采煤工作面设计说明书.doc

黑龙江科技大学

采矿工程专业课程设计

题 目：新立煤矿1121工作面设计（60万t/a）
年级专业： 采矿11-1班
姓 名： 何茂祥
学 号： 11
指导教师：

2013年12月23日

黑龙江科技大学
课程设计任务书
姓名： 何茂祥
一、设计题目：新立煤矿1121工作面设计（60万t/a）
二、已知技术参数和设计要求：1121工作面地质资料、工作面设计生产能力为60万t/a
三、设计的主要内容：
第1章 采煤工作面地质情况；第2章 工作面储量与生产能力；第3章 回采工艺。
四、工作量：
工作面布置图；采煤工作面设计说明书。
五、工作计划：
第1周 第1章 采煤工作面地质情况；第2章 工作面储量与生产能力
第2周 第3章 回采工艺； 验收及答辩。

指导教师：
年 月 日

摘要

1121工作面位于新立煤矿井田东部采区，走向长1560m，工作面长220m，该采煤工作面生产能力为0.6Mt/a,煤厚2m,倾角约为12度。该采煤工作面采用综采走向长壁采煤法开采，使用双滚筒采煤机割煤，工作面端头割三角煤斜切进刀方式，双向割煤往返一次割两刀，截深0.6米，采用三班采煤，一班准备的循环作业方式。

关键词 综合机械化采煤工艺

目录
摘要 1
1.1 工作面概况 1
1.2 工作面地质情况 1
第2章 工作面储量与生产能力 3
2.1 工作面储量 3
2.2工作面生产能力 3
2.3 工作面服务年限 4
第3章 回采工艺 5
3.1 落煤 5
3.2 支护 6
3.3 采空区处理方法 8
3.4 采煤工艺 8
3.5 生产技术管理 8
3.6 安全技术措施 9
致 谢 11
参考文献 12

第1章 采煤工作面地质情况
1.1 工作面概况
1121工作面位于东六采区的91煤层，上部以+100m标高为界，南部以-100m标高为界，西部以断层为界，东部以断层为边界。走向长1560m，倾向长220 m。
该工作面上下巷各留设15米保护煤柱。
1.2 工作面地质情况
一、煤层赋存情况
煤厚为2m，倾角为12°，焦煤，硬度为2.5，煤层构造稳定。
二、顶板岩层性质、厚度
煤层顶板好，以粉砂岩为主，厚度为20m。
三、瓦斯
属于低瓦斯工作面
四、水文地质
1、区域水文地质概况
七台河发源于本区南部山区，为倭肯河支流，河宽20m左右，水深0.30m左右，平水期流量为0.5～1.5m3 /s，洪水期流量为100～250 m3 /s，属季节性河流，该河位于本区西部，泾流方向由南向北，垂直煤系地层走向，基本切割本矿区全部煤系地层，对矿区的开发有一定的影响。
2、含水层
第四纪疏松含水层在全区呈条带状分布。七台河冲积层宽约1500m，厚度约10m，其中含水层厚约6m，岩性主要为灰-灰绿色砂岩和碎石，分选不良，微含粘土胶结，粒径一般为10～40mm，大者可达100mm，成份主要是安山岩、石英岩和砂岩，多呈棱角状或半圆状。单位涌水量为0.2～1.12L/sm，渗透系数为5～40m/d。地下水化学类型为HCO3—Na2Ca水。
91煤层含水层据64-241孔抽水质料，K值为3.21～5.89m/d， q值为1.37～2.51 L/sm。

图1-1煤层柱状图

第2章 工作面储量与生产能力
2.1 工作面储量
区段走向长度为1560m，工作面长度为220m。
储量计算公式为：

式中：
Ｑ——储量，Mt；
S——面积，m2；
M——厚度， m；
d——容重，t/m3。
Q=1560×220×2×1.2
Q=0.82 Mt
经过计算采煤工作面的可采储量为0.82Mt。

2.2工作面生产能力
采煤工作面的生产能力可由下式计算
Ａ０=L V０MC０
Ａ０——回采工作面年生产能力，Mt/a；
Ｌ——工作面长度,m；
V０ ——工作面推进度,m/a；，
M——煤层厚度或采高，m；
——煤的容重，t/m3；
C０——工作面回采率，取0.95。
本工作面采用综合机械化采煤工艺，工作制为四六制，三采一准，双向割煤往返一次割两刀，截深为0.6m，一天割6刀，一年工作330天，工作面长度为Ｌ=220m，所以年推进度为
Ｌ=6×0.6×330=1188m
Ａ０=220×1188×2×1.2×0.95
Ａ０=0.6 Mt/a
经过计算的的工作面年生产能力为0.6Mt/a。

2.3 工作面服务年限

采煤工作面服务年限Ｔ与采煤工作面生产能力Ａ的关系如下：
T=L/A
式中：
L——可采推进长度，m;
A——月设计推进长度，米/月；
T=1560/(0.6×6×30)
T=14.4m
经过计算的采煤工作面服务年限为14.4(月）。

