轻型综采放顶煤工作面采煤工艺设计毕业论文.doc
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1、继续教育学院毕业论文(设计)题目:轻型综采放顶煤工作面采煤工艺设计 学院: 山西大同大学继续教育学院 班级: 08级采矿工程 姓名: 指导教师: 职称: 完成日期: 2010 年 8 月 23 日轻型综采放顶煤工作面采煤工艺设计摘 要:武甲煤矿采煤工作面从工作面位置及开采范围、采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系、采煤工作面与地面相对位置的关系、煤层赋存情况、围岩的性质及其对采煤的影响、地质构造及水文地质情况、瓦斯和煤尘及自然发火情况、可采储量及可采期、巷道布置与生产系统(运输、排水、供电、通风防尘、管路、照明及通讯)、采煤工艺(采煤方法选择、工艺流程、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型
2、、工作面支架选型、采空区处理、采煤工作面采高、长度及年推进度、工作面回采方向、采区及工作面回采率)、生产技术管理(循环方式、作业形式、劳动组织、采煤工作面技术经济指标)、灾害预防及避灾路线等方面来循序渐进的设计一个轻型综采放顶煤的采煤工艺。关键词:煤矿;采煤工作面;轻型综采放顶煤;采煤工艺目 录1. 序言 12. 概述 1 2.1 采煤工作面位置及开采范围 1 2.1.1 位置 1 2.1.2 开采范围 1 2.2 采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系 1 2.2.1 与相邻已采采区的关系 1 2.3 采煤工作面与地面相对位置的关系 13. 地质概况 1 3.1 煤层赋存情况 1 3.2
3、围岩的性质及其对采煤的影响 2 3.3 地质构造及水文地质情况 2 3.4 瓦斯、煤尘和自然发火情况 34. 可采储量及可采期 3 4.1 可采储量计算 3 4.2 可采期计算 35. 巷道布置与生产系统 4 5.1 运输系统 4 5.1.1 运煤系统 5 5.1.2 材料设备、矸石等辅助运输系统 5 5.2 排水系统 5 5.3 供电系统 5 5.4 通风防尘系统 6 5.4.1 确定风量 6 5.4.2 通风线路 6 5.4.3 通风防尘系统图 6 5.5 管路系统 8 5.6 照明及通讯系统 8 5.6.1通讯系统 8 5.6.2控制系统 9 5.6.3照明系统 96. 采煤工艺9 6.
4、1 采煤工艺的选择 9 6.1.1采煤方法选择 9 6.2 采煤工艺 10 6.2.1 工艺流程 10 6.2.2 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型 11 6.2.3 工作面支架选型 12 6.2.4 采空区处理 14 6.2.5 采煤工作面采高、长度及年推进度 14 6.2.6 工作面回采方向 14 6.2.7采区及工作面回采率 147. 生产技术管理 15 7.1 循环方式 15 7.2 作业形式 15 7.3 劳动组织 15 7.4 采煤工作面技术经济指标 158. 灾害预防及避灾路线16 8.1 灾害预防措施 16 8.1.1 发生顶板事故后应急措施 16 8.1.2 发生瓦斯、煤
5、尘爆炸事故后应急措施 17 8.1.3 发生火灾事故后应急措施 17 8.1.4 发生水灾事故后应急措施 18 8.2 避灾路线 18 8.2.1 发生火灾、瓦斯煤尘爆炸避灾路线18 8.2.2 发生水灾避灾路线 18参考文献 19致谢 201. 序言矿井井田面积15.7236km2,主采3号煤层,该煤层厚度3.30-6.43m,平均4.96m,属全井田稳定可采的厚煤层。该煤层赋存平缓,结构简单,顶底板岩性良好;地质及水文地质条件简单,属高瓦斯矿井;煤尘无爆炸危险性,属不自燃煤层;其地质储量为99.05Mt,设计可采储量54.70Mt。综观全井田开采技术条件优越,适宜于综采放顶煤开采。矿井由于
6、山西省煤矿兼并重组而停工2年,井筒均未揭煤,借此机会设计一个综采工作面放顶煤开采的采煤工艺来为矿井将来的开采工作做些准备。2. 概述2.1 采煤工作面位置及开采范围2.1.1 位置30101工作面位于3#煤层+450水平一采区,地面标高为+843.5米+1123.4米,煤层底板标高+475米+485米,为武甲矿井首采工作面。2.1.2 开采范围30101工作面开采高程为+475米+485米,工作面长度150米,走向长度为1000米,倾角6左右,面积150000米2,煤层厚 4.96米,储量97.6万吨,设计采高2.2米,放顶高度2.76米,可采储量90.7万吨。2.2 采煤工作面与相邻煤层及相
