………………………………………8
3.4工作面生产能力………………………………………………………………8
4.采区巷道布置……………………………………………………………………9
4.1采区巷道布置方案的选择……………………………………………………9
4.2采区生产系统综述……………………………………………………………9
4.3采区回采工作面配备和生产能力验算………………………………………10
4.4开采顺序……………………………………………………………………10
4.5采区准备工作及组织………………………………………………………11
5.回采工艺………………………………………………………………………12
5.1设计回采工作面概况…………………………………………………………12
5.2回采工艺的确定………………………………………………………………12
附录A………………………………………………………………………………14
致谢…………………………………………………………………………………18
参考文献……………………………………………………………………………19
1.采区地质特征
1.1采区概况
（1）位置：
该设计采区为某矿的一个采区，该采区沿走向位于二，六采区之间，其一侧以二采区为界，一侧以未开采的六采区为界；
（2）走向：
平均走向长度1750m；
（3）倾向：
倾向长度678m；
（4）大巷位置：
回风大巷和运输大巷的位置均布置在采区下部，分别为-300m和-600m水平；
（5）运输方式：
大巷运输采用3吨底卸式矿车；
（6）井底车场：
折返式车场；
（7）瓦斯等级：
相对涌出瓦斯量5m3/吨；
（8）矿井通风方式：
中央并列式；
1.2地质情况及可采煤层情况
无断层，无褶曲，无火成岩侵入。
可采煤层层数为2层，倾角为26°
柱状图
煤岩性质
柱状
厚度M
页岩
20
C1煤层有三条夹石
3.4
砂页岩
15
C2煤
2.9
粉砂岩
68
砂岩
60
2.采区生产能力及服务年限
2.1采区生产能力的确定
采区生产能力根据地质条件、煤层生产能力、机械化程度和采区工作面接替关系等因素确定，确定采区生产能力为90万吨/年的采煤方法。
2.2采区服务年限
T1=（5653481.7×0.8）/900000≈5.025T2=（4815000×0.8）/900000≈4.28
T=T1+T2=5.025+4.28≈9.03（年）
3.采煤方法选择及采区参数选择计算
3.1采煤方法选择
该采区内煤层倾角在26º左右，煤层厚度为（3.4、2.9）米，所以应尽量选用单一走向长壁采煤法。
本方法优点：
（1）巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，准备时间短、投产快。
（2）运输系统简单，占用设备少，运输费用低。
（3）由于单一走向长壁采煤法工作面的回采巷道可以沿煤层掘进，有能够保持固定方向，可保持采煤工作面的长度不变，给工作面创造了优良的开采技术条件，有利于综合机械化采煤。
（4）通风线路短，通风构筑物少，漏风少，通风效果好。
（5）对地质条件的适应性较强。
（6）技术经济效果好，工作面单产、巷道掘进率、煤炭采出率，劳动生产率和吨煤成本等指标，都比走向长壁采煤法有明显的提高和改善。
采煤方法选用综合机械化采煤技术，采三放四。
方案比较：
单一走向长壁采煤法，上部设回风大巷，下部设运输大巷。
分析原因：
本采区内煤层倾角26º左右，煤层厚度为（3.4、2.9）米，属于倾斜厚煤层，瓦斯相对涌出理较小，采用单一走向长壁采煤法开采，三条上山布置，且利于煤炭的运输；且采用下行式开采，巷道布置简单，运煤和通风系统均较简单，回采工作面技术经济指标好，且产量大。
和分层开采法相比有利于集中生产，单产高，效率高，巷道少，系统简单，对煤层厚度变化适应性强，经济效应好。
综上所述，根据本采取的地质条件等，采用走向单一长壁采煤法更适宜。
本设计采区走向长度为1750m，倾斜长度为678m，第一开采水平布置在-300m标高处。
采区内共有可采煤层2层，煤层平均倾角26°，煤层平均厚度分别为3.4m，2.9m均系倾斜中厚煤层。
为了提高产量、提高效率，满足安全及生产集中化要求，结合矿井设计一矿一面的设计趋势，设计采区选用走向长壁综合机械化采煤工艺。
本设计采区采用双翼布置单翼开采。
3.2采区参数选择计算
3.2.1采区的工业储量
Zg=H×L×（m1+m2）×γ………………………………………（公式1-1）
式中：
Zg----采区工业储量，万t；
