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    煤礦開采學(xué)課程設(shè)計(jì)(DOC30頁(yè))

    上傳人:水****8 文檔編號(hào):24314769 上傳時(shí)間:2021-06-27 格式:DOC 頁(yè)數(shù):33 大?。?62KB
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    1、河南工程學(xué)院煤礦開采學(xué)課程設(shè)計(jì)*礦*采(帶)區(qū)120萬(wàn)噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)學(xué)生姓名: 李 想 學(xué) 號(hào): 23 學(xué) 院: 安全工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 煤礦開采技術(shù)1332 專業(yè)課程: 煤礦開采學(xué) 指導(dǎo)教師: 趙新濤 2015 年1月11日27 / 33煤礦開采學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目 *礦*采(帶)區(qū)120萬(wàn)噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計(jì) 專業(yè) 煤礦開采技術(shù) 班級(jí) 1332 一 設(shè)計(jì)題目*礦*采(帶)區(qū)120萬(wàn)噸/年生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)。 二 設(shè)計(jì)時(shí)間2014年12月29日2021年1月11日 三 設(shè)計(jì)資料詳見(jiàn)本課程設(shè)計(jì)大綱。四 完成的任務(wù)(1)設(shè)計(jì)內(nèi)容:采(帶)區(qū)巷道布置、采煤工藝設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)圖紙。(2)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

    2、五 成果要求文字格式要求主標(biāo)題:三號(hào)字、居中、宋體、加黒,段后為自動(dòng)。 正文:全文宋體、小四號(hào)字、段前段后0、行間距1.5,首行縮進(jìn)2個(gè)字符(包括各級(jí)標(biāo)題)。編碼:采用中式“一、二、三、(一)(二)(三)123(1)(2)(3)”編碼形式,不得采用自動(dòng)生成格式。其中“一、(一)”做為標(biāo)題,加黒,單獨(dú)成行?!?(1)”可以做標(biāo)題,也可以不做標(biāo)題,如果做標(biāo)題,需單獨(dú)成行,做還是不做標(biāo)題,均不需要加黒。圖表:圖表文字及說(shuō)明等均采用五號(hào)宋體。表格要有表頭(表頭包括表號(hào)、表名),表頭在表的上面并居中加黑。圖要有圖號(hào)、圖名,在圖的下面并居中,不需加黒。公式:采用公式編輯器編寫,要規(guī)范,必要時(shí)要編號(hào),編號(hào)要

    3、寫在公式的尾部。裝訂:A4紙打印,加封面,左側(cè)裝訂。封面:封面裝訂,也可以粘貼在學(xué)生“課程作業(yè)”的檔案袋表面。圖紙要求(需要制圖的情況)本設(shè)計(jì)繪制一張大圖(二號(hào)圖紙) :采(帶)區(qū)巷道布置平面圖和(1:2022)剖面圖(1:2022)。設(shè)計(jì)圖紙四周各留20mm的邊框線,右下角留出標(biāo)題欄。凡設(shè)計(jì)圖中已有內(nèi)容,說(shuō)明書中都可以不畫。指導(dǎo)教師簽名: 2015年 1月 11日目 錄前言2第一章 采區(qū)巷道布置4第一節(jié) 采區(qū)儲(chǔ)量與服務(wù)年限4第二節(jié)采區(qū)內(nèi)的再劃分6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)7第四節(jié) 采區(qū)煤倉(cāng)設(shè)計(jì)10第二章采煤工藝設(shè)計(jì)15第一節(jié) 采煤工藝方式的確定15第二節(jié) 工作面合理長(zhǎng)度的確定2

    4、0第三節(jié) 采煤工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制21小 結(jié)24參考文獻(xiàn)25前 言課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1、設(shè)計(jì)題目的一般條件(假象礦井)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(jiàn)綜合柱狀圖。該采(帶)區(qū)走向長(zhǎng)度2500米,傾斜長(zhǎng)度1000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(wú)斷層,K1和K2煤層屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)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

    5、由設(shè)計(jì)者自行決定。2、設(shè)計(jì)題目的煤層傾角條件煤層傾角條件:煤層平均傾角為25設(shè)計(jì)采(帶)區(qū)綜合柱狀圖柱 狀厚度(m)巖 性 描 述 8.60灰色泥質(zhì)頁(yè)巖,砂頁(yè)巖互層-8.40泥質(zhì)細(xì)砂巖,碳質(zhì)頁(yè)巖互層-0.20碳質(zhì)頁(yè)巖,松軟6.9K1煤層,=1.30t/m3-4.20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3.0K2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2.20K3煤層,煤質(zhì)中硬,=1.30t/m3。3.20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因采區(qū)生產(chǎn)能力選定為120萬(wàn)t/a

