采矿综合项目工程毕业设计方案开题报告完整版.doc

四川师范大学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 刘桥二煤矿开采研究与分析 指 导 教 师 李维光 学 院 工学院 专 业 采矿工程 学 号 180422 姓 名 李鱼 日 期 1月 一、选题背景及根据（一）设计某些当前，在国内一次能量消费构造中，煤炭占75%以上。煤炭不但是国内基本燃料，又是重要工业原料，电力、钢铁、石油加工、水泥、化学原料五大行业都离不开煤炭，因而，煤炭工业发展直接关系到国计民生。为使国内能源战略持续稳定发展，必要稳步高效地发展煤炭工业。国内是世界上煤炭资源最丰富国家之一。据不完全记录，己知含煤面积约55000k了，探明总储量在9000亿t以上，居世界前列。自1989年，国内始终是世界第一大煤炭生产国和消费国，煤炭产量占世界煤炭产量1/4以上，而缓倾斜厚煤层煤炭产量又占国内总产量40%以上，国内诸多矿区赋存有3. 56. 0m厚煤层，此类煤层在邢台、开滦、徐州、充州、淮北、阜新、双鸭山、义马、西山、铜川、阳泉等矿区均为主采煤层。随着市场经济发展，煤炭工业日趋向大型化、集中化、高产高效方向发展，建设高产高效矿井，提高公司经济效益己成为煤矿公司基本经营理念，特别是市场经济勉励机制极大地增进了采煤技术与装备水平迅速发展。国内在引进国外大采高装备技术后，综采工作面日产量可达万吨，获得了举世瞩目成绩。据当前国内外开采技术发展，大采高综采是指采高在3. 56. 0m，工作面使用大功率双滚筒采煤机和重型刮板运送机割、运煤，用大吨位液压支架(支架工作阻力、单架支护面积和支架支撑高度大)控制顶板，一次采全高综采技术。其设备趋于大型化、重型化和自动化，其特点是技术先进、性能可靠、装机功率大、生产效率高。对于煤层倾角不大于30厚煤层(3.56.0m)开采，大采高综采与综采采煤法相比，具备下列长处:煤炭资源回采率高;煤炭含研率低;回采工作面煤尘、煤自然发火和瓦斯涌出安全性好;对于34m不适当综采开采厚煤层，大采高具备工效高、成本低等长处。大采高综采与分层开采相比，具备下列长处:工作面生产能力大，有助于合理集中生产;回采工效和煤炭资源回收率高、巷道掘进率和维护量低;回采工艺和巷道布置简化，综采设备搬家次数少，搬家费用省，增长生产时间;节约材料(人工假顶材料等)和回采成本低等。高产高效大采高综采生产能力大、回采率高、安全条件和经济效益好，是当前国内外厚煤层(3. 56. 0m)开采技术重要发展方向之一，其优势使得在国内外被广泛采用。但是，通过矿山实践和许多专家、学者近年现场观测及理论研究发现，大采高综采与普通综采(采高3. 5m)相比，这种新回采工艺工作面内支架围岩系统稳定性差、事故率高，特别严重是高架(大采高支架简称)稳定性事故率高达19%以上，远高于普通采高综采面，高架咬架、倒架事故直接引起顶板事故及调节支架难度、材料和工时消耗，严重制约了大采高综采效能发挥。采场支承压力是引起矿山压力显现重要构成某些，其对开采煤层、顶底板及其作用范畴内煤岩层会产生很大影响。在支承压力作用下，工作面煤壁前方煤层发生压缩和破坏，相应部位易浮现顶底板相对移动以及支架受力变形等支承压力显现，重要表既有：回采工作面煤壁片塌、冒顶和底鼓;冲击地压和煤层突出;超前巷道两帮煤壁压缩和片塌。煤层上方若赋存有坚硬岩层，大采高采场垮落直接顶岩石往往不能填满采空区，而在坚硬岩层下方浮现较大自由空间，折断后老顶岩梁难以形成“砌体梁”式平衡，在其回转运动过程中，工作面前方煤体内形成较高支承压力，并在工作面引起强烈周期来压。因而，大采高采场老顶来压更为激烈、局部冒顶和煤壁片帮现象更为严重，支架冲击载荷更为突出，这些都是影响高产高效大采高综采工作面机械化水平重要因素。回采工作面是地下移动工作空间，为了保证生产工作正常进行与矿工安全，必要对它进行维护。然而回采工作面矿山压力显现又决定于回采工作面周边所处围岩和开采条件。因而，为了保证回采工作面空间安全，必要对回采工作面形成矿山压力显现加以控制。控制采场矿山压力基本手段之一是回采工作面液压支架，其是平衡回采工作面顶板压力一种构筑物，通过液压支架直接地支护直接顶，从而间接地对老顶活动起一定控制作用。