采礦學(xué)課程方案1

1、采礦學(xué)課程設(shè)計(jì)姓 名： 王曉飛 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)老師：班級(jí)序號(hào)： 采礦學(xué)課程設(shè)計(jì) 一、目的 1、 初步應(yīng)用采礦學(xué)課程所學(xué)的知識(shí)，通過課程設(shè)計(jì)加深對(duì)采礦學(xué)課程的理解。2、 培養(yǎng)采礦工程專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)編寫采礦技術(shù)文件，包括編寫設(shè)計(jì)說明書及繪制設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行初步鍛煉。3、 為畢業(yè)設(shè)計(jì)中編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及繪制畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙打基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目的一般條件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(zhǎng)度3600米，傾斜長(zhǎng)度1100米，采（帶）區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn)，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無斷層，k1和k2煤層屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)

2、煤層，硬度系數(shù) f=2，各煤層瓦斯涌出量也較小。設(shè)計(jì)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(jì)者自行決定。 2、設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條（1）、設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件1煤層傾角條件1：煤層平均傾角為12設(shè)計(jì)采區(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3.50k1煤層，=1.30t/m34.20灰色砂質(zhì)泥巖，細(xì)砂巖互層，堅(jiān)硬-7.80灰色砂質(zhì)泥巖0.2

3、0.5k2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2.50k3煤層，煤質(zhì)中硬，=1.30t/m3。3.50灰白色粗砂巖、堅(jiān)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(chǔ)量與服務(wù)年限1、采區(qū)生產(chǎn)能力選定為120萬t/a2、計(jì)算采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量（1）、采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量由 zg=h*l*(m1+m3)* (公式1-1)式中： zg- 采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量，萬t； h- 采區(qū)傾斜長(zhǎng)度，1100m； l- 采區(qū)走向長(zhǎng)度，3600m； - 煤的容重 ，1.30t/m3； m1- k1煤層煤的厚度，為3.5米；m2- k2煤層煤的厚度，為2

4、.5米； zg=1100*3600*（3.5+2.5）*1.3=3088.8(萬t)（2）、設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 zk=（zg-p）*c (公式1-2) 式中：zk- 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量, 萬t； zg- 工業(yè)儲(chǔ)量，萬t； p- 永久煤柱損失量，萬t；c- 采區(qū)采出率，厚煤層可取75%，中厚煤層取80%，薄煤層85%。（說明：p可取其為工業(yè)儲(chǔ)量的10%來計(jì)算，即p=10%*zg ） zk=(3088.8-3088.8*10%)*0.80=2223.936(萬t)（3）、采區(qū)服務(wù)年限 t= zk/a*k (公式1-3) 式中： t- 采區(qū)服務(wù)年限，a; a- 采區(qū)生產(chǎn)能力，120萬t； zk- 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量，

5、2362.9萬t； k-儲(chǔ)量備用系數(shù)，取1.3。 t= 2223.936萬t/（120萬t *1.3）=14.25a 取t=14 a （4）、驗(yàn)算采區(qū)采出率1、對(duì)于k1中厚煤層： c=(zg1-p1)/zg1 (公式1-4)式中： c - 采區(qū)采出率，% ； zg1 - k1煤層的工業(yè)儲(chǔ)量，萬t ； p1 - k1煤層的永久煤柱損失，萬t ，取zg1*6% ； c=(zg1-p1)/zg1 =3600*1100*3.5*1.3-0.06*3600*3.5*1.3*1100/3600*1100*3.5*1.3) = 94% 75%滿足要求2、對(duì)于k3中厚煤層：c=(zg3-p3)/zg3 (公式

6、1-5) 式中：c-采區(qū)采出率，% ； zg3-k3煤層的工業(yè)儲(chǔ)量，萬t ；p3 - k3煤層的永久煤柱損失，萬t ，取zg3*4% ； c=(zg3-p3)/zg3=(3600*1100*2.5*1.3-3600*1100*2.5*1.3*0.04/3600*1100*2.5*1.3=96% 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(zhǎng)度由已知條件知：該煤層下部邊界各有30m的保護(hù)煤柱。上部防水煤柱30m，故區(qū)段煤層傾斜長(zhǎng)度為：1100-30-30=1040m。采區(qū)選定5個(gè)區(qū)段，采煤工藝選取較先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤。一般而言，綜采工作面長(zhǎng)度為180250m，采區(qū)生產(chǎn)能力為120萬t/

