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采矿课程设计参考.doc

采矿课程设计参考

jayvew
2012-05-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《采矿课程设计参考doc》,可适用于高等教育领域

序论……………………………………………………………第一章带区巷道布置…………………………………………第一节带区储量与服务年限………………………第二节带区内的再划分……………………………第三节确定带区内准备巷道布置及生产系统……第四节带区下部车场线路设计…………………第二章采煤工艺设计………………………………………第一节采煤工艺方式的确定……………………第二节工作面合理长度的验证…………………第三节采煤工作面循环作业图表的编制………课程设计总结…………………………………………………………序论一、设计目的、         初步应用《采矿学》课程所学的知识通过课程设计加深对《采矿学》课程的理解。、         培养采矿工程专业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进行初步锻炼。、         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、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K、K和K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m倾斜长度m采(带)区内各煤层埋藏平稳地质构造简单无断层K和K煤层属简单结构煤层硬度系数f=各煤层瓦斯涌出量也较小。设计矿井的地面标高为m煤层露头为m。第一开采水平为该采(带)区服务的一条运输大巷布置在K煤层底版下方m处的稳定岩层中为满足该采(带)区生产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定。、设计题目的煤层倾角条()、设计题目的煤层倾角条件:煤层平均倾角为°。()、设计题目的煤层倾角条件:煤层平均倾角为°。三、课程设计内容、带区巷道布置设计、带区中部甩车场线路设计或下部平车场(绕道线路和装车站线路)线路设计。四、进行方式学生按设计大纲要求任选设计题目条件中的煤层倾角条件或煤层倾角条件综合应用《采矿学》所学知识每个人独立完成一份课程设计。设计者之间可以讨论、借鉴但不得相互抄袭疑难问题可与指导教师共同研究解决。本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。附表:设计带区综合柱状图柱状厚度(m)岩性描述灰色泥质页岩砂页岩互层泥质细砂岩碳质页岩互层碳质页岩松软K煤层γ=tm灰色砂质泥岩细砂岩互层坚硬灰色砂质泥岩K煤层薄层泥质细砂岩稳定灰色细砂岩中硬、稳定K煤层煤质中硬γ=tm。。。。。。。。。。。。。。。。。。灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度Mps。。。。。。。。。。。。。。。。。。灰色中、细砂岩互层设计说明书内容本人此次课程设计在遵循原有设计条件下选择带区准备方式进行设计煤层平均倾角为°,生产能力为万ta。第一章          带区巷道布置第一节带区储量与服务年限、带区生产能力选定为万ta。、带区计算的工业储量、设计可采储量分别为:()、带区工业储量由Zg=H×L×(mmm)×γ(公式)式中:Zg带区工业储量万tH带区倾斜长度mL带区走向长度mγ煤的容重tmmK煤层煤的厚度为mmK煤层煤的厚度为mmK煤层煤的厚度为mZg=×××=万tZg=×××=万tZg=×××=万tZg=××()×=万ta()、设计可采储量ZK=(ZgP)×C(公式)式中:ZK设计可采储量,万tZg工业储量万tP永久煤柱损失量万tC带区采出率厚煤层取中厚煤层取薄煤层这里C=,C=C=。P=××××××(-×)××=万tP=××××××(×)××=万tP=××××××(-×)××=万t(P包括上下两端永久煤柱损失量和左右两边永久煤柱损失量,万t)ZK=(ZgP)×C=()×=万tZK=(ZgP)×C=()×=万tZK=(ZgP)×C=()×=万tZK=ZKZKZK=万t()、带区服务a限T=ZK(A×K)×(公式)式中:T带区服务a限aA带区生产能力万tZK设计可采储量K储量备用系数取。