第3章 回采工艺
3.1 落煤
回采方法：
（1）破煤：采用走向长壁采煤法，使用双滚筒采煤机割煤，工作面端头割三角煤斜切进刀方式，双向割煤往返一次割两刀，截深0.6米。
（2）装煤；采煤机落煤以后直接落入刮板输送机中，浮煤由铲煤板和人工装入刮板输送机中。
（3）运煤；由刮板输道机经转载机胶带输送机运到采区煤仓，然后由大巷装车站运于井底车场。
1.采煤机类型
表3-1采煤机类型
采煤机型号
MLS-170
采高（m）
1.6～3.0
截深（m）
0.6
适应倾角
≤30°
滚筒直径（m）
Φ1.6
滚筒转数（r/min）
50
牵引力（KN）
196.2
牵引速度（m/min）
0～9.3
牵引型式
锚链牵引
灭尘方试
内外喷雾
装机功率（KW）
170
电压（V）
1140
机重（T）
21．6
输送机
SGD-730/180
支架
ZY3200-13/32

2.采煤机进刀方式
工作面端头割三角煤斜切进刀。
3.采煤机割煤方式
双向割煤往返两刀。
4.合理截深的选择
采煤机的截深选择为0.6 m 。

3.2 支护
一、支架选型及规格的确定
1.由于根据本煤层最厚度为1.6m～2.4m ，且煤层倾角为 12 ° ，选择 ZY3200-13/32 型掩护式支架。支撑高度为1.3～3.2 m ,倾角小于35°。
本工作面的端头支护选择迈步走向抬棚支护，工作面选择ZY3200/13/32 型掩护式支架。
2.液压支架强度校核
（1）经验计算支护强度
Ｐt＝8×9.81×h×r =8×9.81×1.8×2.6
＝367.2（kN／m2）
（2）最大平均支护强度=387.7（kN／m2）
（3）选择工作面支护强度,387.7kN／m2<367.2kN／m2,因此工作面支护强度应大于387.7kN／m2
（4）根据工作面顶底板条件，及液压支架的支撑能力可以有以下的一些参数：

式中:
Ｐ额——支架额定支护强度，kN／m2；
N ——支护阻力，KN；
L ——梁端距，m；
d——顶梁长度，m；
D——中心距，m。
支架选型合理。

工作面液压支架的参数：如表3-2所示

表3-2液压支架类型
型号
ZY3200/13/32
高度（m)
1.3～3.2
宽度（mm)
1430～1600
中心距（m)
1.5
初撑力（KN))
2354
工作阻力（KN))
3178
支护强度（MPa)
0.57～0.6
质量（t)
8.7
适用条件
倾角（°）
≦35°

二、工作面支架布置方式
工作面液压支架每隔0.1m依次排放，工作面上下端头各配置两组端头支架，对端头进行加强支护，由于煤层倾角为12°，为了安全生产，工作面采取防止支架倾倒及发生倒架措施，可以采用排头锚固架、中间架的放倒千斤顶组成锚固站，中间架增设斜拉千斤顶，保证移架质量、移架数，防止相邻架脱离。
回采工作面中使用机械设备主要设备型号见下表：
表3-3 主要设备型号表
序号
设备名称
型号
单位
数量
序号
设备名称
型号
单位
数量
1
采煤机
MLS-170
台
1
9
胶带输送机
SSJ1000/125
台
1
2
液压支架
ZY3200-13/32
组
137
10
喷雾泵
WPZ-320/63
台
2
3
刮板输送机
SGD-730/180
台
1
11
回柱绞车
JH2-5
台
1
4
转载机
SGD-630/75
台
1
12
运料绞车
JD-11.4
台
5
5
乳化液泵
MRB125/31.5
台
4
13
运料绞车
JD-25
台
1
6
破碎机
PEM980×815
台
1
14
移动变电站
KSGZY-630/6
台
2
7
水泵
ZBA-6
台
1
15
端头支架
ZY3200-13/32
组
4
8
单体液压支柱
DE28-25/100G
根
150
16
照明设备
KBY-80/35
台
1

3.3 采空区处理方法
一、采空区处理方法
采空区处理方法有全部垮落法、缓冲法、刀柱法和充填法。由于顶板岩层为砂岩，属于中等以上稳定岩层，所以采空区采用全部垮落法，随采随冒落。由于工作面为低瓦斯煤层所以可以用注浆或注水的方法来控制瓦斯。
二、控顶距及放顶距
控顶距及放顶距，以及特种支架形式控顶距、放顶距根据采煤机及液压支架型号确定。根据液压支架的尺寸，工作面最大控顶距为4100㎜，最小控顶距为3500㎜。
三、回柱放顶方法
为了移架操作简单，易于保证规格质量，且对顶板的适应性强，采用单架依次顺序式。

