采煤工艺设计

目 录

采煤工艺实验报告设计 ............................................................................................... 2

第一章 概述......................................................................................................... 2

第一节 采煤工作面位置及开采范围............................................................ 2 第二节 采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系............................ 2 第二章 地质概况................................................................................................. 3

第一节 煤层赋存情况.................................................................................... 3 第二节 围岩的性质及其对采煤的影响........................................................ 3 第三节 地质构造及水文地质情况................................................................ 4 第四节 瓦斯、煤尘和自然发火情况............................................................ 4 第三章 可采储量及可采期................................................................................. 4

第一节 可采储量............................................................................................ 4 第二节 设计可采储量.................................................................................... 4 第三节 采区服务年限.................................................................................... 5 第三章 采煤方法工艺......................................................................................... 5

第一节 采煤方法的选择................................................................................ 5 第二节 采煤工作面布置................................................................................ 5 第三节 采煤方式............................................................................................ 7 第四节 装煤.................................................................................................... 7 第五节 运煤.................................................................................................... 8 第六节 采空区处理........................................................................................ 9 第五章 生产技术管理......................................................................................... 9

第一节 回采工艺............................................................................................ 9 第二节 循环工艺流程.................................................................................... 9 第三节 劳动组织形式.................................................................................. 10

第六章 安全技术措施 ..................................................................................... 12

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采煤工艺实验报告设计

第一章 概述

第一节 采煤工作面位置及开采范围

1、位置

采煤工作面的采区有可采和局部可采煤层3层，从上到下编号为k5、k6、k7煤层，其中k5、k6煤层基本全区可采，k7煤层局部可采。其中k5煤层离地面离地面200m、k6煤层离地面250m、k7煤层离地面300m。其中地面的标高为+0，k5、k6、k7煤层的标高分别为-200，-250，-300。

2、开采范围

根据取得的采矿权范围，西与A井田为邻，东以B村庄为界，南至C山，北到该D的边界。

K5煤层综合柱状图 柱 状 ———————————————— 厚度9岩性描述 灰色泥质泥质细砂K煤层，--------------------------------------------------- ----------------------------------- 2------------------------------------------ 5 44灰色砂质灰色砂质第二节 采煤工作面与相邻煤层及相邻已采采区的关系

1、与相邻煤层的关系

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开采煤层群的矿井，本采煤k5-1工作面所开采的煤层与上下煤层k5-2 和k5-3间距都为20m左右，各煤的厚度均为3.5m~4.5m。上下开采情况及对本工作面的影响不大，若上下煤层工作面同采，应写明两工作面的错距为10m。

2、与相邻以采采区的关系

本采煤工作面与相邻已采采区有隔离煤柱，煤柱的宽度为15m；采空区内有少量的积水和瓦斯，对本工作面采煤工作面的工作条件和通风有影响。

三、采煤工作面与地面相对位置的关系

采煤工作面开采范围与地面相对位置的范围全部为山坡，无建筑物、水体、铁路等。

第二章 地质概况 第一节 煤层赋存情况

开采范围设定如下

东西长10.0km，南北平均宽约3.0km，井田面积30.0km2，煤层厚2~3m，平均厚度为4m，平均埋深251m。煤层的倾向由东向西成12°的倾角。其中地面的标高为+0，k5、k6、k7煤层的标高分别为-200，-250，-300。

煤层水分（Mad）：各煤层原煤水分（Mad）为1.59~1.91%，平均1.76%；灰分（Ad）：各煤层原煤灰分(Ad)为17.42~32.61%，以中灰分煤为主，次为中高灰、低中灰煤；煤层硫分（St,d）：各煤层全硫（St，d）原煤为0.13~2.61%，属特低～中高硫煤；固定碳含量：各煤层固定碳(FCd)原煤为58.39~76.02%，浮煤为79.32~83.54%；煤层挥发分：各煤层挥发分原煤（Vd）为5.53~10.23%，浮煤（Vdaf）为7.10~8.83%，差别不大；发热量：计算各煤层的低位发热量为22.05~28.13MJ/kg。

第二节 围岩的性质及其对采煤的影响

围岩中节理的发育程度较好，原岩应力比较分散，附近的岩石多为泥浆岩和灰岩，围岩应力较小，自稳性较强，煤层赋存平缓 ，顶板稳定。

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第三节 地质构造及水文地质情况

地质构造简单，无断层和破坏带及褶曲的存在。因地理等因素，工作面顶板层的部分临河地区含水较多，但大部分地区很少，有一定的涌水量，井下工作面涌水量最大才达到了0.9m3每小时，涌水不严重。

