安全工程系煤礦開采設(shè)計(jì)
  緒∵論
  一.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想
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河南理工安全工程系煤礦開采設(shè)計(jì)

作者:佚名 2012-02-28 22:16 來源:本站原創(chuàng)

  河南工程學(xué)院

  安全工程系煤礦開采設(shè)計(jì)

  緒 論

  一.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想

  該課程設(shè)計(jì)是采礦工程專業(yè)學(xué)生一項(xiàng)實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié),是在《煤礦開采學(xué)》課程的理論教學(xué)和認(rèn)識實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上,通過采區(qū)設(shè)計(jì)把所學(xué)的主干專業(yè)課程《煤礦開采學(xué)》理論知識融會貫通于實(shí)踐的綜合性學(xué)習(xí)過程,以提高工科大學(xué)生的工程實(shí)踐和動手能力。

  二.課程設(shè)計(jì)的目的

  通過采區(qū)設(shè)計(jì)達(dá)到下列目的:

  1 系統(tǒng)靈活運(yùn)用和鞏固所學(xué)的理論知識,并結(jié)合實(shí)際條件加以運(yùn)用。豐富學(xué)生的安全生產(chǎn)實(shí)際知識,并進(jìn)一步培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生熱愛勞動、善于理論聯(lián)系實(shí)際、尊重科學(xué)和實(shí)踐的良好思想作風(fēng);

  2 掌握采區(qū)方案設(shè)計(jì)的步驟和方法,為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ);

  3 鞏固和發(fā)展學(xué)生的文字編寫、運(yùn)算和繪圖的工程技能,培養(yǎng)和提高大學(xué)生分析和解決問題的能力

  三.設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容

  1 采區(qū)概況:敘述采區(qū)位置、開采范圍寄與臨近采區(qū)的關(guān)系,采區(qū)邊界的確定等。

  2采區(qū)地質(zhì)概況:采區(qū)范圍內(nèi)煤層賦存條件、煤層走向、傾向、傾角、煤層數(shù)目、煤質(zhì)、煤的自燃性、瓦斯等級、頂?shù)装鍘r石厚度、巖性、采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、水紋地質(zhì)條件等、計(jì)算采區(qū)儲量。

  3 確定采區(qū)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限、采區(qū)內(nèi)同采的工作面數(shù)目、工作面配產(chǎn)情況與接續(xù)情況,編制采區(qū)內(nèi)回采工作面接替圖表、掘進(jìn)工作面接替圖表、回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表。

  4 選擇各層煤層采煤方法,確定回采工藝方式、工作面支護(hù)形式和支護(hù)設(shè)備、采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)類型。確定工作面進(jìn)刀方式、截割方式、工作面長度、采高及工作面推進(jìn)度等。

  5 劃分區(qū)段或條帶,確定工作面開采順序。

  6 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,選擇采區(qū)巷道布置最優(yōu)方案,并論證其合理性。

  7 確定采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng),包括運(yùn)煤、運(yùn)矸、運(yùn)料系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)。列表說明采區(qū)設(shè)備主要參數(shù)。

  8 選擇采區(qū)上、中、下不車場形式,并附插圖。

  9 編制采區(qū)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表:包括采區(qū)走向長度、斜長、區(qū)段數(shù)目、采煤方法、采面長度,采區(qū)可采儲量、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限、采區(qū)回采率、工作面回采率、采掘面頭數(shù)比等。

  四.設(shè)計(jì)題目

  設(shè)計(jì)題目的一般條件:

  采區(qū)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力150萬噸

  1#煤層傾角20°,厚度3m,埋深400,采區(qū)面積1.5km×1km

  2#煤層厚度3m,層間距30m

  瓦斯: CH4含量在0-5.21ml/g間,平均1.83ml/g

  礦井涌水量:正常涌水量300m3/h,最大涌水量600m3/h

  直接頂板硬底板硬煤質(zhì)硬

  第一章 采區(qū)概況

  采區(qū)概況:敘述采區(qū)位置、開采范圍、及與臨近采區(qū)的關(guān)系,采區(qū)邊界的確定等。

  附表1:設(shè)計(jì)采區(qū)綜合柱狀圖

  某礦第一開采水平上山某采(帶)區(qū)自下而上開采1#煤層和2#煤層,煤層厚度、層間距及頂?shù)装鍘r性見以上綜合柱狀圖 。

  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1#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。

