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《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

第四篇实践教学

本课程的实践教学包括模型实训教学、课程设计教学和课程实习教学。根据高等职业教育煤矿开采技术专业及通风与安全专业培养方案和教学要求,本部分编写了模型实训、课程设计和课程实习共10项实践教学的指导材料。各院校在教学中可结合本院校条件和教学要求选择使用。

第一部分模型实训教学

学生在学习煤矿开采方法课程中所遇到的普遍问题是,对复杂的矿井巷道系统的理解和认识比较困难,难以建立矿井巷道系统空间概念。各院校多年来的教学实践表明,通过有效的矿井模型实训教学,可以帮助学生直观地理解和认识煤矿巷道系统,建立清晰的巷道空间概念,认识和理解井下复杂的轨道线路联接,认识和理解采煤工作面布置方式和生产工艺过程。矿井模型实训教学也是培养学生分析采煤方法及生产工艺特点、处理采煤生产技术和管理工作问题的能力,培养具有科学的工作态度和严谨的工作作风,为扎实地学习掌握课程基本理论、基本知识和基本技能打下基础。

一、模型实训的教学基本方法

模型实训教学方法,应根据教学目标的要求,采用教学、观摩、练习相结合等方法。根据教学大纲的要求,指导学生观摩采矿模型,熟悉矿井各类巷道布置的基本形式及其特点,分析井下运输、提升、通风、材料与矸石运输、供电及排水等系统的巷道和设施构成;系统学习各类巷道的性质与特点,矿井、采区、采煤工作面生产系统的构成和基本要求;熟悉主要生产系统的巷道线路,对照模型绘制矿井或采区巷道布置系统图。

二、模型实训教训的基本要求

(1)模型实训教学是煤矿开采方法课程实践教学的一项重要内容,各院校应按照专业设置标准和要求,建立煤矿开采方法课程模型教学实训室,配置能满足教学需要的各类模型和实训教学设施。

(2)模型实训教学之前,指导教师应提前准备好实训教学所需模型,检查其完好性。

(3)模型实训教学前,学生要预习相关的教学内容,了解实训教学的目的、内容和基本要求。

(4)模型实训应分组进行,每组10~15人,按组配置相应的教学模型,每组在完成要求的一组模型实训之后,组与组交换模型,完成下一组模型的实训,按要求完成全部实训教学内容。

(5)实训结束后,学生应按要求完成实训报告。

三、说明

在本部分,我们选择了课程教学中的矿井开拓巷道及生产系统、采煤工艺、采(盘)区巷道布置及生产系统、采区车场布置和轨道线路等4项模型实训教学的指导。

模型实训一矿井开拓系统模型实训

一、实训教学目的

通过矿井开拓巷道及生产系统模型实训、掌握巷道的名称、形式、用途、主要技术装备以及同周围巷道的空间关系,进一步建立矿井巷道的空间概念,掌握矿井开拓方式概念,熟悉井底车场形式及其组成,熟悉矿井主要生产系统。

二、实训教学内容及模型配备

(1)矿井生产系统模型

(2)片盘斜井开拓方式模型;

(3)斜井单水平采区式开拓方式模型;

(4)斜井多水平采区式开拓方式模型;

(5)立井多水平采区式开拓方式模型;

(6)立井多水平带区式开拓方式模型;

(7)斜井单水平带区式开拓方式模型;

(8)平硐开拓方式模型;

(9)几种形式的综合开拓方式模型;

(10)几种形式的井底车场线路及硐室模型。

三、实训教学过程

①按每小组10~15人分组,给每小组安排一组实训模型;

(2)指导教师介绍模型实训目的、方法、要求和注意事项;

(3)小组学生在指导教师的指导下,采用观摩、讨论、绘图等方式进行实训;

(4)完成一组实训模型之后,小组之间互相交换模型,按另一组模型实训;

(5)指导教师对实训开展情况进行指导和检查;

(6)实训结束前,指导教师对实训情况进行总结。

四、实训要求

①实训前,学生必须复习课程的相关知识,预习实训指导书,做好实训前的准备工作;

(2)实训教学的重点和难点是建立矿井巷道的空间概念。要求学生在实训中,要认真对照模型,结合教学内容,理解巷道名称、用途、空间关系及其之间的联系方式,建立矿井开拓方式的空间概念,熟悉矿井生产系统;

⑶实训结束后要认真撰写实训报告书,选择其中的一个实训模型,绘制出一种开拓方式的巷道布置平面图、剖面图。

五、实训注意事项

⑴指导教师要维护好实训教学秩序,确保每个同学都能认真地进行实训教学;

⑵实训过程中要爱护模型设施,以免损坏;

⑶分组进行观察实训,要避免各组之间的相互干扰;

⑷实训教学结束前,指导教师要对实训教学进行总结和评价。

六、实训考核

学生按实训要求,撰写模型实训教学报告书。

实训考核成绩有两部分组成。一是考核学生在实训教学中的态度和独立完成能力,二是考核学生的实训教学报告书。实训成绩分优秀、良好、中等、及格与不及格,由指导教师考核评定。