    6、2采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量、設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 (1)采區(qū)的工業(yè)儲(chǔ)量 Zc=HLM (公式1-1) 式中: Zc-采區(qū)工業(yè)儲(chǔ)量,萬(wàn)t; H- 采區(qū)傾斜長(zhǎng)度,1000m; L- 采區(qū)走向長(zhǎng)度,2500m; - 煤的容重 ,1.30t/m3; M- 煤的厚度 ,K1,K2,K3煤層厚度分別為M1=6.9米,M2=3.0米,M3=2.2米;則Zc1=100025006.91.3=2242.5萬(wàn)tZc2=100025003.01.3=975萬(wàn)tZc3=100025002.21.3=715萬(wàn)tZc= Zc1+Zc2+Zc3=3932.5萬(wàn)t (2)設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量 計(jì)算永久煤柱損失 P=S2L +B2(H -S2)M (公

    7、式1-2) S-采區(qū)上下邊界煤柱寬度 B-采區(qū)左右邊界煤柱寬度 H-采區(qū)傾斜長(zhǎng)度,1000m; L-采區(qū)走向長(zhǎng)度,2500m; - 煤的容重,1.30t/m3; M- 煤的厚度,K1,K2,K3煤層厚度分別為M1=6.9米,M2=3.0米,M3=2.2米; K1,K2,K3煤層永久煤柱損失分別為P1,P2,P3 則P1=3022500+202(1000-302)6.91.3=168.28萬(wàn)tP2=3022500+202(1000-302)3.01.3=73.16萬(wàn)tP3=3022500+202(1000-302)2.21.3=53.65萬(wàn)tP=P1+P2+P3=295.09萬(wàn)t設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量Z=

    8、(Zc-P)C (公式1-3)式中 Z- 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量, 萬(wàn)t; Zc- 工業(yè)儲(chǔ)量,萬(wàn)t; P- 永久煤柱損失量,萬(wàn)t;C- 采區(qū)采出率,K1為厚煤層可取75%,K2,K3為中厚煤層取80%。則Z1=( Zc1-P1)C1 =(2242.5-168.28)0.8=1659.38萬(wàn)tZ2=( Zc2-P2)C2 =(975-73.16)0.9=811.66萬(wàn)tZ3=( Zc3-P3)C3 =(715-53.65)0.9=595.22萬(wàn)tZ=Z1+ Z2+ Z3=3066.26萬(wàn)t (3)采區(qū)服務(wù)年限 T= Z/AK (公式1-4)式中 T- 采區(qū)服務(wù)年限,a; A- 采區(qū)生產(chǎn)能力,120萬(wàn)t;

    9、Z- 設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量,萬(wàn)t; K-儲(chǔ)量備用系數(shù),取1.4。T= Z/AK=4080.7 /(1201.4)=24.2a (4)、驗(yàn)算采區(qū)回采率 C=(Zc-p)/Zc-(公式1-5)式中 C-采區(qū)回采率,% ; Zc -煤層的工業(yè)儲(chǔ)量,萬(wàn)t ; P- 煤層的永久煤柱損失,萬(wàn)t; C1=(Zc1-P1)/Zc1=(2242.5-168.28)/2242.5 =92.50% 75%滿足要求.C1=(Zc2-P2)/Zc2=(975-73.16)/ 975 =92.50% 80%滿足要求C1=(Zc3-P3)/Zc3=(715-53.65)/ 715=92.50% 80%滿足要求第二節(jié) 采區(qū)內(nèi)的再劃分

    10、1、 確定工作面長(zhǎng)度確定工作面長(zhǎng)度主要考慮的因素有地質(zhì)條件,煤層厚度,設(shè)備性能,巷道布置等,該采區(qū)內(nèi)煤層埋藏平穩(wěn),地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,無(wú)斷層,煤層瓦斯涌出量較小,且采煤工藝選取的是較先進(jìn)的綜采,在煤礦生產(chǎn)實(shí)踐中,工作面長(zhǎng)度有加長(zhǎng)趨勢(shì),考慮到設(shè)備選型及技術(shù)方面的因素綜采工作面長(zhǎng)度為150240m。、確定煤柱尺寸為使巷道保持良好狀態(tài),防止采空區(qū)矸石冒落及保證生產(chǎn)安全,需在采區(qū)四周留有一定范圍的采區(qū)煤柱,煤柱尺寸大小與煤層上的壓力及煤體本身強(qiáng)度有關(guān),綜合已知條件及所選用的采煤方法,在采區(qū)左右邊界各留20m的邊界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m護(hù)巷煤柱,采區(qū)內(nèi)不再留這類煤柱。, 確定工作面長(zhǎng)度有上可

