煤礦開采學(xué)課程設(shè)計（DOC30頁）

河南工程學(xué)院煤礦開采學(xué)課程設(shè)計*礦*采（帶）區(qū)120萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計學(xué)生姓名： 李 想 學(xué) 號： 23 學(xué) 院： 安全工程學(xué)院 專業(yè)班級： 煤礦開采技術(shù)1332 專業(yè)課程： 煤礦開采學(xué) 指導(dǎo)教師： 趙新濤 2015 年1月11日27 / 33煤礦開采學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目 *礦*采（帶）區(qū)120萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計 專業(yè) 煤礦開采技術(shù) 班級 1332 一 設(shè)計題目*礦*采（帶）區(qū)120萬噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計。 二 設(shè)計時間2014年12月29日2021年1月11日 三 設(shè)計資料詳見本課程設(shè)計大綱。四 完成的任務(wù)（1）設(shè)計內(nèi)容：采（帶）區(qū)巷道布置、采煤工藝設(shè)計、設(shè)計圖紙。（2）提交課程設(shè)計報告。五 成果要求文字格式要求主標(biāo)題：三號字、居中、宋體、加黒，段后為自動。 正文：全文宋體、小四號字、段前段后0、行間距1.5，首行縮進(jìn)2個字符（包括各級標(biāo)題）。編碼：采用中式“一、二、三、（一）（二）（三）123（1）（2）（3）”編碼形式，不得采用自動生成格式。其中“一、（一）”做為標(biāo)題，加黒，單獨(dú)成行。“1（1）”可以做標(biāo)題，也可以不做標(biāo)題，如果做標(biāo)題，需單獨(dú)成行，做還是不做標(biāo)題，均不需要加黒。圖表：圖表文字及說明等均采用五號宋體。表格要有表頭（表頭包括表號、表名），表頭在表的上面并居中加黑。圖要有圖號、圖名，在圖的下面并居中，不需加黒。公式：采用公式編輯器編寫，要規(guī)范，必要時要編號，編號要寫在公式的尾部。裝訂：A4紙打印，加封面，左側(cè)裝訂。封面：封面裝訂，也可以粘貼在學(xué)生“課程作業(yè)”的檔案袋表面。圖紙要求（需要制圖的情況）本設(shè)計繪制一張大圖(二號圖紙) ：采（帶）區(qū)巷道布置平面圖和(1：2022)剖面圖（1：2022）。設(shè)計圖紙四周各留20mm的邊框線，右下角留出標(biāo)題欄。凡設(shè)計圖中已有內(nèi)容，說明書中都可以不畫。指導(dǎo)教師簽名： 2015年 1月 11日目 錄前言2第一章 采區(qū)巷道布置4第一節(jié) 采區(qū)儲量與服務(wù)年限4第二節(jié)采區(qū)內(nèi)的再劃分6第三節(jié) 確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)7第四節(jié) 采區(qū)煤倉設(shè)計10第二章采煤工藝設(shè)計15第一節(jié) 采煤工藝方式的確定15第二節(jié) 工作面合理長度的確定20第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制21小 結(jié)24參考文獻(xiàn)25前 言課程設(shè)計內(nèi)容1、設(shè)計題目的一般條件（假象礦井）某礦第一開采水平上山某采(帶)區(qū)自下而上開采K1、K2和 K3煤層，煤層厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見綜合柱狀圖。該采(帶)區(qū)走向長度2500米，傾斜長度1000米，采(帶)區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，K1和K2煤層屬簡單結(jié)構(gòu)煤層，硬度系數(shù) f=2，各煤層瓦斯涌出量也較小。設(shè)計礦井的地面標(biāo)高為+30米，煤層露頭為-30米。第一開采水平為該采(帶)區(qū)服務(wù)的一條運(yùn)輸大巷布置在K3煤層底版下方25米處的穩(wěn)定巖層中，為滿足該采(帶)區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)所需的其余開拓巷道可根據(jù)采煤方法不同由設(shè)計者自行決定。2、設(shè)計題目的煤層傾角條件煤層傾角條件：煤層平均傾角為25設(shè)計采(帶)區(qū)綜合柱狀圖柱 狀厚度(m)巖 性 描 述 8.60灰色泥質(zhì)頁巖，砂頁巖互層-8.40泥質(zhì)細(xì)砂巖，碳質(zhì)頁巖互層-0.20碳質(zhì)頁巖，松軟6.9K1煤層，=1.30t/m3-4.20灰色砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖互層，堅硬-7.80灰色砂質(zhì)泥巖3.0K2煤層-4.60薄層泥質(zhì)細(xì)砂巖，穩(wěn)定3.20灰色細(xì)砂巖，中硬、穩(wěn)定2.20K3煤層，煤質(zhì)中硬，=1.30t/m3。