煤矿开采学课程设计说明书.doc

煤矿开采学课程设计 说 明 书 姓 名高子健 班 级10安全工程 学 号100202068 指导老师 2012年6月21日 中国矿业大学银川学院 目 录 绪 论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第一章 采区生产能力及服务年限„„„„„„„„„„„5 第二章 采区内的再划„„„„„„„„„6 第三章 确定采区内准备巷道布置及生产系 统„„„„„„„„„„„„8 第四章 采煤工艺方式的确定„„„„„„„„„„„„9 第五章 采区生产系统„„„„„„„„„„„„10 第六章 安全技术措施„„„„„„„„„„„„11 第七章 采煤工作面循环作业图表„„„„„„„„„„„„22 1 2 中国矿业大学银川学院 绪 论 一、目的 1、初步应用采矿学课程所学的知识，通过课程设计加深对采矿学课程的理解。 2、培养采矿工程专业学生的动手能力，对编写采矿技术文件，包括编写设计说明书及绘制设计图纸进行初步锻炼。 3、为毕业设计中编写毕业设计说明书及绘制毕业设计图纸打基础。 二、设计题目 1、设计题目的一般条件 某矿第一开采水平上山某采区自下而上开采C1、C2和 C3煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。 该采区走向长度1580米，倾斜长度849.72米，采区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，C1和C2煤层属简单结构煤层，硬度系数 f2，C2和C3煤层属于中硬煤层，各煤层瓦斯涌出量也较小。 设计矿井的地面标高为30米，煤层露头为-30米。第一开采水平为该采区服务的一条运输大巷布置在C3煤层底版下方25米处的稳定岩层中，为满足该采区生产系统所需的其余开拓巷道可根据采煤方法不同由设计者自行决定。 2、设计题目的煤层倾角条件 煤层平均倾角为20，阶段倾斜长度849.72m 三、课程设计内容 1、采区或带区巷道布置设计； 2.采煤工艺设计及编制循环图表。 四、进行方式 学生按设计大纲要求，任选设计题目条件中的煤层倾角条件1或煤层倾角条件2，综合应用采矿学所学知识，每个人独立完成一份课程设计。 设计者之间可以讨论、借鉴，但不得相互抄袭，疑难问题可与指导教师共同研究解决。 本课程设计要求方案进行技术分析与经济比较。 1 3 中国矿业大学银川学院 1 4 中国矿业大学银川学院 1 中国矿业大学银川学院 m3---- C3煤层煤的厚度，为3.9米； Zg1580849.72（3.42.93.9）1.351848.71万t/a Zg11580849.723.41.35616.33万t Zg21580849.722.91.35525.61万t Zg31580849.723.91.35706.85万t 2 设计可采储量 ZCZgC 公式1-2 式中ZK---- 设计可采储量, 万t； Zg---- 工业储量，万t； C---- 采区采出率，厚煤层可取75，中厚煤层取80，薄煤层85。 ZC1Zg1 C1616.330.80492.98万t ZC2Zg2 C2525.610.80420.48万t ZC3Zg3 C3706.850.75530.14万t ZCZC1ZC2ZC31443.6万t 3采区服务年限 T ZK/A 公式1-3 式中 T---- 采区服务年限，a; A---- 采区生产能力，90万t； ZK---- 设计可采储量，1443.6万t； T ZK/A 1443.6/9016.4a 取T16年 第二章 1、确定工作面长度 放顶煤工作面长度的确定应主要考虑顶煤破碎、顶煤放出和减少煤炭损失等三个因素的影响。 1 6 采区内的再划 中国矿业大学银川学院 顶煤破碎主要取决于支承压力及顶板活动的作用，由工作面长度对支承压力及矿压显现的影响分析可知，工作面长度不得少于80m，但工作面长度大于200m以后，其变化趋于缓和。 合理的工作面长度应是在一个生产班内能将工作面内的顶煤全部放完。据此原则，工作面长度可以用下列式表示 LnT/tBη120m 式中L--------工作面长度，m； n--------同时放煤支架数； T--------每班工作时间，min; t---------每架支架放煤所需时间，min; B-------支架宽度，m; η-------每班工作时间利用率。 