中国矿业大学银川学院采矿设计说明书

中国矿业大学银川学院采矿 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 说明书 《煤矿开采学》 课程设计说明书 (准备方式:带区布置 煤层倾角:12?生产能力:150万t /a) 班 级: 13级采矿工程 姓 名: 杨永奇 学 号: 120130201004 指导老师: 王文 完成时间: 2016年9月21日 目 录 序 论????????????????????????????????????????3 第一章(带区巷道布置???????????????????????????????5 第一节( 带区储量与服务年限???????????????????????????5 第二节(带区内的再划分?????????????????????????????6 第三节(确定带区内准备巷道布置及生产系统????????????????????8 第四节(带区中部甩车场线路设计?????????????????????????9 第二章(采煤工艺设计???????????????????????????????10 第一节( 采煤工艺方式的确定???????????????????????????10 第二节(工作面合理长度的确定??????????????????????????15 第三节(采煤工作面循环作业图表的编制??????????????????????16 小 结????????????????????????????????????????18 参考文献????????????????????????????????????????19 序 论 一、设计目的 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 、准备方式等的内涵有一个基本了解。 2.通过课程设计，培养学生动手能力，对编写采矿技术檔，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。 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 采区位置上部标高+440m，下部标高+200m，采(带)区走向平均长度2070m，倾斜平均长度为1226.8m，倾角平均为12?。采区内共有两层煤，区内地质构造简单，为单斜构造，无断层和褶曲,无火成岩侵入。采区内无大的含水层和地下水，开采条件较好。 运输方式为大巷采用3吨底卸式，10吨级线电机车牵引，井底车场为折返式，矿井通风方式为中央边界式。 运输大巷和回风大巷均布置在煤层底板岩石中，标高自定，采取生产能力为150万吨/年。 2、煤层特征 本采区内赋存的C1煤层和C2煤层，C1为厚煤层C2为中厚煤层。 煤层埋藏稳定，构造简单，煤质中硬。煤层爆炸指数为34-70%。煤层瓦斯相对涌出量为低于5.2立方米/吨日，瓦斯含量小，采(带)区所属矿井属于低瓦斯矿井。 三、课程设计内容 1、一个采区(盘区)或带区巷道布置设计; 2、一个采煤工作面的采煤工艺设计及编制循环图表; 3、采区中部车场线路设计 四、进行方式 1、学生按设计大纲要求，按设计指导小组下达的设计任务书所给定的煤层赋存条件等，综合应用《煤矿开采学》所学的基本知识，进行采区(盘区)或带区巷道布置及采煤方法等设计。每位学生必须独立完成规定的课程设计全部内容。 2、为完成设计任务，使每位学生在各方面都得到锻炼和提高，设计中提倡设计者之间相互讨论、借鉴和参考，但严格禁止相互抄袭。疑难问题可与指导教师共同研究解决，但最终决策必须由学生自己独立进行。 层间距及厚度 煤岩性质 柱状 厚度M 页岩 20 C1煤层有 6 砂页岩 15 C2煤层有 2.8 砂岩 35 第一章 带区巷道布置 第一节 带区储量与服务年限 1、设计生产能力150万t/年。 2、带区工业储量、设计可采储计算 (1)带区工业储量 Zg=H×L×(m+m)× γ (公式12 1-1) 式中: Zg---- 带区工业储量，万t; H---- 带区倾斜长度，1226.8m; L---- 带区走向长度，2070 m; γ---- 煤的容重 ，1.3t/m3; m---- C2煤层煤的厚度，为2.8米; 1 m----C1煤层煤的厚度，为6米; 2 Zg=1226.8×2070×6×1.3=1908.8万t 1 Zg=1226.8×070×2.8×1.3=924.4万t 2 Zg=1226.8×2070×(6+2.8)×1.3=2905.2万t (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---- 带区采出率，厚煤层取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%，这里C 1=0.75, C2= 0.80。 