3.20灰白色粗砂巖、堅硬、抗壓強(qiáng)度6080Mps。24.68灰色中、細(xì)砂巖互層第一章.采區(qū)巷道布置第一節(jié)采區(qū)儲量與服務(wù)年限1因采區(qū)生產(chǎn)能力選定為120萬t/a2采區(qū)的工業(yè)儲量、設(shè)計可采儲量 (1)采區(qū)的工業(yè)儲量 Zc=HLM (公式1-1) 式中： Zc-采區(qū)工業(yè)儲量，萬t； H- 采區(qū)傾斜長度，1000m； L- 采區(qū)走向長度，2500m； - 煤的容重 ，1.30t/m3； M- 煤的厚度 ，K1,K2,K3煤層厚度分別為M1=6.9米,M2=3.0米,M3=2.2米；則Zc1=100025006.91.3=2242.5萬tZc2=100025003.01.3=975萬tZc3=100025002.21.3=715萬tZc= Zc1+Zc2+Zc3=3932.5萬t (2)設(shè)計可采儲量 計算永久煤柱損失 P=S2L +B2(H -S2)M (公式1-2) S-采區(qū)上下邊界煤柱寬度 B-采區(qū)左右邊界煤柱寬度 H-采區(qū)傾斜長度，1000m； L-采區(qū)走向長度，2500m； - 煤的容重，1.30t/m3； M- 煤的厚度，K1,K2,K3煤層厚度分別為M1=6.9米,M2=3.0米,M3=2.2米； K1,K2,K3煤層永久煤柱損失分別為P1,P2,P3 則P1=3022500+202(1000-302)6.91.3=168.28萬tP2=3022500+202(1000-302)3.01.3=73.16萬tP3=3022500+202(1000-302)2.21.3=53.65萬tP=P1+P2+P3=295.09萬t設(shè)計可采儲量Z=(Zc-P)C (公式1-3)式中 Z- 設(shè)計可采儲量, 萬t； Zc- 工業(yè)儲量，萬t； P- 永久煤柱損失量，萬t；C- 采區(qū)采出率，K1為厚煤層可取75%，K2,K3為中厚煤層取80%。則Z1=( Zc1-P1)C1 =(2242.5-168.28)0.8=1659.38萬tZ2=( Zc2-P2)C2 =(975-73.16)0.9=811.66萬tZ3=( Zc3-P3)C3 =(715-53.65)0.9=595.22萬tZ=Z1+ Z2+ Z3=3066.26萬t (3)采區(qū)服務(wù)年限 T= Z/AK (公式1-4)式中 T- 采區(qū)服務(wù)年限，a; A- 采區(qū)生產(chǎn)能力，120萬t； Z- 設(shè)計可采儲量，萬t； K-儲量備用系數(shù)，取1.4。T= Z/AK=4080.7 /(1201.4)=24.2a (4)、驗算采區(qū)回采率 C=(Zc-p)/Zc-(公式1-5)式中 C-采區(qū)回采率，% ； Zc -煤層的工業(yè)儲量，萬t ； P- 煤層的永久煤柱損失，萬t； C1=(Zc1-P1)/Zc1=(2242.5-168.28)/2242.5 =92.50% > 75%滿足要求.C1=(Zc2-P2)/Zc2=(975-73.16)/ 975 =92.50% > 80%滿足要求C1=(Zc3-P3)/Zc3=(715-53.65)/ 715=92.50% > 80%滿足要求第二節(jié) 采區(qū)內(nèi)的再劃分1、 確定工作面長度確定工作面長度主要考慮的因素有地質(zhì)條件，煤層厚度，設(shè)備性能，巷道布置等，該采區(qū)內(nèi)煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，煤層瓦斯涌出量較小，且采煤工藝選取的是較先進(jìn)的綜采，在煤礦生產(chǎn)實踐中，工作面長度有加長趨勢，考慮到設(shè)備選型及技術(shù)方面的因素綜采工作面長度為150240m。、確定煤柱尺寸為使巷道保持良好狀態(tài)，防止采空區(qū)矸石冒落及保證生產(chǎn)安全，需在采區(qū)四周留有一定范圍的采區(qū)煤柱，煤柱尺寸大小與煤層上的壓力及煤體本身強(qiáng)度有關(guān)，綜合已知條件及所選用的采煤方法，在采區(qū)左右邊界各留20m的邊界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m護(hù)巷煤柱，采區(qū)內(nèi)不再留這類煤柱。, 確定工作面長度有上可知，煤層傾向共有1100-60=1040m的長度，走向長度3000-40=2960m。地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件較好，瓦斯涌出量小。