取n2, B1.5m, Tη300min , t 5min 2、确定采区内工作面数目 回采工作面是沿倾斜方向布置，沿走向推进，采用走向长壁法开采。 工作面数目 NL-S0/ll0 公式1-4 式中L ----- 煤层倾斜方向长度m； S0 ---- 采区边界煤柱宽度m； l ----- 工作面长度m； l0 ---- 回采巷道宽度，因采用综采，故 l0取5m。 N1000-302/12010 7.23，取7. 3、工作面生产能力 Qr A/T1.1 公式1-5 式中A----采区生产能力，90万t/a ； Qr ----工作面生产能力，万t ； T----每年正常工作日，330天。 故 Qr A/T1.1 90/3301.1 3000 t 1 7 中国矿业大学银川学院 4、确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序生产能力为90万t/a,且工作面生产能力为3000t。目前开采准备系统的发展方向是高产高效生产集中化，采用提高工作面单产，以一个工作面产量保证采区产量，所以定为采区内一个工作面生产。以C1煤层为例,5个区段工作面接替顺序，采用下行开采顺序 为了减少煤柱损失提高采出率，利于灭灾并提高经济效益，根据所给地质条件及采矿工程设计规划，在第一开采水平中，把为该采区服务的回风大巷布置在C1煤层底板下方的稳定岩层中运输大巷均布置在C3煤层底板下方的稳定岩层中。 2、确定巷道布置系统及采区布置方案分析比较 首先确定回采巷道布置方式，由于地质构造简单，煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，直接顶较厚且易跨落。 3、 确定区段平巷的布置方式、长度及支护方式，联络巷的间距、位置、长度及支护方式 4、采区石门和区段石门条数、长度及支护方式 1 8 中国矿业大学银川学院 采区有回风有一石门，采区进风有两个，进风石门40米，锚喷支护。 第四章 采煤工艺方式的确定 一. 采煤方法名称 采区工作面采用单一长壁综采综放采煤法 1.割煤MGTY400/900-3.3D电牵引采煤机 2．装煤采煤机割下的煤由采煤机滚筒漏选叶片装入刮板输送机，螺旋叶片为装入的煤由输送机铲煤板铲入输送机内，放顶煤由后部输送机运出，浮煤人工清理。 3.支护ZFS5200-15.5、31、ZFS4000-15、32La型液压支架 4.放煤采煤机割下的煤由采煤机滚筒螺旋叶片装入刮板输送机，螺旋叶片未装入的煤由输送机铲煤板铲入输送机内放顶煤由后部输送机运出；浮煤人工清理； 1 中国矿业大学银川学院 5.移架 追机单架依次顺序移架作业，距离采煤机不超过35m，特殊情况可采取超前移架；赶不上采煤机时，必须停止割煤。移架极为困难时使用单体液压支架辅助移架。液压支护必须达到足够初撑力。移动架做到快（移架速度快）、够推移步距够、正（操作正确无误）、均（平衡操作）、直支架成直线、紧（及时支护、紧跟采煤机）、净（及时清除架前架内浮煤） 第五章 采区生产系统 一. 运煤系统 在运输上山和运输巷内均铺设刮板输送机。运煤路线为工作面运出的煤，经运输巷、运输上山到采区煤仓上口，通过采区运输大巷装车外运。 掘进煤、矸石经轨道上山下放到下部车场。见附图。 1.刮板运输机选型 根据班最大小时出煤量选用SGWD-13型可弯曲刮板机。采区上山选用SGWD-20D型。 2.上山需刮板机台数 SGWD-20D型可弯曲刮板机的生产长度是100 m，第一区段机巷到煤仓的斜长为235m，所以需要3台刮扳机。 3. 采区上山绞车选型 根据采区生产能力，上山坡度、长度条件选用JT-1200/1028型矿用绞车。配37kw电机。 第六章 安全技术措施 一、工作面初采安全技术措施 1、初采初放期间，成立初采初放领导小组，在初采初放领导小组的领导下1 10 中国矿业大学银川学院 开展工作。 2、采煤前应对煤层注水，注水钻孔深度不小于4米，钻孔间距5米，注 水压力4～5MPa。注水应以煤壁渗水为宜，每排采煤前均按此要求注水。注水人 员要认真负责保护好注水器具，保证注水效果。 3、将工作面溜子按照标准化要求，安装好、并试运转，保证溜子运转正常。然后就地清落工作面溜子，高度不得低于2.2米，溜子清落好后，将其移到煤墙侧。 