煤礦開采學(xué)課程

17/171采區(qū)概況及地質(zhì)特征1.1采區(qū)概況本采區(qū)為某礦第二水平第五采區(qū)，采區(qū)上部標(biāo)高-１50ｍ，下部標(biāo)高為-450ｍ，其中三采區(qū)已采，七采區(qū)未采.年產(chǎn)量為120萬t/ａ區(qū)內(nèi)煤層埋藏穩(wěn)定,構(gòu)造簡單，煤質(zhì)中硬,自然發(fā)火期為6—1２個月。區(qū)內(nèi)涌水較小，無大的含水層和地下水，開采條件好。采區(qū)內(nèi)有一層煤，煤層埋藏穩(wěn)定，構(gòu)造簡單,屬于厚煤層。煤層無瓦斯突出,頂?shù)装宸€(wěn)定。煤巖爆炸指數(shù)為３４%—70％。煤層瓦斯含量小,采區(qū)所屬礦井屬于低瓦斯礦井。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單,為單斜構(gòu)造,無斷層和褶曲。煤層傾角約為21°,采區(qū)走向長為21８0m，傾斜長度為8３0m.運輸大巷布置在-４５０水平，回風(fēng)巷布置在-150水平.２。采區(qū)儲量及服務(wù)年限2。１采區(qū)儲量２。1．１采區(qū)工業(yè)儲量Ｚg＝218０8３０５1。35=１2213450t2.1。2采區(qū)設(shè)計儲量Zs=Zg—P１（P1為永久煤柱損失）P1包括井田境界煤柱、采區(qū)邊界煤柱。式中：采區(qū)邊界煤柱:20×83０×5×1。35=１12050tZs=Zg—P1=1２2134５0-11205０=12１01４00ｔ２.1。３采區(qū)可采儲量Zk＝（Zs-P２）75%（Ｐ2為暫時煤柱損失)P2包括上山保護煤柱、區(qū)段保護煤柱。上山保護煤柱：(８30—40)6051。35=321135ｔ式中:區(qū)段保護煤柱:2１8０30５1．35=４４1450tZｋ=（Zs-P2）75%=［１210１４0０－（３２1１35+441450）］7５%＝11338８１575％=85041１1．25t2．1．４采區(qū)采出率＝＝11338815/１221３4501０0%=9２.８３％>75％2.2采區(qū)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限工作制度：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》設(shè)計的工作日為330天，采用“三八”工作制,其中兩班生產(chǎn)，一班檢修.每班工作8小時，每日提升為16小時。日產(chǎn)量：Ao=12000０0×1．35/330＝4９０9t日推進度：L1＝Ａｏ-—工作面單產(chǎn)，Ｔ/dL——工作面長度，ｍ式中：L1--日推進度,ｍＭ—-采高,mr—-容重，ｔ/m3c-—工作面回采率，93%所以：L1＝=4９09/180×５×1。３5×０.93=4．4m進刀數(shù)：n＝＝4。4/0。8=5．5?。叮ǎ顬椴擅簷C滾筒截深）月產(chǎn)量：4909×2７＝１３2543t采區(qū)服務(wù)年限：P=Zk/AZk—采區(qū)可采儲量,噸式中：A—采區(qū)平均年生產(chǎn)能力,噸/年?K—礦井儲量備用系數(shù)，?。保常礟=8５0411１．25／（1200000×1。３５）=5．2５3.采區(qū)巷道位置與采煤方法的選擇３。1采區(qū)布置方案上山布置可提出兩種巷道布置方案:1、雙巖上山2、雙煤上山方案1：采區(qū)上山布置。在煤層中布置兩條上山間距20m,上山位于采區(qū)走向中央.上山布置在煤層中方案2：兩條上山布置在煤層底板下部10m的巖石中，用石門與大巷相連，上部用石門與回風(fēng)大巷相連，走向長壁單翼開采，上山巷道易維護，便于管理.