永城矿区陈四楼井矿机设计说明书

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1、工业大学矿业学院煤矿开采技术课程设计说 明 书姓 名： 王 普 专业班级： 煤采专10-1 指导教师： 齐学元 2012 年 12 月 26 日目录1 矿区概述与井田地质特征41.1矿区概述41.1.1.交通位置41.1.2.自然地理概况41.1.3.矿井建设的外部条件51.2.井田地质61.2.1.地形61.2.2.井田勘探程度61.2.3.井田的水文地质特征71.2.4.地温91.3.煤层91.3.1.煤层埋藏条件91.3.2.煤层围岩性质91.3.3.煤质101.3.4.瓦斯、煤尘、煤的自燃性101.3.5.煤层的埋藏条件101.3.6.带区煤层特征111.3.7.地质构造111.3.8

2、.顶底板特性111.3.9.水文地质111.3.10.地表情况122.带区巷道布置122.1.带区位置122.2.带区的生产能力122.2.1.带区工业储量132.2.2.计算采区或带区的服务年限142.2.3.验算采区采出率142.3.采区或带区的再划分142.3.1.采煤工作面长度142.3.2.带区的工作面数目152.3.3.工作面生产能力152.3.4.带区同采工作面数目与工作面接替顺序152.4.确定带区准备巷道布置与生产系统162.4.1.带区所需的开拓巷道162.4.2.带区巷道布置系统162.4.3.带区布置方案分析比较162.4.4.回采巷道布置方式202.4.5.采区上、下

3、部车场只作选型。202.4.6.带区下部平车场线路设计203.采煤工艺设计213.1.采煤工艺方式的确定213.1.1.带区的采煤工艺设计213.1.2.选用设备。213.1.3.采煤与装煤213.1.4.运煤233.1.5.处理采空区283.2.工作面合理长度的确定283.2.1.煤层地质条件283.2.2.工作面生产能力283.2.3.运输设备与管理水平283.2.4.顶板管理与通风能力283.2.5.经济合理的工作面长度293.3.采煤工作面循环作业图表的编制293.3.1.各种图标293.3.2.关工种与出勤人数表333.3.3.采煤工作面布置图(1：50)333.3.4.带区巷道布置

4、平面图和(1：2000)剖面图(1：2000)333.4.课程设计总结333.6.参考文献：341 矿区概述与井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1. 交通位置永城矿区四楼井田位于河南省永城市境，为集、城厢、顺和县所辖。井田中心南据永城县城8KM。地理坐标：东径11615001162615，北纬335630340730。矿区北靠陇海铁路，东临京沪铁路，青（龙山）阜（阳）铁路从矿区东南约20Km处穿过，西有拟建中的京九铁路商阜段。永城县城距车站95KM，徐车站97KM;宿车站74KM，期间均有柏油公路相连，区主要村镇之间亦有简易公路相通，交通运输堪称方便。见交通运输图1.11.1.2. 自然地理

5、概况井田位于黄淮海冲积平原东部，地势低洼平坦，自西北向东南微微倾斜，地面标高32.4936.50m，一般为32m至35m之间，相对高差3m左右。地表广为巨厚的新生冲积物所覆盖。区地表水系不甚发育，最大的河流沱河在井田南部2KM处跳过，井田用于灌溉的沟渠纵横交错。沱河系淮河水系，发源于市东北之响河，向东南流入安徽省的新汴河，全长120KM，其流量受大气降水控制，年平均流量12m3/s,有记载的最大流量384m3/s(1963年)本区属半湿润、半干旱的大陆性气候，冬春干旱，夏秋多雨，四季分明。据永城气象站资料：气温：19741984年观测，月平均最高气温26.89（7月份），最低气温零下0.32，

6、年平均14.3。日最高气温41（1965年7月30日），最低零下19（1957年2月21日）。降雨量：最大降雨量1022.5mm(1977年)，最小为630.4mm，年平均813.4mm；日最大降雨量207mm（1965年7月15日18日）。蒸发量：历年最大蒸发量1985。7mm（1978年），最小1603.2mm（1975年），年平均1745.4mm。相对湿度平均6873.16%。冬春季多西北风，夏季多东北风，偶有东南风，最大风速183m/s（1982年4月12日）。每年12月至翌年3月份为降雪和冰冻期，最大冻土深度19cm.据中国地震烈度表载，本区为六度地震区。河南省地震局受永城煤炭工业联