第四节 瓦斯、煤尘和自然发火情况

绝对瓦斯排放3m³/min，属于低瓦斯矿。

依据井田勘探地质报告，各煤层采样试验结果均无火焰，结论是无爆炸性危险。据分析，煤尘爆炸与煤层的挥发分、灰分、煤尘的粒级等有关，本井田挥发分小于10%，灰分小于35%，因此煤尘基本上无爆炸危险。

详查时对k5、k6、k7煤层进行了采样试验，结论是不具自燃发火倾向。据分析，煤的自燃与含硫量有关，当煤层含硫量较高时，容易自燃，反之不自燃。

第三章 可采储量及可采期 第一节 可采储量

Zg=H×L×k× γ (公式1-1) 式中：Zg---- 采区工业储量，万t； H---- 采区倾斜长度，1100m； L---- 采区走向长度，3000m； γ---- 煤的容重 ，1.30t/m3； k---- K煤层煤的厚度，为4米；

Zg=1100×3000×4×1.3=1716万t/a

第二节 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；

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Zg---- 工业储量，万t； p---- 永久煤柱损失量，万t；

C---- 采区采出率，厚煤层可取75%，中厚煤层取80%，薄煤层85%。

本设计条件下取80%。

Pm1=30×2×3000×4×1.3+15×2×(1100-30×2)×4×1.3=109.8万t P---- 上下两端永久煤柱损失量，左右两边永久煤柱损失量，万t； ZK1=( Zg1-p1)× C=(1716-109.8)×0.8=1284.96万t

第三节 采区服务年限

T = Z/A

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。 可采期为T=1285/100=12.85年。

第三章 采煤方法工艺 第一节 采煤方法的选择

由于k1煤层厚度为4m，属于中厚煤层，硬度系数f=2，结构简单，无断层，故可用综合机械化采煤工艺，因而采煤工艺选取的是走向长壁法采煤法的综采。。综采放顶煤工作面“三八”制作业形式，即两班采煤，一班准备。采煤机截深为0.6m，割两刀放一次顶煤，放煤步距为1.2m。采煤机割煤高度为2.6m放煤高度平均为4.3m，采放比为1：1.65。

工作面回采工艺流程为：采煤机向上割煤、移架→采煤机向下装煤→推移刮板输送机→斜切进刀→推移刮板输送机。放顶煤河割煤交叉作业，同时进行。

第二节 采煤工作面布置

本工作面所在采区的采煤工作面采面单一长壁采煤法的综采后退式进行开采，由采区边界附近向采区上山方向推进采煤。该采区开采一层煤k5, 煤层厚度为4m，地质构造简单，采面周围无采空区，其布置示意图如下：

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1—采煤机；2—刮板输送机；3—液压支架；4—下端头支架；5—上端头支架；6—转载机；7—可伸缩胶带输送机；8—配电箱；9—移动变电站； 10—设备列车；11—泵站；12—喷雾泵站；13—绞车；14—集中控制台

图5-1 综采面设备平面布置示意图

图5-12工作面布置图

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第三节 采煤方式

(1)落煤方式与采煤机的选择

采用综合机械化采煤，双滚筒采煤机直接采煤。依据采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600mm，每天正规循环推进六刀，每个循环0.600m，可满足每天至少推进16.74米的要求。

根据煤层的实际情况，经查《采矿设计手册》，选用采煤机。 采煤机的型号为：MXP—240W 采高 1.35～2.84m 适应煤层硬度 1～3 煤层倾角 α≤ 25° 截深 600mm 滚筒直径 1.4m 卧底量

140 mm

牵引方式 液压无链 牵引力 196KN 牵引速度 0～7.5 m/min 滚筒中心距 6120 mm 电机功率 2×100kw 总质量 15吨

(2)进刀方式： 为了合理利用工作时间，提高效率。采用端头斜切割三角煤进刀方式，双向割煤。

(3)放顶步距：割两刀放一次顶煤，放顶步距0.6×2=1.2m。据《采矿工程设计手册》，一般情况下，当采用小截深(0.5～0.6m)时，割两刀放一次顶煤，放煤步距为2倍的采煤机截深。