因而，要充分发挥大采高综采回采工艺优越性，以指引矿山生产实践，就必要充分理解大采高综采工作面采场矿压显现特性，全面结识采场上覆岩层运动规律和采场支承压力分布规律及其煤壁破坏规律，建立大采高综采工作面煤岩组合力学模型及其控制。其研究为大采高综采技术在国内煤炭行业推广应用和发展提供有益实践经验，具备重要工程实际意义，同步可以丰富和发展矿山压力及岩层控制理论，具备重要理论意义。（二） 专项某些 1.1大采高综采技术现状1.1.1国外现状德国、波兰、英国、俄罗斯、捷克、日本等国从60年代开始就发展采用大采高综采技术。早在60年代，日本曾设计了一种6m采高并带中间平台液压支架，获得了日本国家设计奖。德国在1970年使用贝考瑞特垛式支架成功地开采了热罗林矿4m厚7号煤层，德国拥有大采高液压支架架型涉及威斯特伐利亚BC-26/26、赫姆夏特T50-22/60、蒂森RHS26-60BL及6320-23/4型大采高液压支架。前苏联采用M120-34/49型掩护式支架、波兰采用POMA22/46型掩护式支架、捷克使用F4/4600型支架作为大采高液压支架。当前，国外厚煤层大采高液压支架最大支撑高度达7m，采煤机最大采高达5. 4m。各国生产实践表白，在某些良好地质和生产技术条件下开采较硬煤层，大采高综采实现了高产高效、高安全、高回收率和经济效益好目的。国外普通以为:设备重型化和尺寸加大、煤壁片帮与顶板冒落、高架稳定性、大端面顺槽开掘与支护、采面运送等都是限制大采高综采获得明显经济效益和推广应用障碍。因而，世界重要产煤国至今仍在积极改进、完善大采高液压支架，并不断进行现场实践和扩大大采高综采应用范畴。1.1.2国内现状国内从1978年起，开始实验厚煤层大采高一次采全厚开采办法，至今已获得了长足进步。在神东、邢台、开滦、铁法、西山、徐州、枣庄等矿区得到了广泛推广使用，效益良好。于1978年引进德国赫姆夏特公司6320-23/45型掩护式大采高液压支架及相应采煤运送设备，在开滦范各庄矿1477综采工作面开采7号煤层，开采效果良好。1985年在西山矿务局官地矿初次进行国产BC520-25/47型支撑掩护式大采高液压支架实验，开采8号煤层平均厚度4. 5m，倾角不大于50，在采高4. 0m及II级3类顶板条件下，支架经历了仰斜、俯斜和斜推使用，综采工作面3个月产煤11. 2万t。1986年国内研制BY3200-23/45型掩护式支架在东庞矿实验成功，19871988年东庞矿又与北京煤机厂合伙研制了改进型BY3200-23/45型和BY3600-25/50型掩护式大采高液压支架，并成功地应用于东庞矿2号煤层开采。开滦矿务局林南仓矿采用BY3200-23/45型掩护式支架在1182综采工作面开采8-1煤层，支架在煤层倾角638(平均倾角22)及II级2类顶板条件下，经历了过老巷、断层和无煤柱等恶劣条件考验，工作面平均月产煤4万t。西山矿务局官地矿、西铭矿及双鸭山局新安矿使用BC480-22/42型支架，总体效果良好。义马矿务局耿村矿选用QY350-25/47型二柱掩护式支架，并于1987年10月在12061工作面安装投产，总体来看义马煤田厚煤层工程技术条件能适应45m厚煤层综采一次采全高技术规定。此外，徐州矿务局权台矿在“三软”(顶软、底软、煤层软)煤层，大同矿务局在“三硬”煤层条件下，分别研制了端面支撑力大、底座比压小ZYR3400-25/47型短顶梁插腿掩护式液压支架及支撑能力大、切顶性能强、整体稳定性好TZ10000-29/47型支架，大屯徐庄矿在9月开始运用新研制大采高综采支架回采近距离煤层下组煤。通过10余年发展，国内研制和生产大采高液压支架己有10余种架型，支架构造高度最高为5m，支架工作阻力最高达l0MN/架，架型有二柱掩护式和四柱支掩式两种，前梁有挑梁式和伸缩梁式两种，底座有插腿和非插腿式两种，推移机构有长、短框架和带移步横梁各种，护帮板长度从0. 8m增长到2. 2m。从全国使用状况看，年产逾百万吨大采高综采队中，最高年产已达170万t，回采工效达87. 9t/工。1.1.3大采高综采技术发展趋势采煤机选型上以宁大勿小为原则。近年来，采煤机截割速度始终在增长，当前采煤机截割速度普通在12 15m/min，某些新研究开发出来采煤机截割速度达到了2436m/min;截割功率、牵引功率更高更大，总装机功率将超过2400kW。