采矿工程专业毕业论文—鹤壁煤电集团第六煤矿第.doc

内蒙古科技大学本科生课程设计说明书 题 目：鹤壁煤电集团第六煤矿第 22采区开采设计 姓 名： 学 号：09 专 业: 采矿工程 班 级：采矿班 目录 第一章 矿井概况一、矿井地形、地貌、地物及其对开采的影响.2二、矿井开拓方式及主要井巷的布置形式.2三、矿井通风方法、主扇工作方式及通风系统情况.3四、矿井提升运输系统及主要设备配备情况.3五、矿井工作制度.4第二章 开采技术条件一、采区的位置及与相邻采区的关系.4二、构造.4三、煤层.5四、顶底板岩性.6五、其它开采条件.6第三章 采煤方法的选择一、采煤方法的选择原则.8二、采煤方法的技术分析.9二、采煤方法的经济分析.10第四章 采区巷道布置一、 采区主要参数的确定.12二、 采准巷道布置.13三、 采区主要设备配备情况.14四、 主要采准巷道断面设计.14五、 采区生产系统.18六、 绘制采区巷道布置图.18第五章 回采工艺设计一、回采工作面参数选择.19二、回采巷道布置.19三、回采工作面设备选择.20四、回采工作面回采工艺过程.27第六章 安全一、安全技术措施.30二、安全操作规程.32参考资料.34第一章 矿井概况1.1矿井地形、地貌、地物及其对开采的影响。1.1.1地形与地貌本区为丘陵地貌，地势北西高、南东低，地面标高126.50227.70m。本区属海河流域卫河水系，汤河为区内唯一季节性河流，其发源于鹤壁市西中窑头附近，经本区南部、汤阴县城、在内黄县境内注入卫河，流量0.30.4m3/s,最大洪水流量1280m3（1980年8月），最高洪水水位140m左右。煤矿西部大湖村汪流涧一线有三处面积不大的地表水体，其中两处为小坑塘，另一处为汪流涧水库，面积仅为0.04Km2。本区深部边界外约2Km2的温家沟水库面积约0.1Km2，最大库容104万m3，主要用于拦洪灌溉。1.1.2地物本矿区位于鹤壁市东，与市区紧邻，南与八矿相接，西北与五矿、三矿相邻，隶属鹤壁市鹿楼和石林乡。东经为11410371141328，北纬355249355823。煤矿东距京广铁路17Km，北距安阳李珍铁路20Km，鹤壁汤阴铁路与京广铁路相接，鹤壁至安阳、汤阴均有公路相通，交通便利。1.2矿井开拓方式及主要井巷的布置形式。1.2.1矿井开拓方式由于本井田煤层为近水平煤层，煤层赋存稳定，采用立井开拓，不受自然条件的限制，井筒短，提升速度快，提升能力大，有利于辅助提升。副井井深为425m，用于运人，材料，设备，矸石，兼作进风和排水。主井井深为440m，用于提升煤炭。准备方式为采区式。沿煤层的走向布置回风大巷；石门布置在煤层底板岩石中，与大巷相连。运输大巷，条带运输巷皆采用皮带运输机运煤。方案. 立井开拓系统剖面图1.2.2主要井巷的布置形式。本井田走向6.5km，倾向长约2.4km,倾斜方向划分两个阶段，采用多水平上下山开采，一水平标高为420m，二水平标高为700，沿走向划分若干采区。F4 断层北面的区域与主煤田隔开，专门考虑其采区划分。 a. 井筒形式本井田开采煤层为二1煤层，煤层赋存稳定，为缓倾斜煤层，地质构造简单。在技术上，适合于立井或综合开拓，由于埋藏较深采用立井开拓。b. 井筒的数目采用立井开拓时，开凿一队提升井筒（即主井和副井）和一个风井。主井主要用来提升煤炭，副井用作升降材料，人员，矸石和进风，排水。c. 井筒位置的选择本井田的走向效长，倾向较短，煤层赋存稳定，所有井筒开凿在井田中央有利于运输通风。运输大巷和总回风巷的布置与煤层间的联系a. 运输大巷的布置与煤层间的联系由于本矿井只采二1煤，主要运输大巷在煤层底板岩石中，运输大巷距煤层20m ,采用进风行人巷与运输斜巷相连，而采用运料回风斜巷与回风斜巷相连。b. 