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类型希望煤矿东六采区W1651采煤工作面采煤工艺设计(终稿).doc

  • 上传人:dreamzhangning
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    希望煤矿东六采区W1651采煤工作面采煤工艺设计(终稿).doc
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    1、东北大学继续教育学院毕业设计(论文)毕 业 设 计 (论 文)GRADUATE DESIGN (THESIS)设计(论文)题目 希望煤矿东六采区 W1651 采煤工作面采煤工艺设计 学 生 白玉龙 学习中心 太原理工大学 专 业 采矿工程 指导教师 张维国 二一四年 九 月 十一 日东北大学毕业设计(论文)东北大学继续教育学院教务处东北大学继续教育学院毕业设计(论文)毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目:希望煤矿东六采区 W1651 采煤工作面采煤工艺设计 基本内容:本采煤工作面位于 1 水平西六采区,工作面的编号为 W1651。本采煤工作面南边为未开采的工作面,北边为未开的 W1631

    2、 工作面,西边为本矿的八采区,东边为本采区的中央上山和保护煤柱。指导教师:张维国2014 年 9 月 11 日东北大学继续教育学院毕业设计(论文)指 导 教 师 评 语从设计 (论文)的选题、内容、 论点、论据、结论、实验数据的可靠性、方法的运用、工作量、图件的质量、 创新性、科学态度、环境保护、外文资料和计算机应用等方面予以评述:指导教师签字: 指导教师职称:评阅时间 年 月 日东北大学继续教育学院毕业设计(论文)东北大学继续教育学院毕业设计(论文)指导记录教学中心: 年级专业: 学生姓名:指导日期 指 导 内 容 指导教师签字东北大学继续教育学院毕业设计(论文)东北大学继续教育学院毕业设计

    3、(论文)开题报告设计(论文)题目:希望煤矿东六采区 W1651 采煤工作面采煤工艺设计 姓名: 白玉龙 学 号: 417N12091321专业: 采矿工程 学习中心: 太原理工 住址: 山西省朔州市平鲁区 电话: 13994908351 Email: 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)开题日期: 2014 年 7 月 18 日指导教师: 张维国 1. 课题主要研究内容:本采煤工作面位于 1 水平西六采区,工作面的编号为 W1651。本采煤工作面南边为未开采的工作面,北边为未开的 W1631 工作面,西边为本矿的八采区,东边为本采区的中央上山和保护煤柱。2课题的研究意义:经过三年的学习,我们

    4、已经对煤矿理论知识进行了系统的了解,加上对地质、测量、机电、安全等煤矿相关专业的学习,使我们掌握煤矿生产的各个环节,对煤矿生产有了整体概念。通过本次毕业设计,使我们对所学的理论知识进行一次系统的训练,综合运用所学的理论知识,使得各学科的知识得以融会贯通。巩固和扩展所学的知识理论,使理论与实践相结合,锻炼实际工作能力,培养我们的分析和解决问题的能力。 自己亲自搞毕业设计,加深了所学的知识,解决了以前学习中遇到的难题,锻炼了自己的动手能力,扩展了自己的知识面。对已经将踏入工作岗位的我们来说是一次很好的锻炼机会,为我们将来工作打下坚实的基础。国内外现状:采区是组成矿井的基本单位,采区生产以采煤为核心

    5、,同时又包括运输、通风、供风、供、排水等环节。研究掌握采区准备方式及技术的有关知识及规律,就能更好地运用采煤方法及为生产创造良好的条件。有利于矿井的开采。 国外一些国家像澳大利亚,美国一些发达国家,采矿技术成熟,设备先进,达到了世界一流水平。 我国也非常重视采煤科学技术的发展,狠抓安全生产和技术革新,生产技术指标有了明显改善。在确保安全的前提下,科学设计,提高了产值,为公民经济的发展做出了重大的贡献。 在今后我们继续依靠科学技术的发展,贯彻安全生产的原则,提高经济效益,总结正反两方面得经验教训,结合国情不断进行采煤技术的改革和创新,为早日达到一流水平而奋斗。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)

    6、3课题难点和拟解决的关键问题:随着社会的发展和进步,各行各业都在采用新技术、新工艺,而在煤炭行业中,综合机械化采煤能够提高劳动生产率和产量;本采区开采的 7 煤煤层厚度为 3.1m ,属中厚煤层,倾角为平均 22,为缓倾斜煤层,直接顶板为砂质泥岩,较坚硬,适宜割煤机割煤、自移式液压支架进行支护,进行一体化作业;从安全角度看,用自移式液压支架支护顶板更能够有效地保证采煤工作面人员和设备的安全。 根据希望煤矿东六采区的地质构造、煤层赋存条件等因素,W1651 采煤工作面的采煤工艺选用综合机械化采煤。拟采取的研究方法及其可行性:工作面发生灾害事故,工作面所有人员必须听从当班班长和值班队长的统一指挥,