巷道寬度為4m4.5m,本采區(qū)選取4.5m，且采區(qū)生產(chǎn)能力為120萬t/a，選定5個區(qū)段，采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱，取5米。故工作面長度為： L1=(1000-302-54-104.5)/5=175 m2、確定采區(qū)內(nèi)工作面數(shù)目回采工作面是沿傾斜方向布置，沿走向推進(jìn)，采用走向長壁法開采。工作面數(shù)目：N=(L-2S)/(L1+2L2) -(公式1-6)式中 L - 煤層傾斜方向長度(m)； S - 采區(qū)邊界煤柱寬度(m)； L1 - 工作面長度(m)；L2 - 回采巷道寬度，4.5m。 N=(1000-302)/(175+4.52) =5.11，取5.3、工作面生產(chǎn)能力Q = A/（T1.1） -(公式1-7)式中 Q -工作面生產(chǎn)能力，萬t ；A-采區(qū)生產(chǎn)能力，120萬t/a ；T-每年正常工作日，330天。故 Qr = A/T1.1 =120/（3301.1）=3305.79t4、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序生產(chǎn)能力為120萬t/a,且工作面生產(chǎn)能力為3305.79t。目前開采準(zhǔn)備系統(tǒng)的發(fā)展方向是高產(chǎn)高效生產(chǎn)集中化，采用提高工作面單產(chǎn)，以一個工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量，所以定為采區(qū)5個區(qū)段工作面接替順序，采用下行開采順序 工作面接替順序圖區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5圖.1-1布置一個綜放工作面便可以滿足生產(chǎn)設(shè)計的要求。煤層：區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5(說明：以上箭頭表示方向為工作面推進(jìn)順序)第三節(jié) 確定采區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)1完善開拓巷道據(jù)已知條件，在第一開采水平為該采區(qū)服務(wù)的運(yùn)輸大巷布置在K3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中。為了便于掘進(jìn)及通風(fēng)，減少煤柱損失提高經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)所給地質(zhì)條件及系統(tǒng)所需，回風(fēng)大巷亦布置在K3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中，與運(yùn)輸大巷大水平間距相距1100cos25=996.9米。采區(qū)內(nèi)有三層煤，采用聯(lián)合布置，每一層都布置5個工作面，根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下方案進(jìn)行比較(由于三煤層在設(shè)計中相同，所以僅以K3煤層為例說明)2確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較采區(qū)巷道布置系統(tǒng)根據(jù)所學(xué)習(xí)知識，可采用兩條巖石上山，兩條煤層上山或一煤一巖上山等布置形式，這里只對兩條巖石上山和一煤一巖上山兩種方案進(jìn)行比較：方案一：兩條巖石上山在距煤層底板15m處巖石中布置兩條巖石上山，一條為運(yùn)輸上山，另一條為軌道上山，兩上山層間距30米，在層為上保持相應(yīng)高差，使其分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段;平巷不交叉。通風(fēng)路線：新風(fēng)從階段運(yùn)輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段回風(fēng)平巷回風(fēng)石門階段回風(fēng)大巷。該方案的特點是：巖石工程量大，掘進(jìn)費(fèi)用高，聯(lián)絡(luò)石門長，工期長，但巖石巷道穩(wěn)定，受干擾小，服務(wù)期限長，維護(hù)費(fèi)用低，有利于通風(fēng)，運(yùn)輸能力大。圖1-2 方案一示意圖 方案二：一煤一巖上山在距煤層底板15m處巖石中布置一條巖石運(yùn)輸上山，在煤層中布置另一條軌道上山。通風(fēng)路線：新風(fēng)從階段運(yùn)輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段回風(fēng)平巷回風(fēng)石門階段回風(fēng)大巷。該方案的特點是：節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，節(jié)約了成本，但軌道上山不易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高，服務(wù)期限短，需要保護(hù)煤柱。