七、实训作业

按照指导教师的要求,选择一个矿井开拓方式模型或井底车场模型,绘制其巷道布置平面图、剖面图,要求标注主要巷道的名称,叙述矿井的提升运输系统、通风系统、行人系统、

运料系统、排水系统、供电系统等。

模型实训二

采(盘)区巷道布置模型实训

一、实训教学目的

通过采(盘)区巷道布置及生产系统实训课程,使同学掌握不同煤层赋存条件下,采(盘)区巷道布置方式,生产系统的构成等;掌握采(盘)区巷道布置的空间位置关系,层间联系方式等。建立采(盘)区巷道空间立体概念,掌握采(盘)区巷道布置、剖面图的识读,熟悉采(盘)区主要生产系统。

二、实训教学内容及模型配备

⑴单一薄及中厚煤层走向长壁采煤法上山采区巷道布置模型;

⑵单一厚煤层倾斜分层走向长壁采煤法采区巷道布置模型;

⑶近距离煤层群联合布置走向长壁采煤法采区巷道模型;

⑷石门盘区走向长壁采煤法盘区巷道布置模型;

⑸单一薄及中厚煤层倾斜长壁采煤法带区巷道布置模型;

⑹近距离煤层群联合布置倾斜长壁采煤法带区巷道布置模型;

⑺几种急斜煤层采煤法的采区巷道布置模型;

⑻水砂充填采煤、三下采煤等采煤方法的巷道布置模型。

三、实训教学过程

⑴按每小组10~15人分组,给每小组安排一组实训模型;

⑵指导教师介绍模型实训目的、方法、要求和注意事项;

⑶小组学生在指导教师的指导下,采用观察、讨论、绘图等方式进行实训;

⑷完成一组实训模型之后,小组之间互相交换模型,进行另一组模型实训;

⑸指导教师对实训开展情况进行指导和检查;

⑹实训教学结束前,指导教师对实训进行情况总结;

四、实训要求

⑴实训前,学生必须复习课程的相关知识,预习实训指导书,做好实训前的准备工作。

⑵实训教学的重点和难点是建立采区巷道的空间概念,分析采(盘)区巷道布置方式及特点。

为此,要求学生在实训中,要认真对照模型,结合教学内容,理解巷道名称、用途、空间关系及其相互之间的联系方式,分析采(盘)区巷道的特点,分析采区生产系统。具体要求如下:

⑴掌握各类型的采(盘)区巷道布置,掌握巷道的名称、作用;

⑵掌握采(盘)区巷道的空间位置,准备巷道与开拓巷道、回采巷道与准备巷道的联系方式,主要生产系统的构成;

⑶对照实训模型,会分析采(盘)区巷道布置的特点;

⑷对照实训模型,会分析采(盘)区的主要生产系统。

五、实训注意事项

⑴指导教师要维护好实训教学秩序,确保每个同学都能认真地进行实训教学。

⑵实训过程中要爱护模型设施,以免损坏。

⑶分组进行观察实训,避免各组之间互相干扰。

⑷实验结束后,指导教师要对实训教学进行总结和评价。

六、实训考核

学生按实训要求,撰写模型实训教学报告书。

实训考核成绩有两部分组成。一是考核学生在实训教学中的态度和独立完成能力,二是考核学生的实训教学报告书。实训成绩分优秀、良好、中等、及格与不及格,由指导教师考核评定。

七、实训作业

按照指导教师的要求,选择一个采(盘)区巷道布置模型,完成如下要求:

⑴绘制其巷道布置平面图、剖面图;

⑵标注主要巷道的名称,说明其中的主要设备和设施;

⑶叙述采区运输系统、通风系统、行人系统、运料系统、排水系统、供电系统;

⑷分析该采(盘)区布置方式的特点,有何优缺点,提出技术改进的具体意见。

实训模型三

采煤工艺模型实训

一、实训教学目的

通过采煤工艺模型实训课程,掌握采煤工作面布置及主要技术设备、采煤工艺过程,各道工序的工作方式及其在时间与空间上的配合关系等内容。

二、实训教学内容及模型配备

采煤工艺模型实训课程,配备的实训教学模型主要有:

⑴普通机械化采煤工作面布置模型;

⑵综合机械化采煤工作面布置模型;

⑶综合机械化放顶采煤工作面布置模型;

⑷爆破采煤工作面布置模型;

⑸滚筒采煤机工作方式模型;

⑹可弯曲刮板输送机运行方式模型;

⑺各种类型的整体液压支架(包括放顶煤液压支架)工作原理模型;

⑻单体液压支柱、滑移顶梁液压支架工作原理模型;

⑼采煤工作面单体支架布置方式模型;

⑽采煤工作面采空区处理方式模型等。

三、实训教学过程

⑴按每小组10~15人分组,给每小组安排一组实训模型;

⑵指导教师介绍模型实训目的、方法、要求和注意事项;

⑶小组学生在指导教师的指导下,采用观察、讨论、绘图等方式进行实训;

⑷完成一组实训模型之后,小组之间互相交换模型,进行另一组模型实训;

⑸指导教师对实训开展情况进行指导和检查;

⑹实训结束前,指导教师对实训情况进行总结。

四、实训要求

⑴实训前,学生必须复习课程的相关知识,预习实训指导书,做好实训前的准备工作。

⑵实训教学的重点是熟悉采煤工艺过程及主要设备工作方式。

具体要求如下:

①掌握炮采、普采、综采的主要工序、割煤方式及其相关配合设备;

②掌握采煤工作面主要机电设备及其工作方式;

③能分析并合理地布置采煤工作面支护方式;

④了解工作面端头、切顶线、机道等地方的特种支护方式;

⑤能合理确定采煤工作面空间的横向尺寸(最大、最小控顶距)

五、实训考核

⑴指导教师要维护好实训教学秩序,确保每个同学都能认真地进行实训教学。

⑵实训过程中要爱护模型设施,以免损坏。

⑶分组进行观察实训,避免各组之间互相干扰。

⑷实验结束后,指导教师要对实训教学进行总结和评价。

六、实训考核

实训考核成绩由两部分组成。一是考核学生在实训教学中的态度和独立完成能力,二是考核学生的实训报告书。实训成绩分优秀、良好、中等、及格和不及格,由指导教师考核评定。

七、实训作业

画出普采或综采工作面的平面布置示意图。用文字描述炮采、普采或综采工作面主要机电设备的型号、数量及位置;描述各种采煤工艺的工作面工艺过程、运煤系统、通风系统和喷雾降尘系统等;描述采煤工作面支护方式和端头支护方式、平巷超前支护方式。

模型实训四

采区车场线路模型实训

一、实训教学目的

通过采区车场布置、车场轨道线路布置实训教学,掌握采区车场的主要形式,采区车场线路的基本组成,矿井轨道线路的组成;掌握道岔的形式、表示方法,道岔参数等内容;掌握竖曲线、起坡点、一次伪倾斜、二次伪倾斜等基本概念。

二、实训教学内容及模型配备

⑴大巷装车式下部车场;

⑵石门装车式下部车场;

⑶绕道装车式下部车场;

⑷单道起坡甩入平巷式中部车场;

⑸双道起坡甩入平巷式中部车场;

⑹单道变坡上部顺向平车场;

⑺单道变坡上部逆向平车场;

三、实训教学过程

⑴按轨道线路基础模型(采区下部车场、中部车场、上部车场),将学生分成3~4组;

⑵指导教师介绍模型实训目的、方法、要求和注意事项;

⑶小组学生在指导教师的指导下,采用观察、讨论、绘图等方式实训;

⑷完成一组实训模型之后,小组之间互相交互模型,进行另一组模型实训;

⑸指导教师对实训开展情况进行指导和检查;

⑹实训结束前,指导教师对实训情况进行总结。

四、实训要求

⑴掌握采区上部、中部、下部车场的主要形式及选择;

⑵掌握采区上部、中部、下部车场的线路组成和参数的确定方法;

⑶掌握车场线路布置中,道岔的形式选择和道岔与线路的联络方式;

⑷掌握采区车场的调车过程;

⑸掌握竖曲线、高低道、自动滚行、一次回转方式、二次回转方式、变坡点等概念。

五、实训注意事项

⑴指导教师要维护好实训教学秩序,确保每个同学都能认真地进行实训教学。

⑵实训过程中要爱护模型设施,以免损坏。

⑶分组进行观摩时,要避免各组之间的相互干扰。

⑷实训结束后指导教师要对实训教学进行总结和评价。

六、实训考核

实训考核成绩有两部分组成。一是考核学生在实训教学中的态度和独立完成能力,二是考核学生的实训教学报告书。实训成绩分优秀、良好、中等、及格与不及格,由指导教师考核评定。

七、实训作业

⑴每位同学选择一种形式的采区下部车场、采区中部车场和采区上部车场,对照模型分别画出线路布置图。

⑵以大巷装车式底板绕道采区下部车场线路为例,指明线路的组成部分,所有道岔联接点及道岔的形式和作用。

⑶归纳采区车场的形式分类及各种类型车场的适用条件。

第二部分课程设计教学

课程设计是掌握煤矿开采方法基本理论、基本知识和实践技能的重要教学环节。

本部分安排了采区巷道布置课程设计、采煤工艺课程设计、采区车场线路课程设计三项教学内容。各院校在教学中,依照大纲的要求参照组织和安排。

课程设计一

采区巷道布置课程设计

一、课程设计任务

(一)课程设计的基本条件

⒈设计题目

矿采区巷道布置课程设计

⒉基本条件

该采区位于矿水平,开采煤层。采区以边界。

采区走向长 m,倾斜长 m,煤层走向为,煤层平均厚度 m, 层间距 m,倾角,煤的密度 t/m3。采区瓦斯绝对涌出量 m3/min (掘进)及 m3/min (采煤),采区正常涌水量 m3/h,煤层自燃发火期个月,煤尘爆炸性,煤质。

地面无需保护地物,邻近采空区对本采区开采无影响,井底车场位于采区之侧,阶段回风大巷位于采区上部边界距煤层 m的岩层中(或煤尘中),运输大巷位于采区下部边界距煤层 m的岩石中(或煤层中)。