上山布置在巖巷中３.2技術(shù)經(jīng)濟比較巷道硐室掘進費用方案方案一方案二工程名稱單價（元)工程量（m）費用(萬元）工程量（ｍ）費用（萬元)回風(fēng)運料斜巷（m)１５７８152×12=1824287.82進風(fēng)行人斜巷(ｍ）１57894×12＝11281７7。9９849４×2＝1８829。6664煤倉元/ｍ3１44３．１４×2^２×30×12＝4521．665。1１10３.14×2^２×3０×2=753．60.８５18集中平巷（元/m）８３14×（2５80—1０×2)=１０２4０850。944合計530.９２94891．462２巷道硐室掘維護費用方案方案一方案二工程名稱單價(元)工程量（m）費用（萬元）工程量(m）費用（萬元)回風(fēng)運料巷道(m）４０元/a.m152×1２×16.0２=2９220．4811６。8819１52×１６。02×２=４870。08１９．４8032進風(fēng)行人巷道(m）40元/a．m94×１2×16．02=18070.56７2.28224９4×1６．02×2=3011。761２.０4７04小計１8９。16４1４31．52736煤倉元/ｍ3３0元／a。ｍ25×１6.02×12=480614.41825×１6.02×1=40０．５1。2０15集中平巷(m）160元／a.m2560×１6．02×4=１６４044。82６24．71６8合計203.５８21４26５7.4４5６6生產(chǎn)經(jīng)營費用方案方案一方案二工程名稱單價（元)工程量(ｍ）費用(萬元)工程量（ｍ)費用（萬元）煤倉（m）9５1元/m３0×12=３6034。2363０×2=605．706合計16５．5６2227。5892費用匯總表礦井費用名稱方案一方案二掘進(萬元）530．92９4891。462２維護（萬元）203。５８２14２6５7．44５6６生產(chǎn)（萬元）１65．562２27。5８９2總計(萬元）900。07３7435７6.４97０6方案一特點：系統(tǒng)簡單,通風(fēng)容易，但生產(chǎn)調(diào)度管理復(fù)雜,煤倉太多，維護困難，裝煤點多，管理復(fù)雜。方案二特點：工程量小,費用低廉，施工難度較低，便于管理于雙巖上山的巷道維護工程量小，維護費用低廉,而雙煤上山的梯形金屬支架受采動影響較大,維護工程量大，故采用方案２。4.采區(qū)形式、采區(qū)主要參數(shù)的確定4．1采區(qū)設(shè)計方案按照煤層傾角平均為21°,低瓦斯礦井、頂?shù)装宸€(wěn)定，無大的含水層和地下水,根據(jù)煤層賦存條件，設(shè)計采用走向長壁采煤法。4。2采區(qū)上（下）山數(shù)目、位置及用途根據(jù)所給條件,采區(qū)采用兩條上山，開掘在煤層底板巖層中。一條運輸上山作為采區(qū)的主運輸,其內(nèi)鋪設(shè)皮帶，運輸采區(qū)工作面和掘進工作面的出煤。一條軌道上山鋪設(shè)軌道作為采區(qū)的輔助運輸，運送矸石、設(shè)備、材料，兼做行人和進風(fēng)。4。３采區(qū)區(qū)段的劃分區(qū)段劃分及走向長度根據(jù)《煤礦設(shè)計手冊》的規(guī)定,綜合機械化采煤工作面的長度不宜小于１60m。根據(jù)采區(qū)的地質(zhì)條件把工作面的合理長度規(guī)定為1８0m。采區(qū)采用走向長壁后退式采煤法，采區(qū)傾向長度８30ｍ，上順槽巷道寬為4m，高為3.5ｍ,下順槽巷道寬度為４ｍ，高為3.5ｍ，采區(qū)共分為6個區(qū)段。計算如下:采區(qū)走向長度2180ｍ，傾向長度為８30ｍ.218０－60-２0=2１０0ｍ，２0０0÷2=１0０0ｍ(單翼推進長度）,830-８０=7５0m,75０÷4=187。5m,１8７.5－4-4=1７9．5m，（工作面長度）1７9。5m工作面按一個支架寬度1．５m計算，需要120個支架,采高5ｍ.5．采區(qū)車場及硐室５．