4、工作面面机头采用ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架3架，支架梁长3.6m,宽0.96m，紧挨悬移支架机头方向用单体液压支柱配合2对4mπ型钢梁作为抬口棚，托住下巷替换的矿工钢梁，摘除机头侧工字钢棚腿；工作面机尾采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，支架梁长3.0m,宽0.96m，紧挨悬移支架机尾方向用单体液压支柱配合2对3.5mπ型钢梁作为抬口棚，托住上巷替换的矿工钢梁，摘除机尾侧工字钢棚腿，交接要实，不实处用木楔背实。 5、清理上、下巷杂物, 整修不合格棚子，烂帮烂顶重新打好，开关摆放整齐，电缆吊挂合格，并在两巷超前工作面20m范围内注水，保证注水质量。 6、巷道回撤下的工字钢，及时运到上、下巷20米超前支护以外宽敞处，码放整齐，严禁乱堆乱放，影响正常通风、行人。 7、在上、下巷内，矿工钢段自工作面煤墙向外用上巷2.8工字钢梁、下巷 3.3 工字钢梁配合单体柱打不少于10m的双排超前支护，10m单排超前支护。安全出 口处超前支护全部连锁，保证支柱完整无缺，初撑力达50kN以上，确保上、下巷20米超前抬棚段，高度不低于2.2m，巷道宽度上巷不低于3.6m，下巷不低于1 11 中国矿业大学银川学院 4.1米。运输巷应留有不小于0.8m宽的人行道。 8、工作面溜子应运转正常，配件齐全，不得有缺件或飘链现象。 9、采煤过程中，加强工作面的工程质量管理，托梁连接要紧密，支柱要迎山有力，大顶未落前，严禁放煤。 10、放煤时要严格按照XX采区工作面回采作业规程要求进行。 11、为防止上隅角瓦斯积聚，要求上尾巷与放顶线回齐，回收尾巷后放落顶煤，使用编织袋挡严；下巷尾巷可滞后2米回收，回收后使用编制袋挡严,下尾巷留巷地段,使用坑木打设一梁三柱抬棚加固,确保退路畅通。 12、初采期间，要备足防冒顶材料，严防冒顶事故的发生。 13、跟班矿领导及采煤队跟班队干，要密切注意工作面煤墙、支架及老塘侧的变化情况，发现问题应立即组织处理。 14、通风队要严格管理，加强对上隅角及上拐头瓦斯的检查工作。 15、安检员要严格检查监督执行。 二、工作面收尾安全技术措施 1、工作面推到离停采线还有二排时，支架提前上挑沿顶回采。 2、工作面推倒停采线化置时，控顶距必须保持3.0米，即为最小控顶距，工作面浮煤清净。 3、工作面准备就绪，上下巷清理干净，为保证放顶期间退路畅通，工作面浮煤必须清净，在撤出工作面支架设备后，再把与工作面无关的电器设备，运 输设备及其它设备回收干净。 4、回棚前，为保证工作的供风由炮采队负责安装风机通风并负责接好风筒，风机必须安装在新鲜风流中，在回棚过程中，上下巷都应有风机供风，具体安装1 12 中国矿业大学银川学院 位置由通风队指定。 5、一切工作准备就绪后，开始回棚，回棚的卡口位置距下拐头30棚处，由该处向两头放顶，放顶时由里向外逐棚进行，所回钢梁及单体柱经清点，验收后，装车升井。 6、放顶过程中，为保证工作面正常通风，局扇应设专人管理，并派专职瓦斯检查员现场值班，风筒口距放顶地点大于5米，如发生停风或瓦斯超限，应立即停止放顶，并撤出所有人员，再作处理。 7、放顶过程中，要严格执行敲帮问顶制度，打密集柱，加强放顶区附近的支护，并设专人看护。 8、回棚时，要跟班长队指定两名素质好，技术过硬的人员担任回棚工作，并有一名有经验的老工人看顶，负责回棚期间的安全工作。 9、工作面顶放完后，再放上、下拐头，放至工作面煤墙齐后，再回撤上、下巷工字钢，直至闭墙位置。 10、支架回撤后，通风队及时对上下巷砌筑永久性密闭墙。 三、顶板管理安全技术措施 1、工作面支架安装要求 1）、工作面支架安装时必须编制支架安装专项安全技术措施，并进行会审。 2、工作面支架安装时必须在厂家技术人员的指导下，严格按支架安装安全技术措施执行。 2、悬移液压支架使用操作安全技术措施 1、悬移液压支架操作人员必须经过专门培训，熟悉其性能、构造原理和液压控制系统，熟悉支架使用操作安全技术措施，能够按完好标准维护保养，熟悉1 13 中国矿业大学银川学院 顶板管理方法和工作面作业规程，经培训考试合格后方可上岗。 2、液压泵站压力设定2031.5Mpa。 