主采区煤层顶板:伪顶为 m的岩,直接顶为 m的岩,基本顶为 m的岩。

采区煤层底板等高线图另附。

采区设计年产量万t/a。

(二)课程设计的时间安排

课程设计的时间为周,其中包括编写说明书和绘图。

(三)课程设计的质量要求

⒈说明书的编写

设计说明书由文字说明、图表、附件等组成。

(1)叙述要简明概要。

(2)文理通顺,字体工整清楚。说明书正文一律用五号长仿宋体字书写。章节标题用四号长仿宋体书写。标题的上方和下方都应留一行空行与正文隔开。

(3)说明书一律用16开或A4纸抄写,在每页边缘都要留出空白,左侧留出25mm,右侧留出20mm,上方留25mm,下方留20mm。

(4)说明书每页统一用阿拉伯数字编页码,标注在右下角,数字两边加两个小圆点。

(5)说明书分章节书写,每一节分段落书写。说明书每章应新开页。

(6)说明书中引用参考书的公式和主要原理,以及引证的依据,均应在文字说明的右上角加注参考文献的编号。该编号应于说明书正文后所附的参考文献编号相符。所引用的书籍、资料要列入参考文献中。说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、出版时间(或发表时间)、出版社名、作者名、参考页码。

(7)说明书所应用的公式,应将所有符号及单位注明。计算时,将数字代入后,可直接

将答案写出,不必将计算过程详细列出。

(8)说明书正文之前应编写目录。

(9)说明书中附录图必须有图表及说明,附录必须有表名及说明。图、表中的所有标注,必须符合采矿制图标准。

(10)说明书的章节,应该按设计大纲的顺序编写。

(11)说明书按统一格式装订。

2.采区巷道布置平剖面图的绘制

(1)平面图的内容。绘出该采区巷道布置的全貌(以采区最初达到设计生产能力时已掘的巷道为准),明显标出采区的四周边界;留设各种保安煤柱边界线;工作面的始采位置、停采线;采区的机电设备配置;用标准符号标明采区的运煤、矸、材料系统,采区的通风系统,采区各机电硐室,上、中、下部车场的位置;表明采区和工作面编号、各巷道名称、剖面线位置及剖视方向等。

(2)平面图必须标注以下尺寸:采区走向长度,倾斜长度;采区各种煤柱尺寸;上(下)山之间的距离;工作面长度、工作面错距等。

(3)剖面图的内容。剖面线代号、地表、标高;主要可采煤层;直接剖面到的地质构造;采区的各主要巷道;煤层顶底板等。

(4)剖面图应标注尺寸。采区的倾斜长度;工作面长度;沿倾斜方向留设的煤柱尺寸;煤层厚度、倾角、层间距;采区上山的长度、倾角和煤层的相对关系;一些主要联络巷道的长度、倾角;岩层巷道和煤层的相对关系等。

3.对图纸的要求

(1)明确反映设计内容,投影关系正确,符合工程要求。

(2)符合采矿制图标准的规定。

(3)图面布置均匀整齐,图纸清洁美观,字体工整。

(4)所有图纸一律用铅笔绘制或使用计算机制图。

(5)说明书的插图可不按比例绘制,要求其尺寸大体与实际情况相符。

(6)插图要直接绘制在说明书纸上,说明书应留出插图的位置。

二、课程设计指导

课程设计内容如下:

第一章采区地质概况

采区地质概况是指所设计的地质情况。

一、本章内容的资料来源

设计任务书;采区煤层底板等高线图、剖面图;储量图;煤层综合柱状图;井上下对照图等。

二、本章说明书内容

1.采区概述

采区位置、范围、煤层的赋存情况;采区上、下边界标高,采区走向、倾斜长度;煤系产状,煤层厚度;相邻采区情况,地面情况及其开采的关系。

2.采区煤层及其顶底板特征

采区内可采煤层层数、层号、厚度、间距、倾角及其变化规律,煤层内夹矸情况及其变化规律,煤层的自燃倾向性、自然发火期,煤层的厚度变化规律,煤层的机械物理性质等。

采区内可采煤层顶板的岩性、厚度、稳定性、物理机械性质(伪顶、直接顶、基本顶分别叙述)。煤层底板岩性、厚度、稳定性、抗压入特性。

邻近采区同煤层的矿山压力观测结论。

附采区煤系地层综合柱状图。

3.采区地质构造

采区内所有探明的褶曲构造的性质、特征、轴线位置及变化规律,对开采的影响。

采区内所有可能出现的断层情况,包括位置、断层面、产状规律、断层类型、落差、断层对煤层的破坏程度等。

陷落柱情况;火成岩侵入情况。

4.煤质、瓦斯、煤尘

采区内各煤层的煤质、煤种、含硫量、含磷量、灰分含量、挥发分指数、胶质层厚度、含矸率、发热量、用途等,可用表格形式说明。

各煤层的瓦斯含量。

各煤层的煤尘爆炸性能。

⒌采区水文地质特征

采区含水层的特征及充水条件;地面水系,老塌陷区积水,采空区对本采区的影响;承压水的水位;采区预计涌水量。

第二章采区储量与生产能力

第一节采区储量

计算采区内的工业储量及可采储量,确定设计损失量(附储量计算表表1及计算基础表)。

表1 储量计算表

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

第二节采区生产能力及服务年限

一、采区生产能力

确定采区设计生产能力、并说明确定的依据。

二、服务年限

采区生产能力的递增期、递减期、正常生产期、采区的服务年限(要符合有关规定)。

三、采区生产能力及服务年限的验算

第三章采区巷道布置

本章是采区设计中最重要的一环,也是最难的一环,因此应予以高度重视。本章要求设计的内容有:采区形式及有关参数的确定,采区上(下)山的数目及其位置,区段平巷布置,采区车场的形式及布置,采区运输、通风等系统,采区主要巷道断面的确定等。