总回风巷的布置及其与煤层的联系本井田采用走向长臂采煤法开采，井田划分为各个采区，各采区回风巷直接与总回风巷相连，总回风巷布置在井田西部边界。1.3 矿井通风方法、主扇工作方式及通风系统情况。本矿井采用分区式U型通风，通风系统为：大巷 轨道上山 区段运输巷 工作面 区段回风巷 回风上山 地面风机 地面1.4 矿井提升运输系统及主要设备配备情况。1.4.1 矿井提升系统及设备配备情况矿井为年产量1.50Mt大型矿井。煤层埋藏较浅。储量丰富、煤层厚度大，为缓倾斜煤层。 根据井田开拓方式与煤炭的日运量及运距等条件，矿井的煤炭运输采用胶带运输方式。此运输方式能够满足高产高效的运输要求，同时能够适应产量的变化，也具有运输系统简单、畅通等特点，完全可以实现由工作面到井底通达地面的连续运输，管理较为方便。下井人员通过乘坐罐笼下井，在井底车场及中部车场换乘井下人车直达各工作地点。本矿井采用立井开拓，井筒穿过表土冲积层，含水层等，矿井的年产量为150万t。选用副井井筒直径6.5m的圆形井筒，井深586m。井筒装备采用一队1.5t双层双车罐笼。其型号为GDG1.5/6/2/2。井筒采用钢筋混凝土支护。混凝土壁厚400mm,充填100mm。主井采用直径为6.5m的圆形井筒，井深468m,提升容器采用一对12t箕斗。其型号为JDG12/110*4。井筒采用钢筋混凝土支护，混凝土壁厚400mm,充填100mm。风井采用直径为5.5m的圆形井筒，其内布置梯子间，作为紧急出口。井壁厚350mm，充填50mm。提升设备为主井：一对12t箕斗。其型号为JDG12/110*4副井：1.5t双层双车罐笼。其型号为GDG1.5/6/2/21.4.2 矿井运输系统及设备配备情况本矿井采用立井开拓，煤层属于缓倾斜煤层，本矿的设计生产能力为150万t，所以选用1.5t固定式矿车，轨型为24kg/m，主要用于辅助运输，运煤采用皮带输送机。电机车型号为XKg6/140KBT,长4490mm，固定式矿车长2400mm。运煤方向:工作面煤 前后刮板输送机 转载机 破碎机 运输顺槽皮带 皮带延伸巷皮带 主井煤仓 主井皮带 地面煤仓 运销皮带 运销煤仓。1.5矿井工作制度。矿井设计规范第2.2.3条规定：“矿井设计生产能力按年工作日330d，每日净提升16h”计算。每日三班作业，综采工作面可采用每日四班作业，每班工作六小时，三班出煤，一班检修。根据本矿井的实际情况，本矿采用“四六制”作业方式，这种制度适合本矿采掘作业的特点，有利于保护工人的健康，提高工时利用率，提高设备和工作面的 利用率。搞好安全生产，稳定和提高采掘队，因此，本矿设计生产实行“四六制”作业方式。第二章 开采技术条件2.1采区的位置及与相邻采区的关系。本采区位于鹤壁六矿二水平，开采二1煤层，采区北连陈家湾 ，西连12采区，东为井田边界，南部为断层 。采区倾向长度960m，走向长度800m.煤层上标高-550m，下标高-780m，地表无任何建筑物，对相邻位置无任何影响。2.2构造构造形态，倾向，褶皱及断层，岩浆岩体侵入，地质构造类型 区域构造鹤壁煤田位于华北古板块南缘，太行构造区西部太行断隆带，构造形迹以断裂为主，伴有发育烈度不同的褶皱，并有岩浆岩侵入煤层及喷出岩。总的构造形态为走向NNE、倾向SE、倾角540的单斜构造。区域构造线展布方向以NE、NNE向为主发，近SE向断层次之，煤田南部发育EW向构造，构造线多呈雁行式、地垒、地堑构造相间出现。 井田构造鹤壁六矿位于鹤壁煤田东部太行断隆的东缘，总体构造形态为地层走向近SN，倾向E，倾角038 ，一般为20左右的单斜构造。主要构造形迹为轴向近EW、向E倾伏的一系列宽缓背、向斜与煤矿中部近SN、NE向德小型背、向斜相复合和NE、NNE向正断层。a. 褶曲经采掘揭漏和钻孔控制的褶曲有5条，向斜3条背斜2条。