《采矿学》课程设计.docx
- 文档编号:14126339
- 上传时间:2023-06-20
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:33.84KB
《采矿学》课程设计.docx
《《采矿学》课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《采矿学》课程设计.docx(25页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
《采矿学》课程设计
目录
序论……………………………………………………………2
第一章带区巷道布置…………………………………………4
第一节带区储量与服务年限………………………4
第二节带区内的再划分……………………………7
第三节确定带区内准备巷道布置及生产系统……8
第四节带区下部车场线路设计…………………12
第二章采煤工艺设计………………………………………19
第一节采煤工艺方式的确定……………………19
第二节工作面合理长度的验证…………………22
第三节采煤工作面循环作业图表的编制………23
课程设计总结…………………………………………………………25
序论
一、设计目的
1、 初步应用《采矿学》课程所学的知识,通过课程设计加深对《采矿学》课程的理解。
2、 培养采矿工程专业学生的动手能力,对编写采矿技术文件,包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。
3、 为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。
二、设计题目
1、设计题目的一般条件
某矿第一开采水平上山某采(带)区自下而上开采K1、K2和K3煤层,煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。
该采(带)区走向长度3000m,倾斜长度1100m,采(带)区内各煤层埋藏平稳,地质构造简单,无断层,K1和K2煤层属简单结构煤层,硬度系数f=2,各煤层瓦斯涌出量也较小。
设计矿井的地面标高为+30m,煤层露头为-30m。
第一开采水平为该采(带)区服务的一条运输大巷布置在K3煤层底版下方25m处的稳定岩层中,为满足该采(带)区生产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定。
2、设计题目的煤层倾角条
(1)、设计题目的煤层倾角条件1:
煤层平均倾角为12°。
(2)、设计题目的煤层倾角条件2:
煤层平均倾角为16°。
三、课程设计内容
1、带区巷道布置设计;
2、带区中部甩车场线路设计或下部平车场(绕道线路和装车站线路)线路设计。
四、进行方式
学生按设计大纲要求,任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2,综合应用《采矿学》所学知识,每个人独立完成一份课程设计。
设计者之间可以讨论、借鉴,但不得相互抄袭,疑难问题可与指导教师共同研究解决。
本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。
附表1:
设计带区综合柱状图
柱状
厚度(m)
岩性描述
8.60
灰色泥质页岩,砂页岩互层
------------------------------------------------------------------------------------------------------
8.40
泥质细砂岩,碳质页岩互层
------------------------------------------
0.20
碳质页岩,松软
6.9
K1煤层,γ=1.30t/m3
4.20
灰色砂质泥岩,细砂岩互层,坚硬
------------------------------------------------------------------------------------------------------
7.80
灰色砂质泥岩
3.0
K2煤层
------------------------------------------
4.60
薄层泥质细砂岩,稳定
··················
3.20
灰色细砂岩,中硬、稳定
2.20
K3煤层,煤质中硬,γ=1.30t/m3
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
3.20
灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60—80Mps
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
24.68
灰色中、细砂岩互层
设计说明书内容
本人此次课程设计在遵循原有设计条件下选择带区准备方式进行设计,煤层平均倾角为12°,生产能力为180万t/a。
第一章 带区巷道布置
第一节带区储量与服务年限
1、带区生产能力选定为180万t/a。
2、带区计算的工业储量、设计可采储量分别为:
(1)、带区工业储量
由Zg=H×L×(m1+m2+m3)×γ(公式1-1)
式中:
Zg----带区工业储量,万t;
H----带区倾斜长度,1100m;
L----带区走向长度,3000m;