通过采区方案的技术经济比较可以提高学生理论联系实际、分析问题与解决问题的能力。因此,必须要求学生应用采区地质条件及地质图纸,提出多种可行方案,并通过比较,而后确定采区的巷道布置。

采区巷道布置,应根据已知的采区走向长度和倾向长度,确定区段斜长和区段数目,进而确定采区形式、采区上(下)山的位置和数目、区段平巷、区段集中平巷和他们之间的联络形式,对于这些内容可以全部设立方案比较,也可以针对其中一项设立方案比较。

采区巷道布置的主要内容。

一、采煤工作面长度及区段斜长

本部分要求说明采煤工作面长度、区段斜长、区段数目、护巷煤柱宽度。

二、采区形式

采区的基本形式有单翼、双翼两种。而单翼采区又有前上山采区(既上山在靠近矿井走向边界一侧)和后上山采区(既上山在靠近井底车场一侧)两种。各种采区形式技术上的优缺点及适用条件可参考本书相关章节的内容。

三、采区上(下)山的数目和位置

1.采区上(下)山位置要求

采区上(下)山是采区的主要巷道,应以有利于采区生产和巷道维护作为确定其位置的主要依据,同时考虑其经济效益。上(下)山根据层位可分为:岩层上(下)山和煤层上(下)山两种形式。

采区上(下)山在下列情况下,可以考虑在煤层中布置;

①对于开采单一煤层,薄及中厚煤层的采区,采区服务时间短;

(2)开采只有两个分层的单一厚煤层采区,开采深度小,顶底板岩石比较稳定,煤质在中硬以上,上山不难维护时;

(3)联合布置采区,下部为维护较好的薄及中厚煤层时;

(4)为部分煤层和区段服务的,维护年限不长的专用通风和运煤上山;

对于单一厚煤层和联合布置的采区,一般应将上山布置在煤层底板岩石中。但如果下部煤层的底板岩层距涌水量特大的含水层很近,不能布置上山,或者当上山只为采区上部煤层或部分区段服务,开采下部煤层便废弃不用时,可以考虑把上山布置在煤层群的中部或上部。

2.采区上(下)山的数目

采区上(下)山至少为两条,一条为运输上山,一条为轨道上山,同时兼做通风和行人。

在生产能力很大的特厚煤层采区;联合布置的采区;产量较大,瓦斯涌出量也很大的采区,特别是下山采区;产量较大,经常出现上、下区段同时生产,需要简化通风系统的采区,

运输上山和轨道上山均布置在底板岩石中。需要探清煤层情况,或为提前掘进其他采区的巷道以及需要泄水的采区,也可以曾设一条专用上山。增设的上山如果服务年限不长,可沿煤层布置。

3.采区上(下)山的布置方式

采区上(下)山数目一般为两条,其布置方式可以是两岩、两煤或一岩一煤等。但在特殊情况下,也可以布置三条及三条以上的上(下)山,此时可以是三岩上山或一煤两岩等布置方式。

上山之间应有一定的层位高差,一般运输上山布置在上层位,轨道上山布置在下层位,这样有利于巷道的排水及与区段巷道的衔接。当两条上山均在煤层中布置,且煤层厚度有限,而一条上山可能处于软弱破碎的岩层中时,为便于巷道维护,仍然在同一层位布置上山。岩石上山的布置应使其处于基本避开采动影响、较为稳固的岩层中,因此,上山距煤层底板应保持一定的距离。

四、区段平巷布置

1.区段平巷的布置要求

(1)应保证采煤工作面的生产需要,尽可能获得较好的维护条件;

(2)应考虑尽量减少万吨掘进率和掘进费用;

(3)应考虑通风、防治自然发火、瓦斯等方面灾害的要求;

(4)应考虑有利于工作面的接替。

2.区段平巷的布置

对于开采单一薄及中厚煤层的采区,区段平巷布置在煤层中,一般留有8~15m煤柱维护。开采厚煤层时,各个分层的区段平巷,在煤层倾角小于15°~20°时,一般采用内错式布置;倾角小于8°的近水平煤层,一般采用重叠式布置。条件合适时,尽可能用沿空留巷或沿空送巷的布置方式。

沿空留巷一般适用于开采缓斜、厚度小于2m、顶板较好的煤层。

沿空送巷是目前无煤柱开采技术中应用最为广泛的一种区段平巷布置方式。既适合于薄及中厚煤层,也适合于厚煤层分层开采。沿空送巷按巷道布置不同分为:完全沿空送巷和留2~4m窄小煤柱的沿空送巷。前者适用于顶板垮落性能好,固定支撑压力曲线采空区较陡时;后者适用于固定支撑压力曲线较平缓时。