    11、知,煤層傾向共有1100-60=1040m的長(zhǎng)度,走向長(zhǎng)度3000-40=2960m。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,煤層賦存條件較好,瓦斯涌出量小。巷道寬度為4m4.5m,本采區(qū)選取4.5m,且采區(qū)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t/a,選定5個(gè)區(qū)段,采用沿空掘巷方式,巷道間留較小煤柱,取5米。故工作面長(zhǎng)度為: L1=(1000-302-54-104.5)/5=175 m2、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(zhǎng)壁法開采。工作面數(shù)目:N=(L-2S)/(L1+2L2) -(公式1-6)式中 L - 煤層傾斜方向長(zhǎng)度(m); S - 采區(qū)邊界煤柱寬度(m); L1 - 工作面長(zhǎng)度(m);L2

    12、- 回采巷道寬度,4.5m。 N=(1000-302)/(175+4.52) =5.11,取5.3、工作面生產(chǎn)能力Q = A/(T1.1) -(公式1-7)式中 Q -工作面生產(chǎn)能力,萬(wàn)t ;A-采區(qū)生產(chǎn)能力,120萬(wàn)t/a ;T-每年正常工作日,330天。故 Qr = A/T1.1 =120/(3301.1)=3305.79t4、確定采區(qū)內(nèi)同采工作面數(shù)及工作面接替順序生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t/a,且工作面生產(chǎn)能力為3305.79t。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(gè)工作面產(chǎn)量保證采區(qū)產(chǎn)量,所以定為采區(qū)5個(gè)區(qū)段工作面接替順序,采用下行開采順序 工作面接替順序

    13、圖區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5圖.1-1布置一個(gè)綜放工作面便可以滿足生產(chǎn)設(shè)計(jì)的要求。煤層:區(qū)段1區(qū)段2區(qū)段3區(qū)段4區(qū)段5(說(shuō)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完善開拓巷道據(jù)已知條件,在第一開采水平為該采區(qū)服務(wù)的運(yùn)輸大巷布置在K3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中。為了便于掘進(jìn)及通風(fēng),減少煤柱損失提高經(jīng)濟(jì)效益,根據(jù)所給地質(zhì)條件及系統(tǒng)所需,回風(fēng)大巷亦布置在K3煤層底板下方25m的穩(wěn)定巖層中,與運(yùn)輸大巷大水平間距相距1100cos25=996.9米。采區(qū)內(nèi)有三層煤,采用聯(lián)合布置,每一層都布置5個(gè)工作面,根據(jù)相關(guān)情況初步制定以下方案進(jìn)行比較(由于三煤層在設(shè)計(jì)

    14、中相同,所以僅以K3煤層為例說(shuō)明)2確定巷道布置系統(tǒng)及采區(qū)布置方案分析比較采區(qū)巷道布置系統(tǒng)根據(jù)所學(xué)習(xí)知識(shí),可采用兩條巖石上山,兩條煤層上山或一煤一巖上山等布置形式,這里只對(duì)兩條巖石上山和一煤一巖上山兩種方案進(jìn)行比較:方案一:兩條巖石上山在距煤層底板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,兩上山層間距30米,在層為上保持相應(yīng)高差,使其分別聯(lián)結(jié)兩翼的區(qū)段;平巷不交叉。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(chǎng)軌道上山中部甩車場(chǎng)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(zhǎng),工期長(zhǎng)

    15、,但巖石巷道穩(wěn)定,受干擾小,服務(wù)期限長(zhǎng),維護(hù)費(fèi)用低,有利于通風(fēng),運(yùn)輸能力大。圖1-2 方案一示意圖 方案二:一煤一巖上山在距煤層底板15m處巖石中布置一條巖石運(yùn)輸上山,在煤層中布置另一條軌道上山。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(chǎng)軌道上山中部甩車場(chǎng)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(duì)減少了巖石工程量,節(jié)約了成本,但軌道上山不易維護(hù),維護(hù)費(fèi)用高,服務(wù)期限短,需要保護(hù)煤柱。圖1-3 方案二示意圖經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較:巷道硐室掘進(jìn)費(fèi)用表1-1 方案方案一方案二工程名稱單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬(wàn)元)單價(jià)(元)工程

    16、量費(fèi)用(萬(wàn)元)上山(m)157821000 315.61284157810001000128.40157.80合計(jì)315.6286.2巷道及硐室維護(hù)費(fèi)表1-2 方案方案一方案二工程名稱單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬(wàn)元)單價(jià)(元)工程量費(fèi)用(萬(wàn)元)上山(m)401000202160904010002010002018080合計(jì)160 260費(fèi)用匯總表表1-4 方案總費(fèi)用方案一方案二掘進(jìn)(萬(wàn)元)315.6286.2維護(hù)(萬(wàn)元)160260合計(jì)(萬(wàn)元)475.6546.2兩方案綜合比較方案一方案二優(yōu) 點(diǎn)兩條上山均布置在演示中,巖石巷道穩(wěn)定,受干擾小,服務(wù)期限長(zhǎng),維護(hù)費(fèi)用低,有利于通風(fēng),運(yùn)輸能力大節(jié)省了一條