    7、沉着冷静、快速地沿避灾路线撤到安全地点,随后要及时清点人数,并将事故性质、地点、危害程度、人员伤亡等情况向矿调度室汇报。4参考文献:1国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.煤炭工业出版社.2009 年 2徐永坅.煤矿开采学.中国矿业大学出版社.1999 年 3卢义玉、王克全、李晓红.矿井通风与安全.重庆大学出版社.2006 年 4东兆星、吴士良.井巷工程.中国矿业大学出版社.2004 年 5张国枢.通风安全学.徐州:中国矿业大学出版社.2000 年 6岑传鸿.采煤概论.徐州:中国矿业大学出版社.1989 年 7董方庭、姚玉煌等.井巷设计与施工徐州:中国矿业大学出版社.1989 年8张小平. 我国高

    8、产工作面的开采条件及发展前景. 煤炭科学技术,1995(1) 9侯朝炯,郭励生. 煤巷锚杆支护. 徐州: 中国矿业大学出版社,1999 10付国彬,姜志方. 深井巷道矿山压力控制. 徐州: 中国矿业大学出版,1996 11邢福康,蔡坫. 煤矿支护手册. 北京: 煤炭工业出版社,1993 12 徐永圻. 短壁开采技术. 徐州: 中国矿业大学出版社,1987 13王玉浚. 采矿系统优化与模拟. 徐州: 中国矿业大学出版社,1989 14林在康等. 采矿 CAD 开发及编程技术. 徐州: 中国矿业大学出版社,1998 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)东北大学继续教育学院毕业设计(论文)1摘 要随

    9、着社会的发展和进步,各行各业都在采用新技术、新工艺,而在煤炭行业中,综合机械化采煤能够提高劳动生产率和产量;本采区开采的 7 煤煤层厚度为 3.1m ,属中厚煤 层,倾角为平均 22,为缓倾斜煤层,直接顶板为砂质泥岩,较坚硬,适宜割煤机割煤、自移式液压支架进行支护,进行一体化作业;从安全角度看,用自移式液压支架支护顶板更能够有效地保证采煤工作面人员和设备的安全。 根据希望煤矿东六采区的地质构造、煤层赋存条件等因素,W1651 采煤工作面的采煤工艺选用综合机械化采煤。关键词:W1615 采煤工 艺东北大学继续教育学院毕业设计(论文)2目 录摘 要 .11 、概述 .51.1 采煤工作面位置及开采

    10、范围 51.1.1 位置 .51.1.2 开采范围 .51.2 采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系 51.2.1 与相邻煤层的关系 .51.2.2 与相邻已采区的关系 61.2.3 采煤工作面与地面相对位置的关系 .62 、地质概况 .72.1 煤层赋存情况 72.2 围岩的性质及其对采煤的影响 72.3 地质构造及水文地质情况 92.3.1 地质构造 .92.3.2 火成岩侵入情况 .92.3.3 水文地质情况 .92.4 瓦斯、煤尘和自然发火情况 103 、可采储量及可采期 .103.1 W1651 工作面的可采储量计算: .113.2 采煤工作面可采期计算 .114 、巷道布置与生

    11、产系统 124.1 巷道布置 134.2 生产系统 .134.2.1 运输系统 134.2.2 排水系统 144.2.3 供电系统 .144.2.4 通风防尘系统 154.2.5 管路系统 184.2.6 照明及通讯系统 185 、采煤工艺 .195.1 采煤工艺的选择 205.2 采煤工艺 205.2.1 破煤 .205.2.2 装煤 .21东北大学继续教育学院毕业设计(论文)35.2.3 运煤 .215.2.4 工作面支护 .235.2.5 采空区处理 .246 、生产技术管理 .246.1 循环方式 256.2 作业形式 .256.3 工序安排 256.4 劳动组织 .256.5 工人出

    12、勤表 .266.6 采煤工作面技术经济指标 .277 、安全技术措施 .287.1 一般要求 297.2 顶板管理措施 297.2.1 控顶距的规定 297.2.2 循环进度 297.2.3 推移支架及溜子的规定 307.2.4 倒架与防滑处理办法 .317.2.5 悬顶距的规定 .327.2.6 备用材料的规定 .327.2.7 端面距范围的处理措施 .337.2.8 监测监控 .337.3 一通三防管理 337.3.1 通风 337.3.2 防治火灾 347.3.3 防自燃发火 357.3.4 防尘 357.3.5 防治水灾 367.4 机电运输管理 367.5 其它安全技术措施 .387