P2=40×2070×6×1.3+10×(1226.8-40)×6×1.3+90×(1226.8-40) ×6×1.3=157.15万t P3=40×2070×2.8×1.3+10×(1226.8,40)×6×1.3+90×(1226.8-40) ×6×1.3=73.34万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 ZK1=( Zg1-P1)× C 1=(1980-157.15)×0.75=1367.14万t ZK2=( Zg2-P2)× C 2=(924.4-73.34)×0.80=680.85万t ZK= ZK1 +ZK2 =2048.19万t (3)、带区服务a限 T= ZK/(A×K) ×100% (公式1-3) 式中: T---- 带区服务a限，a; A---- 带区生产能力，150万t; ZK---- 设计可采储量; K----储量备用系数，取1.3。 T1= ZK1/(A×K)=1367.14万t/(150万t ×1.3)=7.06a T2= ZK2/(A×K)=680.85万t/(150万t ×1.3)=3.50a T= T1+ T2 =10.5a (4)验算带区采出率 带区采出率 C=(Zg-P)/Zg (公式1-4) 式中: C-----带区采出率，% Zg ---- 带区的工业储量，万t P ---- 带区的煤柱损失量，万t 1煤层:C=(Zg,P),Zg=(1980.8-157.15),1980.8=92.1% > 1111 75% 2煤层:C=(Zg,P),Zg=(924.4-73.34),924.4=92.07% > 75% 2222 (符合国家对带区采出率的要求。) 则2、4-1均满足带区回采要求。 第二节 带区内的再划分 1、确定工作面长度 该煤层组左右两边界各留5m的边界煤柱，下部留40m护巷煤柱，从 而其煤层倾向长度共有:1226.8-40=1186.8m， 走向长度为2070-100=1970m。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180,250m，巷道宽度为4m,5m,本带区开掘巷道宽度为5m，且带区生产能力为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，将带区划分为十个分带，工作面长度为187m。. 2、 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=走向长度/工作面长度=L/l------------(公式1-4) 式中: L ----- 煤层走向长度(m); l ----- 工作面分带(m); 则: N==L/l=1870/187=10 2、工作面生产能力 Qr = A/(T×1.1) (公式 1-6) 式中: A----带区生产能力，150万t/a ; Qr ----工作面生产能力，t /天; T----每a正常工作日，330天。 故: Qr = A/(T×1.1) =1500000/(330×1.1) =4132t/天 目前，煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向发展，新建大型化矿井均朝“一矿一井一面”的设计思想改革，采用提高工作面单产，用一个工作面的产量来保证整个矿井的设计生产能力，故为适应现阶段煤炭行业的知道 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，本采区设计一个采煤工作面。其工作面接替顺序如下表: 对于2煤层: 1111109 1108 1107 1106 1105 1104 1103 1102 1101 0 40米煤柱 ? 2煤层工作面接替顺序: 1101?1102?1103?1104?1105?1106?1107?1108?1109?1110 注:箭头表示回采工作面的接替顺序。 第三节 确定带区内准备巷道布置及生产系统 1、根据所选题目条件，完善开拓巷道 为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在2煤层上部边界开掘一条阶段回风大巷。第一开采水平为该带区服务的一条运输大巷，布置在4-1煤层底板下方20m处的稳定岩层中。 2、确定巷道布置系统及带区布置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 分析比较 确定带区巷道布置系统，带区内有两层煤，采用联合布置， 每一层都布置10个工作面，根据相关情况初步制定以下两个方案 进行比较(由于2,4-1煤层相同，就去以4-1煤层说明。)。 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5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 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 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: 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C1煤层为例 。 3、 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。 