7、合公司委托，提出“永城县地震基本烈度鉴定书”，该文在分析了地质构造与本区地震史以后，认为“本区不可能发生六级左右地震，主要是受邻区强震影响，其地震基本烈度六度是适宜的”。又提出“鉴于永城煤炭储量丰富，现已投入建井，将来发展远景可观，据此建议，对特别重要的工程建筑物，可提高一度设防”。煤炭部基建司对四楼矿井方案设计审查意见明确：“建筑物均按6度设防，但对六大要害系统按7度的构造措施设计。”1.1.3. 矿井建设的外部条件矿井工业场地至矿区集配站的铁路专用线正线里程15.86KM，将与矿井同步建设。新、老两条永砀公路，分别自工业广场两侧经过，将矿井工业场地与铁路干线和土产材料产地连通，交通条件较好

8、。矿井永久电源，由拟建中的永城220KV变电站供给。由地方集资兴建的永城县11KV变电站，可作为本矿井建井时期的施工电源。为确保施工安全，另一电源可取自新庄矿井。矿区热电站应尽快建设。经初步勘探证实，上第三系孔隙承压水，无论水质和水量均可满足本矿井永久水源的需求。矿区北部的芒山，生产白灰、石子、料石等土产材料。由国家统一分配的水泥、钢材、木材等亦可通过公路运至本矿。矿井建设的外部条件比较落实、可靠。图1.1四楼矿交通运输图1.2. 井田地质1.2.1. 地形永城煤田为华北型沉积，地层分区属华北区、鲁西分区、徐小区的畴。本井田无基岩出露，全部被新生界冲积层所覆盖，缺失上奥统至下石炭统、三迭系至第

9、三系古新统两段。钻探揭露的基岩地层上至石千峰组（砂岩），下至中奥统马家沟灰岩，厚度约为1100m。1.2.2. 井田勘探程度新华夏体系与东西向构造构成永城煤田的骨架，本煤田有永城背斜与北部的孔庄芒山背料组成。四楼井田位于永城隐伏背料之西冀，总体走向NNW，倾向8WW。而井田部走向变化较大，几经折转，大体呈一“弓”字形。由于受多期构造运动的影响，褶曲，断裂与岩浆岩均较发育。地层倾角在露头处局部较大，0203线与65线以北多在2030，中部810;向深部逐渐变小，一般为48，局部810。1、褶曲井田褶曲比较发育，65线以北尤甚。分为近南北向与近东西向两组。近南北向褶曲有四楼向斜，小营背、高六湾向斜

10、、古同背斜与周庄向斜等。其中四楼向斜位于井田的南端，后四个褶曲位于井田北端，为一连续而有规律的褶曲构造。近东西向的自南向北有八里庙向斜、胡庄背斜、小庄向斜与汉向斜等。其中汉向斜南北两翼分别受F13与F18断层所切割，视其全貌为一地堑式向斜构造。2、断裂据侧定，井田岩浆岩活动大致有两个井田断裂构造均为正断层，影响开采的共有两条，其他均为小断层.表1.1 主要断层表断层编号F1F2长度6.6KM2.6 KM走向N39WN35W倾向SS落差160m89m类型正正可靠性可靠可靠倾角6070563、岩浆活动井田未发现岩浆活动。期次：基性岩偏老为华力西运动晚期产物，酸性岩为燕山运动早晚期产物。基性岩主要为

11、辉绿岩，一般在三煤组中顺煤层侵入三4、三 22、三5煤层中，呈岩脉或岩席产出；酸性岩主要为闪长岩类与花岗岩类，呈岩墙与岩席产出，侵入二2煤层中。受岩浆岩侵入影响地段，使煤层结构复杂，或变为天然焦，降低了煤层的经济价值。1.2.3. 井田的水文地质特征1、含水层与隔水层特征自上而下分为四个含水组：（1）新生界孔隙含水组：区松散地层沉积为冲积与湖积，其厚度受古地形影响而东薄西厚、南薄北厚。含水砂层一般为1 12层，平均总厚86.34m，浅部以大气降水垂直渗入为主，中部与深部以水平侧向渗透为主。属孔隙承压水，q=0.0047.0t/sm ，K=0.623m/d。含水砂层之间与其与基岩之间有厚度比较稳