7、a，一個(gè)中厚煤層的一個(gè)區(qū)段便可以滿足生產(chǎn)要求，故工作面長(zhǎng)度為： l=（1100-60-4*10-4.5*10）/5=191(m)2、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)目3由于采區(qū)內(nèi)斜長(zhǎng)為1100米，上部邊界煤柱為30米，工作面長(zhǎng)為191米，每個(gè)區(qū)段間的保護(hù)煤柱選為10m。巷道寬度一般為4m5m,選取4.5m巷道寬度。所以區(qū)段斜長(zhǎng)為191+10+4.5*2=210米，區(qū)段數(shù)目 n=（1100-60）/(191+4.5*2+10)=54、 確定工作面生產(chǎn)能力 qr = a/t*1.1 (公式1-5)式中： a-采區(qū)生產(chǎn)能力，120萬t/a ； qr -工作面生產(chǎn)能力，萬t ； t-每年正常工作日，300天。故

8、： qr = a/t*1.1 =120/300*1.1 =3636.36 t5、 確定采區(qū)內(nèi)工作面接替順序由于采區(qū)生產(chǎn)能力為120萬t/a，且工作面生產(chǎn)能力為3636.36t，因此只要一個(gè)工作面便可以滿足要求。工作面接替順序：兩翼開采，左右交替，左邊開采，右邊準(zhǔn)備，最終達(dá)到高產(chǎn)高效。順序表如下圖所示：k1煤層k3煤層k101k102k301k302k103k104k303k304k105k106k305k306k107k108k307k308k109k110k309k310對(duì)于k1和k3 煤層來說，布置一個(gè)綜采工作面便可以滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求。k1煤層：k101k102k103k104k105k

9、106k107k108k109k110k3煤層：k301k302k303k304k305k306k307k308k309k310（說明：以上箭頭表示方向?yàn)楣ぷ髅嫱七M(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、根據(jù)題目所選條件，完善采區(qū)所需的開拓巷道 在采區(qū)的上部邊界煤層下方25米處巖層中開掘一條總回風(fēng)大巷。2、布置上山數(shù)目、位置及進(jìn)行方案關(guān)于技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 由上山位置進(jìn)行方案確定：方案一、在k3煤層中開掘雙煤上山方案二、一煤一巖上山，即在k3煤層中開掘一條軌道上山，在距k3煤層10米的底板巖層中開掘一條運(yùn)輸上山。 （1）、兩種方案的經(jīng)濟(jì)上比較方案項(xiàng)目方案一方案二掘 進(jìn) 費(fèi) 用（元/米）巖

10、層上山01080*1578=1704240煤層上山1080*2*1284=277344 01080*1284=1386720區(qū)段石門20/sin16*1152*10=835880.9020/sin16*1152*10+10/sin16*1152*10=898571.96維 護(hù) 費(fèi) 用（元/米）巖石上山02*40*1080*14.25=1231532.31煤層上山2*90*1080*14.25=2770947.692*90*1080*14.25=1385473.85區(qū)段石門20/sin16*80*10*14.25=827397.0620/sin16*80*10*14.25+10/sin16*80

11、*10*14.25=1241095.59總費(fèi)用（元）7207665.657847633.71由于其它各項(xiàng)費(fèi)用基本相同，所以不進(jìn)行比較。有：（7847633.71/7207665.65）*100%=108.9%即一煤一巖上山的費(fèi)用是雙煤上山的1.089倍，在費(fèi)用上相差小于10%，相差較小。（1）、兩種方案的技術(shù)上比較由于最下部的k3煤層為維護(hù)條件較好的中厚煤層，煤質(zhì)中硬，底且穩(wěn)定的灰色細(xì)砂巖，所以把上山布置在k3煤層中，維護(hù)較容易，掘進(jìn)速度快，投產(chǎn)早。綜合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較，最終決定將采區(qū)上山布置在k3煤層中，即雙煤上山，兩條上山間相距20米。3、確定回采巷道布置方式根據(jù)煤層儲(chǔ)存條件可知，k1煤層厚