  第二章 采區(qū)地質(zhì)概況

  敘述采區(qū)范圍內(nèi)煤層賦存條件、煤層走向、傾向、傾角、煤層數(shù)目、煤質(zhì)、煤的自燃性、瓦斯等級、頂?shù)装鍘r石厚度、巖性、采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等,計(jì)算采區(qū)儲量。

  煤層 地下開采

  近水平煤層       < 8°

  緩斜煤層  8~25°

  中斜煤層 25~45°

  急斜煤層 >45°

  所給條件煤層傾角為20°因此為緩斜煤層,

  煤層 地下開采

  薄煤層 < 1.3m

  中厚煤層 1.3~3.5m

  厚煤層 > 3.5m

  所給條件煤層厚度3m因此為中厚煤層。

  瓦斯等級劃分為三級:低瓦斯礦井,相對瓦斯涌出量10m3/t以下;高瓦斯礦井,相對瓦斯涌出量10m3/t以上;煤與瓦斯突出礦井,指在采掘過程中發(fā)生過煤與瓦斯突出的礦井。CH4含量在0-5.21ml/g間,平均1.83ml/g即平均在1.83m3/t,最高是5.21m3/t,所以為低瓦斯礦井。

  該煤層賦存在地下400m,煤層傾角為20°,為低瓦斯礦井,煤質(zhì)為無煙煤,顏色為鋼灰色,條痕為深黑~灰黑色,似金屬光澤,硬度和密度在煤中最大。揮發(fā)分低,固定碳高,燃點(diǎn)高,不易自燃,火力耐久。

  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;1#煤層和 2#煤層屬簡單結(jié)構(gòu)煤層,硬度系數(shù) f=4,1#煤層和2#煤層屬于硬煤層,各煤層瓦斯涌出量也較小。

  1、確定采區(qū)走向長度

  因?yàn)榫镒呦驘o大的地質(zhì)變化,采區(qū)走向長度應(yīng)從技術(shù)上可能和經(jīng)濟(jì)上有利的原則來確定。區(qū)段平巷布置在煤層底板的硬砂巖中,巷道容易維護(hù),采區(qū)走向長度可以適當(dāng)加長。煤層平均傾角為20°,為緩斜煤層,開采條件較好,采掘機(jī)械化程度高,采區(qū)集中巷采用皮帶運(yùn)輸機(jī),生產(chǎn)能力較大的采區(qū)其走向長度為1000~1500,綜采工作面單面布置時,走向長度一般不小于1000m。雙面布置時,走向長度不小于2000m。普采雙面布置一般為1200~1500m。因?yàn)椴蓞^(qū)走向長度為2000m,綜采工作面雙面布置,走向長度設(shè)計(jì)為2000m。該煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m護(hù)巷煤柱,故其煤層傾向共有:1000-60=940m的長度,走向長度1500-15×2=1470m。

  2、確定區(qū)段斜長和區(qū)段數(shù)目、回采工作面長度

  采區(qū)傾斜長度為940m,走向長度為1470m。采區(qū)劃分為4個區(qū)段,每個區(qū)段傾斜長度為235m,區(qū)段斜長內(nèi)一般設(shè)置一個走向長壁采煤工作面,因此區(qū)段斜長就等于采煤工作面長度加上區(qū)段平巷寬度和護(hù)巷煤柱的寬度,護(hù)巷煤柱寬度根據(jù)礦山壓力的大小和所采取的護(hù)巷方法分別為0~15m厚煤層有煤柱護(hù)巷時區(qū)段煤柱寬度可達(dá)20m。護(hù)巷煤柱寬度取15m。