    13、.5.1 下煤眼安全事项 397.5.2 采区轨道上山事项 397.5.3 工作面上、下端头各三角煤的措施 407.5.4 工作面处理液压支架背矸的技术安全措施 417.6 安全组织保障措施 427.6.1 顶板安全保障 427.6.2 “一通三防”安全保障 437.6.3 地质测量安全保障 44东北大学继续教育学院毕业设计(论文)47.6.4 机电运输安全保障 .447.6.5 生产组织安全保障 .447.6.6 规程的监督保障 457.6.7 物质供应保障 .457.6.8 医疗设施保障 .457.7 灾害应急及避灾路线 46致 谢 .47参考文献 .48东北大学继续教育学院毕业设计(论文

    14、)51 、概述 1.1 采煤工作面位置及开采范围 1.1.1 位置 本采煤工作面位于 1 水平西六采区,工作面的编号为W1651。 1.1.2 开采范围 本采煤工作面的上边界为本矿南边的未布置工作面,下边界为+150m 标高,开采起始位置为西六采区西边界,采止线位置为运输上山西 30m。该工作面斜长为 154m,走向长为 1200m。 1.2 采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系 1.2.1 与相邻煤层的关系 本采煤工作面开采宣威组 1 号煤层,本采煤工作面上方为未布置工作面,下方为未开工作面 W1631,对本工作面的回采无大的影响。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)61.2.2 与相邻

    15、已采区的关系 本采煤工作面南边为未开采的工作面,北边为未开的 W1631工作面,西边为本矿的八采区,东边为本采区的中央上山和保护煤柱。1.2.3 采煤工作面与地面相对位置的关系 本采煤工作面开采范围与对应的地表范围内均为山地及树木,无建筑物、水体和铁路。 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)72 、地质概况 2.1 煤层赋存情况 W1651 采煤工作面开采煤层为 1 号煤层,其走向 为东西向, 倾向北,煤层倾 角平均为 1518,平均 16,煤厚 2.8m3.2m ,平均 3.0m。经过 化验分析得出 1 号煤的容重为 1.5t/m3 。硬度 较软,普氏硬度为 23。属于中、高硫无烟煤,可作为

    16、 良好的动力用煤。主要煤质指标见表 2-1-1。表 2-1-1 煤层的主要煤质指标2.2 围岩的性质及其对采煤的影响 1 号煤的直接顶为泥质粉砂岩,厚约 6m,老顶为粉砂质。厚度2050m,较坚 硬。 1 号煤的直接底 为砂质泥岩、泥岩,老底为细砂东北大学继续教育学院毕业设计(论文)8岩。地质综合柱状图详见图 2-1。图 2-1 地质综合柱状图东北大学继续教育学院毕业设计(论文)92.3 地质构造及水文地质情况 2.3.1 地质构造 本井田是一个北东、西、南边界断层包围的相对独立的、完整封闭的地质构造单元,为一向北倾斜的单斜构造,煤岩层倾角一般在 1419左右,井田内以正断层 4 条。主要断层

    17、特征见表 2-3-1。表 2-3-1 断层特征一览表2.3.2 火成岩侵入情况 本区域内无岩浆岩活动。 2.3.3 水文地质情况 本井田第三层隔水层以粘土和砂质粘土为主,厚度 1993 米,平均为 52 米,其中粘性土平均为 46 米,从东向西变厚。经 Z25 孔东北大学继续教育学院毕业设计(论文)10抽水,第二层与第三层间无水力联系,为第四纪下部良好的隔水层。在 1 煤露头处与本层厚度在 4060 米以上。 1 煤上部有平均厚 19 米的砂岩,钻进中有两孔漏水,据抽水资料含水性微弱,1 煤下部单位涌水量和渗透系数近似于零,基本无水。 1 号煤四周均未开采,无采空积水的影响。 2.4 瓦斯、煤

    18、尘和自然发火情况 根据勘探资料,W1651 采煤工作面绝对瓦斯涌出量为4.5m3 /min,相 对瓦斯涌出量为 1.95m3 /t,根据 2010 版煤矿安全规程,该矿 属于低瓦斯矿井。 煤尘爆炸指数为 43.01,属于有煤尘爆炸危险性煤层。 1 号煤属于易于自燃的煤层,发火期为 36个月。 该采煤工作面无冲击地压危险。 根据勘探资料数据可知:由于矿井开采深度大,温度较高。75-13 孔的井温测定成果见表如下:表 2-4-1 井温测定表东北大学继续教育学院毕业设计(论文)113 、可采储量及可采期 3.1 W1651 工作面的可采储量计算:Z = LSmK 式中:L采煤工作面倾斜长度,本工作面