3、掌握好支架的合理高度2.2米，当工作面实际采高不符合上述规定时，应采取措施后再移架，支架内各立柱伸出长度应一致，其活柱行程保证支架不被“压死”。 4、采煤放炮前要先升紧前排支柱，防止放炮将前柱崩脱，如果连续崩脱几架支柱，则支架自身架重及顶板压力将全部加力给托梁，切断托梁造成事故。 5）、每班工作前要检查液压支柱工作状态，发现失效、漏液阀、柱、管，要提前更换,检查工作面支架的所有操纵阀手柄是否处于中间位置，如全部处于中间位置，打开总液压截止阀。打开总截止阀时，必须由当班班长命令，班长在安排检查面内所有的手柄处零位后发令。 6、开总截止阀前要认真检查各管路、接头及U型卡连接状况，防止突然来压甩掉伤人，每次开停阀门时，操作人员要尽可能远离连接接头位置。 7、每次移架前都要先检查本架管线，清除架前障碍物，保证移架期间不出现挂、卡、阻现象。 8、不准随意拆除和调整支架上的安全阀。 9）、支架前移时必须使立柱底盘脱离浮煤，不允许拖着立柱向前移动。因特殊情况确需带压移架时，要有专人观察托梁、上挡矸板的情况，如有意外立即停止，待处理正常后再行操作； 10）、执行拉线移架移架前要拉线，确保按照循环进度移架。支架应保持一 直线，其偏差不得超过100mm，支架垂直顶底板，其歪斜小于50，支架中心距1000 mm，支架顶架要与顶板平行，相邻支架顶梁间的空隙40mm，最大不超过1 14 中国矿业大学银川学院 60mm。 11）、悬移液压支架工操作时要掌握八项操作要领，做到快、匀、够、正、直、稳、严、净，即 （1）、各种操作要快； （2）、移架速度要均匀； （3）、移架步距要符合作业规程规定； （4）、支架位置要正，不咬架； （5）、各组支架要排成一直线； （6）、支架、刮板输送机要平稳牢靠； （7）、顶梁与顶板接触要严密不留空隙； （8）、煤、矸煤尘要清理干净。 12）、工作面要做到“四直”、“两通”，即煤壁直、柱腿直、托梁直、刮板运输机直，上、下端头安全出口保持畅通； 13）、煤壁落煤后，必须及时移架，对空顶进行有效支护；支架前方煤壁片帮时，及时支护前伸梁，超前护顶。 14）、回采过程中保持切巷与运输巷垂直，需要增、减支架时在机尾处操作，不够一架时使用兀型钢配合单体柱支护，严防顶空。 15）、严禁在支架前方放顶煤；严禁进入支架后方；严禁支架前端距煤壁超过1m； 16、支架的前柱应与顶梁垂直，后柱要前倾3～5，保证支护有力。 17、在支架后部的顶煤或顶板垮落物未达1.5倍支架高度时，工作面放炮时要在支架下进行临时斜撑支护，防止放炮冲击支架，向后产生位移。 1 15 中国矿业大学银川学院 18、支架向前推进两个步距后，若老空垮落物仍未达到1.5倍支架高度时，必须对顶煤或顶板进行强制放顶。在老空垮落物高度未达到规定要求前，严禁放出支架后部煤。 19、煤壁炮眼眼口不得直对立柱，在工作面放炮前可在立柱前方吊挂胶带，把立柱的活柱部分及胶管、阀体掩护起来。 20、移架前，必须对移架安全情况进行全面检查，清理好退路，并指定有经验的人员观察顶板； 22、允许在托梁上、顶梁两后柱中间打临时支柱； 前移顶梁时，必须使顶梁落在托梁上。顶梁前移受阻时必须停止移架，处理完毕后，方能继续移架。 23、移架人员必须站在上一架支架内操作下一架支架，面向下前方观察支架和煤壁情况，要保持支架垂直煤壁及输送机。 24、顶梁前进一个步距后，每个立柱都必须打足初撑，因局部底软不能打足初撑时，要穿好木鞋，但柱下只准穿一个木鞋； 25、严禁两架支架同时降架移架。 26、移架时，搬动操作阀手柄要准确、迅速、到位，移架后确保支架、刮板输送机成一直线，要及时调整支架，使支架垂直于顶板，且顶梁与顶板呈面接触，若支架局部顶空不实时使用短坑木背在梁头处，保证支架顶梁整体平面好。 27）、移架时，严禁人员站在支架与刮板输送机之间，移架时操作人员要密切注意观察面前煤帮顶板情况以及相邻支架、支架本身的液压管路等情况，发现问题应立即停止作业进行处理。 28）、使用单体柱时要戴帽，防止支柱滑脱或顶坏支架，严禁硬拉硬拖支架。 29）、工作面初次来压、周期来压前，必须安排专人及时循环注液，保证每根1 16 中国矿业大学银川学院 支柱初撑力。 30）、相邻两架支架的顶梁高度差不能大于60mm； 31）、待工作面所有支架全部前移一个步距并支撑合格后，方可前移托梁移托梁前，要认真检查顶梁与托梁的间隙，不允许顶梁压在托梁上，当每个顶梁与托梁的间隙在15～60mm之间时，方可前移托梁； 32）、顶梁前端至煤壁可保留200mm左右的距离，当工作面有来压征兆时，支架及时缩到最小控顶距，支架及时前移，顶梁前端顶住煤壁；并对煤壁进行闭帮。 