γ----煤的容重,1.30t/m3;
m1----K1煤层煤的厚度,为6.9m;
m2----K2煤层煤的厚度,为3.0m;
m3----K3煤层煤的厚度,为2.20m;
Zg1=1100×3000×6.9×1.3=2960.10万t
Zg2=1100×3000×3.0×1.3=1287.00万t
Zg3=1100×3000×2.2×1.3=943.80万t
Zg=1100×3000×(6.9+3.0+2.2)×1.3=5190.9万t/a
(2)、设计可采储量
ZK=(Zg-P)×C(公式1-2)
式中:
ZK----设计可采储量,万t;
Zg----工业储量,万t;
P----永久煤柱损失量,万t;
C----带区采出率,厚煤层取75%,中厚煤层取80%,薄煤层85%,这里C1=0.75,C2=C3=0.80。
P1=30×2×3000×6.9×1.3+15×2×(1100-30×2)×6.9×1.3=189.45万t
P2=30×2×3000×3.0×1.3+15×2×(1100-30×2)×3.0×1.3
=82.37万t
P3=30×2×3000×2.2×1.3+15×2×(1100-30×2)×2.2×1.3
=60.40万t
(P包括上下两端永久煤柱损失量和左右两边永久煤柱损失量,万t)
ZK1=(Zg1-P1)×C1=(2960.10-189.45)×0.75=2077.99万t
ZK2=(Zg2-P2)×C2=(1287.00-82.37)×0.80=963.70万t
ZK3=(Zg3-P3)×C3=(943.80-60.40)×0.80=706.72万t
ZK=ZK1+ZK2+ZK3=37480.41万t
(3)、带区服务a限
T=ZK/(A×K)×100%(公式1-3)
式中:
T----带区服务a限,a;
A----带区生产能力,180万t;
ZK----设计可采储量;
K----储量备用系数,取1.3。
T1=ZK1/(A×K)=2077.99万t/(180万t×1.3)=8.88a
T2=ZK2/(A×K)=963.70万t/(180万t×1.3)=4.12a
T3=ZK3/(A×K)=706.72万t/(180万t×1.3)=3.02a
T=T1+T2+T3=16.02a
(4)、验算带区采出率
1、对于K1厚煤层:
C1=(Zg1-P1)/Zg1……(公式1-4)
式中:
C----带区采出率,%;
Zg1----K1煤层的工业储量,万t;
P1----K1煤层的永久煤柱损失,万t,取Zg1×6%;
C1=(Zg1-P1)/Zg1=(2960.10-189.45)/2960.10=93.60%>75%
满足要求
2、对于K2中厚煤层:
C2=(Zg2-P2)/Zg2(公式1-5)
式中:
C----带区采出率,%;
Zg2----K2煤层的工业储量,万t;
P2----K2煤层的永久煤柱损失,万t,取Zg2×4%;
C2=(Zg2-P2)/Zg2=(1287.00-82.37)/1287.00=93.60%>80%
满足要求
2、对于K3中厚煤层:
C3=(Zg3-P3)/Zg3(公式1-5)
式中:
C----带区采出率,%;
Zg3----K3煤层的工业储量,万t;
P3----K3煤层的永久煤柱损失,万t,取Zg3×4%;
C3=(Zg3-P3)/Zg3=(943.80-60.64)/943.80=93.60%>80%
满足要求
第二节带区内的再划分
1、确定工作面长度
该煤层组左右两边界各留15m的边界煤柱,上部留30m防水煤柱,下部留30m护巷煤柱,从而其煤层倾向长度共有:
1100-60=1040m,走向长度为3000-30=2970m。
又各煤层埋藏平稳,地质构造简单,无断层,煤层附存条件较好,瓦斯涌出量较低,涌水量也小,自然发火倾向较弱,且现代采矿工作面长度有加长趋势,故采煤工艺选取较先进的综合机械化采煤方法。
一般而言,考虑到设备选型及技术方面的因素,综采工作面长度为180~250m,巷道宽度为4m~5m,本带区开掘巷道宽度为5m,且带区生产能力为180万t/a,一个厚煤层或中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求,将带区划分为两个大的分带,两大分带间留取30m较大煤柱,再分别划分为7个小分带,最后将整个带区划分为14个分带,采用沿空掘巷方式,巷道间留取5m较小煤墙。
故工作面长度为:
L=(3000-15×2-30-12×5-5×28)/14=196m
2、确定带区内工作面数目
回采工作面沿走向布置,沿倾向推进,采用下行后退式倾斜长壁采煤法开采。
工作面数目:
N=(L-S0)/(l+l0)------------(公式1-4)
式中:
L-----煤层走向长度(m);
S0----带区边界煤柱宽度(m);
l-----工作面长度(m);
l0----回采巷道宽度,因采用综采采煤法,故l0取5m。
则:
N=(3000-2×15-30-12×5)/(196+5+5)=14
3、工作面生产能力
Qr=A/(T×1.1)……(公式1-5)
式中:
A----带区生产能力,180万t/a;
Qr----工作面生产能力,万t;
T----每a正常工作日,330天。
故:
Qr=A/T×1.1=180/(330×1.1)=4958.68t
4、确定带区内同采工作面数及工作面接替顺序
生产能力为180万t/a,且工作面生产能力为4958.68t。