有张庄向斜、82-11背斜、71-1482-4向斜、71-15向斜、74-7背斜。b. 断裂本区主要影响断层有F4断层，另外就是西部边界断层F1、F2、F3、F5。主要参数见下表1-2。 表1-2 主要地质构造特征序号名称断层面走向倾角（）落差（m）1F1S-N75352F2S-N65403F3S-N70404F4SW-NE60505F5S-N60302.3煤层煤层厚度、倾角、稳定性、结构本区含煤地层包括石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组，其中山西组二煤组和太原组一煤组为本区主要含煤地层。含煤地层总厚805.29m，含煤22层，总厚10.71m，含煤系数1.33%。可采煤层厚8.83m，可采含煤系数1.1%。详见表： 含煤地层含煤特征表含煤地层煤层厚度(m)含煤地层厚度(m)含煤系数(%)备注上石盒子组0268.710下石盒子组0269.490山西组7.62112.16.8含煤4层,其中二1煤全区可采太原组3.07121.832.52含煤17层,均不可采本溪组0.0233.160.06含一0煤层不可采合计10.71805.291.33共含煤22层本区可采煤层主要为山西组二1煤层。其特征详见表如下:可采煤层及顶底板岩层特征表序号名称煤厚(m)倾角围岩性质煤牌号硬度容重煤层结构及稳定性最小最大平均顶板底板1二14.7213.517.511黑色泥岩或砂质泥岩泥岩或砂质泥岩贫瘦煤31.38条带状稳定综上所述，该可采煤层主要为二1，煤层平均厚度7.5m，倾角11，稳定性良好。2.4顶底板岩性顶底板岩石的物理力学性质、稳定性及坚固性二1煤层位于二叠系下统山西组的下部，层位稳定，其顶板为黑色泥岩或砂质泥岩，老顶为细中粒砂岩（俗称大占砂岩），为本区良好标志层；煤层底板为泥岩或砂质泥岩，老底为灰色细中粒长石石英砂岩。2.5其它开采条件2.5.1 气象本区属北温带大陆性干旱型季风气候，年平均气温最高15.3（1963年），最低13.1（1964年），一般14.5。气温极值最高42.3（1967年6月4日），最低-15.5（1967年1月15日）。据鹤壁市气象局1988年至1999年气象资料，年降水量371.88825.71mm，平均635.26mm，年蒸发量1637.42016.6mm，平均1711.25mm，年平均相对湿度为60.43%。据历年统计资料，8月至来年2月多为北风，最大风速23m/s，3月至7月多为南风，最大风速14m/s。2.5.2 地震据华北地区地震目录记载，近600年来，波及本区烈度达级以上的地震有20余次。详见表：2.5.3地层本矿位于华北地层区豫北分区太行山小区。区内地层自老到新发育有奥陶系中统峰峰组、石炭系中统本溪组和上统太原组、二叠系下统山西组和下石盒子组及上统上石盒子组、新第三系鹤壁组、第四系。其中太原组、山西组和上、下石盒子组为含煤地层，太原组和山西组为主要含煤地层。附有井田综合柱状图。 地层综合柱状图2.5.4瓦斯与涌水矿井埋藏深度360930m，煤层倾角平均为11局部为921，为缓倾斜煤层。表土层厚度为130180m，瓦斯相对涌出量一般在20 m3/t左右，绝对瓦斯涌出量一般在40 m3/min左右，并有瓦斯突出危险，属于高瓦斯突出矿井。矿井正常的涌水量一般，为138m3/h。第三章 采煤方法的选择3.1 采煤方法的选择原则根据本井田的开采技术条件和国内外目前厚煤层采煤技术的现状，选择采煤方法主要考虑了以下原则。 1、与煤层赋存条件相适应，有利于提高工作面单产和矿井的稳产、增产，实现矿井生产的高度集中化，以达到矿井高产高效的目的。2、依靠科技进步，采用国内外新技术、新工艺、新设备、新材料，大力提高采煤机械化水平。