12、定的枯土层，形成天然的隔水屏障，局部地段与基岩处有透镜状砂层，即所谓“天窗”，对浅部开采会具有一定影响。（2）二迭系砂岩裂隙，孔隙含水组：主要由上、下石盒子组与山西组砂岩裂隙孔隙承压水组成。其补给方式以水平侧向渗透补给为主，渗透能力差，富水性弱，迳流滞缓，以静储量为主，易于疏干。q=0.1213t/sm ，K=0.5683.91m/d，水质类型为SO4-N型。（3）石炭系灰岩岩溶裂隙含水组：主要含水岩层为石灰岩(11层)，次为砂岩。灰岩以L2L3L4L7L8L9L10七层比较稳定，岩溶裂隙比较发育，但多被泥质或钙质充填。补给方式为远方侧向渗透净除。q=0.0006852.068t/sm ，K=

13、0.004927.473m/d。水质类型SO4 N，矿化度2q/ L。（4）奥系岩溶裂隙含水组：区域围，在安徽省闸河煤田东西两侧出露，本煤田仅在芒山有局部出露。岩溶发育，富水性强。补给方式以远方水平渗透为主。q=0.00068515.7t/sm ，K=0.0027.473m/d。水质类型SO4CN，矿化度2.2064.43 q/ L。2、井田水文地质条件本井田水文地质类型为中等简单，其主要依据是：（1）直接充水含水层，三煤层和二煤层顶板砂岩含水性弱，单位涌水量一般小于0.01t/sm，本应为简单类型，但F18以北存在组灰岩补给；（2）上覆新生界含水层与基岩界面之间有厚度大于3 0m的粘土层阻隔

14、，正常地段对煤系地层无充水作用；（3）下覆组灰岩含水层与二2煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层，厚度在50m 以上，正常地段二2煤层的开采不存在底板突水的威胁；（4）井田断层富水性与导水性弱q0.001t/sm；（5）主采煤层顶底板岩层稳定；（6）矿床远离地表水体。表1.2 各煤层情况表煤层名称煤层厚度 最小最大平均煤质煤种牌号原煤灰分 Ad(%)挥发分 vdaf(%)原煤全硫 St，d(%)发热量 QGr，daf(mj/kg)三40-2.191.620.9610.970.5933.93贫、无烟、天然焦21.098.440.5433.6031.396.330.4330.65三20-2.901.5

15、23.9715.800.5635.41瘦、贫、无烟、天然焦20.881.100.7233.7521.218.520.5933.5931.397.850.7828.85三10-5.781.325.0414.800.4835.73瘦、贫、无烟、天然焦21.3911.220.6633.9421.218.480.5834.4325.966.550.8429.40二23.90-4.504.015.9010.270.4834.37贫、无烟、天然焦13.798.130.5134.6723.987.120.6732.463、矿井预计涌水量井田南部和西部均以断层构成阻水边界，东部煤层露头与粘土隔水层相接，只有北

16、界F11断层使二2煤与对盘组灰岩相接，可视大弱补给边界。采用“集水廊道”法计算，矿井预计正常涌水量894m3/h（其中：K5砂岩328 m3/h.，三煤组291 m3/h，二煤组275m3/h；最大涌水盘1627m3/h。）1.2.4. 地温地温：二2煤层在-650 m以深，除63至65线围地温低于31，其余均高于31，属一级热害区；三22煤层仅在0312孔至-650m以深出现小围的一级热害区。井田其余地段地温均属正常。1.3. 煤层1.3.1. 煤层埋藏条件井田含煤地层自下而上为石炭系上统组、二迭系下统山西组，下石盒子组与二迭系上统上石盒子组。共含煤1720层，煤层总厚13.85m。其中有经

17、济价值的为下二迭统的山西组与下石盒子组。 该两含煤地层总厚度平均181m，煤层总厚10.42m，含煤系数58%。其西组的二2煤层为主要可采煤层，下石盒子组中可采和大部可采的煤层有三1、三22、三4三层。其特征见表1.2。二2煤层为一稳定较稳定、结构简单（偶含泥岩夹歼一层)的中厚煤层。除井田西部受岩浆岩侵入的影响变质为天然焦或不可采外，全区稳定可采。三1煤层，层位稳定，平均厚度卫1.30m，其可采围集中在08线以南。04线以南以单层结构为主，以北渐变为双层结构，未受岩浆岩破坏。三22煤层，较稳定，平均厚度1.5m，受岩桨岩破坏周约占十分之一，从南向北由单层结构渐变为双层至三层结构。三4煤层为一较