7、邻已采采区的关系2.2.1 与相邻已采采区的关系30101工作面北临西集中轨道、运输、回风大巷,东临三采区,南临二采区,西临30102准备工作面。四临都为实体煤层。根据首采区三维地震勘探资料,本工作面无断层及陷落柱存在,属简单地质结构。2.3 采煤工作面与地面相对位置的关系30101工作面开采范围与地面相对位置的范围内无任何建筑物、水体、铁路。但要充分考虑回采后的地表裂缝、下沉等引起的地质灾害。3. 地质概况3.1煤层赋存情况本工作面开采3#煤,煤层厚度为3.3米-6.43米,平均厚度为4.96米,其可采系数100%,含夹石12层,厚度0.06-0.62米,含矸率4.99%,层位稳定,属简单较
8、简单结构。走向为西南-东北,倾角68 ,为全区稳定可采的近水平厚煤层。3#煤层特征一览表含煤地层煤层号煤层厚度最小最大平均(m)煤层间距最小最大平均(m)夹石层数煤层结构稳定性可采性顶底板岩性容重(t/m3)山西组33.30-6.434.9689.4412较简单稳定全区可采顶底板多为泥岩及砂质泥岩1.413.2 围岩的性质及其对采煤的影响3号煤层底板为泥岩或粉砂质泥岩,局部为粉砂岩,岩性良好无泥化膨胀现象,较易管理。煤层直接顶板为泥岩或粉砂质泥岩,厚度0.90-14.0米,局部顶板为细砂岩,伪顶为炭质泥岩,厚0-0.10米,其底板为泥岩或粉砂质泥岩,厚1.75-12.5米,局部顶板为细砂岩,伪
9、底为炭质泥岩,厚0-1.75米。3.3 地质构造及水文地质情况井田位于沁水块坳的南部,地层总体受一组宽缓褶皱控制,褶皱轴向北东东,倾伏角58,两翼地层倾角一般为510,局部为1214。仅井田北部边缘发育一小型正断层,其余地段未见断层、陷落柱和滑塌构造,地质构造简单。现对井田内主要构造特征分述如下:褶皱白土圪瘩武甲向斜该向斜位于井田南部,呈北东72,展布于白土圪瘩至武甲一带,在井田内该向斜长4750m,轴迹向北东倾伏并延伸图外。两翼地层倾角一般510,轴部相对平缓,为一宽缓向斜。后沟白草圪堆背斜该背斜展布于井田中部,呈北东70方向贯穿井田,长5800m,影响宽度1750m,轴迹向北东倾伏,西南扬
10、起。该背斜与白土圪瘩武甲向斜组成一褶皱带,共同控制着井田地层的变化。井田内3号煤层是以其顶板砂岩为直接充水含水层的裂隙充水矿床,充水含水层富水性较弱。据竹林山井田ZK3-2孔抽水试验资料,钻孔单位涌水量为0.0140.016L/sm。奥陶系峰峰组灰岩岩溶水位标高为+695.40m,本井田3号煤层底板标高为+335+570m,奥灰岩溶水位高出3号煤层底板标高125.40360.40m,但3号煤距奥陶系灰岩面间距达110m左右,其间不仅有厚度较大的隔水层,而且太原组含水层裂隙或岩溶不发育,富水性弱。一般情况下奥灰水不会对3号煤产生充水。故3号煤层水文地质类型总体属简单类型(二类一型)。3.4 瓦斯
11、、煤尘和自然发火情况根据2010年河南理工大学为我矿做的山西阳城阳泰集团晶鑫煤业股份有限公司武甲分公司3号煤层开采矿井瓦斯涌出量预测报告,矿井最大绝对瓦斯涌出量93.98m3/min,最大相对瓦斯涌出量34.25m3/t;属于高瓦斯矿井。3号煤层煤尘无爆炸危险性。3号煤层的T1-T3为625,根据煤的自燃倾向性等级分类表,属不易自燃煤层。4. 可采储量及可采期4.1 可采储量计算30101顺槽长1000米,工作面长度为150米,平均采高2.2米,采煤工作面放煤高度2.76米,由此计算可采储量为: Z=LSmK=150*1000*4.96*1.41*0.93=97.6万吨式中 L-采煤工作面长度
12、,m; S-采煤工作面走向长度,m; m-采高,m; -煤层实体密度,t/m3; K-工作面(放顶)采出率。4.2 可采期计算采煤工作面采煤机截深为0.6m,工作面每个循环进两刀,循环进度为1.2m,日循环次数为3次,则日循环进度为1.23=3.6m。采煤工作面年推进度按下式计算:年推进度日循环进度年工作日循环率采煤工作面年推进度=3.63000.9=972(m)采煤工作面生产能力计算采煤工作面生产能力按下式计算:A采=M1lLrC1M2lLrC2式中:A采采煤工作面年产量,t/a;M1采煤工作面机采高度,M1=2.2m;M2采煤工作面放煤高度,M2=2.76m;l采煤工作面长度,l=150m
13、;L采煤工作面年推进度,L=972m;r煤的容重,r=1.41t/m3;C1采煤工作面机采回采率,取0.95;C2采煤工作面放顶煤回采率,取0.80。则A采=2.21509721.410.95+2.761509721.410.80=883574(t/a)=883.57kt/a =976/883.57=1.1年式中 T-采煤工作面可采期,a; Z-采煤工作面可采储量,万t; A-工作面生产能力,万t/a。5. 巷道布置与生产系统一采区设轨道、胶带、回风三条集中上山,均相互平行,间距40m,其中集中轨道、胶带上山沿3号煤层底板布置,集中回风上山沿3号煤层顶板布置。一采区采用双翼布置工作面,走向长壁