１車場形式采區(qū)軌道上山上部車場為逆向平車場,由于平車場摘掛鉤安全，操作方便，本采區(qū)中部車場為甩車形式，下部車場輔助運輸采用頂板繞道，主要運輸采用大巷裝車方式。5。1。1上部車場車場形式為平車場（與回風(fēng)道在同一水平).由此，絞車提礦車到車場后摘鉤，經(jīng)道岔向由回風(fēng)石門到達(dá)回風(fēng)順槽供給工作面用料。上部車場:逆向平車場5。1．２下部車場車場形式為繞道式裝車，從上山來看，通過豎曲線落平后摘鉤,沿車場的高道自動滑行到車場存車線。由井底來車，則進入車場的低道,自動滑行道下部車場的地道存車線后,由絞車上提。主運輸采用大巷裝車方式，運輸大巷采用膠帶機運輸.下部車場：頂板繞道車場5.2部分采區(qū)硐室采區(qū)主要硐室有絞車房，煤倉，變電硐室用移動變電站代替。１移動變電站它是采區(qū)供電的樞紐，所以就設(shè)置在巖層穩(wěn)定，無淋水，地壓小及通風(fēng)良好的地方，并要求位于采區(qū)用電負(fù)荷的中心。本采區(qū)采用移動變電站，把電器設(shè)備組裝在平車上，便于移動,以適應(yīng)綜采快速推進的需要,同時由10ＫＶ高壓輸送到綜采工作面,縮短了低壓電網(wǎng)供電的距離，因而減少了電壓損失。２絞車房主要是根據(jù)絞車的型號及規(guī)格，基礎(chǔ)尺寸，絞車房的服務(wù)年限和所處的圍巖性質(zhì)等進行設(shè)計，其位置選擇在圍巖穩(wěn)定，無淋水的，地壓小的易維護的地點,在滿足施工，機械安裝和提升運輸要求的前提下，應(yīng)在滿足足夠存車和安全距離的前提下,盡量靠近上山變坡點,以減少巷道工程量。另外,它與臨近巷道間應(yīng)有足夠的距離,所以采用平車場，該絞車房寬度為2.5m，高4m，長6m。3煤倉在采區(qū)煤倉的尺寸確定之前，首先可煤倉的容量進行確定：按采煤機連續(xù)作業(yè)割一刀煤的產(chǎn)量計算。Ｑ=Q0+（L×ｍ×b×r×c0×kt×n)式中Ｑ—煤倉容量tQ0--—防空倉漏風(fēng)留煤量,一般取5－-——10ｔL—工作面長度，mＭ—采高mｂ—進刀深度r—煤的容重1.35t/m3Ｃo——工作面采出率0．93Ｋｔ—-工作面采出率0．９3 n采區(qū)內(nèi)同時生產(chǎn)的工作面數(shù)目所以Q＝5+（1７9.5×5×0．８×1.３５×０．9３×0。93×1）=84３t由以上計算作為依據(jù)，選擇煤倉容量為８43t目前煤倉圓形斷面直徑一般取2—５米以4-５米最佳。煤倉過高易使煤壓實而起拱,引起堵塞，一般不易超過32米，煤倉上口設(shè)鐵箅子煤倉溜口與裝車方向相同，閘門的形式為單扇閘門,開啟方式為氣動.6．采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)６.１采準(zhǔn)系統(tǒng)自－450水平巖石運輸大巷，開掘采區(qū)下部車場,從下部車場向上，距煤層底板法線10米分別開掘軌道上山和運輸上山同，兩條上山相距２０,到采區(qū)上部邊界后，以上部車場與采區(qū)回風(fēng)石門連通，到達(dá)－１50水平回風(fēng)大巷最后掘開切眼，完成采準(zhǔn)工作。6。２通風(fēng)系統(tǒng)新鮮風(fēng)流：運輸大巷—采區(qū)運輸石門—采區(qū)下部車場—軌道上山-區(qū)段軌道石門—采區(qū)中部車場—下區(qū)段回風(fēng)平巷—聯(lián)絡(luò)巷—區(qū)段運輸平巷—工作面乏風(fēng)：工作面—區(qū)段回風(fēng)平巷—采區(qū)上部車場-回風(fēng)石門—回風(fēng)大巷6。3運煤系統(tǒng)采煤工作面—區(qū)段運輸平巷-區(qū)段溜煤眼-運輸上山—采區(qū)煤倉—運輸大巷6。