H----采区倾斜长度，675m；
L----采区走向长度，1750m；
γ----煤的容重，1.35t/m3；
m1----1#煤层煤的厚度，为3.4m；
m2----2#煤层煤的厚度，为2.9m；
Zg=678×1750×（3.4+2.9）×1.35=1009.2万t
Zg1=678×1750×（3.4）×1.35=544.6万t
Zg2=678×1750×（2.9）×1.35=464.6万t
3.2.2设计可采储量
ZK=（Zg-p）×C……………………………………………………（公式1-2）
式中：
ZK----设计可采储量,万t；
Zg----工业储量，万t；
p----永久煤柱损失量，万t；
C----采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。
本设计条件下取80%。
Pm1=30×1750×3.4×1.35+15×2×（678-30）×3.4×1.35=33.02万t
Pm2=30×1750×2.9×1.35+15×2×（678-30）×2.9×1.35=28.2万t
P----上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万t；
ZK1=（Zg1-p1）×C1=（544.6-33.02）×0.80=409.264万t
ZK2=（Zg2-p2）×C2=（464.6-28.2）×0.80=349.12万t
3.2.3验算采区采出率
对于1#中厚煤层:
C1=（Zg1-p1）/Zg1-----（公式1-4）
式中：
C1-----采区采出率，%；
Zg1----K1煤层的工业储量，万t；
p1----K1煤层的永久煤柱损失，万t，取Zg1×6%；
C1=（Zg1-p1）/Zg1
=（678×1750×3.4×1.35-（30×1750×3.4×1.35+15×2×（678-30）×3.4×1.35））/678×1750×3.4×1.35=%93.93>80%满足要求
对于2#厚煤层：
C2=（Zg2-p2）/Zg2…………………………………………（公式1-5）
式中：
C2----采区采出率，%；
Zg2----K2煤层的工业储量，万t；
P2----K2煤层的永久煤柱损失，万t，取Zg2×4%；
C2=（Zg2-p2）/Zg2
=〔（678×1750×2.9×1.35）（30×1750×2.9×1.3+15×2×（678-30）×2.9×1.35）〕/678×1750×2.9×1.35=93.95%>75%满足要求
3.3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，采用单一走向长壁法开采。
工作面数目：
N=（L-S0）/（l+l0）……………………………………………（公式1-4）
式中：
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=（1750-30×2）/208=6，取6.
3.4工作面生产能力
Qr=A/T×1.1……………………………………………（公式1-5）
式中：
A----采区生产能力，250万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=2479.3t
4.采区巷道布置
4.1.采区巷道布置方案的选择
采区上山（轨道上山，运输上山）布置在第一层煤的煤层中,第二层布置在第二层煤底板岩层中。
区段平巷采用双翼布置，护巷煤柱为15m，不设集中巷。
煤层间设联络巷，采取车场形式为：
采区上部甩车场，采区中部甩车场，采区下部绕道装车式车场。
4.2.采区生产系统综述
4.2.1采区运输系统及运输方式
运煤系统：
在运输上山和区段运输平巷内均铺设有皮带运输机，在工作面内铺设两部刮板输送机。
其运输路线为：
工作面内采煤机采落的煤和放出的煤经刮板输送机和转载机，运至区段运输平巷的皮带运输机，运至溜煤眼，经溜煤眼溜到运输上山的皮带上，运至采区下部车场采区煤仓上口，通过采区煤仓在运输大巷内大巷装车外运。
掘进巷道时所出的岩石或采煤所出的矸石，利用矿车从各平巷运出，经轨道上山到下部车场。
通风系统：
采煤工作面所需的新鲜风流，有下部车场，经轨道上山中部车场，区段回风巷，联络巷，区段运输平巷到达工作面，从工作面出来的泛风经回风巷，进入回风石门，流入回风大巷。
本采区工作面内利用刮板输送机，在平巷及运输上山上采用皮带输送机。
