1、四川師范大學本科畢業設計（論文）開題報告題 目 劉橋二煤礦開采研究與分析 指 導 教 師 李維光 學 院 工學院 專 業 采礦工程 學 號 22 姓 名 李魚 日 期 2016年1月 9一、選題背景及依據（一）設計部分目前，在我國一次能量消費結構中，煤炭占75%以上。煤炭不僅是我國的基本燃料，又是重要的工業原料，電力、鋼鐵、石油加工、水泥、化學原料五大行業都離不開煤炭，因此，煤炭工業的發展直接關系到國計民生。為使我國能源戰略持續穩定的發展，必須穩步高效地發展煤炭工業。我國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一。據不完全統計，己知含煤面積約55000k了，探明總儲量在9000億t以上，居世界前列。自1

2、989年，我國一直是世界第一大煤炭生產國和消費國，煤炭產量占世界煤炭產量的1/4以上，而緩傾斜厚煤層煤炭產量又占我國總產量的40%以上，我國很多礦區賦存有3. 56. 0m厚的煤層，這類煤層在邢臺、開灤、徐州、充州、淮北、阜新、雙鴨山、義馬、西山、銅川、陽泉等礦區均為主采煤層。隨著市場經濟的發展，煤炭工業日趨向大型化、集中化、高產高效方向發展，建設高產高效礦井，提高企業經濟效益己成為煤礦企業的基本經營理念，尤其是市場經濟的激勵機制極大地促進了采煤技術與裝備水平的快速發展。我國在引進國外大采高裝備技術后，綜采工作面日產量可達萬噸，取得了舉世矚目的成績。據目前國內外開采技術的發展，大采高綜采是指采

3、高在3. 56. 0m，工作面使用大功率雙滾筒采煤機和重型刮板運輸機割、運煤，用大噸位液壓支架(支架工作阻力、單架支護面積和支架支撐高度大)控制頂板，一次采全高的綜采技術。其設備趨于大型化、重型化和自動化，其特點是技術先進、性能可靠、裝機功率大、生產效率高。對于煤層傾角小于30°的厚煤層開采，大采高綜采與綜采采煤法相比，具有下列優點:煤炭資源回采率高;煤炭含研率低;回采工作面煤塵、煤的自然發火和瓦斯涌出安全性好;對于34m不適宜綜采開采的厚煤層，大采高具有工效高、成本低等優點。大采高綜采與分層開采相比，具有下列優點:工作面生產能力大，有利于合理集中生產;回采工效和煤炭資源回收率高、巷

4、道掘進率和維護量低;回采工藝和巷道布置簡化，綜采設備搬家次數少，搬家費用省，增加生產時間;節省材料(人工假頂材料等)和回采成本低等。高產高效大采高綜采生產能力大、回采率高、安全條件和經濟效益好，是目前國內外厚煤層(3. 56. 0m)開采技術的主要發展方向之一，其優勢使得在國內外被廣泛采用。但是，經過礦山實踐和許多專家、學者多年的現場觀測及理論研究發現，大采高綜采與一般綜采(采高<3. 5m)相比，這種新的回采工藝工作面內支架圍巖系統穩定性差、事故率高，尤其嚴重的是高架(大采高支架的簡稱)穩定性事故率高達19%以上，遠高于一般采高綜采面，高架的咬架、倒架事故直接引發的頂板事故及調整支架的

5、難度、材料和工時的消耗，嚴重制約了大采高綜采效能的發揮。采場支承壓力是引起礦山壓力顯現的重要組成部分，其對開采煤層、頂底板及其作用范圍內的煤巖層會產生很大的影響。在支承壓力作用下，工作面煤壁前方煤層發生壓縮和破壞，相應的部位易出現頂底板相對移動以及支架受力變形等支承壓力的顯現，主要表現有：回采工作面煤壁片塌、冒頂和底鼓;沖擊地壓和煤層突出;超前巷道兩幫煤壁壓縮和片塌。煤層上方若賦存有堅硬巖層，大采高采場垮落的直接頂巖石往往不能填滿采空區，而在堅硬巖層下方出現較大的自由空間，折斷后的老頂巖梁難以形成“砌體梁”式的平衡，在其回轉運動的過程中，工作面前方的煤體內形成較高的支承壓力，并在工作面引起強烈