T=ZK(A×K)=万t(万t×)=aT=ZK(A×K)=万t(万t×)=aT=ZK(A×K)=万t(万t×)=aT=TTT=a()、验算带区采出率、对于K厚煤层:C=(ZgP)Zg……(公式)式中:C带区采出率ZgK煤层的工业储量万tPK煤层的永久煤柱损失万t取Zg×C=(ZgP)Zg=(-)=>满足要求、对于K中厚煤层:C=(ZgP)Zg(公式)式中:C带区采出率ZgK煤层的工业储量万tPK煤层的永久煤柱损失万t取Zg×C=(ZgP)Zg=(-)=>满足要求、对于K中厚煤层:C=(ZgP)Zg(公式)式中:C带区采出率ZgK煤层的工业储量万tPK煤层的永久煤柱损失万t取Zg×C=(ZgP)Zg=()=>满足要求第二节带区内的再划分、确定工作面长度该煤层组左右两边界各留m的边界煤柱上部留m防水煤柱下部留m护巷煤柱从而其煤层倾向长度共有:=m走向长度为=m。又各煤层埋藏平稳,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,自然发火倾向较弱,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,综采工作面长度为~m巷道宽度为m~m,本带区开掘巷道宽度为m且带区生产能力为万ta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带区划分为两个大的分带,两大分带间留取m较大煤柱再分别划分为个小分带,最后将整个带区划分为个分带采用沿空掘巷方式,巷道间留取m较小煤墙。故工作面长度为:L=(×××)=m、确定带区内工作面数目回采工作面沿走向布置沿倾向推进采用下行后退式倾斜长壁采煤法开采。工作面数目:N=(LS)(ll)(公式)式中:L煤层走向长度(m)S带区边界煤柱宽度(m)l工作面长度(m)l回采巷道宽度因采用综采采煤法故l取m。则:N=(××)()=、工作面生产能力Qr=A(T×)……(公式)式中:A带区生产能力万taQr工作面生产能力万tT每a正常工作日天。故:Qr=AT×=(×)=t、确定带区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为万ta,且工作面生产能力为t。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带区产量所以定为带区内一个工作面生产。各煤层采用跳采方式开采,个分带工作面接替顺序如下:K工作面接替顺序图工作面编号开采次序对于K布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。K煤层接替顺序为:→→→→→→→→→→→→→K工作面接替顺序图工作面编号开采次序K煤层工作面接替顺序:→→→→→→→→→→→→→K工作面接替顺序图工作面编号开采次序K煤层工作面接替顺序:→→→→→→→→→→→→→(说明:以上箭头方向表示工作面推进先后。)第三节确定带区内准备巷道布置及生产系统..完善开拓巷道为了缩短带区准备时间并提高经济效益根据所给地质条件在第一开采水平中把为该带区服务的运输大巷和回风大巷均布置在K煤层底板下方m的稳定岩层中。..确定巷道布置系统首先确定回采巷道布置方式由于地质构造简单无断层,煤层赋存条件好涌水量较小瓦斯涌出量较小无自然发火倾向,直接顶较厚且易跨落。同时为减少煤柱损失提高采出率降低巷道维护费用采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置图所示工作面接替顺序就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。..带区布置方案分析比较确定带区巷道布置系统带区内有三层煤每一层都布置个工作面根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较:方案一:分带单独布置每一个分带分别开斜巷进入上部煤层每一个分带都布置一个煤仓直通运输大巷。通风系统为:新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带运料斜巷→回风运料斜巷→回风大巷。该方案的特点是每个分带都布置了煤仓所以管理较复杂煤仓和联络斜巷工程量大但有利于通风和工作面的接替。方案二:带区联合布置将带区分成两个大分带每一大分带由个小分带组成。运输大巷通过进风行人斜巷进入上部煤层在上部煤层布置两条煤层集中平巷一条煤层运输集中平巷一条煤层回风集中平巷。