  一般而言,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180~250m,巷道寬度為4m~4.5m,本采區(qū)選取4.5m,且采區(qū)生產(chǎn)能力為150萬t/a,一個中厚煤層的一個工作面便可以滿足生產(chǎn)要求,最終選定4個區(qū)段,采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱,取5米,兩區(qū)段間留有較大煤柱,取30米。

  故工作面長度為:L =(1000-30×2-5×4-8×4.5)/4=220m

  工作面合理長度的驗(yàn)證

 ?、購拿簩拥刭|(zhì)條件考慮

  該采區(qū)內(nèi)的三層可采煤層的地質(zhì)條件較好,無斷層,煤層傾角為20°,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220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(jì)生產(chǎn)能力為150萬噸/年。正規(guī)循環(huán)每天進(jìn)六刀,采煤機(jī)滾筒截深為600mm,所以1#煤層的工作面實(shí)際年生產(chǎn)能力為:

  330×0.6×3×3×3×220×1.4×0.95=156.4 (萬噸)

  能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求,一個工作面生產(chǎn)就能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求,并且考慮到其他各個方面對生產(chǎn)的影響,工作面的長度確定的合理。

 ?、蹚倪\(yùn)輸設(shè)備及管理水平角度考慮

  采區(qū)生產(chǎn)選用的設(shè)備均為國內(nèi)先進(jìn)的的生產(chǎn)設(shè)備,工作面選用的250米刮板輸送機(jī)能夠利用國內(nèi)先進(jìn)的技術(shù),能夠與時俱進(jìn)的跟上技術(shù)的發(fā)展。

  由于現(xiàn)在提倡管理人員的知識化、年輕化,所以工作面長度為220米在管理上是毫無問題的。

 ?、軓捻敯?a href=http://m.myworldofnumbers.com/mkgl/ target=_blank class=infotextkey>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180~250m,所以選擇的工作面的長度為220米較合適。另外,工作面的瓦斯涌出量較低,通風(fēng)問題能夠解決。

  ⑤從巷道布置角度考慮

  由于采區(qū)傾斜方向長為1000米,除去煤柱寬及巷道寬116米,剩余884米,把每個工作面長度定為220米,884÷220=4,正好為4工作面。

 ?、?經(jīng)濟(jì)合理的工作面

  工作面的長度與地質(zhì)因素及技術(shù)因素的關(guān)系十分的密切,直接影響生產(chǎn)效率,所以根據(jù)條件,以高產(chǎn)量、高效率為原則選擇合理的工作面長度。合理的工作面以生產(chǎn)成本低,經(jīng)濟(jì)效益高為目標(biāo)。盡量加快工作面的推進(jìn)速度,減少巷道的維護(hù)時間,降低回采總成本,使設(shè)備、資源得到最高利用。

  3、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-S0)/(l+l0)

  式中:L ----- 煤層傾斜方向長度(m);

  S0 ---- 采區(qū)邊界煤柱寬度(m);

  l ----- 工作面長度(m);

  l0 ---- 回采巷道寬度,因采用綜采,故 l0取5(m)。

  N=(1000-30×2)/(220+10) = 4.08,取4 .

  4、采區(qū)的工業(yè)儲量、設(shè)計(jì)可采儲量

  (1) 采區(qū)的工業(yè)儲量

  Zg=H×L×(m1+m2)× γ

  式中: Zg---- 采區(qū)工業(yè)儲量,萬t; H---- 采區(qū)傾斜長度,940m;

  L---- 采區(qū)走向長度,1470m; γ---- 煤的容重 ,1.40t/m3;

  m1---- 1#煤層煤的厚度,為3.0米;

  m2---- 2#煤層煤的厚度,為3.0米;

  Zg=1000×1500×(3.0+3.0)×1.4=1260萬t/a

  Zg1=Zg2=1000×1500×3.0×1.4=630萬t

  (2) 設(shè)計(jì)可采儲量

  ZK=(Zg-p)×C

  式中:ZK---- 設(shè)計(jì)可采儲量, 萬t;

  Zg---- 工業(yè)儲量,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%。本設(shè)計(jì)條件下取80%。