圖1-3 方案二示意圖經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較:巷道硐室掘進(jìn)費(fèi)用表1-1 方案方案一方案二工程名稱單價(元)工程量費(fèi)用(萬元)單價(元)工程量費(fèi)用(萬元)上山(m)157821000 315.61284157810001000128.40157.80合計315.6286.2巷道及硐室維護(hù)費(fèi)表1-2 方案方案一方案二工程名稱單價(元)工程量費(fèi)用(萬元)單價(元)工程量費(fèi)用(萬元)上山(m)401000202160904010002010002018080合計160 260費(fèi)用匯總表表1-4 方案總費(fèi)用方案一方案二掘進(jìn)(萬元)315.6286.2維護(hù)(萬元)160260合計(萬元)475.6546.2兩方案綜合比較方案一方案二優(yōu) 點兩條上山均布置在演示中，巖石巷道穩(wěn)定，受干擾小，服務(wù)期限長，維護(hù)費(fèi)用低，有利于通風(fēng)，運(yùn)輸能力大節(jié)省了一條巖石上山，相對減少了巖石工程量，節(jié)約成本缺 點巖石工程量大，掘進(jìn)費(fèi)用高，聯(lián)絡(luò)石門長，工期長軌道上山不易維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用高，服務(wù)期限短，需要保護(hù)煤柱費(fèi)用(萬元)475.6546.2有上表可知，選擇雙巖巷上山采區(qū)聯(lián)合布置方式比較合理，巷道布置情況見采區(qū)巷道平面圖、剖面圖。3 確定工作面回采巷道布置方式分析：回采巷道的布置可采用單巷布置或雙巷布置兩種方法，有已知條件可知，該煤層地質(zhì)構(gòu)造簡單，煤層賦存條件好，涌水量較小，瓦斯涌出量較小，直接頂較厚且易跨落，因此有利于綜合機(jī)械化作業(yè)，可以充分發(fā)揮綜采高產(chǎn)高效的優(yōu)勢。若采用單行布置，則巷道斷面將達(dá)12平米以上，對巷道的維護(hù)和掘進(jìn)比較困當(dāng)，故選用雙巷布置的形式，減小巷道斷面面積，上一區(qū)段的運(yùn)輸巷道還可以作為下區(qū)段回風(fēng)巷道使用。4.采區(qū)上下區(qū)段交替生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖采區(qū)內(nèi)上、下區(qū)段相鄰工作面交替期間同時生產(chǎn)時的通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)路線：新風(fēng)從階段運(yùn)輸大巷采區(qū)主石門采區(qū)下部車場軌道上山中部甩車場區(qū)段軌道集中平巷區(qū)段聯(lián)絡(luò)巷道區(qū)段運(yùn)輸平巷工作面區(qū)段回風(fēng)平巷回風(fēng)石門階段回風(fēng)大巷。5采區(qū)上下部車場參考采礦設(shè)計手冊及課本，采區(qū)上部車場采用順向單側(cè)平車場，采區(qū)下部車場采用大巷裝車通過式。 第四節(jié) 采煤中部甩車場路線設(shè)計參考網(wǎng)上資料，作如圖設(shè)計1、斜面線路聯(lián)接系統(tǒng)參數(shù)計算 該采區(qū)開采近距離煤層群，傾角為12。鋪設(shè)600mm軌距的線路，軌形為15kg/m，采用1t礦車單鉤提升，每鉤提升3個礦車，甩車場存車線設(shè)雙軌道。斜面線路布置采用二次回轉(zhuǎn)方式。 (1) 道岔選擇及角度換算 由于是輔助提升故道岔均選擇DK615-4-12(左)道岔。道岔參數(shù)為1=1415，a1= a2=3340, b1= b2=3500。 斜面線路一次回轉(zhuǎn)角1=1415 斜面線路二次回轉(zhuǎn)角=1+2=1415+1415=2830 一次回轉(zhuǎn)角的水平投影角1=arctan(tan1/cos)=144758(為軌道上山傾角16) 二次回轉(zhuǎn)角的水平投影角=arctan(tan/cos)=291734(為軌道上山傾角16) 一次偽傾斜角=arcsin(sincos1)=arcsin(sin16cos1415)=152942 二次偽傾斜角=arcsin(sincos)=arcsin(sin16cos2830)=15416（2)斜面平行線路聯(lián)接點參數(shù)確定如圖1-5：圖1-5 斜面平行線路聯(lián)接 本設(shè)計采用中間人行道，線路中心距S=1900mm，為簡化計算，斜面聯(lián)接點距中心距與線路中心距相同，曲線半徑取R=9000mm，則各參數(shù)計算如下：B=Scot=1900cot1415=7481mmm=S/sin=1900/sin1415=7719mmT=Rtan(/2)=9000tan(1415/2)=1125mmn=m-T=7719-1125=6594mmc=n-b=6594-3500=3094mmL=a+B+T=3340+7481+1125=11946mm(3)豎曲線相對位置 