18、稳定不摇定煤层。在可采围平均厚度约为1.6m，单层与双层结构的穿见层次基本相等，受岩浆岩影响的围约占三分之一，煤层变质为天然焦，而且结构变得复杂。1.3.2. 煤层围岩性质二2煤层顶板以中细砂岩与砂质泥岩为主，其中中砂岩约占55%,砂质泥岩约占45，井田中部1731线多为砂质泥岩，两端以砂岩为主，局部顶板为岩浆岩。其抗压强度为：砂质泥岩389544kg/cm3，砂岩3061264kg/cm3。底板多为泥岩和粉砂岩。其抗压强度为：砂质泥岩236864kg/cm3，砂岩7331393kg/cm3。三22煤层顶板以泥岩与细砂岩为主，其中泥岩约占60，砂岩、岩浆岩约占40。井田中部1730线多为砂岩与

19、少量岩浆岩，井田两侧以泥岩为为主，其抗压强度为：泥岩246kg/cm3，砂岩943kg/cm3。底板以泥岩、砂质泥岩与粉、细砂岩为主，其抗压强度为：泥岩246kg/cm3，砂岩300545kg/cm3。1.3.3. 煤质各煤层均为高编制阶段的年青无烟煤。二2煤层低灰份，特低硫、磷，高发热量；理论分选比重1.7时，可选性为易选至极易选 ；化学特性好；抗碎强度与热稳定性中等，可作动力与民用煤，亦可用于气化。三煤组各煤层煤质的共同点是，中至高灰分（三1煤为富灰），特低硫、磷，高熔点，中至高发热量；理论分选比重1.7时，可选性中等；化学特性一般不佳；热稳定性差中等；强结渣，不易磨，可作动力、民用与发电

20、用煤。1.3.4. 瓦斯、煤尘、煤的自燃性1.煤层顶底板二2煤层顶板以砂岩为主，完整性和稳定性较好，顶板较易管理，底板一般不会发生“底鼓”；三煤组各可采煤层由于层间距小，砂岩厚度薄且稳定性较差。2.瓦斯井田瓦斯含量普遍较低，一般小于1cm3/g ；由于构造和岩桨岩的热力作用，仅个别点有富集现象（二2煤层6707孔6.56 cm3/g ，6919孔3.49 cm3/g ）；瓦斯风化带分布很广很深，除个别富集点之外，都属瓦斯风化带，直至-800m以深。 一般认为，瓦斯风化带界面处的相对瓦斯涌出量为2 m3/td左右。二2煤层相对瓦斯涌出量为2.0 m3/td3.煤尘无爆炸性到具弱爆炸性。4.各煤层

21、均无自然发火倾向。5.地温二2煤层在-650 m以深，除63至65线围地温低于31，其余均高于31，属一级热害区；三2煤层仅在0312孔至-650m以深出现小围的一级热害区。井田其余地段地温均属正常。1.3.5. 煤层的埋藏条件煤层埋藏在-300m-800m之间，地质构造简单，煤层倾角变化小，倾角在317之间，煤层埋藏稳定，涌水量为275m3/h，地表为农田。总体可见，该煤层的开采条件相当好。1.3.6. 带区煤层特征本带区所采煤层为二2 煤层，煤层特征如表3-1 所示。表3.1煤层特征如表煤名层称煤厚 (m)倾角 (度)结 构稳定 性容重（t/）硬 度牌 号二22568简单稳定1.403.5

22、4.0无烟煤二2煤层为高变质阶段的年青无烟煤。煤层低灰分，特低硫、磷，高发热量；理论分选比重1.7时，可选性为易选至极易选；化学活性好；抗碎强度与热稳定性中等，可作动力与民用煤，亦可用于气化。1.3.7. 地质构造三带区地质构造简单，煤层起伏不明显，没有断层，煤层倾角约为6煤层赋存条件相当好。1.3.8. 顶底板特性二2煤层顶板以砂岩为主，完整性和稳定性较好，顶板较易管理，底板一般不会发生“底鼓”。1.3.9. 水文地质本井田水文地质类型为中等简单，其主要依据是：（1）直接充水含水层，二2煤层顶板砂岩含水性弱，单位涌水量一般小于0.01t/sm，为简单类型。（2）上覆新生界含水层与基岩界面之间

23、有厚度大于30m的粘土层阻隔，正常地段对煤系地层无充水作用；（3）下覆组灰岩含水层与二2煤层之间有砂岩和泥岩组成的隔水层，厚度在50m 以上，正常地段二2煤层的开采不存在底板突水的威胁；（4）井田断层富水性与导水性弱q 90Mt通过计算，带区的生产能力达到矿井的设计生产能力。 带区生产能力定90万t/a 。2.2.1. 带区工业储量本次储量计算是在精查地质报告提供的1:10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠。煤炭工业储量是由煤层面积、容重与厚度相乘的结果，其公式一般为：Zg=HL(m1+m2)/cos6 式中： Zg- 工业储量， t；H- 带区倾斜长度，1200m； L- 带区走向