  Pm1= Pm2= 30×2×1500×3.0×1.4+15×2×(1000-30×2)×3.0×1.4=48.8萬t

  P---- 上下兩端永久煤柱損失量,左右兩邊界永久煤柱損失量,萬t;該煤層左右邊界各有15m的邊界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m護(hù)巷煤柱。

  ZK1= ZK2= ( Zg1-p1)× C1=(630-48.8)×0.80=464.96萬t

  5、驗(yàn)算采區(qū)采出率C

  對于1#、2#厚煤層:

  C1=C2  =(Zg1-p1)/Zg1

  式中: C1-----采區(qū)采出率,% ;

  Zg1 ---- 1#煤層的工業(yè)儲量,萬t ;

  p1 ---- 1#煤層的永久煤柱損失,萬t ,取Zg1×6% ;

  C1=(Zg1-p1)/Zg1 =(630-48.8)/630= 92.25% > 80%滿足要求。

  第三章 采區(qū)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限

  采區(qū)生產(chǎn)能力和服務(wù)年限、采區(qū)內(nèi)同采的工作面?zhèn)€數(shù)、工作面配產(chǎn)情況與接續(xù)情況,編制采區(qū)內(nèi)回采工作面接替圖表、掘進(jìn)工作面接替圖表、回采工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)圖表。

  1、采區(qū)生產(chǎn)能力

  采區(qū)生產(chǎn)能力的基礎(chǔ)是采面的生產(chǎn)能力,而采面的產(chǎn)量取決于煤層厚度、工作面長度、及推進(jìn)速度。

  一個采面的產(chǎn)量A0(萬t)可由下式計(jì)算

  A0 =LV0MγC0

  式中 L——采煤工作面長度,m;

  V0—— 推進(jìn)速度,m/a;

  M——煤層厚度或采高,m;

  γ——煤的密度,t/m3

  C0 ——采煤工作面采出率,一般取0.93~0.97,薄煤層取高限,厚煤層取低限;此處取0.95。

  采煤工作面年推進(jìn)速度綜采面可達(dá)1080~1200m或以上。此處取1200m/a。采煤機(jī)截深取0.6m,一天截9刀,采用四六制一個班截3刀。一天工作面推進(jìn)速度為5.4m,采煤工作面年推進(jìn)速5.4m/d×330d=1782m/a。

  因此一個采面生產(chǎn)能力A0 =220×1782×3×1.4×0.95=156.4萬t。

  采區(qū)生產(chǎn)能力AB =k1k2 A0i

  式中 n 采區(qū)內(nèi)同采的工作面?zhèn)€數(shù),此處取2;

  k1 采區(qū)掘進(jìn)出煤系數(shù),取1.1 左右;

  k2 工作面之間出煤影響系數(shù),n=1取1,n=2 時取0.95,n=3時取0.9。

  采區(qū)生產(chǎn)能力AB =1.1×1×156.4=172萬t。

  2、采區(qū)服務(wù)年限

  T= ZK/(A×K)

  式中: T---- 采區(qū)服務(wù)年限,a;

  A---- 采區(qū)生產(chǎn)能力, 172萬t;

  ZK---- 設(shè)計(jì)可采儲量,929.9萬t;

  K----儲量備用系數(shù),取1.3。

  T1= ZK1/(A×K)=464.96萬t/(172萬t ×1.3)=2.07a ;

  T2= ZK2/(A×K)=464.96萬t/(172萬t ×1.3)=2.07a;

  T= T1+ T2 =4.14a。

  所以采區(qū)的服務(wù)年限為4.14年。采區(qū)內(nèi)同采的工作面?zhèn)€數(shù)為1。

  3、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)

  生產(chǎn)能力為172萬t/a,且工作面生產(chǎn)能力為5212t/a。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)內(nèi)一個工作面。

  第四章 采煤方法

  選擇各煤層采煤方法,確定回采工藝方式、工作面支護(hù)形式、支護(hù)設(shè)備、采煤機(jī)和運(yùn)輸類型。確定工作面進(jìn)刀方式、截割方式、工作面長度、采高及工作面推進(jìn)度等。