    19、斜长 154m; S采煤工作面走向长度,本工作面走向长度为 1200m; m采高,本工作面为 3.0m; 煤的容重, t/m3 ,1 号煤为 1.5 t/m3 ; K工作面采出率,取 95%。 则 Z = 15412003.01.595% = 790020 (t) = 79.002 (万 t) 3.2 采煤工作面可采期计算 式中: T采煤工作面可采期,a; Z采煤工作面可采储量,万 t; 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)12A工作面生产能力,万 t/a;T = 79.002/120 = 0.66(a)东北大学继续教育学院毕业设计(论文)134 、巷道布置与生产系统4.1 巷道布置 本采区位

    20、于矿区西北侧,采用自上而下、两翼同时布置的开采顺序,W1651 工作面位于该采区上区段西翼。 在+100m 岩石大巷顶板作采区下部车场,顺煤层自下向上作采区轨道上山和回风上山,两上山相距 20m。本采区划分为三个区段,分别在 +175m、+250m、+325m 和+400m 标高处作区段运输巷、采区回风巷和中部车场、上部车场,在每个区段运输巷作开切眼与回风巷贯通形成工作面。 区段运输巷为梯形断面,锚杆支护,断面规格为 3.03.0m,作为本区段运输、行人、通 风用;开切眼断面为矩形,单体液压支柱支护,断面规 格为 1.5m(高)4.0m(宽),开采前用支架替 换。 4.2 生产系统4.2.1

    21、运输系统本工作面采用刮板运输机运输,运输上山、主要运输大巷均采东北大学继续教育学院毕业设计(论文)14用皮带运输机运输。原煤运输线路为: W1651 采煤工作面- 区段运输巷-运输上山-+100m 岩石大巷-井底车场-地面 表 4-2-1 运输设备配备表材料运输线路:地面 - 井底车场- +100m 岩石大巷-辅助上山上山- 区段运输巷-W1651 采煤工作面。4.2.2 排水系统W1651 工作面的水排至区段运输巷,经采区辅助上山、采区下部水仓沉淀, 经+100m 岩石大巷自流至井底车场主水仓,经副井排出地面。4.2.3 供电系统 来自井下中央变电所电源送入采区下部车场的采区变电所,经变压后

    22、分别向采煤工作面、运输上山中的皮带运输机、泵房、照明等供电,掘 进工作面采用“ 三专”;东西两翼工作面分开供电,供电线路经辅助上山至区段运输巷。每个工作面的割煤机组采用专线单独东北大学继续教育学院毕业设计(论文)15供电,其他辅助设备另设一条供电线路。表 4-2-2 采煤工作面用电设备负荷统计表4.2.4 通风防尘系统1 确定工作面风量 1 、风量计 算 1 按瓦斯涌出量计算式中:Q为采煤工作面所需风量,m3/min; q工作面绝对瓦斯涌出量,m3/min; K工作面通风不确定系数,取 1.5。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)162 按工作面温度计算Q=60VSK=601.35.251.0

    23、 =409.5 m3/min 式中:Q为采煤工作面所需风量,m3/min; V工作面适宜风速,m/s ; S工作面平均断面积,5.25m2 ; K工作面通风不确定系数,取 1.0。(二)、风速验算 1、按最低风速验算 Q600.25S=600.255.25=78.75 m3/min 式中:S 工作面平均断面 积,5.25m2 2、按最高风速算验 Q+100m m 岩石大巷- 采区下部车场- 辅助上山-区段运 输巷-W1651 采煤工作面- 回风巷- 回风上山回风石门-东风 井回风大巷-东风井- 地面 2、通风、瓦斯监测 在工作面回风巷内安设正反风门各两道 监测线路:地面中心分站-分站(安装在采

    24、区下部 车场的新鲜风流中)- 各点探头 表 4-2-3 监控探头布置统计表(二)、消防洒水系统 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)18采区在运输上山、区段运输巷布置消防洒水管路,每隔 100m设消防栓,在原煤转载点、工作面回风巷、回风石门、采区回风巷中分别安设喷雾洒水装置,每道水幕的喷头不少于个头,且雾化良好,覆盖全断面。区段运输巷、工作面回 风巷水幕均随工作面的推进而向外移动。 割煤机内外喷水采用喷雾泵加压喷雾,要求喷雾嘴完好不堵塞,内喷雾压力不小于 2MPa,外喷雾压力不小于 1.5MPa;雾化程度高,特别是外喷雾要能够封闭截割产尘部位。 进入工作面工作的所有人员必须佩戴防尘口罩。 4.