24、长度5500m；- 煤的容重1.40t/m3；m2- 2#煤层煤的厚度，为2.5米；Zg=120055002.5)/cos61.4=462万t/a(2) 设计带区可采储量ZK=(Zg-p)C式中：ZK- 设计带区可采储量, t；Zg- 带区工业储量，t；p- 永久煤柱损失量，t；C- 采区采出率，本设计条件下取80%。P=30212002.51.4+152(5500302)2.51.4=82.32万（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=( Zg-P) C=（462-82.32）80%=303.744万t2.2.2. 计算带区的服务年限；T= ZK/(AK) 100

25、% (公式1-3) 式中： T- 带区服务a限，a; A- 带区生产能力，90万t； ZK- 设计可采储量； K-储量备用系数，取1.5。 T= ZK/(AK)=303.744万t/（90万t 1.5）=2.3a2.2.3. 验算采区采出率。1、对于M2煤层: C1=(Zg-P1)/Zg1 (公式1-4)式中： C - 带区采出率，% ； Zg - M2煤层的工业储量，万t ； P - M2煤层的永久煤柱损失，万t ； C1=(Zg-P)/Zg=(46282.32)/462=82.8% 75%满足要求2.3. 带区的再划分带区划分为12个分带，每个分带里布置两个采煤工作面，分带中巷道沿倾斜布置

26、，采煤工作面呈近水平状态，沿倾斜推进.2.3.1. 确定采煤工作面长度；该煤层组左右两边界各留15m的边界煤柱，上部留30m防水煤柱，下部留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：2000-60=1940m，走向长度为6500-30=6470m。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，考虑到设备选型与技术方面的因素,综采工作面长度为180250m，巷道宽度为4m5m,本带区开掘巷道宽度为5m，且带区生产能力为240万t/a，一个厚煤层或中厚煤层的一

27、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30m较大煤柱，再分别划分为6个小分带,最后将整个带区划分为12个分带，采用沿空掘巷方式,巷道间留取5m较小煤墙。故工作面长度为：L=（5500-152-30-126-628）/12=433m2.3.2. 确定采区的区殴数目或带区的工作面数目；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=(L-S0)/(l+l0) -（公式1-4）式中： L - 煤层走向长度(m)；S0 - 带区边界煤柱宽度(m)；l - 工作面长度(m)；l0 - 回采巷道宽度，因采用综采采煤法，故 l0取5m。

28、则: N=(5500-215-30-125)/(250+5+5) =202.3.3. 确定工作面生产能力；Qr = A/(T1.1) (公式1-5)式中：A-带区生产能力，90万t/a ；Qr -工作面生产能力，万t ；T-每a正常工作日，330天。故： Qr = A/T1.1 =90/(3301.1) =2479.33t2.3.4. 确定带区同采工作面数目与工作面接替顺序。生产能力为90万t/a,且工作面生产能力为2479.33t。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，所以定为带区一个工作面生产。各煤层采用跳采方式开采,12个分带工

29、作面接替顺序如下:K2工作面接替顺序图序号2101210221032104210521062107210821092110次序13579246810K2煤层工作面接替顺序：2101210621022107210321082104210921052110（说明：以上箭头方向表示工作面推进先后。）2.4. 确定带区准备巷道布置与生产系统2.4.1. 根据所选题目条件，完善采（带）区所需的开拓巷道;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煤层底板下方25m的稳定岩层中。2.4.2. 确定采（带）区巷道布置系统时至少就上山数目、

30、位置、或带区布置方式提出两个布置方案，并进行技术分析与经济比较。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。2.4.3. 带区布置方案分析比较确定带区巷道布置系统， 带区M2层煤，一层布置12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

31、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6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

32、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）157815214=2128335.801522=3044797进风行人斜巷（m）15789414=1316208.85942=1882966煤仓(元/m3)1443.14422514/4=439663.303.1442252/4=628904集中平巷(元/m)8312(3000-152)=6000493.6

33、1合计607.9580.28巷道与硐室维护费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）40元/a.m1521416.02=34090.56136.3615216.022=4870.0819.48进风行人斜巷（m）40元/a.m941416.02=21082.3284.339416.022= 3011.7612.05小计220.6931.53煤仓(元/m3)30元/a.m2516.02 14=5607.0016.822516.021= 400.501.20集中平巷(元/m)160元/a.m257716.022=96120.001537.92合计237