  1.采煤方法的確定

  單一走向長壁采煤法主要用于緩斜、傾斜薄及中厚煤層或緩斜3.5~5.0m厚煤層,其采煤系統(tǒng)比較簡單。所給條件煤層厚3m,傾角20°為緩斜中厚煤層,所以選用單一走向長壁采煤法。地質(zhì)構(gòu)造簡單,煤層賦存條件較好,瓦斯涌出量小。且現(xiàn)代工作面長度有加長趨勢,因此采煤工藝選取的是較先進(jìn)的綜采。

  2.采煤工藝方式的確定

  (1)選第一煤層,即1#煤層為對象設(shè)置采煤工藝。

  由于1#煤層厚度為3m,屬于中厚煤層,硬度系數(shù)f=4,結(jié)構(gòu)簡單,無斷層,故可用綜合機(jī)械化采煤工藝。綜采放頂煤工作面“四六”制作業(yè)形式,即三班采煤,一班準(zhǔn)備。采煤機(jī)截深為0.6m。采煤機(jī)割煤高度為3m。

  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。

  (3)采煤與裝煤

  ①落煤方式與采煤機(jī)的選擇

  采用綜合機(jī)械化采煤,雙滾筒采煤機(jī)直接落煤和裝煤。依據(jù)采區(qū)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力確定工作面每天的推進(jìn)度為5.4m。

  選擇采煤機(jī)的滾筒截深為600mm,每天正規(guī)循環(huán)推進(jìn)9刀,每個循環(huán)0.6m,可滿足每天至少推進(jìn)5.4m的要求。

  根據(jù)煤層的實(shí)際情況,煤層厚度為3m,工作面長度為220m,采高3m,工作面推進(jìn)速度1782m/a。經(jīng)查《采礦設(shè)計(jì)手冊》,選用MGT375/750采煤機(jī)。MGT375/750型采煤機(jī)的采高范圍1.8~3.5m,截深為0.6m。。

 ?、诠ぷ髅娌捎米砸剖揭簤褐Ъ苤ёo(hù)

  ③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)6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。

 ?、苤ёo(hù)方式:由于1#煤層f = 4,選用及時支護(hù)。

 ?、莨ぷ髅娴闹Ъ苄枨罅?

  由n = L / E

  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= 220/1.5=146(架)

 ?、薅祟^支架

  由于巷道寬度為5m,而架寬為1.43~1.59 m,因此選2架,上下兩端共需4架。另兩架空間用單體支架金屬鉸接頂梁支護(hù)。支撐高度:1.6~3.8。

 ?、叱爸ёo(hù)方式和距離

  由于采用綜采開采,支撐壓力分布范圍為20~30米,峰值點(diǎn)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校核支架的強(qiáng)度和高度

  校核高度

  經(jīng)查《采礦設(shè)計(jì)手冊》得到:

  在實(shí)際使用中,通常所選用的支架的最大結(jié)構(gòu)高度比最大采高大200mm左右。即: Hmax = Mmax+0.2米。最小結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比最小的采高小250—350mm。即:Hmin= Mmin-(0.2 5~0.35)m

  已知選用的 ZY3400/16/35 支撐掩護(hù)式支架的最大結(jié)構(gòu)高度為3.5m>(Mmax+0.2),滿足要求。支架的最小結(jié)構(gòu)高度為1.8m< Mmin - (0.2 5~0.35),滿足要求。

  校核強(qiáng)度

  由q=K×M×ρ×g×10-6

  式中: q —— 支護(hù)強(qiáng)度,Mpa;

  K ——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù),取6;

  M —— 采高,m;

  ρ —— 巖石密度,取 2.5×103Kg/m3;

  g —— 取10N/Kg。

  q=6×3.0×2.5×103×10×10-6=0.45Mpa

  由Q=q×F×103KN

  式中:F——為支架支護(hù)面積,F(xiàn) = 5.725×1.450 = 8.30m2

  Q=0.45×8.30×103=3735 KN

  由P = Q / η

  式中:P —— 支架的工作阻力,KN;