3、简化采煤工艺，减少运输环节，降低巷道掘进率。4、保证矿井安全生产，有效地防止煤层自然发火和其它灾害，为工人创造 舒适的井下工作环境。5、提高资源回收率，减少资源损失。3.2采煤方法的技术分析首先根据开采技术条件，提出技术上可行的几个方案。然后分析各方案的优缺点，淘汰具有明显缺点的方案。采区的煤层平均厚度为7.5m，属于中厚煤层，可实现分层开采和一次采全厚放顶煤开采两种方案，相比较一次采全厚放顶煤法更简单易行。 比较项目 采煤方法分层开采一次采全厚开采工作面单产低高生产效率低高开采投入成本高低劳动强度大小搬家倒面次数多少顶板管理容易管理较难管理巷道掘进量较大小煤损率较少煤损多，工作面采出率低，比分层开采低10%左右工作面煤尘少多设备运行数量多少适应性弱强综上分析在厚煤层中，采用放顶煤开采较分层开采具有明显的优越性：煤层掘进量小，掘进费用低，缓和了采掘关系；减少了搬家倒面次数，节省了综采面设备搬迁、安装的工作量及费用；较分层开采减少了铺网工序、材料、工资及巷道维护等费用；对急倾斜厚煤层，较普通开采的工作面产量提高13倍；提高了煤炭的块煤率，增加了煤炭的售价；减少了设备的运行费，特别是采煤机，相对减少了吨煤设备折旧费或租赁费；有利于矿井的集中控制，实现减面、减人，提高工效的目标；提高劳动生产率，降低成本，比一般回采工效提高25倍。但放顶煤开采也存在一些急待解决的问题，主要有煤尘大、回采率低，自然发火问题尚未得到很好解决，对高瓦斯矿井，有瓦斯局部积聚的危险。 综放开采实现了缓倾斜特厚煤层的一次采全厚开采，采2.1m，放5.4m，采放比为1:2.57在煤炭规程采放比 A 150 符合要求计算结果An加上全矿井掘进煤之和应大于矿井设计产量A，但不宜超过1.15A。4、工作面回采率 =0.935.2 回采巷道布置本采区回采巷道采用单巷布置，相关回采工作面参数为下表序号巷道名称断面形状支护材料巷道断面(m2)长度(m)工程量（m3）净掘净容积掘进体积1区段运输巷梯形工字钢1314.2159020670225782区段回风巷梯形工字钢1314.2159020670225783开切眼梯形液压支架151818027003240在综合机械化采煤时，采用单巷布置，区段运输平巷的一侧需要设置转载机和胶带运输机；另一侧需要布置泵站和移动变电所等电气设备，故巷道断面较大，一般可达12。由于巷道断面较大不利于巷道掘进和维护，要求平巷采用强度较高的支护材料。根据围岩条件可采用金属支架和U型钢拱形可伸性支架维护。条件适用时也可采用锚杆支护。本采区单巷布置时设备分巷布置。已知胶带运输机型号为SSJ1000/M型可伸缩胶带输送机，其机头尺寸参数为：高宽()=16652589mm，故在巷道底板起，1.6m水平胶带输送机宽度为L=2589mm，对于综采非人行侧宽a=500mm，人行侧从底板起1.6m高度范围内设备与拱壁间c=1000mm，所以巷道净宽为B=a+c+L=4089mm已知=80，可得B0=4653mm，由公式B2=B1+2Hcot80和S=（B1+B2）*H/2,得到H=3200mm，B1=3472mm，进而求得斜长l=3250mm。5.3 回采工作面设备选择5.3.1 采煤机采煤机的生产能力应大于工作面的设计生产能力，同时选择的采煤机应与液压支架、端头支架、刮板输送机之间必须有良好的配套关系。1、采煤机平均截割速度 考虑掘进出煤，掘进煤按年产量5%计算。本矿设计综采工作面年产量为150万t，日产量为4545.4t，日循环数3个，则采煤机一个循环的平均时间为： t=3*T*60/n= 3660/3=360min 式中：t采煤机每个循环的作业时间，min；T每班工作时间，6h； n日循环数，3个。