《采矿学》课程设计.doc

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中国矿业大学应用技术学院采矿工程2008级《采矿学》课程设计

《采矿学》课程设计

指导教师：

班级：

姓名：

学号：

日期：

序论

1设计目的

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。

2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（带）区自下而上开采K1、K2和K3煤层，煤层厚度、层间距及顶底板岩性见综合柱状图。

该采（带）区走向长度3600米，倾斜长度1100米，采（带）区内各煤层埋藏平稳，地质构造简单，无断层，K1和K2煤层属简单结构煤层，硬度系数f=2，各煤层瓦斯涌出量较低,，涌水量也较小。

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（带）区服务的一条运输大巷布置在K3煤层底板下方25米处的稳定岩层中，为满足该采（带）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

（1）设计题目的煤层倾角条件1

煤层倾角条件1：

煤层平均倾角为12°

（2）设计题目的煤层倾角条件2

煤层倾角条件2：

煤层平均倾角为16°

3课程设计内容

1、采区或带区巷道布置设计；

2、采区中部甩车场线路设计或带区下部平车场（绕道线路和装车站线路）线路设计；

3、采煤工艺设计及编制循环图表。

4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。

岩柱

厚度（m）

岩性描述

8.60

灰色泥质页岩，砂页岩互层

-------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

8.40

泥质细砂岩，碳质页岩互层

-----------------------------------------

0.20

碳质页岩，松软

3.5

K1煤层，=1.30t/m3

4.20

灰色砂质泥岩，细砂岩互层，坚硬

--------------------------------------

7.80

灰色砂质泥岩

0.2~0.5

K2煤层

--------------------------

-------------

4.60

薄层泥质细砂岩，稳定

················

3.20

灰色细砂岩，中硬、稳定

2.50

K3煤层，煤质中硬，=1.30t/m3

。

。

。

。

。

。

。

。

。

3.50

灰白色粗砂岩、坚硬、抗压强度60—80Mps

。

。

。

。

。

。

。

。

。

24.68

灰色中、细砂岩互层

28

一采区巷道布置

根据课程分配，本设计在遵循原有设计条件下选择采区巷道布置，煤层平均倾角为16°，生产能力为120万t/a。

1.采区储量与服务年限

1.1采区生产能力选定

根据课程要求，本设计选用采区巷道布置，设计生产能力为120万t/a。

1.2采区工业储量、设计可采储量计算

1.2.1采区工业储量

由

式中：

----采区工业储量，万t；

----采区倾斜长度，1100m；

----采区走向长度，3600m；

----煤的容重，1.30t/m3；

----K1煤层煤的厚度，为3.5m；

----K2煤层煤的厚度，为0.2~0.5m；

----K3煤层煤的厚度，为2.50m；

可得：

Zg=1100×3600×（3.5+0.3+2.5）×1.3=3243.24万t/a

Zg1=1100×3600×3.5×1.3=1801.8万t

Zg2=1100×3600×0.4×1.3=205.9万t

Zg3=1100×3600×2.5×1.3=1287万t

1.2.2采区设计可采储量

式中：

----采区设计可采储量，万t；

----断层煤柱、防水煤柱、井田境界煤柱、地面建（构）筑物煤柱等永久煤柱损失量之和；

----工业场地和主要井巷煤柱损失量之和；

----采区采出率，厚煤层不少于75%，中厚煤层不少于80%，薄煤层不少于85%,对于本设计,,

因本设计只考虑单一采区的可采储量，且煤层赋存条件简单，可忽略影响，工业场地煤柱也可不计，因此只计算中煤柱部分，包括上部、左右两侧边界煤柱损失量和下部大巷煤柱损失量以及上（下）山煤柱,由《采矿学》中采区煤柱尺寸的留设规定，当地质条件稳定时，采区边界煤柱取10m，缓斜煤层中大巷煤柱取30m，上下山间留设20m煤柱，上（下）山一侧留30m煤柱。

可采储量：

Zk=［（3600-30-30-10-10-20）÷2×1.3×（3.5+0.3+2.5）×（1100-10-10-15×4）÷5］×10=2923.83万吨。

1.3采区服务年限

式中：

----采区服务年限，a；

采区设计可采储量，2923.83万t；

----采区设计生产能力,120万t；

----矿井储量备用系数，取1.3

3T=29238300÷（1200000×1.3）=18.7年

所以，采区服务年限取18.7年。

1.4验算采区采出率

（公式1-1）

式中：

——采区采出率，%；

——煤层的工业储量，万t；

——开采损失，包括采区内留设的各种煤柱损失及工作面采煤过程中的落煤损失，万t。

（1）对于K1中厚煤层，P包括采区内留设的各种煤柱损失P1及工作面煤过程中的落煤损失：

对于K1厚煤层:

C1=（Zg1-p1）/Zg1-----（公式1-4）

式中：

C-----采区采出率，%；

Zg1----K1煤层的工业储量，万t；

p1----K1煤层的永久煤柱损失，万t，取Zg1×6%；

C1=（Zg1-p1）/Zg1ZK／Zg=29238300×0.95／32432400=0.85＞0.80满足要求。

满足要求。

（2）对于薄煤层，包括采区内留设的各种煤柱损失及工作面采煤过程中的落煤损失：

、

满足要求。

（3）对于中厚煤层，包括采区内留设的各种煤柱损失及工作面采煤过程中的落煤损失：

满足要求。

2.采区内的再划分

2.1确定采区工作面长度和区段数

该煤层组上部、左右两边界各留10m的采区边界煤柱，下部留30m护巷煤柱，从而其煤层倾向长度共有：

1100-30-10=1060m，走向长度3600-20=3580m。

又各煤层埋藏平稳,地质构造简单，无断层,煤层附存条件较好，瓦斯涌出量较低,涌水量也小,自然发火倾向较弱,且现代采煤工作面长度有加长趋势，故采煤工艺选取较先进的综合机械化放顶煤采煤方法。

一般而言，考虑到设备选型及技术方面的因素,综采放顶煤工作面长度为180～250m，巷道宽度为4m～5m,本采区开掘巷道宽度为5m，且采区生产能力为120万t/a，中厚煤层的一个工作面便可以满足生产要求。

理论和实践证明，沿空掘巷有利于巷道维护，减少区段煤柱损失。

考虑到题目条件瓦斯涌出量不大、煤层埋藏稳定，本设计最终选定5个区段，采用单巷布置与掘进、沿空掘巷方式,巷道间留5米宽的挡矸、阻水或隔离采空区有害气体的隔离煤柱。

则采煤工作面长度为：

式中：

——工作面长度，m；

——区段平巷宽度，4m；

——区段煤柱宽度，15m；

——区段数目，10个；

L=（10-10-10-15×4-4×2×5）÷105=195米。

2.2工作面生产能力

式中：

----采区生产能力，120万t/a；

----工作面生产能力，t/天；

----每a正常工作日，取330天。

故：

Qr=1200000/（330×1.1）=3305吨

2.3确定采区内同采工作面数及工作面接替顺序

目前，煤炭企业生产系统向高产高效集中化生产的方向发展，新建大型化矿井均朝“一矿一井一面”的设计思想改革，采用提高工作面单产，用一个工作面的产量来保证整个矿井的设计生产能力，故为适应现阶段煤炭行业的指导规范，本采区设计一个采煤工作面。

其工作面接替顺序见下表：

对于K1煤层：

1101

停

采

线

80m

1102

1103

1104

1105

1106

1107

1108

1109

1110

K1煤层工作面接替顺序：

1101→1102→1103→1104→1105→1106→1107→1108→1109→1110

对于K2煤层：

2101

停

采

线

80m

2102

2103

2104

2105

2106

2107

2108

2109

2110

K2煤层工作面接替顺序：

2101→2102→2103→2104→2105→2106→2107→2108→2109→2110

对于K3煤层：

3101

停

采

线

80m

3102

3103

3104

3105

3106

3107

3108

3109

3110

K1煤层工作面接替顺序：

1101→1102→1103→1104→1105→1106→1107→1108→1109→1110

注：

箭头表示回采工作面的接替顺序。

3.确定采区准备巷道布置及生产系统

3.1完善采区所需开拓巷道

为了缩短采区准备时间并提高经济效益，根据所给地质条件，在第一开采水平中，把为该采区服务的运输大巷和回风大巷均布置在K3煤层底板下方25m的稳定岩层中。

3.2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，无断层,煤层赋存条件好，涌水量较小，瓦斯涌出量较小，无自然发火倾向,直接顶较厚且易跨落。

同时为减少煤柱损失，提高采出率，降低巷道维护费用，采用沿空掘巷的方式。

因此采用工作面布置图所示工作面接替顺序，就能弥补沿空掘巷时工作面接替复杂的缺点。

确定采区巷道布置系统，采区内有三层煤，采用联合布置，每一层都布置5个工作面，根据相关情况初步制定以下三个方案进行比较：

3.3上山方案的提出

方案一：

双岩石上山

将两条上山都布置在K3煤层底板岩石中，其中运输上山布置在距离底板15m处，轨道上山布置在运输上山上方5m，即距离K3煤层10m处。

使其分别联结两翼的区段，平巷不交叉，石门联系各煤层，如图1-1所示。

图1-1方案一示意图

方案二：

双煤层上山

K3煤层为中厚煤层，煤质中硬，顶板条件较好，易于维护，将两条上山都布置在K3煤层中，各煤层间用石门联络，如图1-2所示。

图1-2方案二示意图

方案三：

一岩一煤上山

将两条上山分别布置在K3