目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化,采用提高工作面单产,以一个工作面产量保证带区产量,所以定为带区内一个工作面生产。
各煤层采用跳采方式开采,14个分带工作面接替顺序如下:
K1工作面接替顺序图
工作面编号
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
开采次序
1
3
5
7
9
11
13
2
4
6
8
10
12
14
对于K1布置一个综放工作面便可以满足生产设计的要求。
K1煤层接替顺序为:
1101→1108→1102→1109→1103→1110→1104→1111→1105→1112→1107→1113→1109→1114
K2工作面接替顺序图
工作面编号
2101
2102
2103
2104
2105
2106
2107
2108
2109
2110
2111
2112
2113
2114
开采次序
1
3
5
7
9
11
13
2
4
6
8
10
12
14
K2煤层工作面接替顺序:
2101→2108→2102→2109→2103→2110→2104→2111→2105→2112→2106→2113→2107→2114
K3工作面接替顺序图
工作面编号
3101
3102
3103
3104
3105
3106
3107
3108
3109
3110
3111
3112
3113
3114
开采次序
1
3
5
7
9
11
13
2
4
6
8
10
12
14
K3煤层工作面接替顺序:
3101→3108→3102→3109→3103→3110→3104→3111→3105→3112→3106→3113→3107→3114
(说明:
以上箭头方向表示工作面推进先后。
)
第三节确定带区内准备巷道布置及生产系统
1.3.1完善开拓巷道
为了缩短带区准备时间并提高经济效益,根据所给地质条件,在第一开采水平中,把为该带区服务的运输大巷和回风大巷均布置在K3煤层底板下方25m的稳定岩层中。
1.3.2确定巷道布置系统
首先确定回采巷道布置方式,由于地质构造简单,无断层,煤层赋存条件好,涌水量较小,瓦斯涌出量较小,无自然发火倾向,直接顶较厚且易跨落。
同时为减少煤柱损失,提高采出率,降低巷道维护费用,采用沿空掘巷的方式。
因此采用工作面布置图所示工作面接替顺序,就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。
1.3.3带区布置方案分析比较
确定带区巷道布置系统,带区内有三层煤,每一层都布置14个工作面,根据相关情况初步制定以下两个方案进行比较:
方案一:
分带单独布置
每一个分带分别开斜巷进入上部煤层,每一个分带都布置一个煤仓直通运输大巷。
通风系统为:
新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带运料斜巷→回风运料斜巷→回风大巷。
该方案的特点是,每个分带都布置了煤仓,所以管理较复杂,煤仓和联络斜巷工程量大,但有利于通风和工作面的接替。
方案二:
带区联合布置
将带区分成两个大分带,每一大分带由7个小分带组成。
运输大巷通过进风行人斜巷进入上部煤层,在上部煤层布置两条煤层集中平巷,一条煤层运输集中平巷,一条煤层回风集中平巷。
整个带区布置一个煤仓直通运输大巷。
通风系统为:
新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层回风集中平巷→回风石门→回风运料斜巷→回风大巷。
该方案简化了运输系统,仅布置了一个煤仓和一对联络巷,减少了煤仓和联络斜巷的施工量,使运煤、运料集中处理,符合集中化生产理念,但出现了因带区内通风线路长短不同而造成通风协调困难的问题,同时还增加煤巷的维护量,增大了煤柱损失。
经济技术比较:
巷道硐室掘进费用
表1-1
方案
工程名称
方案一
方案二
单价
(元)
工程量
(m)
费用
(万元)
工程量
(m)
费用
(万元)
回风运料斜巷(m)
1578
152×14
=2128
335.80
152×2
=304
47.97
进风行人斜巷(m)
1578
94×14
=1316
208.85
94×2
=188
29.66
煤仓
(元/m3)
144
3.14×42×25×14/4
=4396
63.30
3.14×42×25×2/4
=628
9.04
集中平巷
(元/m)
831
2×(3000-15×2)
=6000
493.61
合计
607.9
580.28
巷道及硐室维护费
表1-2
方案
工程名称
方案一
方案二
单价
(元)
工程量
费用
(万元)
工程量
费用
(万元)
回风运料斜巷(m)
40
元/a.m
152×14×16.02
=34090.56
136.36
152×16.02×2
=4870.08
19.48
进风行人斜巷(m)
40
元/a.m
94×14×16.02
=21082.32
84.33
94×16.02×2
=3011.76
12.05
小计
220.69
31.53
煤仓
(元/m3)
30
元/a.m
25×16.02×14
=5607.00
16.82
25×16.02×1
=400.50
1.20
集中平巷
(元/m)
160
元/a.m
2577×16.02×2
=96120.00
1537.92
合计
237.51.