工作面液压支架工作阻力更高、单架支护面积更大，设计手段更先进，设计使用寿命要不不大于60000个循环。为满足采煤机截割深度不不大于1000mm规定，增长支架顶梁长度，以维护工作面顶板，防治冒顶;液压支架宽度有1. 5m和1. 75m两种，从当前看尚有加大余地，支架中心间距可达到mm，可以增长大采高支架稳定性，以满足增长支撑力规定。随着采高、工作面长度及生产能力不断增长，工作面输送机链直径也不断增大。刮板输送机输送长度达到300m，小时运送量可达到5000t，输送机溜槽宽度、链条直径、总装机功率等都要增长，链条直径达到48mm以上，总装机功率达到3200kW,供电电压可达到4160V。（三）选题目通过毕业设计规定达到下列目：1. 学习、贯彻党和国家关于方针、政策，学习国家关于煤矿方面法律法规；2. 通过毕业论文，将所学理论知识掌握，并能系统综合应用和巩固所学理论；3. 结合在金庄煤矿实习内容和收集到现场资料，进行矿井研究与分析；4. 通过毕业论文大体掌握矿井开采办法、环节和内容；5. 培养实事求是、理论联系实际作风和吃苦耐劳态度，为将来工作打下基本；6. 提高编写技术文献和运算能力，提高运用计算机辅助设计能力，巩固并加强矿业工程CAD等软件运用，全面提高个人能力。7. 提高自己采矿专业英语水平。提高自主查资料能力，提高文献检索能力。8. 使理论更好结合实际。（四）选题意义：毕业论文能巩固、加深和扩大所学理论知识，是理论更好结合实际，通过参观和实习，对矿井各生产环节建立全面系统概念，补充理论教学局限性，通过实习能增强工人阶级思想感情，为毕业设计收集关于资料。此外，毕业设计是咱们大学课程最核心某些，是对咱们所学课程综合运用能力训练，是培养咱们整体运用所学知识和技能重要环节，对于培养咱们独立分析问题和解决问题有重要意义，是整个大学学习过程自我继续深化和提高阶段。它实践性和综合性是其她课程所不能代替，做好毕业论文对全面提高咱们素质具备十分重要意义。四、重要参照文献1 徐永忻.采矿学.徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，2 徐永忻.煤矿开采学.徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，19993 林在康、左秀峰.矿业信息及计算机应用. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，4 邹喜正、刘长友.安全高效矿井开采技术.徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，5 张宝明、陈炎光：中华人民共和国煤炭高产高效技术，徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，6 钱鸣高、石平五.矿山压力及岩层控制. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，7 于海勇.综采开采基本理论. 北京：煤炭工业出版社，19958 王省身.矿井灾害防治理论与技术. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，19899 .中华人民共和国煤炭建设协会。煤炭工业矿井设计规范. 北京：中华人民共和国筹划出版社，10 岑传鸿、窦林名.采场顶板控制与监测技术. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，11 蒋国安、吕家立.采矿工程英语. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，199812 李位民.特大型当代化矿井建设与工程实践. 北京：煤炭工业出版社，13 综采设备管理手册编委会.综采设备管理手册. 北京：煤炭工业出版社，199414 中华人民共和国煤矿安全监察局.煤矿安全规程. 北京：煤炭工业出版社，15 朱真才、韩振铎.采掘机械与液压传动. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，16 洪晓华.