4運料系統(tǒng)運輸大巷—采區(qū)運輸石門—采區(qū)下部車場—軌道上山-采區(qū)上部車場—采區(qū)回風(fēng)石門-區(qū)段回風(fēng)平巷—工作面7工作面主要機械設(shè)備選型根據(jù)本設(shè)計采區(qū)的實際條件:煤層厚度平均5米平均傾角2１0普氏系數(shù)1－3選擇綜采成套設(shè)備為MＧ80０/２040-ＷD型電牽引雙滾筒采煤機，功率為２0４０ＫW牽引速度１0~１6.m/mｉn：工作面刮板輸送機選用SGZ1000/2855型刮板輸送機，功率2*70０KＷ,鏈速０。95m/ｓ綜采工作面支架選擇型號為ZY１０00０/27／56初撐力為7917KN表一（采煤機型號表）采煤機型號MG８0０/20４０-ＷＤ機身長度ｍ８。89采高m2。7－——5。６ｍ滾筒直徑2。5截深ｍｍ800牽引速度m／min10——16牽引力ＫＮ1250/785截割功率ＫW2×800牽引形式銷排總裝機功率2040表二(刮板輸送機型號表)刮板機型號SGZ1000/2×855機頭尺寸（長×寬）ｍ22．6×1.９運輸能力T/小時200０鏈速m/s1。25鋪設(shè)長度m229電機功率KW２×７00電壓V３300刮板機形式中雙鏈表三（轉(zhuǎn)載機型號表)轉(zhuǎn)載機型號裝機功率輸送能力設(shè)計長度SＺZ-１00０/5252＊700kｗ3500ｔ／h60m破碎機型號功率破碎能力破碎粒度ＰＣＭ—250250KW30０0１50-3０0mm表四(破碎機型號表)表五（膠帶輸送機型號表)膠帶輸送機型號功率帶寬帶速輸送能力DSＰ－１20０／12５2５0KW120０mm2.5m/s3000t/ｈ表六（乳化液泵型號表）乳化液泵型號工作壓力功率乳化液箱泵站流量LRＢ—400/31。５31．５MPa400KＷ一臺4０0m3/ｍｉn表七(液壓支架型號表）液壓支架類型型號高度（m)寬度(m)初撐力(ＫN）工作阻力（KN)支撐強度（MPa)適應(yīng)角度布置方式端頭支架ZY１００0０／27/562．7－5.61.65-１。85791710００01．172<25°布置在機頭過渡支架ＺY10000/27/５6A（Ｂ）2。7－5.6１。65－1．857９171００001。1７２＜２5°A型機頭1架，機尾4架，B型機頭1架機尾1架基本支架ZY１000０/27／5６２。7—5。６１．65—1.85791７１000０1．172＜２5°布置在其余位置8?；夭晒に嚰安擅簷C工作方式回采工藝是人們根據(jù)回采工作面煤層的賦存條件,運用某種技術(shù)裝備進行的生產(chǎn)方式，在回采工作面進行破煤、裝煤、運煤、支架及處理采空區(qū)等各種工藝?；夭晒に囘x擇的原則：盡可能適用機械采煤，達(dá)到工作面高產(chǎn)高效。勞動安全條件好,煤炭損失少，回采率高，材料消耗少,成本低。8.1采區(qū)生產(chǎn)能力的核算本采區(qū)采用一個工作面生產(chǎn),采區(qū)工作面采用“三八制作業(yè)"即兩班采煤，一班檢修。共6刀，采煤機截深800mm,一年按330天工作日,工作面連續(xù)推進長度14５2m，本采區(qū)生產(chǎn)力180萬噸／年。采區(qū)實際生產(chǎn)能力計算公式：＝L×V×m×γ××=1２０×１35２×５．０×0．95×１。35=104.03（萬ｔ／a）—實際采區(qū)生產(chǎn)能力，萬ｔ/aＬ—工作面長度，m式中:V—工作面推進長度，m／ａ-采煤工作面采出率,取0.95-同時采煤工作面?zhèn)€數(shù)，取1ｍ-煤層厚度,mγ-煤的容重，?。?。３5ｔ／ｍ3２、采區(qū)煤層的年掘進出煤能力估算：=×m×γ×ｄ=1500×3。２×1．35×5=3．2(萬t/ａ)式中：—年掘進巷道估算總長度，mｄ—巷道寬度，mｍ—煤層厚度，mγ—煤層容重，1。35t/m3經(jīng)過驗算生產(chǎn)能力A１+A2＜A滿足采區(qū)設(shè)計要求,經(jīng)計算采區(qū)工作面生產(chǎn)能力１04。0３萬噸／年，而巷道的掘進產(chǎn)煤量為3。