豎曲線相對參數(shù)： 高道平均坡度：ia=11,rg=arctania=3749 低道平均坡度：id=9,rd=arctanid=3056 低道豎曲線半徑：Rd=9000mm 取高道豎曲線半徑：Rg=20220mm 高道豎曲線參數(shù)： g=- rg=152942-3749=145153 hg= Rg(cosrg-cos)=20220(cos3749-cos152942)=725.71mm Lg= Rg(sin-sinrg)=20220(sin152942-sin3749)=5123.08mm Tg= Rgtan(g/2)=20220tan(145153/2)=2609.03mm Kg=Rgg/57.3=5188.38mm 低道豎曲線參數(shù)： d= rd=152942-3056=1638 hd= Rd(cosrd-cos)=9000(cos3056-cos152942)=326.75mm Ld= Rd(sin-sinrd)=9000(sin152942sin3056)=2485.37mm Td= Rdtan(d/2)=9000tan(1638/2)=1265.71mm Kd=Rdd/57.3=2514.75mm 最大高低差H： 由于是輔助提升，儲車線長度按三鉤計算，每鉤提1t礦車3輛，故高低道儲車線長度不小于332=18m，起坡點間距設(shè)為零，則有：H=1800011+180009=360mm 豎曲線的相對位置： L1=(T-L)sin+msin+hg-hd+H=2358.83mm 兩豎曲線下端點(起坡點)的水平距離為L2，則有L2= L1cos+ Ld- Lg=2358.83cos152942+2485.37-5123.08=-364.61mm 負(fù)值表示低道起坡點超前與高道起坡點，其間距滿足要求，說明S選取2022mm合適。(4)高低道存車線參數(shù)確定 閉合點O的位置計算如圖1-6：圖1-6 閉合點聯(lián)接 設(shè)高差為X，則： tan rd=(X-X)/Lhg=0.009tan rg=(H-X)/Lhg=0.011X= L2id=364.610.009=3.281mm將X帶入則可得X=163.80mm，Lhg=17835.93mm(5)平曲線參數(shù)確定 取曲線外半徑R1=9000mm 取曲線內(nèi)半徑R2=9000-1900=7100mm 曲線轉(zhuǎn)角=144758 K1= R1/57.3=9000144758/57.3=2324.52mm K2= R2/57.3=7100144758/57.3=1833.79mm K= K1 -K2=2324.52-1833.79=490.73mm T1= R1 tan/2=1168.85mm T2= R2 tan/2=922.09mm (6)存車線長度 高道存車線長度為Lhg=17835.93mm；低道存車線長度Lhd=Lhg- L2=17835.93+364.61=18200.54mm；存車線處于曲線段處，高道存車線處于外曲線，外曲線和內(nèi)曲線得弧長之差為 K= K1 -K2=2324.52-1833.79=490.73mm則有低道存車線得總長度為L=LhgK=17835.93+490.73=18326.66mm 具有自動下滑得長度為17835.93mm，平破長度為490.73mm，應(yīng)在閉合點之前。 存車線直線段長度d: d=Lhd-C1-K2=18200.54-2022-1833.79=14366.75mm 在平曲線終止后接14366.75mm得直線段，然后接存車線第三道岔得平行線路聯(lián)接點。 存車線單開道岔平行線路連接點長度Lk： 存車線單開道岔DK615-4-12，。則Lk=a+B+T=3340+7481+1125=11946mm (7)甩車場線路總平面輪廓尺寸及坡度： M2 =acos+(b+L+a+L1+Td)coscos+( Td+C1+ T1)cos+ T1+d+Lk =3340cos16+(3500+8606+3340+2358.83+1265.71)cos152942cos144758+(1265.71+2022+922.09)cos144758+922.09+14366.25+11946=52262.07mm H2 =(b+L+a+L1+Td)cossin+( Td+C1+ T1)sin+S =(3500+3340+2358.83+1265.71)cos152942sin144758+(1265.71+2022+922.09)sin144758+1900=7663.97mm (8)線路各點標(biāo)高 設(shè)低道起坡點標(biāo)高1=0； 提車線2=1+hd=326.75mm 5=2+(L+L1)sin=326.75+(8606+2358.83)sin152942=3256.05mm 車線 3=1+H=0+360=360mm 4=3+hg=360+725.71=1085.71mm 5=4+msin+T1sin=1085.71+7719sin1416+ 1125152942=3256.05mm 由計算結(jié)果可以看出提車線得5標(biāo)高點與甩車線得5標(biāo)高點相同，故標(biāo)高閉合，滿足設(shè)計要求。 