1570.65
生产经营费
表1-3
方案
工程名称
方案一
方案二
单价
(元)
工程量
费用
(万元)
工程量
费用
(万元)
斜巷(m)
1164
元/m
94×14
=1316
153.18
94×2
=188
21.88
煤仓(m)
951元/m
14×25
=350
33.29
25×2
=50
4.76
合计
186.47
26.64
费用汇总表
表1-4
方案
总费用
方案一
方案二
掘进(万元)
607.9
580.28
维护(万元)
237.51
1570.65
生产经营(万元)
186.47
26.64
合计(万元)
1031.88
2177.57
方案一:
系统简单,通风容易,但生产调度管理复杂,煤仓太多,维护困难,装煤点多,管理复杂。
方案二:
采用集中化生产,从根本上克服了方案一的缺点。
虽然方案二维护费用高,但从技术和管理等方面的综合分析,选择方案二更优越一些。
综上所述,选择带区联合布置方式,巷道布置情况见巷道布置图、带区巷道剖面图,以K2煤层为例。
1.3.4确定工作面回采巷道布置方式及工作面推进终点位置
回采巷道布置方式.采用单巷留小煤墙沿空掘巷掘进方式。
分析:
已知带区内各煤层埋藏平稳,地质构造简单,无断层,同时,各煤层瓦斯涌出量较低,自然发火倾向较弱,涌水量也较小。
因此有利于综合机械化作业,可以充分发挥综采高产高效的优势。
同时,为减小煤柱损失,提高采出率。
综合考虑各种因素,采用单巷沿空掘巷掘进方式。
这种方式掘出的巷道正处在应力降低区,既好维护又提高了采出率,有取代沿空留巷的趋势。
说明:
在带区巷道布置平面图内,工作面布置和推进的位置以达到带区设计产量及安全为准。
工作面推进到距回风大巷30m处的位置,即为避开采掘超前影响所留设的30m护巷煤柱处。
1.3.5确定通风布置系统
各煤层通风系统为:
新风从运输大巷→进风行人斜巷→煤层运输集中平巷→分带运输斜巷→采煤工作面→分带回风斜巷→煤层回风集中平巷→回风石门→回风运料斜巷→回风大巷。
第三节 带区下部车场线路设计
该带区开采近距离煤层群,倾角为12°。
铺设600mm轨距的线路,轨形为15Kg/m,采用1t矿车单钩提升,每钩提升3个矿车,要求甩车场存车线设双轨道。
斜面线路布置采用一次回转方式。
。
计算步骤如下:
(一) 下部车场线路设计图
(4-1)
1、 DK道岔非平行线路联接
(4-2)
车场线路=直线段线路+联接点线路(圆曲线)
曲线半径R及弯道转角
曲线半径R见《采矿学》表18-4,机车最小值12m
1) 单轨线路联接系统参数
(1)道岔参数:
a、b、(选定);
a=3340mm;b=3500mm;=
(2)曲线线路参数:
2、DK道岔平行线路联接
(4-3)
1)特点:
同一巷道中,用DK道岔和一段曲线变单轨为双轨;
2)参数:
已知:
道岔参数a=3340mm;b=3500mm;=。
联接曲线参数:
R=12000mm;=;轨中心距S=1300mm。
求:
联接系统的轮廓尺寸
参数:
L—DK平行线路联接点长度;
m—联接系统斜长;
C—联接系统参数,C≮0
3、DC道岔平行线路联接
(4-4)
1)特点:
用DC道岔和两段曲线变单轨为双轨;
2)参数:
已知:
道岔a=3340mm;b=3500mm;=
;
3)曲线R=12000mm;轨中心距S=1300mm。
转角/2=
/2
C≮0
=3618.8-3548.28=70.52
4、 路的平行移动
1)特点:
单轨线路异向曲线联接,即在两个反向曲线之间加一缓和直线C,将轨道平移一个距离。
定C:
a.线路外轨内轨,内轨外轨,车辆不同时受异向曲线两根轨道外轨抬高的影响。
b.车辆离开第一个曲线的X之后,经过一个SB直线段后再进入第二曲线的X。
SB—轴距
X—外轨抬高递增递减直线段长度
单开道岔连接点长度:
(二)纵面线路的竖曲线联接和坡度
1、纵面线路的竖曲线联接
1)竖曲线—线路纵面方向上呈曲线(圆曲线)状
A—竖曲线上端;B—平面与斜面交点;
C—竖曲线下端,—起坡点(落平点);
—平面线路与斜面线路的夹角,即竖曲线转角(已知)
R1—竖曲线半径,
竖曲线切线T,
圆弧长K
存车线长度
第二章采煤工艺设计
第一节采煤工艺方式的确定
1、选第二煤层,即K2煤层进行采煤工艺设计。
由于K2煤层厚度为3.0m,属中厚煤层,其地质构造简单,无断层,所以选用综合机械化采煤工艺,一次采全高。
2、综采工作面的设备均选用国产设备。
3、采煤与装煤
(1)落煤方式与采煤机的选择
采用综合机械化采煤,双滚筒采煤机直接落煤和装煤。
依据带区的设计生产能力确定工作面每天的推进度为:
选择采煤机的滚筒截深为686mm,每天正规循环推进11刀,每个循环0.686m,可实现每天至少推进7.546m的推进度。
根据煤层的实际情况,经查《采矿设计手册》,选用采煤机为:
采煤机的型号:
MGT375/750
外形尺寸(长×宽×高)4505mm×1350mm×1483mm
采高2.3~4.2m
适应煤层硬度f≤4.5Kg/m3
适用煤层倾角α≤25°
截深686mm
滚筒直径1.8m
牵引方式液压无链
牵引力350KN
牵引速度0~6.5m/min
滚筒中心距10073mm
卧底量200mm
电机功率2×375kw
电压1140v
总质量40吨
制造厂太原矿山机器集团有限公司
(2)进刀方式:
为了合理利用工作时间,提高效率。
采用割三角煤的端头斜切进刀双向割煤方式。
整天安排11个正规循环,夜班从00小时到06小时完成4个循环,早班从06小时到12小时完成4个循环,中班从12小时到18小时完成3个循环,从18小时到00小时为检修班工作时间。
4、运煤
(1)采煤工作面采用可弯曲刮板输送机运煤,运输平巷采用转载机和胶带运输机运煤。
以设备选用配套原则为基础并结合采煤工作面采煤能力具体情况,从《采矿设计手册》选用如下设备:
1工作面可弯曲刮板输送机
型号:
SCEC—730/400
外形尺寸(长×宽×高)1500mm×764mm×222mm
适用条件:
缓斜2.8~4.5m综采工作面
出厂长度:
200m
运输能力:
900吨/h
刮板链形式:
中双链
链速:
1.05m/s
电动机型号:
YBKYS—200
电机功率:
2×200kw
电机电压:
1140V
总质量115吨
制造厂西北煤机厂
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 采矿学 采矿 课程设计