4.2.2综采工作面的设备选用国产设备
AM500型双滚筒采煤机
ZZ4000/17/35型单体液压支架
SGB-764/630型刮板输送机
SZZ-764/160型转载机
DSP-1063/1000型可伸缩带式输送机
XRB2B80/350型乳化液泵
QY320-20/38掩护式支架
4.2.3采区通风系统的基本要求
（1）每一个采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。
煤层群或分层开采的每个上、下山采区，采用联合布置，都必须至少设置一条专门的回风巷。
采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。
严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段，其中一段为进风巷，另一段为回风巷。
（2）采煤工作面和掘进工作面都应该采用独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。
（3）煤层倾角大于18°的打煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，并必须遵守下列规定：
①采煤工作面风速，不得低于1m/s；②机电设备设在回风巷时，其风流中的瓦斯浓度不得超过1%，并应装有瓦斯自动检测报警断电装置；③进、回风巷中，都必须设置消防供水管路，有煤与瓦斯（二氧化碳）突出的采煤工作面严禁采用下行风。
（4）采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。
水采工作面由采空区和冒落区回风时，必须使水采工作面有足够的新鲜风流，保证水采工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和CO2浓度都必须符合《煤矿安全规程》的规定。
采煤工作面的通风系统由采煤工作面的瓦斯、温度和煤层自燃发火等所确定的，本采区采用“U”型通风，主要风流经轨道上山进入下区段回风巷、联络巷、上区段运输平巷，冲洗工作面，乏风经区段回风平巷进入采区回风石门、回风大巷，从风井排到地面。
4.3开采顺序
采区形式双翼布置单翼开采
4.4采区准备工作及组织
巷道断面采用半圆拱
采用600㎜轨距，双轨中心距为1600㎜的双轨巷道。
ZK710-9/250架线式电机车牵引，宽1360㎜，高1500㎜。
MDCC5.5-6型5.0t底卸式矿车5050㎜长，宽1360㎜，高1600㎜。
依据《煤矿安全规程》取人行侧宽c=1000㎜，非人行侧宽a=500㎜。
则两电机车之间的距离为1600-1360=240㎜>200㎜，满足《煤矿安全规程》的有关规定。
B——巷道净宽度，㎜；
a1——非人行侧轨道（或输送机）中线到巷道墙之间的距离，㎜；
c1——人行侧轨道（或输送机）中线到之间的距离，㎜；
故巷道净宽度为：
B=a1+b+c1=（500+1750/2）+1600+（1000+1750/2）=4850mm
h3——墙高，㎜；
hb——从巷道底板到道碴面的高度，由铺轨参数确定，㎜；
h0——拱形巷道拱高，㎜。
（1）拱高：
半圆拱形巷道拱高为巷道净宽度的一半，即：
R=h0=B/2=2425㎜；
墙高：
为了满足行人安全、运输通畅，设备运送，安装和检修的需要，拱形巷道墙高进行计算
确定巷道壁高h3：
1按架线式电机车导电弓子要求确定h3：
h3≥h4+hc-
㎜；
按《煤矿安全规程》规定，取h4=2200㎜，查表选用30㎏/m钢轨，再查表得hc=440㎜，道碴高度hb=220㎜；取n=500㎜，k=360㎜，b1=B/2-a
2按管道装设要求确定h3：
h3≥h5+h7+hb-
㎜
h5——渣面至管子底高度；
h7——管子悬吊件总高度；
m——导电弓子距管子间距；
b2——轨道中线与巷道中线距离；
D——压气管法兰盘直径。
按照《煤矿安全规程》要求取h5=2000㎜，h7=900㎜，m=300㎜,D=335㎜,
b2=B/2-c1=4850/2-（1000+1750/2）=550m
故h3≥550
③按人行高度要求确定h3:
h3≥1800+hb-
㎜；
其中j——距壁j处的巷道有效高度不应小于1800㎜，j≥100㎜，一般取j=200㎜。
h3≥1076mm
综上计算，并考虑有一定的余量，确定本巷道壁高为h3=1076㎜，
确定巷道断面面积S：
巷道设计掘进宽度：
B1=B+2T=4850+2×200=5250㎜.