    17、巖石上山,相對(duì)減少了巖石工程量,節(jié)約成本缺 點(diǎn)巖石工程量大,掘進(jìn)費(fèi)用高,聯(lián)絡(luò)石門長(zhǎng),工期長(zhǎng)軌道上山不易維護(hù),維護(hù)費(fèi)用高,服務(wù)期限短,需要保護(hù)煤柱費(fèi)用(萬(wàn)元)475.6546.2有上表可知,選擇雙巖巷上山采區(qū)聯(lián)合布置方式比較合理,巷道布置情況見(jiàn)采區(qū)巷道平面圖、剖面圖。3 確定工作面回采巷道布置方式分析:回采巷道的布置可采用單巷布置或雙巷布置兩種方法,有已知條件可知,該煤層地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)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,因此有利于綜合機(jī)械化作業(yè),可以充分發(fā)揮綜采高產(chǎn)高效的優(yōu)勢(shì)。若采用單行布置,則巷道斷面將達(dá)12平米以上,對(duì)巷道的維護(hù)和掘進(jìn)比較困當(dāng),故選用雙巷布置的形式

    18、,減小巷道斷面面積,上一區(qū)段的運(yùn)輸巷道還可以作為下區(qū)段回風(fēng)巷道使用。4.采區(qū)上下區(qū)段交替生產(chǎn)通風(fēng)系統(tǒng)示意圖采區(qū)內(nèi)上、下區(qū)段相鄰工作面交替期間同時(shí)生產(chǎn)時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng),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(chǎng)軌道上山中部甩車場(chǎng)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。5采區(qū)上下部車場(chǎng)參考采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)及課本,采區(qū)上部車場(chǎng)采用順向單側(cè)平車場(chǎng),采區(qū)下部車場(chǎng)采用大巷裝車通過(guò)式。 第四節(jié) 采煤中部甩車場(chǎng)路線設(shè)計(jì)參考網(wǎng)上資料,作如圖設(shè)計(jì)1、斜面線路聯(lián)接系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 該采區(qū)開采近距離煤層群,傾角為12。鋪設(shè)600mm軌距的線路,軌形為15kg/m,采用1t礦車單鉤提

    19、升,每鉤提升3個(gè)礦車,甩車場(chǎng)存車線設(shè)雙軌道。斜面線路布置采用二次回轉(zhuǎn)方式。 (1) 道岔選擇及角度換算 由于是輔助提升故道岔均選擇DK615-4-12(左)道岔。道岔參數(shù)為1=1415,a1= a2=3340, b1= b2=3500。 斜面線路一次回轉(zhuǎn)角1=1415 斜面線路二次回轉(zhuǎn)角=1+2=1415+1415=2830 一次回轉(zhuǎn)角的水平投影角1=arctan(tan1/cos)=144758(為軌道上山傾角16) 二次回轉(zhuǎn)角的水平投影角=arctan(tan/cos)=291734(為軌道上山傾角16) 一次偽傾斜角=arcsin(sincos1)=arcsin(sin16cos1415

    20、)=152942 二次偽傾斜角=arcsin(sincos)=arcsin(sin16cos2830)=15416(2)斜面平行線路聯(lián)接點(diǎn)參數(shù)確定如圖1-5:圖1-5 斜面平行線路聯(lián)接 本設(shè)計(jì)采用中間人行道,線路中心距S=1900mm,為簡(jiǎn)化計(jì)算,斜面聯(lián)接點(diǎn)距中心距與線路中心距相同,曲線半徑取R=9000mm,則各參數(shù)計(jì)算如下:B=Scot=1900cot1415=7481mmm=S/sin=1900/sin1415=7719mmT=Rtan(/2)=9000tan(1415/2)=1125mmn=m-T=7719-1125=6594mmc=n-b=6594-3500=3094mmL=a+B+

    21、T=3340+7481+1125=11946mm(3)豎曲線相對(duì)位置 豎曲線相對(duì)參數(shù): 高道平均坡度:ia=11,rg=arctania=3749 低道平均坡度:id=9,rd=arctanid=3056 低道豎曲線半徑:Rd=9000mm 取高道豎曲線半徑:Rg=20220mm 高道豎曲線參數(shù): g=- rg=152942-3749=145153 hg= Rg(cosrg-cos)=20220(cos3749-cos152942)=725.71mm Lg= Rg(sin-sinrg)=20220(sin152942-sin3749)=5123.08mm Tg= Rgtan(g/2)=2022