軌起點6=5+(b+a)sin=3256.05+(3500+3340)sin152942=5110.1mm第二章 采煤工藝設(shè)計 第一節(jié) 采煤工藝方式的確定1、 設(shè)置采煤工藝。選取K1煤層進(jìn)行采煤工藝設(shè)計（K2,K3屬中厚煤層，可選用綜采一次采全厚方法進(jìn)行開采，采煤工藝與K1層煤開采有相似之處，這里不再進(jìn)行分析）。由于K1煤層厚度為6.9m，屬于厚煤層，硬度系數(shù)f=2，結(jié)構(gòu)簡單，無斷層，煤層平均傾角為25.故可采用技術(shù)條件先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤工藝，進(jìn)行綜采放頂煤開采。綜采放頂煤工作面“三八”制作業(yè)形式，即兩班采煤，一班準(zhǔn)備。工作面回采工藝流程為：采煤機(jī)向上割煤、移架采煤機(jī)向下裝煤推移刮板輸送機(jī)斜切進(jìn)刀推移刮板輸送機(jī)。2、綜采工作面的設(shè)備選用國產(chǎn)設(shè)備。根據(jù)煤層的實際情況，經(jīng)查采礦設(shè)計手冊，并對多種型號采煤機(jī)進(jìn)行比較，選用采煤機(jī)。 MG2160/710-AWD型電牽引采煤機(jī)(西安煤礦機(jī)械有限公司)產(chǎn)品用途及適用條件 MG2160/710-AWD型電牽引采煤機(jī)，是一種多電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)橫向布置，全機(jī)載交流變頻調(diào)速無鏈雙驅(qū)動電牽引采煤機(jī)。機(jī)面高度853mm，適用于采高11002600mm，煤層傾角40的煤層，綜采或高檔普采工作面。最大裝機(jī)功率730kW，更換不同功率電機(jī)可派生出裝機(jī)功率為710kW的采煤機(jī)。主要技術(shù)特征項目數(shù)據(jù)單位1.最大計算生產(chǎn)能力800t/h2.采高1.12.6m3.裝機(jī)功率22160+230+7.5710kW4.供電電壓1140v5.滾筒直徑1100,1250,1400mm6.截深600mm7.牽引力400240kN8.牽引速度01016.8, 07.612.6m/min9.滅塵方式內(nèi)外噴霧10.拖電纜方式自動拖纜11.主機(jī)外形尺寸116921985853mm12.主機(jī)重量29t13.最大不可拆卸尺寸2800950520mm14.最大不可拆卸重量4.5t15.配套運(yùn)輸機(jī)槽寬630,730,764mm3、采煤與裝煤（1）落煤方式及截深工作面每天推進(jìn)度 V=Q/LMC。; (公式1-8)Q-采區(qū)生產(chǎn)能力，3305.79t；L - 工作面長度(m)；- 煤的容重 ，1.30t/m3； M- 煤的厚度C-采區(qū)回采率，% ；V=3305.79/（1956.91.30.93）=2.1m 采用綜合機(jī)械化采煤，雙滾筒采煤機(jī)直接落煤和裝煤。選擇采煤機(jī)的滾筒截深600mm，每天正規(guī)循環(huán)推進(jìn)四刀，每個循環(huán)0.6m，可滿足每天至少推進(jìn)2.1米的要求。（2）進(jìn)刀方式為提高煤炭采出率，選取端部斜切進(jìn)刀不留三角煤的進(jìn)刀方式。（3）采放比采煤機(jī)割煤高度為2.6m放煤高度平均為4.3m，采放比為1：1.65。（4）放頂步距割兩刀放一次頂煤，放頂步距0.62=1.2m。（5）放煤方式單輪、間隔、多口放煤。這種方式丟煤少，混矸少，易于實現(xiàn)高產(chǎn)高效，是一種較好的放煤方式。4、運(yùn)煤工作面采用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，運(yùn)輸平巷采用轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤。(1) 刮板機(jī)型號SGZ764刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)（鄭州煤礦機(jī)械設(shè)備有限公司）設(shè)計長度(m)150200裝機(jī)功率(kW)2200315輸送量(t/h)8001200中部槽中部槽尺寸(長內(nèi)寬高)1500722275中板厚度(mm)3040底板厚度(mm)2030刮板鏈刮板鏈形式中雙鏈圓環(huán)鏈規(guī)格2692-C 或30108-C鏈距120鏈速(m/s)1.01.2聯(lián)軸節(jié)形式限矩摩擦離合器或聯(lián)軸器緊鏈方式閘盤緊鏈或液壓馬達(dá)緊鏈卸載方式端卸采煤機(jī)牽引方式牽引輪與強(qiáng)力齒軌嚙合齒軌節(jié)距126適用范圍該系列輸送機(jī)適用于緩傾斜、長度一般不大于<200米>的工作面。 