6、的周期來壓。因此，大采高采場老頂來壓更為劇烈、局部冒頂和煤壁片幫現象更為嚴重，支架沖擊載荷更為突出，這些都是影響高產高效大采高綜采工作面機械化水平的重要因素?；夭晒ぷ髅媸堑叵乱苿拥墓ぷ骺臻g，為了保證生產工作的正常進行與礦工的安全，必須對它進行維護。然而回采工作面的礦山壓力顯現又決定于回采工作面周圍所處的圍巖和開采條件。因此，為了確保回采工作面空間的安全，必須對回采工作面形成的礦山壓力顯現加以控制。控制采場礦山壓力的基本手段之一是回采工作面液壓支架，其是平衡回采工作面頂板壓力的一種構筑物，通過液壓支架直接地支護直接頂，從而間接地對老頂的活動起一定的控制作用。因此，要充分發揮大采高綜采回采工藝的優

7、越性，以指導礦山生產實踐，就必須充分了解大采高綜采工作面采場礦壓顯現特征，全面認識采場上覆巖層的運動規律和采場支承壓力分布規律及其煤壁的破壞規律，建立大采高綜采工作面煤巖組合力學模型及其控制。其研究為大采高綜采技術在我國煤炭行業的推廣應用和發展提供有益的實踐經驗，具有重要的工程實際意義，同時可以豐富和發展礦山壓力及巖層控制理論，具有重要的理論意義。（2） 專題部分 大采高綜采技術現狀國外現狀德國、波蘭、英國、俄羅斯、捷克、日本等國從60年代開始就發展采用大采高綜采技術。早在60年代，日本曾設計了一種6m采高并帶中間平臺的液壓支架，獲得了日本國家設計獎。德國在1970年使用貝考瑞特垛式支架成功地

8、開采了熱羅林礦4m厚的7號煤層，德國擁有的大采高液壓支架架型包括威斯特伐利亞BC-26/26、赫姆夏特T50-22/60、蒂森RHS26-60BL及6320-23/4型大采高液壓支架。前蘇聯采用M120-34/49型掩護式支架、波蘭采用POMA22/46型掩護式支架、捷克使用F4/4600型支架作為大采高液壓支架。目前，國外厚煤層大采高液壓支架的最大支撐高度達7m，采煤機最大采高達5. 4m。各國的生產實踐表明，在一些良好的地質和生產技術條件下開采較硬的煤層，大采高綜采實現了高產高效、高安全、高回收率和經濟效益好的目標。國外一般認為:設備重型化和尺寸加大、煤壁片幫與頂板冒落、高架穩定性、大端面

9、順槽開掘與支護、采面運輸等都是限制大采高綜采取得顯著經濟效益和推廣應用的障礙。因此，世界主要產煤國至今仍在積極改進、完善大采高液壓支架，并不斷進行現場實踐和擴大大采高綜采的應用范圍。國內現狀我國從1978年起，開始試驗厚煤層大采高一次采全厚開采方法，至今已取得了長足進步。在神東、邢臺、開灤、鐵法、西山、徐州、棗莊等礦區得到了廣泛推廣使用，效益良好。于1978年引進德國赫姆夏特公司6320-23/45型掩護式大采高液壓支架及相應的采煤運輸設備，在開灤范各莊礦1477綜采工作面開采7號煤層，開采效果良好。1985年在西山礦務局官地礦首次進行國產BC520-25/47型支撐掩護式大采高液壓支架試驗，

10、開采的8號煤層平均厚度4. 5m，傾角小于50，在采高4. 0m及II級3類頂板條件下，支架經歷了仰斜、俯斜和斜推使用，綜采工作面3個月產煤11. 2萬t。1986年我國研制的BY3200-23/45型掩護式支架在東龐礦試驗成功，19871988年東龐礦又與北京煤機廠合作研制了改進型BY3200-23/45型和BY3600-25/50型掩護式大采高液壓支架，并成功地應用于東龐礦2號煤層開采。開灤礦務局林南倉礦采用BY3200-23/45型掩護式支架在1182綜采工作面開采8-1煤層，支架在煤層傾角6°38°(平均傾角22°)及II級2類頂板條件下，經歷了過老巷、斷