12、3.5米，為中厚煤層，瓦斯含量較低，易于維護(hù)。工作面走向長(zhǎng)度為1800米左右，采用雙巷掘進(jìn)方式，能夠滿足通風(fēng)要求，且一個(gè)工作面就可以達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求。綜合考慮，選擇雙巷掘進(jìn)方式。4、在采區(qū)巷道布置平面內(nèi)，工作面布置及推進(jìn)到的位置應(yīng)以達(dá)到采區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為準(zhǔn)由于k1、k3煤層相距20米左右，且采區(qū)上山布置在k3煤層中，在離上山15米處停采，留15米煤柱保護(hù)采區(qū)上山。5、采區(qū)內(nèi)上下區(qū)段，或上下煤層工作面交替期間的生產(chǎn)是的通風(fēng)系統(tǒng)如圖：6、采區(qū)上下部車場(chǎng)的選型采區(qū)上部車場(chǎng)選用平車場(chǎng)，下部車場(chǎng)選用大巷裝車，頂板繞道式下部車場(chǎng)。第四節(jié) 采區(qū)中部車場(chǎng)設(shè)計(jì)該采區(qū)開采近距離煤層群，軌道上山布置在底板巖石

13、中，傾角為16，向區(qū)段石門甩車。軌道上山和石門內(nèi)均鋪設(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(gè)礦車，要求甩車場(chǎng)存車線設(shè)雙軌高低道。斜面線路布置采用一次回轉(zhuǎn)方式。作出線路布置草圖，并把各部分標(biāo)以號(hào)碼，如圖所示。計(jì)算步驟如下：（一）、斜面線路聯(lián)接系統(tǒng)各參數(shù)計(jì)算1、 道岔選擇及角度換算由于是輔助提升，兩組道岔均選dk615412（左）道岔。道岔參數(shù)=1415； 。 斜面線路一次回轉(zhuǎn)角=1415； 斜面線路二次回轉(zhuǎn)角=+=2830。一次回轉(zhuǎn)角的水平投影為： 式中為軌道上山的傾角=16。二次回轉(zhuǎn)角的水平投影角為：一次偽傾斜角為： =152942二次偽傾斜角為：=141

14、162、斜面平行線路聯(lián)接點(diǎn)各參數(shù)本線路采用中間人行道，線路中心距=1900mm。為簡(jiǎn)化計(jì)算，斜面聯(lián)接點(diǎn)線路中心距區(qū)與相同值。斜面聯(lián)接點(diǎn)曲線半徑取r=9000mm，這樣：（二）、豎曲線相對(duì)位置1、豎曲線各參數(shù)取高道平均坡度取低道平均坡度取低道豎曲線半徑暫定高道豎曲線半徑高道豎曲線各參數(shù)： 低道豎曲線各參數(shù) 2、最大高低差h由于是輔助提升，儲(chǔ)車線長(zhǎng)度按3鉤車考慮，每鉤車提1噸礦車3輛，故高低道儲(chǔ)車線長(zhǎng)度不小于。起坡點(diǎn)間距暫定為零，則3、豎曲線的相對(duì)位置兩豎曲線上端點(diǎn)的斜面距離l1為：兩豎曲線下端點(diǎn)（起坡點(diǎn)）的水平距離l2為：由計(jì)算結(jié)果看出，1000，間距較大，故區(qū)值為20000合適。負(fù)值表明低道起