2 轉(zhuǎn)載機(jī)型號SZZ764系列轉(zhuǎn)載機(jī) （鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司） 型 號 項 目 SZZ764設(shè)計長度(m)5060裝機(jī)功率(kW)132200輸送量(t/h)10001200爬坡角度()10懸空段中部槽規(guī)格（mm）1500722609落地段中部槽規(guī)格（mm）1750722870刮板鏈刮板鏈形式中雙鏈圓環(huán)鏈規(guī)格2286-C、2692-C鏈速(m/s)1.41.5聯(lián)軸節(jié)形式限矩摩擦離合器、彈性聯(lián)軸器緊鏈方式閘盤緊鏈 (2)工作面采用自移式液壓支架支護(hù)自移式液壓支架ZFS3200 /16/28（鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司）支撐高度1.62.8 m工作阻力3126 KN初撐力2488 KN支架中心距1500 mm支護(hù)強(qiáng)度0.55 Mpa移架步距700 mm支架重量13.9噸 (3)支護(hù)方式由于煤層f = 2，頂煤厚度較小，選用及時支護(hù)。 (4)移架方式 由于采用及時支護(hù)方式，而且工作面每天推進(jìn)四刀，所以選擇順序移架方式。順序式移架速度快，能滿足采煤機(jī)快速牽引的需要，適用于頂板比較穩(wěn)定的高產(chǎn)工作面。 (5)工作面的支架需求量:由 N = L / E ; (公式1-9)式中 N工作面支架數(shù)目，取整數(shù)； L 工作面長度，m； E 架中心距； n = 195/1.5=130(架) (6)端頭支架由于巷道寬度為4.5m，而架寬為1.431.59 m，因此選2架，上下兩端共需4架。 (7)超前支護(hù)方式和距離由于采用綜采開采，支撐壓力分布范圍為2030米，峰值點距煤壁前方 5-15m,所以超前支護(hù)的距離為20米。選用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)。鉸接頂梁的長度為1000mm。(8)校核支架的高度 經(jīng)查采礦設(shè)計手冊得到： 在實際使用中，通常所選用的支架的最大結(jié)構(gòu)高度比最大采高大200mm左右。即 Hmax = Mmax+0.2m。最小結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比最小的采高小250350mm。即 Hmin= Mmin-(0.2 50.35)m已知選用的 ZFS3200 /16/28 支撐掩護(hù)式支架的最大結(jié)構(gòu)高度為 2.8m(2.6+0.2)，滿足要求。支架的最小結(jié)構(gòu)高度為 1.6m1.9-0.25，滿足要求。 強(qiáng)度校核： 強(qiáng)度校核公式如下： Q=KH1 (公式1-10) 式中 K-頂板高度系數(shù)，取k=5； H1-工作面采高，m； -巖石密度, kg/； 將各參數(shù)值代入則有： Q=52.62.5 =0.33 MPa由于0.33 MPa0.55 Mpa (支護(hù)強(qiáng)度)，因此支架選型滿足工作要求。5、處理采空區(qū) 采用全部跨落法處理采空區(qū)。 第2節(jié) 工作面合理長度的驗證1從煤層地質(zhì)條件考慮該采區(qū)內(nèi)的可采煤層的地質(zhì)條件較好，無斷層，煤層傾角為25，煤層厚度適中，頂?shù)装遢^穩(wěn)定，瓦斯涌出量較低，自然發(fā)火傾向較弱，涌水量也較小，所以布置195米的工作面比較合適。2從工作面生產(chǎn)能力考慮 工作面的設(shè)計生產(chǎn)能力為120萬噸/年。正規(guī)循環(huán)每天進(jìn)四刀，采煤機(jī)滾筒截深為600mm，所以煤層的工作面實際年生產(chǎn)能力為： 3300.646.91951.30.93=128.73 (萬噸)一個工作面生產(chǎn)就能夠滿足設(shè)計生產(chǎn)能力的要求，在完成規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)后，產(chǎn)量還略有富余，這樣可保證生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。3從運(yùn)輸設(shè)備及管理水平角度考慮工作面選用的200米刮板輸送機(jī)能及時完成采煤后的運(yùn)輸工作，轉(zhuǎn)載機(jī)及液壓支架都是配套選取，能夠保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。4從頂板管理及通風(fēng)能力考慮該采區(qū)的頂板較穩(wěn)定，工作面可以適當(dāng)?shù)募娱L，綜采工作面的長度一般在150240m，所以選擇的工作面的長度為195米較合適。