11、層和無煤柱等惡劣條件的考驗，工作面平均月產煤4萬t。西山礦務局官地礦、西銘礦及雙鴨山局新安礦使用BC480-22/42型支架，總體效果良好。義馬礦務局耿村礦選用QY350-25/47型二柱掩護式支架，并于1987年10月在12061工作面安裝投產，總體來看義馬煤田厚煤層的工程技術條件能適應45m厚煤層綜采一次采全高的技術要求。此外，徐州礦務局權臺礦在“三軟”(頂軟、底軟、煤層軟)煤層，大同礦務局在“三硬”煤層條件下，分別研制了端面支撐力大、底座比壓小的ZYR3400-25/47型短頂梁插腿掩護式液壓支架及支撐能力大、切頂性能強、整體穩定性好的TZ10000-29/47型支架，大屯徐莊礦在200

12、4年9月開始利用新研制的大采高綜采支架回采近距離煤層下組煤。經過10余年的發展，我國研制和生產的大采高液壓支架己有10余種架型，支架結構高度最高為5m，支架工作阻力最高達l0MN/架，架型有二柱掩護式和四柱支掩式兩種，前梁有挑梁式和伸縮梁式兩種，底座有插腿和非插腿式兩種，推移機構有長、短框架和帶移步橫梁的多種，護幫板長度從0. 8m增加到2. 2m。從全國使用情況看，年產逾百萬噸的大采高綜采隊中，最高年產已達170萬t，回采工效達87. 9t/工。大采高綜采技術發展趨勢采煤機的選型上以寧大勿小為原則。近年來，采煤機的截割速度一直在增加，目前采煤機的截割速度一般在12 15m/min，一些新研究

13、開發出來的采煤機的截割速度達到了2436m/min;截割功率、牽引功率更高更大，總裝機功率將超過2400kW。工作面液壓支架工作阻力更高、單架支護面積更大，設計手段更先進，設計使用壽命要大于60000個循環。為滿足采煤機截割深度大于1000mm的要求，增加支架頂梁的長度，以維護工作面頂板，防治冒頂;液壓支架的寬度有1. 5m和1. 75m兩種，從目前看還有加大的余地，支架中心間距可達到2000mm，可以增加大采高支架的穩定性，以滿足增加支撐力的要求。隨著采高、工作面長度及生產能力的不斷增長，工作面輸送機鏈的直徑也不斷增大。刮板輸送機的輸送長度達到300m，小時運輸量可達到5000t，輸送機溜槽

14、寬度、鏈條直徑、總裝機功率等都要增加，鏈條直徑達到48mm以上，總裝機功率達到3200kW,供電電壓可達到4160V。（三）選題的目的通過畢業設計要求達到下列目的：1. 學習、貫徹黨和國家的有關方針、政策，學習國家有關的煤礦方面法律法規；2. 通過畢業論文，將所學的理論知識掌握，并能系統的綜合的應用和鞏固所學理論；3. 結合在金莊煤礦實習的內容和收集到的現場資料，進行礦井研究與分析；4. 通過畢業論文大致掌握礦井開采的方法、步驟和內容；5. 培養實事求是、理論聯系實際的作風和吃苦耐勞的態度，為將來的工作打下基礎；6. 提高編寫技術文件和運算的能力，提高運用計算機輔助設計的能力，鞏固并加強礦業工

15、程CAD等軟件的運用，全面提高個人的能力。7. 提高自己采礦專業英語的水平。提高自主查資料的能力，提高文獻檢索的能力。8. 使理論更好的結合實際。（四）選題的意義: 畢業論文能鞏固、加深和擴大所學的理論知識，是理論更好的結合實際，通過參觀和實習，對礦井各生產環節建立全面的系統概念，補充理論教學的不足，通過實習能增強工人階級的思想感情，為畢業設計收集有關資料。另外，畢業設計是我們大學課程的最關鍵部分，是對我們所學課程綜合運用能力的訓練，是培養我們整體運用所學知識和技能的重要環節，對于培養我們獨立分析問題和解決問題的有重要的意義，是整個大學學習過程的自我繼續深化和提高階段。它的實踐性和綜合性是其他