矿井运送提高. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，17 中华人民共和国统配煤矿总公司物资供应局.煤炭工业设备手册. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，199218 章玉华.技术经济学. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，199519 郑西贵、李学华.采矿AutoCAD入门与提高. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，20 王德明.矿井通风与安全. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，21 杨梦达.煤矿地质学. 北京：煤炭工业出版社，22 刘刚.井巷工程.徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，23 中华人民共和国煤炭建设协会.煤炭建设井巷工程概算定额（基价）.北京：煤炭工业出版社，24 林在康、李希海.采矿工程专业毕业设计手册. 徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，25 杜计平.采矿学.徐州：中华人民共和国矿业大学出版社，二、 重要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作办法或工作流程（一）、设计重要任务：在毕业设计过程中要完毕阐明书和图纸两项重要任务：1、编写毕业设计阐明书一份；阐明书内容涉及：封面，扉页，中英文摘要，目录，正文，外文翻译资料及参照文献。2、图纸某些涉及：矿井开拓巷道布置平剖面图和带区巷道布置图及插图等。（二）、设计内容：1、在理解矿区概况和井田及其附近地质特性状况下，按照井田境界和煤层赋存状况一方面计算井田储量；2、依照所要设计矿井年产量和所理解矿区煤层赋存概况来计算矿井服务年限及普通工作制度；3、矿井开拓系统设计，其中涉及井筒形式及井筒位置拟定、开采水平设计、采（带）区划分及开采顺序、开采水平与回风水平井底车场形式选取、开拓系统综述等；4、在划分了采（带）区基本上进行采准巷道布置，依照设计采（带）区设计采（带）区地质概况及矿层特性，拟定采区形式、采区上（下）山或带区数目、位置及用途，采区区段划分、区段平（带区斜巷）巷布置方式、层间或分层间联系方式，井底车场及硐室，采准系统、通风系统、运送系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等，尚有采（带）区开采顺序，采（带）区巷道断面尺寸、支护方式、采（带）区准备工程量，采（带）区巷道掘进率、采区回采率；5、根据设计层矿层赋存条件、矿层构造及围岩状况进行采矿办法选取，工作面长度拟定，落矿机械选取及回采工艺方式拟定，循环方式选取及循环图表编制；再然后是拟定建井工期及开来筹划；6、矿井通风、运送、排水三大系统详细设计；7、最后是全矿技术经济指标拟定。（三）、设计目的：完毕刘桥二煤业5Mt/a开采研究与分析。三、研究方案及预期成果（一）研究方案：1、充分理解金庄煤业地理位置及行政从属关系。矿区地形地貌；矿区交通，矿区气候、气温、风向、风速；雨期及降雨量；冻结期及冻结深度；矿区勘探限度及开发现状、矿区地震震级。井田及其附近地质特性。井田地层层位关系，地质构造，井田中地质变动，及它们分布及位置。水文状况，井田范畴内河流、流量及洪水位等。矿层质量及矿层特性，井田内矿层及其埋藏条件，走向、倾向倾角；可采矿层厚度及层间距；各矿层性质，各矿层顶底板岩石性质。矿层含瓦斯性、自燃性及含水性。矿层质量牌号、工业分析及工业用途。井田勘探限度及对勘探规定。2、论述井田走向边界及倾斜方向上边界，边界方位及标高，井田走向及倾向尺寸、井田面积，边界矿柱留法及尺寸。据此拟定井田工业储量、地质损失、永久矿柱损失量。井田可采储量及开采损失量。依照所要设计矿井年产量和所理解矿区煤层赋存概况来计算矿井服务年限及普通工作制度。3、井田开拓系统设计：拟定井筒形式、数目及位置。