    22、0tan(145153/2)=2609.03mm Kg=Rgg/57.3=5188.38mm 低道豎曲線參數(shù): d= rd=152942-3056=1638 hd= Rd(cosrd-cos)=9000(cos3056-cos152942)=326.75mm Ld= Rd(sin-sinrd)=9000(sin152942sin3056)=2485.37mm Td= Rdtan(d/2)=9000tan(1638/2)=1265.71mm Kd=Rdd/57.3=2514.75mm 最大高低差H: 由于是輔助提升,儲(chǔ)車線長(zhǎng)度按三鉤計(jì)算,每鉤提1t礦車3輛,故高低道儲(chǔ)車線長(zhǎng)度不小于332=18m

    23、,起坡點(diǎn)間距設(shè)為零,則有:H=1800011+180009=360mm 豎曲線的相對(duì)位置: L1=(T-L)sin+msin+hg-hd+H=2358.83mm 兩豎曲線下端點(diǎn)(起坡點(diǎn))的水平距離為L(zhǎng)2,則有L2= L1cos+ Ld- Lg=2358.83cos152942+2485.37-5123.08=-364.61mm 負(fù)值表示低道起坡點(diǎn)超前與高道起坡點(diǎn),其間距滿足要求,說(shuō)明S選取2022mm合適。(4)高低道存車線參數(shù)確定 閉合點(diǎn)O的位置計(jì)算如圖1-6:圖1-6 閉合點(diǎn)聯(lián)接 設(shè)高差為X,則: tan rd=(X-X)/Lhg=0.009tan rg=(H-X)/Lhg=0.011X=

    24、 L2id=364.610.009=3.281mm將X帶入則可得X=163.80mm,Lhg=17835.93mm(5)平曲線參數(shù)確定 取曲線外半徑R1=9000mm 取曲線內(nèi)半徑R2=9000-1900=7100mm 曲線轉(zhuǎn)角=144758 K1= R1/57.3=9000144758/57.3=2324.52mm K2= R2/57.3=7100144758/57.3=1833.79mm K= K1 -K2=2324.52-1833.79=490.73mm T1= R1 tan/2=1168.85mm T2= R2 tan/2=922.09mm (6)存車線長(zhǎng)度 高道存車線長(zhǎng)度為L(zhǎng)hg=1

    25、7835.93mm;低道存車線長(zhǎng)度Lhd=Lhg- L2=17835.93+364.61=18200.54mm;存車線處于曲線段處,高道存車線處于外曲線,外曲線和內(nèi)曲線得弧長(zhǎng)之差為 K= K1 -K2=2324.52-1833.79=490.73mm則有低道存車線得總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=LhgK=17835.93+490.73=18326.66mm 具有自動(dòng)下滑得長(zhǎng)度為17835.93mm,平破長(zhǎng)度為490.73mm,應(yīng)在閉合點(diǎn)之前。 存車線直線段長(zhǎng)度d: d=Lhd-C1-K2=18200.54-2022-1833.79=14366.75mm 在平曲線終止后接14366.75mm得直線段,然后接存車線

    26、第三道岔得平行線路聯(lián)接點(diǎn)。 存車線單開道岔平行線路連接點(diǎn)長(zhǎng)度Lk: 存車線單開道岔DK615-4-12,。則Lk=a+B+T=3340+7481+1125=11946mm (7)甩車場(chǎng)線路總平面輪廓尺寸及坡度: M2 =acos+(b+L+a+L1+Td)coscos+( Td+C1+ T1)cos+ T1+d+Lk =3340cos16+(3500+8606+3340+2358.83+1265.71)cos152942cos144758+(1265.71+2022+922.09)cos144758+922.09+14366.25+11946=52262.07mm H2 =(b+L+a+L1+

    27、Td)cossin+( Td+C1+ T1)sin+S =(3500+3340+2358.83+1265.71)cos152942sin144758+(1265.71+2022+922.09)sin144758+1900=7663.97mm (8)線路各點(diǎn)標(biāo)高 設(shè)低道起坡點(diǎn)標(biāo)高1=0; 提車線2=1+hd=326.75mm 5=2+(L+L1)sin=326.75+(8606+2358.83)sin152942=3256.05mm 車線 3=1+H=0+360=360mm 4=3+hg=360+725.71=1085.71mm 5=4+msin+T1sin=1085.71+7719sin141