16、課程所不能代替的，做好畢業論文對全面提高我們的素質具有十分重要的意義。四、主要參考文獻1 徐永忻.采礦學.徐州：中國礦業大學出版社，20032 徐永忻.煤礦開采學.徐州：中國礦業大學出版社，19993 林在康、左秀峰.礦業信息及計算機應用. 徐州：中國礦業大學出版社，20024 鄒喜正、劉長友.安全高效礦井開采技術.徐州：中國礦業大學出版社，20075 張寶明、陳炎光：中國煤炭高產高效技術，徐州：中國礦業大學出版社，20016 錢鳴高、石平五.礦山壓力及巖層控制. 徐州：中國礦業大學出版社，20037 于海勇.綜采開采的基礎理論. 北京：煤炭工業出版社，19958 王省身.礦井災害防治理論與技

17、術. 徐州：中國礦業大學出版社，19899 .中國煤炭建設協會。煤炭工業礦井設計規范. 北京：中國計劃出版社，200510 岑傳鴻、竇林名.采場頂板控制與監測技術. 徐州：中國礦業大學出版社，200411 蔣國安、呂家立.采礦工程英語. 徐州：中國礦業大學出版社，199812 李位民.特大型現代化礦井建設與工程實踐. 北京：煤炭工業出版社，200113 綜采設備管理手冊編委會.綜采設備管理手冊. 北京：煤炭工業出版社，199414 中國煤礦安全監察局.煤礦安全規程. 北京：煤炭工業出版社，200115 朱真才、韓振鐸.采掘機械與液壓傳動. 徐州：中國礦業大學出版社，200516 洪曉華.礦井運

18、輸提升. 徐州：中國礦業大學出版社，200517 中國統配煤礦總公司物資供應局.煤炭工業設備手冊. 徐州：中國礦業大學出版社，199218 章玉華.技術經濟學. 徐州：中國礦業大學出版社，199519 鄭西貴、李學華.采礦AutoCAD2006入門與提高. 徐州：中國礦業大學出版社，200520 王德明.礦井通風與安全. 徐州：中國礦業大學出版社，200721 楊夢達.煤礦地質學. 北京：煤炭工業出版社，200022 劉剛.井巷工程.徐州：中國礦業大學出版社，200523 中國煤炭建設協會.煤炭建設井巷工程概算定額（2007基價）.北京：煤炭工業出版社，200824 林在康、李希海.采礦工程專

19、業畢業設計手冊. 徐州：中國礦業大學出版社，200825 杜計平.采礦學.徐州：中國礦業大學出版社，20082、 主要研究（設計）內容、研究（設計）思想及工作方法或工作流程（一）、設計的主要任務：在畢業設計過程中要完成說明書和圖紙兩項主要任務：1、編寫畢業設計說明書一份；說明書內容包括：封面，扉頁，中英文摘要，目錄，正文，外文翻譯資料及參考文獻。2、圖紙部分包括：礦井開拓巷道布置平剖面圖和帶區巷道布置圖及插圖等。（二）、設計的內容：1、在了解礦區概況和井田及其附近的地質特征的情況下，按照井田的境界和煤層的賦存情況首先計算井田的儲量；2、根據所要設計的礦井的年產量和所了解的礦區煤層賦存概況來計算

20、礦井的服務年限及一般工作制度；3、礦井的開拓系統的設計，其中包括井筒形式及井筒位置的確定、開采水平的設計、采（帶）區劃分及開采順序、開采水平與回風水平井底車場形式的選擇、開拓系統綜述等；4、在劃分了的采（帶）區基礎上進行采準巷道布置，根據設計采（帶）區的設計采（帶）區的地質概況及礦層特征，確定采區形式、采區上（下）山或帶區的數目、位置及用途，采區區段的劃分、區段平（帶區斜巷）巷的布置方式、層間或分層間的聯系方式，井底車場及硐室，采準系統、通風系統、運輸系統（礦物、料等）、充填排水系統及灌漿系統等，還有采（帶）區的開采順序，采（帶）區巷道斷面尺寸、支護方式、采（帶）區準備工程量，采（帶）區的巷道