33、工作面来压的征兆是顶板有异常响动（顶叫）、顶板向下掉碎煤（石）屑（顶板甩渣）、煤壁片帮、安全阀向外滴液（安全阀流泪）；当工作面出现来压征兆时，适当提高泵站压力，保证工作面支架处于良好工作状态，支架接顶后保持2～3秒再停止供液。在每一架支架下面打好斜撑支柱，以防支架向后产生位移，并禁止放顶煤。上下顺槽超前支护、端头支护及临时支护的所有支柱都必须打足初撑，保证其数量及质量，同时加快工作面的推进速度；当工作面来压征兆剧烈时，必须立即撤出工作面所有人员； 34、支架出现故障时，必须安排时间及时维修，不得带病作业； 35）、移架的上下方和前方不准有其它人员工作，移动端头支架时，除移架工外，其余人员一律撤到安全地点。 36）、站柱时根据煤层坡度，使用钢卡拉住柱跟处，做到迎山有力， 37）、工作面遇断层、硬煤、硬夹石层需要放炮时，必须把支架的立柱、管线、设施等掩盖好，防止崩坏。移架前，必须把煤矸清理干净。 1 17 中国矿业大学银川学院 四、工作面注水措施 1、工作面注水孔为单排孔、眼深为6m、眼间距4m，注水孔距顶梁下平面0.5m，仰角上仰25，保证注水孔末端位于支架顶梁以上1.6米。 2、打眼时要适当扩孔，保证封孔器能正好插入为准。 3、截止阀、封孔器及液压管路要连接合理，使用得当，要求注液压力控制在4MPa以内，封孔器要全部插入钻孔内，最外端距孔口不小于300mm，以免损坏封孔器。 4、采煤队每班应派专人注水，保证注水压力、注水量及注水效果（煤墙出水或相邻眼出水为止）符合要求。 5、人员不得站在正对注水眼位置，以免封孔器伤人。 五、端头支护及两巷管理措施 1、工作面机头采用ZH1600/16/24Z型整体顶梁组合悬移液压支架3架，支架梁长3.6m,宽0.96m，紧挨悬移支架机头方向用单体液压支柱配合2对4mπ型钢梁作为抬口棚，托住下巷替换的矿工钢梁，摘除机头侧工字钢棚腿；工作面机尾采用整体顶梁组合悬移液压支架支护，支架梁长3.0m,宽0.96m，紧挨 悬移支架机尾方向用单体液压支柱配合2对3.5mπ型钢梁作为抬口棚，托住上巷替换的矿工钢梁，摘除机尾侧工字钢棚腿，交接要实，不实处用木楔背实。 2、清理上、下巷杂物, 整修不合格棚子，烂帮烂顶重新打好，开关摆放整齐，电缆吊挂合格，并在两巷超前工作面20m范围内注水，保证注水质量。 3、工作面采至矿工钢段处推进过程中若压力较大，超前1米使用小径木将矿工钢替换，有水段或压力较大段下尾巷采用2.4m坑木梁支护，上帮站单体柱，下帮站木腿。 1 18 中国矿业大学银川学院 4、下巷刮板运输机机道上的棚子使用编织网配合梢子打顶，严防脱接漏煤。 六、放顶煤措施 １、悬移液压支架前移过程中，部分顶煤从相邻两架支架侧护板处放出，剩余顶煤自悬移液压支架移过后从后挡矸板下放出。 2、移架时同时作业数不超过5个，并观察瓦斯和设备运行情况，防止瓦斯超限和压死刮板运输机。 3、移架时老塘侧使用旧皮带或椽子挡门，防止煤或大块矸石窜入工作面。 4、放顶煤时，必须两人操作，一人放煤，一人观山。 5、放煤时，瓦检工要密切观察瓦斯变化情况，当上隅角瓦斯达到0.7时，必须立即挡门，停止放煤，严禁瓦斯超限。待瓦斯小于0.5后，才能继续放顶煤。 6、放老塘煤时，人员要站在放煤口上方，必须按规定方法和顺序进行。 7、跟班队长和班长要亲临现场指挥，加强顶板管理，发现压力增大、瓦斯异常有明显突出预兆等异常现象时, 立即停止作业,撤出人员，立即汇报。 七、通风安全技术措施 1、巷道内材料堆积不能超过巷道断面的1/3，并经常检查清理通风巷道，保 证有足够的通风断面。 2、工作面风量满足生产要求，并根据瓦斯涌出情况适当调整。 3、严格执行瓦斯检查制度，工作面瓦斯浓度达到0.5时停止打眼、放炮，回风流中瓦斯浓度达到0.7时，立即停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。 1 19 中国矿业大学银川学院 4、严防工作面瓦斯聚积，要求上尾巷与放顶线回齐,下尾巷可滞后2米回收。 5、加强本区域通风设施管理，严禁损坏通风设施，保证通风系统稳定可靠。 6、每班班长、跟班队长必须带便携，随时检查瓦斯浓度，发现瓦斯超限立即采取相应措施进行处理。 