34、.51.1570.65生产经营费 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）1164元/m9414=1316153.18942=18821.88煤仓（m）951元/m1425=35033.29252=504.76合计186.4726.64费用汇总表 方案总费用方案一方案二掘进（万元）607.9580.28维护（万元）237.511570.65生产经营（万元）186.4726.64合计（万元）1031.882177.57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。

35、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K2煤层为例 。2.4.4. 确定回采巷道布置方式（单巷布置、双巷布置、沿空掘巷、沿空掘巷），并进行分析。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

36、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，工作面布置和推进的位置以达到带区设计产量与安全为准。工作面推进到距回风大巷30m处的位置，即为避开采掘超前影响所留设的30m护巷煤柱处。2.4.5. 采区上、下部车场只作选型。采区分别布置采区上部车场，采区中部部车场、采区下部车场；采区上部车场采用甩车场。因为甩车场具有安全性号，通过能力大，调车方便，劳动量小等优点。采区下部车场选用采用绕道装车式下部车场。2.4.6. 采区中部甩车场或带区下部平车场线路设计1.大巷（双轨）、采区轨道上山（单轨）、区段石门（单轨）、带区材料上山（单轨）均为600m轨距。 2、轨道上山作辅助提升时

37、，一次提一吨矿车3个。 3. 采煤工艺设计3.1. 采煤工艺方式的确定3.1.1. 针对设计采（带）区的任意一个煤层，进行采煤工艺设计，布置一个采煤工作面，可以选用综采或普采任意一种工艺，鼓励选用先进的采煤方法进行设计。选第二煤层，即K2煤层进行采煤工艺设计。由于K2煤层厚度为3.0m，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。3.1.2. 由于设备资料来源的原因，选用国产综采或普采设备。3.1.3. 采煤与装煤（1）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80

38、0mm，每天正规循环推进11刀，每个循环0.8m，可实现每天至少推进7.546m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MG-500W牵引方式液压无链 电动机功率400kw采高(m)1.83.6牵引力()500、250、420、224灭尘方式、外喷雾牵引速度(m/min)06、08、015台数2煤层倾角小于35主机重量45.7t电压1140v截深()800机面高度1480mm厂家鸡西煤机厂滚筒直径1600mm1800mm卧底量192mm292mm（2）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11个正规循环，夜班从0

39、0小时到06小时完成4个循环，早班从06小时到12小时完成4个循环，中班从12小时到18小时完成3个循环，从18小时到00小时为检修班工作时间。如采用普通机械化采煤工艺，要选定采煤机，确定截深，上下缺口长度，进刀方式，截割方式等。如采用综合机械化采煤工艺，要选定落煤方式，确定截深，进刀方式等。厚煤层放顶煤开采时，要确定采放比，放顶步距，放煤方式。厚煤层分层开采时，要确定人工假顶材料和假顶的铺设方法。3.1.4. 运煤1.刮板输送机选型工作面输送机选型原则：1、刮板输送机输送能力应大于工作面最大生产能力的1.2倍；2、要根据刮板链的负荷情况，确定链条数目，结合煤质硬度选择链条的结构形式，煤质较硬

40、块度较大时优先选用双边链，煤质较软时，可选用单链或双中链；综上所述，刮板输送机选择型号为：SGZ830/630，输送量1200吨/时，刮板链速1.03米/秒，中部槽尺寸：长1500毫米，宽830毫米，高70毫米。刮板输送技术特征表刮板输送机型号SGZ830/630中部槽尺寸（长宽高）mm150083070出厂长度(m)200刮板链型式边双链输送量(t/h)1200链速(M/s)1.03装机功率（kw）290电机电压(v)1140重量(t)117制造厂家口厂2、机机选型原则：（1）机的运输能力应大于工作面输送机的能力（一般为1.2倍）它的溜槽宽度或链速一般应大于工作面输送机。（2）机的机型，好机

41、头传动装置与电动机和中部槽的类型与刮板链类型，应尽量和工作面刮板输送机机型一致，以便日常维修和管理。（3）机尾部和工作面输送机头部有一定的卸载高度（约600毫米）以避免工作面输送机底链回煤。根据以上原则与本矿采区输送能力，选择机型号为：SZZ-764/132，运输能力1100吨/时,可延伸长度41.2米,链1.28米/秒，刮板间距700毫米,中部槽寸，长：1500毫米，宽764毫米,高222毫米。机主要参数机型号SZB730/40适用条件中厚煤层出厂长度(m)25刮板链型式边双链输送量(t/h)400链速(M/s)0.85与皮带机有效重叠长度（m）12电机型号DSB-40装机功率kw680制造