4、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 第二章 采煤工艺设计 第一节 采煤工艺方式的确定 1、选第二个煤层，即C1煤层,进行采煤工艺设计，布置采煤工作面 由于C1煤层厚6m，煤质中硬，因此采用综合机械化采煤，一次采三米放三米。 2、综采工作面的设备选用国产设备。 由于设备数据来源的原因，选用国产综采设备。 各设备技术参数 (1)采煤机MG150/1330-WD(西安煤机厂) 采高 2.3,4.5m 适应倾角 ?30? 截深 600mm 滚筒直径 2.0m 牵引方式 交流变频调速无链 双驱动电牵引 牵引方式 交流变频调速无链 双驱动电牵引 牵引力 927,550kN 牵引速度 0,10.35,17.18m ,min 滚筒中心距 8180mm 机面高度 1615mm (2)液压支架 ZY3600-25/50 型式 支撑掩护式 支撑高度 2.5,5m 外形尺寸 6.02×1.43m 煤层厚度 3,4.8m 初撑力 3092KN 工作阻力 3600kN 支架中心距 1500mm 支护强度 0.61,0.73Mpa 适应煤层倾角 ,25? 泵站工作压力 31.5Mpa (3)工作面刮板输送机 SGZ,764,500(张家口煤机厂) 出厂长度 200m 运输能力 1100t,h 链速 1.21m 中部槽规格 1500×764×222mm 刮板链型式 中双链 与采煤机配套牵引方式 无链 (4)刮板转载机 SZB,830,180(张家口煤机厂) 出厂长度 37.8m 运输能力 1200t,a 中部槽规格 1500×830×222mm 刮板间距 516mm 速度 1.46m,s (5)破碎机 PCM132(张家口煤机厂) 破碎能力 1200t,h (6)胶带输送机 SSJ1000,M(西北煤机厂) 输送长度 2000m 输送量 800 t,h 带速 2.5 m,s (7)高压开关柜 KBZ,450,1140Y 3、采煤与装煤 (1)确定采煤工艺、截深及日进刀数 采用综合机械化采煤，采煤机落煤和装煤。依据选取的设计生产能力确定工作面每天的推进度为: QrV,L,M,,,C (公式2—1) 式中:V——采煤工作面每天的推进度，m,d Qr——采煤工作面日生产能力, t,d L——采煤工作面的长度，m M——采煤工作面的采高(取4-1煤层厚度4.0m) 3γ——煤的容重，t/m C——工作面的采出率(由于4-1煤层为厚煤层，因此C 值取0.95) 则:v=4132/(187×6×1.3×0.95)=3m/d 因选用的采煤机截深为600mm，若每日推进十刀，共推进0.6×10=6m，可满足每天至少推进5m的要求。 (2)确定进刀方式 为了合理利用工作时间，提高工作效率，采用割三角煤工作面端部斜切进刀方式，并采用及时支护。进刀深度0.6m。采煤机进刀示意图如图所示，进刀过程如下: a、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(如图a所示); b、调换滚位置，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(如图b所示); c、再调换两个滚筒上、下位置，重新返回割煤至输送机机头处(如图c所示); A-A d、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(如图d所示) 12(a) A-A AA 12 (b) A-AAA 21 (c) A-A 4、运煤 AA2(1)支架选型 1 (d) 采用液压支架支护，选择工作面支架的型号为:ZY3600-25/50，为掩护式支架。 (2)移架方式 由于4-1煤层上方有11m的中粗砂，再上面是19m的粉砂，所以选用依次顺序移架方式。 依次顺序移架方式:采煤机割煤后依次顺序逐架前移。这种方式操作简单，容易保证支护质量。 (3)支护方式 由于4-1煤层煤质中硬，为防止片帮和冒顶，所以选用及时支护方式，选用ZY3600-25/50支撑掩护式支架。 (4)工作面支架需要量 工作面支架的需要量 L,,e (公式2—2) 式中:μ——工作面支架数目(取整数) L——工作面长度，m e——架中心间距(ZY3600-25/50型支架e值取1.5m) μ=187/e=124.6 取μ=125 (5)端头支架 由于巷道宽度为5m，选用宽度为2.1m型号为PDZ的端头支架两台架，即两端共有4架。 (6)超前支护方式和距离 超前支护方式采用单体支柱和金属铰接顶梁支护。由于压力峰值点距煤壁前方10m左右，所以超前支护距离选20m。 (7)校核支架高度与强度 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煤高度大200mm左右，即: Hmax=Mmax，0.2，m ?1=5-4.5?0.2m，满足要求; 发火3~12个月，涌水量也较小，所以布置200米的工作面比较合适。强度校验: P=(6,8)×9.8×S×γ×M×cosα (公式2—3) 2式中:S——支架支护的顶板面积，m 3γ——顶板岩石密度，t,m M——采高，m α——煤层倾角，? P=6×9.8×6.02×1.43×1.3×4.0×cos12?=2517KN<3090KN 经校核，支架高度与强度均符合要求。 5、处理采空区 采用全部垮落法。 