    25、2.5 管路系统 该工作面煤层为易自燃发火煤层,采空区进行灌浆充填。 灌浆和消防管路:地面-副井-井底车场-+100m m 岩石大巷-采区运 输上山-工作面运输巷、回风巷。 液压管路:工作面移动泵站(安设在区段运输中)-联络巷-运输顺槽-W1651 工作面 -W1651 采煤工作面 风巷。 压风管路:地面集中压风站-副井-井底车场-+100m 岩石大巷-采区 辅助上山-工作面运输巷、回风巷。东北大学继续教育学院毕业设计(论文)194.2.6 照明及通讯系统 一、照明系统 各石门及运输巷转载点分别安设防爆照明。 2 通讯系统 1、通讯路线 在地面调度室安设 HS262T-20 数字程控生产调度交

    26、换机 1 台,容量 20 门,主要供井下各工作地点通讯使用。 地面调度室-井底车场-+100m 岩石大巷-采区下部车场-采区辅 助上山-运输巷液压泵站处。 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)205 、采煤工艺 5.1 采煤工艺的选择 随着社会的发展和进步,各行各业都在采用新技术、新工艺,而在煤炭行业中,综合机械化采煤能够提高劳动生产率和产量;本采区开采的 7 煤煤层厚度为 3.1m ,属中厚煤 层,倾角为平均 22,为缓倾斜煤层,直接顶板为砂质泥岩,较坚硬,适宜割煤机割煤、自移式液压支架进行支护,进行一体化作业;从安全角度看,用自移式液压支架支护顶板更能够有效地保证采煤工作面人员和设备的安全

    27、。 根据希望煤矿东六采区的地质构造、煤层赋存条件等因素,W1651 采煤工作面的采煤工艺选用综合机械化采煤。 5.2 采煤工艺 5.2.1 破煤 采区中各采煤工作面采用双滚筒采煤机破煤,根据采煤机最小设计生产率决定采煤机的牵引速度: V= Q/(K60HB)=400/(0.7603.11.360.6) 东北大学继续教育学院毕业设计(论文)21=3.8 米 /分 式中:V表示采煤机牵引速度,米/分; H,B,表示工作面的采高、截深和煤的密度; Q采煤工作面最小设计生产率,t/h; K修正系数,此处取 0.7。 采煤机的牵引速度取 5.5m/min。其采煤机的型号为:MG2200W,设计功率为 4

    28、00Kw,滚筒直径为 1.8m,牵引力为 360KN,牵引速度为 5.5m/min,截深为0.60m,进刀方式采用斜切式进刀,截割方式 为上下行均割煤,一次采全高,往返一次共进两刀,循环进尺为 1.20m。 5.2.2 装煤 工作面采用 SGZ-730/264X 型刮板运输机装煤,输送能力为600t/h,电动 机功率为 1322Kw,设计长度为 200m,滚筒割落的煤主要靠滚筒上螺旋叶片的旋转将煤推入溜槽,另在滚筒后增设有挡煤板,其余少量浮煤由人工清理。 5.2.3 运煤 W1651 采煤工作面采用 SGZ-730/264 型刮板运输机运煤,输东北大学继续教育学院毕业设计(论文)22送能力为

    29、600t/h,功率为 1322Kw,设计长度 为 200m;确定采煤工作面输送机的运输能力:Q 运=K1K2Q 采 =0.71.1600=462 吨/小时 式中:Q 运:采煤工作面的运输能力,吨/小时; K1:运输方向及倾角系数,此处为 0.7; K2:采煤机与输送机同向运转时的修正系数, K2=V 运/ (V 运-V 机)=1.1; Q 采:采煤机的设计小时生产能力(60采高容重设计速度),吨/ 小时; V 运:输送机的链速,米/分; V 机:采煤机的平均牵引速度,米/分; 运输巷的输送机能力应大于采煤工作面的输送机能力, B=/(KCVa)Q 运 =600/(458120.85) B=770mm800mm 满足要求。 式中: Q 运:采煤工作面的运输能力;t/h; K:断面系数, K=458; C :倾角系数 K=1 ; V:皮带机的平均牵引速度,V=2 m/s; a:煤层松散容重,吨/米 3 =0.85;

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