巷道设计掘进高度：
H1=H+hb+T=3810+220+100=4130㎜
巷道设计掘进断面面积：
S1=B1×（0.39B1+h3）=16.9m2㎜
巷道净断面面积：
S=B×（0.39B+h3）=15.7m2
5.回采工艺
5.1设计回采工作面概况
该采区可采煤层为2层，瓦斯等级为相对涌出量5m³/吨日，顶底板为砂页岩，属于中等稳定型。
有单斜构造褶曲，无火成岩侵入，无断层
5.2回采工艺的确定
大采高采煤工作面实行“三八”制作业形式，即两班半采煤、半班准备。
由于采区内煤层赋存稳定，倾角稍大，所以采用采煤机双向割煤，追机作业；前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤；在工作面端头斜切进刀，上行下行均割煤，往返一次进两刀；采煤机过后先移架后推移刮板输送机。
两工序分别滞后采煤机后滚筒5～10m和10～15m。
5.21进刀方式
为了合理的利用工作时间，提高效率。
采用端头斜切割三角煤进刀方式，双向割煤。
采煤机采用割三角煤工作面端部斜切进刀方式，其进刀过程见下图所示。
进刀过程如下：
①当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处沿留有一段下部煤（见图）；
②调换滚筒位置，前滚筒降下、后滚筒升起、并沿输送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止。
然后将输送机移直（见图）；
③再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至输送机机头处（见图）；
④将三角煤割掉，煤壁割直后，再次调换上、下滚筒，返程正常割煤（见图）。
该采煤机适用条件为：
①顶板较为稳定；
②回风及运输顺槽有足够宽度，工作面刮板输送机的机头与机尾伸向顺槽内，能保证采煤机往返斜切时，其前滚筒能割透顺槽内侧煤壁。
优点：
①采煤机切入煤壁的阻力小；
②操作简单，容易实现。
缺点：
①工作面两端空顶距离长，控顶面积大，不利于顶板管理；
②采煤机往返斜切距离长，故辅助时间较长。
图
5.3循环方式、作业形式的选择及循环图表的编制
工作面作业方式，往返一次割两刀，端部斜切进刀。
工作面先由采煤机割底煤，然后再放落顶煤。
生产制度采用“三八”制，既“两班半采半准”。
中国矿业大学银川学院课程设计
附录A
煤层编号
投影面积
㎡
倾角
°
实际面积
㎡
1/cosα
煤厚
m
容重
t/m³
工业储量
万t
煤层回采率
%
可采储量
万t
备注
1#煤
1067500
26
1187707.5
1.11
3.4
1.4
544.6
80%
409.264
2#煤
1067500
26
1187707.5
1.11
2.9
1.4
464.6
80%
349.12
合计
采区储量计算表
劳动组织表
支架工
5
5
4
14
机组司机
3
3
2
8
三机司机
2
2
2
6
泵站司机
1
1
1
3
支柱工
6
6
12
24
机电维修工
3
3
6
12
其它杂活
5
5
1
11
班长
1
1
2
4
总计
26
26
30
82
主要技术经济指标表
工作面长度
m
208
工作面采高
m
3.5
平均
工作面倾角
（°）
3.6
平均
截割深度
m
0.686
日进度
m/d
6.86
日产量
t/d
2476.31
计划
月产量
万t/月
7.42
回采工效
t/工
96.6
截齿消耗
个/Mt
28
乳化液消耗
kg/Mt
50
工作面主要设备明细表
采煤机
AM500
台
1
刮板运输机
SGB-764/630
台
1
单体液压支架
ZZ4000/17/35
组
174
转载机
SZZ-764/160
台
1
带式输送机
DSP-1063/1000
台
1
乳化液泵
XRB2B80/350
台
1
破碎机
LPS-1000
台
1
绞车
JH2-14
台
2
移动变电站
KSGZY-1000/6/12
台
1
单体支柱
QDZ-20/35
根
144
中国矿业大学银川学院课程设计
致谢
两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。
在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。
学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
通过这次采区设计，本人在多方面都有所提高。
通过这次采区设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次采区设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，，怎样确定工艺方案，了解了采区的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。
在这次设计过程中，体现出自己单独设计采区的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
在此感谢我们的马广志老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次采区设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。
而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。
中国矿业大学银川学院课程设计
参考文献
【1】《现代采矿工程设计手册》刘庆顺等著煤炭工业出版社2003.9
【2】《采矿工程设计手册》上、中、下册张荣立何国纬等著煤炭工业出版社2003.5
【3】《采矿安全工程设计》朱银昌等著煤炭工业出版社2002.9
【4】《煤矿支护手册》邢福康等著煤炭工业出版社2003.8
【5】《煤巷锚杆支护理论与成套技术》康红普等煤炭工业出版社2003.8
升级会员 