42、厂家口厂3、可伸缩带式输送机选型选型原则：（1）工作面运输巷带式输送机运输能力，要大于工作面刮板输送机的能力。（2）移动尾装置宜选用液压式。根据以上原则与采区的输送能力，选择SSJ1200/3200型可伸缩带式输送机运输能力1600吨/时，输送长度1500米，输送带选用尼龙，宽度1200毫米，带速3.15米/秒，机头外型尺寸：长8744毫米，宽3250毫米，高2200毫米。4、破碎机选型PCM132型破碎机主要参数表破碎机型号PCM132结构特点锤式破碎能力（t/h）1200进料口宽度、高度（mm）800、800出料口宽度（mm）300功率（kw）132电压1140外形尺寸（长宽高）mm456

43、020951742质量（t）14.8制造厂家口煤机厂5、乳化液泵FRB200/40液泵主要参数表乳化液泵型号FRB200/40公称压力（MPa）40公称流量（L/min）200电机功率（kw）110外形尺寸（长宽高）mm22509701020配套液箱型号RX200/12.5质量（kg）2600生产厂家煤矿机械厂（3）移架方式由于采用与时支护方式，而且工作面每天推进11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。（4）支护方式：由于K2煤层属中硬煤层，顶板有7.8m厚的灰色砂质泥岩，采高为3.0m，为防止片帮和冒顶，选用与时

44、支护方式进行支护。（5）工作面的支架需求量:由n = L / E式中： n 工作面支架数目，取整数； L 工作面长度，m； E 架中心距； 得： n= （196+5+5）/1.5=137.33，取137架。(6)端头支架由于巷道宽5m，而架宽为1.5m，因此选3架，左右两端共需6架。从采矿设计手册选用如下设备：1、端头采用专用端头液压支架ZT1P28000-17/35支护。ZT1P28000-17/35支架参数特征表支架型号ZT1P28000-17/35外形尺寸（长宽高）5900mm1420mm1700mm支撑高度1.73.5 m工作阻力8000 KN初撑力6280 KN支架中心距1500 m

45、m支护强度0.56Mpa支架移架步距600mm支架重量35吨生产厂煤机厂 (7)超前支护方式和距离由于采用综采工艺开采，支撑压力分布围为2030m，峰值点距煤壁前方 5-15m,所以超前支护的距离为20m。选用单体支柱和金属铰接顶梁支护。 (8）校核支架的强度和高度校核高度 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200mm左右，即： Hmax = Mmax+0.2m；最小结构高度应比最小的采高小250350mm，即：Hmin= Mmin-(0.2 50.35)m 已知选用的 ZZS600017/37 支撑掩护式液压支架的最大结构高度为3.7m（3.0+

46、0.2）m，满足要求。支架的最小结构高度为1.7m2.2-(0.2 50.35)m，满足要求。校核强度由q=KMg10-6式中： q 支护强度，Mpa；K 作用于支架上的顶板岩石厚度系数，取6； M 采高，m； 岩石密度，取 2.5103Kg/m3; g 取10N/Kg。 q=63.02.51031010-6=0.45Mpa由Q=qF103KN 式中：F为支架支护面积，F = 5.7251.450 = 8.30m2 Q=0.458.30103=3735 KN由P = Q / 式中：P 支架的工作阻力，KN； Q 支架的有效工作阻力，KN； 支架的支撑效率，取80% P=37350.8=4688

47、.75 KN 支架工作阻力6000 KN， 满足要求。如选用金属单体支柱与金属铰接顶梁支护，应确定相应的型号、规格，确定支架的布置方式、排距、柱距、最大控顶距、最小控顶距、放顶步距、工作面端头支护与超前支护方式和距离等。要计算工作面支柱和顶梁的需要量。如选用液压支架支护，要确定支架型号、规格、架中心距、移架方式、支护方式、端头支架与超前支护方式和距离等，要校核支架高度、强度。计算工作面支架的需要量。 3.1.5. 处理采空区一般采用全部垮落法。采用全部跨落法处理采空区。 3.2. 工作面合理长度的确定根据设计大纲要求，确定工作面合理长度时要考虑以下方面： 3.2.1. 煤层地质条件该带区的两层