  Q —— 支架的有效工作阻力,KN;

  η —— 支架的支撐效率,取80%

  P=3735÷0.8=4688.75 KN <支架工作阻力6000 KN, 滿足要求。

  3、處理采空區(qū)

  采用全部跨落法處理采空區(qū)。

  第五章 工作面開采順序

  劃分區(qū)段或條帶,確定工作面開采順序。

  將采區(qū)劃分為四個區(qū)段,每個區(qū)段傾斜長度為235m,一次采一個工作面,。以1#煤層為例,4個區(qū)段工作面接替順序,采用下行開采順序

  1#工作面接替順序圖

  圖.1

  對于1#布置一個綜放工作面便可以滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求。

  1#煤層:K1煤層:區(qū)段1(001-002)→區(qū)段2(001-002)→區(qū)段3(001-002)→區(qū)段4(001-002)→區(qū)段5(001-002)

  (說明:以上箭頭表示方向?yàn)楣ぷ髅嫱七M(jìn)順序。) 3.確定工作面回采巷道布置方式及工作面推進(jìn)終點(diǎn)位置。

  第六章 采區(qū)巷道布置

  通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,選擇采區(qū)巷道布置最優(yōu)方案,并論證其合理性。

  回采巷道布置方式.:單巷沿空掘巷掘進(jìn)方式。

  分析:已知采區(qū)內(nèi)各煤層埋藏平穩(wěn),地質(zhì)構(gòu)造簡單,無斷層,同時,各煤層瓦斯涌出量較低,自然發(fā)火傾向較弱,涌水量也較小。因此有利于綜合機(jī)械化作業(yè),可以充分發(fā)揮棕采高產(chǎn)高效的優(yōu)勢。同時,為減小煤柱損失,提高采出率。綜合考慮各種因素,采用單巷沿空掘巷掘進(jìn)方式。這種方式掘出的巷道正處在應(yīng)力降低區(qū),即好維護(hù)又提高了采出率,有取代沿空留巷的趨勢。

  說明:在采區(qū)巷道布置平面圖內(nèi),工作面布置和推進(jìn)的位置應(yīng)以達(dá)到采區(qū)設(shè)計(jì)產(chǎn)量及安全為準(zhǔn)。工作面推進(jìn)到距回風(fēng)大巷30米處的位置,即為避開采掘超前影響所留設(shè)的30m護(hù)巷。

  1.完善開拓巷道

  為了減少煤柱損失提高采出率,利于滅災(zāi)并提高經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)所給地質(zhì)條件及采礦工程設(shè)計(jì)規(guī)劃,在第一開采水平中,把為該采區(qū)服務(wù)的運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷均布置在2#煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中,兩巷水平間距相距1457.39m 。

  2.確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較

  首先確定回采巷道布置方式,由于地質(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。同時為減少煤柱損失,提高采出率,降低巷道維護(hù)費(fèi)用,采用沿空掘巷的方式。因此采用工作面布置圖1所示工作面接替順序,就能彌補(bǔ)沿空掘巷時工作面接替復(fù)雜的缺點(diǎn)。

  確定采區(qū)巷道布置系統(tǒng),采區(qū)內(nèi)有2層煤,每一層都布置4個工作面,根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下兩個方案進(jìn)行比較:

  方案一:兩條巖石上山

  在距2#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,兩上山層位有一定差距,使其分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段;平巷不交叉;石門聯(lián)系各煤層。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(diǎn)是:巖石工程量大,掘進(jìn)費(fèi)用高,聯(lián)絡(luò)石門長,但維護(hù)條件好,維護(hù)費(fèi)用低,有利于通風(fēng),運(yùn)輸能力大。

  方案二:一煤一巖上山

  在距2#煤層底板15m處巖石中布置一條巖石運(yùn)輸上山,在2#煤層中布置另一條軌道上山,石門聯(lián)系各煤層。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(diǎn)是:節(jié)省了一條巖石上山,相對減少了巖石工程量,但軌道上山不易維護(hù),維護(hù)費(fèi)用高,需要保護(hù)煤柱。