第二节 工作面合理长度的验证 1(从煤层地质条件考虑 该带区内两个煤层的地质条件较好，无断层，煤层倾角为12?，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然 2(从工作面生产能力考虑 工作面的设计生产能力为150万吨/年。正规循环每天进六刀，采煤机滚筒截深为1000mm，所以4-1煤层的工作面实际年生产能力为: 330×0.6×6×3×200×1.35×0.95=91.42(万吨) 能够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，并且考虑到其它各个方面对生产的影响，工作面的长度确定的合理。 3(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200米刮板输送机能够利用国内先进的技术，能够与时俱进的跟上技术的发展。 由于现在提倡管理人员的知识化、年轻化，所以工作面长度为200米左右在管理上是毫无问题的。 4(从顶板管理及通风能力考虑 该带区的顶板稳定，工作面可以适当的加长，综采工作面的长度一般在180,250m，所以选择的工作面的长度为200米较合适。另外，工作面的瓦斯涌出量较低，通风问题能够解决。 5(从巷道布置角度考虑 由于带区走向方向长为2287米，除去煤柱宽20米，剩余2267米，把每个工作面长度定为200米，2267/200=11，为11个区段。 6. 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200m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 1、工作面布置图(设计图纸中)、循环作业图(设计图纸中)、劳动组织表(表2—1)、技术经济指标表(表2—2) 2、工种及出勤人数的安排，如下表(表2—1)所示: 工作面劳动组织表(表2—1) 序号 工种 早班 中班 夜班 合计 1 班长 2 2 2 6 2 采煤机司机 3 3 2 8 3 输送机司机 1 1 1 3 4 转载机司机 1 1 1 3 5 皮带机司机 1 1 1 3 6 移架工 3 3 1 7 7 推溜工 2 2 2 6 8 超前维护工 6 6 3 15 9 跟班电工 2 2 1 5 10 运料工 4 4 11 安全质量员 1 1 1 3 12 跟班机修工 2 2 5 9 13 送饭工 1 1 1 3 合计 25 25 25 75 工作面(针对C1煤层)主要经济技术指标(表2—2) 序号 项目 单位 数量 1 煤层厚度 m 3.0 2 煤层倾角 ? 7 3 平均采高 m 3.0 4 采煤机 台 1 5 液压支架 架 123 6 端头支架 架 4 7 刮板输送机 部 1 8 破碎机 台 1 9 转载机 部 1 10 胶带输送机 部 2 11 循环进尺 m 1.0 12 日产量 t 4545.5 13 生产方式 两采一准 14 出勤人数 人 75 15 回采工效 t,工 55.10 16 截齿消耗 个,万t 20 17 乳化液消耗 Kg,万t 180 18 油脂消耗 Kg,万t 70 19 日循环数 个 5 六、设计图纸的内容 本设计绘制两张大图(零号图纸) 1、采煤工作面层面图(1:100)，剖面图(1:50或1:100)， 应包括回采巷道剖面图(1:50)，最大与最小控顶距剖面图; 2、采区巷道布置平面图(1:3000)和剖面图(1:2000)。 设计图纸四周各留20mm边框线，右下角留出标题栏。 小 结 这次《采矿学》课程设计在李开放老师的悉心指导下，经过两个星期的时间，我的设计内容全部完成了，经过这次课程设计，加深了我对《采矿学》的理解，同时也感觉自己学习到了很多东西。 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 7?，生产能力90万t/年的组合，在设计过程中，我充分利用《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。在零号图纸上绘制采煤方法图(1:100)和采区巷道布置平面图(1:3000)及其剖面图(1:2000)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《采矿学》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它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。 通过这次设计，我不仅对采区的设计有了更进一步的认识与了解，进一步巩固和加深了课程理论知识，更重要的，是获得了一种新的思考与解决问题的方法。如果能切实应用到生产生活中，不可否认，这是多么让人兴奋的一件事。 最后再次感谢指导我和帮助我完成此次课程设计的老师和同学～ 参考文献 1、徐永圻，《煤矿开采学》 徐州:中国矿业大学，2009 2、李锋，刘志毅，《现代采掘机械》 北京:煤炭工业出版社，2007 3、采矿设计手册编委会，《采矿手册(第四卷)》，北京:冶金工业出版社，1990 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