第四节 装煤

使用滚筒采煤机的工作面，采煤机在割煤的同时，约90%的煤靠档煤板及螺

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旋叶片将煤推向输送机，完成装煤工序。其余少量浮煤由安装在输送机上的产煤板在移输送机时铲入输送机内，或由人工清理。

第五节 运煤

(1)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。

1、工作面可弯曲刮板输送机型号：SGD—630/180 适用条件： 缓斜2.8~4.5m综采工作面 出厂长度： 200米 运输能力： 400吨/h 刮板链形式： 双边链 电动机型号： DSB—90 电机功率： 2×90kw 电机电压： 1140V 总质量 117.31吨

2、转载机型号 SZD—730/160 适用条件： 中厚煤层 出厂长度： ～40米 运输能力： 700吨/h 刮板链形式： 中双链 电动机型号： YSB—160 电机功率： 160kw 电机电压： 1140V 总质量： 25.6吨

(2)工作面支架架型选择必须考虑支架的相关尺寸、结构特征，支护性能必须与煤层地质条件、矿压显现规律以及工作面配套设备相适应。①煤层地质条件：根据部颁标准MT553-1996煤层顶底板分类标准，该煤层直接顶为I类，基本顶为Ⅱ类，底板为Ⅱ类。②矿压显现规律：矿压特征是老顶破断运动直接波及地

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表．顶板一般情况下会形成稳定的结构，压力较适中。③ 工作顶板岩层基本为冒落带和裂隙带。因而采用自移式液压支架支护 支架型号 ZFS3200 /16/28 支撑高度 1.6～2.8 m 工作阻力 3126 KN 初撑力 2488 KN 支架中心距 1500 mm 支护强度 0.55 Mpa 移架步距 700 mm 支架重量 13.9吨 (3)移架方式

由于采用及时支护方式，而且工作面每天推进五刀，所以选择顺序移架方式。 顺序式移架速度快，能满足采煤机快速牵引的需要，适用于顶板比较稳定的高产工作面。

(4)支护方式：由于k1煤层f = 2，顶煤厚度较小，选用及时支护

第六节 采空区处理

由于该采区使用走向长壁全部垮落一次采全高综采放顶煤采煤法，采空区采空区处理方法采用全部垮落法。

第五章 生产技术管理 第一节 回采工艺

综采回采工艺过程中，破、装、运、支、处五项工序全部实现机械化

第二节 循环工艺流程

工作面采用分段追机作业，全工作面分为三段，移架滞后采煤机割煤，推移输送机滞后移架，具体流程为：

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采煤机端头进刀→割煤→移架→推移刮板输送机→采煤机在机尾进刀→割煤→移架→推移刮板输送机。

第三节 劳动组织形式

设计采用“三八制”作业方式，即每日三班，两班采煤、一班准备，每班工作8h。 1、工作面布置图5-1、劳动组织表5-2、技术经济指标表5-3循环作业图5-4。 2、有关工种及出勤人数，可根据现场实际酌情安排。 表5-2工作面劳动组织表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 11 12 13 合计 班长 工种 早班 1 3 3 1 1 2 2 3 1 2 1 1 中班 1 3 3 1 1 2 2 3 1 2 1 1 21 夜班 1 3 4 3 1 2 2 2 4 1 5 1 1 31 合计 3 9 10 5 3 6 6 8 4 3 9 3 3 73 采煤机司机 输送机司机 转载机司机 胶带输送机司机 放煤工 端头维护工 跟班电工 运料工 泵站工 跟班机修工 技术员 送饭工 21 10

表5-3工作面主要技术经济指标 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 项目 煤层厚度 煤层倾角 采放比 日产量 循环进尺 平均日推进度 回采率 采煤机 液压支架 端头支架 刮板输送机 破碎机 转载机 胶带输送机 日循环数 生产方式 出勤人数 回采工效 截齿消耗 乳化液消耗 油脂消耗 单位 m ° t m m 台 架 架 部 台 部 部 个 人 t/工 个/万t Kg/万t Kg/万t 数量 6.9 16° 1：1.65 4545.45 0.600 2.79 0.93 1 130 6 2 1 1 2 6 两采一准 79 57.54 20 180 70 11

表5-4工作面循环图表

第六章 安全技术措施

详见安全技术规程，在施工和管理过程中都严格按照安全技术规程。

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