15、坡點(diǎn)超前于高道起坡點(diǎn)。（三）、高低道存車線各參數(shù)1、閉合點(diǎn)o的位置閉合點(diǎn)o的位置計(jì)算，如圖設(shè)低道的高差為x，則式中將值代入上述兩式，并求解則得1、 平面曲線各參數(shù)取平曲線外半徑，則平曲線內(nèi)半徑平曲線轉(zhuǎn)角2、存車線長(zhǎng)度高道存車線長(zhǎng)度為17818，低道存車線長(zhǎng)度（自動(dòng)滾行段）。由于存車線處于曲線段，高道存車線處于外曲線，外曲線和內(nèi)曲線的弧長(zhǎng)之差，則低道存車線總長(zhǎng)度為17818+490=18308，但具有自動(dòng)滾行坡度的長(zhǎng)度仍為17818，線段長(zhǎng)度508應(yīng)為平坡，并位于閉合點(diǎn)o之前。3、存車線直線段長(zhǎng)度d 式中低道存車線總長(zhǎng)度，平豎曲線間插入段，取2000m即在平曲線終止后接14329的直線段，然后接

16、存車線第三道岔的平行線路聯(lián)接點(diǎn)。4、存車線單開道岔平行線路聯(lián)接點(diǎn)長(zhǎng)度選取存車道岔為dk615-4-12，則： （四）、甩車場(chǎng)線路總平面輪廓尺寸及坡度1、總平面輪廓尺寸 2、縱斷面線路的各點(diǎn)標(biāo)高設(shè)低道落平點(diǎn)（起坡點(diǎn)）標(biāo)高1=0提車線甩車線3=1+h=360由計(jì)算結(jié)果看出，提車線的5點(diǎn)標(biāo)高與甩車線的5點(diǎn)標(biāo)高相同，故標(biāo)高閉合，計(jì)算無誤差?；拒壠瘘c(diǎn) 存車線 或 （五）、平面圖與坡度圖 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，繪制中部車場(chǎng)平面圖與坡度圖，如圖所示。第二章 采煤工藝設(shè)計(jì)第一節(jié) 采煤工藝方式的確定（一）、選第一煤層，即k1煤層設(shè)計(jì)采煤工藝：由于k1煤層厚3.5米，硬度系數(shù)f=2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無斷層，可采用綜合機(jī)械

17、化采煤，一次采全高。(二)、選用國(guó)產(chǎn)綜采設(shè)備。(三)、采煤與裝煤1、確定采煤工藝采用綜合機(jī)械化采煤，采煤機(jī)落煤和裝煤。依據(jù)采取的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定工作面每天的推進(jìn)度為：式中：v-采煤工作面每天的推進(jìn)度； qr-采煤工作面日生產(chǎn)能力；l-采煤工作面的斜長(zhǎng)；m-采煤工作面的采高，k1煤層為3.5米；-煤的容重，1.3千克/每立方米；c-工作面的采出率，為0.95； 則：循環(huán)推進(jìn)七刀，共推進(jìn)0.63*7=4.41米，可滿足每天至少推進(jìn)4.2米的要求。2、選擇進(jìn)刀方式為了合理利用工作時(shí)間，提高效率，采用不留三角煤端部斜切進(jìn)刀方式，并采用及時(shí)支護(hù)。 (四)、運(yùn)煤1、支架選型采用液壓支架支護(hù)，選擇工作面支架

18、的型號(hào)為：zzs600017/37，為支撐掩護(hù)式支架。2、移架方式移架方式有：依次順序移架、分組交錯(cuò)移架和成組整體順序移架三種。依次順序式采煤機(jī)割煤后依次順序逐架前移。這種方式操作簡(jiǎn)單，容易保證支護(hù)質(zhì)量，但移架速度慢，適用于頂板穩(wěn)定性差、采煤機(jī)割煤速度慢的工作面。分組交錯(cuò)式是將支架分成若干組，每組3至5架，采煤機(jī)割煤后組內(nèi)按順序前移，組間平行作業(yè)。這種方式移架速度快，能滿足采煤機(jī)快速牽引的需要，但移架質(zhì)量不易保證，適用于頂板較穩(wěn)定的高產(chǎn)工作面。成組整體順序式是采煤機(jī)割煤后，將支架每2至3架分成一組，組內(nèi)聯(lián)動(dòng)，整體移架，組間順序前移，這種方式移架速度快，但不易保證工程質(zhì)量，適用于頂?shù)装鍡l件好的工