7、移架期间，采煤队必须派专人观察回风巷瓦斯探头，达到0.5时，及时打电话通知工作面停止工作，待瓦斯浓度小于0.5时方可正常作业。 尾巷中，保证水不流入下巷刮板运输机内。 八、预防瓦斯事故安全技术措施 1、工作面回风流中瓦斯浓度超过1时或Co2浓度超过1.5时都必须撤出人员，并由矿总工程师负责采取措施，进行处理。工作风流中瓦斯浓度超过1.5时，必须停止工作，切断电源进行处理。 2、工作面内体积大于0.5m的空间，局部瓦斯浓度达2时，附近20米必须停止工作，撤出人员切断电源进行处理，因瓦斯浓度超过规定，而切断电源的电器设备20米以内都必须在瓦斯浓度降到1以下时，方可送电开动机器。 3、在上巷安装瓦斯传感器三个，第一个安装在上隅角、第二个安装在距上巷拐头510米处、第三个安装在距上巷口1015米处，主机安装在新鲜风流中。 断电范围为工作面及回风流中所有瓦斯浓度大于0.8的非本质电器及设备信号。报警浓度、断电浓度及复电浓度必须符合规定。 4、对于顶板冒落的空洞，可用砂土充填或用导风引入风幛，引导风流吹散沼气。 5、回采时，瓦斯检查人员必须按规定次数检查瓦斯，风流中有害气体超限时1 20 中国矿业大学银川学院 立即查明原因，进行处理。 6、工作面内或其它地点的确温度有明升高时，或发烟雾及特殊气味（如焦油味，煤油味等），立即把所有人员撤到有新鲜风流的安全地点，并向调度室汇报及时处理。 九、工作面防火安全技术措施 1、所有电缆要悬挂整齐，消灭鸡爪子、明接头、羊尾巴，电器设备必须防爆，并有保护装置，严格杜绝电火花，严禁带电作业。 2、减少漏风，对漏风巷道进行密封。 3、提高回采效率，减少煤炭损失，尽量避免局部冒顶，以防自然发火。 4、工作面结束后，应按规定密封。 5、要搞好火灾预报工作，有自然征兆，及时采取措施。 6、工作面所有油类物品，存放要远离机电设备，电机风叶口要有挡煤设施，以防煤进入，禁止把电机埋在煤中。 7、井下不准随意，打开矿灯和安全照明灯。 8、瓦斯检查员，在按规定检查瓦斯的同时，要检查工作温度，随时掌握温度的变化，最高温度不超过26C。 十、预防煤尘安全技术措施 1、各转载点应设置喷雾，并设专人负责，回风巷距工作面50米内设置净化水幕，上下巷必须定期清扫或冲洗煤尘，并清除堆积浮煤。 2、由于煤尘具有爆炸危险性，在距切眼位置不小于60200米的地方设置隔爆水袋。 1 21 中国矿业大学银川学院 3、放顶前及放顶过程中要对老塘喷洒水。 4、工作面人员应戴防尘口罩。 十一、防治水安全技术措施 1、工作面回采过程中应加强水文观测，采煤队要注意水情变化，现场工作人员发现工作面煤壁变暗、发潮、发凉、老塘发生水响声、水量突然增大等异常现象时，应及时报告调度室，采取措施进行处理，必要时撤出人员至安全地点。 2、工作面下巷做水仓，并铺好水槽。 3、生产时采煤队每班派人看水，及时清挖水沟，保证水路畅通。 4、防止工作面支柱钻底，工作面必须备有不少于50块方木。 5、下巷刮板运输机掐过后，及时用编织袋装煤闸水，将水引入下巷水仓。 6、工作面有淋水时，要及时排放，在下巷做好泵窝准备好排水材料，严禁突水淹巷事故发生。 第七章 采煤工作面循环作业图表 一、工作面布置图（设计图纸中）、 工作面作业图（设计图纸中）、 劳动组织表（表21）、 技术经济指标表（表22）、 井下设备表（表23） 二、工种及出勤人数的安排，如下表（表21）所示 工作面劳动组织表（表21） 1 22 中国矿业大学银川学院 三、主要技术指标表，如下表（表22）所示 技术经济指标表（表22） 1 23 中国矿业大学银川学院 四、井下开采及运输只要设备，如下表（表21）所示 井下设备表（表23） 1 24 中国矿业大学银川学院 1 25 Œ并用实验数据进行关联，得到了半经验、半理论模型，该模型能较好地与实验数据相吻合，实验结果证明了用流态化技术进行颗粒硅生产的可行８ 西北大学硕士学ｆ苞论文 性。李乾军等【２３】用石灰石作为脱硫剂在热输入Ｏ．ＩＭＷ的加压喷动流化床试验台上进行了煤部分气化过程中的炉内脱硫试验研究。ＭａＸＥ１利用石灰浆半干法在粉一粒喷动床中对烟气中Ｓ０２脱除的研究表明，在合适的条件下Ｓ０２脱除率可高达９８％。郭晓亚等㈨对生物质喷动流化床快速裂解油进行催化裂解精制进行了研究，结果表明精制后比精制前挥发所需能量降低了１０．