  論證回采巷道布置方式的合理性:

  方案一:巖石工程量達(dá),掘進(jìn)費(fèi)用高,聯(lián)絡(luò)石門長,但維護(hù)條件好,維護(hù)費(fèi)用低,有利于通風(fēng),運(yùn)輸能力大

  方案二:節(jié)省了一條巖石上山,相對減少了巖石工程量,但軌道上山不易維護(hù),維護(hù)費(fèi)用高,需要保護(hù)煤柱。而且又由于煤層較硬,相對來說,軌道上山維護(hù)容易一些,費(fèi)用相對會少。這種布置方式適用于產(chǎn)量不大,服務(wù)年限不太長的采區(qū)。

  綜上所述,選擇一煤一巖上山采區(qū)聯(lián)合布置方式,巷道布置情況見巷道布置圖、采區(qū)巷道平面圖、剖面圖,以1#煤層為例。軌道上山布置在最下一層煤為維護(hù)條件較好的薄及中厚煤層當(dāng)中,運(yùn)輸上山布置在底板巖石中。采區(qū)服務(wù)年限為4年,不太長,產(chǎn)量也不大。因此此方案比較合理。

  第七章 采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)

  確定采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng),包括運(yùn)煤、運(yùn)矸、運(yùn)料系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)。列表說明采區(qū)設(shè)備主要參數(shù)

  1.生產(chǎn)系統(tǒng)

  單一煤層走向巷道布置圖

  (1)運(yùn)煤系統(tǒng)

  在運(yùn)輸上山和運(yùn)輸巷內(nèi)均鋪設(shè)有刮板輸送機(jī)。其運(yùn)煤路線為:工作面運(yùn)出的煤,經(jīng)運(yùn)輸巷、運(yùn)輸上山到采區(qū)煤倉上口,通過采區(qū)煤倉在采區(qū)運(yùn)輸石門裝車外運(yùn)。

  最后一個區(qū)段工作面運(yùn)出的煤,則有區(qū)段運(yùn)輸巷至運(yùn)輸上山,在運(yùn)輸上山鋪設(shè)一臺短刮板輸送機(jī),向上運(yùn)至煤倉上口。

  (2)運(yùn)料排矸系統(tǒng)

  運(yùn)料排矸采用600mm軌距的礦車和平板車。物料自下部車場3,經(jīng)軌道上山到上部車場6,然后經(jīng)回風(fēng)巷10送至采煤工作面。區(qū)段回風(fēng)巷8,8'和運(yùn)輸巷9,9 '所需的物料,自軌道上山4經(jīng)中部車場7,7'送人。

  掘進(jìn)巷道時所出的煤和矸石,利用礦車從各平巷運(yùn)出經(jīng)軌道上山運(yùn)至下部車場。

  (3)通風(fēng)系統(tǒng)

  采煤工作面所需的新鮮風(fēng)流,從采區(qū)運(yùn)輸石門進(jìn)入,經(jīng)下部車場、軌道上山、中部車場7分成兩翼經(jīng)平巷8、聯(lián)絡(luò)眼11、運(yùn)輸巷9到達(dá)工作面。從工作面出來的污風(fēng),經(jīng)回風(fēng)巷10,右翼直接進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)石門,左翼側(cè)需經(jīng)車場繞道6進(jìn)入采區(qū)回風(fēng)石門。

  掘進(jìn)工作面所需的新鮮風(fēng)流,從軌道上山經(jīng)中部車場7'分兩翼送至8'.平巷內(nèi)由局部通風(fēng)機(jī)送往掘進(jìn)工作面,污風(fēng)流則從運(yùn)輸巷9'經(jīng)運(yùn)輸上山回入采區(qū)回風(fēng)石門。

  2.采區(qū)設(shè)備參數(shù)

  采煤機(jī)主要參數(shù)

 