14、开采。在西一集中上山巷道的两侧布置回采工作面,回采面采用走向长壁开采。回采工作面胶带、轨道顺槽均沿3号煤层底板布置,胶带顺槽(兼进风)直接与西一集中胶带上山相接,并通过顺槽联络巷与西一集中轨道上山沟通;轨道顺槽(兼回风)直接与西一集中回风上山相连,并通过顺槽联络巷与西一集中轨道上山相接,形成回采工作面完善的运输、通风、排水、供电及井下消防洒水系统。5.1 运输系统5.1.1 运煤系统采煤工作面(可弯曲刮板输送机)胶带顺槽(可伸缩胶带输送机)一采区集中胶带上山(强力带式输送机)井底煤仓主斜井(大倾角带式输送机)地面。5.1.2 材料设备、矸石等辅助运输系统地面材料设备副斜井(双滚筒提升机提升串车
15、)+450m水平井底车场一采区集中轨道上山(调度绞车)顺槽联络巷(调度绞车)工作面轨道顺槽(无极绳连续牵引车)回采工作面。一采区掘进头矸石(调度绞车牵引矿车)一采区集中轨道上山(调度绞车牵引矿车)+450m水平井底车场副斜井(双滚筒提升机提升串车)地面排矸系统。5.2 排水系统该工作面水文地质条件较简单,主要充水水源为顶底板砂岩裂隙水。正常涌水量为7.6m3/h,最大涌水量为10.2m3/h,建议在回风、运输顺槽最低洼处布置水沟及水仓,并配置排水能力不低于30 m3/h的排水设施两套(一套备用),保证后路畅通。工作面顺槽(小水泵)顺槽联络巷(小水泵)一采区集中轨道上山(水沟)井底水仓主排水泵房
16、(主排水泵)管子道及副斜井排水管地面井下水处理站调节池。5.3 供电系统工作面设置两台移变,KBSGZY-800/10 10/1.2kV一台供采煤机组及两部可弯曲刮板输送机,KBSGZY-315/10 10/0.69kV一台供破碎机、转载站及泵站等。胶带顺槽口设KBSGZY-400/10 10/0.69kV一台,主要供160kW的可伸缩胶带输送机、胶带顺槽、轨道顺槽、胶带及轨道上山绞车等设备。采煤工作面用电设备负荷统计表设备名称设备型号功率(kW)单位数量总量其中备用双滚筒采煤机4MG200-W1200台1前部可弯曲刮板输送机SGB-630/2201122台1后部可弯曲刮板输送机SGB-630
17、/2201122台1颚式破碎机PEM1000100055台1刮板转载机SZD-630/7575台1可伸缩胶带输送机SSJ1000/160160台1乳化液泵站MRB-125/31.590台1喷雾泵站ZPB250/5.530台1回柱绞车JH811台225.4 通风防尘系统5.4.1 确定风量先按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、炸药消耗量、工作面温度计算出采煤工作面需风量,然后按风速验收,确定出采煤工作面实际需风量。采煤实际需要风量计算以采煤工作面回风巷瓦斯浓度不超过1%为标准,且应低于最高风速4m/s。Q采=100q回K采通式中:K采通采煤工作面瓦斯涌出不均匀的风量备用系数,取1.40;q回采煤工作面
18、绝对瓦斯涌出量,m3/min。q回=q回9000000.93002460=12.04(m3/min)则Q采=10012.041.40=1686m3/min=28(m3/s)井下共布置一个轻型综采放顶煤工作面,则Q采28m3/s。5.4.2 通风线路30101采煤工作面所需的新鲜风流,经井下部车场,经一采区集中轨道上山、一采区集中胶带上山,到30101运输顺槽到达工作面,从工作面出来的泛风经回风巷,进入一采区集中回风上山,通过回风上山流入回风大巷。5.4.3 通风防尘系统图(一)防尘供水系统的设备与设施(1)运输顺槽防尘管路位于巷道的下帮,距离巷道底板不低于0.3米;回风巷防尘管路位于巷道的上帮
19、,距离巷道底板不低于0.3米,吊挂平直,巷道分叉处、拐弯处必须设龙门;管路直径不得低于50mm,管路每隔50米安设一个供水拔哨,每隔100米安设一个闸阀,管路分岔点处安设一个三通阀门。在机、风巷距离切眼60-200米处必须安设一组隔爆水袋,水袋棚区长度不得低于20m,使每平面断面的水量不得小于400L。机巷距离工作面出口30米内安设一道净化喷雾,风巷距离工作面上出口50米内,安设二道净化喷雾,喷雾要覆盖全断面,雾化效果要好。机巷皮带每隔50米要安设一个刮板喷雾,转载机、运输机头机、溜煤眼的上、下口都必须安设喷雾,确保出煤、矸时能洒水灭尘。工作面回采前必须提前在风巷每隔30米施工一个深孔静压注水
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