整个带区布置一个煤仓直通运输大巷。通风系统为:新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层回风集中平巷→回风石门→回风运料斜巷→回风大巷。该方案简化了运输系统仅布置了一个煤仓和一对联络巷减少了煤仓和联络斜巷的施工量使运煤、运料集中处理符合集中化生产理念但出现了因带区内通风线路长短不同而造成通风协调困难的问题同时还增加煤巷的维护量增大了煤柱损失。经济技术比较:巷道硐室掘进费用表方案工程名称方案一方案二单价(元)工程量(m)费用(万元)工程量(m)费用(万元)回风运料斜巷(m)×=×=.进风行人斜巷(m)×=×=.煤仓(元m)×××=×××=.集中平巷(元m)×(×)=合计巷道及硐室维护费表方案工程名称方案一方案二单价(元)工程量费用(万元)工程量费用(万元)回风运料斜巷(m)元am××=××=进风行人斜巷(m)元am××=××=小计煤仓(元m)元am××=××=集中平巷(元m)元am××=合计生产经营费表方案工程名称方案一方案二单价(元)工程量费用(万元)工程量费用(万元)斜巷(m)元m×=×=煤仓(m)元m×=×=合计费用汇总表表方案总费用方案一方案二掘进(万元)维护(万元)生产经营(万元)合计(万元)方案一:系统简单通风容易但生产调度管理复杂煤仓太多维护困难装煤点多管理复杂。方案二:采用集中化生产从根本上克服了方案一的缺点。虽然方案二维护费用高但从技术和管理等方面的综合分析选择方案二更优越一些。综上所述选择带区联合布置方式巷道布置情况见巷道布置图、带区巷道剖面图以K煤层为例。..确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置回采巷道布置方式采用单巷留小煤墙沿空掘巷掘进方式。分析:已知带区内各煤层埋藏平稳地质构造简单无断层同时各煤层瓦斯涌出量较低自然发火倾向较弱涌水量也较小。因此有利于综合机械化作业可以充分发挥综采高产高效的优势。同时为减小煤柱损失提高采出率。综合考虑各种因素采用单巷沿空掘巷掘进方式。这种方式掘出的巷道正处在应力降低区既好维护又提高了采出率有取代沿空留巷的趋势。说明:在带区巷道布置平面图内工作面布置和推进的位置以达到带区设计产量及安全为准。工作面推进到距回风大巷m处的位置即为避开采掘超前影响所留设的m护巷煤柱处。..确定通风布置系统各煤层通风系统为:新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层回风集中平巷→回风石门→回风运料斜巷→回风大巷。第三节  带区下部车场线路设计该带区开采近距离煤层群倾角为°。铺设mm轨距的线路轨形为Kgm采用t矿车单钩提升每钩提升个矿车要求甩车场存车线设双轨道。斜面线路布置采用一次回转方式。。计算步骤如下:(一)             下部车场线路设计图()、           DK道岔非平行线路联接()(((((车场线路=直线段线路联接点线路(圆曲线)曲线半径R及弯道转角(曲线半径R见《采矿学》表机车最小值m)           单轨线路联接系统参数()道岔参数:a、b、((选定)a=mmb=mm(=()曲线线路参数:、DK道岔平行线路联接())特点:同一巷道中用DK道岔和一段曲线变单轨为双轨)参数:已知:道岔参数a=mmb=mm(=。联接曲线参数:R=mm(=轨中心距S=mm。求:联接系统的轮廓尺寸参数:=LDK平行线路联接点长度m联接系统斜长C联接系统参数C≮、DC道岔平行线路联接())特点:用DC道岔和两段曲线变单轨为双轨)参数:已知:道岔a=mmb=mm(=)曲线R=mm轨中心距S=mm。转角(=,,C≮==、           路的平行移动)特点:单轨线路异向曲线联接即在两个反向曲线之间加一缓和直线C将轨道平移一个距离。定C:a线路外轨(内轨内轨(外轨车辆不同时受异向曲线两根轨道外轨抬高的影响。b车辆离开第一个曲线的X(之后经过一个SB直线段后再进入第二曲线的X(。SB轴距X(外轨抬高递增递减直线段长度单开道岔连接点长度:(二)纵面线路的竖曲线联接和坡度、纵面线路的竖曲线联接)竖曲线线路纵面方向上呈曲线(圆曲线)状A竖曲线上端B平面与斜面交点C竖曲线下端起坡点(落平点)((平面线路与斜面线路的夹角即竖曲线转角(已知)R竖曲线半径竖曲线切线T(圆弧长K存车线长度第二章采煤工艺设计第一节采煤工艺方式的确定、选第二煤层即K煤层进行采煤工艺设计。