    28、6+ 1125152942=3256.05mm 由計(jì)算結(jié)果可以看出提車線得5標(biāo)高點(diǎn)與甩車線得5標(biāo)高點(diǎn)相同,故標(biāo)高閉合,滿足設(shè)計(jì)要求。 軌起點(diǎn)6=5+(b+a)sin=3256.05+(3500+3340)sin152942=5110.1mm第二章 采煤工藝設(shè)計(jì) 第一節(jié) 采煤工藝方式的確定1、 設(shè)置采煤工藝。選取K1煤層進(jìn)行采煤工藝設(shè)計(jì)(K2,K3屬中厚煤層,可選用綜采一次采全厚方法進(jìn)行開采,采煤工藝與K1層煤開采有相似之處,這里不再進(jìn)行分析)。由于K1煤層厚度為6.9m,屬于厚煤層,硬度系數(shù)f=2,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)斷層,煤層平均傾角為25.故可采用技術(shù)條件先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤工藝,進(jìn)行綜采放頂煤開

    29、采。綜采放頂煤工作面“三八”制作業(yè)形式,即兩班采煤,一班準(zhǔn)備。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(guó)產(chǎn)設(shè)備。根據(jù)煤層的實(shí)際情況,經(jīng)查采礦設(shè)計(jì)手冊(cè),并對(duì)多種型號(hào)采煤機(jī)進(jìn)行比較,選用采煤機(jī)。 MG2160/710-AWD型電牽引采煤機(jī)(西安煤礦機(jī)械有限公司)產(chǎn)品用途及適用條件 MG2160/710-AWD型電牽引采煤機(jī),是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)橫向布置,全機(jī)載交流變頻調(diào)速無(wú)鏈雙驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)。機(jī)面高度853mm,適用于采高11002600mm,煤層傾角40的煤層,綜采或高檔普采工作面。最大裝機(jī)功率730kW,更換不同

    30、功率電機(jī)可派生出裝機(jī)功率為710kW的采煤機(jī)。主要技術(shù)特征項(xiàng)目數(shù)據(jù)單位1.最大計(jì)算生產(chǎn)能力800t/h2.采高1.12.6m3.裝機(jī)功率22160+230+7.5710kW4.供電電壓1140v5.滾筒直徑1100,1250,1400mm6.截深600mm7.牽引力400240kN8.牽引速度01016.8, 07.612.6m/min9.滅塵方式內(nèi)外噴霧10.拖電纜方式自動(dòng)拖纜11.主機(jī)外形尺寸116921985853mm12.主機(jī)重量29t13.最大不可拆卸尺寸2800950520mm14.最大不可拆卸重量4.5t15.配套運(yùn)輸機(jī)槽寬630,730,764mm3、采煤與裝煤(1)落煤方式及

    31、截深工作面每天推進(jìn)度 V=Q/LMC。; (公式1-8)Q-采區(qū)生產(chǎn)能力,3305.79t;L - 工作面長(zhǎng)度(m);- 煤的容重 ,1.30t/m3; M- 煤的厚度C-采區(qū)回采率,% ;V=3305.79/(1956.91.30.93)=2.1m 采用綜合機(jī)械化采煤,雙滾筒采煤機(jī)直接落煤和裝煤。選擇采煤機(jī)的滾筒截深600mm,每天正規(guī)循環(huán)推進(jìn)四刀,每個(gè)循環(huán)0.6m,可滿足每天至少推進(jìn)2.1米的要求。(2)進(jìn)刀方式為提高煤炭采出率,選取端部斜切進(jìn)刀不留三角煤的進(jìn)刀方式。(3)采放比采煤機(jī)割煤高度為2.6m放煤高度平均為4.3m,采放比為1:1.65。(4)放頂步距割兩刀放一次頂煤,放頂步距0

    32、.62=1.2m。(5)放煤方式單輪、間隔、多口放煤。這種方式丟煤少,混矸少,易于實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效,是一種較好的放煤方式。4、運(yùn)煤工作面采用可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤,運(yùn)輸平巷采用轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤。(1) 刮板機(jī)型號(hào)SGZ764刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)(鄭州煤礦機(jī)械設(shè)備有限公司)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(m)150200裝機(jī)功率(kW)2200315輸送量(t/h)8001200中部槽中部槽尺寸(長(zhǎng)內(nèi)寬高)1500722275中板厚度(mm)3040底板厚度(mm)2030刮板鏈刮板鏈形式中雙鏈圓環(huán)鏈規(guī)格2692-C 或30108-C鏈距120鏈速(m/s)1.01.2聯(lián)軸節(jié)形式限矩摩擦離合器或聯(lián)軸器緊鏈方式閘盤緊鏈或