当煤层起伏较大,采区一翼走向长度较长,采区接替不紧张时,宜采用双巷布置方式。

当煤层平稳,顶板条件较好,特别是薄煤层,砌筑矸石带维护方便时,宜采用单巷布置方式,以减少掘进工程量。

在布置区段平巷时,第一区段的回风平巷一般应采用单巷布置方式,其他各区段的煤层平巷,可以采用单巷布置方式,也可以采用双巷布置方式。

五、区段集中平巷布置(分层单独开采时,不进行该部分内容设计)

区段集中平巷是为区段内各煤(分)层服务的巷道,有为集中出煤的集中运输平巷和为运送设备、材料、回风用的集中轨道平巷。区段集中平巷适用于煤层群联合布置及厚煤层分层开采的采区。根据煤层埋藏条件和生产需要,以及考虑到与采区上(下)山和区段平巷的配合,区段集中平巷的布置方式大致有五种。

六、联络巷道的布置(无集中巷时,不设计该内容)

联络巷道是指区段平巷与区段集中平巷、采区上山与区段集中平巷及采区上山与区段平巷之间的联接巷道。

⑴区段集中平巷与区段平巷的联络方式有石门、斜巷和立眼三种。当煤层倾角大于15°~20°,区段平巷为水平布置时,常采用石门联络;煤层倾角小于15°~20°,层间距较大时,可用斜巷联系;而在近水平煤层,区段平巷为水平布置时,则采用立眼联系。为

了便于运煤,运输平巷与运输集中平巷之间则可采用斜巷或立眼联系,而轨道平巷与轨道集中平巷之间采用石门联系,以便于进行辅助运输行人。区段集中平巷与区段平巷的联络方式可参考本书相关章节的内容。

⑵采(盘)区上(下)山与区段集中平巷之间的联络方式,主要根据运输需要确定,并与区段集中平巷与区段平巷之间联系方式同时考虑和选定。对于缓斜煤层和倾斜煤层,为了便于轨道运输和中部车场的布置,轨道上山与轨道集中平巷之间多用石门联系;当煤层倾角较小或层间距较大时,可采用斜巷布置联系,斜巷角度一般为25°,且不宜太长(小于80~100m)。运输上山与集中运输平巷之间,则广泛采用溜煤眼的联系方式。

开采急斜煤层时,在煤层间距很近、层数又少时,可用斜巷联系;间距较远、层数较多时,可用石门联系。

分层超前区段运输平巷与集中运输平巷联络巷道的间距,主要取决于分层平巷内输送机的类型和每台输送机的有效铺设长度。为满足通风安全的需要,通常应使采煤工作面前方保持有两个与超前平巷贯通的联络巷道。

分层轨道平巷与集中平巷的联络巷道间距,一般与运输机巷的联络间距相适应。但是,为了减少联络巷道的总工程量,只要分层平巷维护问题不严重,分层轨道平巷与集中轨道平巷的联络巷道间距可适当加大一些。

七、采区车场

对采区车场只做形式上的选择,不做详细设计。其上、中、下部车场形式选择可参考本书相关章节的内容。

八、采区主要巷道断面的确定

根据通风、运输等要求选择采区上山、区段平巷等断面,并列表(表2)说明各断面面积、支护形式等参数。

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

第四章采区巷道布置方案的技术经济比较

第一节技术经济方案比较法的步骤

采区巷道布置应提出几个可行方案,通过技术经济比较后确定。

⑴根据地质条件、煤层赋存情况、矿井开拓、矿井生产系统提出技术上可行的方案,保留2~3个在技术上各有优缺点的方案进行经济比较。

⑵在比较之前,先对所列的方案作简要的文字说明,描述本方案的主要特点,并绘制出本方案的图纸,图上应注明采区巷道的长度、断面、间距等。

⑶列出本方案在技术上的优缺点,并填入表3内。各方案的共同点不必列入。

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

⑷计算各方案不相同的经济费用,并把计算结果分别列入下表(表4)中。

表4 方案费用计算表

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

⑸对各方案的优缺点及经济计算结果,进行综合分析对比,确定最优方案。

第二节 采区巷道掘进费、维护费计算

一、巷道掘进费

巷道掘进费可按下式计算

F=KL

式中:F —巷道掘进费,元;

K -巷道单位长度掘进费,元/m ; L -巷道长度,m 。

K 值可以从《井巷工程概算指标》和有关参考资料中查取,也可以从实习矿井的设计计划部门或企业财务账单收集。

二、巷道维护费

巷道维护费必须根据不通过条件进行计算。 ⒈巷道长度为定值

巷道维护费R 可按下式计算:

R=Ltr

式中:R -巷道维护费,元;

L -巷道长度,m ; t -巷道维护年限,a ;

r -单位时间每米巷道维护费,元/m ·a 。 2.巷道长度为变值

巷道维护费用下式计算:

tr L R 2

式中各参数含义均同于上式。

3.巷道各段维护时间t 不同 其维护费用按下式计算:

R=(L 1t 1+ L 2t 2+ L 3t 3+…1+ L n t n )r 式中: R -巷道维护费,元;

r -单位时间每米巷道维护费。元/m ·a ; L 1、…L n -巷道各段长度,m ;

t 1、…t n -巷道各段的维护时间,a 。

计算的各项数据,最后汇入总表(表5)中进行分析。

表5 方案费用汇总表

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

课程设计二

采煤工艺课程设计

一、课程设计任务

㈠课程设计的基本条件

⒈设计题目

采煤工作面采煤工艺课程设计

⒉基本条件

该采煤工作面位于,开采煤层。采煤工作面以为边界。

采区走向 m,倾向长 m,煤层走向为,煤层平均厚度为 m,与邻近层间距 m,倾角 m,煤密度为 t/m3。瓦斯绝对涌出量m3/min,正常涌水量m3/h,煤层自然发火期个月,煤尘爆炸性,煤质。

地面无需保护物,邻近采空区对本工作面开采无影响。

煤层底板:伪顶为 m的岩,直接顶为 m的岩,基本顶为

m的岩。

采区煤层底板等高线图与工作面布置图另附。

㈡课程设计的质量要求

⒈说明书的编写

设计说明书有文字说明、图表、附件等组成。

⑴说明书叙述要简明扼要。

⑵说明书文理通顺,字体工整清楚。正文一律用五号长仿宋体书写。章节标题用四号长仿宋体字书写。标题的上方和下方都应留一空行与正文隔开。

⑶说明书一律用16开或A4纸抄写。在每页边缘都要流出空白,左侧留出25mm,右侧留出20mm,上方留25mm,下方留20mm。

(4)说明书每页统一用阿拉伯数字编页码,标注在右下角,数字两边加两个小圆点。

(5)说明书分章节书写,每一节分段落书写。说明书每章应新开页。

(6)说明书中引用参考书的公式和主要原理,以及引证的依据,均应在文字说明的右上角加注参考文献的编号。该编号应于说明书正文后所附的参考文献编号相符。所引用的书籍、资料要列入参考文献中。说明书最后要编列出参考文献和参考书的名称、出版时间(或发表时间)、出版社名、作者名、参考页码。

(7)说明书所应用的公式,应将所有符号及单位注明。计算时,将数字代入后,可直接将答案写出,不必将计算过程详细列出。

(8)说明书正文之前应编写目录。

(9)说明书中附录图必须有图表及说明,附录必须有表名及说明。图、表中的所有标注,必须符合采矿制图标准。

(10)说明书的章节,应该按设计大纲的顺序编写。

(11)说明书按统一格式装订。

⒉采煤工艺

⑴采煤工艺图内容。采煤工艺图包括以下主要图表,并在同一张图纸中绘制。

①采煤工作面平面图;

②采煤工作面断面图;

③采煤工作面循环作业图;

④采煤工作面劳动组织表;

⑤技术经济指标表。

如果是炮采工作面,还要绘制炮眼布置图和爆破说明书。

⑵采煤工艺图中应)标注的主要尺寸。工作面全长、上下切口长度、宽度、上下平巷宽度、采高、柱距、排距、机道宽度、端面距及最大和最小控顶距,炮眼布置各参数。

⑶采煤工艺图图幅安排;

①采煤工作面剖面图(比例尺1:100);

②最大控顶距和最小控顶距剖面图(比例尺1:50);

③炮眼布置图(比例尺1:50);

④循环作业图;

⑤劳动组织表;

⑥技术经济指标表。

⒊对图的要求

⑴明确反映设计内容,投影关系正确,符合工程要求。

⑵符合采矿制图标准的规定。

⑶图面布置均匀整齐,图纸清洁美观,字体工整。

⑷所有图纸一律用铅笔绘制或者采用计算机制图。

⑸说明书中的插图可不按比例绘制,要求其尺寸大体与实际情况相同。

⑹插图要直接绘制在说明书纸上,说明书应留出插图的位置。

二、设计指导

课程设计内容如下:

第一章概述

一、采煤工作面位置及开采范围

⒈位置

采煤工作面的位置主要是指本工作面所处的水平、翼、采区(盘曲或带区)、区段等,并应说明工作面的编号。

⒉开采范围

采煤工作面的开采范围是指开采的上下边界、始采和终采位置、沿走向(或倾斜)方向的推进长度及工作面的长度。

二、采煤工作面与相邻煤层及相邻已采区的关系

⒈与相邻煤层的关系

开采煤层群的矿井,应写明本采煤工作面所开采的煤层与上下煤层的层号、层间距、各煤层的厚度、开采情况对本工作面的影响,若上下煤层工作面同采,应写明两工作面的错距。

⒉与相邻已采采区的关系

应写明本采煤工作面与相邻已采采区有无隔离煤柱以及煤柱的宽度;采空区内是否有积水和瓦斯,对本工作面采煤有何影响。

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内有无建筑物、水体、铁路。若有,则应附

本工作面上下对照图,并写明建筑物、水体或铁路对本工作面开采的影响和应采取施的 措施及建议。

第二章 地质概况

一、煤层赋存情况

主要说明采煤工作面开采范围内煤层走向、倾向、倾角及其变化规律,煤层的名称、结构及厚度,煤的硬度、强度、牌号、容重及其他一些物理力学指标和工业指标。

二、围岩的性质及其对采煤的影响

主要说明伪顶的岩石性质及厚度;直接顶的岩性、厚度、结构及强度,层理、节理发育程度,直接顶的类别;基本顶的岩性、厚度及强度,基本顶的级别;底板的岩性、厚度、结构及强度。阐明围岩对采煤顶板控制影响,附本工作面煤层综合柱状图。