由于K煤层厚度为m属中厚煤层其地质构造简单无断层所以选用综合机械化采煤工艺一次采全高。、综采工作面的设备均选用国产设备。、采煤与装煤()落煤方式与采煤机的选择采用综合机械化采煤双滚筒采煤机直接落煤和装煤。依据带区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为:选择采煤机的滚筒截深为mm每天正规循环推进刀每个循环m可实现每天至少推进m的推进度。根据煤层的实际情况经查《采矿设计手册》选用采煤机为:采煤机的型号:MGT外形尺寸(长×宽×高)mm×mm×mm采高~m适应煤层硬度f≤Kgm适用煤层倾角α≤°截深mm滚筒直径m牵引方式液压无链牵引力KN牵引速度~mmin滚筒中心距mm卧底量mm电机功率×kw电压v总质量吨制造厂太原矿山机器集团有限公司()进刀方式:为了合理利用工作时间提高效率。采用割三角煤的端头斜切进刀双向割煤方式。整天安排个正规循环夜班从小时到小时完成个循环早班从小时到小时完成个循环中班从小时到小时完成个循环从小时到小时为检修班工作时间。、运煤()采煤工作面采用可弯曲刮板输送机运煤运输平巷采用转载机和胶带运输机运煤。以设备选用配套原则为基础并结合采煤工作面采煤能力具体情况从《采矿设计手册》选用如下设备:工作面可弯曲刮板输送机型号:SCEC外形尺寸(长×宽×高)mm×mm×mm适用条件:缓斜~m综采工作面出厂长度:m运输能力:吨h刮板链形式:中双链链速:ms电动机型号:YBKYS电机功率:×kw电机电压:V总质量吨制造厂西北煤机厂转载机型号:SZZ外形尺寸(长×宽×高)mm×mm×mm适用条件:中厚煤层顺槽转载出厂长度:m运输能力:吨h刮板链形式:中双链链速:ms电动机型号:KBY电机功率:×kw电机电压:V总质量:吨制造厂:山西煤机厂()以设备选用配套原则为基础并结合采煤工作面采煤能力具体情况工作面采用支撑掩护式液压支架支护从《采矿设计手册》选用如下设备:支架型号ZZS外形尺寸(长×宽×高)mm×mm×mm支撑高度~m工作阻力KN初撑力KN支架中心距mm支护强度~Mpa支架移架步距~mm支架重量吨生产厂重庆庆江机械厂()移架方式由于采用及时支护方式而且工作面每天推进刀故选择顺序移架方式进行移架。顺序移架方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。()支护方式:由于K煤层属中硬煤层顶板有m厚的灰色砂质泥岩采高为m为防止片帮和冒顶选用及时支护方式进行支护。()工作面的支架需求量:由n=LE式中:n工作面支架数目取整数L工作面长度mE架中心距得:n=()=取架。()端头支架由于巷道宽m而架宽为m因此选架左右两端共需架。从《采矿设计手册》选用如下设备:端头支架型号:PDZ(掩护式)外形尺寸(长×宽×高)mm×mm×mm适用条件:倾角α≤°的中厚煤层支撑高度:~工作阻力:KN初撑力:KN支护强度:Mpa制造厂:郑州煤机厂()超前支护方式和距离由于采用综采工艺开采支撑压力分布范围为~m峰值点距煤壁前方m,所以超前支护的距离为m。选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。()校核支架的强度和高度①校核高度经查《采矿设计手册》得到:在实际使用中通常所选用的支架的最大结构高度比最大采高大mm左右即:Hmax=Mmaxm最小结构高度应比最小的采高小mm即:Hmin=Mmin(~)m已知选用的ZZS支撑掩护式液压支架的最大结构高度为m>()m满足要求。支架的最小结构高度为m<(~)m满足要求。②校核强度由q=K×M×ρ×g×式中:q支护强度MpaK作用于支架上的顶板岩石厚度系数取M采高mρ岩石密度取×Kgmg取NKg。q=×××××=Mpa由Q=q×F×KN式中:F为支架支护面积F=×=mQ=××=KN由P=Qη式中:P支架的工作阻力KNQ支架的有效工作阻力KNη支架的支撑效率取P=÷=KN<支架工作阻力KN满足要求。、处理采空区采用全部跨落法处理采空区。第二节工作面合理长度的验证.从煤层地质条件考虑该带区内的两层可采煤层的地质条件较好无断层煤层平均倾角为°煤层厚度适中顶底板较稳定瓦斯涌出量较低自然发火倾向较弱涌水量也较小所以布置m的工作面是合适的。.从工作面生产能力考虑工作面的设计生产能力为万ta。正规循环每天进刀采煤机滚筒截深为mm所以K煤层的工作面实际a生产能力为:××××××=万t满足设计生产能力的要求一个工作面生产就能够满足设计生产能力的要求同时考虑到其他各个方面对生产的影响确定的工作面长度也较合理。.