21、掘進率、采區回采率；5、依據設計層的礦層賦存條件、礦層結構及圍巖情況進行采礦方法的選擇，工作面長度的確定，落礦機械的選擇及回采工藝方式的確定，循環方式的選擇及循環圖表的編制；再然后是確定建井工期及開來計劃；6、礦井通風、運輸、排水三大系統的具體設計；7、最后是全礦技術經濟指標的確定。（三）、設計的目標：完成劉橋二煤業5Mt/a的開采研究與分析。三、研究方案及預期結果（一）研究方案：1、充分了解金莊煤業的地理位置及行政隸屬關系。礦區地形地貌；礦區的交通，礦區的氣候、氣溫、風向、風速；雨期及降雨量；凍結期及凍結深度；礦區的勘探程度及開發現狀、礦區的地震震級。井田及其附近的地質特征。井田的地層層位關

22、系，地質構造，井田中的地質變動，及它們的分布及位置。水文情況，井田范圍內的河流、流量及洪水位等。礦層質量及礦層特征，井田內的礦層及其埋藏條件，走向、傾向傾角；可采礦層的厚度及層間距；各礦層的性質，各礦層頂底板巖石的性質。礦層含瓦斯性、自燃性及含水性。礦層質量牌號、工業分析及工業用途。井田的勘探程度及對勘探的要求。2、敘述井田走向邊界及傾斜方向上的邊界，邊界的方位及標高，井田走向及傾向尺寸、井田的面積，邊界礦柱的留法及尺寸。據此確定井田的工業儲量、地質損失、永久礦柱損失量。井田的可采儲量及開采損失量。根據所要設計的礦井的年產量和所了解的礦區煤層賦存概況來計算礦井的服務年限及一般工作制度。3、井田

23、開拓系統的設計：確定井筒的形式、數目及位置。列表說明井筒名稱、用途、規格（附井筒斷面圖）、井口坐標位置及標高、井筒傾角及提升方位角、井筒長度等。確定水平高度及開拓方式，階段數目及布置方式。水平儲量及水平服務年限。設計水平的巷道布置，采（帶）區劃分及開采順序的確定。開采水平與回風水平井底車場形式的選擇，其中包括：（1） 井底車場形式、線路布置及通過能力。（2）硐室的位置、規格尺寸、支護方式。（3）井底車場工程量。還有就是：開拓系統、通風系統、運輸系統（礦、矸、料、人）及充填、灌漿系統等的設計和移交生產時井巷開鑿的位置，初期開掘工程量。4、設計采（帶）區的地質概況及礦層特征：采（帶）區在礦井中的位

24、置，鄰區開采情況，礦層的賦存條件、地質構造、礦物質量、瓦斯、含水性、發火期等，礦層頂底板巖石性質。采（帶）區的范圍、工業儲量。采（帶）區生產能力及服務年限。采區形式、采區上（下）山或帶區的數目、位置及用途。采區區段的劃分、區段平巷（帶區斜巷）的布置方式、層間或分層間的聯系方式。井底車場及硐室。采準系統、通風系統、運輸系統（礦物、料等）、充填排水系統及灌漿系統等。還有采（帶）區開采順序的確定。采區巷道斷面尺寸、支護方式、采（帶）區準備工程量的確定和采區的巷道掘進率、采（帶）區回采率的確定。5、采礦方法的選擇：選擇各礦層的采礦方法，對重點設計層的采礦方法說明選擇的依據。概述重點設計層的礦層賦存條件

25、、礦層結構及圍巖情況。按通風條件，落礦機械能力，運輸機能力等確定及校驗工作面長度。落礦機械的選擇及回采工藝方式的確定。循環方式的選擇循環圖表、工人出勤表、機電設備表、技術經濟指標表的計算與繪制。6、建進工期及施工組織設計：施工隊伍的人力配備；井巷施工的機械化程度及施工程序。工程排隊及施工組織排隊，附建井工程排隊接續表。開采順序及配產的原則；采區及回采工作面接續表、建井工期及礦井增產期。7、礦井通風：礦井通風方式與通風系統的選擇；總風量的計算與風量分配；礦井總風壓及等積孔的計算；通風設備的選擇；礦井主要扇風機的選型計算；電動機的選擇；總耗電量及噸煤耗電量。8、礦井運輸與提升：采區運輸設備的選擇；運輸平巷中運輸設備的類型及數量；回風平巷中運輸設備的類型及數量。采區上山（帶區斜巷）中運輸設備的類型、規格及能力（運輸上山及材料上山）。主要巷道運輸設備的選擇，軌距、礦車類型及數量，電機車選型，計算車組重量，確定電機車臺數，膠帶