采煤机平均割煤速度按下式计算：V（L2*L1）/（tt1）（180220）/（360-20）0.65m/min 式中：V采煤机割煤速度，m/min； L工作面长度，m； L1采煤机斜切进刀长度，L1= B/tan3 m；或20 mB采煤机滚筒截深，m t采煤机每个循环的作业时间，min； t1辅助作业时间，取为20 min。5.3.2采煤机生产能力采煤机实际割煤能力：Q60MBV采K602.10.60.651.380.5=34.0t/h 采煤机实际放煤能力：Q60MBV采K605.41.20.651.380.5=174t/h式中：Q采煤机理论生产率，t/h； M回采工作面平均采（放）高，m； B采煤机滚筒截深，m； V采采煤机平均割煤速度,m/min； 容重，取1.38t/m3； K总时间利用系数，取为0.5。3、采煤机功率采煤机总装机功率根据工作面煤质硬度、采高及生产率要求。查采矿工程设计手册选取采煤机功率N为200千瓦。4、采煤机牵引力、割煤速度、截深及滚筒直径通过计算知采煤机平均割煤速度为0.65m/min。本矿煤层的开采高度范围为7.5m，煤层倾角平均为11局部为921，再结合设计采煤方法及所确定采高，放顶煤采煤机采2.1m放5.4m。参照设计手册经验，根据上面计算可选，查手册可得MG400/920-WD(3300V)型合适。MG400/920-WD(3300V)采煤机主要技术特征表 生产厂家：鸡西煤矿机械有限公司项目基 型MG400/920-WD(3300V) 采高 m1.9-3.8卧底量 mm326、526适应倾角 度35度 截割机构 设计功率 kw920 截深 m0.6/0.8滚筒直径 m29/35/40摇臂长度 m1.6/1.8/2.0 牵引方式液压链牵引牵引力 KN2109牵引行走机构 牵引速度 m/min620/360 装机总功率 kw7.13 机面高度 mm1505-1579 电动机 功率 kw920 电压 kv3300 质量 t55.65.3.2刮板输送机（1）、刮板输送机运输能力工作面刮板输送机的能力应与采煤机实际生产能力相适应，考虑各种因素影响，刮板输送机的运输能力按采煤机平均生产能力的1.2倍考虑。则刮板输送机的输送能力为：QG1QK134.01.240.8t/h QG2QK21741.2208.8t/h 式中：QG1前刮板输送机运输能力，t/h； QG2后刮板输送机运输能力，t/h； Q采煤机生产能力， t/h。考虑设备装载不均衡性，采煤机运输机同向行驶时的调整数，设计确定工作面刮板机运输能力为1000t/h。（2）、刮板机铺设长度回采工作面长度为180m，考虑机头、机尾搭接关系，刮板机长度暂按280m考虑，精确长度应在设备订货前配套设计时确定。前刮板输送机SGD730/180型刮板输送机技术特征表技术特征参数型号SGD730/180适用条件缓斜1.8m3.5m综采面出厂长度 m300小时运量t500链速 m/s0.92电动机型号DSB90功率kw902电压V660、1140链破断力V850外行尺寸（长宽高）1500730220质量t110生产厂家西北煤机厂 后刮板输送机选SGZ764/400技术参数表：输送能力t/h800设计长度m280装机功率kW2200链 速m/s1.1刮板链型式中双链链条规格mm2692 C中部槽规格m3.3转载机 1）、转载机的运输能力应大于工作面刮板输送机的输送能力；它的溜槽宽度与链速一般大于工作面刮板输送机溜槽宽度与链速。 2）、转载机的传动装置，应根据运量和运距大小确定电动机台数及功率，并尽量与工作面刮板输送机相同，以便通用。 3）、转载机的机尾与工作面输送机的连接要配套，并保证工作面刮板输送机机头有600700的卸载高度。 根据所选刮板机的型号，确定转载机选用中煤张家口煤矿机械有限责任公司生产的SZZ830/500