    33、液壓馬達(dá)緊鏈卸載方式端卸采煤機(jī)牽引方式牽引輪與強(qiáng)力齒軌嚙合齒軌節(jié)距126適用范圍該系列輸送機(jī)適用于緩傾斜、長(zhǎng)度一般不大于的工作面。 2 轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)SZZ764系列轉(zhuǎn)載機(jī) (鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司) 型 號(hào) 項(xiàng) 目 SZZ764設(shè)計(jì)長(zhǎng)度(m)5060裝機(jī)功率(kW)132200輸送量(t/h)10001200爬坡角度()10懸空段中部槽規(guī)格(mm)1500722609落地段中部槽規(guī)格(mm)1750722870刮板鏈刮板鏈形式中雙鏈圓環(huán)鏈規(guī)格2286-C、2692-C鏈速(m/s)1.41.5聯(lián)軸節(jié)形式限矩摩擦離合器、彈性聯(lián)軸器緊鏈方式閘盤緊鏈 (2)工作面采用自移式液壓支架支護(hù)自移式液壓支架

    34、ZFS3200 /16/28(鄭州煤礦機(jī)械集團(tuán)有限公司)支撐高度1.62.8 m工作阻力3126 KN初撐力2488 KN支架中心距1500 mm支護(hù)強(qiáng)度0.55 Mpa移架步距700 mm支架重量13.9噸 (3)支護(hù)方式由于煤層f = 2,頂煤厚度較小,選用及時(shí)支護(hù)。 (4)移架方式 由于采用及時(shí)支護(hù)方式,而且工作面每天推進(jìn)四刀,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。 (5)工作面的支架需求量:由 N = L / E ; (公式1-9)式中 N工作面支架數(shù)目,取整數(shù); L 工作面長(zhǎng)度,m; E 架中心距; n = 195/1.5

    35、=130(架) (6)端頭支架由于巷道寬度為4.5m,而架寬為1.431.59 m,因此選2架,上下兩端共需4架。 (7)超前支護(hù)方式和距離由于采用綜采開采,支撐壓力分布范圍為2030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(zhǎng)度為1000mm。(8)校核支架的高度 經(jīng)查采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)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+0.2m。最小結(jié)構(gòu)高度應(yīng)比最小的采高小250350mm。即 Hmin= Mmin-(0.2 50.35)m已知選用的 ZFS3200 /16/28

    36、 支撐掩護(hù)式支架的最大結(jié)構(gòu)高度為 2.8m(2.6+0.2),滿足要求。支架的最小結(jié)構(gòu)高度為 1.6m1.9-0.25,滿足要求。 強(qiáng)度校核: 強(qiáng)度校核公式如下: Q=KH1 (公式1-10) 式中 K-頂板高度系數(shù),取k=5; H1-工作面采高,m; -巖石密度, kg/; 將各參數(shù)值代入則有: Q=52.62.5 =0.33 MPa由于0.33 MPa0.55 Mpa (支護(hù)強(qiáng)度),因此支架選型滿足工作要求。5、處理采空區(qū) 采用全部跨落法處理采空區(qū)。 第2節(jié) 工作面合理長(zhǎng)度的驗(yàn)證1從煤層地質(zhì)條件考慮該采區(qū)內(nèi)的可采煤層的地質(zhì)條件較好,無(wú)斷層,煤層傾角為25,煤層厚度適中,頂?shù)装遢^穩(wěn)定,瓦斯涌

    37、出量較低,自然發(fā)火傾向較弱,涌水量也較小,所以布置195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120萬(wàn)噸/年。正規(guī)循環(huán)每天進(jìn)四刀,采煤機(jī)滾筒截深為600mm,所以煤層的工作面實(shí)際年生產(chǎn)能力為: 3300.646.91951.30.93=128.73 (萬(wàn)噸)一個(gè)工作面生產(chǎn)就能夠滿足設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的要求,在完成規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)后,產(chǎn)量還略有富余,這樣可保證生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。3從運(yùn)輸設(shè)備及管理水平角度考慮工作面選用的200米刮板輸送機(jī)能及時(shí)完成采煤后的運(yùn)輸工作,轉(zhuǎn)載機(jī)及液壓支架都是配套選取,能夠保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。4從頂板管理及通風(fēng)能力考慮該采區(qū)的頂板較穩(wěn)定,工作面可以適