另外，工作面的瓦斯涌出量較低，通風(fēng)系統(tǒng)雖然不在設(shè)計任務(wù)之內(nèi)，但對正常的采取設(shè)計來講，通風(fēng)問題都能夠解決。5. 經(jīng)濟(jì)合理的工作面煤礦生產(chǎn)必然追求經(jīng)濟(jì)目的，在保證安全生產(chǎn)的前提下，以現(xiàn)有的技術(shù)條件，往往要求有經(jīng)可能長的工作面，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，無斷層，選取195m工作面長度也是較為合理的選擇。 第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制1、工作面布置圖(見圖紙) 循環(huán)作業(yè)圖圖2-1 工作面勞動組織表序號工種早班中班夜班合計1班長11132采煤機(jī)司機(jī)33393輸送機(jī)司機(jī)33394轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)11355膠帶輸送機(jī)司機(jī)11136放煤工22267端頭維護(hù)工22268跟班電工33289運(yùn)料工44101泵站工222611跟班機(jī)修工224812技術(shù)員111313送飯工1113合計22223172工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號項目單位數(shù)量1煤層厚度m6.92煤層傾角253采放比1：1.654日產(chǎn)量t3305.795循環(huán)進(jìn)尺m0.76平均日推進(jìn)度m2.17回采率0.938采煤機(jī)臺19液壓支架架13010端頭支架架411刮板輸送機(jī)部212破碎機(jī)臺113轉(zhuǎn)載機(jī)部114膠帶輸送機(jī)部215日循環(huán)數(shù)個416生產(chǎn)方式兩采一準(zhǔn)17出勤人數(shù)人7218回采工效t/工57.5419截齒消耗個/萬t2020乳化液消耗Kg/萬t18021油脂消耗Kg/萬t70 3、設(shè)計圖紙的內(nèi)容(附圖) 圖紙一為采煤工作面層面圖，圖紙二為采區(qū)巷道布置平面圖。 小 結(jié)學(xué)習(xí)了一個學(xué)期的煤礦開采學(xué)，只有通過課程設(shè)計才發(fā)現(xiàn)，原來自己所學(xué)的知識還有很多欠缺，不僅沒有實踐經(jīng)驗，理論知識還有很多漏洞，采取儲量和服務(wù)年限的計算還能勉強(qiáng)應(yīng)付，但到了做準(zhǔn)備巷道布置設(shè)計時，已經(jīng)很吃力了。只靠課本是完全不能完成的，對后面幾節(jié)的設(shè)計，不僅翻遍了手邊的每份資料，還要上網(wǎng)搜尋更詳細(xì)，更新的知識，即便如此，對于沒有系統(tǒng)化，整體化知識結(jié)構(gòu)的學(xué)生來說，多如亂麻的資料只會讓設(shè)計更無頭緒，還好在整個設(shè)計過程中，有老師的指導(dǎo)和同學(xué)間的交流，才勉強(qiáng)完成。通過這次課程設(shè)計，讓我對所學(xué)的知識有了綜合性的認(rèn)識，也對煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)有了更直觀的了解。盡管所完成的設(shè)計是以假想礦井為條件，設(shè)計內(nèi)容并不用于實際生產(chǎn)，但面對自己漏洞百出的設(shè)計，心情難平，何況其中很多東西，都是借鑒他人，于人不公，于己有愧，念此，更不敢對設(shè)計有絲毫懈怠，唯有倍加努力，當(dāng)以自勉。參考文獻(xiàn)1、徐永圻.采礦學(xué) 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999 ，188-272頁2、謝錫純.礦山機(jī)械與設(shè)備 北京：煤炭工業(yè)出版社，2021，67-84 頁，113-339頁3、陳鄭正.采礦專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書，徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1998，329-330頁4、張榮立.何國偉.李鐸采礦工程設(shè)計手冊.北京：煤炭工業(yè)出版社，2022 ，210-218頁5、徐永圻.煤礦開采學(xué) 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2021，34-35頁6、劉吉昌.煤礦開采設(shè)計 太原：山西人民出版社，2000，53-62頁，77-80頁，121-170頁7、淮南礦業(yè)學(xué)院.井巷設(shè)計 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