从运输设备及管理水平角度考虑带区生产选用的设备均为国内先进的的生产设备工作面选用的m刮板输送机利用国内先进技术能够与时俱进的跟上技术的发展。同时当前采矿界管理人员知识化、专业化、a轻化所以工作面长度为m在管理上是没有问题的。.从顶板管理及通风能力考虑该带区的顶板较稳定工作面可以适当的加长综采工作面的长度一般在~m所以选择的工作面的长度为m较合适。另外工作面的瓦斯涌出量较低通风问题能够解决。.从巷道布置角度考虑由于带区走向长为m除去煤柱宽及巷道宽+×+×=m剩余m把每个工作面长度定为m÷=正好可以布置个采煤工作面。经济合理的工作面工作面的长度与地质因素及技术因素的关系十分密切直接影响生产效率合理的工作面以生产成本低经济效益高为目标。所以根据条件以高产量、高效率为原则以尽量加快工作面的推进速度减少巷道的维护时间降低回采总成本使设备、资源得到最高利用为指导选择m的工作面长度是合理的。第三节采煤工作面循环作业图表的编制、工作面层面图(:)、带区巷道布置平面图(:)和剖面图(:)循环作业图表详见在零号图纸上手工绘制的两份大图。HYPERLINK"http:xiangxyongphotohexuncomdhtml"t"blank"手工绘制采矿学课程设计带区巷道布置图()HYPERLINK"http:xiangxyongphotohexuncomdhtml"t"blank"手工绘制采矿学课程设计工作面层面图()手工绘制采矿学课程设计工作面层面图()、相关工种及出勤人数参照《采矿学》教学例题和现场经验安排如下:工作面劳动组织表序号工种夜班早班中班检修班合计管理人员采煤机司机输送机司机转载机司机胶带机司机移架工超前维护工跟班电工运料工安全质量员跟班机修工送饭工合计、           工作面主要经济技术指标如下表:工作面主要经济技术指标序号项目单位数量煤层厚度m煤层倾角°平均采高m采煤机台液压支架架端头支架架×刮板输送机部破碎机台转载机部胶带输送机部循环进尺m日产量t生产方式三采一准(四六制)出勤人数人回采工效t工日循环数个、           综采工作面设备配套如下:综采工作面设备配套表序号设备型号采煤机MGT液压支架ZZS端头支架PDZ刮板输送机SCEC转载机SZZ课程设计总结这次《采矿学》课程设计在万老师的悉心指导下经过近两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万老师一丝不苟的悉心指导和谆谆教诲另外也要感谢我院在设计过程中给予帮助的老师们同时对校图书馆的工作人员表示感谢。这次设计任务煤层地质构造条件理想我选择了煤层平均倾角为°生产能力为万ta的组合在设计过程中充分利用《采矿学》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带区开采方案。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面布置层面图(:)和带区巷道布置平面图(:)及其剖面图(:)的过程中从许多细节问题处达到了很多益处同时增强了动手能力使自己得到了又一次前所未有的锻炼。在编制课程设计说明书的过程中对《采矿学》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在说明书上所附的各计算示意图均用工程绘图软件AutoCAD绘制在这个过程中我对采矿AutoCAD制图有了新的认识重新温习了许多绘图命令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必须深造。通过这次课程设计让我经历了一个矿井从设计到开采的全过程这将是我以后学习和工作的财富。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们。参考文献:、徐永圻《采矿学》徐州:中国矿业大学。、徐永圻《煤矿开采学》(修订本)徐州:中国矿业大学。、陶驰东《采掘机械》北京:煤炭工业出版社。、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。、采矿设计手册编委会《采矿手册》北京:冶金工业出版社。、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。··················

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