    38、當(dāng)?shù)募娱L(zhǎng),綜采工作面的長(zhǎng)度一般在150240m,所以選擇的工作面的長(zhǎng)度為195米較合適。另外,工作面的瓦斯涌出量較低,通風(fēng)系統(tǒng)雖然不在設(shè)計(jì)任務(wù)之內(nèi),但對(duì)正常的采取設(shè)計(jì)來(lái)講,通風(fēng)問(wèn)題都能夠解決。5. 經(jīng)濟(jì)合理的工作面煤礦生產(chǎn)必然追求經(jīng)濟(jì)目的,在保證安全生產(chǎn)的前提下,以現(xiàn)有的技術(shù)條件,往往要求有經(jīng)可能長(zhǎng)的工作面,該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,無(wú)斷層,選取195m工作面長(zhǎng)度也是較為合理的選擇。 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(見(jiàn)圖紙) 循環(huán)作業(yè)圖圖2-1 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)11132采煤機(jī)司機(jī)33393輸送機(jī)司機(jī)33394轉(zhuǎn)載機(jī)司機(jī)11355膠帶輸送機(jī)司機(jī)11

    39、136放煤工22267端頭維護(hù)工22268跟班電工33289運(yùn)料工44101泵站工222611跟班機(jī)修工224812技術(shù)員111313送飯工1113合計(jì)22223172工作面主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)量1煤層厚度m6.92煤層傾角253采放比1:1.654日產(chǎn)量t3305.795循環(huán)進(jìn)尺m0.76平均日推進(jìn)度m2.17回采率0.938采煤機(jī)臺(tái)19液壓支架架13010端頭支架架411刮板輸送機(jī)部212破碎機(jī)臺(tái)113轉(zhuǎn)載機(jī)部114膠帶輸送機(jī)部215日循環(huán)數(shù)個(gè)416生產(chǎn)方式兩采一準(zhǔn)17出勤人數(shù)人7218回采工效t/工57.5419截齒消耗個(gè)/萬(wàn)t2020乳化液消耗Kg/萬(wàn)t18021油脂消耗Kg

    40、/萬(wàn)t70 3、設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容(附圖) 圖紙一為采煤工作面層面圖,圖紙二為采區(qū)巷道布置平面圖。 小 結(jié)學(xué)習(xí)了一個(gè)學(xué)期的煤礦開采學(xué),只有通過(guò)課程設(shè)計(jì)才發(fā)現(xiàn),原來(lái)自己所學(xué)的知識(shí)還有很多欠缺,不僅沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),理論知識(shí)還有很多漏洞,采取儲(chǔ)量和服務(wù)年限的計(jì)算還能勉強(qiáng)應(yīng)付,但到了做準(zhǔn)備巷道布置設(shè)計(jì)時(shí),已經(jīng)很吃力了。只靠課本是完全不能完成的,對(duì)后面幾節(jié)的設(shè)計(jì),不僅翻遍了手邊的每份資料,還要上網(wǎng)搜尋更詳細(xì),更新的知識(shí),即便如此,對(duì)于沒(méi)有系統(tǒng)化,整體化知識(shí)結(jié)構(gòu)的學(xué)生來(lái)說(shuō),多如亂麻的資料只會(huì)讓設(shè)計(jì)更無(wú)頭緒,還好在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,有老師的指導(dǎo)和同學(xué)間的交流,才勉強(qiáng)完成。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),讓我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有了綜合性

    41、的認(rèn)識(shí),也對(duì)煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)有了更直觀的了解。盡管所完成的設(shè)計(jì)是以假想礦井為條件,設(shè)計(jì)內(nèi)容并不用于實(shí)際生產(chǎn),但面對(duì)自己漏洞百出的設(shè)計(jì),心情難平,何況其中很多東西,都是借鑒他人,于人不公,于己有愧,念此,更不敢對(duì)設(shè)計(jì)有絲毫懈怠,唯有倍加努力,當(dāng)以自勉。參考文獻(xiàn)1、徐永圻.采礦學(xué) 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1999 ,188-272頁(yè)2、謝錫純.礦山機(jī)械與設(shè)備 北京:煤炭工業(yè)出版社,2021,67-84 頁(yè),113-339頁(yè)3、陳鄭正.采礦專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書,徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1998,329-330頁(yè)4、張榮立.何國(guó)偉.李鐸采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:煤炭工業(yè)出版社,2022 ,210-218頁(yè)5、徐永圻.煤礦開采學(xué) 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2021,34-35頁(yè)6、劉吉昌.煤礦開采設(shè)計(jì) 太原:山西人民出版社,2000,53-62頁(yè),77-80頁(yè),121-170頁(yè)7、淮南礦業(yè)學(xué)院.井巷設(shè)計(jì) 北京:煤炭工業(yè)出版社,2007,35-54頁(yè),76-91頁(yè)8、煤炭工業(yè)部.煤礦安全規(guī)程 北京:煤炭工業(yè)出版社,2007,55-76頁(yè),128-133頁(yè)9、美.A.C.CERMINSON.采礦工程師手冊(cè) 北京:煤炭工業(yè)出版社,2009,47-85頁(yè)10、英.J.KELARKER.厚煤層開采技術(shù) 徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2021,59-66頁(yè)

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