三、地质构造及水文地质情况

主要说明褶曲的要素(如轴部、翼部、轴面、轴线)及类别;断层的要素(如断层面、断层线、交面线、断盘、断距等)及类别;陷落柱的特征,与围岩的接触关系,陷落柱的范围等;岩浆侵入体的产状、岩性、构造及岩浆侵入煤层的变质作用等。

说明本工作面顶底板岩层含水情况,周围采空区积水情况及工作面最大、最小涌水量等。 四、瓦斯、煤尘和自然发火情况

说明本采煤工作面瓦斯涌出情况及涌出量,是否有煤(岩)与瓦斯突出危险。

说明煤层自然发火倾向性及发火期,煤尘爆炸危险性及煤尘爆炸指数,冲击地压危险性及其对开采的影响程度。

第三章 可采储量及可采期

计算出本采煤工作面开采范围内的可采储量及可采期。 ⑴可采储量计算:

Z=LSm γK

式中:L -采煤工作面长度,m ; S -采煤工作面走向长度,m ; m -采高,m ;

γ-煤层实体密度,t /m 3

K —工作面采出率。

⑵可采期计算:

A

Z T

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 。

也可根据工作面的走向长度与推进度计算工作面的可采期。

第四章巷道布置与生产系统

第一节巷道布置

简要说明本工作面所在采区(盘曲或带区)的巷道布置方式,附巷道布置示意图。

详细说明本采煤工作面的运煤巷、回风巷及开切眼的布置、巷道断面规格、支护形式以及支架折损情况,附本工作面巷道布置平面图及巷道断面图。

第二节生产系统

一、运输系统

包括煤炭运输系统和材料及设备运输系统。运输系统除用文字说明外,还须绘制运输系统图,在图中用箭头标明运煤及运料的方向,用不同的符号标明各种运输设备所安设的位置,并附运输设备配备表,在表中列明设备名称、型号、台数及主要技术特征(包括煤仓的容量)。

二、排水系统

采煤工作面遇有涌水时,作业规程要说明水源及涌水量、排水方式、所选用的排水设备型号、台数及主要技术特征、排水硐室的布置,并绘制排水系统图,标明排水方向、路线及排水设备使用地点。

三、供电系统

将本工作面所有用电设备的负荷列表统计,格式见表6。绘制工作面供电系统图,图中应注明开关的型号及整定值、电缆的长度及型号、用电设备的型号等。、

表6 采煤工作面用电设备负荷统计表

《煤矿开采方法》实践教学(第四篇)

四、通风防尘系统

⒈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,然后按风速验算,确定出采煤工作面实际需风量。

⒉通风防尘系统图

用文字说明通风设施和通风检测仪表的布置及要求,说明综合防尘的设施、设备及要求,并绘制通风防尘系统图。

五、管理系统

用文字说明本采煤工作面供液、供风压、洒水、注水、注浆、充填、瓦斯抽放等管路系统,并绘制管路系统图。

六、照明及通讯系统

说明工作面照明设备的型号、数量及安设地点。说明通讯设备的型号及安设地点,并说明各特点的联络信号和联络办法。

第五章采煤工艺

第一节采煤工艺的选择

确定采煤工艺,应首先详细了解煤层赋存条件,并对实习矿井目前使用的采煤工艺进行认真分析,作为简要的评价。对于近距离煤层群采区,可由指导教师指定其中一层煤进行采煤工艺设计。

采煤工艺设计应尽可能采用先进技术、先进设备、以提高机械化水平、产量和劳动生产率,保证安全生产,降低吨煤成本。

第二节采煤工艺

采煤工作面的工艺过程,包括破煤、装煤、运煤、支护和采空区处理等工序。

一、破煤

⒈滚筒采煤机落煤

在煤层赋存稳定、地质构造简单、顶板完整、煤层厚度在0.8m以上的长壁工作面可采用滚筒采煤机落煤。

在设计中应说明:采煤机类型、采煤机工作方式、采煤机的进刀方式以及合理的截深等。

⒉刨煤机落煤

刨煤机对煤层地质条件(特别是底板岩层性质)的适应性比滚筒采煤机差,因此使用并不广泛。但是刨煤机的刨深小,可充分利用煤壁压酥的特点,快速穿梭采煤。工作中不需要人工清理浮煤,工人分段定点作业,司机固定位置操作,采出煤块度大,煤尘少,所以仍有不少优点。

在设计中应说明:刨煤机的类型、刨深等。

⒊爆破落煤

炮采在我国仍广泛采用,特别是在地质条件复杂,不具备使用采煤机的工作面中应用更广。

钻眼爆破工作包括打眼、装药、填炮泥、联炮线及爆破等。依据采煤工作面的采高、煤层的软硬、煤层节理裂隙发育程度及围岩的性质,正确地确定钻眼爆破参数。这些参数包括炮眼的排列、炮眼布置方式、炮眼的角度、炮眼深度、装药量、一次起爆炮眼数量以及起爆顺序等。附炮眼布置图、炮眼装药结构示意图、爆破说明书。

⒋爆破材料消耗量