列表阐明井筒名称、用途、规格（附井筒断面图）、井口坐标位置及标高、井筒倾角及提高方位角、井筒长度等。拟定水平高度及开拓方式，阶段数目及布置方式。水平储量及水平服务年限。设计水平巷道布置，采（带）区划分及开采顺序拟定。开采水平与回风水平井底车场形式选取，其中涉及：（1） 井底车场形式、线路布置及通过能力。（2）硐室位置、规格尺寸、支护方式。（3）井底车场工程量。尚有就是：开拓系统、通风系统、运送系统（矿、矸、料、人）及充填、灌浆系统等设计和移送生产时井巷开凿位置，初期开掘工程量。4、设计采（带）区地质概况及矿层特性：采（带）区在矿井中位置，邻区开采状况，矿层赋存条件、地质构造、矿物质量、瓦斯、含水性、发火期等，矿层顶底板岩石性质。采（带）区范畴、工业储量。采（带）区生产能力及服务年限。采区形式、采区上（下）山或带区数目、位置及用途。采区区段划分、区段平巷（带区斜巷）布置方式、层间或分层间联系方式。井底车场及硐室。采准系统、通风系统、运送系统（矿物、料等）、充填排水系统及灌浆系统等。尚有采（带）区开采顺序拟定。采区巷道断面尺寸、支护方式、采（带）区准备工程量拟定和采区巷道掘进率、采（带）区回采率拟定。5、采矿办法选取：选取各矿层采矿办法，对重点设计层采矿办法阐明选取根据。概述重点设计层矿层赋存条件、矿层构造及围岩状况。按通风条件，落矿机械能力，运送机能力等拟定及校验工作面长度。落矿机械选取及回采工艺方式拟定。循环方式选取循环图表、工人出勤表、机电设备表、技术经济指标表计算与绘制。6、建进工期及施工组织设计：施工队伍人力配备；井巷施工机械化限度及施工程序。工程排队及施工组织排队，附建井工程排队接续表。开采顺序及配产原则；采区及回采工作面接续表、建井工期及矿井增产期。7、矿井通风：矿井通风方式与通风系统选取；总风量计算与风量分派；矿井总风压及等积孔计算；通风设备选取；矿井重要扇风机选型计算；电动机选取；总耗电量及吨煤耗电量。8、矿井运送与提高：采区运送设备选取；运送平巷中运送设备类型及数量；回风平巷中运送设备类型及数量。采区上山（带区斜巷）中运送设备类型、规格及能力（运送上山及材料上山）。重要巷道运送设备选取，轨距、矿车类型及数量，电机车选型，计算车组重量，拟定电机车台数，胶带运送时，则计算胶带各点张力，验算垂度、强度、电动机功率等。选取提高设备类型及规格；选取提高钢丝绳；选取及验算提高机；提高机与井筒相对位置计算；提高运动学及动力学计算：选取提高电动机；计算电能消耗及提高效率。9：排水：矿井水来源，正常涌水量、最大涌水量、充填废水量等。排水设备计算与选取，选取水泵、水管，计算水泵扬程，拟定工况点，计算水泵工作台数及总台数；选取电动机功率、台数。计算电耗及吨煤电耗。水泵房设计，水泵房设备布置平、剖面图。水泵房规格、尺寸、支护方式，吊装设备，与井筒联接方式。水仓设计，水仓容量、规格尺寸及支护方式。水仓清理。10、技术经济指标：全矿人员编制。涉及井下工人，井上工人，管理系统及管理人员，全矿人员；劳动生产率。涉及采矿工效，井下工效，生产工人效， 全员效率；成本。涉及工作面直接成本，采区成本，全矿成本；全矿技术经济指标。涉及可采矿层数及可采矿层总厚度，井田境界、走向、倾向、面积，埋藏量：工业储量、设计储量、设计可采储量，年产量及服务年限，开拓方式，开采水平：水平数目、水平高度、服务年限，井筒；数目、直径、深度，基本建设工程量，三材数量（木材、水泥、钢材）， 建井期限，采矿办法，顶板管理办法，机械化限度，工作面长度及同步生产工作面数目，同步生产采（带）区数目，工作面年推动度，掘进率、掘进出矿率，采（带）区回采率、工作面采出系数，大巷运送、机车类型、数量，矿车类型、数量，提高：立井提高机类型、提高能力、电机容量，付井提高能力、电机容量，排水：水泵类型、水泵台数、扬水能力，通风：沼气级别、通风方式、总风量、负压（最大、最小），扇风机、类型、电机容量，效率（井下工、采矿工、生产工、全员），成本：工作面、采（带）区、全矿。（二）预期成果：金庄煤业5Mt/a新井设计阐明书。金庄煤业矿井开拓系统布置图（涉及开拓平面图、开拓剖面图）。金庄煤业带区巷道布置图（带区巷道布置平面图、带区巷道布置剖面图）。五、指引教师意见指引教师签字： 年 月 日