3.4 采煤工艺
根据该采煤工作面的设计生产能力本采煤工作面采用综合机械化采煤工艺。
破煤：采煤机。
装煤：大部分煤直接落入刮板中，浮煤由刮板输送机的铲煤板装入刮板中。运煤：刮板输送机。
支护：液压支架。
采空区处理：全部跨落法。
3.5 生产技术管理
一、循环方式
采用四六工作制，三班采煤，一班准备的循环方式 。

循环图表如下：
表3-4循环图表

二、作业形式
为了达到更高的生产量，并且尽量减轻工人的劳动强度及培养综合技术人才选择“三班采煤、一班准备”的作业方式。
3.6 安全技术措施
一、保安煤柱的一般规定
保安煤拄是保证煤矿安全生产的措施之一，可以减少很多重大隐患。为了安全生产，本设计工作面依据《煤矿安全规程》，留设保安煤柱如下：
工作面上下巷各留设15m的保护煤柱。
总煤损为：
P=15×2×2×1560×1.2=0.112Mt
二、防止沼气爆炸的措施
本工作面为低沼气煤层，安装瓦斯监控系统，并应加强通风安全管理。
1.预防瓦斯爆炸措施
（1）首先建立完善的制度和严格的管理制度作到预防为主；严格遵守《煤矿安全规程》中有关安全生产的措施。
（2）采掘工作面都应当独立通风，如不得以串联通风时，在进入串联工作面的风流中必须装有瓦斯自动报警断电装置，瓦斯浓度不得超过6.5%。
（3）严禁井下发生明火，严禁各种违章作业，并在采掘工作面和沼气易积聚的地点设瓦斯检测与报警装置。
（4）井下各种电器设备应选用防暴型。
2.预防煤尘爆炸措施
（1）在井下一定距离内应有完善的防尘撒水系统。
（2）先必须建立严格完善的规章制度，严格按<<安全规程>>中的有关规定工作。
（3）在有些地段采用水帘喷雾撒水撒布岩粉及设置水棚等综合防尘措施,尤其在风速过大的地方,应采取严格的防尘措施。

致 谢
值此论文即将付梓之际，向所有关心我的老师、同学、朋友表示衷心的感谢！
三年的大学生活很充实，三年中我得到老师和同学们的热心帮助，回忆这三年里的点点滴滴，和相濡以沫的采矿兄弟们，感到很欣慰。
首先，衷心地感谢指导老师秦涛老师的悉心执导，在设计开题、计划的安排、具体内容的确定、调研以及论文撰写和修改过程中，都凝聚着老师的汗水和辛劳。
此外，系领导和各位老师在设计过程中为我提供了热心帮助和大力支持，在此，向他们以及本文所引用的参考文献的各位作者一并表示衷心的感谢。
最后，感谢各位专家、教授在百忙之中抽出时间来对本文的评阅和赐教。
祝福各位领导、老师工作顺利，平安健康!

学生：何茂祥
2013.12.23

参考文献
[1] 徐永圻.煤矿开采学[M].北京：中国矿业大学出版社，2004：385-392
[2] 徐永圻.采煤方法图[M].徐州：中国矿业大学出版社，1990：235-247
[3] 张荣立等.采矿工程设计手册[M].北京：煤炭工业出版社，2003：340-345，2195-2196
[4] 于学谦.矿山运输机械[M].徐州：中国矿业大学出版社，1989：82-86
[5] 董方庭等.井巷设计与施工[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004：3-16
[6] 张国枢.通风安全学[M].北京：中国矿业大学出版社，2004：85-95
[7] 中国煤炭建设协会.煤矿工业矿井设计规范[M].北京：中国计划出版社，2005：255-261
[8] 刘吉昌.矿井设计指南[M].北京：中国矿业大学出版社，1994：138-143，220-243
[9] 杨孟达.煤矿地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2006：105-116，280-291
[10] 张世雄. 固体矿物资源开发工程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2005：108-117
[11] 李学诚.中国煤矿通风安全工程图集[M].北京：中国矿业大学出版社，1995：82-95
[12] 煤炭工业部.煤矿安全规程[M].北京： 煤炭工业出版社， 2006：45-67
[13] 国家煤炭工业局.煤炭建设井巷工程基础定额[M].北京：煤炭工业出版社，2000：84-97
[14] 夏荣海.矿井提升设备[M].徐州：中国矿业大学出版社，1987：92-118
[15] 中国煤炭学会开采专业委员会编.中国煤炭高产高效矿井建设论文集[J].中国矿业大学出版社，1999：253-261
[16] 田水承，李红霞. 煤层开采自燃危险性预先分析及经济防灭火决策[J]. 煤炭学报，1998：374-381
[17] 宋宏伟.井巷工程[M].北京：煤炭工业出版社，2006：40-200
[18] 钱鸣高.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学，2003：218-265
[19] 谢锡纯.矿山机械设备[M].徐州：中国矿业大学，1999：26-407
[20] 姜学云.综采面工艺参数研究[M].徐州：中国矿业大学，1994：23-200
[21] 邢福康等.新编煤矿支护手册.煤炭工业出版社.2013.3