０２ｋＪ／ｍｏｌ，燃烧活化能由原来的１７３．６４ｋＪ／ｍｏｌ降低到８０．９５ｋＪ／ｍｏｌ，这说明精制后的精制油大大降低了燃烧所需的活化能，提高了油的可燃性，使得生物质油更容易燃烧。 （４）气化、热解、燃烧 段钰锋等［２５】以空气和水蒸汽为气化剂，在一内径为６００ｍｒｎ的Ｖ型布风板喷动流化床工业煤气炉内对动力烟煤的气化进行了系统的试验研究，考察了Ｖ型布风板床料的流化特性，研究了操作参数对气化过程的影响，测量了煤气成分沿床高和径向的变化，分析了影响煤气成分和热值的有关因素，提出了合理的运行条件和参数。杨昌炎等［２６１利用喷动流化床对麦秸进行了快速热解的试验研究，考察了热解温度对麦秸热解气、液、固３种产品的产率和热解气成分的影响，并采用色一质谱联用仪分析了热解液成分。结果表明，热解温度为４６０－－＇５２０℃时热解油产率最大。 （５）颗粒粉碎 颗粒粉碎是喷动床干燥悬浮液和溶液的自然延伸，根据喷动床颗粒的快速搅拌，尤其是喷射区内强烈的粒子间碰撞的特点，在喷动床内加入一定量的比被处理物料更硬、更重的磨剂粒子，用磨剂粒子来粉碎处理物料。一般来说，磨剂粒子必须是可实现喷动的，因此一般可以选相对粗大、均匀和流动性较好的玻璃珠或陶瓷球。提高喷射气体速度和提高磨剂粒子比例均有助于提高粉碎速率。林诚等‘２刀根据碳酸钙的生产过程特点，并结合惰性粒子喷动床所具有的特性，提出在惰性粒子喷动床中制备碳酸钙颗粒的反应干燥集成化新技术。即利用气固喷动床具有的固体颗粒间高频率碰撞所导致的极高的传质与传热速率和颗粒表面的更新速率，反应性石灰乳浆液在惰性粒子表面和热Ｃ０２混合气体进行反应，同时产品被干燥，在惰性粒子碰撞作用下被磨碎，最后得到粉末产品，实现了一步法完成超细碳酸钙产品制备全过程。 １．２．２．４喷动床流体动力学特性 （１）最小喷动速度甜。 最小喷动速度是喷动床操作的一个关键参数。对柱体直径小于０．５ｍ的喷动床，无论９ 第一章绪论 有无底部倒锥，一般采用Ｍａｔｈｕ拜口Ｇｉｓｈｅｒ于１９５５年提出的经验关联式㈣ ‰＝愀舍）５ 式中甜。为最小喷动速度，ｄ，为颗粒直径，Ｄ为喷动床床径，Ｄｉ为喷动床入口喷嘴直径，Ⅳ为床层高度，只为固体密度，户为流体密度。 （２）喷动床的压降肇嘲 通常认为喷动床的最大压降是由床层破裂所造成的压力损失和摩擦压降组成。由实验得到经验式如下【２９１ Ａｐ。，＝ＨｐｈｇＬ伽６．８ｐ（ＬＤ。ｉ／、Ｉ＋ｏ．８］－３４ｑ岛ｇ 式中卸一喷动开始前的最大压降，ｐ为物料的内摩擦角，风为颗粒的堆密度ａ（１．２＞（３）最大喷动床高度以 对于一定的物料，当设备结构确定后，便存在一最大喷动床高度Ⅳ。。床层超过也时，无论如何调节气速大小都无法形成喷动床，而是转变成流化床或节涌床。最大喷动床高是设计喷动床的一个重要参数，它直接涉及到一个喷动床所能处理的最大物料量。对常温下不规则颗粒的气固喷动床的最大喷动床高，ＭｃＮａｂ和Ｂｒｉｄｇｗａｔｅｒ提出以下被认为是与实验数据吻合最好的关联式【３０】以＝等㈤５百５６８ｂ２（厮一・）２ ㈦３， 式中ｂ＝１．１１，Ａｒ＝砟（岛－ｐ）ｇ，ｏｌｐ２，∥为流体粘度。 １．２．２喷动床中流体流动数值模拟方法与应用 两相流体流动比单相流动有更多的形态和更复杂的现象。以气固流态化为例，随着颗粒通量、流体速度等操作条件的改变，两相流动会呈现多种流动状态。随着气流速度的逐渐增大，颗粒床层会经历固定床状态、临界流态化、散式流态化、聚式流态化、气力输送等流动形态。有时还会产生腾涌、沟流等不正常的流态化现象。就每一种流动形态而言，由于其床内流动结构复杂性、颗粒粒径分布等原因，运用单纯的实验手段以及半经验、半理论的研究方法已无法认识颗粒流体系统内在的复杂性。而数值计算模拟的ｌＯ 西北大学硕士学位论文 方法也是研究颗粒流体系统内在复杂性的一个重要手段。数值计算模拟以其一定的理沦基础及投资少的优点而逐渐渗透到与颗粒流体系统相关的研究领域，并在工业设计、优化、放大的研究过程中成为与实验手段相辅相成的研究手段。在颗粒流体系统的数值模拟中，经常采用的是根据两种介质的处理方式而划分的离散颗粒模型和拟流体模型。１．２．２．１离散颗粒模型 离散颗粒模型（ＤｉｓｃｒｅｔｅＰａｒｔｉｃｌｅＭｏｄｅｌ，ＤＰＭ）在Ｅｕｌｅｒ坐标系下考察连续流体相的运动，在Ｌａｇｒａｎｇｅ坐标系下考察离散颗粒相的运动，即该模型将流体相处理为连续介质，而将颗粒相处理为离散体系。