48、可采煤层的地质条件较好，无断层，煤层平均倾角为12，煤层厚度适中，顶底板较稳定，瓦斯涌出量较低，自然发火倾向较弱，涌水量也较小，所以布置196m的工作面是合适的。3.2.2. 工作面生产能力工作面的设计生产能力为180万t/a。正规循环每天进11刀，采煤机滚筒截深为686mm，所以K2煤层的工作面实际a生产能力为： 0.6863.01961.30.9511330=180.83万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。3.2.3. 运输设备与管理水平带区生产选用的设备均为国先进的的生产设备，工作面选用的

49、200m刮板输送机利用国先进技术，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196m在管理上是没有问题的。3.2.4. 顶板管理与通风能力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180250m，所以选择的工作面的长度为196m较合适。另外，工作面的瓦斯涌出量较低，通风问题能够解决。3.2.5. 经济合理的工作面长度（产量、效率和工作面推进度的关系） 工作面的长度与地质因素与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

50、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196m的工作面长度是合理的。3.3. 采煤工作面循环作业图表的编制3.3.1. 包括工作面布置图、循环作业图、劳动组织表、技术经济指标表。2、工作面机械设备表工作面机机械设备表序号设备名称规格型号单位数量1采煤机MG-500W台12液压支架ZZ4000-17/35架1273端头支架ZT1P28000-17/35架44刮板输送机SGZ830/630台15机SZB730/40台16胶带输送机SSJ1200/5200M台17破碎机PCM132台18乳化液泵FRB20040台29乳化液箱RX200/12.5台1工作面劳动组织

51、表 序号班数工种一二三合计1班长11132采煤机司机11133输送机司机11134机司机11135胶带机司机11136移架工33397推（拉）溜工33398超前维护工33399电器修理工111310运料工005511安全质检员111312清架工222613油泵工111314检修工0055合计23233367作业循环表主要技术经济指标作业循环表序号项目1工作面长度/m1802采高/m3.23循环进度/m0.64循环产量/t518.45日循环数/个46日产量/t2073.67月产量/t622088月进度/m969在册人数/个6710出勤人数/个6511出勤率/%0.9712回采工效率/t工-110

52、.113坑木定额/m3（万t）-11514液压支架丢失率015金属顶梁丢失率016铁鞋丢失率03.3.2. 关工种与出勤人数，可参照教学例题和现场经验酌情安排。3.3.3. 采煤工作面布置图(1：50)应包括回采巷道剖面图(1：50)，最大与最小控距剖面图；本工作面的循环图表、技术经济指标表和工人出勤表等3.3.4. 采（带）区巷道布置平面图和(1：2000)剖面图(1：2000)设计图纸四周各留20mm的边框线，右下角留出标题栏，其格式如下。 凡设计图中已有容，说明书中都可以不画。3.4. 课程设计总结为期两周的课程设计就要结束了，我有很多的感触，同时也有许多的收获。书到用时方嫌少，此话不错

53、，在设计的开始，我几乎没有一点头绪，感觉无从下手，但通过设计老师的指导和同学们的帮助，我开始了自己的设计。做完这次设计后我有种如释重负的感觉，收获很多，做之前想得太过简单，以为只要把资料收集好就万事俱备了，在做的过程中才知道自己错了，只有想法犹如纸上谈兵，根本解决不了实际问题。课程设计不仅是对所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这课程设计使我明白了自己的知识比较欠缺，要学习的东西还很多。我也明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。俗话说万事开头难，我相信经过这次的历练，我以后一定会做得更好，更出色。让我感触最深的是知识

54、一定要通过实践来体现。一个人即使满腹经纶也需要一个平台来展示，我们正是通过作品展示了我们学习的价值。这次设计虽然也有些不足之处，但我相信在以后的工作学习中我定会引以为戒，将不必要的失误消灭在萌芽中。整体上来说我还是比较满意，没有出现什么大的失误，通过做设计，我对采矿流程也有了进一步的了解。在设计过程中，通过查阅大量相关资料，与同学交流经验，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，获益匪浅。在整个设计中我懂得了许多东西，培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，同时也是对自己的进一步肯定。相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。这次设计使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦！这次能顺利完成设计，特别要感老师的指导和同学的帮助。3.5. 参考文献：1、吉春，煤矿开采技术，徐：中国矿业大学，2007。2、驰东，采掘机械，：煤炭工业，1991。3、荣立，何国纬 ，采矿工程设计手册，：煤炭工