  第八章 采區(qū)車場

  選擇采區(qū)上、中、下部車場形式,并附插圖。

  按照軌道上山與上部區(qū)段回風(fēng)巷(或回風(fēng)石門)的連接方式不同,上部車場分為平車場、甩車場和轉(zhuǎn)盤車場三類。

  若軌道上山以水平的巷道與區(qū)段回風(fēng)巷相連,絞車房布置在與回風(fēng)巷同一水平的巖石中,則為上部平車場;若軌道上山以傾斜的甩車道與區(qū)段區(qū)段回風(fēng)平巷相連為采區(qū)上部甩車場;轉(zhuǎn)盤車場的特點(diǎn)是軌道上山與區(qū)段回風(fēng)平巷呈十字形相交,利用轉(zhuǎn)盤調(diào)車,即礦車提至轉(zhuǎn)盤上,將轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)90,再將礦車送入?yún)^(qū)段回風(fēng)平巷。

  采區(qū)上部平車場線路的特點(diǎn)是設(shè)置反向豎曲線,上山經(jīng)反向豎曲線變平,然后設(shè)置平臺,在平臺上進(jìn)行調(diào)運(yùn)工作。根據(jù)提升方向與礦車在車場內(nèi)運(yùn)行方向來區(qū)分,平車場又可分為順向和逆向車場兩種形式。兩種車場如何選擇,主要根據(jù)軌道上山、絞車房及回風(fēng)巷的相對位置決定。當(dāng)車場巷道直接與回風(fēng)道聯(lián)系時可采用順向平車場。當(dāng)煤層群聯(lián)合布置采區(qū),且有采區(qū)回風(fēng)石門與各煤層回風(fēng)巷及總回風(fēng)巷相聯(lián)系時,可采用逆向平車場,有時也可用順向平車場。

  對于煤層軌道上山,為減少巖石工程量,可采用甩車場,并具有通過能力大,調(diào)車方便,勞動量小等優(yōu)點(diǎn);其缺點(diǎn)是絞車房布置在回風(fēng)巷標(biāo)高以上,當(dāng)上部為采空區(qū)或松軟的風(fēng)化帶時,絞車房維護(hù)比較困難,而且絞車房回風(fēng)有一段下行風(fēng),通風(fēng)條件較差。所以,當(dāng)采區(qū)上部是采空區(qū)或?yàn)樗绍浀娘L(fēng)化帶時,可選擇平車場。此外,在煤層群聯(lián)合布置時,回風(fēng)石門較長,為便于與回風(fēng)石門聯(lián)系也多選用平車場,其他條件下,可選擇甩車場。

  采區(qū)中部車場也同樣采用甩車場形式。

  采區(qū)下部車場的基本形式,按裝車地點(diǎn)不同分為大巷裝車、石門裝車和繞道裝車三種;按材料車場設(shè)置地點(diǎn)不同,又有頂板繞道和底板繞道兩種。當(dāng)煤層傾角在12°及以下是,采用底板繞道。

  本采區(qū)的下部車場根據(jù)條件可以大巷裝車形式,由于煤層傾角為12°,故采用頂板繞道。但應(yīng)注意軌道上山的起坡角,一般以不超過25°為宜。大巷裝車站線路布置圖如下:

  1- 運(yùn)輸上山;2-調(diào)度絞車;3-煤倉;4-空車存車線;5-重車存車線;6-裝車點(diǎn)道岔;7,8-通過線渡道岔;

  9-通過線大巷裝車式下部車場的輔助提升車場為頂板繞道式,其形式如:1- 運(yùn)輸上山;2-軌道上山;3-采區(qū)煤倉;4-大巷;5-人行道;6-材料車場;7-繞道

  第九章 采區(qū)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

  編制采區(qū)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):包括采區(qū)走向長度、斜長、區(qū)斷數(shù)目、采煤方法、采面長度、采區(qū)可采儲量、生產(chǎn)能力、服務(wù)年限、 采區(qū)回采率、工作面回采率、采掘面頭比等。

  采區(qū)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

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