在离散颗粒模型中，气相运动由两相耦合的体积平均的流体动力学方程描述；而颗粒相的运动则在考虑颗粒间相互作用以及流体对颗粒作用的基础上，通过跟踪颗粒的运动轨迹进行描述。因此，离散颗粒模型中主要研究的是颗粒间相互作用以及两相间相互作用的处理方法。在目前的离散颗粒模型的研究中，颗粒间相互作用的处理方法根据处理颗粒碰撞的方式分为三类【３ｌ】第一类是软球模型，这类模型通过弹性、阻尼以及滑移的碰撞力学和Ｎｅｗｔｏｎ第三定律描述颗粒间的相互作用。第二类是硬球模型，这类模型假定颗粒间的碰撞是二体瞬时碰撞，用动量守恒原理处理颗粒间的相互作用。第三类是直接ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法（ＤＳＭＣ），这种方法运用概率抽样确定颗粒碰撞事件，但运用硬球模型关联碰撞前后的颗粒速度与角速度。因此直接ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法也可视为硬球模型的变化形式。在这三类模型中，软球模型由于可以考虑颗粒在碰撞过程中的受力特征而应用广泛。在考虑颗粒间相互作用的同时，颗粒流体两相间的耦合作用通常根据Ｎｅｗｔｏｎ第三定律来处理即在各个控制微元体中，流体对该微元体中所有单个颗粒的作用力等于该微元体中所有颗粒对该微元体内流体的作用力。 离散颗粒模型在考虑颗粒与流体以及颗粒与颗粒之间相互作用的同时，颗粒尺寸、颗粒密度分布等颗粒信息都可在模拟过程中直接确定，因而该模型可以给出离散颗粒运动的详细信息。但是，离散颗粒模型的发展依赖于计算机硬件的发展。该模型中颗粒间相互作用的处理方式，造成硬球模型与软球模型的计算工作量随着颗粒数目的增大而增加。运用现有的计算机硬件，目前还难以等到完全可与实验进行定量比较的模拟结果。该模型用以解决工业问题的关键取决于模拟系统中的颗粒规模。对于一个真实系统，需要运用多少计算颗粒才能较为准确地量化系统的动态行为还没有可以遵循的依据。尽管ＤＳＭＣ方法采用随机抽样处理颗粒碰撞事件，以减少计算时间，然而若要提高计算准确度该方法因需要产生大量的随机数以及选取一定数量的样本颗粒而依然非常耗时。另外 第一章绪论 对密相气固两相流，当颗粒浓度较大时强烈的相间耦合作用也使得流场的求解易于发散。 １．２．２．２拟流体模型 拟流体模型是在Ｅｕｌｅｒ唑标系下考察流体相与颗粒相的模型。该模型在将流体处理为连续介质的同时，把颗粒处理为拟流体，并假定颗粒与流体在空间中任意位置是共同存在且可相互渗透的连续介质。因此，拟流体模型中两相的控制方程采用宏观连续介质原理中的质量、动量和能量守恒方程进行描述。当应用于模拟两相流动时，拟流体模型也被习惯地称为双流体模型。这类模型经历了无滑移模型、小滑移双流体模型、有滑移一扩散的双流体模型及近年来发展起来的以颗粒碰撞理论为基础的颗粒动理学双流体模型（ＴｗｏＦｌｕｉｄＭｏｄｅｌ，ＴＦＭ）。 双流体模型的基础是两相流基本方程组。应用各种乎均化技术，将适用于单相流动的流体力学方程组转化为两相流基本方程组。从方程形式上看，两相流方程组和单相流流体力学方程组较为相似。因而在双流体模型中，颗粒相与流体相可采用形式统一的数学模型及其设计思路通用的求解方法。这种两相建模、求解的统一性使得双流体模型的大规模计算成为可能，以至于该模型可有效地应用于密相流的模拟，且模拟结果易与实．验结果进行比较。然而，双流体模型的基本假设是连续性假设，即设想离散分布于流体中的颗粒是充满整个空间没有间隙的流体。显然当流体中的颗粒分布稀疏或具有非均匀分布特征时，连续性假设不成立。这种数学上的严格是以物理上的假设为代价的。双流体模型中颗粒连续的假设从本质上消弱了颗粒流体系统中非均匀特征的描述。并且双流体模型还假设可流体与连续的固体共享同一位置，且整个系统是由相同的、可相互渗透的微元组成。这样在双流体模型中合理地建立相间作用及颗粒间作用的数学表达式较为困难。双流体模型无法进行微观层次上的研究。由于双流体模型是从连续的观点来处理问题，因此所得计算结果也只能反映多个离散颗粒在局部区域内的平均特性而无法在颗粒的层次上获得其运动信息。 双流体模型中的气固相间作用封闭方程主要归结为微元体曳力系数的计算，而计算曳力系数的关联式一般均由液固流化床或固定床等流动结构相对均匀体系的实验数据导出，但是在气固流态化系统中，即使是在微元控制体内也存在非均匀结构，因此应用均匀体