2萬噸／年，其采區(qū)的實際生產(chǎn)能力為107．05萬噸／年，沒有超出采區(qū)的生產(chǎn)能力的１５％，合格。8．2巷道斷面要求綜采工作面運輸平巷巷道凈斷面不宜小于１2m2,回風(fēng)平巷凈斷面不宜小于10m２,輸送機上下山的凈斷面不宜小于12m2，運料、通風(fēng)和行人上山的凈斷面不宜小于10m2。該綜采工作面運輸平巷、回風(fēng)平巷均采用梯形斷面。設(shè)計運輸平巷巷道斷面凈寬為4m,凈高為3。５ｍ.回風(fēng)平巷巷道斷面凈寬為4ｍ,凈高為3。5ｍ8。3采煤機的割煤方式其進刀過程如下：(1)機組下行沿刮板輸送機彎曲段斜切進入煤壁，直至達(dá)到截深，機組進入直線段，將刮板輸送機推直。(2）機組上行割三角煤。(３）機組下行正常割煤，拉架距采煤機后滾筒３—5架。(4）刮板輸送機推向煤壁，彎曲段長度保持在15-18米，機組割通另一端后,重復(fù)（1）方式。a—起始b—斜切進刀ｃ—推移刮板輸送機d—割三角煤e-開始正常割煤8.4工作面頂板管理根據(jù)工作面煤層厚度頂板巖性等，采用全部跨落法管理頂板,確定使用ZY10００0/27/56型掩護式液壓支架管理頂板，最大控頂距６。049m,最?。?。4９９m，頂板及時支護，支架采用成組整體依次順序移動，適用于頂板較穩(wěn)定的高產(chǎn)綜采面.端頭支護和超前支護:端頭支護采用工作面支架,運輸和回風(fēng)用金屬梯形棚，超前支護采用單體液壓支柱支護。8．5循環(huán)方式選擇及循環(huán)圖表的編制循環(huán)方式是循環(huán)進度和晝夜循環(huán)總數(shù)。工作面作業(yè)制度,循環(huán)方式、作業(yè)方式、工序安排及勞動組織最終反映在循環(huán)圖表上，它包括循環(huán)作業(yè)圖、勞動組織表、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表等部分。采煤工作面采用“三八”工作制,兩班采煤一班準(zhǔn)備，每班工作8小時，采煤班每班進3刀，檢修班進行檢修。編制原則：出勤的工種必須與循環(huán)表中的作業(yè)時間相對。出勤工數(shù)必須按國家規(guī)定的人員配備,綜采隊不超過100人。采場直接工人包括轉(zhuǎn)載機以內(nèi)工人,采區(qū)人員不在內(nèi)。c、采場直接工人包括轉(zhuǎn)載機以內(nèi)工人，采區(qū)人員不在內(nèi)。9.附表序號工種一班（人）二班(人)三班（人）合計1班長11132采煤班司機１1１3３支架工55３１３4運輸及轉(zhuǎn)載機司機44412５泵站司機11136其他雜活２２26７運料工22２68副班長１1１39電工１124１0鉗工112４11普工5511１12隊干部1113總計2525２171工人出勤表工作面主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱型號單位數(shù)量1液壓支架ＺY１０000/２7/5６架1１6（端頭支架４架,過渡支架7架基本支架105架)2采煤機MG800/20４０-WD臺1３刮板輸送機ＳGＺ１000/28５5臺14轉(zhuǎn)載機ＳZZ—1０00/525臺15乳化液泵ＬRB—40０/31。５臺36移動變電站KＢＳＧZＹ—800/１140臺１7移動變電站ＫＢSGＺＹ—２00０/3300臺18移動變電站KBＳGZY－2５00/3300臺19膠帶輸送機ＤSP-1200/125臺1１０破碎機ＰＣM—2５0臺111水泵BＱS-３0臺3主要經(jīng)濟指標(biāo)表序號指標(biāo)名稱單位指標(biāo)1工作面傾角（°）212工作面長度ｍ179．５3工作面高度m５4截割深度m０.８５日進度m/d4．4６日產(chǎn)量t/ｄ49097月進度m／月１18。88月產(chǎn)量t/月132５4３9回采工效ｔ/日４5６5