19、作面。由于k1煤層上方有0.2米的松軟炭質(zhì)頁巖，再上面是8.4米的泥質(zhì)細(xì)砂巖和炭質(zhì)頁巖互層，硬度系數(shù)小，所以選用依次順序移架方式。3、支護(hù)方式由于k1煤層f=2，為防止片幫和冒頂，所以選用及時(shí)支護(hù)方式，選用zz6000/25/50支撐掩護(hù)式支架。式中：-工作面支架數(shù)目，取整數(shù)；l-工作面長(zhǎng)度，為191米；-架中心間距， zzs600017/37支撐掩護(hù)式支架e=1.5m;=127.3 取=128端頭支架：由于巷道寬度為4.5米，選用寬度為2.1m型號(hào)為pdz端頭支架兩架，即兩端共有6架。4、超前支護(hù)方式和距離超前支護(hù)方式采用單體支柱和金屬鉸接頂梁支護(hù)。由于壓力峰值點(diǎn)距煤壁前方10m左右，所以超

20、前支護(hù)距離選用25m。6、 校核支架高度與強(qiáng)度在實(shí)際使用中，通常所選用的支架的最大結(jié)構(gòu)高度比最大采煤高度大200mm左右，即：hmax=mmax+0.2，m最小結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比最小采煤高度小250350mm，即：hmin=mmin-(0.250.35)，m支架的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)不小于：p=(68)*9.8*s*m*cos s：支架支護(hù)的頂板面積，m2; ：頂板巖石密度，t/m3； m：采高，m； ：煤層傾角，0c。 (五)、處理采空區(qū)采用全部垮落法。第二節(jié) 工作面合理長(zhǎng)度的驗(yàn)證根據(jù)設(shè)計(jì)大綱要求，確定工作面合理長(zhǎng)度時(shí)考慮以下方面：1、煤層地質(zhì)條件2、工作面生產(chǎn)能力3、運(yùn)輸設(shè)備及管理水平4、頂板管理及通風(fēng)能

21、力5、巷道布置6、經(jīng)濟(jì)合理的工作面長(zhǎng)度（產(chǎn)量、效率和工作面推進(jìn)度的關(guān)系）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、循環(huán)作業(yè)圖、勞動(dòng)組織表、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表2、有關(guān)工種及出勤人數(shù)，可參照教學(xué)例題和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)酌情安排。工作面勞動(dòng)組織表序號(hào)工種早班中班夜班合計(jì)1班長(zhǎng)22262采煤機(jī)司機(jī)33283輸送機(jī)司機(jī)11134轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)11135皮帶機(jī)司機(jī)11136移架工33177推溜工22268超前維護(hù)工663159跟班電工221510運(yùn)料工4411安全質(zhì)量員111312跟班機(jī)修工225913送飯工1113合計(jì)25252575工作面主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量1煤層厚度m2.52煤層傾角163平均采高m2.54采煤機(jī)臺(tái)15液壓支架架1316端頭支架架67刮板輸送機(jī)部28破碎機(jī)臺(tái)19轉(zhuǎn)載機(jī)部110膠帶輸送機(jī)部211循環(huán)進(jìn)尺m0.812日產(chǎn)量t3636.3613生產(chǎn)方式兩采一準(zhǔn)14出勤人數(shù)人7515回采工效t/工35.4216截齒消耗個(gè)/萬t2017乳化液消耗kg/萬t18018油脂消耗kg/萬t7019日循環(huán)數(shù)個(gè)7各設(shè)備技術(shù)參數(shù)1 采煤機(jī) mxg300/700d (西安煤機(jī)廠)采高1.83.5m適應(yīng)傾角40截深800mm控頂距1995mm2 液壓支架 zzs600017/37(鄭州煤機(jī)廠)支撐高度1.73.7m煤層厚度1.93.5m初撐力5105kn支架中心距1500